Вплив біологічних чинників на продуктивність сівозмін та родючість дерново-підзолистого супіщаного грунту

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР „ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК”

УДК 631.5.61.82

06.01.01 - загальне землеробство

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Вплив біологічних чинників на продуктивність сівозмін та родючість дерново-підзолистого супіщаного грунту

Савчук Ольга Іванівна

Київ - 2006



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті сільського господарства Полісся УААН протягом 1993-2004 рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Єрмолаєв Микола Миколайович, завідувач лабораторії сівозмін ННЦ „Інститут землеробства УААН”

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Малієнко Анатолій Митрофанович, завідувач лабораторії обробітку грунту та боротьби з бур'янами ННЦ „Інститут землеробства УААН”;

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Савченко Ганна Іванівна, заступник директора з наукової роботи Хмельницької державної сільськогосподарської дослідної станції УААН

Провідна установа: Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, кафедра землеробства і гербології, м. Київ

Захист відбудеться “14 ”червня 2006 року о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 в ННЦ „Інститут землеробства УААН”.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надіслати за адресою: 08162, смт Чабани Києво-Святошинського району Київської області, ННЦ „Інститут землеробства УААН”, ученому секретареві Спеціалізованої вченої ради

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ННЦ „Інститут землеробства УААН”

Автореферат розісланий “11 ” травня 2006 р.

Вчений секретар сспеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук Кравченко Л.О.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Зменшення обсягів застосування органічних і мінеральних добрив у землеробстві впродовж останніх років привело до зниження родючості ґрунтів та різкого зменшення виробництва сільськогосподарської продукції. Тому однією з альтернатив у вирішенні цієї проблеми має стати система ведення землеробства на біологічній основі, яка сприятиме підвищенню урожайності культур та стійкості агроекосистеми в цілому.

У зв'язку з цим важливим чинником формування гумусованого орного шару ґрунту за дефіциту гною є рослинні рештки, збільшенню надходження яких у ґрунт сприяє використання побічної продукції (соломи) і розширення посівів (основних і проміжних) бобових культур.

Актуальність теми зумовлена необхідністю зниження доз унесення азотних добрив за рахунок підвищення частки бобових культур у структурі сівозмін з метою зниження собівартості рослинницької продукції та обмеження забруднення довкілля. З цих позицій у землеробстві провідне місце відводиться використанню біологічного азоту як практично „дармового” й екологічно безпечного джерела живлення рослин і важливого чинника досягнення позитивного балансу елемента в системі грунт-рослина.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведено згідно з тематичними планами Інституту сільського господарства Полісся УААН у відповідності до НТП “Землеробство”, завдання: “Розробити високопродуктивні сівозміни на еколого-біологічній основі, які забезпечують підвищення родючості ґрунтів і одержання високоякісної рослинницької продукції у зоні Полісся України” (№ державної реєстрації UА01001689Р).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи полягала у розробленні засобів біологізації сівозмін, що забезпечують високу продуктивність сільськогосподарських культур, а також відтворення родючості ґрунтів для господарств з різним рівнем ресурсозабезпечення.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі основні завдання:

- встановити вплив біологічних чинників - бобових культур, органічних добрив, сидератів, післяжнивних посівів на зелений корм, заорювання побічної продукції (соломи) в умовах дерново-підзолистого супіщаного ґрунту - на продуктивність культур і сівозмін та їх економічну й енергетичну ефективність;

- встановити вплив сівозмін та систем удобрення на агрохімічні показники родючості ґрунту;

- розрахувати баланс поживних речовин (NРК) і гумусу в ґрунті за різних систем удобрення;

- встановити оптимальні рівні поєднання “біологічного” і технічного азоту в сівозмінах. ресурсозабезпечення культура агрохімічний сівозміна

Об'єктом дослідження є процес динаміки показників родючості дерново-підзолистого супіщаного ґрунту за різних способів його використання в інтенсивному землеробстві та підвищення продуктивності культур у сівозмінах.

Предмет дослідження. Сівозміни, насичені бобовими культурами 14 і 28% в основних та післяжнивних посівах, за різних рівнів мінерального азотного живлення.

Методи дослідження. В основі досліджень - польовий дослід для визначення впливу основних його чинників на врожайність культур, різні порівняльно-аналітичні, лабораторний для визначення показників родючості та хімічного складу врожайної маси культур, порівняльно-розрахунковий і метод статистичного оброблення результатів досліджень.

Наукова новизна полягає в тому, що в умовах центрального Полісся на дерново-підзолистому супіщаному грунті встановлено вплив різного насичення сівозмін бобовими культурами на продуктивність культур та родючість грунту. На основі аналізу результатів досліджень показано можливість диференціації рекомендованих доз мінерального азоту залежно від частки бобових культур у сівозмінах за середніх рівнів внесення фосфорно-калійних добрив.

Встановлено, що насичення сівозмін бобовими по 28% в основних та післяжнивних посівах за помірних норм внесення мінеральних добрив (N30Р60К80) та гною (8,6 т на 1 га сівозмінної площі) забезпечило продуктивність сівозміни близько 60 ц/га кормових одиниць та розширене відтворення родючості грунту.

Практичне значення одержаних результатів. Для виробництва розроблені раціональні варіанти оптимального поєднання мінерального та біологічного азоту з різним насиченням бобовими культурами в 7-пільних сівозмінах зони Полісся.

Результати дослідження впроваджені у 2005 році в дослідному господарстві „Грозинське” Коростенського району та ТОВ „Агрофірма Брусилів” Брусилівського району Житомирської області на площі 220 га.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є результатом самостійних досліджень здобувача. Автором використано результати досліджень з 1993 по 2004 роки, в яких вона брала участь, працюючи молодшим науковим співробітником, а потім аспірантом без відриву від виробництва. Опрацьовано літературні джерела з обраної теми, проведено польові і лабораторні аналітичні дослідження, узагальнено отримані експериментальні дані, сформовано висновки і рекомендації виробництву, проведено перевірку і впровадження результатів досліджень, підготовку до друку дисертації і автореферату.

