Вплив агротехнічних заходів на родючість осушуваних торфовищ та продуктивність сівозмін

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

«ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК»

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Спеціальність: 06.01.01 - Загальне землеробство

Вплив агротехнічних заходів на родючість органогенних ґрунтів та продуктивність сівозмін

Гера Олександр Миколайович

Київ 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному науковому центрі «Інститут землеробства УААН» протягом 2007-2009 рр.

Науковий керівник доктор сільськогосподарських наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Слюсар Іван Тимофійович, ННЦ «Інститут землеробства УААН», завідувач лабораторії землеробства на осушених землях.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Бойко Петро Іванович, ННЦ «Інститут землеробства УААН», головний науковий співробітник лабораторії сівозмін.

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Кротінов Олексій Павлович, Національний університет біоресурсів і природокористування Кабінету Міністрів України, доцент кафедри землеробства та гербології.

Захист дисертації відбудеться «8» липня 2010 р. о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при ННЦ «Інститут землеробства УААН».

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ННЦ «Інститут землеробства УААН».

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

Автореферат розісланий «4» червня 2010 р.

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

1. Загальна характеристика роботи

Основним завданням аграрної науки на сучасному етапі розвитку сільськогосподарського виробництва в гумідній зоні є створення стабільної та наближеної до природних біоценозів агроекосистеми з високою продуктивністю. У вирішенні цього завдання велике значення належить підвищенню ефективності використання осушуваних органогенних ґрунтів, яких в Україні нараховується близько 1 млн га. Обґрунтований підбір культур і раціональне розміщення їх у сівозміні дає можливість повніше використовувати елементи живлення з ґрунту і добрив, ефективно боротися з бур'янами, шкідниками і хворобами сільськогосподарських культур. Правильне поєднання в сівозміні багаторічних трав і однорічних культур дає змогу регулювати процеси мінералізації органічної речовини в торфовому ґрунті. Основа раціонального використання торфових ґрунтів включає, крім продуктивності культур, ще й конкурентну спроможність та структуру вирощеної продукції, її якість та екологічний стан довкілля.

Актуальність теми. Перші дослідження з розробки та освоєння сівозмін на осушуваних органогенних ґрунтах проведено в Білорусії А.Т. Кірсановим у 30-х роках минулого сторіччя, а пізніше С.Г. Скоропановим. В Україні цими питаннями займались на Сарненській та Панфильській дослідних станціях (А.К. Бескровний, А.С. Гордійчук, Н.І. Середа, І.Т.Слюсар та інші). В основу цих розробок з ефективного використання органогенних ґрунтів покладено принцип раціонального витрачання органічної речовини торфу з одночасним використанням потенціальної родючості цих ґрунтів. А це можливо шляхом введення кормових сівозмін із значним розширенням лучного періоду. Водночас тривале вирощування багаторічних травосумішей на одному місці з роками значно знижує їхню врожайність і якість корму, що пов'язане, насамперед, із зниженням ефективної родючості торфовищ і випаданням найбільш цінних сіяних лучних трав. Вирощування багаторічних травосумішей у лучно-кормових сівозмінах забезпечує значною мірою усунення зазначених недоліків, але в сучасних умовах з введенням у виробництво нових конкурентоспроможних високоврожайних сортів сільськогосподарських культур та за переходу до ринкових відносин є потреба істотного уточнення структури посівних площ та агротехніки культур у сівозмінах. Тому і постала актуальна проблема вивчення комплексу агрозаходів для розроблення сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур і їхнього впливу на родючість торфовищ у кормових сівозмінах з урахуванням енергозбереження та екологічної збалансованості агроландшафтів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною тематичного плану ННЦ «Інститут землеробства УААН» з виконання НТП УААН «Землеробство» на 2006-2010 рр., завдання «Розробити теоретичні основи та установити закономірності формування високопродуктивних агроценозів за різних систем землеробства на осушуваних ґрунтах», (номер державної реєстрації 0106U010356).

Мета і завдання дослідження. Удосконалити елементи кормових сівозмін з урахуванням енергозбереження, екологічної доцільності, високої продуктивності осушуваного гектара та максимального збереження органогенного шару ґрунту.

Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішували наступні завдання:

- розробити ефективну енергоощадну та екологічно безпечну технологію вирощування багаторічних травосумішок та однорічних культур у сівозмінах;

- виявити вплив тривалості лучного та польового періодів у сівозміні на родючість ґрунту, водний режим ґрунту, мінералізацію органічної речовини та мікробіологічні процеси;

- встановити залежність урожайності та якості корму сільськогосподарських культур від тривалості лучного та польового періодів у сівозміні;

- провести енергетичну та економічну оцінки технологій вирощування сільськогосподарських культур та сівозмін на осушуваних органогенних ґрунтах.

Об'єкт дослідження - процес формування елементів родючості ґрунту та врожайності сіяних верхово-низинних злакових сумішок та однорічних культур, якості корму залежно від мінерального удобрення, тривалості вирощування трав та продуктивності травопільних сівозмін на осушуваних органогенних ґрунтах Полісся.

Предмет дослідження - травопільні сівозміни; сіяні верхово-низинні травостої, однорічні сільськогосподарські культури та способи підвищення їхньої продуктивності.

