Агроекологічний моніторинг та відтворення родючості ґрунтів північно-західного регіону України

Відновлення агроресурсного потенціалу ґрунту. Продуктивність сівозміни на деградованій і окультуреній ділянках темно-сірого ґрунту у варіантах без удобрення становила відповідно 2,58 і 3,55 т зернових одиниць з гектара сівозміни, тобто за 45 років використання без добрив він орієнтовно втратив 28% свого агропотенціалу. Завдяки застосуванню на фоні вапнування і внесення в ґрунт нетоварної частини врожаю рекомендованих і розрахункових норм мінеральних добрив на деградованому ґрунті продуктивність сівозміни зросла відповідно у 1,9 і 2,3 рази, а на окультуреному - у 1,5 і 1,8 рази, тобто різниця в продуктивності зменшилась до 8% (табл. 11).

Таблиця 11 - Вплив удобрення і вапнування на збір зернових одиниць

залежно від окультуреності темно-сірого опідзоленого ґрунту, 2002-2005 рр., т/га

Адаптація систем удобрення до різних господарсько-економічних умов і кон'юнктури ринку

Екологізація систем удобрення. Ефективність землеробства визначається його спроможністю реагувати на кон'юнктуру ринку. Характерною рисою розвитку сучасного світового сільськогосподарського виробництва є швидке зростання органічного землеробства.

Вивчення упродовж 1996 - 2001 рр. у польовому досліді в шестипільній зерно-просапній сівозміні на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті впливу мінеральної і різних варіантів органічних систем удобрення на родючість ґрунту показало, що всі вони забезпечували розширене відтворення вмісту гумусу і це в значній мірі обумовлено наявністю в сівозміні одного поля конюшини лучної. Однак найкраще позитивне сальдо балансу гумусу - 1,30-1,37 т/га отримано за внесення на 1 га сівозміни 14 т гною і заробки в ґрунт соломи пшениці озимої. Така система удобрення також сприяла формуванню позитивного балансу елементів живлення, особливо калію (табл. 12).

Таблиця 12 - Баланс гумусу, азоту, фосфору і калію в темно-сірому

опідзоленому легкосуглинковому ґрунті за мінеральної і органічних систем удобрення в сівозміні, 1996-2001 рр.

Мінеральна система удобрення з внесенням на 1 га сівозмінної площі N68Р65К65 забезпечила лише позитивний баланс фосфору за від'ємних балансів азоту і калію. Застосування органічної системи удобрення на основі сидератів і побічної продукції супроводжувалось різко від'ємним балансом у ґрунті азоту, фосфору та калію і обумовило істотне погіршення поживного режиму ґрунту.

За впливом на продуктивність сівозміни найбільш ефективною є органічна система удобрення на основі гною і соломи з інтегрованим захистом рослин, яка забезпечила збір 4,27 т зернових одиниць з гектара (рис. 4). Виключення за такої системи удобрення із технологій вирощування культур сівозміни інтегрованого захисту знизило продуктивність сівозміни на 9%. Органічна система удобрення на основі сидератів і рослинних решток поступалася за продуктивністю мінеральній на 10%, а органічній на основі гною і соломи - на 16%.

Диференціація систем удобрення за видами органічних і нормами мінеральних добрив. Різке зменшення виробництва гною та відсутність економічних можливостей для внесення мінеральних добрив у рекомендованих нормах унеможливили введення в багатьох агроформуваннях традиційних органо-мінеральних систем удобрення. Вивчення в стаціонарному польовому досліді на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті у 2002 - 2005 рр. впливу різних варіантів адаптивних систем удобрення на агрохімічні показники ґрунту показало, що за повної норми мінеральних добрив всі вони, як правило, забезпечують збільшення вмісту в ґрунті елементів живлення. Однак, якщо за традиційної органо-мінеральної системи удобрення з внесенням на 1 га чотирьохпільної польової зерно-бурякової сівозміни Н64Р71К71 + 10 т гною за її ротацію вміст лужногідролізованого азоту підвищився на 12 мг/кг, рухомих сполук фосфору - на 38, рухомого калію - на 6 мг/кг, то при заміні гною сидератами і соломою ці показники практично не змінились, що вказує на її нерівноцінність. Заміна повної норми мінеральних добрив внесенням по 15 - 20 кг/га кожного з елементів при сівбі в рядки і 30 - 45 кг/га Н в підживлення, що є досить поширеним у даний час, обумовила істотне зниження вмісту в ґрунті рухомих сполук азоту, фосфору і калію (табл. 13).

Таблиця 13 - Зміна вмісту елементів живлення в орному шарі (0 - 20 см) темно-сірого опідзоленого легкосуглинкового ґрунту за традиційних і адаптивних систем удобрення, мг/кг ґрунту

Порівняльна оцінка на темно-сірому опідзоленому ґрунті традиційної органо-мінеральної та адаптивних систем удобрення показала, що найвищу врожайність культур сівозміни і її продуктивність - 6,62 і 6,76 т/га зернових одиниць, отримано за внесення на 1 га сівозміни відповідно 10 т гною + Н64Р71К71 і 10 т гною + Н64Р71К71 + гичка (табл. 14). Перехід на помірні норми мінеральних добрив з внесенням на 1 га сівозміни Н53Р13К13 в поєднанні з соломою і сидератами та з соломою, сидератами і 5 т/га гною супроводжувався зниженням продуктивності сівозміни відповідно на 15 і 13%.

Таблиця 14 - Вплив традиційних і адаптивних систем удобрення на продуктивність сівозміни на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті, 2002-2005 рр.

Встановлено, що заміна на фоні повної норми мінеральних добрив в системах удобрення гною на солому і сидерати обумовлює зниження продуктивності сівозміни на 12%. Отже, вилучення із систем удобрення гною веде за собою серйозні економічні втрати через зниження агропотенціалу ґрунтів.

