Вплив тривалого удобрення на агрохімічні властивості, біологічну активність чорнозему опідзоленого та продуктивність культур польової сівозміни

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

"ІНСТИТУТ ҐРУНТОЗНАВСТВА ТА АГРОХІМІЇ ім. О.Н. Соколовського"

Автореферат

Вплив тривалого удобрення на агрохімічні властивості, біологічну активність чорнозему опідзоленого та продуктивність культур польової сівозміни

Світовий Валерій Михайлович

Харків - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі агрохімії та ґрунтознавства Уманської державної аграрної академії Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, професор

Геркіял Олександр Михайлович, Уманська державна аграрна академія, професор кафедри агрохімії та ґрунтознавства

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Носко Борис Семенович,

ННЦ "Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського", радник директора кандидат сільськогосподарських наук, доцент Гаджієва Нажиє Мухтарівна, Харківський державний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, доцент кафедри агрохімії

Провідна установа: Інститут землеробства УААН, відділ агрохімії та фізіології рослин, Українська академія аграрних наук, смт. Чабани

Захист відбудеться 17.05.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 в ННЦ "Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського" за адресою: 61024, м. Харків - 24, вул. Чайковського, 4.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ННЦ "Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського" за адресою: м. Харків - 24, вул. Чайковського, 4.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Через кризові явища в країні під посіви сільськогосподарських культур вноситься дуже незначна кількість добрив, або вони зовсім не застосовуються, і тому важливо вивчити, як вплине такий стан на родючість ґрунтів і продуктивність польових культур. Разом із тим прогресивний розвиток землеробства неможливий без внесення добрив, тому подальше вивчення агрохімічних характеристик ґрунту й продуктивності культур, при застосуванні різних систем удобрення та норм добрив, дасть змогу більш раціонально їх використовувати з найменшим негативним впливом на агроценоз.

Зв'язок роботи з науковими планами, програмами, темами. Дисертаційну роботу виконано в межах науково-технічної програми "Родючість ґрунтів" (03.04 МВ/30-96) на 1996-2000 рр. та тематичних планів Уманської ДАА (номер державної реєстрації 0100U004721), де автор був безпосереднім виконавцем як аспірант.

Мета і задачі дослідження полягають у теоретичному і практичному обґрунтуванні шляхів оптимізації агрохімічних та біологічних складових родючості чорнозему опідзоленого Правобережного Лісостепу України в польовій сівозміні.

Для досягнення поставленої мети дослідженнями передбачалось:

- вивчити вплив тривалого застосування різних систем удобрення й насиченості добривами в сівозміні на загальний вміст у ґрунті органічної речовини та її лабільних форм, а також на кількісні і якісні показники власне гумусових речовин;

- порівняти вплив тривалого вирощування сільськогосподарських культур без застосування добрив та за умов різної насиченості добривами в сівозміні на кислотність та поживний режим чорнозему опідзоленого;

- встановити, як впливає тривале застосування різних систем удобрення та норм добрив на показники біологічної активності чорнозему опідзоленого та заселеність його дощовими черв'яками;

- визначити вплив тривалого застосування органічних і мінеральних добрив на засміченість чорнозему опідзоленого насінням бур'янів та забур'яненість озимої пшениці вегетуючими бур'янами;

- виявити вплив тривалого застосування різних систем удобрення та норм добрив на урожайність та якість продукції культур польової сівозміни зерно-бурякового типу;

- провести економічну, енергетичну і агрохімічну оцінки застосування добрив за різної насиченості ними в польовій сівозміні.

Об'єкт дослідження - оптимізація агрохімічних і біологічних складових родючості чорнозему опідзоленого та продуктивність сільськогосподарських культур.

Предмет дослідження - чорнозем опідзолений важкосуглинковий та живі організми агроценозу.

Методи дослідження. Наші дослідження теоретично й методологічно ґрунтувалися на діалектичному методі пізнання. У процесі досліджень використовували польовий та лабораторний методи. Зразки ґрунту та рослин досліджували хімічними та фізико-хімічними атестованими та допущеними методиками. Отримані дані оброблено методом математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів:

- установлено рівень, на якому стабілізується загальний вміст органічної речовини в чорноземі опідзоленому, коли культури польової сівозміни тривалий час не удобрюються, та доведено досить значний вплив кислотності ґрунту на кількісні зміни лабільних власне гумусових речовин;

- уперше, з використанням розчину NaI, вивчено кількісні характеристики негуміфікованих органічних решток та уточнено особливості трансформації фракційних складових органічної речовини чорнозему опідзоленого після тривалого застосування добрив в польовій сівозміні;

- установлено вплив систематичного застосування добрив на засміченість чорнозему опідзоленого насінням бур'янів та забур'яненість посівів озимої пшениці;

- вивчено стан заселеності чорнозему опідзоленого дощовими черв'яками та уточнено характер змін окремих показників біологічної активності ґрунту під впливом тривалого застосування добрив;

- уточнено закономірності зміни кислотності та поживного режиму чорнозему опідзоленого й урожайності та якості продукції культур польової сівозміни під дією різних систем удобрення й насиченості добривами в сівозміні.

- установлено дози та обґрунтовано систему застосування добрив, які забезпечують стабільні, економічно виправдані врожаї сільськогосподарських культур для даного регіону та типу ґрунту;

Практичне значення одержаних результатів. Встановлено закономірності впливу різних систем удобрення та насиченості добривами в сівозміні на органічну речовину, агрохімічні властивості та біологічну активність чорнозему опідзоленого й урожайність сільськогосподарських культур польової сівозміни, що дасть змогу більш раціонально проводити планування систем удобрення сільськогосподарських культур на даному типі ґрунту. Основні положення дисертації використовуються в навчальному процесі Уманської ДАА та витримали виробничу перевірку в польовій сівозміні зерно-бурякового типу господарства "Україна" Христинівського району Черкаської області на площі 600 га.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні польових та лабораторних досліджень, біологічних тестів, аналізі та теоретичному обґрунтуванні одержаної інформації, узагальненні її у наукових статтях, а також у формулюванні висновків і пропозицій виробництву та перевірці їх у виробничих умовах.