Апробація роботи. Основні результати досліджень автора щорічно доповідались на засіданнях методичної комісії та вченої ради Інституту сільського господарства Полісся УААН, на Міжнародній науковій конференції “Проблеми сільськогосподарської радіології: 17 років після аварії на Чорнобильській АЕС” (18-21 червня 2003 року, м. Житомир), науково-практичній конференції молодих учених “Новітні технології вирощування сільськогосподарських культур - у виробництво” (23-25 листопада 2004 року, Інститут землеробства УААН). Основні розробки автора частково включені в “Наукові основи агропромислового виробництва в зоні Полісся і західного регіону України” (2004).

Публікація результатів досліджень. За матеріалами дисертації опубліковано 6 наукових статей, з них 4 - у фахових виданнях.

Структура і обсяг роботи. Загальний обсяг дисертації становить 171 сторінка, включає 33 таблиці, 4 рисунки, 23 додатки. Робота складається з вступу, 5-ти розділів, висновків та рекомендацій виробництву. У списку використаної літератури 280 найменувань, у тому числі 18 латиницею.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. РОЗВИТОК І СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ БІОЛОГІЗАЦІЇ ЗЕМЛЕРОБСТВА (огляд літератури)

На основі літературних джерел подано огляд і аналіз вітчизняних та зарубіжних досліджень, присвячених значенню сівозмін у продуктивності сільськогосподарських культур, роль багаторічних трав, проміжних посівів бобових культур та побічної продукції на продуктивність сівозмін і родючість грунтів у різних грунтово-кліматичних зонах.

Досить повні результати досліджень по цій темі викладено в наукових працях І.Г. Захарченка, В.В. Кульбіди, Г.С. Пироженко, П.І. Бойка, Т.М. Кула-ковської, М.М. Кононової, О.М. Ликова, Є.М. Мишустіна, С.В. Бегея, та ін. На основі проведеного аналізу було виявлено ряд проблем і положень, які на наш погляд, вимагають додаткового вивчення, тому нами було визначено мету і необхідність продовження досліджень, виходячи із сучасних вимог.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Польові і лабораторні дослідження проведено впродовж 1993-2004 рр. на дослідному полі Інституту сільського господарства Полісся УААН на дерново-середньопідзолистому супіщаному грунті, який характерний такими вихідними агрохімічними показниками родючості: вміст гумусу за Тюріним - 0,97%, рухомого фосфору і обмінного калію за Кірсановим - відповідно 13,6 і 11,3 мг/100г ґрунту, загального азоту - 0,063%, рНсол - 4,7.

За температурним режимом і характером зволоження клімат центрального Полісся, де проводилися досліди, помірно-континентальний. За даними Коростенської метеостанції, за роки досліджень, погодні умови були досить різноманітними. Близькими до оптимальних для росту і розвитку сільськогосподарських культур відзначено погодні умови 1993, 1998, 2001 і 2004 років.

Загальна кількість опадів протягом вегетаційного періоду в районі досліджень коливається у межах 400-700 мм, у посушливі роки за вегетаційний період випадало лише 150-200 мм. За кількістю опадів і температурою повітря у цей період порівняно з середніми багаторічними показниками досить екстремальними виявились погодні умови 1994, 1999, 2002 і 2003 років. Характерними для них є підвищені температури, нестача опадів, нерівно-мірність їх розподілу протягом вегетації і випадання у вигляді злив.

У 1995 році внаслідок перезволоження у травні-червні (при цьому ГТК становив відповідно 2,4 і 1,7) спостерігалось вилягання озимих зернових культур, що негативно позначилось на їх продуктивності.

У результаті літніх інтенсивних дощів у 1997 році на високих агрофонах спостерігалось вилягання озимого жита і різке зниження урожаю картоплі. У квітні 1998 року (ГТК=2,7) випало дві норми опадів, через що затримався посів ранніх зернових і це також негативно вплинуло на їх продуктивність.

Холодна погода червня, що змінилася жаркою і сухою у липні та серпні в 1994 році, негативно вплинула на ріст і розвиток кукурудзи. Рання весняна посуха 1996 року (ГТК=0,5-0,9) зумовила послаблення дії азотних добрив, ризвівши до зниження урожаю кормових трав і зернових культур, які формують його в першій половині вегетації.

Особливо несприятливі погодні умови спостерігалися у 1999 році. Підвищена температура повітря у літні місяці і мала кількість опадів (ГТК=0,2-0,5) негативно вплинули на продуктивність ярих зернових і просапних культур. Унаслідок вимерзання і весняно-літньої посухи у 2002 і 2003 роках отримано низькі врожаї зерна озимих зернових культур, а у 2002 році - також картоплі і ячменю.

Польовий дослід включає 12 варіантів (для вивчення було визначено 8 основних) 7-пільних польових сівозмін з насиченням бобовими культурами від 14 до 28% в основних (конюшина і вико-овес на зелену масу, вико-овес на зерно) та післяжнивних посівах (люпин на зелений корм та сидерат) за різних рівнів внесення мінерального азотного удобрення (від 30 до 60 кг/га) та без його застосування на фоні внесення Р60К80 і 8,6-12,8 т гною на 1 га сівозмінної площі (табл. 1).

У 2000 році, після закінчення першої ротації, у досліді проводився вирівнювальний посів (озиме жито). З 2001 року після часткової реконструкції (у варіантах 3 і 10 під просапні культури картоплю та кукурудзу заорювалась солома озимих зернових) та проведення вапнування розпочалася друга ротація сівозмін. Дослід закладено в 4-разовій повторності з площею посівної ділянки 63 м2, облікової - 30 м2, розміщення варіантів послідовне. Увесь період досліджень тривав 1,5 ротації сівозмін. Агротехніка в дослідах загально-прийнята, сорти досліджених сільськогосподарських культур розміщені в Державному реєстрі сортів рослин України.

