Вплив екологізації землеробства на родючість ґрунту та продуктивність ріллі в зерно-трав’яній ланці сівозміни в умовах Правобережного Лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ВПЛИВ ЕКОЛОГІЗАЦІЇ ЗЕМЛЕРОБСТВА НА РОДЮЧІСТЬ ҐРУНТУ ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ РІЛЛІ В ЗЕРНО-ТРАВ'ЯНІЙ ЛАНЦІ СІВОЗМІНИ В УМОВАХ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.01 - загальне землеробство

ШЕПЕЛЯ МИКОЛА Олександрович

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор Манько Юрій Прокопович, Національний аграрний університет, професор кафедри землеробства та гербології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Малієнко Анатолій Митрофанович, Інститут землеробства УААН, завідувач лабораторії обробітку ґрунту та захисту від бур'янів

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Задорожний Віктор Сергійович, Інститут кормів УААН, вчений секретар

Провідна установа - Інститут цукрових буряків УААН, лабораторія агроекомоніторингу, м. Київ

Захист відбудеться “13“ червня 2006 р. о 10⁰⁰ на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.10 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ - 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету: 03041, м. Київ - 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №4, к. 41

Автореферат розісланий “12“ травня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Рожко В.М.

АНОТАЦІЇ

Шепеля М.О. Вплив екологізації землеробства на родючість ґрунту та продуктивність ріллі в зерно-трав'яній ланці сівозміни в умовах Правобережного Лісостепу України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.01. - загальне землеробство. - Національний аграрний університет, Київ, 2006.

Дисертація присвячена вивченню в умовах стаціонарного досліду впливу екологізації систем землеробства та основного обробітку ґрунту на основні показники ґрунтової родючості, урожайності та якості продукції культур зерно-трав'яної ланки сівозміни - ярого ячменю, конюшини, озимої пшениці (ярої пшениці).

Екологічна система землеробства з пріоритетним застосуванням органічних добрив, екологічно регламентованим застосуванням засобів захисту рослин у поєднанні з полицево-безполицевою системою основного обробітку ґрунту в сівозміні сприяє накопиченню у ґрунті поживних елементів та їх бездефіцитного балансу, покращує агрофізичні властивості ґрунту, забезпечує ефективний захист від бур'янів, дозволяє отримати урожай на рівні промислової системи землеробства та екологічно чисту продукцію з кращими показниками якості при менших енергетичних і економічних витратах. Можливості біологічного землеробства з повним вилученням агрохімікатів обмежені відсутністю ефективних біологічних засобів захисту рослин.

Запропоновано виробництву екологічну систему землеробства з полицево-безполицевим основним обробітком ґрунту в зерно-трав'яній ланці сівозміни.

Ключові слова: система землеробства, обробіток ґрунту, родючість, зерно-трав'яна ланка сівозміни, урожайність.

Шепеля Н.А. Влияние экологизации земледелия на плодородие почвы и продуктивность пашни в зернотравяном звене севооборота в условиях Правобережной Лесостепи Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.01. - общее земледелие. - Национальный аграрный университет, Киев, 2006.

Диссертация посвящена изучению в условиях двухфакторного полевого стационарного опыта влияния экологизации систем земледелия и основной обработки почвы на основные показатели почвенного плодородия, урожайности и качества урожая культур зернотравяного звена севооборота, ярового ячменя, клевера, озимой пшеницы (яровой пшеницы).

Исследования проводились в севообороте с чередованием культур: клевер - озимая пшеница - сахарная свекла - кукуруза на силос - озимая пшеница - кукуруза на зерно - горох - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень. Содержание градаций первого фактора, системы земледелия, составлено за признаком её ресурсного обеспечения для воспроизводства плодородия почвы:

Промышленная (контроль) - приоритетное использование промышленных агрохимикатов для воспроизводства плодородия почвы с внесением на гектар севооборотной площади 12 т навоза, 300 кг (N₉₂P₁₀₀K₁₀₈) минеральных удобрений и интенсивным применением промышленных пестицидов;

Экологическая - приоритетное использование для воспроизводства плодородия почвы органических удобрений с внесением на гектар севооборотной площади 24 т органики (12 т навоза, 6 т нетоварной части урожая, 6 т массы пожнивных сидератов) и 150 кг (N₄₆P₄₉K₅₅) минеральных удобрений, предпосевной обработкой семян комплексным биопрепаратом, применением химических и биологических препаратов для защиты растений за критерием эколого-экономического порога наличия вредных организмов.

Биологическая - применение только природных ресурсов с внесением на гектар 24 т органики для воспроизводства плодородия почвы, использование комплексного биопрепарата для обработки семян, биологических средств защиты посевов.

Содержание второго фактора, систем основной обработки почвы в севообороте:

Дифференцированная (контроль): проведение за ротацию севооборота шести разноглубинных вспашек, двух поверхностных обработок под озимую пшеницу после гороха и кукурузы на силос и одного плоскорезного рыхления под ячмень.

Плоскорезная: разноглубинное рыхление почвы плоскорезом под все культуры севооборота, кроме поверхностной обработки под озимую пшеницу в полях, указанных в контроле.

Отвально-безотвальная: проведение за ротацию севооборота двух вспашек под сахарную свеклу, поверхностной обработки под озимую пшеницу в полях, указанных в контроле, и плоскорезного рыхления под остальные культуры.

Поверхностная: обработка почвы дисковыми орудиями на глубину 8-10 см. под все культуры севооборота.

Установлено, что применение экологической системы земледелия в сочетании с отвально-безотвальной системой основной обработки почвы в севообороте способствует накоплению питательных веществ в почве и их бездефицитного баланса, улучшает агрофизические свойства почвы, обеспечивает эффективную защиту от сорняков, позволяет получить урожай на уровне промышленной системы земледелия и экологически чистую продукцию с лучшими показателями качества при меньших энергетических и экономических затратах.

Исключение применения пестицидов в варианте биологического земледелия вызывает ухудшение фитосанитарного состояния полей, обусловив существенное, на 85% увеличение обилия сорняков и на 60% их массы, усиление поражения культур злаковыми мухами на - 31% и корневыми гнилями - на 20% по сравнению с контролем.

