сільськогосподарський ґрунтоутворення агроекосистема технологія

Таким чином, за отриманими результатами вирощування кукурудзи на зерно за нульовим обробітком в наших умовах економічно недоцільно. Вирощування за нульовим обробітком озимої пшениці є енергетично та економічно виправданим

Сутність ґрунтоутворення в агроекосистемах

У процесі природного ґрунтоутворення чорноземи отримали такі агрономічно цінні якості, як відносно високий вміст гумусу; нейтральну реакцію ґрунтового розчину; у цілому задовільні агрофізичні та біологічні якості, які сприяють розвитку сільськогосподарських рослин; високий вміст валових запасів поживних речовин тощо; ці ґрунти не мають якостей украй негативних в агрономічному відношенні. Але за традиційною технологією під впливом оранки та розпушення ґрунту при догляді за просапними відбувається посилена мінералізація та втрати гумусу. До того ж традиційна система механічного обробітку характеризується численними проходами в полі машинно-тракторних агрегатів, що сприяє виникненню та розвитку деградаційних явищ у ґрунті. За відсутності мульчі з поверхні орних чорноземів вологи випаровується набагато інтенсивніше, ніж з поверхні цілинних їх аналогів (непродуктивні витрати вологи), а також збільшується загроза втрат ґрунту від ерозії та дефляції.

Головними ланками, які обумовлюють цілеспрямовану зміну ґрунтотворного процесу в цілому, створення умов для зростання родючості чорнозему й підвищення його продуктивності є гумусонакопичення (як мінімум гумусовідновлення), збереження запасів вологи, покращання поживного режиму, захист від ерозії та дефляції на тлі оптимального агрофізичного стану ґрунту.

Ефективним інструментом створення умов для зростання родючості чорнозему є нульовий обробіток. Для оцінки його впливу на ґрунт порівняно з традиційним обробітком ми вибрали узагальнюючий показник фізичних властивостей ґрунтів індекс фізичного стану ґрунтів, а також коефіцієнт гуміфікації та рівняння втрат від вітрової ерозії Шиятого.

Індекс фізичного стану ґрунту запропонували використовувати В.В. Медведєв і Т.М. Лактіонова, (1988). Він розраховується за формулою

ИНфс=n a*b*c*…*n (2)

де a,b,c…n, - параметри окремих водно-фізичних та фізичних властивостей ґрунту. Максимально цей індекс дорівнює 1 або 100 балам, це оптимум і чим ближче фактичний індекс до оптимуму, тим менше фізичні та водно-фізичні властивості обмежують урожай сільськогосподарських культур. Вихідні еталонні (В.В. Медведєв, 2002) та фактичні (отримані нами) дані з агрофізики під кукурудзою наведено в табл. 9.

Таблиця 9

Оптимальні* та фактичні параметри ґрунту для кукурудзи

*Оптимальні параметри ґрунту за В.В. Медведєвим, 2002 р.

Отримані результати свідчать, що найкращий індекс фізичного стану чорнозему звичайного для кукурудзи виявився на варіанті нульового обробітку з мульчею - 0,75. Індекс фізичного стану чорнозему за нульовим обробітком без мульчі 0,70, а найгірший індекс фізичного стану чорнозему був на варіанті з традиційним обробітком - 0,62.

На основі наших розрахунків виявлено, що традиційний обробіток сприяє втратам гумусу з ґрунту, а за нульовим обробітком проявляється тенденція його накопичення.

За нашими підрахунками річні втрати від вітрової ерозії за технологією нульового обробітку були в 1,7 рази менше, порівняно з традиційним обробітком на ділянках під кукурудзою а за нульовим обробітком з мульчею їх взагалі не було (див. табл. 9). На ділянках після озимої пшениці, річні втрати ґрунту від вітрової ерозії становлять 29,7 т/га за традиційним обробітком і 3,1 т/га за нульовим обробітком.

Запаси вологи за технологією нульового обробітку з мульчею в шарі 0 - 100 см у критичний період розвитку кукурудзи (цвітіння), виявились оптимальними (див. табл. 9), запаси вологи за нульовим обробітком без мульчі були на 40 мм, а за традиційним обробітком на 44 мм менше за оптимальні.

Порівнюючи оптимальні ґрунтові параметри (В.В. Медведєв, 2002) та фактичні показники ґрунту для кукурудзи, очевидно, що фактичні ґрунтові параметри за нульовим обробітком ближче до еталонних параметрів, ніж за традиційним обробітком.