Спостереження, різноманітні біометричні виміри, інші обліки та аналізи проводили за загальноприйнятими методиками агрофізичних, агрохімічних і біологічних досліджень: фенологічні спостереження за рослинами - за методикою Держкомісії по сортовипробуванню; облік урожаю основної і побічної продукції - методом зважування; визначення умісту сухої речовини в основній та побічній продукції - шляхом висушування у сушильній шафі до постійної ваги; хімічний аналіз рослин на вміст NРК - за методикою Гінзбург; білка, клейковини і натури зерна - за методикою М.М.Городнього (1997); крохмалю картоплі - за питомою вагою бульб, аскорбінової кислоти - за Щербаковим.

Агрохімічні аналізи ґрунту: визначення рН ґрунту - потенціометричним методом, гідролітичної кислотності - за Каппеном; сума ввібраних основ - за Каппеном-Гільковіцем; загальний азот у ґрунті - за К'єльдалем; гумус - за Тюріним; кількість рослинних решток бобових культур - за методом М.З.Станкова (1972); визначення рухомого фосфору і обмінного калію - за Кірсановим, біологічної активності ґрунту - методом тканинних аплікацій (1961).

Таблиця 1 - Схема досліду з вивчення ефективності насичення сівозмін бобовими культурами, дослідне поле ІСГП УААН

Культури сівозмін за схемою чергування	Насичення бобовими, %	Внесено на 1га сівозмінної площі
кормові трави на зелену масу	озима пшениця	кукурудза на силос	озиме жито	картопля	овес	Ячмінь	в основних посівах	у післяжнивних посівах	азоту, кг	гною, т
Вико-овес P60K80	P45K60 (фон)	гній, 30 т/га + P90K120 (фон)	P45K60 (фон)	гній, 30 т/га + P90K120 (фон)	P45K60 (фон)	P45K60 (фон)	14	--	--	8,6
Вико-овес P60K80	фон + N60	фон + N90	фон + N60	фон + N90	фон + N60	фон + N60	14	--	60	8,6
Вико-овес P60K80	фон + N30	фон + N45	фон + N30	фон + N45	фон + N30	фон + N30	14	--	30	8,6
Конюшина P60K80	фон + N30	фон + N90	фон + N60	фон + N90	фон + N60	фон + N30	14	--	51	8,6
Конюшина P60K80	фон + N60	гній, 45 т/га + P90K120 + N45	фон + N45	гній, 45 т/га + P90K120 + N45	фон + N30	фон + N30	14	--	36	12,8
Конюшина P60K80	фон + N30	фон + N45 + післяжн. люпин на з/к	фон + N60	фон + N45 + післяжн. люпин (з/к)	вико-овес на зерно P45K60	фон + N30 + солома	28	28	30	8,6
Конюшина P60K80	фон + N30	фон + N45 + післяжн. люпин на з/д	фон + N60	фон + N45 + післяжн. люпин (з/д)	вико-овес на зерно P45K60	фон + N30 + солома	28	28	30	8,6
Конюшина P60K80	Фон	фон + післяжн. люпин на з/д	Фон	фон + післяжн. люпин (з/д)	вико-овес на зерно P45K60	фон + солома	28	28	--	8,6

Облік урожаю проведено поділянково, розрахунок продуктивності сівозмін здійснено за виходом основної і побічної продукції на 1 га ріллі. Аналіз отриманих результатів опрацьовано методом математичної статистики з використанням дисперсійного, кореляційного і регресійного аналізів експериментальних даних для однофакторного досліду за Б.О. Доспєховим (1985). Енергетичну й економічну оцінку ефективності сівозмін проведено згідно „Інструкції і нормативів по визначенню економічної і енергетичної ефективності застосування добрив” (2000).

РОЗДІЛ 3. РОДЮЧІСТЬ ГРУНТУ ЗАЛЕЖНО ВІД БІОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ

Кислотність. Відомо, що продуктивність культур у сівозмінах на будь-якому типі ґрунту залежить від рівня його природної родючості. За нашими даними, завдяки вапнуванню повною дозою за гідролітичною кислотністю було досягнуто її помітного зниження і доведення реакції ґрунтового середовища до середньокислої з рН 5,0-5,5. Проте за 12 років досліджень, незважаючи на повторне вапнування у кінці першої ротації, внаслідок значних негативних змін у балансі кальцію від його виносу врожаями культур та низхідної міграції з атмосферними опадами відбулося зниження рН ґрунту до вихідного рівня - 4,3-4,7 (табл. 2). Гідролітична кислотність при цьому зросла від 1,38-1,58 до 1,58-1,98 мг-екв на 100 г ґрунту.

Таблиця 2 - Зміна агрохімічних показників родючості ґрунту в сівозмінах, 1993-2004 рр.

№ варіанту	pH сол.	Hг, мг-екв на 100г ґрунту	P2O5, мг/100г ґрунту	K2О, мг/100г ґрунту
	1993р.	2004р.	1993р.	2004р.	1993р.	2004р.	1993р.	2004р.
12	5,0	4,6	1,43	1,81	13,8	15,4	11,5	12,6
1	5,3	4,4	1,58	1,98	13,6	14,8	12,5	12,1
2	5,3	4,4	1,45	1,85	13,7	14,7	12,9	12,0
3	5,2	4,3	1,52	1,98	14,3	16,5	11,6	12,6
4	5,4	4,3	1,41	1,88	13,4	15,3	11,8	13,6
9	5,5	4,5	1,46	1,71	14,0	15,2	11,1	12,0
10	5,3	4,6	1,42	1,58	13,5	16,2	11,9	13,1
11	5,4	4,7	1,38	1,68	13,7	16,1	10,4	13,0

Поживний режим. Результати дослідження зміни родючості дерново-підзолистого ґрунту за вмістом рухомих сполук фосфору і калію на початку ротації сівозмін засвідчили середню забезпеченість цими елементами живлення (див. табл. 2).