Апробація результатів дисертації. Основні результати та положення дисертації оприлюднені на щорічних наукових конференціях вчених Уманської державної аграрної академії (1999-2000 рр.) та Всеукраїнській конференції молодих вчених (Харків, 2000 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано п'ять наукових статей, чотири з яких - у виданнях, визначених ВАК України як фахові.

Обсяг та структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, дев'яти розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Загальний обсяг роботи - 191 сторінка комп'ютерного набору, в тому числі 37 таблиць та 4 рисунки. Бібліографія налічує 320 найменувань, в тому числі 46 латиницею. Додатки подано на 14 сторінках.

Основний зміст роботи

Умови та методика проведення досліджень. Дослідження проводилися на дослідному полі Уманської ДАА, розміщеному в Маньківському природно-сільськогосподарському районі Середньо-Дніпровсько-Бузького округу Лісостепової Правобережної провінції України.

За даними Уманської метеостанції, середньорічна кількість опадів становить 540 мм. За окремими роками відмічено значні коливання цього показника від 812 до 312 мм. Нерівномірно розподіляються опади і протягом року. Здебільшого 70% річної кількості опадів випадає в теплий період (квітень - жовтень).

Кліматичний режим даного регіону є помірно-континентальним. Середня річна температура становить близько 7,2°С. Мінімальна температура -38°С, максимальна - +39°С.

У роки проведення досліджень погодні умови були досить контрастними. Так кількість опадів коливалась від 678 до 551 мм, а середня річна температура - від 8,0 до 9,2°С.

Ґрунт дослідного поля - чорнозем опідзолений важкосуглинковий на лесі. На період закладання досліду (1964 рік) ґрунт (шар 0-20 см) мав такі показники: вуглецю органічної речовини 1,90-1,92% від маси ґрунту, легкогідролізованого азоту (за методом Тюріна - Кононової) - 48 мг/кг ґрунту, рухомих фосфатів (за методом Труога) - 150, рухомого калію (за методом Бровкіної) - 90 мг/кг ґрунту, рНКСІ - 6,2; гідролітична кислотність - 2,5 смоль/кг, насиченість ґрунту основами - 28,8 смоль/кг ґрунту.

Вплив різних систем удобрення та норм добрив на родючість чорнозему опідзоленого та урожайність культур польової сівозміни зерно-бурякового типу вивчали протягом 1998-2000 років у тривалому досліді, який закладено в 1964 році. Дослід розгорнутий на десяти полях з таким чергуванням культур у четвертій ротації сівозміни: конюшина, озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза на зерно, горох, озима пшениця, однорічні трави, озима пшениця, цукрові буряки, ярий ячмінь з підсівом конюшини. Площа посівної ділянки 170, облікової - 100 м2. У досліді одночасно застосовувалась органічна, мінеральна і органо-мінеральна системи удобрення за трьох рівнів насиченості добривами у сівозміні та є контроль, де добрива взагалі не вносяться. Після першої, другої та третьої ротації сівозміни вносились часткові зміни до схеми досліду з метою підвищення інформативності досліду без істотної зміни суті варіантів. За першого рівня насиченості добривами на гектар сівозмінної площі, при органічній системі удобрення, вноситься 9, за другого - 13,5, за третього - 18 тонн гною. При мінеральній системі удобрення відповідно N45P45K45, N90P90K90, N135P135K135, а при органо-мінеральній - 4,5 т гною + N22P34K18, 9 т гною + N45P67K36, 13,5 т гною + N67P101K54. За органо-мінеральної й мінеральної систем удобрення, при відповідних рівнях застосування добрив, вноситься еквівалентна кількість азоту, фосфору й калію. Повторність у досліді триразова з систематичним розміщенням ділянок при одночасному освоєнні всіх полів сівозміни. У дослідах застосовувались такі добрива: напівперепрілий підстилковий солом'яний гній ВРХ, аміачна селітра, суперфосфат гранульований та калійна сіль змішана.

Зразки ґрунту відбиралися до глибини 1 м, з інтервалом 20 см, у полі з озимою пшеницею, що посіяна після конюшини на один укіс. Час відбору зразків - перша - друга декада травня. З метою вивчення можливої міграції нітратного азоту з кореневмісного шару ґрунту в 1998 році відбирали зразки до глибини 2 метри у два строки: 1-5 травня та 1-5 серпня.

Вуглець органічної речовини ґрунту визначили за методом Тюріна. Виділяли органічний вуглець витяжкою 0,1н NaOH без декальцинації та витяжкою гідрооксиду і пірофосфату натрію (рН 12) з розподілом на гумінові та фульвокислоти. Вуглець негуміфікованих органічних решток в ґрунті визначали, використовуючи рідину з високою питомою масою [Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Флоринский М.А., 1990]. Даний метод, порівняно з методом Шпрингера, дає можливість більш об'єктивно виділити детритні речовини із ґрунту. Гідролітичну кислотність визначали за методом Каппена рН-метричним методом, рНКСІ за методом ЦІНАО, насиченість ґрунту основами за методом Каппена-Гільковиця, вміст амонійного азоту - з використанням реактиву Неслера, нітратного - за допомогою іонселективного електроду, нітрифікаційну здатність при компостуванні 10 діб з визначенням нітратного азоту іонселективним електродом. Вміст у ґрунті рухомих форм фосфору й калію вивчали за методом Чирикова в модифікації ЦІНАО. Для визначення целюлозолітичної активності ґрунту користувались методом аплікації, а для визначення емісії СО2 із поверхні ґрунту - методом Штатнова. Масу мікроорганізмів у ґрунті визначали, користуючись фумігаційним методом з попереднім компостуванням 6 діб [Jenkinson D.S., Powlson D.S. 1976, 1980] та використовуючи для обчислень коефіцієнт 0,41. Для встановлення заселеності ґрунту дощовими черв'яками користувались загальноприйнятими методами [Гіляров М.С., 1965; Чекановська О.В., 1960]. Засміченість ґрунту насінням бур'янів і забур'яненість посівів визначали спрощеними методами [Киселев А.Н., 1971]. Для визначення показників якості продукції користувались загальноприйнятими методами. Баланс елементів живлення розраховано за прийнятими рекомендаціями з використанням даних науковців Уманської ДАА про виніс елементів живлення рослинами цієї дослідної сівозміни. Енергетичну ефективність застосування добрив обчислили за методикою ЦІНАО без урахування їх післядії, економічну ефективність шляхом складання технологічних карт також без урахування післядії добрив. Результати досліджень обробляли методами математичної статистики [Доспехов Б.А., 1971]