ВИСНОВКИ

2. Щільність будови чорнозему звичайного малогумусного легкоглинистого, дещо збільшується за нульовою технологією обробітку порівняно з традиційною технологією. Рівноважна щільність орного шару ґрунту за нульовим обробітком при вирощуванні кукурудзи складала 1,11 г/см3, тоді як за технологією традиційного обробітку - 1,04 г/см3, під озимою пшеницею відповідно 1,15 г/см3 та 1,05 г/см3, Тобто вона знаходиться в межах оптимальних параметрів і не погіршує умов розвитку рослин.

3. Критичної твердості (2,5 МПа) орний шар ґрунту за нульовим обробітком в наших дослідах не мав (твердість ґрунту під кукурудзою - 1,7 МПа, ґрунт під озимою пшеницею 1,2 МПа). Це свідчить про придатність чорнозему звичайного для нульового обробітку за цим показником.

4. Технологія нульового обробітку не створює умов для погіршення структурно-агрегатного складу ґрунту, порівняно з контролем, й істотно не впливає на вміст агрономічно цінної фракції та водостійких агрегатів ґрунту.

5. Проведені дослідження показали, що нульова технологія обробітку з великою кількістю мульчі здатна підтримувати високу протидефляційну стійкість ґрунту і зберігає високий вміст вологи у верхньому шарі ґрунту, тим самим створює надійний захист його від дефляції. При невеликій кількості рослинних решток виникає ризик прояву вітрової ерозії. За традиційною технологією цей ризик максимальний.

6. В умовах Донбасу, коли волога є одним з головних факторів, що обмежує врожай, режим вологи ґрунту за нульовим обробітком складається більш сприятливо порівняно з традиційним. Особливо важливим є присутність рослинних решток на поверхні ґрунту за нульовим обробітком. За нульовою технологією обробітку з 100 відсотковим проективним покриттям рослинними рештками, запаси вологи навіть на час цвітіння кукурудзи (критичний період розвитку культури) були в шарі 0-20 в 3,3, а в 1,5 метровій товщі в 1,5 рази більшими, ніж за традиційною технологією обробітку.

7. Заміна традиційної технології обробітку нульовою призводить до зниження температури орного шару ґрунту в теплий період, що визначається перед усім умовами акумуляції та переносу тепла в ґрунті. Відсоток рослинних решток на поверхні чорнозему звичайного малогумусного легкоглинистого має більший вплив на температуру ґрунту та на тепловий потік в ґрунті, ніж його теплофізичні властивості. Температурний режим ґрунту за нульовою технологією обробітку за своїм характером наближається до температурного режиму цілинних аналогів.

8. За нульовим обробітком біогенність шару 0-40 см зростає, створюються кращі умови для розвитку мікроорганізмів, що підтверджується більшою чисельністю грибів та актиноміцетів, тобто родючість ґрунту підвищується.

9. Накопичення поживних речовин у верхньому 0-10 см шарі ґрунту за нульовою технологією обробітку характерне для акумулятивного грунтотворення. Навесні, перед початком польових робіт, у середньому за 3 роки, вміст рухомого фосфору в шарі 0 -10 см був 12,1 мг/100 г за нульовою технологією проти 9,6 мг/100 г за традиційною технологією, вміст обмінного калію за нульовою 16,8 мг/100 г, а за традиційною технологією 12,3 мг/100 г. Отже, за нульовою технологією фосфорний та калійний режими є більш сприятливими ніж за традиційною технологією. Азотний режим істотно не відрізняється за варіантами. Високий вміст фосфору та калію може бути об'єктивною основою збільшення внесення азоту за нульовою технологією для досягнення оптимального співвідношення між цими елементами

10. Встановлено, що за нульового обробітку значення ОВП мають тенденцію до зниження порівняно з традиційним через більш ущільнений верхній шар ґрунту.

11. На просапних культурах під час переходу від технології з полицевим обробітком до нульової збільшується чисельність бур'янів. На варіанті з нульовою технологією обробітку починається інтенсивна зміна видів бур'янів з однорічних на багаторічні. За цією технологією збільшується видова різноманітність бур'янів. Акумуляція у верхньому шарі ґрунту основної маси насіння бур'янів створює умови для інтенсивного проростання та сильної забур'яненості за нульовою технологією. Ці фактори створюють серйозну перешкоду для широкого впровадження нульової технології в Україні і потребують подальших досліджень.