Систематичне внесення 60 кг діючої речовини фосфорних і 80 кг калійних добрив на 1 га сівозмінної площі зумовило поступове збільшення у ґрунті фосфору на 7-20, калію - на 10-25%. Більш інтенсивне накопичення цих елементів у ґрунті спостерігалося у сівозмінах із застосуванням люпину у проміжних посівах, що посприяло створенню їх бездефіцитного балансу та збереженню родючості ґрунту. За півтори ротації на всіх варіантах сівозмін відзначено позитивний баланс фосфору і калію. У сівозмінах з конюшиною інтенсивність балансу фосфору становить 230-298, калію - 153-172%, що близько до нормативних показників. А в сівозмінах з вико-вівсяною сумішкою цей показник дещо вищий, поясненням чого може бути незбалансованість співвідношення поживних речовин за мінімального насичення бобовими культурами.

На основі проведених досліджень з вирішення проблеми азоту на легких ґрунтах Полісся нами проведено облік загальної маси післязбиральних решток бобових культур, у яких його міститься найбільше. Встановлено, що конюшиною у середньому за вегетацію накопичується у 0-20-см орному шарі 80 ц/га абсолютно сухої маси рослинних решток із умістом азоту 2,2%. У результаті в середньому по варіантах досліду в ґрунті залишається близько 176 кг/га азоту для використання наступними культурами сівозміни. Вико-вівсяна сумішка на зелений корм полишає після себе 27 ц/га решток із умістом азоту 1,9%, унаслідок чого в ґрунті залишається значно менша його кількість - біля 50 кг/га. За використання вико-вівсяної сумішки на зерно також залишається 27 ц/га кореневих решток, завдяки чому при заорюванні соломи ґрунт поповнюється близько 84 кг/га азоту.

Важливим джерелом поповнення ґрунту азотовмісними органічними речовинами є також використання проміжних посівів бобових культур. Так, післяжнивний люпин на зелений корм за рахунок кореневих решток залишає після себе у двох полях досліджених сівозмін біля 50 кг/га азоту, а на сидерат, коли заорюється уся біомаса, - 95 кг/га. Причому, як свідчать І.Г. Захарченко і співавт. (1968), частка біологічно фіксованого азоту в цьому випадку становить у середньому 2/3 або 67%. Нами встановлено, що за впливом на врожайність наступних культур та родючість ґрунту обидва досліджені способи використання посівів післяжнивного люпину - на зелений корм і добриво - є рівноцінними, що пояснюється достатньо високою швидкістю мінералізації як кореневої, так і всієї сидеральної маси.

Згідно літературних джерел, зокрема Г.С. Пироженко і співавт. (1985), для створення позитивного балансу всіх основних елементів живлення і підвищення родючості ґрунтів легкого гранулометричного складу в різних за структурою сівозмінах, перш за все, за співвідношенням просапних і бобових культур, рівень повернення у ґрунт поживних речовин з добривами і природними джерелами по відношенню до сумарних витрат має становити: азоту - 120-150%, фосфору - 200-250, калію - 120-150%. За нашими розрахунками, рівень відшкодування витрат азоту за рахунок усіх джерел надходження у сівозміні з вико-вівсом коливався від 56 до 93%, з конюшиною - 73-75 і з двома полями бобових - лише 48 - 64% (табл. 3).

Очевидно, що в жодній сівозміні витрати азоту не відшкодовувались повністю за рахунок добрив. Проте, як показали дослідження, це не вплинуло на його загальну кількість у ґрунті: вона або стабільно утримувалась на вихідному рівні, або навіть зростала на 35-70 кг/га. Це надає підставу вважати, що основним джерелом постачання у систему сівозмін з різних причин утвореного дефіциту азоту в ґрунті є симбіоз бобових рослин і бульбочкових мікроорганізмів, а також несимбіотична азотфіксація. У підсумку в кругообіг залучається додатково від 56 до 483 кг азоту на сівозміну або 7-51% від його загальних витрат.

У нашому випадку найвищі показники нагромадження біологічного азоту спостерігалися у сівозмінах з двома полями бобових культур за проміжного посіву люпину на сидерат і зелений корм. У цілому загальний баланс азоту в системі ґрунт-рослина для кожної сівозміни був позитивним: надлишок азоту щорічно становив 8-35 кг/га у сівозміні з полем вико-вівса, близько 43 - з конюшиною і 63-69 кг/га за максимального насичення бобовими.

Таблиця 3 - Баланс азоту в сівозмінах, середнє за 1993-2004 рр., кг/га

Стаття балансу	14% бобових -вико-овес	14% бобових - конюшина	28% бобових -конюшина, вико-овес
	Варіант
Сумарні витрати	571	722	798	962	923	905	1016	1044
Надходження (з добривами, сидератами, соломою, насінням, опадами)	322	532	742	702	690	439	568	672
Різниця між надходженням та витратами	-249	-190	-56	-260	-233	-466	-488	-372
Інтенсивність балансу, %	56,4	73,7	93,0	73,0	74,8	48,5	55,9	64,4
Зміни запасу загального азоту в ґрунті (0-20см.)	0	0	0	+35	+70	0	+35	+70
Баланс азоту (або прибуток за рахунок азотфіксації)кг/га:	на сівозміну	+249	+190	+56	+295	+303	+466	+483	+442
	на 1га с/з площі	+35,5	+27,1	+8,0	+42,1	+43,3	+66,6	+69,0	+63,0
Біологічний азот:
% від загальних витрат в сівозміні	43,6	26,3	7,0	30,6	33,0	51,5	47,5	42,3

Гумусний стан показано у зв'язку з вивченням впливу на накопичення гумусу в ґрунті, у першу чергу, системи удобрення (табл. 4).

