Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

„ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК УКРАЇНИ”

УДК: 631.51:631.445.4:631.452:631.582

ВПЛИВ СИСТЕМ ОБРОБІТКУ Й УДОБРЕННЯ НА РОДЮЧІСТЬ ЧОРНОЗЕМУ ЗВИЧАЙНОГО ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ СІВОЗМІНИ В ПІВНІЧНОМУ СТЕПУ

06.01.01 - загальне землеробство

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ЄРЬОМІНА ТЕТЯНА АНАТОЛІЇВНА

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на Запорізькій сільськогосподарській дослідній станції Інституту олійних культур НААН та ННЦ “Інститут землеробства НААН” протягом 1993-2008 рр.

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, член-кореспондент НААН Тараріко Юрій Олександрович, завідувач відділення „Агроресурси” Інституту гідротехніки і меліорації НААН

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Бойко Петро Іванович, головний науковий співробітник лабораторії сівозмін ННЦ „Інститут землеробства НААН”

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Цюк Олексій Анатолійович, доцент кафедри землеробства та гербології Національного університету біоресурсів та природокористування України Кабінету Міністрів України

Захист дисертації відбудеться “16” грудня 2010 р. о “10” годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при ННЦ “Інститут землеробства НААН”.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ННЦ “Інститут землеробства НААН”.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати за адресою: 08162, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області, ННЦ “Інститут землеробства НААН”, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради.

Автореферат розісланий “13” листопада 2010 року.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук Л.О. Кравченко



АНОТАЦІЯ

Єрьоміна Т.А. Вплив систем обробітку й удобрення на родючість чорнозему звичайного та продуктивність сівозміни в Північному Степу.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.01 - загальне землеробство. - Національний науковий центр „Інститут землеробства НААН”, Київ, 2010. врожай мульчування ґрунт посів

У результаті досліджень, проведених протягом 1976-2008 рр. у зоні Північного Степу України на чорноземі звичайному, в зерно-паро-просапній сівозміні на фоні 11,2 т гною та 180 кг діючої речовини мінеральних добрив на гектар сівозмінної площі встановлено вплив різних систем основного обробітку та мульчування на агрофізичні, агрохімічні і біологічні показники родючості ґрунту, водний режим, фітосанітарний стан посівів, формування врожаю та якість зерна культур сівозміни. Встановлена доцільність мульчування по фону мілкої безполицевої системи обробітку, як засобу підвищення протиерозійної стійкості і родючості ґрунту та продуктивності сівозміни. Така технологія є економічно, енергетично та організаційно виправданою і рекомендується для широкого впровадження у північній частині степової зони.

Ключові слова: основний обробіток, зерно-паро-просапна сівозміна, родючість ґрунту, урожайність сільськогосподарських культур, продуктивність сівозміни, економічна та енергетична ефективність.



АННОТАЦИЯ

Ерёмина Т.А. Влияние систем обработки и удобрений на плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность севооборота в Cеверной Степи.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.01 - общее земледелие. - Национальный научный центр „Институт земледелия НААН”, Киев, 2010.

В результате исследований, проведенных на протяжении 1976-2008 годов в зоне Степи Украины на черноземе обыкновенном, в зерно-паро-пропашном севообороте определено влияние различных систем основной обработки почвы на фоне 11,2 т/га навоза и NPK 180 кг/га севооборотной площади на изменение агрофизических, агрохимических, биологических показателей плодородия почвы, водный режим, фитосанитарное состояние посевов. Установлена целесообразность проведения мульчирования внесением побочной продукции культур севооборота по фону мелкой безотвальной системы обработки почвы на 12-14 см. Эта система способствовала, по сравнению со вспашкой, повышению коэффициента структурности в 0-30 см слое почвы с 1,11 до 1,15. Объемный вес в слое 0-10 см при вспашке был на уровне 1,01 г/см³, в варианте с мульчированием - 0,95 г/см³. На удобренном фоне за 32 года в 0-40 слое в вариантах вспашки на 20-27 см, разноглубинной безотвальной системы обработки на 20-27 см, мелкой безотвальной обработки с мульчированием запасы общего гумуса в слое 0-40 см повысились соответственно на 12, 10, 14 т/га.

Мульчирование способствовало сохранению влаги, повышению содержания элементов питания в почве, улучшению фитосанитарного состояния посевов.

Продуктивность зерно-паро-пропашного севооборота при отвальной на 20-27 см, разноглубинной безотвальной на 20-27 см, дифференцированной на 8-27 см системах соответственно составляла 4,68; 4,66; 4,70 т/га кормовых единиц. В варианте с мульчированием по фону мелкой безотвальной обработки на 12-14 см - 4,86 т/га к.е. Эта система обеспечила наиболее высокую рентабельность - 156%, коэффициент энергетической эффективности - 4,40, при вспашке эти показатели соответствовали 112% и 4,07.

Ключевые слова: основная обработка, зерно-паро-просапной севооборот, плодородие почвы, урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность севооборота, экономическая и энергетическая эффективность.



ABSTRACT

Yeryomina T.A. Effect of the tillage and fertilizing systems on common chernozem fertility and crop rotation productivity in the northern Ukrainian Steppe.- Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Agriculture in the specialty 06.01.01. - general crop-growing agriculture. - National Research Centre „Institute of Agriculture of the NAAS”, Kyiv, 2010.

As a result of research conducted during 1976-2008 at the northern Ukrainian Steppe zone on ordinary chernozem in grain-fallow row-crop rotation against a background of 11.2 t/ha manure and 180 kg mineral fertilizer active substance per hectare of crop rotation area, it is established the effect of different basic cultivation systems and mulching on the agrophysical, agrochemical and biological soil fertility indices, water regime, the phytosanitary crops state, yield formation and grain quality of crops of range of plants. The expedience of mulching against a background of shallow subsoil tillage system is established as a means of the increase of antierosion resistance and soil fertility and productivity of crop rotation. Such techology is economically, energically and organizationally justifiable and is recommended for a wide introduction in the northern part of the Steppe zone.