Вплив добрив і вапнування на якість продукції

Системи удобрення як окремих сільськогосподарських культур, так і в сівозмінах, слід розглядати не лише як засіб підвищення врожайності, але й як потужний регулятор якості врожаю.

Пшениця озима. Вивчення на дерново-підзолистому зв'язно-піщаному ґрунті впливу систем і рівнів удобрення та вапнування на якість зерна засвідчило, що внесення на фоні післядії 15 т/га гною N60Р60К60 у поєднанні з вапнуванням сприяло отриманню зерна з масою 1000 зерен 48,1 г, натурною масою 764 г/л і вмістом білка 12,2%, що відповідно на 4,5 г, 9,2 г/л і 1,6% більше порівняно з фоном.

Порівняння впливу на якість зерна пшениці озимої традиційних і адаптивних систем удобрення на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті показало, що найкращі показники, такі як маса 1000 зерен (52,6 і 52,9 г), натурна маса (762 і 763 г/л), вміст білка (12,8 і 13,0%), вміст клейковини (28,1 і 28,3%) забезпечило внесення N90Р60К60 на фоні післядії 40 т/га гною і 40 т/га гною в поєднанні з гичкою буряків цукрових відповідно. Внесення N90Р60К60 на фоні післядії соломи і сидератів сприяло формуванню значно кращої якості зерна порівняно з мінеральною системою удобрення.

Ячмінь ярий. Мінеральні добрива, особливо в поєднанні з вапнуванням, також істотно підвищували показники якості зерна ячменю за вирощування його на дерново-підзолистому зв'язно-піщаному ґрунті. Якщо на фоні післядії гною маса 1000 зерен, натурна маса і вміст білка становили відповідно 23,7 г, 594 г/л і 9,3%, то за доповнення її N40Р60К60 ці показники підвищились відповідно до 24,7 г, 598 г/л і 10,5%. Завдяки вапнуванню зазначені показники якості зерна за цієї системи удобрення збільшились відповідно на 0,6 г, 13 г/л і 0,7%.

На темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті найкращу якість зерна ячменю ярого отримано за внесення N45Р45К45 на фоні післядії гною. Післядія гички, соломи і сидератів не позначились на показниках якості врожаю.

Картопля. Вивчення впливу вапнування і систем удобрення на якість бульб картоплі за вирощування її на дерново-підзолистому ґрунті показало, що за органічної системи удобрення з внесенням 40 т/га гною спостерігалось значно інтенсивніше накопичення в них крохмалю, ніж за органо-мінеральної, який становив відповідно 15,3 та 14,4%. Крім того, за органо-мінеральної системи удобрення з внесенням гною та N135Р90К135 порівняно із варіантом, де вносили лише гній, відбулося збільшення вмісту нітратів з 68 до 116 мг/кг. Вапнування ґрунту сприяло зростанню вмісту крохмалю і нітратів у бульбах.

Буряки цукрові. За мінеральної системи удобрення з внесенням N120Р120К120 вміст цукру в коренеплодах порівняно з контролем знижувався на 0,7 пункта. Поєднання N120Р120К120 з 40 т/га гною сприяло підвищенню цукристості з 17,3 до 17,7 - 17,9%. При внесенні повної норми мінеральних добрив разом з соломою і сидератами відмічено вищий вміст цукру в коренеплодах порівняно з мінеральною системою удобрення, але нижчий ніж за органо-мінеральної на основі гною.

Енергетична і економічна оцінка різних систем удобрення

Енергетична оцінка систем удобрення і вапнування. Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва супроводжується випереджуючим зростання продуктивності збільшенням енерговитрат на виробництво одиниці продукції, особливо непоновлюваних.

На дерново-підзолистому зв'язно-піщаному ґрунті за вирощування культур шестипільної зерно-просапної сівозміни на фоні внесення на 1 га сівозмінної площі 15 т гною енерговитрати склали 28257 МДж/га. За сумісного внесення гною з N58Р69К75 спостерігалося збільшення енерговитрат на 26%, а N88Р105К112 - на 38%. Повторне вапнування ґрунту однією нормою вапна за гідролітичною кислотністю збільшувало енерговитрати на 4331 МДж/га сівозмінної площі, або на 12%. За органічної системи удобрення коефіцієнт енергетичної ефективності (Кее) в середньому по сівозміні становив 2,16. Поєднання гною з N58Р69К75 і N88Р105К112 обумовило зниження Кее відповідно до 1,41 і 1,39, але завдяки вапнуванню за цих систем удобрення Кее зростав відповідно до 2,97 і 3,21.

Енергетичний аналіз вирощування на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті культур шестипільної зерно-просапної сівозміни за різних органічних систем удобрення показав, що енергоємність агротехнологій за внесення на 1 га сівозміни 14 т гною становила 25599 МДж/га. За органічної системи удобрення на основі сидератів і побічної продукції рослинництва порівняно з органічною на основі гною енерговитрати в розрахунку на 1 га сівозміни знизились до 16899 МДж, або на 44%. Кее за органічної на основі гною системи удобрення склав 3,67, але найбільш раціональне використання енергії з Кее 4,34 забезпечило використання на удобрення сидератів і побічної продукції.

Аналіз енергетичних показників вирощування культур чотирьохпільної зерно-просапної сівозміни на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті за традиційних та адаптивних систем удобрення показав, що за традиційної органо-мінеральної системи удобрення з внесенням на 1 га сівозмінної площі N64Р71К71 + 10 т гною енерговитрати були найбільшими і склали 31792 МДж/га. Заміна гною соломою і сидератами дозволила знизити витрати енергії на 24%. Найефективніше використання енергії з Кее 4,92 і 4,96 забезпечено в сівозміні відповідно за систем удобрення: N64Р71К71 + сидерати + солома + 5 т гною і N53Р13К13 + сидерати + солома.