При цьому встановлено, що за наявності в структурі посівів 57% зернових культур, 28% просапних і 14% кормових трав за роки досліджень на всіх варіантах сівозмін спостерігалося збільшення умісту гумусу в ґрунті на 0,06-0,18%. З досліджень інших авторів відомо, що необхідний приріст запасу гумусу повинен бути на рівні 0,3-0,8 т/га, що забезпечує розширене відтворення родючості ґрунту. Заміна вико-вівса конюшиною (яка втричі більше накопичує рослинних залишків) у нашому досліді забезпечила щорічне відносне зростання запасу гумусу на 23%. Введення додатково до цього двох полів післяжнивного люпину і заорювання вико-вівсяної соломи сприяло підвищенню запасів гумусу до 0,4 т/га щорічно. Максимальне накопичення гумусу (0,45 т/га) спостерігалося за рахунок внесення на 1 га сівозмінної площі 12,8 т гною на фоні N36Р60К80. Тобто, максимальне насичення сівозмін бобовими на фоні 8,6 т гною за результативністю процесу накопичення гумусу рівнозначне внесенню дози гною 12,8 т на 1 га сівозмінної площі.

Для доповнення даних, які характеризують фактичний уміст гумусу в ґрунті, нами розраховано розмір накопичення органічних речовин за рахунок рослинних решток та застосування гною. При цьому використано балансовий метод і до уваги взято статті надходження і витрат - перетворення продуктів розкладу органічних решток у власне гумусові речовини та мінералізацію гумусу відповідно.

Таблиця 4 - Вплив системи удобрення та структури сівозмін на вміст гумусу в шарі ґрунту 0-20 см, 1993-2004 рр.

Насичення бобовими, %	Внесено на 1 га сівозмінної площі	Уміст гумусу в ґрунті , %	Накопичення гумусу, %	Приріст, т/га
в основних посівах	у після-жнивних посівах	N, кг	гною, т	вихід-ний	на кінець дослід-жень		за 12 років	в рік
14	-	-	8,6	1,04	1,10	0,06	1,8	0,15
14	-	60	8,6	0,93	1,05	0,12	3,6	0,30
14	-	30	8,6	0,94	1,06	0,12	3,6	0,30
14	-	51	8,6	0,95	1,10	0,15	4,5	0,37
14	-	36	12,8	0,96	1,14	0,18	5,4	0,45
28	28	30	8,6	1,00	1,16	0,16	4,8	0,40
28	28	30	8,6	1,03	1,19	0,16	4,8	0,40
28	28	-	8,6	1,05	1,19	0,14	4,2	0,35

НІР05,% 0,04

При складанні балансу за О.М. Ликовим (1979) і Б.С. Носком (1994) було враховано надходження рослинних решток усіх культур (у т. ч. соломи і сидеральної маси культур) та гною, а також коефіцієнти гуміфікації. Аналіз балансу свідчить про його відповідність загальній закономірності зміни вмісту гумусу в бік зростання у міру насичення сівозмін бобовими культурами, за використання побічної продукції та збільшення доз гною.

Отже, для підвищення гумусованості дерново-підзолистого ґрунту з метою стабілізації і розширеного відтворення його родючості найефективнішим заходом, окрім застосування добрив, є біологічний - вирощування в сівозмінах конюшини та використання на добриво соломи однорічних бобово-злакових сумішок і посівів післяжнивного люпину на зелений корм.

Біологічна активність. Визначена в ґрунті під кукурудзою методом аплікацій, який послуговується не тільки достатньо об'єктивній оцінці стану й активності мікрофлори, яка бере участь у розкладанні целюлози, але і ступеню мобілізації азоту в ґрунті.

За результатами досліджень, біологічна активність дерново-підзолистого супіщаного ґрунту значною мірою залежала від системи удобрення. Мінеральні азотні добрива суттєво не вплинули на розкладання клітковини порівняно з фоном, проте за зменшення дози азоту під кукурудзу від 90 до 45 кг/га спостерігалась тенденція до зменшення біологічної активності ґрунту. Відзначено також позитивні зміни в процесі гідролізу тканини при використанні соломи на фоні N90. На варіанті з внесенням 45 т/га гною не спостерігалося підвищення біологічної активності, що пояснюється обмеженою кількістю опадів у період спостережень.

Максимальна мінералізація клітковини (62,3-68,9%) спостерігалась на варіантах з використанням післяжнивного люпину на зелений корм та сидерат сумісно з N45 та без нього. Ефективним виявилося використання сидерату в поєднанні із соломою і внесенням мінеральних азотних добрив. Відзначено пряму кореляцію між урожайністю зеленої маси кукурудзи і біологічною активністю ґрунту.

РОЗДІЛ 4. УРОЖАЙНІСТЬ ТА ЯКІСТЬ ПРОДУКЦІЇ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР, ПРОДУКТИВНІСТЬ СІВОЗМІН З РІЗНИМ НАСИЧЕНННЯМ БОБОВИМИ КУЛЬТУРАМИ

За внесення помірних доз мінеральних та органічних добрив у процесі досліджень отримано досить високі врожаї усіх культур сівозмін (табл. 5). При цьому конюшина в середньому за роки досліджень була вдвічі продуктивнішою за вико-вівсяну сумішку, а тому й визначена кращим попередником для пшениці озимої.

Найвища врожайність останньої (33,8-35,4 ц/га) відмічена за внесення N60. Приріст урожайності зерна пшениці після конюшини на фоні післядії максимального насичення сівозмін бобовими без мінерального азоту становив 10%.

Застосування 60 кг/га діючої речовини азотних добрив під пшеницю сприяло збільшенню у зерні білка на 0,6-0,8%. Крім того, за внесення N60, а також N30 і післядії максимального (по 28% в основних і проміжних посівах) насичення сівозмін бобовими отримано 24,2-25,5% сирої клейковини, що відповідає зерну третього класу. Озиме жито не поступалося за врожайністю пшениці. Істотний приріст його врожаю отримано від внесення мінерального азоту (30-60 кг/га) - 6,2-10,3 ц/га (28-42%). Максимальне насичення сівозмін бобовими в основних і проміжних посівах сприяло отриманню приросту зерна 5,3 ц/га (9%).

