Вплив агроекологічних чинників на якість зерна пшениці озимої

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ

03.00.16 - екологія

УДК: 631.95:006.83:633.11

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Вплив агроекологічних чинників на якість зерна пшениці озимої

Тогачинська

Ольга Василівна

Київ

2010



ДИСЕРТАЦІЄЮ Є РУКОПИС

Роботу виконано в Інституті агроекології Української академії аграрних наук

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Макаренко Наталія Анатоліївна,

Інститут агроекології УААН,

заступник директора з наукової роботи,

завідувач відділом агроекологічного моніторингу

Офіційні опоненти :	доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Дубовий Володимир Іванович, Миронівський Інститут пшениці ім. В.М.Ремесла, провідний науковий співробітник відділу селекції пшениці кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Корсун Світлана Георгіївна, ННЦ „Інститут землеробства УААН", провідний науковий співробітник лабораторії агроекології та аналітичних досліджень

Захист відбудеться "8" червня 2010 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 в Інституті агроекології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту агроекології УААН за адресою: м. Київ, вул. Метрологічна, 12. Автореферат розісланий "7" травня 2010 року. Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук Чайковська В.В.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблемі якості сільськогосподарської продукції завжди приділялось багато уваги. Проте, у сучасних умовах погіршення стану навколишнього природного середовища, глобального забруднення біосфери вона виходить на одне з перших місць, оскільки визначає якість життя людини. Відомо, що якість сільськогосподарської продукції, яка виробляється в Україні, не завжди відповідає чинним державним, а тим більше міжнародним вимогам. Це пов'язано з екологічними та економічними проблемами, зокрема з низьким рівнем землеробської культури, недосконалістю агротехнологій, недотриманням наукових рекомендацій щодо їх застосування, відсутністю науково обґрунтованої системи їх екологічного оцінювання, а також високим рівнем забруднення деяких територій шкідливими речовинами.

Проблемі отримання якісної і безпечної продукції рослинництва приділяли велику увагу відомі вчені В.Г. Мінєєв.(1981 р.), Л.М. Державін (2007 р.), В.В. Лихочвор (1996 р.), Е.В. Ніколаєв (1991 р.), А.М. Ізотов (2006 р), І.І. Нетіс (2004 р.) та ін., проте, вона і нині залишається актуальною.

У розвинутих країнах світу активно розглядають методологію отримання якісної і безпечної сільськогосподарської продукції, що базується на принципах переходу контролю від кінцевого продукту до прогнозування можливих негативних впливів і уникнення їх на стадії виробництва. Такі принципи закріплено у Директиві Ради ЄС „Про гігієну харчових продуктів" (НАССР) та інших міжнародних нормативних документах.

У практичній діяльності впровадити зазначені принципи можливо за умови поєднання двох складових: оцінки стану сільськогосподарських територій щодо відповідності агроекологічним вимогам культури; впровадженням екологічної оцінки технологій вирощування цієї культури передусім, на стадії їх розроблення і випробування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано впродовж 2006-2009 рр. відповідно до тематичних планів Інституту агроекології УААН та згідно з науково-технічною програмою „Науково-практичне обґрунтування сталого розвитку агроекосистем України" (№ ДР 0106U004038), підпрограми „Розробити науково-методичні засади агроекологічного моніторингу природних ресурсів" (№ ДР 0106U004038), завдання "Розробити наукові основи моніторингу якості сільськогосподарської продукції згідно міжнародних вимог і стандартів" (№ ДР 0106U 004061).

Мета і завдання дослідження. Мета досліджень - наукове обґрунтування методів отримання якісної і безпечної сільськогосподарської продукції (на прикладі пшениці) за умови максимального використання грунтово-кліматичного потенціалу сільськогосподарських територій та унеможливлення негативних впливів агротехнологій.