Економічна ефективність удобрення і вапнування. Інноваційна доцільність наукових розробок визначається насамперед величиною прибутку від їх впровадження. Розрахунки економічної ефективності показали, що без вапнування внесення на дерново-підзолистому ґрунті на фоні 15 т/га сівозміни гною N58Р69К75 і N88Р105К112 є збитковим (табл. 15). Вапнування ґрунту однією нормою вапна за гідролітичною кислотністю різко підвищило ефективність цих систем удобрення і сприяло отриманню в розрахунку на 1 га сівозміни відповідно 1012 і 1167 грн./га умовно-чистого прибутку.

Таблиця 15 - Економічна ефективність удобрення і вапнування на дерново-підзолистому супіщаному ґрунті, 1998-2005 рр., грн./га сівозмінної площі

На темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті витрати на використання добрив за традиційних та адаптивних систем удобрення становили від 25 до 48% від середніх загальних витрат на вирощування культур чотирьохпільної зерно-просапної сівозміни, що дає можливість шляхом оптимізації удобрення впливати на економіку виробництва і конкурентноздатність вирощеної продукції (табл. 16).

Адаптивні системи удобрення, в яких гній на фоні повної норми мінеральних добрив замінено соломою і сидератами, хоч і поступаються традиційним за продуктивністю, але завдяки меншим витратам забезпечують майже однаковий з ними умовно-чистий прибуток - 517-541 грн./га сівозміни. Використання на удобрення гички буряків цукрових на фоні N64Р71К71 + 10 т гною на 1 га сівозміни сприяло збільшенню суми умовно-чистого прибутку на 16%.

Таблиця 16 - Економічна ефективність застосування традиційних і адаптивних систем удобрення в сівозміні на темно-сірому легкосуглинковому ґрунті, 2002-2005 рр.

Вирощування без удобрення ячменю ярого і кукурудзи на зерно у двопільній сівозміні на окультуреній ділянці темно-сірого опідзоленого ґрунту забезпечило в 1,9 рази більший умовно-чистий прибуток з 1 га сівозмінної площі, ніж на деградованій, яка не удобрювалася впродовж 1960-2001 рр. Незважаючи на вищу окупність заходів з відновлення родючості ґрунтів на деградованому ґрунті порівняно з окультуреним, на останньому, за рахунок фактора окультуреності, отримано на 28% більший прибуток від вирощування культур. Отримані результати вказують на вкрай негативні довготривалі економічні наслідки деградації ґрунтів навіть за оптимального в перспективі їх удобрення і переконливо свідчать, що економічно значно вигідніше не допускати зниження родючості ґрунтів, ніж відновлювати її після деградації.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі на основі теоретичного узагальнення результатів, ретроспективного базового моніторингу встановлено закономірності трансформації показників родючості ґрунтів північно-західного регіону, а в межах наукового моніторингу в стаціонарних польових дослідах визначено вплив традиційних і альтернативних засобів хімізації на показники ефективної і потенційної родючості дерново-підзолистого зв'язно-піщаного і темно-сірого опідзоленого легкосуглинкового ґрунтів, які домінують в структурі ґрунтового покриву регіону.

1. Ґрунтовому покриву північно-західного регіону України характерна низька природна родючість, внаслідок чого в періоди недостатнього удобрення врожайність зернових становить 1,85-1,89 т/га. Разом з тим достатня кількість опадів сприяє високій окупності добрив і при внесенні у 1986-1990 рр. в середньому на 1 га ріллі 208 кг NPK + 14 т гною врожайність зернових зросла до 2,79 ц/га, або в 1,5 рази.

2. Через низьку буферність агрохімічні властивості ґрунтів регіону є дуже динамічними під впливом антропогенних факторів. Збільшення у 1966-1990 рр. обсягів внесення в розрахунку на 1 га ріллі органічних добрив з 8,3 до 14,1, а мінеральних з 92 до 208 кг д. р. обумовило зростання вмісту гумусу до 1,77%, рухомих сполук фосфору і калію відповідно на 75 та 73%. Разом з тим, зменшення впродовж 1991-2000 рр. норм внесення органічних добрив до 4,3 т/га, мінеральних - до 37 кг/га д.р. на фоні припинення вапнування кислих ґрунтів, за даними агроекологічного моніторингу, не призвело до зниження вмісту рухомих сполук фосфору і калію та показника рН, порівняно з 1986-1990 роками, що за нашими дослідженнями є неадекватним порівняно із зменшенням удобрення і свідчить про недосконалість методики оцінки змін у ґрунтах.

3. Визначення за результатами агроекологічного моніторингу часових змін стану ґрунтового покриву в умовах нестабільності обстежуваних площ шляхом порівняння середньозважених показників лише з тих полів, які обстежувались в обох порівнювальних турах забезпечує більш достовірними даними порівняно з традиційною методикою. Якщо за традиційною методикою вміст рухомих форм фосфору і калію в ґрунті за 5 років зменшився відповідно на 9 і 37%, то за нового методичного підходу - відповідно на 30 і 49%.

4. Вдосконалення технології суцільного агроекологічного моніторингу шляхом створення автоматизованих баз агрохімічних даних, переходу на виготовлення цифрових агрохімічних картограм, координатної прив'язки полів та елементарних ділянок, визначення місць відбору ґрунтових зразків за допомогою GPS-приладів сприяє автоматизації багатьох процесів та істотному підвищенню його точності.