Биологическая система земледелия сопровождается существенным снижением урожайности исследованных культур: ячменя - на 25%, клевера - на 24%, яровой пшеницы - на 42% и озимой пшеницы - на 11% по сравнению с промышленной моделью. Экологическая система земледелия по урожайности культур существенно не уступала промышленной (контроль). Существенное снижение продуктивности пашни в звене на 9 и 12%, по сравнению с дифференцированным, вызывает применение плоскорезной и поверхностной обработки почвы в севообороте.

Основными причинами снижения урожайности в исследовании оказались уменьшение количества доступных элементов минерального питания растений в почве и высокая засорённость посевов (r=+0,8-0,9 и -0,8-0,9, соответственно).

Возможности биологического земледелия с полным отказом от агрохимикатов ограничены отсутствием эффективных биологических средств защиты растений.

Предложена производству экологическая система земледелия с отвально-безотвальной основной обработкой почвы в зернотравяном звене севооборота.

Ключевые слова: система земледелия, обработка почвы, плодородие, зернотравяное звено севооборота, урожайность.

Shepelya M.O. Influence of agriculture ecologization on fertility of soil and productivity of plough-land in the crops and herbs link of crops rotation in the conditions of Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine. - Manuscript.

Ph.D. Agriculture thesis in specialization 06.01.01. - common agriculture. - National Agricultural University, Kiev, 2006.

The thesis is dedicated to the study of influence of agricultural systems ecologization and basic tillage on principal characteristics of soil fertility, productivity and harvest quality of plants of the crops and herbs link of crops rotation, spring barley, clover, winter wheat (spring wheat) in the conditions of stationary experiment.

Ecological agriculture application with a priority of organic fertilizing, with ecologically regulated application of crop protection products in combination with turn and subsurface system of basic tillage in crops rotation promotes nutrients accumulation in the soil and their self-supporting balance, improves soil fertility characteristics, provides effective weeds protection, allows to get harvest at the level of industrial system of agriculture and ecologically clean products with better quality indexes at less power and economic expenditures. The potential of biological agriculture with total elimination of pesticides is limited by lack of effective biological crop protection products.

The ecological system of agriculture with turn and subsurface basic tillage in crops and herbs link of crops rotation is suggested for production.

Key words: system of agriculture, tillage, fertility, crops and herbs link of crops rotation, productivity.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми обумовлена об'єктивними обставинами, що склалися в останні десятиріччя в галузі землеробства в нашій країні. Як техногенно-хімічне інтенсивне землеробство у 80-ті роки минулого століття, так і перехід до екстенсивного ведення господарства з економічних причин у 90-ті роки негативно вплинули на потенційну і ефективну родючість ґрунту, викликавши його деградацію.

Вказаний стан родючості ґрунтів в Україні вимагає невідкладного пошуку шляхів її стабілізації і наступного розширеного відтворення на засадах природовідповідності і економічної доцільності.

Об'єктивним напрямом такого пошуку виступає екологізація галузі, складовими якої є всі елементи системи землеробства з відповідними екологічними обмеженнями. Пріоритетами в екологічній системі землеробства мусить бути оптимізація внесення органічних добрив з використанням нетоварної частини урожаю та сидеральних культур, ґрунтозахисна система обробітку ґрунту, застосування екологічно обґрунтованої системи захисту рослин від шкідливих організмів. Побудова і впровадження такої системи означає відповідність землеробської діяльності людини законам природи, робить галузь землеробства симбіотичною, взаємно корисною для людини і природи.

Крім того важливим явищем на світовому ринку продовольчих товарів є тенденція до зростання частки екологічно чистих продуктів. Набуває розвитку біологічне агровиробництво, основними ознаками якого є відмова від застосування пестицидів, мінеральних добрив та генетично модифікованих сортів. Річний об'єм європейського ринку таких продуктів зараз становить біля 6 млрд. доларів, а в ближчому майбутньому їх частина складатиме до 10% всього ринку. Незважаючи на те, що на ці товари ціни на 20-30% більші, ніж на звичайне продовольство, споживачі віддають їм перевагу. Очевидно, що ці обставини мають певний інтерес для українських виробників продовольчих товарів, адресованих для світового ринку та для внутрішнього споживання. В той же час в Україні не проводились глибокі порівняльні дослідження можливості виробництва екологічно чистого продовольства в залежності від різних зонально адаптованих систем землеробства - біологічної, техногенно-хімічної, чи екологічної. Так само відсутня інформація про порівняльну оцінку технологічної, економічної та енергетичної ефективності названих систем.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною тематичної програми досліджень кафедри землеробства та гербології Національного аграрного університету з теми “Розробка та впровадження моделі екологічного землеробства у Лісостепу України”, номер державної реєстрації 0102 U 006197.

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень стала агроекономічна оцінка та адаптація моделі екологічного землеробства до умов Лісостепу України. Досягнення поставленої мети здійснювали проведенням досліджень в умовах стаціонарного досліду варіантів систем біологічного та екологічного землеробства в порівнянні з традиційною техногенно-хімічною (промисловою) системою інтенсивного землеробства.

Для досягнення мети були виконані наступні завдання:

Оцінка оптимальності агрофізичних та водних параметрів екологічного середовища досліджуваних в досліді агроценозів;

Визначення агрохімічних та біологічних показників родючості ґрунту;

Оцінка фітосанітарного стану агроценозів і заходів ефективного екологічно регламентованого контролювання наявності на полях шкідливих організмів;

Фітометрія піддослідних рослин, оцінка їх урожайності, структури урожаю та його якості;

Економічна та енергетична оцінка систем землеробства.

Об'єкти досліджень: культурні та сегетальні рослини в зерно-трав'яній ланці польової сівозміни, ґрунт, засоби удобрення ґрунту, засоби захисту посівів від шкідливих організмів.