Key words: basic cultivation, grain-fallow row-crop rotation, soil fertility, crop yield, сгор rotation productivity, economic and energy efficiency.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

У сучасних умовах з метою зниження ресурсо- та енергоємності агротехнологій, відтворення родючості ґрунтів і забезпечення стабільного високопродуктивного виробництва якісної рослинної продукції, актуальним є пошук нових альтернативних напрямів розвитку систем землеробства. Одним з таких напрямів є вдосконалення технологічних процесів, зокрема шляхом опрацювання енергозберігаючих, грунтозахисних систем обробітку ґрунту, ощадливого залучення в біологічний кругообіг біогенних елементів промислового походження із раціональним використанням відходів рослинництва і тваринництва на добриво.

Актуальність теми. Наукове обґрунтування і розробка систем обробітку ґрунту потребує комплексної оцінки з точки зору підвищення його родючості, охорони навколишнього середовища, ефективної боротьби з бур'янами (Шикула М.К., Малієнко А.М., Пабат І.А., Лебідь Є.М., Грабак Н.Х. та ін.).

Сучасне землеробство України перебуває на стадії переходу до більш ощадних технологій вирощування польових культур, що здебільшого ґрунтуються на широкому використанні безполицевих способів обробітку ґрунту. У зв'язку з цим актуальним є встановлення економічно і енергетично виправданих систем основного обробітку в сівозмінах різного типу, які забезпечують збереження та відтворення родючості ґрунтів і сприяють підвищенню урожайності сільськогосподарських культур.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження є складовою частиною тематичних планів науково-дослідних робіт Запорізької сільськогосподарської дослідної станції Інституту олійних культур НААН по виконанню НТП НААН „Землеробство”, підпрограми „Розробити наукові основи управління продуктивним потенціалом агросистем, ведення землеробства в зоні Степу, адаптованого до природного середовища”, завдання „Розробити ґрунтозахисні енергозаощаджуючі системи обробітку ґрунту і визначити напрямки формування родючості чорнозему та продуктивності культур сівозміни в умовах південного Степу України ” (номер державної реєстрації 0102U004429).

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень було встановлення ефективності різних систем обробітку ґрунту і удобрення та проведення мульчування, які б забезпечували високий рівень продуктивності восьмипільної зерно-паро-просапної сівозміни за невисоких витрат енергоресурсів.

Для досягнення цієї мети передбачалось вирішення таких завдань:

· дослідити зміну агрофізичних і фізико-хімічних властивостей ґрунту, режиму вологості, біологічної активності, гумусного стану та поживного режиму ґрунту;

· оцінити вплив систем основного обробітку та добрив на фітосанітарний стан посівів;

· установити вплив систем основного обробітку та добрив на урожайність і якість культур сівозміни;

· дати економічну й енергетичну оцінку агротехнологій різного рівня інтенсифікації, зокрема за систематичного використання побічної продукції культур сівозміни в якості мульчі.

Об'єкт дослідження - процеси зміни родючості ґрунту під впливом систем основного обробітку, добрив та мульчування, фітосанітарний стан посівів, формування продуктивності та якості культур сівозміни.

Предмет дослідження - родючість ґрунту, урожайність та якість продукції, економічна й енергетична ефективність технологій вирощування культур сівозміни.

Методи дослідження - польовий; аналітичний - для визначення водно-фізичних та агрохімічних властивостей ґрунту; математично-статистичний - для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний - для визначення показників економічної та енергетичної ефективності агротехнологій.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше для природно-кліматичних умов Північного Степу України на чорноземі звичайному в зерно-паро-просапній сівозміні встановлено вплив тривалого застосування систем обробітку на агрофізичні, біологічні та агрохімічні показники родючості, водний режим ґрунту, фітосанітарний стан посівів, формування врожаю та якість основної продукції культур сівозміни.

Встановлено, що на удобреному фоні за використання соломи для мульчування ефективною є безполицева мілка система обробітку в сівозміні, яка забезпечує поліпшення показників родючості ґрунту, ефективніше використання грунтової вологи, підвищення ерозійної стійкості ґрунту та істотне достовірне зростання продуктивності сівозміни порівняно з традиційною оранкою.

Доведено, що тривале застосування такої системи обробітку супроводжується підвищенням рівня стабільності врожайності культур сівозміни за різних погодних умов та є організаційно, економічно та енергетично доцільною.

Практичне значення одержаних результатів. Для Північного Степу розроблені науково обґрунтовані рекомендації виробництву щодо застосування безполицевої мілкої системи основного обробітку грунту з мульчуванням на чорноземі звичайному в зерно-паро-просапній сівозміні.

Результати досліджень пройшли виробничу перевірку та впроваджені у фермерському господарстві „Жовтневе” Пологівського району Запорізької області на площі 65га. В умовах виробництва підтверджено високу ефективність застосування в зерно-паро-просапній сівозміні безполицевого обробітку грунту на 12-14 см на фоні мульчування, що забезпечує прибуток 2028 грн./га з рівнем рентабельності 169,7 %. В фермерському господарстві „Маслюк” Токмацького району застосування такої ж технології на площі 100га дало змогу отримати 1966 грн./га з рівнем рентабельності 202,2 %.

Результати досліджень широко використовуються при наданні консультацій керівникам та головним спеціалістам господарств області.