Методи дослідження - польовий - для визначення взаємодії сільськогосподарських культур з природними, меліоративними та агротехнічними факторами; геоботанічний - для встановлення ботанічного складу травостоїв; вимірювально-ваговий - для визначення врожайності вирощуваних культур, водного режиму ґрунту; лабораторний - для визначення кількісних і якісних характеристик агрохімічних та фізико-хімічних властивостей торфовищ; інфрачервоної спектроскопії з використанням комп'ютерного забезпечення - для оцінки якості корму; математично-статистичний - для встановлення вірогідності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний - для оцінки економічної та енергетичної ефективності основних елементів технології вирощуваних культур на осушуваних торфовищах.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у встановленні оптимальної структури посівних площ травопільних сівозмін шляхом розширення лучного і скорочення польового періодів, використання сучасних сортів сільськогосподарських культур, мінімалізації основного обробітку ґрунту та оптимізації системи удобрення.

Вперше встановлено на слабкокислих органогенних ґрунтах інтенсивне та екологічно збалансоване використання торфового ґрунту в короткоротаційній травопільній сівозміні з 6-7-річним вирощуванням багаторічних трав і одним - двома полями однорічних культур, що забезпечує ефективне використання продуктів мінералізації торфу і поживних речовин з добрив та ґрунту, з введенням у сівозміни проміжних посівів однорічних трав (редька олійна) після 2-го укосу багаторічних трав останнього року вирощування та зернових культур.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробленні економічно та екологічно обґрунтованих рекомендацій щодо побудови кормових сівозмін з коротким польовим та тривалим лучним періодом з отриманням високоякісного корму трав багаторічних та однорічних культур, ефективним використанням потенційної родючості органогенних ґрунтів та запобігання надмірної мінералізації торфу.

Отримані результати досліджень і впровадження їх у виробництво сприятимуть підвищенню економічної ефективності використання та стабілізації екологічно збалансованої системи землеробства осушуваних торфових ґрунтів.

Впровадження отриманих результатів досліджень щодо розроблених заходів ефективного використання торфових ґрунтів у сівозмінах проводили в Державному дослідному господарстві «Панфильської дослідної станції» ННЦ «Інститут землеробства УААН» на площі 200 га, умовно-чистий прибуток становив 3,3 тис. грн з 1 га.

Особистий внесок здобувача. Автором за темою дисертації опрацьовано вітчизняну та світову літературу з даної проблеми; розроблено програму досліджень, проведено польові і лабораторні дослідження; систематизовано та узагальнено експериментальний матеріал, сформовано науково обґрунтовані висновки та рекомендації виробництву, впроваджено наукові розробки у виробництво.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень і основні положення дисертаційної роботи були викладені у доповідях на всеукраїнських науково-практичних конференціях молодих вчених і спеціалістів: «Інноваційний розвиток систем землеробства та агротехнологій в Україні» (Чабани, 10-12 грудня 2007 р.); «Роль біологічного землеробства у виробництві конкурентоспроможної сільськогосподарської продукції» (Чабани, 8-9 грудня 2008 р.); «Розробка та впровадження енергозберігаючих технологій вирощування сільськогосподарських культур» (Чабани, 25-27 листопада 2009 р.); засіданнях лабораторії землеробства на осушених землях та методичної комісії з питань землеробства та рослинництва ННЦ ,,Інститут землеробства УААН” (2007 - 2010 рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 наукових праць, із них 4 - у фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація включає вступ, вісім розділів, висновки, рекомендації виробництву, список використаної літератури та додатки. Робота викладена на 240 сторінках комп'ютерного тексту, що включає 38 таблиць, 3 рисунки та 3 додатки. Список літературних джерел містить 279 найменувань робіт вітчизняних та зарубіжних авторів, із них 21 - латинським шрифтом.

2. Основний зміст роботи

РОЗДІЛ 1. ОСУШУВАНІ ОРГАНОГЕННІ ҐРУНТИ ТА ЇХНЄ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКЕ ВИКОРИСТАННЯ (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)

Подано короткий огляд літературних джерел з питань загальної характеристики органогенних ґрунтів та основних принципів побудови на них сівозмін у різних ґрунтово-кліматичних зонах. Розглянуто проблеми покращання родючості ґрунту, збільшення врожайності культур, зменшення мінералізації торфу, екології тощо. Визначено питання, які потребують уточнення та обґрунтовано необхідність проведення досліджень.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Ґрунтові та погодно-кліматичні умови проведення досліджень. Дослідження проводили протягом 2007-2009 рр. на осушуваних слабкокислих органогенних ґрунтах (потужність торфу 1,2-1,4 м) заплави річки Ірпінь, (Київська область) у правобережній частині Полісся України.

Низинне торфовище дослідної ділянки характеризується високою потенціальною родючістю, високими валовими запасами загального азоту (2,8-3,4 %). Вміст валових форм фосфору становить 0,8-0,9 %, калію 0,09-0,15 %.

Погодні умови в роки проведення досліджень загалом були сприятливими для росту і розвитку вирощуваних культур та отримання високих врожаїв. Регулювання водного режиму дослідних ділянок зумовлювалося роботою Ірпінської осушувально-зволожувальної системи.