Предмет досліджень: зміни агрофізичних, водних, агрохімічних та біологічних показників родючості ґрунту, фітосанітарного стану полів, урожайності та якості урожаю культур ланки сівозміни під впливом систем промислового, екологічного та біологічного землеробства. Оцінка енергетичної та економічної ефективності систем землеробства.

Методи досліджень: загальнонаукові (аналіз, спостереження, порівняння, гіпотеза) та спеціальні (польовий, лабораторний, порівняльно-розрахунковий, статистичний).

Наукова новизна досліджень. Вперше в умовах Правобережного Лісостепу України на прикладі зерно-трав'яної ланки сівозміни здійснена експериментально технологічна, економічна, енергетична та екологічна оцінка систем землеробства трьох рівнів екологізації - промислового, екологічного та біологічного.

Проведеними дослідженнями встановлена оптимізація водних, агрофізичних, агрохімічних і біологічних властивостей екологічного середовища піддослідних агрофітоценозів під впливом екологічної системи землеробства та полицево-безполицевого основного обробітку ґрунту в сівозміні. Зокрема виявлено позитивний баланс доступних елементів мінерального живлення рослин, зростання вмісту гумусу у ґрунті, ефективне контролювання забур'яненості полів за цієї системи. Доведена господарська, економічна, енергетична та екологічна доцільність застосування екологічної системи землеробства.

Показано, що перспективи широкої практики біологічного землеробства обмежені можливостями біологічних засобів захисту рослин від шкідливих організмів. Виявлена недостатня ефективність гербіциду біологічного походження алметиду в контролюванні однодольних бур'янів.

Практичне значення отриманих результатів. Проведеними дослідженнями встановлено, що екологічна система землеробства та полицево-безполицевий основний обробіток ґрунту забезпечують підвищення рівня ґрунтової родючості, високу ефективність контролювання забур'яненості полів, зменшення енергетичних витрат, економічно обґрунтовану продуктивність ріллі з високими показниками якості рослинницької продукції.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу НАУ (2003-2004 рр.), конференції з проблем гербології (Інститут цукрових буряків, Київ, 2004), конференції за Чорноморською програмою збереження біорізноманіття (Міністерство охорони навколишнього середовища, Київ, 2005).

Особистий внесок здобувача полягає у самостійному вивченні літератури з теми, складанні програми та здійсненні науково-дослідних робіт, обробці та аналізі експериментального матеріалу, а також узагальненні отриманих результатів досліджень, що дозволило сформулювати основні положення дисертації та рекомендації по їх використанню.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 4 наукові праці у фахових виданнях, затверджених ВАК України.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 160 сторінках машинописного тексту, містить 51 таблиці, 26 рисунків, 11 додатків і складається із вступу, 6 розділів, висновків та рекомендацій виробництву. Список використаних літературних джерел охоплює 252 назви, в тому числі 46 зарубіжних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

У розділі поданий короткий аналітичний огляд літератури з питань екологізації систем землеробства, історичного розвитку, сучасного стану та перспектив їх удосконалення, зроблений всебічний аналіз впливу промислової (контроль), екологічної та біологічної систем землеробства і основного обробітку ґрунту на основні показники його родючості, забур'яненості посівів, урожайності культур, якості урожаю, економічних та енергетичних показників їх вирощування.

УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Кліматичні та грунтові умови місця проведення досліджень. Дослідження проведені протягом 2003-2005 років у стаціонарному досліді кафедри землеробства та гербології на Агрономічній дослідній станції Національного аграрного університету. Територія станції розміщена в правобережному Лісостепу України і віднесена до Середньо-Дніпровсько-Бугського природно-сільськогосподарського округу, Фастівського природно-сільськогосподарського району (Б.С. Носко, 1985 р.).

Клімат району помірно-континентальний. Середня багаторічна температура повітря за рік становить 6,8⁰C, відносна вологість - 80%. У середньому за рік випадає 550 мм опадів, за вегетаційний період - 368 мм, або 67% річної їх кількості.

Тривалість періоду з температурою вище +5⁰С складає 210 - 215 днів, а з температурою вище +10⁰С - 150-189 днів.

За гідротермічними умовами вегетаційний сезон 2003 року був посушливим, істотно відрізняючись від багаторічної норми, 2004 року мав тенденцію до посушливості, а в 2005 році - вологим. Такі умови сприяли оцінці впливу погоди на досліджувані явища.

Грунт дослідного поля - чорнозем типовий малогумусний середньосуглинковий. Вміст гумусу в орному шарі становить за Кононовою та Белчиковою - 4%, легкогідролізованого азоту за Кононовою - 4,5 мг/100 г грунту, рухомого фосфору за Мачигіним - 4,5-5,5 мг/100 г грунту, обмінного калію за Масловою - 10,0 мг/100 г грунту.

Методика проведення досліджень. Експериментальні дослідження проведені в двофакторному стаціонарному польовому досліді, закладеному в 2002 році для вивчення трьох градацій системи землеробства і чотирьох градацій системи основного обробітку ґрунту. Схема чергування культур в сівозміні відповідає зональним умовам Лісостепу: конюшина - озима пшениця - цукрові буряки - кукурудза на силос - озима пшениця - кукурудза на зерно - горох - озима пшениця - цукрові буряки - ячмінь.

Зміст градацій першого фактору, системи землеробства, складений за ознакою її ресурсного забезпечення для відтворення родючості ґрунту:

Промислова (контроль) - пріоритетне використання промислових агрохімікатів для відтворення родючості ґрунту з внесенням на гектар сівозмінної площі 12 т гною, 300 кг (N₉₂P₁₀₀K₁₀₈) мінеральних добрив та інтенсивним застосуванням промислових пестицидів. Норма органічних добрив визначена необхідністю позитивного балансу гумусу і можливістю розвиненого тваринництва;

Екологічна - пріоритетне використання для відтворення родючості ґрунту органічних добрив з внесенням на гектар сівозмінної площі 24 т органіки (12 т гною, 6 т нетоварної частини урожаю, 6 т маси пожнивних сидератів) і 150 кг (N₄₆P₄₉K₅₅) мінеральних добрив, обробкою насіння комплексним біопрепаратом, застосуванням хімічних та біологічних препаратів для захисту рослин за критерієм еколого-економічного порогу наявності шкідливих організмів.