Стан органічної речовини ґрунту за тривалого удобрення в польовій сівозміні. Тривале використання польової сівозміни без застосування добрив зумовило зниження вмісту вуглецю органічної частини ґрунту, в шарі 0-20 см, до рівня близько 1,86±0,072% від маси ґрунту (табл. 1). Це лише на 3% менше від початкового рівня. Застосування добрив призводить до збереження даного показника на більш високому рівні. При третьому рівні насиченості добривами у сівозміні, за різних систем удобрення, вміст вуглецю органічної речовини ґрунту збільшується на 11-12%, в порівнянні з контролем. Причому за органо-мінеральної й мінеральної систем удобрення близькі до еквівалентних норми добрив зумовлюють практично такий самий рівень вмісту валового органічного вуглецю (Сорг) у ґрунті. Істотні зміни вмісту вуглецю органічної речовини ґрунту відмічаються до глибини 60 см. При цьому валові запаси органічної речовини в метровому шарі ґрунту, при різних варіантах удобрення, піддаються, в цілому, тим же тенденціям, що були характерні для вмісту органічної речовини в шарі 0 -20 см.

Вміст вуглецю негуміфікованих органічних решток, що екстрагуються NaI, на час відбору зразків у шарі ґрунту 0-20 см становив 3,3 - 3,6% від валового Сорг. Значних відмінностей за даним показником за різних систем удобрення, при внесенні норм добрив, близьких за вмістом поживних речовин, не виявлено. Встановлено тісний зв'язок (r = 0,81) між вмістом вуглецю даної фракції органічної речовини в ґрунті та кількістю органічних решток, що надійшли від попередника.

Під дією добрив змінюються вміст та співвідношення фракційних складових власне гумусових речовин ґрунту. Різні норми органічних і органо-мінеральних добрив зумовлюють вміст у ґрунті, шар 0 - 20 см, вуглецю органічної речовини, що екстрагується 0,1н NaOH без декальцинації, на рівні 0,26 - 0,29% від маси ґрунту. Дані показники дещо вищі, ніж на контролі, однак не на достовірну величину. За мінеральної системи удобрення відмічено значне зростання вмісту вуглецю цієї фракції органічної речовини (до 0,35% від маси ґрунту) та виявлено сильну кореляційну залежність її вмісту в шарі ґрунту 0-20 см з показниками гідролітичної кислотності та рНКСІ (коефіцієнти кореляції становлять відповідно 0,83 та - (мінус) 0,71). Коли коефіцієнти кореляції між вмістом лабільних гумусових речовин, у цьому шарі ґрунту, із вмістом негуміфікованих органічних решток та загальним вмістом органічної речовини становлять відповідно 0,69 та 0,48. Це свідчить про те, що кислотність ґрунту істотно впливає на вміст у ньому лабільних гумусових речовин. Вуглецю органічної речовини, що екстрагується розчином пірофосфату натрію, значно більше ніж вуглецю, що екстрагується розчином 0,1н NаОН без декальцинації. Однак при цьому тенденції характерні для вмісту у ґрунті лабільних власне гумусових речовин, відносно тих чи інших варіантів удобрення, зберігаються і для органічної речовини пірофосфатної витяжки, хоча у менш вираженій формі. Коефіцієнт кореляції між вмістом органічного вуглецю у пірофосфатній витяжці і гідролітичною кислотністю (шар ґрунту 0-20 см) становить 0,76. При цьому за тривалого вирощування культур польової сівозміни без застосування добрив співвідношення Сгк/Сфк формується на рівні 1,27. За органічної і органо-мінеральної систем удобрення, з ростом норм добрив, збільшення вмісту органічної речовини цієї фракції відбулося, в основному, за рахунок збільшення вмісту гумінових кислот, що зумовило розширення співвідношення Сгк/Сфк до 1,48-1,51. За мінеральної системи удобрення, коли збільшується насиченість добривами в сівозміні, вміст фульвокислот зростає переважаючими темпами, що зумовило звуження співвідношення Сгк/Сфк до 1,25. Разом із тим застосування різних норм добрив, при різних системах удобрення, у нашому досліді не призвело до зміни типу гумусоутворення, характерного для чорноземів опідзолених. Різниця між варіантами досліду за вмістом органічних речовин ґрунту, що переходять у пірофосфатну витяжку, є достовірною для шару 0-40 см. Вміст вуглецю органічної речовини залишку, що не розчиняється пірофосфатним розчином, за мінеральної системи удобрення зберігається на рівні 0,938-0,948 % від маси ґрунту, що, практично, відповідає показнику контрольної ділянки, де вуглецю даної фракції органічної речовини міститься 0,968%. При застосуванні органічної і органо-мінеральної систем удобрення вміст нерозчиненого залишку, при збільшені норм добрив, зростає на 5-14%, у відношенні до показника контролю.

За органічної та органо-мінеральної систем удобрення баланс гумусу в сівозміні, при розрахунку його за широко відомою методикою (Бацула О.О., Чесняк Г.Я., 1987), у більшості випадків, є позитивним і формується, за третього рівня внесення добрив, на рівні відповідно +6,8 та +4,7 тонн гумусу на гектар за ротацію сівозміни. Дані показники підтверджуються збільшенням вмісту органічної речовини в ґрунті за цих варіантів удобрення, порівняно з контролем. За мінеральної системи удобрення отримано від'ємний розрахунковий баланс гумусу. Однак при розрахунку балансу гумусу за методом, що запропонував А.М. Ликов [1979], за мінеральної системи удобрення, при другому та третьому рівнях внесення добрив, отримано позитивний балансу гумусу на рівні відповідно +0,9 та +2,4 тонн гумусу на гектар за ротацію сівозміни. Це більш реально відображає збільшення гумусованості ґрунту за мінеральної системи удобрення.