5. Внесення впродовж 3-х ротацій сівозміни в тривалому польовому досліді на дерново-підзолистому зв'язно-піщаному ґрунті на фоні 17 т/га гною та вапнування N58Р69К75 і Н96Р115К125 привело до збільшення, без росту продуктивності сівозміни, вмісту в ґрунті рухомих сполук фосфору відповідно на 193 і 262%, а рухомого калію відповідно лише на 21 і 80%. Крім того, після закінчення 3-ї ротації ґрунт характеризувався, особливо у варіантах з вапнуванням, низькою і дуже низькою забезпеченістю сіркою, магнієм, бором, цинком і міддю. Розбалансування поживного режиму може бути одним з факторів, що стимулює зростання продуктивності сівозміни.

6. Внесення впродовж 40 років на темно-сірому опідзоленому супіщаному ґрунті в середньому на 1 га сівозмінної площі N72Р64К65 + 10 т гною привело до збільшення вмісту рухомих сполук фосфору з 112 до 214, а рухомих форм калію лише з 87 до 89 мг/кг ґрунту. Тобто, за тривалого застосування мінеральних добрив в нормах, встановлених за результатами тимчасових польових дослідів як на темно-сірому опідзоленому, так і на дерново-підзолистому ґрунтах вміст рухомих сполук фосфору збільшився у 1,9 рази, а рухомого калію залишався незмінним внаслідок чого і до того несприятливе співвідношення P2O5 : К2О - 1 : 0,5-0,8 звужується до 1 : 0,3-0,4.

7. Фонове внесення в середньому за три ротації сівозміни 17 т/га гною покращило гумусовий стан і забезпечило позитивний баланс гумусу в дерново-підзолистому ґрунті за всіх систем удобрення, але найбільшому підвищенню вмісту гумусу за 1979-2005 рр. - з 0,86 до 1,21% сприяло застосування на фоні гною N58Р69К75 в поєднанні з вапнуванням. Органо-мінеральна система удобрення з внесенням у середньому за 1960-2001 рр. на 1 га сівозміни N72Р64К65 + 10 т гною не забезпечила розширеного відтворення вмісту гумусу в темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті внаслідок чого він знизився за цей період з 1,79 до 1,68%.

8. Вирощування культур сівозміни впродовж 26-ти років на фоні гною та за його поєднання з мінеральними добривами призвело до підкислення дерново-підзолистого ґрунту на 0,2-0,3 одиниці рНсол. На темно-сірому опідзоленому ґрунті внесення в середньому за 40 років в розрахунку на 1 га сівозмінної площі N72Р64К65 + 10 т гною спричинило більш різку зміну реакції ґрунтового розчину - з рН 5,6 до рН 4,5, тому вапнування кислих ґрунтів є обов'язковою передумовою ефективного застосування добрив у регіоні. Вапнування проведене перед початком ротації сівозміни однією нормою СаСО3 дозволяє підтримувати у сприятливих межах реакцію ґрунтового розчину впродовж всього періоду її тривалості.

9. Встановлено, що дерново-підзолисті зв'язно-піщані ґрунти не потребують тривалого періоду окультурення. Досягнуті вже в першій ротації залежно від систем удобрення рівні продуктивності в наступних ротаціях істотно не змінювались, а у деяких варіантах спостерігали тенденцію до їх зниження. Упродовж трьох ротацій найбільший вихід зернових одиниць з 1 га сівозміни - 5,07-5,71 і 5,58-5,84 т/га отримано за внесення в середньому на 1 га сівозміни 17 т/га гною і відповідно N58Р69К75 та N96Р115К125 в поєднанні з вапнуванням. Завдяки вапнуванню продуктивність сівозміни на фоні органо-мінеральної системи удобрення з одинарною і підвищеною нормами мінеральних добрив підвищувалася відповідно на 38 і 41%.

10. Інтенсивне використання впродовж 1960-2001 рр. темно-сірого опідзоленого ґрунту без удобрення супроводжувалось розвитком деградаційних процесів і було причиною зниження, порівняно з початковим, вмісту гумусу на 15%, рухомого фосфору - на 11%, обмінного калію - на 22%, показник рН змінився з 5,6 до 4,6. Порівняно з окультуреним, деградований ґрунт у 2001 році містив менше магнію на 4, сірки - 33, кобальту - 10, бору - 14 і міді на 13%. Крім орного шару, деградаційні процеси поширились і на нижні шари ґрунту до глибини 80-100 см.

11. Комплексне застосування у короткоротаційній двопільній ячмінно-кукурудзяній сівозміні заходів з відновлення родючості деградованого темно-сірого опідзоленого ґрунту: вапнування, заробка в ґрунт соломи і стебел кукурудзи в поєднанні з рекомендованими і запрограмованими нормами НРК сприяло підвищенню за чотири роки вмісту в орному шарі гумусу з 1,21 до, відповідно нормам НРК, 1,30 і 1,30%, рухомих сполук фосфору - з 105 до 143 і 187 мг/кг, рухомих форм калію - з 43 до 62 і 122 мг/кг ґрунту і оптимізації його фізико-хімічних властивостей. Разом з тим зменшення різниці у вмісті елементів живлення на деградованому і окультуреному ґрунтах спостерігається лише за застосування запрограмованих норм мінеральних добрив, які на деградованому ґрунті були значно вищими.

12. Продуктивність сівозміни на деградованій і окультуреній ділянках темно-сірого ґрунту у варіантах без удобрення становила відповідно 2,58 і 3,55 т/га зернових одиниць, тобто за 45 років використання без добрив він орієнтовно втратив 38% свого агропотенціалу. Завдяки застосуванню на фоні вапнування і заробки в ґрунт побічної продукції рекомендованих і запрограмованих норм мінеральних добрив продуктивність сівозміни на деградованому ґрунті зросла відповідно до 4,90 і 5,78, а на окультуреному - до 5,30 і 6,25 т/га зернових одиниць.