Біологічна - застосування лише природних ресурсів з внесенням на гектар 24 т органіки для відтворення родючості ґрунту, використання комплексного біопрепарату для обробки насіння, біологічних засобів захисту посівів.

Зміст другого фактору, систем основного обробітку ґрунту в сівозміні:

Диференційований (контроль): проведення за ротацію сівозміни 6 разів різноглибинної оранки, 2 рази поверхневого обробітку під озиму пшеницю після гороху і кукурудзи на силос та 1 раз - плоскорізного обробітку під ячмінь.

Плоскорізний: різноглибинне розпушування ґрунту плоскорізом під всі культури сівозміни, крім поверхневого обробітку під озиму пшеницю в полях, указаних в контролі.

Полицево-безполицевий: проведення за ротацію сівозміни 2 рази оранки під цукрові буряки, поверхневого обробітку під озиму пшеницю в полях, указаних в контролі, і плоскорізного розпушування під решту культур.

Поверхневий: проведення обробітку ґрунту дисковими знаряддями на глибину 8-10 см. під всі культури сівозміни.

В складі вказаного стаціонарного досліду спостереження були проведені в зерно-трав'яній ланці сівозміни ячмінь-конюшина-озима пшениця (табл. 1).

Варіанти стаціонарного досліду розміщені методом розщеплених ділянок. Ділянки першого порядку, на яких здійснюють варіанти основного обробітку, мають посівну площу 280 м² (8 ^х 35м), а облікову - 225 м² (32,1 ^х 7м). Ділянки другого порядку, на яких застосовують відповідні системи удобрень і захисту рослин, характерні для окремих варіантів систем землеробства, мають посівну площу 93,6 м² (8 ^х 11,7м), а облікову - 75 м² (7 ^х 10,7м). Кількість повторень в досліді - 4, розміщення варіантів - систематичне. Окрім того, розпочинаючи з 2003 року, в кожному полі сівозміни була проведена виробнича перевірка систем землеробства на тлі кращого з вивчених раніше варіантів систем основного обробітку ґрунту, полицево-безполицевого. Площа ділянок в цьому випадку становить 0,07 га (11,7 ^х 64 м ) при 3 кратній повторності. Оцінку типовості погодних умов здійснювали за статистичними критеріями варіаційного аналізу (К.Т. Логвинов, 1976)

На дослідних ділянках висівали занесені до реєстру сорти сільськогосподарських культур: конюшини червоної - Носівська-5, озимої пшениці - Поліська-90, ярого ячменю - Скарлет. В 2003 році озима пшениця вимерзла, поле пересівали ярою пшеницею сорту Рання-93.

Програма досліджень передбачала визначення наступних показників: щільність орного шару ґрунту на глибині 0-10, 10-20, 20-30 см методом Н.А.Качинського на час сівби культури та перед збиранням урожаю; вміст доступної вологи в ґрунті на глибинах 0-10, 10-20, 20-30 та 0-100 см методом висушування зразків ґрунту до постійної маси при температурі 105 ⁰С в ті ж строки; біологічна активність ґрунту за методикою Красильникова (розклад лляного полотна) по шарах 0-10, 10-20, 20-30 см; кількість дощових черв'яків - методом підрахунку копролітів на пробних ділянках на площі 0,5 м² в фазу виходу в трубку ярого ячменю та озимої пшениці і перед збиранням конюшини; вміст нітратного азоту дисульфофеноловим методом за Грандвааль-Ляжу, рухомих форм фосфору - за Мачигіним, обмінного калію - за Масловою на полум'яному фотометрі в указаних шарах ґрунту; вміст гумусу - за Кононовою М.М. та Бєльчиковою Н.П.; облік бур'янів проводили в фазу сходів культурних рослин кількісним, а перед збиранням урожаю - кількісно-ваговим методом; структуру посівів - підрахунком рослин на пробних ділянках; площа листкової поверхні - методом вимірювання - за Д.М. Алімовим (2001); чисту продуктивність фотосинтезу - за А.А. Ничипоровичем (1955); облік урожаю проводили методом суцільного збирання з облікової ділянки з перерахунком на гектар; показники якості врожаю визначали та оцінювали згідно ГОСТ 3769-98 - ячменю та ДСТУ 3768-2004 - озимої пшениці; вміст важких металів в продукції рослинництва - за методикою ЦІНАО; енергетичну ефективність визначали за Ю.П. Манько (2002); статистичний аналіз одержаних експериментальних даних проводили за Б.А. Доспеховим (1985).