Ярі овес і ячмінь у сівозмінах мали меншу продуктивність, ніж озимі зернові. Істотний приріст зерна вівса, розміщеного після картоплі і ячменю, попередники якого - овес і вико-овес, отримано за внесення N30 та N60 - 25-28 і 33-45% відповідно. Вика в сумішці з вівсом, під яку мінеральний азот не вносився, а її солома заорювалася як добриво, мала дещо меншу врожайність, ніж овес у чистому посіві.

Просапні культури розміщувалися після озимих зернових, за якими проміжним посівом (післяжнивно) - люпин на зелений корм та зелене добриво (вар. 9, 10 і 11), а в другій ротації - додатково заорювання соломи озимих зернових на добриво (вар. 3 і 10). Загальним фоном у досліді було внесення 30-45 т/га гною + Р90К120. Практично однаково незначні (в межах НІР) прирости врожаю просапних - зеленої маси кукурудзи і бульб картоплі - одержали як від внесення N90, так і від поєднання N45 з післяжнивним люпином, що свідчить про можливість економії мінерального азоту в кількості 45 кг/га за використання менш витратної (з указаних) системи удобрення.

У сівозмінах з післяжнивним люпином на зелений корм і сидерат відмічено однакову врожайність просапних (кукурудзи - 456 і 465, картоплі - 229 і 230 ц/га) на фоні гною відповідно, що має виробниче значення, зумовлене тим, що під просапні культури підвищена доза гною (45 т/га) порівняно із сидератом на фоні N45 істотного приросту врожаю не дає.

Внесення N90 сприяло збільшенню умісту крохмалю в картоплі на 0,2-0,8%, сухої речовини - на 0,3-1,1%. А вміст вітаміну С, навпаки, збільшувався на 0,4-1,7% без застосування мінерального азоту і за внесення N45 у поєднанні із заорюванням сидерату.

Загальна продуктивність сівозмін при заміні вико-вівса конюшиною зростала на 16% навіть за зменшення середньо сівозмінної дози мінерального азоту від 60 до 51 кг (табл. 6). Подальше насичення сівозмін бобовими введенням зернобобової сумішки і післяжнивних посівів люпину дає можливість більшою мірою компенсувати недовнесення у ґрунт технічного азоту, уникнути зниження продуктивності сівозмін.

Отже, за результатами першої ротації найвищою продуктивністю - 59,6 ц/га кормових одиниць і 5,7 ц/га перетравного протеїну - характеризувалася сівозміна з максимальним насиченням бобовими за використання післяжнивного посіву люпину на зелений корм на фоні внесення N30Р60К80.

Таблиця 5 - Урожайність культур у сівозмінах, в середньому за 1993-2004 роки, ц/га

№ вар	Вико-о, з/м	Конюш, з/м	Озима пшениця	Післяжнивний люпин	Кукурудза на силос	Озиме жито	Післяжнивний люпин	Картопля	Овес	Вика-овес	Ячмінь
			ц/га			ц/га		ц/га			ц/га		ц/га			ц/га
12	222	-	27,1	-	-	358	-	24,5	-	-	171	-	21,4	-	-	16,6	-
1	196	-	33,8	6,7	-	444	86	33,7	9,2	-	195	24	27,1	5,7	-	24,2	7,6
2	190	-	30,8	3,7	-	409	51	31,4	6,9	-	180	9	26,2	4,8	-	22,2	5,6
3	-	353	32,5	5,4	-	469	111	33,7	9,2	-	197	26	27,3	5,9	-	22,6	6,0
4	-	366	35,4	8,3	-	477	119	32,3	7,8	-	200	29	26,7	5,3	-	22,9	6,3
9	-	365	33,2	6,1	120	456	98	34,0	9,5	130	229	58	-	-	23,8	23,4	6,8
10	-	364	33,1	6,0	сидерат	465	107	34,8	10,3	сидерат	230	59	-	-	23,0	22,6	6,0
11	-	358	29,7	2,6	сидерат	409	51	26,8	2,3	сидерат	180	9			22,4	17,5	0,9
HІP05		3,6			46		3,05			21		2,5			3,1

На фоні максимального насичення сівозмін бобовими культурами вилучення із системи удобрення 30 кг на 1 га сівозмінної площі мінерального азоту зумовило зниження продуктивності сівозмін на 11%, а за мінімального насичення бобовими - на 28%.

Таблиця 6 - Продуктивність сівозмін, 1993-2004рр.

Насичення бобовими, %	Внесено на 1 га сівозмінної площі	Вихід з 1 га сівозмінної площі**
в основних посівах	у післяжнивних посівах	N*, кг	гною, т	кормових одиниць, ц	перетравного протеїну, ц
				1	2	1	2
14	--	--	8,6	35,5	39,2	2,92	3,02
14	--	60	8,6	48,2	49,8	3,75	3,79
14	--	30	8,6	45,7	45,9	3,55	3,44
14	--	51	8,6	56,1	48,8	4,70	3,77
14	--	36	12.8	57,5	49,4	4,84	3,83
28	28	30	8,6	59,6	54,8	5,70	5,10
28	28	30	8,6	54,8	52,6	5,03	4,67
28	28	--	8,6	49,4	45,3	4,68	4,07

Примітки: * - фон Р60К80

** - 1 - 1 ротація, 2 - 2 ротація

У середньому за чотири роки другої ротації сівозмін, коли конюшина збереглася практично тільки один рік загальна продуктивність за виходом кормових одиниць знизилась на 4-16%.

РОЗДІЛ 5. ЕКОНОМІЧНА Й ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ СІВОЗМІН З РІЗНИМ НАСИЧЕННЯМ БОБОВИМИ КУЛЬТУРАМИ

Результати досліджень підтверджуються розрахунками економічної ефективності. За результатами першої ротації у різних сівозмінах було отримано 967-1490 грн./га умовно чистого прибутку за рентабельності 98-137% (табл. 7). Найвищої рентабельності досягнуто за внесення на 1 га сівозмінної площі 12,8 т гною і максимального насичення бобовими культурами.