Фізико-хімічні властивості ґрунту за тривалого удобрення в польовій сівозміні. При тривалому вирощуванні на чорноземі опідзоленому польових культур, без внесення добрив, відбулось деяке погіршення його фізико-хімічних показників. Так, обмінна кислотність, у порівнянні із станом ґрунту на час закладки досліду, зросла на 0,8-1,0 одиницю і ґрунт за ступенем кислотності став слабокислим, гідролітична кислотність зросла на 35% (табл. 2). Однак інші фізико-хімічні показники ґрунту змінились неістотно. Найбільш істотно змінились фізико-хімічні показники за мінеральної системи удобрення. При внесенні на гектар сівозмінної площі N45P45K45 гідролітична кислотність, у порівнянні з початковим станом ґрунту, в шарі 0-20 см зросла на 1,3 смоль/кг, а інші показники були на рівні контрольної ділянки. З ростом насиченості добривами в сівозміні дані показники, як правило, пропорційно погіршуються і за внесення на гектар сівозмінної площі N135P135K135 гідролітична кислотність зросла на 3,2 одиниці, а за ступенем кислотності ґрунт став сильнокислим.

При тривалому застосуванні органічної системи удобрення, за внесення на гектар сівозмінної площі 9-18 т гною, фізико-хімічні показники чорнозему опідзоленого залишаються практично такі ж, які були на час закладки досліду.

За органо-мінеральної системи удобрення фізико-хімічні показники чорнозему опідзоленого здебільшого неістотно погіршуються, порівнюючи з показниками на час закладки досліду, і залишаються на рівні відповідних показників контрольної ділянки. При цьому збільшення насиченості добривами в сівозміні за органо-мінеральної системи удобрення, як правило, істотно не змінює дані показники ґрунту.

Вміст рухомих форм азоту, фосфору, калію у ґрунті за тривалого удобрення в польовій сівозміні. За три роки спостережень нітратного азоту (табл. 3), на час відбору зразків ґрунту, накопичувалась практично однакова кількість, зокрема в шарі 0-20 см, за органо-мінеральної та мінеральної систем удобрення при внесенні еквівалентної кількості азоту з добривами. Схожі тенденції прослідковуються за вмістом амонійного азоту.

При нормі 45 кг Р2О5 на гектар сівозмінної площі, в шарі ґрунту 0-20 см, формується підвищений, при нормі 90 кг - високий, при нормі 135 - дуже високий вміст рухомих фосфатів. Разом з тим високий вміст у ґрунті рухомого калію формувався лише за внесення на гектар сівозмінної площі більше 90 кг К2О. добриво чорнозем бур'ян пшениця

Внесення добрив за різних систем удобрення збільшувало вміст рухомих форм азоту, фосфору й калію у чорноземі опідзоленому пропорційно до кількості поживних речовин внесених з добривами.

При застосуванні високих норм добрив вміст рухомих форм фосфору істотно змінюється до глибини 60 см. Значні зміни вмісту рухомого калію, як правило, обмежувались орним шаром ґрунту. Разом із тим дослідження ґрунту до глибини 2 м, проведені в 1998 році, показали, що при третьому рівні внесення добрив, за органо-мінеральної та мінеральної систем удобрення, в шарі ґрунту 160 - 200 см нітратного азоту в травні накопичувалось відповідно

Для польової сівозміни оптимальною є інтенсивність балансу азоту - 90, фосфору - 100, калію - 70% [Городній Н.М., Тивончук С.А. і ін., 1996; Лісовий М.В., 1994; Якименко В.Н., 1995]. На малородючих ґрунтах інтенсивність балансу азоту доцільно збільшувати до 110, фосфору до 140, калію до 80%. У нашому досліді показники інтенсивності балансу азоту, фосфору й калію у сівозміні, за різних систем та норм внесення добрив, у більшості випадків, не є оптимальними. В зв'язку з цим для отримання максимального ефекту від застосування добрив у досліді, при третьому рівні насиченості добривами в сівозміні, за органо-мінеральної системи удобрення доцільно вносити N120Р45К65 на гектар сівозмінної площі. При залишенні на полях побічної продукції культур сівозміни дану норму добрив можна знизити до N70Р30К30.

Біологічна активність ґрунту за тривалого удобрення в польовій сівозміні. Застосування добрив, за різних систем удобрення, призводило до збільшення маси мікроорганізмів у ґрунті (табл. 4). Причому вона мало зумовлювалась системою удобрення, а залежала, в більшій мірі, від кількості поживних речовин, внесених з добривами, зокрема для шару ґрунту 0-20 см. Коефіцієнт кореляції між мікробіомасою, у шарі ґрунту 0-20 см, і сумою азоту, фосфору й калію, внесених з добривами, становить 0,95. Значний вплив на масу мікроорганізмів має і вміст у ґрунті негуміфікованих органічних решток. Кореляційна залежність між даними показниками, для шару ґрунту 0-20 см, є сильною (r= 0,80).

Застосування добрив також зумовлює зростання целюлозолітичної активності чорнозему опідзоленого. Причому, в більшості випадків, ступінь розкладання полотна залежить не від системи удобрення, а від суми азоту, фосфору, калію, внесених з добривами. Коефіцієнт кореляції між ступенем розкладання полотна й кількістю внесених NРК при цьому, шар 0-20 см, становив 0,87. При високих нормах добрив за мінеральної системи удобрення, коли значно зростає кислотність ґрунту, целюлозолітична активність дещо збільшувалась. Встановлено тісний зв'язок між ступенем розкладання полотна й іншими показниками біологічної активності чорнозему опідзоленого. Коефіцієнт кореляції між целюлозолітичною активністю і мікробіомасою, шару ґрунту 0-20 см, та емісією СО2 із поверхні ґрунту був однаковий і становив 0,89.

Коли внесення добрив не супроводжується значними змінами кислотності ґрунту, то виділення СО2 з поверхні ґрунту зумовлюється, в основному, не видом внесеного добрива, а кількістю поживних речовин, що вносяться. Значне підвищення кислотності ґрунту сприяє збільшенню емісії СО2 із ґрунту. Коефіцієнт кореляції між кількістю внесених азоту, фосфору й калію з добривами і емісією СО2 із поверхні ґрунту становить 0,72. Це свідчить про те, що поживний режим ґрунту є одним із основних факторів, що визначає інтенсивність проходження біологічних процесів у чорноземі опідзоленому. Кореляційна залежність між виділенням СО2 і вмістом у ґрунті негуміфікованих органічних решток є середньою.