екологізація землеробство сівозміна ґрунт

Таблиця 1. Зміст варіантів досліду в полях зерно-трав'яної ланки сівозміни

Системи землеробства	Внесення добрив	Засоби захисту рослин	Основний обробіток ґрунту	Заходи і глибина основного обробітку ґрунту
Ячмінь ярий з підсівом конюшини
Промислова (контроль)	Під передпосівну культивацію N70P90K90	Гербіцид агрітокс, 50% к.е., 1,5 л/га; фунгіцид раксил, 2% з.п., 1,5 кг/га; інсектицид базудин, 60% к.е., 1,8 л/га	Диференційований (контр.)	Плоскорізне розпушування 20-22 см
			Плоскорізний
			Полицево-безполицевий
			Поверхневий	Дискування 8-10см
Екологічна	Гичка 16 т/га під основний обробіток, N10P50K50 під культивацію	Гербіцид агрітокс, 50% к.е. 1,5 л/га; інсектицид базудин, 60% к.е., 1,8 л/га; обробка насіння біопрепаратом	Диференційований (контр.)	Плоскорізне розпушування 20-22 см
			Плоскорізний
			Полицево-безполицевий
			Поверхневий	Дискування 8-10см
Біологічна	Гичка 16 т/га під основний обробіток	Обробка насіння біопрепаратом	Диференційований (контр.)	Плоскорізне розпушування 20-22 см
			Плоскорізний
			Полицево-безполицевий
			Поверхневий	Дискування 8-10см
Багаторічні трави
Промислова (контроль)	Підживлення весною P80K70	-	-	-
Екологічна	Підживлення весною P40K50	-	-	-
Біологічна	-	-	-	-
Озима пшениця
Промислова (контроль)	Під основний обробіток P60K60, підживлення весною N100P30K30	Гербіцид гранстар, 75% с.т.с., 20 г/га; фунгіцид раксил, 2% з.п., 1,5 кг/га; інсектицид Бі-58, 40% к.е., 1,5 л/га	Диференційований (контр.)	Оранка 20-22 см
			Плоскорізний	Плоскорізне розпушування 20-22 см
			Полицево-безполицевий
			Поверхневий	Дискування 8-10см
Екологічна	Під основний обробіток P50K50, підживлення весною N90P30K30	Гербіцид біологічного походження алметид, 0,3 л/га; інсектицид Бі-58, 40% к.е., 1,5 л/га; обробка насіння біопрепаратом	Диференційований (контр.)	Оранка 20-22 см
			Плоскорізний	Плоскорізне розпушування 20-22 см
			Полицево-безполицевий
			Поверхневий	Дискування 8-10см
Біологічна	-	Обробка насіння біопрепаратом; гербіцид біологічного походження алметид, 0,3 л/га	Диференційований (контр.)	Оранка 20-22 см
			Плоскорізний	Плоскорізне розпушування 20-22 см
			Полицево-безполицевий
			Поверхневий	Дискування 8-10см

Примітка: біопрепарат для обробки насіння, виготовлений в Інституті агроекології та біотехнології УААН, являє собою комплекс специфічних для окремих культур бактерій азотфіксаторів, фосформобілізуючого штаму бактерій Enterobakter nimipressuralis 32-З та антифунгального штаму Paenibacillus polymyxa 6M.

ВПЛИВ СИСТЕМ ЗЕМЛЕРОБСТВА НА РОДЮЧІСТЬ ГРУНТУ ТА ЕКОЛОГІЧНІ УМОВИ В АГРОЦЕНОЗАХ

Фізичні і водні властивості ґрунту. Щільність ґрунту істотно зменшувалась під впливом екологізації землеробства на початку вегетаційного періоду, а перед збиранням урожаю культур ці зміни зникали. Внесення гною, побічної продукції та сидерату за біологічної та екологічної систем землеробства в сівозміні сприяє зменшенню щільності ґрунту. Її варіювання обумовлене також системами основного обробітку. Абсолютні показники об'ємної маси ґрунту не перевищували оптимальних величин (1,30-1,32 г/см³) для росту і розвитку культур ланки сівозміни. Різні системи основного обробітку ґрунту неоднаково впливали на щільність ґрунту. Суттєве збільшення щільності ґрунту було відмічене за безполицевих систем основного обробітку в порівнянні до полицевих як на початку (на 4,2%), так і в кінці вегетації культур (на 2%).

Системи землеробства не мали істотного впливу на запаси доступної вологи в ланці сівозміни, а серед систем основного обробітку ґрунту спостерігалася тенденція до її збільшення на тлі безполицевих систем обробітку. Кращі умови для збереження та накопичення вологи були за поверхневого обробітку ґрунту, істотно перевищуючи контроль на початку та в кінці вегетації культур як в орному, так і в метровому шарі ґрунту.

За погодних умов, які склалися в середньому в роки проведення дослідів, забезпечення рослин доступною вологою на початку весняної вегетації було достатнім - 191-192 мм. в метровому шарі ґрунту

Біологічна активність ґрунту. Найбільш сприятливі умови для розкладання лляної тканини мікроорганізмами складалися за промислової системи землеробства по всіх культурах ланки сівозміни. В полі ярого ячменю вона була більше від біологічної моделі на 21%, на конюшині - 17%, на ярій пшениці - 18%, на озимій пшениці - 13%, в середньому по ланці - 17%. Варіант екологічного землеробства займав проміжне місце і був майже на одному рівні на всіх полях культур ланки, поступаючись контролю на 9-10% (НСР₀₅=4%). Отже, інтенсивне застосування мінеральних добрив істотно активізує життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів.

Серед варіантів обробітку ґрунту в сівозміні найвища біологічна активність в посівах була відмічена на тлі диференційованого та полицево-безполицевого обробітку. На поверхневому та плоскорізному обробітках поступалась контролю - на 15% та 13% в полі ячменю і ярої пшениці, 12% та 9% - на конюшині, 11% і 8% - на озимій пшениці (НСР₀₅=5%).

Взаємодія факторів системи землеробства та основного обробітку виявила закономірність змін чисельності дощових черв'яків. Істотну перевагу над контролем мала біологічна система: на ячмені - на 25%, на конюшині - на 22%, на полі ярої пшениці та озимої пшениці - на 21% (НСР₀₅=6%). На відміну від целюлозорозкладаючих мікроорганізмів, кількість черв'яків істотно зменшувалась на полицевих системах основного обробітку ґрунту. Істотно більша їх кількість була на тлі поверхневого та плоскорізного обробітку, переважаючи контроль на ячмені - на 12 та 7%, конюшині - 14 та 11%, ярій пшениці - 14 та 9%, озимій пшениці - 10 та 7% (НСР₀₅=4%).

Аналіз підрахунків кількості дощових черв'яків у ґрунті в середньому по ланці свідчить про істотну перевагу біологічної (на 22% до контролю) та екологічної (11%) систем землеробства. Серед варіантів основного обробітку ґрунту найбільша кількість їх була за поверхневого (+12%) та плоскорізного ( +8%) порівняно з контролем. Застосування пестицидів і мінеральних добрив помітно впливає на життєдіяльність дощових черв'яків. Кращими серед обробітків ґрунту виявилися безполицеві. За них органіка локалізується у верхньому шарі і не порушується природна його будова, чим створюються комфортні умови для їх життєдіяльності.