Методика проведення досліджень. Дослідження проводили у стаціонарному досліді, закладеному в 1987 році, на Гостомельському опорному пункті ННЦ «Інститут землеробства УААН» з чотирма сівозмінами, однією ділянкою беззмінного вирощування багаторічної суміші та ділянки трав багаторічних з перезалуженням через 7 років за схемою, наведеною в табл. 3. Розміщення ділянок систематичне. Площа посівної ділянки - 33 м2, облікової - 25 м2. Повторення - чотириразове.

Облік урожайності зеленої маси багаторічних травостоїв проводили шляхом зважування з усієї облікової ділянки. Вміст абсолютно сухої речовини (сухої маси) в урожаї визначали термостатно-ваговим методом. Ботанічний склад травостою визначали методом вагового аналізу із розбиранням пробних снопів масою 1,0 кг у свіжому вигляді та відібраних з прокосів у триразовій повторності.

Дихання ґрунту визначали за виділенням СО2 методом абсорбції за В.І. Штатновим (1975). Інтенсивність дихання кореневої системи трав - методом Бойсен-Ієнсена (1964). Для перерахунку інтенсивності мінералізації органічної речовини використовували коефіцієнт 0,543, який відповідає 50,2 % вуглецю в органічній речовині торфу (ДСТУ 4289:2004).

Спостереження за водним режимом ґрунту проводили шляхом замірювання рівнів ґрунтової води у водомірних колодязях через кожні 5 днів вегетації (квітень - жовтень). При зниженні рівнів води за межі оптимальних показників проводили зволоження ґрунту шляхом подачі води по каналах на дослідне поле. Вологість ґрунту визначали термостатно-ваговим методом (до постійної ваги) три рази за вегетацію у шарі 0-30 см (ДСТУ ISO 11465-2001). Ґрунт відбирали буром М.О. Качинського з метою визначення об'ємної маси і повної вологоємності.

Поживний режим ґрунту визначали у шарі 0-30 см. Відбирання зразків ґрунту під багаторічними травосумішками проводили в три строки - на початку фази трубкування трав, після другого і третього укосів, під однорічними культурами - при посіві, в середині та в кінці вегетації.

У ґрунтових зразках визначали вміст нітратного азоту за Грандвальд-Ляжу з дисульфофеноловою кислотою (ЦИНАО ГОСТ 26488-85, ДСТУ ІSO ITS 14256-1:2005), рухомих форм фосфору - за Егнером-Рімом з наступним визначенням колориметрично, а калію - на полуменевому фотометрі. Вміст у сухій масі врожаю органічних речовин та зольних елементів визначали методом спектроскопії на інфрачервоному аналізаторі NR Scamer model 4250 з комп'ютерним забезпеченням, нітратного азоту - іонометричним методом.

Для визначення зараженості орного шару ґрунту дротяником виконували розкопки (25х25х30 см). Забур'яненість визначали шляхом підрахунку бур'янів на ділянках площею 0,25 м2 у триразовому повторенні. Ураженість рослин хворобами визначали у відсотковому відношенні.

Вихід кормових одиниць розраховували за фактичними даними хімічного складу врожаю травосумішок з використанням коефіцієнтів перетравності та продуктивної дії поживних речовин за Ф.І. Очеретько (ЦІНАО, 1995). Математичну обробку отриманих результатів польових дослідів проводили методом дисперсійного аналізу за Б.А. Доспєховим (1985).

Економічну та енергетичну оцінку елементів технології вирощування сільськогосподарських культур і сівозмін проводили згідно з “Методичними рекомендаціями по затратах праці і засобів виробництва на осушених землях” П.С. Гордіюк, С.Д. Соколова (1976), розрахунки за цінами на 01.01.2010 р. та “Енергетичного аналізу інтенсивних технологій у сільськогосподарському виробництві” О.К. Медведовського та П.І. Іваненка (1988).

Агротехніка вирощування сільськогосподарських культур у сівозміні. На дослідних ділянках застосовували рекомендовану для органогенних ґрунтів Полісся технологію вирощування сільськогосподарських культур у сівозміні. Під посіви багаторічних травосумішок у кінці липня після проміжної культури (редьки олійної на корм) проводили дискування (БДТ-3) на глибину 8-10 см з наступним коткуванням важкими болотними котками. Після проростання бур'янів проводили передпосівне дискування з коткуванням.

Для сівби використовували районовані сорти трав з нормою висіву насіння: стоколосу безостого сорту Вишгородський - 12 кг/га, костриці лучної Козаровицька - 7, тимофіївки лучної Вишгородська - 6, грястиці збірної Київська рання 1 - 7 кг/га на початку серпня після проміжної культури та за перезалуження. Проводили до- і післяпосівне коткування важкими болотними котками. Спосіб сівби - звичайний рядковий з міжряддям 15 см. Боротьбу з бур'янами на полях багаторічних травосумішок у рік сівби здійснювали шляхом одно- або дворазового підкошування їх після сходів у літньо-осінній період. Скошування зеленої маси багаторічних травосумішок проводили у фазу викидання волоті - початку цвітіння злаків КС-2,1. Згрібання зеленої маси проводили вручну з наступним зважуванням з усієї площі облікової ділянки.