Завдання дослідження:

· провести аналіз нормативної та законодавчої бази і визначити показники якості зерна пшениці, що відповідають міжнародним вимогам;

· дослідити вплив природних чинників на формування якості зерна пшениці та розробити спосіб агроекологічного оцінювання сільськогосподарських територій для визначення найпридатніших щодо отримання високоякісної продукції;

· провести агроекологічне оцінювання сільськогосподарських угідь щодо можливості отримання високоякісного зерна пшениці на прикладі Київської області;

· проаналізувати технології вирощування пшениці, визначити технологічні операції, що можуть призвести до погіршення якості зерна пшениці і стану довкілля та розробити науково обґрунтовану систему їх екологічної експертизи;

· провести екологічну експертизу різних технологій вирощування пшениці озимої в умовах північного Лісостепу України та встановити можливі негативні впливи на якість зерна і навколишнє природне середовище.

Об'єкт дослідження - природні (грунтово-кліматичні) та антропогенні (технології вирощування) чинники, які впливають на процеси формування біохімічних, технологічних, санітарно-гігієнічних показників якості зерна пшениці озимої та стан агроекосистеми.

Предмет дослідження - вплив агроекологічних чинників на біохімічні, технологічні та санітарно-гігієнічні показники якості зерна пшениці озимої та агрохімічний, фітосанітарний, екотоксикологічний стан агроекосистеми.

Методи дослідження: 1) аналітико-синтетичні - оцінювання агроекологічного стану сільськогосподарських угідь за використання фондових матеріалів, нормативно-правової бази, метеорологічних даних; 2) польовий - вивчення впливу технологій вирощування пшениці на формування біохімічних, технологічних, санітарно-гігієнічних показників якості зерна пшениці, фітосанітарний стан біоценозу, акумуляцію, міграцію, транслокацію біогенних та шкідливих речовин; 3) лабораторні - визначення агрохімічних, екотоксикологічних, біохімічних показників у рослинних та ґрунтових зразках; 4) картографічні - побудова картосхем за використання спеціальних комп'ютерних програм; 5) статистичні - встановлення достовірності отриманих результатів дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше обґрунтовано і розроблено наукове положення щодо оцінювання технологій вирощування пшениці за комплексом показників, які враховують їх вплив на біохімічні, технологічні та санітарно-гігієнічні показники якості зерна, агрохімічні, фітосанітарні, екотоксикологічні показники стану агроекосистеми.

Набуло подальшого розвитку вчення про вплив грунтово-кліматичних факторів на формування якості зерна пшениці за показниками вмісту клейковини і білка. Розроблено методологічні підходи до інтегрального оцінювання природних чинників і розроблення на цій основі способу визначення придатності сільськогосподарських угідь для отримання зерна пшениці з вмістом клейковини на рівні 28-30% та білка - 14%.

Поглиблено уявлення про негативні наслідки взаємовпливу систем удобрення і захисту рослин на екотоксикологічний стан ґрунту та санітарно-гігієнічні показники якості зерна пшениці.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено спосіб екологічної експертизи технологій вирощування пшениці, який доцільно здійснювати під час апробації і випробування нових технологій перед їх широким впровадженням у сільськогосподарське виробництво. Основні положення цієї роботи увійшли до методичних рекомендацій „Екологічна експертиза технологій вирощування сільськогосподарських культур" (2008 р.) та патенту на корисну модель № 42925 „Спосіб екологічної експертизи технологій вирощування сільськогосподарських культур" від 27.07.2009 р.

Результати дисертаційної роботи може бути використано при викладанні курсу лекцій з дисциплін „Агроекологія" та „Екологічна експертиза" у вищих навчальних закладах України.

Особистий внесок здобувача полягає у розробленні основних наукових положень дисертаційної роботи; узагальненні наукової літератури; участі в польових дослідженнях, відборі зразків ґрунту та рослин з подальшим їх експериментальним аналізом; узагальненні власних результатів досліджень та підготовці їх до наукових публікацій.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи було представлено на міжнародній науково-практичній конференції „Аспекти сучасного розвитку аграрного виробництва в ринкових умовах України" (Миколаїв, 22-24 листопада 2006 р.), науково-практичній конференції молодих вчених „Енергозберігаючі технології в землеробстві та ринкових умов господарювання" (Чабани, 27-29 листопада 2006 р.); науково-практична конференція молодих учених „Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва" (Київ, 22-24 травня 2007 р.); II науково-практичній конференції молодих учених „Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва" (Київ, 9-11 вересня 2008 р.), III науково-практичній конференції молодих учених „Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва" (Київ, 22-25 вересня 2009 р.).