Отже, оптимальні умови для розвитку целюлозорозкладаючих організмів та дощових черв'яків створюються на тлі екологічної системи землеробства та полицево-безполицевого основного обробітку ґрунту в сівозміні.

Зміни агрохімічних властивостей ґрунту під впливом екологізації технологій вирощування культур. В зерно-трав'яній ланці сівозміни кращі умови для накопичення поживних елементів складалися за екологічної системи землеробства.

За біологічної моделі землеробства відмічали істотне зменшення доступних елементів живлення, що негативно впливало на урожайність культур ланки сівозміни та підтвердило недостатню ефективність застосування тільки органічних добрив.

Суттєвий вплив на вміст доступних поживних речовин справляв основний обробіток ґрунту. Кращі умови створювались за полицевих обробітків, а менш комфортні - за безполицевих. Це пояснюється більшою мобільністю елементів мінерального живлення за полицевих обробітків. В цих варіантах відбувається рівномірний розподіл поживних речовин в орному шарі ґрунту, за безполицевих їх накопичення відбувається в верхньому шарі.

Показником для оцінки впливу на родючість ґрунту систем землеробства та його обробітку служить баланс поживних речовин.

За розрахунком статей витрат урожаєм та надходження поживних елементів в досліді їх бездефіцитний баланс у ґрунті забезпечувався на тлі промислової та екологічної систем землеробства. Біологічна система мала істотний дефіцит доступних елементів мінерального живлення у порівнянні з контролем. Застосування безполицевих систем основного обробітку ґрунту забезпечувало більш позитивний баланс поживних речовин порівняно з полицевим у зв'язку з меншим винесенням їх урожаєм культур ланки зерно-трав'яної сівозміни.

Загалом в зерно-трав'яній ланці сівозміни вміст гумусу під впливом систем землеробства та заходів основного обробітку ґрунту за час досліджень істотно не змінювався.

Спостерігалась тенденція переваги заходів екологізації землеробства та безполицевих обробітків ґрунту, які мали більше надходження органічної речовини. Зменшення вмісту гумусу за промислової системи землеробства є наслідком його мінералізації під впливом внесення високих доз мінеральних добрив.

На баланс гумусу в ґрунті вирощування культур справило суттєвий вплив. За розрахунками бездефіцитний баланс гумусу був у полі конюшини. На решті полів спостерігався негативний баланс гумусу на тлі всіх трьох систем землеробства. В варіантах екологічного та біологічного землеробства спостерігається тенденція до бездефіцитного балансу.

Бур'яни в агрофітоценозах зерно-трав'яної ланки сівозміни. В полях ланки сівозміни найменша забур'яненість за рясністю на початку та в кінці вегетації, кількістю репродуктивних форм та масою бур'янів була у варіанті промислової моделі землеробства. Істотно на 85% та 60% відповідно поступалась їй система біологічного землеробства, а екологічна модель за переліченими показниками перебувала на рівні контролю.

Серед варіантів основного обробітку ґрунту ефективнішими були полицево-безполицевий та диференційований.

Забур'яненість полів у стаціонарному досліді належить до коренепаростково-кореневищно-малорічного типу. На початку вегетації найбільш поширеними видами були малорічні двосім'ядольні: щириця зігнута (Amaranthus refroflexus L.), лобода біла (Chenopodium album L.), підмаренник чіпкий (Galium aparine L.), гірчак виткий (Polygonum covnolvulus L.) та малорічні односім'ядольні: плоскуха звичайна (Echinochloa crusgalli L.), мишій сизий (Setaria glauca P. Beauv.). Серед багаторічних з незначною участю зустрічались осот рожевий (Cirsium arvense L. Scop.) та пирій повзучий (Elytrigia repens L.).

Ріст та продуктивність фотосинтезу культурних рослин. На ріст та розвиток рослин істотний вплив мали системи землеробства та основного обробітку ґрунту. Кращий ріст і розвиток рослин спостерігали у варіанті промислового землеробства. Екологічна модель істотно не поступалася контролю, а за біологічної системи землеробства кількість продуктивних стебел, маса зерна в колосі суттєво поступалися цим показникам на контролі. Серед систем основного обробітку ґрунту оптимальні умови для росту й розвитку рослин складаються на полицево-безполицевому варіанті. Безполицеві обробітки мали істотне зниження основних показників структури посівів.

За свідченням коефіцієнту кореляції на урожайність зернових культур мала сильний вплив кількість продуктивних стебел (r=0,84) і маса 1000 насінин (r=0,80).

Урожайність культур та продуктивність ріллі в ланці сівозміни в залежності від систем землеробства. Урожайність культур ланки сівозміни істотно зменшувалась порівняно з контролем на варіантах біологічного землеробства: ярого ячменю та конюшини - на 25%, ярої пшениці - на 43%, озимої пшениці - на 11% (табл. 2). На екологічній системі землеробства урожайність культур ланки сівозміни істотно не відрізнялась від контролю.

Таблиця 2. Вплив систем землеробства на урожайність культур зерно-трав'яної ланки сівозміни