Особистий внесок здобувача. За темою дисертаційної роботи опрацьовано та узагальнено вітчизняну і зарубіжну наукову літературу, розроблено програму та особисто проведено польові і лабораторні дослідження, систематизовано та проаналізовано експериментальний матеріал, перевірено результати досліджень у виробничих умовах.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи доповідались автором та обговорювались на вченій раді Запорізької сільськогосподарської дослідної станції, науково-методичних радах відділу землеробства Інституту зернового господарства НААН; науково-практичних конференціях, які проходили в Запорізькому інституті державного і муніципального управління: “Формування управлінського потенціалу суспільного розвитку” (2004 р.), “Формування управлінського потенціалу суспільного розвитку України в умовах євроінтеграції” (2005 р.), “Актуальні проблеми управління розвитком об'єктів і процесів ринкової економіки” (2006 р.), “Формування ринкових механізмів господарювання” (2007 р.); науково-практичній конференції молодих учених і спеціалістів ”Роль біологічного землеробства у виробництві конкурентоспроможної сільськогосподарської продукції“, ННЦ “Інститут землеробства НААН” (Чабани, 2008 р.); районних і обласних семінарах та нарадах з питань підготовки ґрунту до сівби озимих і ярих культур, проведення весняно-польових робіт та збирання врожаю, технологій вирощування сільськогосподарських культур. Публікації. За результатами досліджень опубліковано 9 наукових праць, із них 4 у виданнях, що затверджені ВАК України як фахові. Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 186 сторінках комп'ютерного тексту і складається зі вступу, шести розділів, висновків, рекомендацій виробництву, додатків, списку використаних джерел. Експериментальний матеріал представлений у 49 таблицях, 8 рисунках та 16 додатках. У списку використаної літератури 238 найменувань, з них латиницею - 10.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ НАПРЯМИ УДОСКОНАЛЕННЯ СПОСОБІВ І СИСТЕМ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ В ЗОНІ СТЕПУ УКРАЇНИ

(ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)

У розділі проведено аналіз наукової літератури, яка стосується впливу способів обробітку та мульчування на показники родючості грунту, врожайність та якість основної продукції польових культур, фітосанітарний стан посівів.

Аналіз літературних джерел показав, що ці питання для умов Степу України залишаються актуальними і потребують подальшого вивчення.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводили на Запорізькій сільськогосподарській дослідній станції ІОК НААН протягом 1993-2008 рр. у тривалому стаціонарному досліді, який закладено у 1976 році. Територія станції розміщена у посушливій та помірно-жаркій агрокліматичній зоні України. Клімат даної зони характеризується недостатньою кількістю опадів і нерівномірністю їх розподілу протягом року, високим тепловим режимом і низькою відносною вологістю повітря літніх місяців, сильними вітрами. Погодні умови в роки досліджень були характерними для зони Північного Степу України та в цілому сприятливі для вирощування культур сівозміни.

Ґрунт дослідної ділянки - чорнозем звичайний малогумусний крупнопилуватий середньосуглинковий з потужністю гумусового горизонту 39 см. На момент закладання досліду вміст гумусу в орному шарі становив 3,0 - 3,3 %, лужногідролізованого азоту за Корнфілдом - 9,0, рухомого фосфору за Чиріковим - 8,0, обмінного калію за Масловою - 22,0 мг на 100 г абсолютно сухого ґрунту, реакція ґрунтового розчину - нейтральна.

Дослідження проводились у типовій для регіону восьмипільній зерно-паро-просапній польовій сівозміні з наступним чергуванням культур: 1 - пар чорний; 2 - пшениця озима; 3 - кукурудза на зерно; 4 - кукурудза молочно-воскової стиглості; 5 - пшениця озима; 6 - горох; 7 - пшениця озима; 8 - соняшник. Фон удобрення - 11,2 т гною та 180 кг д.р. мінеральних добрив на гектар сівозмінної площі. Схема досліду представлена в таблиці 1.

Повторність досліду триразова, розміщення ділянок систематичне. У досліді застосовували рекомендовану для умов регіону агротехніку та зареєстровані сорти сільськогосподарських культур.

Вплив систем основного обробітку ґрунту на водно-фізичні і агрохімічні показники родючості чорнозему звичайного встановлювали за загальноприйнятими методиками. Облік врожайності основної та побічної продукції проводили поділяночно, методом суцільного обмолоту з перерахунком на 100% чистоту та 14% вологість. Статистичний аналіз результатів досліджень здійснювали методом дисперсійного аналізу за Б.А. Доспєховим (1985) з використанням спеціальної комп'ютерної програми. Економічну ефективність розраховували за типовими для господарств даної зони технологічними картами вирощування польових культур та відповідними зональними рекомендаціями. Розрахунки проводили в цінах 2008 року за собівартістю зерна, умовно-чистим прибутком і рентабельністю. Енергетичну оцінку здійснювали за методикою Ю.О. Тараріко (2005).

РОЗДІЛ 3. ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ЗАСТОСУВАННЯ ОСНОВНОГО ОБРОБІТКУ І УДОБРЕННЯ НА РОДЮЧІСТЬ ЧОРНОЗЕМУ ЗВИЧАЙНОГО МАЛОГУМУСНОГО

Фізичні властивості ґрунту. Структурний склад і щільність ґрунту є головними чинниками не тільки фізики ґрунту, але й життя рослин через те, що саме від них залежить водний, повітряний та температурний режими (Ревут І.Б., 1972).

Визначення структурного складу ґрунту, проведені протягом третьої ротації сівозміни, показали, що за полицевої системи обробітку на 20-27 см у шарі 0-30 см найбільш агрономічно цінна фракція 7-0,25 мм складала 51,3%, за безполицевої на 20-27 см і диференційованої на 8-27 см відповідно - 53,2 і 53,1%, мілкого безполицевого обробітку на 12-14 см - 51,6 %, за мілкого безполицевого обробітку на 12-14 см з мульчуванням її частка становила - 52,7 % .

Примітки: - оранку проводили лемішним плугом ПЛН-4-35; безполицеве розпушування - КПШ-5 і КПЕ-3,8; дискування - бороною дисковою БДТ-3; система удобрення - органо-мінеральна: 11,2 т гною і 180 кг діючої речовини мінеральних добрив на гектар сівозмінної площі.

Коефіцієнт структурності за оранки в шарі 0-30 см дорівнював 1,11, а у варіанті з мульчуванням - 1,15. Щільність ґрунту за оранки в шарі 0-10 см становила 1,0 г/см³. За безполицевих обробітків, унаслідок концентрації в грунті рослинних решток і проведення мульчування, цей показник був нижчим - в межах 0,95-0,97 г/см³. У шарі 20-30 см за оранки об'ємна маса була в межах 1,11-1,20 г/см³, за безполицевих обробітків підвищувалася до 1,20-1,23 г/см³.