13. На темно-сірих ґрунтах з низьким, характерним для північно-західного регіону, вмістом гумусу і елементів живлення за різних варіантів органічних систем удобрення найбільш ефективним є внесення на 1 га сівозміни 14 т гною + солома, що забезпечило найвищий рівень продуктивності сівозміни - 4,27 т/га зернових одиниць. Органічна система удобрення на основі соломи і сидератів виявилась малоефективною і через різко від'ємний баланс елементів живлення обумовила деградаційні зміни у ґрунті.

14. Традиційні та адаптивні органо-мінеральні системи удобрення з повною нормою НРК і різними органічними складовими: 10 т/га сівозміни гною; 10 т/га гною + гичка; солома + сидерати; солома + сидерати + 5 т/га гною підвищували за ротацію чотирьохпільної зерно-просапної сівозміни вміст у темно-сірому ґрунті гумусу і елементів живлення. Перехід на ощадливі норми мінеральних добрив з внесенням Н15-20Р15-20К15-20 в рядки при сівбі і Н30-45 в підживлення в поєднанні з соломою і сидератами стало причиною зниження вмісту гумусу і елементів живлення, а в поєднанні з соломою, сидератами і половинною дозою гною - лише елементів живлення.

15. Порівняльна оцінка на темно-сірому опідзоленому ґрунті традиційної органо-мінеральної та адаптивних систем удобрення показала, що найвищу врожайність культур сівозміни і її продуктивність - 6,62 і 6,76 т/га зернових одиниць, отримано за внесення на 1 га сівозміни відповідно 10 т гною + Н64Р71К71 і 10 т гною + Н64Р71К71 + гичка. Заміна гною на фоні Н64Р71К71 іншими органічними складовими: солома + сидерати; солома + сидерати + 5 т/га гною спричиняє зниження продуктивності сівозміни на 12 і 6% відповідно, що свідчить про відсутність в умовах північно-західного регіону рівноцінної заміни гною в системах удобрення.

16. Найвищу біохімічну і технологічну якість рослинницької продукції на дерново-підзолистому ґрунті отримано за внесення в розрахунку на 1 га сівозміни 17 т гною + N58Р59К75, а на темно-сірому опідзоленому ґрунті 10 т гною + N64Р71К71. Заміна гною соломою і сидератами, а також перехід на ощадливі норми мінеральних добрив супроводжується зниженням вмісту цукру в коренеплодах буряків цукрових, а в зерні злакових культур - білка. Вапнування ґрунтів однією нормою СаСО3, визначеною за гідролітичною кислотністю, сприяло збільшенню вмісту в зерні білка, а в бульбах картоплі - крохмалю і нітратів.

17. Вапнування кислих ґрунтів сприяє підвищенню економічної ефективності добрив і енергетичних витрат на вирощування сільськогосподарських культур. За внесення на провапнованому дерново-підзолистому ґрунті 15 т/га сівозміни гною + Н58Р69К75 отримано 1012 грн./га чистого прибутку, тоді як від застосування даної системи удобрення без вапнування отримано 103 грн./га збитків. Завдяки внесенню вапна коефіцієнт енергетичної ефективності зріс з 1,46 до 2,97. Підвищені в 1,5 рази норми мінеральних добрив за величиною чистого доходу і ефективністю енерговитрат поступалися одинарним.

18. Адаптивні системи удобрення, в яких гній в дозі 10 т/га на фоні повної норми мінеральних добрив замінено поєднаннями: солома + сидерати та солома + сидерати + 0,5 дози гною, хоч і поступалися традиційній за продуктивністю сівозміни відповідно на 11 і 6%, але завдяки меншим витратам забезпечили майже однаковий чистий прибуток - в межах 528-541 грн./га, з кращим коефіцієнтом енергетичної ефективності, який становив 4,92, тоді як за традиційної органо-мінеральної системи удобрення - 4,12.

19. Не зважаючи на те, що комплекс заходів з відновлення родючості ґрунтів: вапнування + солома і стебла кукурудзи + N105Р75К90 в розрахунку на 1 га сівозміни на деградованому темно-сірому опідзоленому ґрунті забезпечив отримання 390 грн./га додаткового чистого прибутку, а на окультуреному лише 55 грн./га, загальна його сума на останньому за рахунок вищої родючості була на 28% більшою, що свідчить про вкрай негативні довготривалі економічні наслідки деградації ґрунтів навіть за внесення в перспективі оптимальних норм мінеральних добрив.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для автоматизації процесів при здійсненні суцільного агроекологічного моніторингу ґрунтів та підвищення його достовірності рекомендується застосовувати нові методичні підходи, які передбачають: створення автоматизованих баз агрохімічних даних; застосування нового порядку визначення часових змін агрохімічного стану ґрунтів; виготовлення цифрових картограм з координатною прив'язкою полів; векторне розбивання полів на елементарні ділянки і відбір зразків у постійних місцях з використанням GPS - приладів.

Для забезпечення високої продуктивності сільськогосподарських культур на дерново-підзолистих ґрунтах рекомендується вносити в розрахунку на 1 га сівозміни 15 т/га гною + Н58Р69К75-112 в поєднанні з основним і, через кожні 8 років, повторним внесенням 1 норми вапна за гідролітичною кислотністю. За необхідності запропоновану систему удобрення доповнювати внесенням лімітуючих елементів живлення: магнію, сірки, бору, цинку і міді.