Мінеральні добрива вносили: під багаторічні трави - тричі за вегетацію під кожний укіс, під однорічні культури - один раз перед посівом за такою схемою: під багаторічні трави - К150, Р45К150, N120 Р45К150 ; під просапні - К150, Р45К150; під зернові - К60, Р45К60; під ріпак ярий - К120, Р45К120, N60 Р45К120. У досліді використовували такі види добрив: аміачна селітра, суперфосфат та калімагнезій.

У досліді висівали сорти: жита озимого - Інтенсивне 99, вівса - Скакун, ріпаку озимого - Чемпіон України, ріпаку ярого - Магнат, гороху - Дамир 2, редьки олійної - Матор. Обробіток ґрунту проводили шляхом дискування в два сліди, оранки на глибину 25-27 см з наступним дискування на глибину 10-12 см та прикочуванням до і після сівби. Сівбу жита озимого проводили у другу декаду вересня, вівса та ріпаку ярого - першу декаду квітня, ріпаку озимого - третю декаду серпня. Норми висіву жита озимого - 4 млн, ріпаку озимого - 0,9, вівса - 3, ріпаку ярого - 1,0 млн схожих насінин на 1 га, редьки олійної 20 кг/га, глибина загортання насіння - 3-4 см.

Основний обробіток ґрунту під просапні культури включав дискування ґрунту після попередника на глибину 10-12 см з наступним прикочуванням. Мінеральні добрива вносили рано навесні. Сівбу проводили за прогрівання ґрунту на глибині 10 см до + 6-8 0С. На торфових ґрунтах просапні культури висівали із шириною міжрядь 60 см. Норми висіву насіння та сорти: буряк кормовий сорту Урсус - 15 кг/га, морква столова Нантська харківська - 1, буряк столовий Бордо - 15 кг/га. Догляд за посівами включав міжрядний обробіток ґрунту в міру появи бур'янів.

РОЗДІЛ 3. ВОДНО-ПОВІТРЯНИЙ РЕЖИМ ҐРУНТУ

Ґрунтові води в цілому знаходились у допустимих межах (55-85 см від поверхні ґрунту) для забезпечення рослин вологою протягом вегетації, хоча в окремі періоди були за межами оптимальних, у ґрунті під багаторічними травами знижувалися до 110-120 см від поверхні ґрунту, а під однорічними культурами - піднімалися до 45-50 см.

Вологість активного шару ґрунту під посівами сільськогосподарських культур рідко знижувалась за межу 40 %-вої повної вологоємності (нижня межа оптимальної вологості) і не перевищувала 80-83 % (верхня межа оптимальної вологості). Аерація також не знижувалась до критичної межі 5-10 % і знаходилася в оптимальних межах.

Незважаючи на підбір досить різних за сумарним водоспоживанням культур та агрозаходів, чіткої залежності між сівозмінами, або окремими культурами за вологістю орного шару не спостерігалось. Це пояснюється тим, що меліоративна система забезпечувала регулювання водного режиму ґрунту в необхідних межах.

РОЗДІЛ 4. ПОЖИВНИЙ РЕЖИМ ҐРУНТУ ЗАЛЕЖНО ВІД АГРОТЕХНІЧНИХ ЗАХОДІВ ТА ПОГОДНИХ УМОВ

Вплив агротехнічних заходів та структури посівних площ на азотний режим ґрунту. Агротехнічні заходи істотно впливають на поживний режим торфовищ (табл. 1). Встановлено, що вміст нітратного азоту зі старінням травостою значно зменшується. Так, на травах 1-го року використання у червні кількість нітратного азоту становила 35,9-88,3 мг, а восени - 24,1-35,8 мг, під травами п'ятого року відповідно - 32,8-54,7 мг і 33,8-85,0 мг на 100 г сухого ґрунту. Подібну залежність спостерігали у всі роки досліджень. До того ж вміст нітратного азоту в ґрунті чітко залежить від тривалості польового періоду в сівозміні. Так, під морквою столовою вміст нітратного азоту на початку літа становив 107,0-164,0 мг на 100 г сухого ґрунту, восени - 71,3-82,4 мг; під вівсом вміст його був меншим ніж на посівах моркви столової, але більшим ніж під багаторічними травами. Спостереження за вмістом аміачного азоту показало, що на різних ділянках досліду його кількість в активному шарі була майже на порядок меншою порівняно з нітратним. До того ж уміст аміачного азоту у ґрунті мало залежав від тривалості вирощування багаторічних трав та однорічних культур.

Фосфатний режим торфовищ. Запаси рухомого фосфору збільшуються пропорційно посиленню біологічної активності органогенних ґрунтів. Кількість рухомого фосфору в ґрунті підвищується в напрямку збільшення польового періоду у сівозміні і зменшується зі старінням травостою та кількості просапних культур у сівозміні. Так, на травах 5-го року вирощування рухомого фосфору в шарі ґрунту 0-30 см у червні було найменше - 11,5-19,8 мг, під просапною культурою (морква столова) - 14,8-27,4 і під вівсом 4,8-10,6 мг на 100 г сухого ґрунту. Отже, найменшу кількість рухомого фосфору в ґрунті спостерігалося під посівами вівса.