Отже, в середньому за третю ротацію сівозміни за всіх способів обробітку фізичні властивості ґрунту в шарі 0-30 см знаходилися в оптимальних для польових культур межах. Мульчування по фону мілкого безполицевого обробітку сприяло підвищенню структурності 0-30 см шару ґрунту та зменшенню об'ємної маси в шарі 0-10 см, що є передумовою підвищення протиерозійної стійкості ґрунту.

Водний режим та споживання вологи культурами сівозміни. Дослідження показали значну залежність водного режиму ґрунту та витрат вологи на одиницю врожаю пшениці озимої від попередників. На час сівби цієї культури після пару чорного та гороху в шарі 0-30 см в середньому за роки досліджень запаси вологи були практично одного рівня - в межах 37-40 мм, тобто достатніми для отримання сходів культури. У шарі 0-150 см в цей період в полі після пару чорного вони знаходились в межах 151-158 мм. Після гороху їх кількість в 0-150 см шарі була за оранки на 12 мм нижча, ніж після пару. У варіантах, при застосуванні безполицевого обробітку, вони були меншими на 3-5 мм, ніж за оранки.

Водний режим в посівах пшениці озимої після пару чорного складався дещо кращий, ніж після гороху, протягом всієї вегетації культури, за всіх способів обробітку ґрунту.

У полі пшениці озимої після кукурудзи на силос запаси вологи на час сівби в шарі 0-30 см були на 68 % нижчими, ніж після пару чорного і на 62 % ніж по гороху.

За всіх попередників пшениці озимої уплив способів обробітку на запаси вологи в ґрунті був невисоким. В значно більшій мірі, від систем обробітку, залежали обсяги витрат вологи на одиницю урожаю, за період від сівби до збирання пшениці озимої. Так, при вирощування цієї культури після пару чорного даний показник за оранки і диференційованого обробітку відповідно становив - 427 і 447 м³/т. За безполицевих обробітків витрати вологи були меншими і знаходились в межах 400-413 м³/т.

Запаси вологи економніше використовуються посівами пшениці озимої після гороху ніж після пару чорного. Так, від сівби до збирання її врожаю за оранки після гороху вологи витрачалося на 7% менше, ніж після пару. У порівнянні з диференційованою та безполицевими системами обробітку ця перевага становила 11%.

За вирощування пшениці озимої після кукурудзи на силос питомі витрати вологи були вищими, ніж після пару чорного і гороху на 13-15 %.

На час сівби всіх ярих культур у середньому за роки досліджень у шарі 0-30 см запаси вологи були в межах 37- 46 мм, тобто достатніми для отримання сходів.

На період сівби гороху в шарі 0-150 см вони були в межах 184-192 мм, кукурудзи на зерно та соняшнику - 178-188 мм, кукурудзи на силос - 176-182 мм.

Ці дані свідчать, що накопичення вологи за осінньо-зимовий період до сівби ярих культур у ґрунті майже не залежало від систем основного обробітку.

Однак способи обробітку грунту помітно впливали на інтенсивність використання вологи під посівами ярих культур протягом їх вегетаційних періодів. Так, за вирощування гороху на фоні полицевого розпушування використання вологи становило 300 м³/т, за диференційованої системи обробітку - 319 м³/т, за мілкого безполицевого - 282 м³/т, за мульчування по цьому фону обробітку - 270 м³/т. При вирощуванні кукурудзи на зерно за оранки цей показникдорівнював 273 м³/т, за безполицевих обробітків знаходився у межах 238-257 м³/т. Під кукурудзою на силос на фоні оранки використовувалось 251 м³/т, диференційованого обробітку - 278 м³/т, за мілкої безполицевої системи були нижчими, ніж за оранки на 15 м³/т, у варіанті з мульчуванням - на 36 м³/т. Порівняно з оранкою більш раціональним використання вологи за вирощування соняшнику було також за мілкого обробітку і, особливо, з мульчуванням, де зменшення витрат вологи відносно полицевого розпушування становило 33 м³/т. У середньому по культурах сівозміни за мілкого безполицевого обробітку обсяги використання вологи за період вегетації були на 4%, а з мульчуванням по цьому фону обробітку майже на 8% нижчими, ніж за більш глибоких розпушувань.

Отже, за мілкої безполицевої системи обробітку в зерно-паро-просапній сівозміні, із застосуванням мульчування (внесення побічної продукції кульутр сівозміни), можна відзначити зниження витрат вологи в процесі формування врожаю всіх культур сівозміни в порівнянні з більш глибокими обробітками без мульчування.

Фізико-хімічні властивості чорнозему звичайного. На час закладання досліду реакція ґрунтового розчину рН_КС1 була нейтральною і становила 7,0-7,2. За роки проведення досліджень відбулось істотне підкислення ґрунту. У середньому за роками, в третій ротації сівозміни, на фоні без добрив рН_КС1 стало дорівнювати 6,1-6,2, що можна пояснити значним виносом кальцію і магнію врожаєм. На удобрених варіантах внаслідок підкислюючої дії мінеральних добрив рН_КС1 знизилось до рівня 5,8-6,0. Внесення соломи по фону безполицевого обробітку зменшувало процес підкислення.

Біологічна активність ґрунту за різних систем обробітку та удобрення. Біологічна активність ґрунту є одним з важливих показників його родючості. Мікробна трансформація свіжої органічної речовини зумовлює рівень запасів гумусу та поживний режим ґрунту (Мішустін Е.Н., 1983 р.). Розкладання клітковини в ґрунті за допомогою ферментів - один з основних процесів, що визначає кругообіг вуглецю в природі.

За роки досліджень ступінь розкладання лляного полотна в шарі ґрунту, що обробляється, в середньому по культурах сівозміни за оранки становив 13,6%, а за мілкого безполицевого обробітку з мульчуванням - 16,9%, що може бути пов'язано з позитивним впливом соломи пшениці озимої на фізичні властивості та водний режим ґрунту.