Публікації. Результати проведених досліджень за темою дисертаційної роботи опубліковано в 13 наукових працях, з яких 4 статті у фахових виданнях, 1 патент на корисну модель.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 153 сторінках комп'ютерного тексту. Вона складається із вступу, п'яти розділів, чотири з яких є експериментальною частиною роботи, висновків рекомендацій виробництву, списку 270 використаних літературних джерел, 32 латиною. ілюстровано 69 таблицями, 22 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вплив екологічних чинників на якість зернових культур (огляд літератури). За результатами аналізу наукової літератури, вітчизняної, міжнародної нормативної і законодавчої баз визначено основні показники якості за якими доцільно проводити оцінювання зерна пшениці. Основними показниками якості зерна пшениці, згідно з національними і міжнародними стандартами є клейковина і білок. Зерно пшениці 1 класу повинно містити клейковини - не менше 28%, білка - не менше 14%. Визначено основні екологічні чинники, які можуть призводити до погіршення якості зерна пшениці. З'ясовано, що якість зерна пшениці озимої зумовлюється взаємодією грунтово-кліматичних умов і агротехнічних заходів. Встановлено, що для отримання якісного і безпечного зерна пшениці необхідно правильно використовувати біокліматичний потенціал сільськогосподарських територій, а також здійснювати контроль за технологіями її вирощування.

Методи та умови проведення дослідження. Дослідження було проведено на базі Інституту агроекології УААН та ННЦ „Інститут землеробства УААН". Польові дослідження було проведено в стаціонарному досліді ННЦ „Інститут землеробства", з вивчення технологій вирощування пшениці, який було закладено у типових для Правобережного Лісостепу України грунтово-кліматичних умовах. Сорт пшениці озимої - Лада Одеська. Ґрунт дослідного поля - темно-сірий опідзолений легкосуглинковий на лесовидному суглинку з такою характеристикою основних агрохімічних показників: рН _сол - 5,2, гідролітична кислотність - 39 мг-екв кг ґрунту, вміст гумусу - 2,0% (за Тюріним), рухомого фосфору - 160 мг/кг ґрунту (за Чириковим), обмінного калію-140 мг/кг ґрунту (за Масловою).

Система удобрення сівозміни включала 12 варіантів, які відрізнялися за рівнем внесення мінеральних добрив (табл.1).

У досліді вивчали 2 системи захисту рослин: інтенсивну - з використанням пестицидів Амістар, Карате-Зеон, Альто-Супер, Лінтур; мінімальну - з використанням протруювача насіння Максім-Стар. Облікова площа ділянки -25м², повторність дослідів - 4-разова, розміщення ділянок - рендомізоване, попередник - горох. Агротехніка загальноприйнята для цієї грунтово-кліматичної зони.

Рослинні зразки відбирали у фазах цвітіння, воскової і повної стиглостей, аналізували надземні вегетативні органи (стебло, листя) і генеративні органи (зерно). Зразки ґрунту відібрали водночас з рослинними зразками з орного шару (0-20 см) і в шарі 0-100 см через кожні 20 см.

Відбір ґрунту і визначення агрохімічних показників проводили відповідно до загальноприйнятих методик. Визначення вмісту потенційно рухомих сполук важких металів у ґрунті проводили атомно-адсорбційним методом з попередньою екстракцією однонормальним розчином азотної кислоти. Екстракцію важких металів з рослин пшениці озимої здійснювали при використані сухого озоленя. Залишкові кількості пестицидів у ґрунті та зерні пшениці визначали методом тонкошарової хроматографії.