Система землеробства	Основний обробіток ґрунту	Ячмінь (03-05)	Конюшина (03-05)	Яра пшениця (2003)	Озима пшениця (04-05)
		т/га	±, % до контролю	т/га	±, % до контролю	т/га	±, % до контролю	т/га	±, % до контролю
А	В
Промислова (контроль)	Диференційований (контроль)	4,1	0	19,2	0	3,1	0	3,8	0
	Плоскорізний	4,2	2	19,2	0	2,2	-29	4,0	4
	Полицево-безполицевий	4,0	-2	19,8	3	2,8	-10	4,1	8
	Поверхневий	4,1	1	15,7	-18	2,3	-25	3,9	4
Екологічна	Диференційований (контроль)	3,9	-5	19,6	2	2,7	-10	4,1	7
	Плоскорізний	3,9	-6	15,0	-22	2,2	-27	3,9	3
	Полицево-безполицевий	4,1	0	18,1	-5	2,5	-18	4,4	16
	Поверхневий	3,8	-8	14,0	-27	2,1	-31	3,7	-2
Біологічна	Диференційований (контроль)	3,3	-18	13,9	-27	1,8	-43	3,7	-3
	Плоскорізний	2,8	-31	11,8	-39	1,4	-56	3,5	-8
	Полицево-безполицевий	3,4	-17	16,9	-12	1,6	-48	3,5	-8
	Поверхневий	2,7	-34	13,1	-32	1,2	-61	3,4	-10
Середнє по основному обробітку ґрунту	Диференційований (контроль)	3,8	0	17,6	0	2,5	0	3,9	0
	Плоскорізний	3,6	-4	15,3	-13	1,9	-24	3,8	-2
	Полицево-безполицевий	3,8	2	18,3	4	2,3	-9	4,0	4
	Поверхневий	3,5	-6	14,3	-19	1,9	-26	3,7	-4
Середнє по системах землеробства	Промислова (контроль)	4,1	0	18,5	0	2,6	0	4,0	0
	Екологічна	3,9	-5	16,7	-10	2,4	-7	4,0	2
	Біологічна	3,1	-25	13,9	-25	1,5	-43	3,5	-11
НСР05	А	0,1	3	0,5	3	0,1	5	0,2	4
	В	0,1	4	0,6	4	0,1	5	0,2	5
	АВ	0,2	6	1,1	6	0,2	9	0,3	8

Серед варіантів основного обробітку ґрунту вищими показниками урожайності відрізнявся полицево-безполицевий обробіток. Суттєві зменшення урожайності ячменю, конюшини, ярої та озимої пшениці виявлені на тлі плоскорізного та поверхневого обробітків в сівозміні.

Аналіз причин варіювання урожайності піддослідних рослин та продуктивності ріллі в зерно-трав'яній ланці сівозміни в проведеному дослідженні свідчить, що основними аргументами цього варіювання стали вміст у ґрунті доступних форм елементів мінерального живлення рослин (для нітратного азоту r=0,7-0,9, рухомого фосфору r=0,8-0,9, обмінного калію r=0,8-0,9) та забур'яненість посівів (для рясності бур'янів r=-0,8-0,9 і їх маси r=-0,7-0,9).

Вплив екологізації землеробства на якість вирощеної продукції. На якість зерна ячменю, ярої та озимої пшениці істотно впливали системи землеробства і мали тенденцію впливу системи основного обробітку ґрунту. Більша маса 1000 насінин, вміст білку, клейковини, протеїну, золи, жиру, крохмалю були у зерні, вирощеному на промисловій та екологічній моделях землеробства. Перелічені показники якості зерна поступались на варіантах біологічного землеробства. Вміст нітратів в зерні усіх піддослідних культур в варіантах систем землеробства не виходив за норми ГДК, але була помічена тенденція до зниження накопичення нітратів на екологічному та біологічному варіантах землеробства. Серед систем основного обробітку ґрунту в сівозміні підвищений вміст нітратів був за безполицевих заходів, що пояснюється концентрацією поживних елементів та кореневої системи рослин в верхньому шарі ґрунту, характерного для цього способу.

Аналіз якості зеленої маси конюшини виявив перевагу промислової системи землеробства за вмістом в сухій речовині протеїну. Біологічна та екологічна системи за вказаною ознакою істотно поступалися контролю. На промисловій системі землеробства вміст нітратів в зеленій масі конюшини наближався до ГДК-200 мг/кг. Виявлено також підвищення вмісту нітратів за безполицевих систем обробітку ґрунту порівняно з полицевими.

При визначенні вмісту важких металів в продукції рослинництва в ярому ячмені та озимій пшениці перевищення ГДК виявлено не було. В сухій масі конюшини було виявлено суттєве перевищення ГДК за вмістом заліза, нікелю, свинцю, кадмію та міді. Системи основного обробітку ґрунту не впливали істотно на вміст у продукції важких металів, маючи тенденцію до збільшення його на тлі безполицевих обробітків. Біологічна та екологічна системи землеробства відрізнялись від промислової його моделі тенденцією до зменшення вмісту важких металів у вирощеній продукції. Продукцію, одержану на тлі екологічного і біологічного землеробства можна віднести до екологічно чистої.

ЕКОНОМІЧНА, ЕНЕРГЕТИЧНА ТА ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА СИСТЕМ ЗЕМЛЕРОБСТВА

За енергетичною ефективністю вирощування культур зерно-трав'яної ланки сівозміни перевагу мала біологічна система землеробства. Для неї властива найбільша окупність затрат невідновлюваної енергії (Кее=14,3), що істотно відрізняє її від екологічної (Кее=5,8) та промислової (Кее=5,0). Серед систем основного обробітку ґрунту енергетичну перевагу мав полицево-безполицевий, а безполицеві заходи істотно поступалися за коефіцієнтом енергетичної ефективності.

За рівнем рентабельності найефективнішою виявились екологічна (81%) та біологічна (108%) системи землеробства. Серед варіантів основного обробітку ґрунту кращі показники економічної ефективності вирощування культур ланки сівозміни були за полицево-безполицевого обробітку. Взаємодія факторів засвідчила економічну перевагу поєднання цієї системи основного обробітку ґрунту з варіантами екологічної та біологічної системи землеробства.

ВИСНОВКИ

В дисертації викладений аналіз експериментальної інформації про вплив систем землеробства трьох рівнів екологізації - промислового, екологічного та біологічного на родючість ґрунту та продуктивність ріллі в зерно-трав'яній ланці сівозміни. Проведені дослідження з оцінки технологічної, господарської, енергетичної та економічної ефективності систем землеробства дозволяють зробити наступні висновки:

1. Наукова інформація свідчить про відсутність вітчизняних експериментальних порівняльних досліджень впливу рівнів екологізації землеробства на родючість ґрунту, продуктивність ріллі і якість вирощеної продукції.