Встановлено, що мінералізуюча та іммобілізуюча активність у полі пшениці озимої після пару чорного була значно вищою, ніж після кукурудзи на силос. Кількість бактерій в шарі 0-20 см на МПА після пару чорного за оранки відповідала 0,219, на КАА - 0,581, після кукурудзи МВС відповідно - 0,098 та 0,147 млн на 1 г абсолютно сухого ґрунту.

Відповідно коефіцієнт мінералізації в полі пшениці після пару чорного дорівнював 2,6 та після кукурудзи МВС - 1,50. За безполицевих обробітків інтенсивність мінералізаційних процесів була дещо нижчою, ніж за оранки. Активність азотобактеру на всіх варіантах досліду була високою, відсоток обростання грудочок знаходився в межах 90-100%, що свідчить про сприятливий екологічний стан чорнозему звичайного за всіх систем обробітку.

Вплив тривалого застосування систем обробітку й удобрення на вміст і запаси гумусу в чорноземі звичайному. Протягом 1976-2008 рр. на фоні без добрив відзначено поступове зменшення запасів загального гумусу у 0-40 см шарі ґрунту (рис. 1). На час закладання досліду вони становили 135 т/га. За 32 роки у варіантах з використанням полицевої системи обробітку на 20-27 см кількість гумусових речовин зменшилася на 7 т/га, за безполицевої системи на 20-27 см - на 9 т/га. За систематичного застосування обробітку без обертання скиби в шарі 20-40 см відбулося більш істотне зниження вмісту загального гумусу. Це можна пояснити меншим надходженням у цей шар свіжої органічної речовини із післязбиральними рештками та корінням, ніж за оранки.

На фоні органо-мінеральної системи удобрення (11,2 т гною і 180 кг д.р. NPK на гектар сівозмінної площі) за всіх способів обробітку запаси гумусу зростали. За полицевої і диференційованої систем обробітку відбулося збагачення органічною речовиною всього 0-40 см шару ґрунту. Безполицеві системи обробітку в більшій мірі забезпечували підвищення запасів гумусу в шарі 0-20 см. За 32 роки, за оранки в шарі 0-40 см запаси гумусу підвищилися на 11,9 т/га, за безполицевого 20-27 см - на 10,1 т/га, диференційованого на 8-27 см - 11,7 т/га, мілкого безполицевого на 12-14 см - 7,5 т/га. Мульчування по фону мілкого безполицевого обробітку забезпечило збільшення запасів гумусу на 14 т/га. При цьому, додаткове систематичне надходження органічного вуглецю з соломою сприяло підвищенню гумусованості не тільки верхнього, але і усього 0-40 см шару ( див. рис. 1).

В умовах Північного Степу, де в теплий період року сильні суховії спостерігаються у середньому 7-8 днів на місяць, розміщення органічних решток на поверхні та підвищення вмісту гумусу у верхньому шарі ґрунту з відповідним покращенням його агрофізичних властивостей є важливими факторами збереження родючості ґрунтів, їх захисту від ерозійних процесів.

Поживний режим ґрунту. Азот - хімічний елемент, запаси якого визначають рівень врожайності польових культур. На фоні органо-мінеральної системи удобрення (11,2 т/га гною та 180 кг/га д.р. NPK) за період з 1976-2008 рр. вміст цього елемента у грунті знаходився в такій же залежності від способів обробітку, як і загального гумусу. Тобто відбулося підвищення запасів у 0-40 см шарі ґрунту як загального азоту, так і фракції азоту, що легко гідролізується. Так, на удобреному фоні, у середньому по системах обробітку, запаси загального азоту в шарі 0-40 см за 32 роки збільшилися з 670 до 759 кг/га або на 12%.

Встановлено також, що у 2008 році за систем полицевого і безполицевого на 20-27 см обробітків запаси азоту в 0-40 см шарі були одного рівня. Систематичне застосування мілкого безполицевого обробітку на 12-14 см супроводжувалося зменшенням запасів загального азоту в шарі 20-40 см відносно оранки на 48 кг/га. За мульчування по фону мілкого безполицевого обробітку запаси загального азоту в шарі 0-40 см були вищими на 33 кг/га в порівнянні з оранкою.

По запасах сполук азоту, що легко гідролізуються, порівняно з оранкою за безполицевих систем чітко прослідковується диференціація 0-40 см шару ґрунту. Це проявляється в істотно більшій кількості азоту відносно оранки в шарі 0-10 см і меншої - в шарі 20-40 см (табл. 3).

Кількість нітратної форми азоту корелювала з коефіцієнтом мінералізації (КАА/МПА). На початку вегетації його запаси були вищими за оранки й особливо в полі пшениці озимої після пару чорного.

Уміст рухомого фосфору і обмінного калію на удобрених варіантах за роки досліджень за всіх систем обробітку характеризується як високий. В шарі 0-40 см на фоні оранки вміст фосфору знаходився в межах 15-17 мг/100 г, обмінного калію - в межах 14,6-17,1 мг/100 г ґрунту.

Отже, особливість тривалого впливу систем обробітку на родючість, поживний режим ґрунту в основному проявилася та залежала від розподілу свіжої органічної маси і добрив у шарі, що обробляється. Мульчування, за тривалого його застосування, сприяло значному підвищенню вмісту гумусу та елементів живлення у чорноземі звичайному.

Позитивним фактором, який мав вплив на родючість ґрунту, в зерно-паро-просапній сівозміні було мульчування соломою пшениці озимої на фоні мілкої системи обробітку ґрунту.

РОЗДІЛ 4. ФІТОСАНІТАРНИЙ СТАН ПОСІВІВ ЗАЛЕЖНО ВІД СИСТЕМИ ОБРОБІТКУ ґРУНТУ

Забур'яненість посівів. За тривалого періоду проведення досліду, високої ефективності гербіцидів, а також міжрядних обробітків просапних культур забур'яненість була значно нижчою економічного порогу шкодочинності. Посіви кукурудзи на зерно і соняшнику на час збирання були практично чистими від бур'янів.