Таблиця 1

Система удобрення пшениці озимої (стаціонарний польовий дослід ННЦ „Інститут землеробства УААН")

№ п/п	Варіанти
1	N45P45K45
2	P90K90N60+N30
3	N60N30
4	P90K90
5	P135K135+N80+N55
6	P90K90N60+N30 (мінеральні добрива вносили на фоні штучно доведеного вмісту PK до 400 мг/кг ґрунту)
7	N60N30 (мінеральні добрива вносили на фоні штучно доведеного вмісту PK до 400 мг/ кг ґрунту)
8	N45P45K45 + препарати біостимулюючої дії (агростимулін, емістим)
9	побічна продукція+18,5 кг азотних добрив на 1 га сівозмінної площі
10	побічна продукція
11	P90K90N60+N30 (мінеральна система удобрення)
12	контроль

Для виявлення й обліку на рослинах комах використовували загальноприйняті методи. Забур'яненість посівів пшениці озимої визначали кількісним методом у фазах цвітіння і перед збиранням врожаю. Визначення ураженості посівів хворобами проводили за Л. Верещагіним. Урожайність культури визначали методом суцільного обліку. Вміст білка і клейковини в зерні пшениці озимої визначали згідно ГОСТ 13586.1-68, ДСТУ 3168-2004.

Картосхеми оцінки Київської області за показниками придатності для вирощування пшениці високої якості будували за допомогою програм MapInfo Professional 7.0 і Adobe Photoshop CS2. Використовували дані Київського обласного державного проектно-технологічного Центру охорони родючості ґрунтів і якості продукції та метеорологічні дані Центральної геофізичної обсерваторії.

Обробку результатів аналітичних досліджень, встановлення взаємозв'язку між факторами проводили методами математичної статистики, достовірність і надійність яких підтверджувалася за допомогою дисперсійного та регресійного аналізів.

Визначення придатності сільськогосподарських угідь для отримання високоякісного зерна пшениці. Відомо, що якість зерна пшениці залежить від умов живлення (родючість ґрунту) та кліматичних умов території вирощування (кількість опадів і температурний режим в основні фази росту і розвитку культури). Аналіз досліджень, проведених у Всеросійському НДІ агрохімії ім.Д.Н. Прянішнікова, Миронівському інституті пшениці ім. В.М. Ремесла, Пензенській державній сільськогосподарській академії РАСХН, Ставропольському НДІ сільського господарства РАСХН та інших наукових установах, дав можливість встановити зв'язок між якістю зерна пшениці та показниками родючості ґрунту. Було визначено, що зерно пшениці 1 класу (вміст білка - 14%, клейковини - 28%) можна отримати за умови дотримання наступних вимог до родючості ґрунтів: вміст гумусу - не менше 3,0%; рухомих сполук азоту - не менше 80 мг/кг; рухомих сполук калію і фосфору-не менше 110 мг/кг; рН ґрунту - не нижче 4,5.

За результатами досліджень А.Н. Дерев'янка, Г.В. Дегтярева, Е.С. Уланової, А.Р. Константинова, А.Р. Зоидзе, С.И. Смирнова та ін. було встановлено зв'язок між якістю зерна та кліматичними умовами. Визначено що, зерно пшениці 1 класу можна отримати, якщо територія вирощування характеризується такими кліматичними показниками: середньомісячна кількість опадів-40-60 мм; температура повітря - не нижче 9 ^оС у фазу кущення; 15^оС - у фазу виходу у трубку - колосіння; 18 ^оС - у фазу колосіння - воскової стиглості.

Виходячи із встановлених залежностей було розроблено спосіб комплексного оцінювання території вирощування пшениці за показниками родючості ґрунтів сільськогосподарських угідь та кліматичними умовами.

Спосіб полягав у послідовному оцінюванню ґрунтів за вмістом гумусу, рухомих сполук азоту, фосфору, калію, реакцією ґрунтового середовища та встановленні їх відповідності щодо отримання зерна пшениці 1 класу якості. Результати цієї роботи стали основою для побудови відповідних картосхем сільськогосподарських угідь з встановленням їх екологічного стану - оптимального, нормального, задовільного і незадовільного.

Нормування екологічного стану проводили згідно з загальноприйнятими підходами: незадовільний - відхилення від оптимуму в сторону погіршення перевищує 25 %; задовільний - відхилення від оптимуму в сторону погіршення понад 10 %, але не перевищує 25%; нормальний - відхилення від оптимуму в сторону погіршення не перевищує 10%; оптимальний - відхилення від оптимуму в сторону погіршення не спостерігали.