2. За впливом на агрофізичні та водні властивості орного шару ґрунту досліджені системи землеробства суттєво не відрізняються. Спостерігається тенденція до зменшення щільності ґрунту під впливом екологізації землеробства. Беззмінний плоскорізний та поверхневий обробітки викликають тенденцію до підвищення щільності ґрунту. Кращі умови для накопичення вологи створюються на плоскорізному та поверхневому обробітках. Ефективність водоспоживання культур зерно-трав'яної ланки сівозміни за на варіантах екологічного землеробства суттєво не відрізнялося від контролю - промислової моделі.

3. За екологічної системи землеробства спостерігається бездефіцитний баланс елементів мінерального живлення та більш раціональне використання їх в порівнянні з промисловим землеробством. Більші запаси нітратного азоту, доступного фосфору та обмінного калію спостерігалися при диференційованому та полицево-безполицевому обробітках ґрунту в усіх полях ланки сівозміни, забезпечуючи відносно рівномірне розподілення поживних елементів в орному шарі. Освоєння біологічної моделі землеробства супроводжується негативним балансом доступних форм елементів мінерального живлення рослин (-28%).

4. Оптимальними умовами для біологічної активності ґрунту відрізняється екологічна модель землеробства. Застосування полицевого обробітку ґрунту з активним перемішуванням оброблюваного шару викликає активізацію целюлозорозкладаючих мікроорганізмів по всій його глибині. На чисельність дощових черв'яків у ґрунті, навпаки, позитивно впливають безполицеві обробітки ґрунту (+8-12%) та заходи екологізації землеробства (+11-22%).

5. Вилучення застосування пестицидів у варіанті біологічного землеробства викликає погіршення фітосанітарного стану полів, обумовивши суттєве, на 85% збільшення рясності бур'янів та на 60% їх маси, посилене ураження культур злаковими мухами - на 31% та кореневими гнилями - на 26% порівняно з контролем.

6. Оптимізація екологічного середовища для культурних рослин за умов промислового і екологічного землеробства викликає у них позитивну реакцію. Тут культури зерно-трав'яної ланки сівозміни формували більшу площу листкової поверхні і чисту продуктивність фотосинтезу, що сприяло отриманню урожайності, адекватної її ресурсному забезпеченню.

7. Екологічна система землеробства за урожайністю культур істотно не поступалася промисловій. Біологічна система землеробства супроводжується суттєвим зниженням урожайності досліджених культур: ячменю - на 25%, конюшини - на 24%, ярої пшениці - на 42% і озимої пшениці - на 11% порівняно з промисловою моделлю. Основними причинами зниження урожайності в дослідженні виявились менша кількість доступних елементів мінерального живлення рослин у ґрунті та висока забур'яненість посівів (r=+0,8-0,9 та -0,8-0,9, відповідно).

Істотне зниження продуктивності ріллі порівняно з диференційованим викликають плоскорізний та поверхневий обробітки ґрунту, на 9 і 12%, відповідно.

8. Екологізація землеробства не викликала погіршення якості вирощуваної продукції. Продукція з ділянок екологічного та біологічного землеробства відрізнялась від його промислової моделі тенденцією до зменшення вмісту важких металів і нітратів. Вивчені системи обробітку ґрунту за впливом на якість урожаю суттєво не відрізняються при тенденції до збільшення вмісту важких металів і нітратів на тлі безполицевих заходів.

9. Найвищу окупність витрат невідновлюваної енергії серед моделей землеробства забезпечує система біологічного землеробства (Кее=14,3), а серед систем основного обробітку ґрунту - полицево-безполицевий та диференційований обробітки (Кее=6,8-6,9).

За рентабельністю вирощування культур зерно-трав'яної ланки сівозміни переважає біологічна модель землеробства - 106%, а серед систем обробітку ґрунту - полицево-безполицевий варіант - 98%. При цьому найбільший обсяг чистого прибутку на одиницю площі отримано за умов екологічної системи землеробства (908 грн/га).

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. В умовах Правобережного Лісостепу України з метою виробництва екологічно чистої продукції, збереження родючості ґрунту та забезпечення продуктивності ріллі в зерно-трав'яній ланці сівозміни на рівні 4,0 т/га кормових одиниць рекомендується впровадження системи екологічного землеробства, що передбачає на тлі використання на гектар сівозмінної площі 24 т. органічних добрив у вигляді гною, побічної продукції та маси пожнивних сидератів, а також мінеральних добрив 150 кг (N₄₆P₄₉K₅₅) та ефективного захисту рослин вносити мінеральні добрива в полі ячменю після цукрових буряків в нормі N₁₀P₅₀K₅₀, в полі конюшини - P₄₀K₅₀ і в полі озимої пшениці N₉₀P₈₀K₈₀.

2. Для досягнення вказаної продуктивності ріллі рекомендуємо на тлі системи полицево-безполицевого основного обробітку ґрунту в сівозміні проводити плоскорізний обробіток ґрунту на глибину 20-22 см під ячмінь після цукрових буряків та під озиму пшеницю після багаторічних трав.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДЕСЕРТАЦІЇ

1. Манько Ю.П., Максимчук І.П., Рожко В.М., Шепеля М.О. Ефективність контролю забур'яненості агрофітоценозу ячменю за різних систем землеробства // Карантин і захист рослин. - 2004. - №5. - С.4-5 (проведення дослідів, аналіз і оформлення результатів).

2. Шепеля М.О. Контролювання забур'яненості агрофітоценозу ланки сівозміни за різних систем землеробства // Карантин і захист рослин. - 2005.

- №7. - С.17.

3. Манько Ю.П., Орел Л.В., Шепеля М.О. Реакція бур'янистої синузії агрофітоценозів зерно-просапної сівозміни Лісостепу// Міжвідомчий тематичний науковий збірник “Землеробство” (випуск 77). - К.: ЕКМО, - 2005. - С.30-40 (проведення дослідів, аналіз, обгрунтування і підготовка результатів до друку).

4. Манько Ю.П., Цюк О.А., Кротінов О.П., Шепеля М.О. Оптимізація екологічного середовища агроландшафту під впливом раціональної системи землеробства // Науковий вісник НАУ. - 2006. - Вип.93. - С. 273-285 (проведення дослідів, аналіз і обгрунтування результатів).

Размещено на Allbest.ru

...