Коли добрива в польовій сівозміні тривалий час не застосовуються, за показником нітрифікаційної здатності ґрунту забезпеченість рослин азотом залишається середньою. Застосування як органічних, так і мінеральних добрив збільшувало нітрифікаційну здатність чорнозему опідзоленого, і при третьому рівні удобрення вона була підвищеною. Основним фактором, що збільшує нітрифікаційну здатність ґрунту, є застосування добрив. Так, коефіцієнт кореляції між нітрифікаційною здатністю ґрунту, в шарі 0-20 см, і кількістю NPK, внесених із добривами, за представлених варіантів удобрення становить 0,92. Зв'язок нітрифікаційної здатності ґрунту з іншими показниками біологічної активності, зокрема мікробіомасою, целюлозолітичною активністю, виділенням СО2 з поверхні ґрунту, є середнім (коефіцієнти кореляції відповідно 0,36; 0,54; 0,66). З цього можна зробити висновок, що біомаса специфічних мікроорганізмів, які продукують процеси амоніфікації й нітрифікації, несильно залежить від загальної біомаси мікроорганізмів ґрунту.

При вирощуванні польових культур на чорноземі опідзоленому без внесення добрив популяції дощових черв'яків, на площі один гектар, можуть налічувати до 304 тис. штук з масою 280 кг. Застосування добрив за органо-мінеральної і органічної систем удобрення сприяло збільшенню популяцій дощових черв'яків. Так, при третьому рівні внесення добрив, за цих систем удобрення, маса черв'яків зросла відповідно на 47 і 65, а кількість на 34 і 101%. За мінеральної системи удобрення популяції дощових черв'яків можуть зменшуватись за кількістю на 12, за масою на 24%. Таке явище, насамперед, викликане підвищенням кислотності ґрунту при тривалому застосуванні мінеральних добрив. Коефіцієнт кореляції між кількістю дощових черв'яків, у шарі ґрунту 0-60 см, та гідролітичною кислотністю, у шарі 0-20 см, є від'ємним - 0,54.

Засміченість ґрунту насінням бур'янів та забур'яненість посівів озимої пшениці. При тривалому вирощуванні польових культур на чорноземі опідзоленому кількість насіння бур'янів, у шарі ґрунту 0-10 см, формується на рівні 15,2 тис. шт/м2. Тривале застосування добрив у польовій сівозміні сприяло збільшенню кількості насіння бур'янів у ґрунті. За найвищого рівня внесення добрив, при всіх системах удобрення, кількість насіння бур'янів у ґрунті збільшується у два і більше разів, порівняно з контролем. Виявлено сильну кореляційну залежність між сумою внесених азоту, фосфору й калію з добривами й кількістю насіння бур'янів у ґрунті (r = 0,84). Це свідчить, що засміченість ґрунту насінням бур'янів зумовлюється, в більшій мірі, кількістю внесених поживних речовин із добривами, ніж системою удобрення.

У посівах озимої пшениці на контрольній ділянці налічувалось до 83 шт/м2 рослин бур'янів з масою до 144 г/м2. При першому рівні насиченості добривами у сівозміні, за всіх систем удобрення, кількість вегетуючих бур'янів у посівах озимої пшениці зменшується на 23-45%, порівняно з контролем. При цьому за масою бур'янів такого зменшення не спостерігається. Маса бур'янів лишається практично такою ж, або дещо більшою, ніж маса бур'янів на контрольній ділянці. З ростом норм добрив як кількість, так і маса бур'янів зростала. Разом із тим при збільшенні норм добрив маса бур'янів зростає переважаючими темпами, ніж їх кількість, і при застосуванні третього рівня насиченості добривами у сівозміні вона збільшується на 148-232%. Коефіцієнт кореляції між показниками маси бур'янів, за різних варіантів удобрення, у посівах пшениці й суми внесених поживних речовин з добривами становить 0,84. Основна частина бур'янів у посівах озимої пшениці представлена видами, що зимують.

Урожайність та якість продукції сільськогосподарських культур за тривалого удобрення в польовій сівозміні. У досліді урожайність зерна озимої пшениці на контрольній ділянці за роки досліджень становила 27,1 - 30,6 ц/га, а урожайність коренеплодів цукрових буряків - 313 - 334 ц/га. При першому рівні внесення добрив, за всіх систем удобрення, урожайність озимої пшениці зросла на 11-22%, а цукрових буряків - на 13-23%, у порівнянні з відповідним урожаєм на контролі. Коли вносяться максимальні норми добрив, дане зростання відповідно становить 37 - 43%, 36 - 61%.

На ділянках, які тривалий час не удобрюються, урожайність зерна кукурудзи, ячменю та гороху формується відповідно на рівні 38, 17, 28 ц/га. Для цих культур характерні досить високі прирости урожаю при третьому рівні внесення добрив за органо-мінеральної системи удобрення (відповідно 45, 42 і 48 % у порівнянні з контролем).

Найбільші прирости урожаю, при третьому рівні насиченості добривами в сівозміні, характерні для однорічних трав за мінеральної і органо-мінеральної систем удобрення відповідно 75 - 86 %, у порівнянні з показником контролю (140 ц/га зеленої маси).

Найслабше серед культур сівозміни реагує на внесення добрив конюшина. Так, при третьому рівні внесення добрив, за органо-мінеральної системи удобрення, урожай сіна становить 46, а на контролі 35 ц/га. Тобто зростання становить лише 31%. За мінеральної системи удобрення збільшення норм добрив з другого до третього рівня не супроводжується збільшенням урожаю сіна.

Для озимої пшениці, ярого ячменю, гороху підвищення норм добрив з другого до третього рівня, в більшості випадків, не супроводжується зростанням урожаю зерна на достовірну величину. Разом із тим залежність між кількістю поживних речовин, внесених із добривами, і урожайністю, наприклад, озимої пшениці не є криволінійною ( критерій лінійності кореляції Fф (-1,95) значно менший за Fт (4,46)). А прямолінійна кореляційна залежність між даними показниками є досить тісною (r = 0,95).