Залежно від економічного стану агроформувань і їх спеціалізації застосовувати диференційований підхід при визначенні систем удобрення:

за достатньої кількості гною на темно-сірих опідзолених ґрунтах використовувати традиційні органо-мінеральні системи удобрення в сівозмінах з внесенням на 1 га сівозміни 10 т гною і залученням для удобрення гички цукрових буряків в поєднанні з рекомендованими нормами мінеральних добрив;

в умовах дефіциту або відсутності гною відновлення вмісту гумусу здійснювати шляхом заробки в ґрунт побічної рослинницької продукції з половинною дозою гною або без нього;

за сприятливих економічних умов застосовувати оптимальні норми мінеральних добрив, а при їх неокупності, тимчасово обмежитись внесенням N15-20P15-20K15-20 при сівбі в рядки і N30-45 у підживлення.

Для відновлення родючості деградованих ґрунтів рекомендується максимально використовувати на удобрення побічну продукцію рослинництва з внесенням компенсаційних норм азоту і вводити в сівозміну кукурудзу на зерно із стеблами якої в ґрунт надходить у 1,5-1,7 рази більше органічної речовини, ніж із соломою злаків; за необхідності проводити вапнування однією нормою вапна за гідролітичною кислотністю; застосовувати балансовий метод розрахунку норм мінеральних добрив, за якого більш швидко досягається збільшення вмісту елементів живлення в ґрунті та оптимізація співвідношення між ними.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Монографії, книги

Система ведення сільськогосподарського виробництва в господарствах Рівненської області / Абрамович С.Я., Бур'ян Г.І., Гаврилюк П.П.,Гук Л.І., Деркач Н.А., Іванчук В.П., Катрич Г.С., Коломієць О.В., Лаворик С.П., Лаврук М.М., Лукащук Л.Я., Лук'яник М.М., Маміконян В.Я., Мартинюк О.М., Мухарєв В.Є., Опольська Л.О., Осипчук С.Н., Панасюк М.Г., Переходько Н.І., Першута В.В., Позіховський М.В., Польовий В.М. та ін. - Рівне, 2004. - 163 с. (участь у підготовці та написанні розділу "Основні агротехнічні заходи по підвищенню родючості грунтів", С.4-24)

Стрельченко В.П., Бовсуновський А.М., Налапко Г.М., Польовий В.М. та ін. Наукові основи агропромислового виробництва в зоні Полісся і західного регіону України. - К.: Урожай, 2004. - 558 с. (участь у підготовці та написанні розділу "Основи відтворення родючості грунтів", С.56-65)

Статті у наукових виданнях

Польовий В.М., Веремеєнко С.І., Лаврук М.М. Оцінка поживного режиму ґрунтів Рівненської області // Вісник Рівненського державного технічного університету. - Рівне, 1999. - Вип. 2. - Част. 1.- С. 82-85 (узагальнення результатів, підготовка статті до друку).

Клименко М.О., Веремеєнко С.І., Мороз О.О., Польовий В.М. Оцінка рівня біологічної активності ґрунтів західного Полісся України // Таврійський науковий вісник. - Херсон, 2001. - Вип. 20. - С. 38-43 (основна частка участі у написанні статті і формуванні висновків).

Польовий В.М., Панасюк М.Г., Лукащук Л.Я. Ефективність біологічної та мінеральної систем удобрення озимої пшениці // Бюлетень Інституту зернового господарства. - Дніпропетровськ, 2002. - № 18-19. - С. 104-106 (узагальнення експериментальних даних, підготовка статті).

Польовий В.М. Дія різних систем удобрення на продуктивність конюшини червоної в сівозміні // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування. - Рівне, 2003. - Вип. 2 (21). - С. 49-56.

Польовий В.М. Формування елементів калійного режиму ґрунтів при різних системах удобрення // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування. - Рівне, 2004. - Вип. 1 (25). - С. 17-25.

Веремеєнко С.І., Польовий В.М. До питання оцінки поживного режиму ґрунтів // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. - Рівне, 2004. - Вип. 3 (27). -С. 29-38 (узагальнення результатів, основна частка участі в написанні статті).

Польовий В.М. Біологізація системи удобрення в сівозміні і продуктивність ярого ячменю // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. -- Рівне, 2004. - Вип. 4 (28). - С. 66-71.

Польовий В.М. Вплив біологічної системи удобрення на забезпеченість темно-сірого ґрунту рухомим фосфором // Аграрний вісник Причорномор'я. Частина 1. - Одеса, 2004. - Вип.26. - С.219-223.

Польовий В.М. Продуктивність вико-горохо-вівсяної сумішки при різних системах удобрення в сівозміні // Корми і кормовиробництво. - Вінниця, 2004. - Вип.53. - С.74-78.

Польовий В.М., Лукащук Л.Я. Роль мінеральних добрив за вирощування озимої пшениці після озимого ріпаку // Землеробство. - К., 2004. - С.41-47 (узагальнення експериментальних даних, підготовка статті).

Польовий В.М. Вплив тривалого застосування різних систем удобрення на продуктивність цукрових буряків // Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. Частина1. - Львів - Оброшино, 2004. - Вип.46. - С.77-85.

Веремеєнко С.І., Польовий В.М., Зінчук М.П., Трембіцький В.А. До оцінки стану ґрунтового покриву північно-західного регіону України // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Частина 1. - Рівне, 2005. - Вип. 4 (32). - С. 62-70 (узагальнення результатів, підготовка статті).

Польовий В.М. Особливості агрохімічної деградації ґрунту залежно від удобрення // Вісник аграрної науки. - 2005. - № 3. - С. 23-25.

Польовий В.М. Диференціація систем удобрення цукрових буряків залежно від господарсько економічних умов їх вирощування // Вісник аграрної науки. - 2005. - № 10. - С. 16-18.

Польовий В.М. Ефективність біологізації системи удобрення в умовах західного Лісостепу // Агроекологічний журнал. - 2005. - № 4. - С. 26-28.