Заключним етапом цієї роботи було інтегральне оцінювання родючості ґрунтів і кліматичних умов за комплексом показників, яке передбачало врахування вагового коефіцієнта кожного окремого показника. Інтегральний показник визначали методом експертних оцінок. Для ґрунтів було встановлено пріоритетний ряд щодо впливу окремих показників родючості на якість зерна пшениці: гумус > Р₂О₅ > К₂О > рН. Визначено ваговий внесок кожного показника в межах 100 бальної оціночної шкали: гумус - 55 балів, Р₂О₅ - 20, К₂О - 15, рН - 10 балів. Визначену кількість балів (у сумі - 100) приймали як еталонну, що відповідає оптимальному стану ґрунтів для отримання зерна високої якості. Згідно з визначеними інтегральними показниками родючості було прийнято таке ранжування ґрунтів щодо відповідності вимогам отримання високоякісного зерна пшениці: оптимальний стан - 100-90 балів; нормальний стан 89-75 балів; задовільний стан - 74-48 балів; незадовільний стан ? 48 балів.

Дослідження проводили на прикладі Київської області (рис.1). Результати оцінювання сільськогосподарських угідь за показниками родючості ґрунтів показали, що північні райони Київської області (поліська зона) обмежено придатні для отримання зерна пшениці 1 класу якості (Поліський, Іванківський, Вишгородський, Бородянський, Броварський, Макарівський, Києво-Святошинський, Бориспільський).

Водночас, ґрунтові умови Васильківського, Фастівського, Білоцерківського, Сквирського, Володарського, Тетіївського, Ставищенського, Рокитнянського, Миронівського, Кагарлицького, Переяслав-Хмельницького, Яготинського, Згурівського районів (лісостепова зона) мають оптимальні показники родючості для вирощування пшениці з якістю зерна 1 класу (рис.1 а).

Оцінювання сільськогосподарських угідь за кліматичними умовами в основні фази росту і розвитку пшениці (квітень, травень, червень) дали можливість виявити, що температурний режим території не є лімітуючим для отримання високоякісного зерна пшениці (рис. 1 в).

Усі райони області характеризувалися оптимальними і нормальними температурами в період вегетації пшениці. Проте, було встановлено, що кількість опадів у більшості районів перевищує норму, особливо у червні місяці, що може бути істотною причиною зниження якості зерна (рис. 1 б). Отже, проведена робота дала змогу зробити висновки, що в умовах Київської області зерно пшениці 1 класу якості без додаткових агротехнічних заходів можна отримати у лісостеповій зоні за умови сприятливих умов зволоження. Найпридатніші виявилися Переяслав-Хмельницький і Яготинський райони.

Науково-методичні основи екологічної експертизи технологій вирощування пшениці. Аналіз наукової літератури показав, що сучасні технології вирощування пшениці можуть негативно впливати на технологічні, біохімічні та гігієнічні показники якості зерна, а також призводити до забруднення ґрунту та суміжних середовищ шкідливими речовинами, знижувати його біологічну активність, сприяти активізації міграції хімічних речовин у ґрунтові води тощо.

Згідно з сучасними екологічними вимогами, всі види діяльності, що можуть бути потенційно небезпечними для навколишнього природного середовища і людини, мають підлягати процедурі екологічної експертизи, яку доцільно проводити на стадії розробки та апробації перед широким впровадженням у виробництво, що унеможливить негативні явища.

Встановлено, що екологічну експертизу технологій вирощування пшениці доцільно здійснювати за системою показників і нормативів, які враховують їх вплив на екотоксикологічний, агрохімічний, фітосанітарний стан агроекосистеми, якість продукції, продуктивність культури. В межах визначених показників слід оцінювати технології за 4 класами - незадовільний, задовільний, нормальний і оптимальний стан. Діапазон показників у межах класів необхідно визначати відповідно до нормативів, кількісні параметри яких встановлюють шляхом адаптації існуючих нормативів з урахуванням класичних підходів до екологічного нормування.