Таблиця 1 Динаміка поживних речовин під основними культурами в шарі ґрунту 0-30 см, середнє за 2007-2009 рр., мг на 100 г сухого ґрунту

Калійний режим ґрунту. Вміст обмінного калію за роки проведення досліджень під основними культурами повністю залежав від застосування мінеральних добрив. Так після весняного внесення добрив ґрунт і мав переважно середню - 8,85-28,6 мг на 100 г ґрунту, а восени середню та низьку забезпеченість рухомим калієм. За період проведення досліджень покращання забезпеченості ґрунту калієм, незважаючи на щорічне його внесення, не спостерігалося, що свідчить про повне використання його рослинами. Аналіз поживного режиму ґрунту показав, що в сівозміні з однією однорічною культурою нітратного азоту та частково фосфору протягом вегетації в активному шарі ґрунту накопичувалось більше, ніж за беззмінного вирощування багаторічних трав.

Біологічна активність торфовищ залежно від агротехнічних заходів. Інтенсивність мікробіологічних процесів визначає темпи мінералізації органічної речовини торфу. Розкладання лляної тканини найінтенсивніше відбувається під просапними культурами (53,5 %), менше - під однорічними (44,2 %).

Під багаторічними травами розкладання тканини зменшується, особливо зі старінням травостою. Так, під травами п'ятого року воно становило

40,6 %, за беззмінного вирощування - 33,9 %. До того ж мікробіологічний процес у кінці травня інтенсивніший (47,4 %), ніж у кінці серпня (40,6 %). Це можна пояснити тим, що мікробіологічний процес під кінець літа затухає. Чітко спостерігалося підвищення розкладання тканини з внесенням мінеральних добрив та збільшенням їхніх доз незалежно від способу використання.

Дослідження з виділення СО2 із ґрунту показали (табл. 2), що найбільша його кількість - 11,0 кг/га виділялась з удобреного ґрунту під травами 5-го року вирощування та під травами 1-го року - 9,8 кг/га, у той же час на неудобрених ділянках цей процес був зворотним, під вівсом та кормовим буряком виділення СО2 було в межах 7,2-9,4 кг/га.

Таблиця 2 Дихання ґрунту та баланс органічної речовини осушуваних торфовищ на заплаві р. Ірпінь, середнє за вегетацію 2008-2009 рр.

Мінералізація органічної речовини зі старінням травостою знижується на ділянках без внесення добрив з 3,4 у 1-й рік вирощування трав до 2,6 т/га за беззмінного вирощування трав, а за повного удобрення відповідно - з 4,0 до 3,1 т/га. Під однорічними культурами мінералізація проходила інтенсивніше і становила 3,4-3,8 т/га. Накопичення органічної речовини за рахунок кореневих залишків найбільше було під травами (7,2 т/га 5-го року вирощування та за беззмінного - 5,8 т/га), під однорічними культурами, особливо вівсом, накопичення було незначним - 1,2-2,2 т/га, ще менше накопичення мали під буряком кормовим без внесення добрив - 0,9 т/га. Баланс органічної речовини показав, що найбільша її кількість накопичується під травостоями 5-го та беззмінного їхнього вирощування, а найменша - під однорічними культурами. На цих культурах мали баланс органіки -2,1 т/га під вівсом та -2,5 т/га під буряком кормовим.

Спостереження за вмістом вуглецю показали, що під просапними культурами вміст його був більший, а за вирощування багаторічних трав кількість вуглецю зменшується. Тому обґрунтованим поєднанням лучного та польового періодів у сівозміні можна суттєво впливати на інтенсивність мінералізації торфу, мобілізуючи природну родючість даних ґрунтів та запобігати непродуктивним втратам органіки. Отже, найраціональнішим способом використання торфовищ є запровадження на них кормових сівозмін з коротким польовим періодом.

Вимивання біогенних речовин у ґрунтові води залежно від антропогенних факторів. Проведені дослідження за вмістом біогенних речовин у ґрунтових водах показали, що перевищення гранично допустимих концентрацій не спостерігали. Нітратного азоту в ґрунтових водах були лише сліди. Щодо амонійного азоту, то вимивання його підвищувалося зі збільшенням однорічних культур у сівозміні. Подібну залежність спостерігали і стосовно рухомого калію. Вимивання рухомого фосфору було незначним і майже на всіх ділянках практично однаковим. Вимивання інших біогенних речовин у ґрунтові води було незначним і мало залежало від вирощуваних культур та внесених добрив.

Загалом результати спостереження за поживним режимом ґрунту протягом 2007-2009 рр. дають підстави стверджувати, що органогенні ґрунти в сівозміні добре забезпечені азотними та фосфорними елементами і недостатньо - калійними.