12. Після 4 років застосування нульової технології обробітку не змінився характер розташування кореневої системи кукурудзи в ґрунті порівняно з традиційною технологією. Розвиток надземної частини кукурудзи був кращим за традиційною технологією, а озимої пшениці - за нульовою технологією. Урожайність кукурудзи за нульовою технологією була нижчою за контроль (відповідно 20,8 ц/га і 25,3 ц/га ), а озимої пшениці вищою за нульовою технологією (27,4 ц/га), на контролі - 26,0 ц/га.

13. Енергетична ефективність вирощування озимої пшениці за нульовою технологією обробітку була на 21% вищою, а собівартість на 12% нижчою в порівнянні з традиційною, що за вищої врожайності свідчить про енергетичну та економічну вигідність вирощування озимої пшениці за нульовою технологією обробітку і можливість широкого впровадження у виробництво. Економія витрат (у тому числі енергетичних) не змогла перекрити вартість гербіцидів, які було використано на кукурудзі за нульовою технологією обробітку. Отже, нижча врожайність та більша витратність (на 25%) роблять вирощування кукурудзи на зерно за нульовим обробітком в умовах Степу Донбасу економічно недоцільним.

14. Нульовий обробіток більше відповідає умовам акумулятивного ґрунтотворного процесу в агроекосистемах і створює сприятливі умови для сільськогосподарських культур за рахунок зменшення втрат гумусу, збереження запасів вологи, кращого захисту ґрунту від дефляції та покращання агрофізичного стану ґрунту.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Обласним управлінням сільського господарства і продовольства для забезпечення простого відтворення ґрунтів, створення в них оптимальних гідротермічних умов для розвитку рослин, зменшення інтенсивності деградаційних процесів ґрунту, з метою надання акумулятивного характеру процесу ґрунтотворення в зоні Степу рекомендується при вирощуванні кукурудзи застосовувати нульову технологію зі 100% вкриттям поверхні ґрунту рослинними рештками.

Господарствам різних форм власності пропонується нульова технологія вирощування озимої пшениці після кукурудзи на силос, яка забезпечує економію палива до 25%, трудовитрат - до 18% порівняно з традиційною технологією.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Байдюк М. І. Оцінка протидефляційної ефективності нульових технологій вирощування польових культур // Агрохімія і ґрунтознавство. - 2000.- Вип. 60. - С. 87-90.

2. Байдюк М.І. Вплив різних технологій обробітку ґрунту на параметри чорнозему звичайного. // Вісник ХДАУ ім. В.В. Докучаєва. - 1999. - № 1. -С 46-50.

3. Булигін С.Ю., Тімченко Д.О., Діденко В.І., Байдюк М.І., Верещака І. В. Раціональне використання вологи в умовах прояву водної та вітрової ерозії в Україні // Вісник ХДАУ ім. В.В. Докучаєва. - 2000. - № 1. - С. 22 - 27. (дослідження, аналіз)

4. Байдюк М.І. Параметри чорнозему звичайного при різних технологіях // Збірник наукових праць інституту зрошуваного землеробства УААН. - Херсон, 1999. - № 2. - С. 85-88.

5. Байдюк М.И. Агрофизические параметры почвы при использовании почвозащитных технологий // Агрохімія і ґрунтознавство: Спец. вип. - Ч. 4. - 1998. - С. 50-53.

6. Булигін С.Ю., Тімченко Д.О., Діденко В.І., Байдюк М.І. Кривов В.Н. Небезпека проявлення вітрової ерозії грунтів в Україні // Вісник аграрної науки Південного регіону. - Одеса: СМИЛ, 2000. - Вип № 1. - С. 144-150. ( аналіз)

7. Байдюк М.І. Протидефляційна ефективність нульової технології в Донбасі. Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення // Матеріали науково-методичної конференції. - Київ, 26-28 жовтня 1998.- С. 9 - 10.

8. Бондарева О.Б. Байдюк М.І. Шепіна В.П. Вирощування озимої пшениці за грунтозахисними технологіями. // Українська академія аграрних наук: розробки - виробництву. - К.: Аграрна наука, 1999 - С 131-132. (дослідження, аналіз)

9. Байдюк М.І., Тимофіїв М.М. Вплив мульчі на режим вологості та температуру в грунті // Біоконверсія органічних відходів і охорона навколишнього середовища. Тези доповідей V конгресу. - Івано-Франківськ, 1999. - С.145-146. (дослідження, аналіз, висновки)