Першим етапом екологічної експертизи технологій вирощування пшениці було визначення технологічних операцій, які можуть бути причиною погіршення стану довкілля та якості продукції. Серед найнебезпечніших технологічних операцій було визначено системи удобрення та захисту рослин. Враховуючи зазначене розроблено структуру показників і нормативів для проведення екологічної експертизи технологій вирощування пшениці:

родючість ґрунту - відхилення від оптимального рівня за вмістом гумусу, рухомих форм азоту, фосфору, калію, кислотністю ґрунту. Оптимальні параметри ґрунту встановлювали відповідно до нормативних документів та державних стандартів;

фітосанітарний стан посівів - за рівнем забур'яненості, захворюваності, пошкодження шкідниками з урахуванням порогів шкодочинності та чинних нормативів;

процеси акумуляції та міграції шкідливих речовин у ґрунті - за коефіцієнтами концентрації, які показують ступінь нагромадження або вилуговування речовин відносно фонового (еталонного, контрольного) вмісту; сільськогосподарський якісний грунтовий потенціал

якість і безпечність зерна - за коефіцієнтами транслокації речовин із ґрунту у рослини та біохімічними, технологічними, санітарно-гігієнічними показниками якості, згідно з ДСТУ, МДР, ГДК та іншими нормативами;

продуктивність - за відхиленням фактичної продуктивності від оптимального рівня, який визначають за характеристикою сорту для певної природнокліматичної зони.

З метою врахування всіх показників проведено комплексне екологічне оцінювання, що дало змогу виявити недосконалі технологічні операції. Такий підхід гарантує всебічну оцінку технологій і впровадження у виробництво лише таких, що забезпечать отримання високоякісного зерна пшениці, яке відповідатиме міжнародним вимогам і стандартам.

Екологічна експертиза технологій вирощування пшениці озимої у зоні північного Лісостепу України. Відповідно до розроблених методичних підходів з екологічної експертизи технологій вирощування пшениці було проведено польові та лабораторні дослідження за використання експериментальної бази Інституту агроекології УААН та ННЦ „Інститут землеробства УААН". Оцінюванню підлягали 24 варіанти, які в комплексі з основними агротехнічними прийомами розглядали як окремі технології. Висновки екологічної експертизи формували за результатами оцінки кожного показника стану агроекосистеми за таким принципом:

Екологічний стан	Відхилення від оптимуму у сторону погіршення	Бал
незадовільний	перевищує 25%	0
задовільний	понад 10%, але не перевищує 25%	1
нормальний	не перевищує 10%	2
оптимальний	не спостерігали	3

Результати оцінювання стану ґрунту за вмістом гумусу показали, що різні системи удобрення і захисту рослин не забезпечили необхідного рівня родючості темно-сірого опідзоленого ґрунту для отримання зерна з вмістом клейковини 28% і білка - 14%. Вміст гумусу становив 2,0-2,9 %, що було значно нижче оптимуму. Найвищий рівень забезпечення рослин рухомими сполуками азоту, фосфору і калію було досягнуто при застосуванні високих і підвищених норм мінеральних добрив на фоні інтенсивного захисту рослин. Органічна система удобрення (заорювання побічної продукції), у більшості випадків, була не спроможна забезпечити нормальні умови мінерального живлення рослин пшениці.

Аналіз впливу технологій на фітосанітарний стан засвідчив, що інтенсивна система захисту рослин була ефективною, переважно, у боротьбі з шкідниками і хворобами пшениці і виявилася малоефективною у боротьбі з бур'янами. Мінеральна система удобрення пшениці, у більшості випадків, підсилювала ефективність пестицидів. Використання побічної продукції, навпаки, спричиняло поширення бур'янів, шкідників і хвороб у посівах пшениці (табл.2).