Отже, дотримання зональних агротехнологій вирощування культур зерно-паро-просапної сівозміни та комплексне застосування ефективних прийомів боротьби з небажаною рослинністю дає змогу зменшити до мінімуму втрати врожаю культур сівозміни.

Поширення і розвиток шкідників та хвороб. Встановлено, що за витриманої агротехнології вирощування пшениці озимої, зокрема системи захисту, за всіма попередниками та фонами систем основного обробітку ґрунту відбулось зменшення ураженості посівів кореневими гнилями. У межах проведених досліджень чіткої залежності впливу способів обробітку ґрунту на ураженість посівів пшениці озимої не встановлено.

Можна відзначити залежність масштабів ураження хворобами від попередника. Відсоток розвитку хвороб пшениці озимої після пару чорного у середньому за роки досліджень становив 2,3-5,2%, а ураженість рослин 24,9-30,6%, після кукурудзи МВС відповідно 9,3-10,5% і 36,5-39,8%. Ступінь ураженості рослин пшениці озимої кореневими гнилями був на 8,1% нижчим при застосуванні плоскорізного обробітку ґрунту, ніж за оранки.

Достовірної різниці між чисельністю ґрунтових і скритостебельних шкідників за різних способів обробітку ґрунту в посівах пшениці по різних попередниках та кукурудзи на зерно не виявлено. Процент пошкодження рослин був практично одного рівня та не перевищував економічного порогу шкодочинності.

РОЗДІЛ 5. УРОЖАЙНІСТЬ КУЛЬТУР ЗЕРНО-ПАРО-ПРОСАПНОЇ СІВОЗМІНИ ЗА РІЗНИХ СИСТЕМ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ ТА УДОБРЕННЯ

(третя і четверта ротації сівозміни, 1993-2008 рр.)

Узагальнення багаторічних даних свідчить, що середня урожайність пшениці озимої практично не залежала від способів обробітку грунту (табл. 4). Позитивно, за всіх попередників на продуктивність її посівів впливало систематичне в сівозміні мульчування соломою. Ріст урожайності пшениці в цьому варіанті можна пов'язати з позитивним впливом мульчування на основні фактори, що визначають потенціал ефективної родючості ґрунту.

У середньому за системами обробітку грунту урожайність зерна пшениці після пару чорного на 0,58 т/га або на 19 % була вищою порівняно з попередником кукурудза на силос. Після попередника горох ця перевага складала 0,32 т/га або 7 %.

Позитивний ефект пару чорного, як попередника пшениці, в основному пов'язаний із зростанням обсягів накопичення вологи в ґрунті під час парування, що для умов степової зони є актуальним.

За оранки на 20-27 см, плоскорізних систем на 20-27 см і на 12-14 см та диференційованого обробітку на 8-27 см урожайність формувалася одного рівня по культурах: кукурудза на зерно і силос, горох і соняшник. Різниця на цих варіантах досліду була нижчою від найменшої істотної різниці.

Підвищенню врожайності цих культур сприяло тривале проведення мульчування соломою пшениці, пряма дія якого сприяла покращенню поживного та водного режимів ґрунту.

Вища ефективність цього агроприйому відзначалася в роки з посушливими погодними умовами. Найбільш позитивно на мульчування реагував соняшник, для якого важливим є достатнє забезпечення вологою практично протягом всього тривалого періоду вегетації.

РОЗДІЛ 6. ПРОДУКТИВНІСТЬ ЗЕРНО-ПАРО-ПРОСАПНОЇ СІВОЗМІНИ, ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ РІЗНИХ СИСТЕМ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ

З досліджуваних агротехнологій максимальна продуктивність зерно-паро-просапної сівозміни забезпечувалася при систематичному застосуванні безполицевого мілкого обробітку з проведенням мульчування. За такого розпушування на фоні органо-мінеральної системи удобрення цей показник достовірно зростав відносно оранки з 4,68 до 4,86 т к.од./га сівозмінної площі.

У варіантах безполицевого різноглибинного мілкого та диференційованого обробітків вихід кормових одиниць був практично одного рівня, в межах 4,62-4,70 т/га. Підвищенню на 5% збору перетравного протеїну сприяло мульчування по мілкому безполицевому обробітку.

Економічна та енергетична ефективність вирощування сільськогосподарських культур залежить від рівня витрат ресурсів, енергії, вартості та енергоємності урожаю. Серед систем основного обробітку ґрунту найбільш рентабельною (156 %) виявилась безполицева мілка система обробітку з мульчуванням. Відносно оранки, диференційованого та безполицевого мілкого обробітку рентабельність виявилася відповідно вищою на 44, 30, 14%. За впровадження цієї системи матеріально-грошові витрати можна зменшити на 9-18 %. Внаслідок цього собівартість 1 т продукції знижується порівняно з полицевою, різноглибинною та диференційованою системою обробітків, відповідно на 88, 60 і 34 грн. Умовно чистий прибуток збільшиться на 515 грн/га порівняно з оранкою.

Коефіцієнт енергетичної ефективності за полицевої системи обробітку становив 4,07. Найбільш енергетично виправданим виявився варіант системи безполицевого мілкого обробітку з мульчуванням, де К_ее був на 0,33 одиниці вищим відносно оранки. За тривалого систематичного застосування безполицевих і диференційованої систем обробітку показник енергетичної ефективності також був вищим порівняно з оранкою.

Також встановлено, що використання безполицевого різноглибинного обробітку в порівнянні з оранкою дало змогу скоротити питомі витрати праці і пального відповідно на 36 і 48%, а безполицевої мілкої на 12-14 см відповідно на 58 і 49%.

Отже, результати економічного та енергетичного аналізу свідчать, що з огляду на рівень продуктивності та економію витрат на вирощування культур сівозміни більш ефективним є безполицевий мілкий система обробіток ґрунту з мульчуванням. Висока ефективність цієї системи зумовлюється її позитивним впливом на показники родючості ґрунту з відповідним зростанням продуктивності сівозміни, зменшенням витрат на обробіток та економією ресурсів за рахунок виключення з технологічного процесу операцій збирання побічної продукції.



ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне обґрунтовання та нове вирішення наукової задачі, що виявляється у вдосконаленні систем обробітку грунту щодо умов Північного Степу України на засадах ресурсо- та енергозбереження, відтворення родючості та захисту грунту від ерозії. Доведено, що перехід у типовій зональній зерно-паро-просапній сівозміні системи до мілкого безполицевого обробітку на глибину 12-14 см з мульчуванням соломою пшениці озимої, в поєднанні з комплексним застосуванням органо-мінеральної системи удобрення й інтегрованої системи захисту посівів від бур'янів, хвороб і шкідників, супроводжується суттєвим покращенням водного та поживного режимів чорнозему звичайного малогумусного, забезпечує поліпшення фітосанітарного стану посівів та надійний захист грунту від вітрової ерозії, що дає змогу достовірно збільшити продуктивність сівозміни з 4,68 до 4,86 т к.од./га, на половину скоротити витрати пального та підвищити рентабельність виробництва в 1,4 рази.

1. Встановлено, що за період тривалого, протягом трьох ротацій сівозміни, застосування безполицевих обробітків відбулось покращення структурного складу грунту. Так, за оранки в шарі 0-30 см найбільш цінна фракція структури 7-0,25 мм становила 51,3%, за безполицевих обробітків ґрунту на 20-27 см - 53,2%, на глибину 12-14 см - 52,7 %. Мульчування сприяло підвищенню цієї фракції в шарі 0-10 см до 55,3%. Коефіцієнт структурності за оранки в шарі 0-30 см дорівнював 1,11, а з мульчуванням при мілкому плоскорізному обробітку на 12-14 см - 1,28.

В третій ротації сівозміни щільність ґрунту за всіх систем обробітку була оптимальною. За оранки в шарах 0-10, 20-30 см вона відповідно становила 1,01 г/см³ та 1,19-1,22 г/см³, за безполицевих обробітків у шарі 0-10 см - 0,97 та 0,95 г/см³, а у шарі 20-30 см - 1,14 -1,23 г/см³.

2. Встановлено, що запаси продуктивної вологи в шарі 0-150 см в середньому за роки досліджень на час посіву пшениці озимої після пару чорного були в межах 150-157 мм, що на 5-12 мм вище, ніж після гороху. Відносно попередника кукурудзи на силос ця перевага становила 62%. За вирощування ярих культур запаси вологи на час сівби в середньому за роки досліджень були достатніми для отримання сходів та формування врожаю. У шарі 0-30 см їх кількість була в межах 37-43 мм, в шарі 0-150 см - 175-185 мм. Протягом вегетаційного періоду витрати вологи за мілкого безполицевого обробітку на 12-14 см були нижчими на 4-6%, ніж за більш глибоких обробітків. Мульчування за мілкого безполицевого обробітку сприяло зменшенню витрат вологи ґрунту на 8-10%.

3. На час закладки досліду ґрунт мав нейтральну реакцію. До початку четвертої ротації сівозміни рН_КС1 знизилося з 7,0-7,2 до рівня 6,2-6,0. Використання соломи на добриво гальмує процес підкислення ґрунту до 6,7.

4. Дослідження показали, що активність мінералізуючих та іммобілізуючих бактерій була вищою у варіантах з мульчуванням. Коефіцієнт мінералізації КАА/МПА при цьому за оранки становив - 2,2, за безполицевих обробітків був у межах 1,5-1,7. Це супроводжувалося збільшенням, на фоні оранки, кількості нітратного азоту в ґрунті.

Підвищенню целюлозоруйнуючої активності сприяло мульчування соломою по мілкому безполицевому обробітку. Ступінь розкладання лляного полотна в середньому по культурах сівозміни за оранки становив 13,5%, за безполицевого мілкого з мульчуванням - 16,9%.

5. Встановлено, що за 32 роки запаси загального гумусу у варіанті без добрив за різноглибинної полицевої системи обробітку в шарі 0-40 см знизилися на 7 т/га, за безполицевої системи на 20-27 см - на 9 т/га. На фоні органо-мінеральної системи удобрення за оранки на 20-27 см запаси гумусу в 0-40 см шарі ґрунту збільшилися на 12 т/га, за різноглибинної безполицевої системи і диференційованого обробітку на 8-27 см - 10 т/га, мілкої безполицевої системи на 12-14 см - 5 т/га. Мульчування по цьому фону обробітку сприяло збільшенню вмісту загального гумусу на 14 т/га. Особливість впливу способів обробітку проявилася в більшому накопиченні гумусових речовин за оранки в шарі 30-40 см, а за безполицевих обробітків у шарі 0-10 см. Мульчування забезпечило рівномірне підвищення кількості гумусу в усьому 0-40 см шарі грунту.

6. Підвищення запасів загального гумусу на удобрених варіантах супроводжувалося, в середньому за обробітками, підвищенням загального азоту в шарі 0-40 см з 670 до 759 кг/га.

Запаси фракції сполук азоту, що легко гідролізуються, за оранки в шарі 0-40 см дорівнювали 437 кг/га і були вищими відносно різноглибинної безполицевої системи на 17 кг/га, мілкої безполицевої без мульчування - на 46 кг/га, а за такого обробітку з мульчуванням перевага оранки була невисокою - на 7 кг/га.

Кількість нітратного азоту в ґрунті корелювала з коефіцієнтом мінералізації. У більшості випадків уміст нітратів був на початку вегетаційного періоду вищим за оранки і особливо в полі пшениці після пару чорного, ніж за обробітків без обертання скиби.

7. Запаси загального фосфору в шарі 0-40 см за період 1976-2008 рр. у середньому за обробітками підвищилися з 350 до 440 кг/га. Забезпеченість рухомим фосфором за усіх способів обробітку в 0-40 см шарі ґрунту стала характеризуватися як висока, у межах 15-17 мг/100 г, обмінним калієм також висока у межах 14,0-16,7 мг/100 г ґрунту.