Грінченко Т.О., Веремеєнко С.І., Долженчук В.І., Польовий В.М. Еволюція родючості ґрунтів ріллі Рівненської області //Вісник Харківського Національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва. Серія „Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство”. - 2005. - № 1. - С. 23-29 (обробка і узагальнення даних, формування висновків).

Польовий В.М., Лаврук М.М. Роль підтримуючого вапнування і удобрення у формуванні врожайності кормових буряків // Корми і кормовиробництво. - 2005. - Вип.55. - С.60-65 (експериментальна частина, обробка даних, формування статті та висновків, основна частка участі у написанні статті).

Польовий В.М., Деркач Н.А. Вплив систем удобрення на врожай і якість зерна ярого ячменю // Вісник Полтавської аграрної академії. - 2005. - Вип. 4. - С.39-41 (отримання експериментальних і статистичних даних, їх аналіз, основна частка у написанні статті).

Мазур Г.А., Польовий В.М., Лаврук М.М. Вплив вапнування і тривалого удобрення на врожайність культур сівозміни в умовах західного Полісся // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К., 2005. - Вип.91. - С.60-65 (експериментальна частина, обробка даних, основна частка участі у написанні статті).

Шустерук Т.З., Польовий В.М. Вплив різних систем удобрення на біологічну активність темно-сірого опідзоленого ґрунту // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - К., 2005. - №4 (експериментальна частина - польові дослідження, обробка даних, основна частка участі у написанні статті).

Польовий В.М., Деркач Н.А., Веремеєнко С.І. Урожай ярого ячменю залежно від удобрення і вапнування // Землеробство. - 2005. - Вип. 77. - С.55-60 (розробка програми досліджень, закладка і проведення польового досліду, формування висновків, написання статті).

Веремеєнко С.І., Польовий В.М., Яценко О.В., Радовенчик Н.П. Нові методичні підходи до агрохімічного моніторингу ґрунтів // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. -Рівне, 2006. - Вип. 33. - С.34-40 (узагальнення даних, написання статті).

Польовий В.М., Деркач Н.А., Веремеєнко С.І. Урожайність і якість зерна озимої пшениці сорту Поліська 90 за традиційних та альтернативних систем удобрення // Селекція і насінництво. - Харків, 2005. - Вип. 91. - С.179-184 (розробка схеми досліду і програми досліджень, формування статті та висновків, основна участь у написанні статті).

Польовий В.М., Деркач Н.А., Веремеєнко С.І. Вплив вапнування і удобрення на зміну родючості темно-сірого опідзоленого ґрунту залежно від його окультуреності // Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. - 2005. - Вип. 47. - С.107-113 (узагальнення експериментальних даних та їх математична обробка, основна частка участі у написанні статті).

Польовий В.М., Яценко О.В., Крупко Г.Д. Нові підходи до оцінки агрохімічного стану ґрунтів // Вісник аграрної науки. - 2006. - № 1. - С.8-10 (узагальнення даних, основна частка участі у написанні статті).

Польовий В.М., Деркач Н.А., Веремеєнко С.І. Роль вапнування і диференційованого удобрення у відновленні родючості деградованих ґрунтів // Наукові доповіді Національного аграрного університету (інтернетвидання). -2006. - №2. - http://www.nd.nauu.kiev.ua (розробка програми досліджень, проведення польового досліду, формування статті та висновків, основна частка участі у написанні статті).

Польовий В.М. Урожайність і якість картоплі при різних системах удобрення в сівозміні // Картоплярство. - Київ, 2006. - №34-35. - С.46-51.

Матеріали наукових з'їздів, конференцій, науково-технічних нарад

Польовий В.М. Агроекологічні наслідки довготривалого використання темно-сірого опідзоленого ґрунту без удобрення // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К., 2005. - Вип.81. - С.215-219.

Польовий В.М. Ефективність вирощування цукрових буряків за різних систем удобрення в сівозміні // Матеріали Всеукраїнської наукової конференції „Шляхи підвищення ефективності використання на добрива побічної продукції рослинництва. - К., 2003. - С.105-109.

Польовий В.М. Продуктивність ярого ячменю за різних систем удобрення в Західному Лісостепу // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції „Особливості ведення зернового господарства України залежно від кон'юктури ринку”, 3-4 червня 2004 року. - К., 2004. - С.107-111.

Польовий В.М., Долженчук В.І. Баланс та динаміка обмінного калію в ґрунтах Рівненської області залежно від інтенсифікації землеробства //Науковий вісник Чернівецького університету. Біологія. - Чернівці: Рута, 2005. - Вип. 252. - С. 207-213 (узагальнення отриманих результатів, підготовка доповіді).

Польовий В.М., Долженчук В.І. Агроекологічний стан ґрунтів та продуктивність зернових культур за різних рівнів системи удобрення // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції „Стан земельних угідь та поліпшення їх використання”, 2-3 червня 2005 року. - К., 2005. - С.121-125 (узагальнення даних, визначення продуктивності зернових культур, формування і підготовка доповіді).

Польовий В.М. Зміна гумусового стану і поживного режиму темно-сірого опідзоленого ґрунту за різних систем удобрення // Матеріали міжнародної наукової конференції, 16-18 червня 2005 р. - Житомир, 2005. - С.66-69.

АНОТАЦІЇ

Польовий В.М. Агроекологічний моніторинг та відтворення родючості ґрунтів північно-західного регіону України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04 - агрохімія. - Національний аграрний університет, Київ, 2006.