За результатами другої ротації унаслідок диспаритету цін відбулося зниження умовно чистого прибутку в середньому на 50%, відповідно знизився і рівень рентабельності - до 37-54%. У цьому випадку також вищою вона була в сівозміні з максимальним виходом кормових одиниць за використання люпину на зелений корм.

Енергія урожаю у сівозміні з мінімальним насиченням бобовими на контролі в першій ротації становила 87114 МДж/га. При цьому сумарні витрати енергії на вирощування урожаю були найменшими і склали 32429 МДж/га за коефіцієнта енергетичної ефективності основних чинників впливу Кее - 2,7.За максимального насичення бобовими культурами зазначені показники зросли відповідно на 51, 30 і 15%. В обох ротаціях найвище значення Кее, що дорівнює 3,2-3,3, відзначено за максимального використання усіх біологічних чинників.

Таблиця 7 - Економічна ефективність сівозмін з різним насиченням бобовими, 1993-2004 рр.

№ вар	Вартість валової продукції, грн./га	Затрати, грн./га	Умовно чистий прибуток, грн./га	Окупність 1 гривні затрат	Рентабельність, %
	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
12	1944	2374	977	1759	967	615	1,98	1,35	98	35
1	2349	2850	1040	1932	1309	918	2,25	1,47	125	47
2	2215	2636	1007	1835	1208	801	2,19	1,44	119	44
3	2377	2832	1029	1915	1348	917	2,3	1,49	130	48
4	2526	2845	1065	1921	1461	924	2,37	1,48	137	48
9	2595	3060	1105	1983	1490	1077	2,34	1,54	135	54
10	2481	2952	1100	1983	1381	969	2,25	1,49	125	49
11	2195	2630	1066	1899	1129	731	2,05	1,38	105	38

Примітка: 1 - перша ротація, 2 - друга ротація



ВИСНОВКИ

1. У дисертації теоретично обґрунтовано нове вирішення важливого завдання, що виявляється в підвищенні родючості дерново-підзолистого супіщаного ґрунту і продуктивності сільськогосподарських культур за рахунок різного насичення сівозмін бобовими і використання вторинної продукції зернових культур, що забезпечує накопичення й ефективне використання поряд з іншими доступними формами біологічно фіксованого азоту.

2. Встановлено, що конюшина, як один із чинників біологізації за вдвічі вищої порівняно з вико-вівсяною сумішкою продуктивності є кращим попередником пшениці озимої у сівозмінах, забезпечивши зростання урожайності її зерна на 5-10%. Урожайність озимих зернових культур загалом залежить як від внесення мінерального азоту, так і післядії насичення бобовими. Прирости зерна озимих пшениці і жита від азоту добрив становлять відповідно 3,7-8,3 і 6,9-10,2 ц/га, від насичення сівозмін бобовими - відповідно 2,6 і 2,3 ц/га. Істотний приріст умісту білка і клейковини в зерні пшениці забезпечило внесення N60.

3. За врожайності зерна вівса на фоні Р45К60 21,4 ц і ячменю 16,6 ц/га застосування мінеральних азотних добрив (N30-60) сприяло отриманню приросту врожайності на 25-28 і 36-45% відповідно. Овес і вико-овес на зерно, як попередники ячменю, є практично рівнозначними культурами.

4. Приріст урожайності зеленої маси кукурудзи і бульб картоплі при застосуванні N90 та посівів сидератів сумісно з N45 не перевищив істотної різниці в досліді, що дає підстави зменшити дозу внесення технічного азоту на 50% без зниження продуктивності культур. Ефективність внесення підвищеної дози гною (45 т/га) на фоні N45 за дією на врожай просапних культур тільки в окремі роки була вищою від сидерації проміжного посіву люпину.

5. Заорювання соломи на добриво в роки з достатньою зволоженістю у другій ротації також сприяло помітному приросту врожайності кукурудзи і картоплі. Разом з тим, за внесення дози N90 відмічено підвищення умісту азоту в зеленій масі кукурудзи, а також крохмалю і сухої речовини в бульбах картоплі. Підвищення умісту вітаміну С відмічено за зменшення доз азотних добрив та застосування методів біологізації.

6. Насичення бобовими культурами по 28% в основних та проміжних посівах забезпечило підвищення продуктивності сівозмін на 24 ц/га кормових одиниць у першій і 16 ц/га - у другій ротації порівняно з мінімальною (14%) їх насиченістю. Разом з тим, біологічно фіксованого азоту недостатньо для заміни мінерального в кількості 30 кг на 1 га сівозмінної площі. За повної відсутності останнього в системі удобрення продуктивність сівозмін в обох ротаціях знизилася відповідно на 11 і 16%.

7. Зростання кислотності ґрунту на 0,4-1,1 од. рН протягом 12 років свідчить про необхідність проведення його вапнування двічі за ротацію сівозмін. При цьому систематичне внесення мінеральних добрив приводить до поступового підвищення рухомих форм фосфору й обмінного калію у ґрунті, особливо цьому сприяє заорювання соломи вико-вівсяної сумішки і сидерація люпину, а також внесення 12,8 т гною на 1 га сівозмінної площі.

8. За наявності в структурі посівів 57% зернових культур та 14% багаторічних бобових трав на фоні внесення на 1 га сівозмінної площі 8,6 т гною відмічено стійкий бездефіцитний баланс гумусу. Позитивного балансу, що забезпечує розширене відтворення родючості ґрунту, досягнуто за внесення 12,8 т гною на фоні N36Р60К80 та наявності в сівозмінах конюшини, яка сприяє збільшенню накопичення органічних речовин відносно контролю на 23%. Найбільшу біологічну активність ґрунту відмічено в сівозмінах під кукурудзою за вирощування люпину в післяжнивних посівах.

9. Баланс NРК у досліджених сівозмінах складається позитивно, винос азоту культурами за рахунок біологічних чинників відшкодовується на 7-52%. Підвищена інтенсивність балансу фосфору і калію у сівозмінах без конюшини свідчить про незбалансованість системи удобрення, у першу чергу по азоту, та необхідність внесення N30 за мінімального насичення сівозмін бобовими.