На контролі, в середньому за три роки спостережень, загальна продуктивність культур сівозміни була на рівні 43,3 ц/га зернових одиниць та 47,6 ц/га кормових одиниць. Застосування як органічних, так і мінеральних добрив сприяє збільшенню загальної продуктивності культур сівозміни. І при третьому рівні внесення добрив за органічної, мінеральної та органо-мінеральної систем удобрення продуктивність сівозміни зросла відповідно до 57,2 , 57,5 , 61,4 ц/га зернових одиниць або до 62,8 , 63,4 , 67,5 ц/га кормових одиниць.

При вирощуванні озимої пшениці на чорноземі опідзоленому, де тривалий час не вносились добрива, можна отримати зерно озимої пшениці третього класу м'яких пшениць за показниками вмісту в зерні сирої клейковини й білка (табл. 5).

За третього рівня внесення добрив, при застосуванні органо-мінеральної й мінеральної систем удобрення, по попереднику однорічні трави можна отримати зерно другого класу за цими показниками якості. Застосування добрив призводить до збільшення вмісту білка в зерні фуражних культур. Так, коли на контролі вміст білка в зерні ячменю, гороху, кукурудзи становить 9,2 , 19,6 , 8,8 %, то при застосуванні третього рівня внесення добрив, при різних системах удобрення, даний показник збільшується відповідно на 9 - 11; 2 - 7; 9-11 %.

Отже, найбільш консервативно реагує на внесення добрив приростом вмісту білка у зерні горох. Прирости вмісту білка у зерні кукурудзи та ячменю, при внесенні добрив близьких за вмістом поживних елементів, практично однакові. При цьому застосування навіть потрійних норм добрив за органо-мінеральної й мінеральної систем удобрення не сприяло збільшенню вмісту білка в зерні ячменю вище 10,2%, що дозволяє використовувати даний ячмінь, за цим показником якості, першим класом для пивоваріння.

Основним критерієм оцінки продуктивності посівів цукрових буряків є цукристість коренеплодів та можливий вихід цукру з гектара. Найвищі показники цукристості відмічено на контрольних ділянках та при першому рівні насиченості добривами за органічної і органо-мінеральної систем удобрення (табл. 6).

Подальше збільшення норм добрив призводить, здебільшого, до деякого зменшення вмісту цукру в коренеплодах. Разом із тим можливий збір цукру з гектара посівів, при збільшенні норм добрив, зростає. При першому рівні внесення добрив збір цукру збільшується, порівняно з контролем, на 6 - 21 %, а за третього - на 21 - 37 %. При цьому найбільший збір цукру з гектара посівів цукрових буряків можливий за органо-мінеральної системи удобрення.

Економічна та енергетична ефективність застосування добрив у сівозміні без урахування їх післядії. Тривале застосування органічної і органо-мінеральної систем удобрення польової сівозміни на чорноземі опідзоленому є прибутковим. Причому за органічної системи показники рентабельності додаткових витрат на застосування добрив у два і більше разів перевищують відповідні показники за

органо-мінеральної системи. За мінеральної системи удобрення витрати на внесення добрив відшкодовуються лише при нормах добрив до N90P90K90, якщо не враховувати їх післядію.

Застосування різних систем удобрення у нашому досліді є енергетично виправданим.

Висновки

У дисертаційній роботі знайшло відображення теоретичне узагальнення, подальше вивчення та нове вирішення питання зміни деяких складових родючості чорнозему опідзоленого та продуктивності сільськогосподарських культур при їх тривалому вирощуванні без внесення добрив та за умови застосування різних систем удобрення, що виявляється в наступному:

1. При вирощуванні культур польової сівозміни тривалий час без внесення добрив валовий вміст вуглецю органічної речовини в шарі 0-20 см чорнозему опідзоленого стабілізується на рівні 1,86±0,072% від маси ґрунту. Застосування добрив у нормі N135P135K135 на гектар сівозмінної площі, за різних систем удобрення, зумовлювало збільшення даного показника на 10-12%. При цьому вміст вуглецю негуміфікованих органічних решток, що екстрагуються NaI, у шарі ґрунту 0-20 см становить 3,3 - 3,6% від валового Сорг.

Зміни вмісту в ґрунті органічної речовин, що екстрагується 0,1н NaOH без декальцинації, в досить значній мірі зумовлюються зміною фізико-хімічних властивостей ґрунту.

На ділянці, де добрива тривалий час не застосовуються, співвідношення Сгк/Сфк у верхньому шарі ґрунту формується на рівні 1,27. Застосування органічної і органо-мінеральної систем удобрення сприяє деякому розширенню, а мінеральної системи - звуженню даного співвідношення, однак тип гумусоутворення при цьому не змінюється.

2. При тривалому вирощуванні польових культур без внесення добрив та при застосуванні органо-мінеральної системи удобрення, за різних норм добрив, і мінеральної, при насиченості добривами у сівозміні до N45P45K45, відбулось деяке погіршення фізико-хімічних показників чорнозему опідзоленого. Збільшення насиченості добривами у сівозміні за мінеральної системи призводить до значного підвищення кислотності ґрунту. При застосуванні органічної системи удобрення істотних змін фізико-хімічних властивостей ґрунту не відбувається.

3. Тривале (35 років) вирощування польових культур без застосування добрив зумовило вміст рухомих форм азоту, фосфору й калію в шарі ґрунту 0 - 20 см відповідно на рівні 20, 91, 102 мг/кг ґрунту, що відповідає середній забезпеченості ґрунту рухомими формами фосфору й калію. Застосування добрив у нормі N135P135K135 за органо-мінеральної системи удобрення сприяло підвищенню даних показників до 31, 231, 170 мг/кг ґрунту. Тривале внесення на гектар сівозмінної площі азоту в нормі 135 кг сприяє міграції нітратів за профілем ґрунту із шарів, де рослини озимої пшениці ефективно засвоюють азот. При цьому за мінеральної системи удобрення така міграція більш виражена. За високих норм фосфорних добрив міграційні процеси рухомих фосфатів обмежуються шаром ґрунту 0 - 60 см. Вміст рухомого калію в чорноземі опідзоленому при тривалому застосуванні добрив істотно змінюється лише у орному шарі.