В дисертаційній роботі оцінено еволюційні зміни агроекологічного стану та продуктивності ґрунтів північно-західного регіону України залежно від інтенсифікації землеробства, запропоновано нові методичні підходи здійснення агроекологічного моніторингу. В стаціонарних польових дослідах встановлено вплив тривалого застосування добрив і вапнування в сівозмінах на динаміку їх продуктивності, гумусовий стан, поживний режим, біологічні та фізико-хімічні показники дерново-підзолистого і темно-сірого опідзоленого ґрунтів. Проведена порівняльна оцінка різних варіантів органічних систем удобрення в сівозміні в поєднанні з інтегрованим захистом рослин та без нього. Встановлено, що лише органічна система удобрення з внесенням на 1 га сівозмінної площі 14 т гною і соломи дозволяє підтримувати бездефіцитний баланс гумусу і елементів живлення в ґрунті. Органічна система удобрення на основі сидератів і побічної рослинницької продукції не забезпечує відновлення родючості ґрунтів. Науково обґрунтовано нові, диференційовані за видами органічних і нормами мінеральних добрив системи удобрення, встановлено їх вплив на родючість темно-сірого опідзоленого ґрунту, врожайність культур сівозміни і якість вирощеної продукції. Встановлено кількісні і якісні параметри деградаційних змін агрохімічного стану ґрунту за тривалого використання без добрив та визначено ефективність комплексу заходів з відновлення їх родючості.

Ключові слова: родючість ґрунту, моніторинг, вапнування, система удобрення, гумус, елементи живлення, баланс, кислотність, урожайність, продуктивність, якість продукції.

Полевой В.М. Агроэкологический мониторинг и восстановление плодородия почв северо-западного региона Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - агрохимия. - Национальный аграрный университет, Киев, 2006.

В диссертационной работе дана оценка эволюционным изменениям агроэкологического состояния и продуктивности почв северо-западного региона Украины на протяжении 1966-2000 годов в зависимости от интенсификации земледелия. Предложены новые методические подходы проведения базового агроэкологического мониторинга, которые включают создание автоматизированных систем управления базами агроэкологических данных, переход на цифровые картограммы, координатную привязку полей и элементарных участков, определение мест отбора почвенных образцов с помощью GPS-приборов, новый порядок определения изменений агрохимического состояния почв, которые произошли в период между турами обследования.

В длительных полевых опытах установлено влияние систематического применения минеральных и различных видов органических удобрений на основные показатели потенциального плодородия изучаемых почв, а также на формирование урожайности и качества продукции в полевых севооборотах северо-западного региона Украины.

Полученные результаты исследований свидетельствуют, что длительное применение удобрений в нормах, установленных по данным временных полевых опытов, повышает обеспеченность почвы подвижным фосфором со средней до очень высокой, а обеспеченность обменным калием остается средней. По окончанию третьей ротации севооборота кроме ухудшения соотношения между фосфором и калием в почве отмечено низкое содержание в ней, особенно на вариантах с известкованием, серы, магния, бора, меди и цинка.

Проведена сравнительная оценка разных вариантов органических систем удобрения в севообороте, как в сочетании с интегрированной защитой растений, так и без нее. Установлено, что только органическая система удобрения с внесением на 1 га севооборотной площади 14 т навоза и соломы позволяет поддерживать бездефицитный баланс гумуса и элементов питания в почве, а на основе сидератов и вторичной продукции растениеводства не обеспечивает восстановления плодородия почвы.

Установлено, что в условиях северо-западного региона Украины с преобладающими в нем почвами с низким содержанием гумуса и элементов питания замена в органо-минеральных системах удобрения навоза сидератами и побочной растениеводческой продукцией не является равноценной и приводит к снижению продуктивности севооборота на 11%. Переход от полных доз минеральных удобрений на умеренные с внесением N15-20Р15-20К15-20 при посеве в рядки и N30-45 в подкормку в начале вегетации может применяться как временный вынужденный прием, обусловленный экономическими причинами. Такая система удобрения приводит к снижению почвенного плодородия и уступает органо-минеральным как по продуктивности севооборота, так и по качеству выращенной продукции.

На основании хозяйственной, энергетической и экономической оценок определены наиболее эффективные системы удобрения в современных условиях и мероприятия по восстановлению плодородия деградированных почв.

Ключевые слова: плодородие почвы, мониторинг, известкование, система удобрения, гумус, элементы питания, баланс, кислотность, урожайность, продуктивность, качество продукции.

Polovyy V.M. Agroecological monitoring and soils fertility reproduction in North-West Part of Ukraine. - Manuscript.

The thesis is submitted for obtaining a scientific degree of Doctor of Agricultural Sciences on speciality 06.01.04 - Agricultural Chemistry. - National Agricultural University, Kyiv, 2006.

Evolutionary changes of soil's agrochemical status and productivity in North-West Part of Ukraine depending on the farming intensification are estimated. New methodical approaches as for agrochemical monitoring are propounded.

The effect of long-term fertilization and liming in crop rotations on their productivity dynamics and humus status, nutrient regime, biological and physical-chemical indexes of soddy podzolic and gray wooded soils are fixed in the stationary field experiments.

The comperative appreciation of different variants of organic fertilizer system in crop rotation with integrative plant protection and without it is carrying out. It was determined that only organic fertilization system with application of 14 tons of manure and straw on 1 hectare of rotation area allow to maintain the humus and nutrient self-supporting balance in soil. As for organic fertilization system based on green manure crops and secondary crop production, it do es not guarantee supply of soil's fertility reproduction.

The new fertilization systems which are differentiated by forms of organic and doses of mineral fertilizes are scientifically based, also their influence on gray wooded soils fertility, crop rotation yielding and quality of growing crops are determined.

Quantitative and qualitative parameters of soils agrochemical status degradation changes by long-term land-use without fertilizes are obtained and the efficiency of measures complex as for their fertility restoring is worked out.

Key words: soil fortility, monitoring, liming, fertilizer application system, humus, nutrients, balance, acidity, yield, productivity, production quality.

Размещено на Allbest.ru