РОЗІДІЛ 5. ВПЛИВ АГРОТЕХНІЧНИХ ЗАХОДІВ НА ЗАБУР'ЯНЕНІСТЬ ТА ФІТОСАНІТАРНИЙ СТАН ПОСІВІВ

Вплив сівозміни та удобрення на забур'яненість посівів. За період проведення досліджень вирощування культур у сівозмінах сприяло зниженню забур'яненості без додаткових заходів. Спостерігали таку залежність, що на ділянках де мінеральні добрива не вносили кількість бур'янів була майже в два рази більшою, ніж за їх внесення. Удобрені культури інтенсивніше розвивалися і мали більшу щільність посівів, що пригнічувало ріст бурянів. Щодо шкідників, то наявність дротяника під багаторічними травами 1-го року користування досягає 4-7 шт. на 1 м2. Під травами 3-го року користування кількість у ґрунті дротяників підвищувалася, така ж закономірність спостерігалась і на травах п'ятого року і в середньому за 2007-2009 рр. становила 13-15 шт. на 1 м2. Введення проміжної культури значно знижувало загальну зараженість ґрунту цим шкідником і на період появи сходів однорічних культур їхня кількість не перевищувала 4-7 шт. на 1 м2. В цей же період за беззмінного вирощування багаторічних трав дротяників було більше на 10 штук на 1 м2. Така кількість шкідників в орному шарі ґрунту в період появи сходів може обумовити і відповідний відсоток загибелі рослин. Вирощувані культури були мало пошкоджені хворобами, оскільки застосування агротехнічних заходів та відповідних сівозмін сприяло зниженню ураженості рослин.

РОЗДІЛ 6. ПРОДУКТИВНІСТЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ТА СІВОЗМІН ЗАЛЕЖНО ВІД МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ

Урожайність однорічних культур у сівозміні. Урожайність однорічних культур, вирощених на осушуваних органогенних ґрунтах, досить висока, особливо зернових. Так жита озимого отримали 6,9 т, вівса 6 т з 1 га. Ріпак ярий мав вищу врожайність, ніж озимий (на 20-40 %). Вирощування просапних культур у сівозміні можливе і без внесення мінеральних добрив, особливо азотних, завдяки використанню природної родючості органогенних ґрунтів. Мали також високі врожаї сумішки гороху з вівсом (10-12 т сухої маси з 1 га) за внесення калійних і фосфорних добрив. Проміжні посіви давали невелику врожайність, але поліпшували ґрунт після багаторічних трав для наступних культур у сівозміні. Ботанічний склад травостою залежно від тривалості їхнього використання та удобрення. Спостереження за зміною ботанічного складу травостоїв залежно від тривалості їхнього вирощування, удобрення та режиму скошування показали, що верхові злаки по - різному реагують на зазначені фактори агротехніки. Найагресивніші злаки (стоколос безостий, грястиця збірна) швидко витісняють інші злаки і вже на 4-й - 5-й рік їхнього вирощування займають домінуюче положення, а менш агресивна тимофіївка лучна та костриця лучна на цей період практично випадає, незалежно від варіантів вирощування. Водночас несіяні злаки поступово нарощують свою участь у травостої до кінця використання сінокосу. Іншу залежність має різнотрав'я, в перший рік використання сіяних сінокосів вони становили найвищий відсоток у травостої з різким їх зменшенням на четвертий рік і наступним зростанням їхньої участі в травостої, починаючи з п'ятого року і до кінця досліджень. Продуктивність багаторічних травосумішок. Найвищу врожайність багаторічних травосумішок (10,0-13,0 т/га абсолютно сухої маси) мали за повного мінерального удобрення на травах 2-4-го років користування. За того ж удобрення на травах 4-го року користування врожайність трав знижувалась понад 15 %. Низьку врожайність багаторічних травосумішок отримано і на посівах трав 1-го року користування - 7,87-8,9 т/га сухої речовини, що пов'язано з малою продуктивністю в перший рік. За беззмінного вирощування багаторічних трав врожайність у середньому за три роки становила лише 8,1 т з 1 га. Це пояснюється збільшенням у складі сумішки різнотрав'я невисокої продуктивності. Загалом внесення мінеральних добрив сприяло збільшенню продуктивності багаторічних трав: за внесення калійних на 1,1-3,45 т з 1 га, фосфорних на фоні калійних на 0,75-1,75 т, азотних на фоні фосфорних з калійними - 1,37-2,75 т сухої речовини з 1 га. Із збільшенням тривалості вирощування травостою віддача фосфорних добрив зменшувалася. Отже, продуктивність багаторічних травосумішок у сівозміні зростає від першого до другого і третього років користування, а починаючи з четвертого, їхня врожайність знижується. Ефективність азотних добрив на травах зростає від першого до послідуючих років вирощування, а дія фосфорних - має зворотну залежність. Продуктивність сівозмін. Продуктивність сівозмін істотно залежала від системи удобрення та структури посівних площ. Встановлено, що приріст урожайності культур з одиниці площі за роки досліджень становив від калійних добрив 31 %, фосфорних - 22,4 та азотних 18,5 % (табл. 3).

Таблиця 3 Продуктивність сівозмін залежно від удобрення на осушуваних торфовищах заплави р. Ірпінь, середнє за 2007 - 2009 рр.