4. Застосування добрив сприяє підвищенню біологічної активності чорнозему опідзоленого і при внесенні на гектар сівозмінної площі 13,5 т гною + N67P101K54 у шарі ґрунту 0 - 20 см біомаса мікроорганізмів становить 112, а нітрифікаційна здатність 16 мг/кг ґрунту, целюлозолітична активність формується на рівні 26%, із поверхні ґрунту виділяється 31 кг/га СО2 за добу. Застосування високих норм добрив за органо-мінеральної та органічної систем удобрення сприяє збільшенню популяцій дощових черв'яків у шарі ґрунту 0 -60 см за кількістю до 41 - 61 шт/м2, за масою до 41 - 46 г/м2. За високих норм лише мінеральних добрив популяції дощових черв'яків формуються практично удвічі менші.

5. Тривале вирощування культур сівозміни без застосування добрив зумовило кількість насіння бур'янів у шарі ґрунту 0 - 10 см на рівні 15,2 тис. шт/м2, вегетуючих бур'янів у посівах озимої пшениці при цьому нараховується 82,8 шт/м2 із масою 144 г/ м2. Збільшення насиченості добривами у сівозміні призводить до підвищення засміченості ґрунту насінням бур'янів та забур'яненості посівів вегетуючими бур'янами і при внесенні на гектар сівозмінної площі добрив у нормі N135Р135К135 кількість насіння бур'янів у шарі ґрунту 0-10 см може зрости на 90-160%, а маса вегетуючих бур'янів може збільшитись на 148-232%. Кількість вегетуючих бур'янів при цьому залишається на рівні контролю.

6. При тривалому вирощуванні культур польової сівозміни на чорноземі опідзоленому без застосування добрив можна очікувати урожайність основної продукції цукрових буряків, озимої пшениці, фуражних зернових культур відповідно на рівні 334, 31, 28-38 ц/га. За показниками вмісту клейковини й білка в зерні озимої пшениці, при цьому, можна отримати зерно третього класу м'яких пшениць. Застосування добрив сприяє зростанню урожайності польових культур і при внесенні на гектар сівозмінної площі N135P135K135, за різних систем удобрення, урожайність цукрових буряків може збільшуватись на 61, а зерна озимої пшениці і фуражних зернових культур -- на 45% ; за показниками вмісту клейковини й білка в зерні озимої пшениці можна отримати зерно другого класу м'яких пшениць. Цукристість коренеплодів цукрових буряків при цьому дещо знижується.

7. За органо-мінеральної системи удобрення рентабельність витрат на застосування добрив може бути на рівні 59% із коефіцієнтом енергетичної ефективності на рівні 2,56. При застосуванні мінеральної системи удобрення грошові витрати на застосування добрив відшкодовуються лише при насиченості добривами в сівозміні менше 270 кг/га д.р.

8. Вирощування культур польової сівозміни на чорноземі опідзоленому протягом 35 років без застосування добрив не призвело до значного зниження їх урожайності та значної деградації родючості ґрунту, що свідчить про високу природну родючість чорнозему опідзоленого.

пропозиції виробництву

Для отримання високої продуктивності польової сівозміни (60-70 ц/га основної продукції у перерахунку на зернові одиниці) із значною економічною й енергетичною окупністю витрат на застосування добрив, при найменшому негативному їх впливі на агроценоз, доцільно застосовувати органо-мінеральну систему удобрення. При цьому, коли буде досягнуто оптимальний вміст в ґрунті рухомих форм фосфору та калію, норми добрив на гектар сівозмінної площі повинні становити 9 - 13,5 т гною при загальній насиченості добривами у сівозміні N120Р45К65. При залишенні на полях побічної продукції культур сівозміни дану норму добрив можна знизити до N70Р30К30.

Список робіт опублікованих по темі дисертації.

1. Світовий В.М. Вплив довготривалого застосування різних систем та норм удобрення зерно-бурякової сівозміни на заселеність ґрунту дощовими черв'яками // Збірник наукових праць УСГА. - Умань: УСГА. - 1999. - С. 162-165.

2. Світовий В.М. Забур'яненість ґрунту та посівів озимої пшениці при різних системах удобрення в зерно-буряковій сівозміні // Збірник наукових праць УСГА. - Умань: УСГА - 2000. - С. 121-124.

3. Світовий В.М. Вплив довготривалого застосування добрив на фізико-хімічні властивості чорнозему опідзоленого // Вісник Білоцерківського ДАУ. Збірник наукових праць. Вип. - 10. - Біла Церква: БДАУ. - 2000. - С. 238-242.

4. Світовий В.М. Баланс поживних речовин та ефективність застосування добрив за різних систем удобрення в зерно-буряковій сівозміні // Аграрний вісник Причорномор'я. Збірник наукових праць. Вип. - 12. - Одеса: ОДСГІ. - 2001. - С. 141-146.

5. Світовий В.М. Стан органічної речовини ґрунту після довготривалого застосування добрив // Агрономія як основа стабільності сільського господарства: Мат-ли Всеукраїнської конференції молодих вчених (Харків, 11-13 жовтня 2000 р.). - Харків: Харк. держ. аграр. ун-т. - 2000. - С. 88-89.

Анотація

Світовий В.М. Вплив тривалого удобрення на агрохімічні властивості, біологічну активність чорнозему опідзоленого та продуктивність культур польової сівозміни. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04. - агрохімія. - ННЦ "Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського", Харків, 2002.

Захищаються результати трирічних досліджень у польових дослідах з вивчення впливу тривалого застосування різних систем удобрення на кількісні та якісні показники органічної речовини ґрунту. Встановлено зв'язок якісних змін органічної речовини з фізико-хімічними показниками ґрунту.

У роботі вивчено питання впливу тривалого застосування добрив на агрохімічні властивості та біологічну активність чорнозему опідзоленого і урожайність культур польової сівозміни. Встановлено вплив різних систем удобрення та норм добрив на засміченість ґрунту насінням бур'янів та забур'яненість посівів пшениці, а також заселеність ґрунту дощовими черв'яками.