10. Найвищі показники умовно чистого прибутку за результатами першої ротації (1490 грн. порівняно з 967 грн./га на контролі) та енергетичної ефективності (Кее = 3,1 проти 2,7 на контролі) спостерігали за максимального насичення сівозмін бобовими культурами в основних та післяжнивних посівах з метою їх використання на зелений корм.

Рекомендації виробництву

1. В умовах легких дерново-підзолистих ґрунтів зони Полісся рекомендується застосування біологічної системи землеробства з використанням у сівозмінах одно- і багаторічних бобових культур за 28% насичення в основних посівах.

2. У сівозмінах з понад 50%-вим насиченням зерновими необхідно надавати перевагу озимим зерновим культурам, які порівняно з ярими мають у 1,5-2 рази вищу врожайність. За максимального насичення сівозмін бобовими і необхідності зниження собівартості виробництва рослинницької продукції оптимальними дозами азотних добрив для озимої пшениці є 60, жита - 45, ярих вівса і ячменю - по 30 кг/га азоту на фоні Р60К80.

3. Для підвищення родючості дерново-підзолистого супіщаного ґрунту необхідно вносити на 1 га сівозмінної площі не менше 13 т гною або додатково до основного посіву конюшини насичувати сівозміни іншими бобовими культурами, а також люпином у післяжнивному посіві, використовувати солому на добриво. Післяжнивні посіви люпину для використання під наступні просапні культури краще скошувати на зелений корм, аніж заорювати як сидеральне добриво.



ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Савчук О.І. Вплив сидератів й органо-мінерального удобрення на продуктивність картоплі // Вісник аграрної науки. - 2003. - №7. - С. 67-68.

2. Мельничук А.О., Савчук О.І., Мостовенко М.Я. Продуктивність сівозмін за умов біологічного землеробства // Корми і кормовиробництво. - Вип. 50. - 2003. - С. 54-57.

3. Савчук О.І. Продуктивність сівозмін та баланс поживних речовин на дерново-підзолистих супіщаних ґрунтах Полісся, осушених гончарним дренажем // Вісник Українського держ. агроекологічного ун-ту водн. господарства та природокористування. - Рівне, 2004. - Вип. 2. - С. 146 -151.

4. Савчук О.І., Мельничук А.О., Єрмолаєв М.М. Баланс азоту в сівозмінах на дерново-підзолистому супіщаному грунті // Вісник аграрної науки. - 2005. - №11. - С. 20-24.

5. Савчук О.І., Мельничук А.О., Бистрицький В.С. та ін. Вплив біологічних факторів на продуктивність сівозмін та родючість ґрунту в зоні Центрального Полісся //Проблеми сільськогосподарської радіології: 17 років після аварії на Чорнобильській АЕС. - 2003. - С. 95-98.

6. Савчук О.І. Продуктивність просапних культур залежно від системи удобрення у сівозміні // Новітні технології вирощування сільськогосподарських культур - у виробництво: Мат. наук.-практ. конф. молодих вчених 23-25 листопада 2004 року. - Чабани, 2004. - С. 29-30.



АНОТАЦІЯ

Савчук О.І. Вплив біологічних чинників на продуктивність сівозмін та родючість дерново-підзолистого супіщаного ґрунту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.01 - загальне землеробство. - ННЦ „Інститут землеробства УААН”. - Київ, 2006.

Викладені результати досліджень, спрямованих на вирішення важливого завдання - підвищення продуктивності культур і родючості дерново-підзолистого супіщаного ґрунту за насичення сівозмін бобовими культурами в умовах центрального Полісся України.

У роботі подано комплексну оцінку родючості грунту залежно від сівозмінного чинника, розкрито закономірності впливу різного насичення бобовими на продуктивність сівозмін, вивчено можливість раціонального використання азоту мінеральних добрив. Проведено порівняльну економічну й енергетичну оцінку сівозмін.

Встановлено, що введення у сівозміни проміжного люпину під просапні культури дозволяє зменшити дозу внесення мінерального азоту вдвічі, не знижуючи продуктивності культур. При цьому максимальне насичення сівозмін бобовими культурами (по 28% в основних і післяжнивних посівах) на фоні 8,6 т гною та N30Р60К80 на 1 га ріллі забезпечує найбільший вихід кормових одиниць (близько 60 ц/га в середньому за ротацію) та підвищення родючості грунту.

Ключові слова: дерново-підзолистий ґрунт, сівозміни, мінеральний і біологічний азот, післяжнивний люпин, родючість грунту, баланс поживних речовин, продуктивність сівозмін.



АННОТАЦИЯ

Савчук О.И. Влияние биологических факторов на продуктивность севооборотов и плодородие дерново-подзолистой супесчаной почвы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.01 - общее земледелие. - ННЦ „Институт земледелия УААН”. - Киев, 2006.

Диссертационная работа посвящена изучению повышения продуктивности культур и плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы при насыщении севооборотов бобовыми культурами в условиях центрального Полесья Украины.

Установлено, что внесение на 1 га севооборотной площади Р60К80 при обязательном известковании ведет к постепенному накоплению соединений фосфора и калия, что способствует положительному балансу этих элементов в почве. Бездефицитный баланс азота достигается за счет посева в севооборотах бобовых культур. В структуре баланса биологический азот занимает 7-52%.

Простое воспроизводство плодородия почвы обеспечивается внесением на 1 га севооборотной площади 8,6 т навоза на фоне Р60К80 при наличии в структуре посевов вико-овсяной смеси. А замена вико-овса клевером на фоне внесения 12,8 т навоза + N36Р60К80, а также дополнительное введение посевов послежнивного люпина и запахивание соломы на фоне 8,6 т навоза + N30Р60К80 способствует максимальному накоплению гумуса (соответственно 0,45 и 0,40 т/га ежегодно), что обеспечивает расширенное воспроизводство плодородия почвы.

Постепенное насыщение севооборотов бобовыми...