Беззмінне вирощування трав багаторічних без перезалуження (понад 20 років) не забезпечувало високий вихід сухих речовин, за внесення повного мінерального удобрення врожайність була 8,1 т з 1 га. Вирощування просапних культур забезпечувало одержання високого врожаю на ділянках з внесенням калійних та фосфорних добрив - 8,69-11,5 т сухої речовини з 1 га. Беззмінне вирощування багаторічних трав з перезалуженням трав через кожні 7 років та з двома однорічними культурами, поступаються сівозміні з однією однорічною культурою (горох з вівсом), але внесення мінеральних добрив дає змогу звести цю різницю до мінімуму.

Сівозміна з трьома однорічними культурами забезпечувала менший збір кормових одиниць (2,56-6,21 т/га), що, безумовно, пояснюється низьким їхнім вмістом у однорічних культурах. Найпродуктивнішою за даним показником виявилася сівозміна з шістьма полями багаторічних трав і одним полем однорічної культури. На удобрених ділянках вона забезпечувала збір 7,48 т кормових одиниць з 1 га, а беззмінні посіви трав - 6,67 т/га. Сівозміни з однією і двома однорічними культурами за даним показником займають проміжне положення і характеризуються досить високим виходом кормових одиниць - 6,21 та 6,34 т з 1 га.

Сівозміна з вирощуванням багаторічних трав шість років і на сьомий горох з вівсом забезпечувала найвищий вихід перетравного протеїну - 1,17 т з 1 га. За даним показником (0,99 т/га) поступалися беззмінні посіви багаторічних трав з перезалуженням через кожні 7 років.

Найменший збір перетравного протеїну зафіксовано за беззмінного вирощування багаторічних трав (понад 20 років) - 0,83 т з 1 га. Сівозміни з двома та трьома однорічними культурами забезпечили відповідно 1,03 та 0,96 т з 1 га. У цьому випадку перевагу має сівозміна з трьома однорічними культурами внаслідок насичення її високобілковими культурами. Вирощування культур у сівозмінах має ряд переваг за показниками продуктивності. За урожайністю сухих речовин на удобрюваних ділянках беззмінне вирощування багаторічних трав поступається сівозмінам з однорічними культурами, тому що сівозміни забезпечують високий вихід кормових одиниць та перетравного протеїну. Введення в структуру посівів однієї однорічної культури забезпечує рівноцінну продуктивність одиниці площі.

РОЗДІЛ 7. ВПЛИВ АГРОТЕХНІЧНИХ ЗАХОДІВ НА ЯКІСТЬ ВИРОЩЕНОЇ ПРОДУКЦІЇ

Біохімічний склад врожаю однорічних культур. Біохімічний склад врожаю однорічних культур на осушуваних органогенних ґрунтах показав високу якість, особливо з внесенням мінеральних добрив. Вміст протеїну був досить високий у жита озимого (9,96-10,61 %) і у вівса (9,37-10,19 %). Горох-вівсяна сумішка забезпечила високу зоотехнічну якість за всіх варіантів удобрення. Ріпак озимий та ярий визначилися високим вмістом жиру 38,41-41,11 %, що свідчить про високу якість даного зерна, вирощеного на осушуваних органогенних ґрунтах.

Вплив агротехнічних заходів на біохімічний склад багаторічних травостоїв. На якість вирощеної продукції в досліді найбільший вплив мала система застосування добрив. Вирощування культур у різних сівозмінах та за беззмінних посівів мало змінювали якісні показники врожаю. Але підбором відповідної структури посівів можна значно змінювати загальний вихід певних складових корму з одиниці площі. Показники якості корму за абсолютної більшості варіантів наших досліджень відповідали зоотехнічним нормам годівлі. Отже, для досягнення високої продуктивності тваринництва використання кормів з осушуваних земель має всі підстави, за умови правильного поєднання їх у раціонах залежно від фізіологічних особливостей організму та напрямку використання тварин.

Вплив агротехнічних заходів на вміст нітратного азоту в основній продукції культури. Збільшення вмісту шкідливих нітратів у рослинах спостерігали як від внесення азотних добрив, так і від насичення однорічними культурами сівозміни. Внесення фосфорних і калійних добрив сприяло зменшенню кількості нітратів. Зі старінням травостою вміст нітратів у кормі значно знижувався і в сіні трав 4-го року вирощування був у оптимальних межах. У просапних культур надлишковий вміст нітратів спостерігали лише у гичці, коренеплоди накопичували їх значно менше.

РОЗДІЛ 8. ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ОЦІНКА ВИРОЩУВАННЯ КУЛЬТУР ТА СІВОЗМІН НА ОСУШУВАНИХ ТОРФОВИЩАХ

Найбільший умовно-чистий прибуток одержали за внесення повного мінерального добрива. На багаторічних травах 3-го року вирощування він становив 3463 грн, у посівах жита озимого за внесення Р45К60 - 3247 грн, і моркви столової за внесення Р45К150 - 4476 грн з 1 га. Найменший умовно-чистий прибуток (719 грн з 1 га) та рівень рентабельності отримали на багаторічних травостоях без внесення мінеральних добрив (32 %). Економічний аналіз сівозмін показує, що високий умовно-чистий прибуток та рівень рентабельності забезпечували досліджувані сівозміни за внесення повного мінерального добрива, проте найкращою за цими показниками була сівозміна: 1-6-е поле - багаторічні трави + редька олійна (поукісно), 7-е - горох з вівсом на зелену масу + посів багаторічної травосуміші (табл. 4).