10. Байдюк М.І., Комарський В.Ю., Пархомюк К.М., Шепіна В.П., Рубан О.Г. Вплив нульового обробітку на урожай польових культур в умовах Донбасу. Наукові проблеми виробництва зерна та сучасні проблеми їх вірішення. // Матеріали науково-методичної конференції. - Дніпропетровськ: ІЗГ, 2000. - Вип № 1. - С. 72-75. (дослідження, аналіз)

11. Джулай В.І., Байдюк М.І. Зволоження грунту при застосуванні грунтозахисних технологій // Агрохімія і ґрунтознавство. Спец. вип. - Ч.3, 1998. - С. 44. (дослідження, аналіз, висновки)

12. Байдюк М.І. До оцінки щільності грунту за нульової технології обробітку // Агрохімія і ґрунтознавство. Спец. вип. - Ч. 2, 2002. - С. 11-12.

Анотація

Байдюк М.І. Особливості акумулятивного ґрунтоутворення за нульового обробітку чорноземів Степу Донбасу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03 - агроґрунтознавство та агрофізика. - Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського” УААН, Харків, 2004.

Роботу присвячено дослідженню культурного ґрунтотворного процесу через агрофізичні, агрохімічні, біологічні параметри під впливом нульового і традиційного обробітку. Виявлено кращу ефективність захисту нульового обробітку проти дефляції порівняно з традиційним обробітком. Проведено економічний та енергетичний аналіз способів обробітку ґрунту, які вивчалися в досліді. З'ясовано, що ґрунт за технологією нульового обробітку більше відповідає вимогам акумулятивного процесу. Дано оцінку відповідності фактичних ґрунтових параметрів під час різних технологій обробітку, еталонам, притаманним для культурного ґрунтоутворення.

Ключові слова: Нульовий обробіток, традиційний обробіток, агрофізичні властивості, дефляція, оптимальні параметри ґрунту, акумулятивний процес.

Аннотация

Байдюк М.И. Особенности аккумулятивного почвообразования при нулевой обработке чернозёмов Степи Донбасса. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика. - Национальный научный центр “Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского” УААН, Харьков, 2004.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы особенностей аккумулятивного процесса почвообразования чернозема обыкновенного в зависимости от обработок.

Установлено общее увеличение плотности, твердости при нулевой обработке по сравнению с традиционной, которое, однако, ближе к эталонным параметрам почвы. Анализ структурно-агрегатного состояния почв показал, что за время исследований улучшилась водоустойчивость почвенных агрегатов при нулевой обработке.

Отмечены тенденции повышения запасов влаги при нулевой обработке с малым количеством мульчи по сравнению с традиционной обработкой и значительное увеличение запасов влаги на варианте с проективным покрытием растительными остатками. Замена традиционной обработки на нулевую приводит к снижению температуры верхнего слоя почвы в теплый период, что определяет условия аккумуляции и переноса тепла в почве. Количество растительных остатков на поверхности почвы имеет большее влияние на температуру почвы и на тепловой поток, чем её теплофизические свойства.

Под влиянием нулевой обработки создаются лучшие условия для развития микроорганизмов. Установлена тенденция понижения ОВП при нулевой обработке в сравнении с традиционной.

При нулевой обработке отмечена аккумуляция в верхнем 10 сантиметровом слое почвы доступного азота, фосфора, калия.

Наличие большого количества растительных остатков на варианте нулевой обработки с мульчей позволяет создавать эффективную защиту против дефляции. На поверхности почвы с малым покрытием мульчей увеличивается риск проявления дефляции, при традиционной обработке этот риск существенно выше.

Аккумулятивный характер распределения семян сорняков создаёт условия для сильной засоренности посевов при нулевой обработке. Происходит интенсивное изменение однолетних видов сорняков на многолетние.

Характер распределения корневой системы кукурузы в почве за время наших исследований не изменился по вариантам. Урожай кукурузы был выше при традиционной технологии, а озимой пшеницы - при нулевой. Расчет экономической и энергетической эффективности показал, что выгодней выращивать кукурузу при традиционной обработке, а озимую пшеницу - при нулевой обработке.

Дана оценка соответствия агрофизических показателей, полученных при нулевой и традиционной обработках эталонным, характерным для культурного почвообразовательного процесса, на основании индекса физического состояния почвы. Показано, что физическое состояние почвы при нулевой обработке более благоприятно, чем при традиционной обработке. Рассчитан баланс гумусонакопления при изучаемых обработках и установлено, что при нулевой обработке имеется тенденция к накоплению гумуса, а при традиционной - баланс гумусонак...