Рекомендується застосування органо-мінеральної системи удобрення з внесенням на гектар сівозмінної площі 9 - 13,5 т гною при загальній насиченості добривами в сівозміні N120Р45К65.

Ключові слова: системи удобрення, органічна речовина ґрунту, біологічна активність, урожай.

Свитовый В.М. Влияние длительного удобрения на агрохимические свойства, биологическую активность чернозема оподзоленного и продуктивность культур полевого севооборота. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04. - агрохимия. - ННЦ "Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского", Харьков, 2002.

К защите представлены материалы трехлетних исследований влияния длительного применения различных систем и норм удобрений на агрохимические свойства, биологическую активность чернозема оподзоленного и продуктивность культур полевого севооборота. Установлено, что длительное применение различных систем удобрений, при внесении эквивалентных количеств питательных веществ, обусловливает общее содержание органического углерода в черноземе оподзоленном практически на одном уровне. Когда сельскохозяйственные культуры выращиваются без удобрений, то на данном типе почв общее содержание углерода органического вещества почвы, в слое 0-20 см, не понижается ниже 1,86±0,072 % от массы почвы. При внесении удобрений общее содержание органического углерода увеличивается за счет углерода легкоминерализуемого органического вещества и собственно гумусовых веществ. Если длительное внесение удобрений не сопровождается существенным повышением кислотности почвы, то содержание собственно гумусовых веществ увеличивается преимущественно за счет увеличения содержания гуминовых кислот и негидролизуемого остатка. При существенном увеличении кислотности почвы количество негидролизуемого остатка уменьшается, а количество фульвокислот увеличивается, значительно увеличивается также количество веществ, переходящих в вытяжку 0,Iн NaOH без декальцинации.

Длительное выращивание культур зерно-свекловичного севооборота без использования удобрений приводит к некоторому ухудшению физико-химических свойств почвы. При использовании органической системы удобрения кислотность остается практически без изменений, по сравнению с показателями на момент закладки опыта. При органо-минеральной системе удобрения, когда с навозом и минеральными удобрениями вносится практически равное количество питательных веществ, физико-химические свойства почвы остаются на уровне неудобряемого участка. Наиболее сильно ухудшается кислотность при минеральной системе удобрения.

На контроле, где не используются удобрения, наименьшее содержание в почве доступного азота. Содержание подвижного фосфора по Чирикову, в слое почвы 0-20 см, стабилизируется на уровне 91 мг/кг почвы, подвижного калия по Чирикову на уровне 10,2 мг/кг почвы. При внесении удобрений содержание подвижных форм N, P, K увеличивается прямо пропорционально количеству внесенных с удобрениями этих элементов питания.

Использование удобрений вызывает увеличение биологической активности почвы. Целлюлозолитическая активность, выделение СО2, микробиомасса почвы мало зависят от системы удобрений, а увеличиваются, в основном, прямо пропорционально количеству питательных веществ, внесенных с удобрениями. Нитрификационная активность почвы сильно коррелирует с количеством NPK, внесенных с удобрениями. Увеличение кислотности почвы положительно влияет на увеличение некоторых показателей биологической активности. В почве без применения удобрений на протяжении длительного периода биологическая активность чернозема оподзоленного остается сравнительно высокой.

Если внесение удобрений не сопровождается значительным повышением кислотности почвы, то использование удобрений, особенно навоза, способствует увеличению популяций дождевых червей. Существенное повышение кислотности отрицательно влияет на количество и биомассу червей. На контрольном участке, без использования удобрений, формируется сравнительно большая популяция червей.

При внесении удобрений количество семян сорняков, в слое почвы 0-10 см, увеличивается прямо пропорционально количеству NPK, внесенных с удобрениями. При длительном внесении удобрений, в норме N45P45K45 на гектар севооборотной площади, не происходит существенного увеличения засоренности посевов пшеницы вегетирующими сорняками. Увеличение норм удобрений вызывает существенное возрастание засоренности посевов.

Использование зерно-свекловичного севооборота на черноземах оподзоленных без применения удобрений не вызывает значительного снижения урожайности основных сельскохозяйственных культур. Внесение удобрений, в нормах N135P135K135, навоз 13,5 т + N67P101K54 на гектар севооборотной площади, способствует увеличению урожайности пшеницы и сахарной свеклы на 50 % и больше. При этом наибольшие урожаи характерны для севооборотов с органо-минеральной системой удобрения.

Наибольшая экономическая и энергетическая эффективность использования удобрений характерна для органической и органо-минеральной систем удобрений. Минеральная система удобрений экономически оправдана, если вносится не больше N90P90K90 питательных веществ на 1 га севооборотной площади.

Для удобрения сельскохозяйственных культур на черноземе оподзоленном рекомендуется использовать органо-минеральную систему удобрения с внесением на гектар севооборотной площади 9 - 13,5 т навоза при общей насыщенности удобрениями в севообороте N120Р45К65.

Ключевые слова: система удобрения, органическое вещество почвы, биологическая активность, урожай.

Svitovyi V.M. The influence of long-term fertilization on agrochemical properties, biological activity of the podzolic chernozem and crops yields in the field crop rotation. - The manuscript.

The thesis is submitted for a Candidate of Agricultural Sciences Degree on the specialty 06.01.04. - Аgrochemistry. - NSC "Institute for Soil Science and Аgrochemistry Research named after O.N. Sokolovsky", Kharkiv, 2002.

The results of three years research in field experiments to study the influence of long-term using of different fertilizing systems on quantitative and qualitative indices of soil organic matter are being defended. The connection of qualitative changes of organic matter with physico-chemical indices of soil is fixed.

In the thesis the question of influence of long-term fertilization on conditions of nutrition and biological activity of podzolic chernozem, and crops yields in field crop rotation is studied. The influence of different fertilizing systems and fertilizers rates on quantity of the weed seeds in soil, on number of weeds in areas under wheat, and population of earthworms in soil is determined.

Application of organic-mineral fertilization system with applying of 9 - 13,5 tones of manure on hectare is recommended when the whole rate of fertilizers is N120P45K65.

Key words: fertilizing systems, organic matter of soil, biological activity, harvest.

Размещено на Allbest.ru