однорічна культура сівозміна родючість

Таблиця 4 Економічна та енергетична ефективність сівозмін залежно від мінеральних добрив, середнє за 2007 - 2009 рр.

Найкращі показники Кее (4,1 і 4,35) забезпечували багаторічні травосумішки за фосфорного та калійного удобрення першого та шостого років вирощування, а також морква столова (3,42) та жито озиме (3,12). Щодо енергетичної оцінки досліджуваних сівозмін, то найвищим показником енергетичної ефективності 3,63-3,69 характеризувалася сівозміна, яка включала 1-6-е поле - багаторічні трави + поукісно редька олійна на зелену масу, 7-е - горохо-вівсяна суміш + посів багаторічних травосумішок.

Отже, за результатами економічного та енергетичного аналізів, можна зробити висновок, що найбільш вигідним з економічної точки зору є вирощування культур у системі травопільних сівозмін з коротким польовим періодом.

До того ж, найкращі енергетичні показники має лучно-кормова сівозміна з однією однорічною культурою (горох-овес), шістьма полями багаторічних травосумішок та післяукісної культури (редька олійна). За такої структури сівозмін умовно-чистий прибуток одержали 3343 грн з 1 га та вихід обмінної енергії - 101,7 ГДж з 1 га, коефіцієнт енергетичної ефективності становив 3,69.

Висновки

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що виявляється у встановленні закономірностей насичення сівозмін багаторічними травами, однорічними культурами залежно від удобрення, тривалості вирощування з метою здешевлення отриманої продукції за максимальної урожайності культур, деградації ґрунтового покриву агроландшафтів, поліпшення агрохімічних, біологічних і водно-фізичних властивостей, екологічного стану осушуваних ґрунтів.

1. Вологість активного шару ґрунту в сівозміні на осушуваних органогенних ґрунтах заплави р. Ірпінь знаходилася в межах 45-78 % повної вологоємності з рівнем залягання ґрунтової води 65-110 см від поверхні ґрунту, що є в межах рекомендованих норм осушення для сільськогосподарських культур. Регулювання водного режиму ґрунту забезпечувалося роботою осушувально-зволожувальної меліоративної системи протягом усього вегетаційного періоду.

2. Уміст нітратного азоту в шарі ґрунту 0-30 см залежав від кількості років використання травостою в сівозмінах і становив від 20 до 70 мг, водночас за беззмінного вирощування (понад 20 років) вміст нітратів у ґрунті був 30,0 мг на 100 г сухого ґрунту. Кількість нітратів зменшувалася з 68 мг на неудобрених і з 20-30 мг на 100 г сухого ґрунту з внесенням мінеральних добрив у перший рік вирощування до 11,0 мг на 100 г сухого ґрунту на старих травостоях, що пояснюється затуханням мікробіологічного процесу зі старінням травостою.

Уміст аміачного азоту мало залежав від режиму скошування та віку травостою, проте з внесенням мінеральних добрив кількість його в ґрунті завжди істотно збільшувалася від 5 до 20 мг, або на 27-90 %.

3. Біологічна активність ґрунту істотно залежала від набору вирощуваних культур у сівозмінах. Найбільше виділення СО2 з орного шару ґрунту спостерігали під однорічними культурами всередині вегетації (17 кг за 1 годину з 1 га). У цей же період під травами п'ятого року даний показник знижувався до 9,4-15,1 кг/год. Зі старінням травостою виділення СО2 знижується. Розкладання клітковини під просапними культурами становило 42,0-65,9 %, під вівсом - 41,5-53,7 %, під травами 5-го року - 30,1-55,2 %, а за беззмінного вирощування багаторічних травосумішок (понад 20 років) - 23,3-41,5 %

4. Калійний режим ґрунту повністю залежав від внесення мінеральних добрив. На варіантах без їх внесення, вміст елемента був на рівні низької забезпеченості. Внесення K150 забезпечувало підвищення вмісту обмінного калію на 40-70 % порівняно з ділянками без удобрення. Кількість рухомого калію в ґрунті істотно залежала від вирощування однорічних культур та віку травостою. У червні на травах першого року використання його вміст збільшився на 48 % порівняно з ділянками без внесення калію, відповідно на травах третього року - 34 %, шостого - 45, під вівсом - на 30 % і під просапними культурами - на 38 %. Під кінець вегетації вміст обмінного калію в ґрунті значно зменшувався, внаслідок інтенсивного споживання його рослинами.

5. Уміст рухомих форм фосфору на ділянках без його внесення знаходився в межах середньої та високої забезпеченості і змінювався без певної закономірності. За внесення мінеральних фосфорних добрив (Р45) на фоні калійного удобрення (К150) чітко простежується збільшення його рухомих форм особливо зі старінням травостою. Якщо в перші роки вирощування трав рухомого фосфору збільшувалося в ґрунті на 30-50 % відносно ділянок з калійним удобренням, то на травах 5-6 років - на 60-70 %, на травах за беззмінного вирощування - 80-88 % і під однорічними культурами - на 80 %. Це є результатом зниження урожайності травостоїв і зменшенням виносу фосфору.

6. Вимивання біогенних ...