8. Встановлено, що в зерно-паро-просапній сівозміні внаслідок диференційованого захисту культур покращився фітосанітарний стан посівів. У середньому за роки досліджень третьої-четвертої ротацій сівозміни кількість бур'янів за всіх систем основного обробітку не перевищувала економічного порогу шкодочинності. Ураженість посівів пшениці озимої кореневими гнилями та накопичення грунтових і скритостебельних шкідників спостерігалось тільки в роки з підвищеною вологістю та теплими зимами.

9. За період 1994-2008 рр. урожайність зерна пшениці озимої за безполицевої системи після пару чорного, гороху, кукурудзи на силос отримано відповідно на рівні 4,70; 4,55; 4,32 т/га. В порівнянні з оранкою, за безполицевих систем і диференційованого обробітку, різниця в урожайності пшениці озимої знаходилась в межах НІР_0,05т/га. За мульчування по мілкому безполицевому обробітку відповідно попередників вона була вищою, ніж за інших систем - 5,17; 4,65; 4,41 т/га. Врожайність ярих культур - кукурудзи на зерно, силос, гороху, соняшнику за полицевої системи обробітку відповідно культур складала 4,0; 25,0; 1,89; 1,78 т/га.

У варіанті з мульчуванням, за мілкого безполицевого обробітку, урожай зерна кукурудзи становив 4,19 т/га, гороху - 1,99, соняшнику - 1,92 т/га.

10. Продуктивність зерно-паро-просапної сівозміни за систем обробітку ґрунту отримана в межах 4,62-4,70 т/га, за мілкого безполицевого обробітку з мульчуванням - 4,86 т/га к. од. Збір протеїну за полицевої системи був на рівні 0,40 т/га, у варіанті з мульчуванням на 5% вищим.

11. Встановлено, що мілка безполицева система обробітку з мульчуванням забезпечила рентабельність 156 %. Вона була вищою відносно полицевого, безполицевого обробітків на 20-27 см та 12-14 см відповідно на 44, 30 і 14%. Умовно чистий прибуток порівняно з оранкою у варіанті з мульчуванням був вищим на 515 грн/га. Коефіцієнт енергетичної ефективності у варіантах оранки дорівнював 4,07, за безполицевих систем знаходився в межах 4,14-4,26, за безполицевої мілкої з мульчуванням К_ее становив 4,40.

В умовах Північного Степу на чорноземі звичайному для господарств зернового напрямку спеціалізації з розвинутим тваринництвом за внесення 11,2 т гною і 180 кг діючої речовини мінеральних добрив на гектар сівозмінної площі на фоні диференційованого захисту рослин від бур'янів, шкідників і хвороб у зерно-паро-просапній сівозміні рекомендується мілка безполицева, на глибину 12-14 см, система обробітку з використанням у якості мульчі побічної продукції зернових культур сівозміни. Така система підвищує протиерозійну стійкість та родючість ґрунту, зменшує залежність урожайності культур від погодних умов, отже є екологічно, енергетично, економічно й організаційно доцільною.



ПЕРЕЛІК ДРУКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Тараріко Ю.О. Потенціал врожайності основних культур і продуктивності сівозмін за різних систем удобрення та обробіткеу грунту / Ю.О. Тараріко, Т.А. Єрьоміна, С.В. Вітвіцький // Формування енергогенеруючих біоорганічних агроекосистем. Науково-технологічне забезпечення аграрного виробництва (Північно-Центральний Степ України). За ред. Ю.О.Тараріко. - К.: ДІА, 2008. - С. 28-45.

2. Вплив агротехнологічних і агрометеорологічних факторів на продуктивність агроекосистем / [Ю.О. Тараріко, А.В. Чернокозинський, Р.В. Сайдак, Л.Д. Глущенко, В.А. Величко, Т.А. Єрьоміна] // Вісник аграрної науки. - 2008. - № 5. - С. 64-67.

3. Агроекологічна оцінка мікроелементного складу чорнозему звичайного при тривалому використанні добрив у сівозміні / [В.І. Чабан, Л.М. Скрипник, О.Ю. Подобєд, Л.В. Гончар, Т.А. Єрьоміна, Н.А. Кузик] // Бюлетень Інституту зернового господарства УААН. - 2009. - № 36. - С. 36-40.

4. Тараріко Ю.О. Енергетична оцінка агроекосистем у Степу України / Ю.О. Тараріко, Т.А. Єрьоміна // Вісник аграрної науки. - 2009. - №.9. - С. 58-63.

5. Єрьоміна Т.А. Енергоощадна протиерозійна технологія основного обробітку ґрунту в польовій сівозміні / Т.А. Єрьоміна // “Формування управлінського потенціалу суспільного розвитку”: Мат. науково-практичної конференції, Запоріжжя, ГУ „ЗІДМУ”, 2004. - С. 101-102.

6. Єрьоміна Т.А. Система обробітку ґрунту для Запорізької області / Т.А. Єрьоміна // “Формування управлінського потенціалу суспільного розвитку України в умовах євроінтеграції”: Мат. науково-практичної конференції, Запоріжжя, ГУ „ЗІДМУ”, 2005. - С. 124-125.

7. Ерёмина Т.А. Эффективное использование земли / Т.А. Ерёмина // “Актуальні проблеми управління розвитком об'єктів і процесів ринкової економіки”: Мат. науково-практичної конференції, Запоріжжя ГУ „ЗІДМУ”, 2006. - С. 303-304.

8. Єрьоміна Т.А. Особливості обробітку ґрунту під ярі культури / Т.А. Єрьоміна // “Формування ринкових механізмів господарювання”: Мат. міжнародної конференції, Запоріжжя, ГУ „ЗІДМУ ”, 2007. - С. 124-125.

9. Єрьоміна Т.А. Ґрунтозахисна технологія основного обробітку ґрунту в польовій сівозміні / Т.А. Єрьоміна // “Роль біологічного землеробства у виробництві конкурентоспроможної сільськогосподарської продукції”: Мат. науково-практичної конференції молодих учених, Чабани, (8-9 грудня 2008 р.) - К.: ВД „ ЕКМО ”. - 2008. - С. 25-26.

Размещено на Allbest.ru

...