Таблиця 2

Екологічне оцінювання технологій вирощування пшениці за показниками фітосанітарного стану посівів, бали (чисельник - інтенсивна, знаменник - мінімальна системи захисту рослин)

Фітосанітарний стан	Варіанти досліду
	Конт-роль	N60N30	P135K135+ N80+N55	побічна продук-ція	P90K90+ N60+N30	N45 P45K45
Поширення бур'янів
Однорічні	1/0	2/1	2/1	1/1	2/1	2/1
Багаторічні	0/0	1/1	1/1	1/0	0/0	2/1
	Поширення шкідників
Гессенська, шведська мухи	2/2	3/2	3/3	2/0	2/2	2/1
Пшеничний трипс	3/3	3/3	3/0	3/2	3/3	3/1
Поширення хвороб
Фузаріозна коренева гниль	3/2	3/1	3/1	3/2	3/2	3/2
Фузаріоз колоса	2/2	2/2	3/3	3/2	3/2	3/2

Результати екотоксикологічних досліджень дали можливість виявити, що мінеральна система удобрення та інтенсивний захист рослин спричинили нагромадження потенційно небезпечних речовин у верхніх горизонтах ґрунту, а також їх міграцію вниз за ґрунтовим профілем і створювали потенційну загрозу забруднення ґрунтових вод. Органічна система удобрення, навпаки, сприяла зниженню активності цих процесів.

Процеси акумуляції оцінювали за коефіцієнтом концентрації (К_с) у верхньому шарі ґрунту (горизонт Н_е). Керувалися тим, що коефіцієнт концентрації більше 1 (К_с > 1) свідчить про активність процесів акумуляції, коефіцієнт концентрації менше 1 (К_с < 1) - вилуговування катіонів. Було визначено, що при застосуванні мінеральної системи удобрення відбувалася активізація процесів акумуляції потенційно рухомих форм важких металів, їх кількість збільшилася у 1,1-1,5 рази. Інтенсивна система захисту спричиняла цей процес. Слід зазначити, що органічна система удобрення і мінімальний захист рослин більшою мірою забезпечували нормальний і оптимальний екологічний стан верхніх шарів ґрунту при вирощуванні пшениці озимої, ніж високі норми мінеральних добрив та інтенсивний захист рослин - коефіцієнти концентрації коливалися у межах 1,0-0,9.

Було встановлено, що під впливом мінеральних добрив (P₁₃₅K₁₃₅+N₈₀+N_55, P₉₀K₉₀N₆₀+N₃₀, N₄₅P₄₅K₄₅) на фоні інтенсивного захисту відбувалося активніше накопичення потенційно небезпечних речовин вегетативними (стебло, листя) органами пшениці. Застосування побічної продукції призводило до зниження активності цих процесів. Системи удобрення та, особливо, захисту рослин мали істотний вплив на перерозподіл шкідливих речовин між вегетативними та генеративними органами пшениці. Кількість їх у зерні пшениці при інтенсивному захисті рослин значно зростала. Так, вміст свинцю в зерні пшениці при інтенсивному захисті рослин коливався в межах 0,30-0,45 мг/кг проти 0,25 мг/кг на контролі. Фосфорно-калійні добрива, внесені в запас, знижували негативну дію системи захисту рослин і сприяли зменшенню надходження свинцю у рослини і зерно (рис. 2).

Коефіцієнти біологічного поглинання (К_б.п) показали, що кількість шкідливих речовин зменшується у ряду ґрунт - вегетативні органи - генеративні органи (зерно). Застосування мінеральних добрив, особливо на фоні інтенсивного захисту рослин, збільшувало величину К_б.п у зерні, застосування побічної продукції, навпаки, сприяло зниженню переходу шкідливих речовин у рослини. Протекторну дію відносно шкідливих речовин мали фосфорно-калійні добрива внесені у запас (вар.6,7) - К_б.п був нижче, ніж на інших варіантах.

Максимальну продуктивність пшениці забезпечили технології з внесенням мінеральних добрив у нормах P₁₃₅K₁₃₅+N₈₀+N_55, Р₉₀К₉₀+N₆₀+N₃₀ на фоні інтенсивного захисту рослин, вона коливалася в межах 6,5-7,4 т/га і відповідала оптимальним показникам. Вміст білка був на рівні 13-14%, клейковини - 28-30%. Органічна система удобрення, яка передбачала використання побічної продукції, не забезпечила оптимального рівня врожайності пшениці озимої та не погіршила якість зерна (табл.3).

Таблиця 3

Екологічне оцінювання технологій вирощування пшениці озимої

за вмістом клейковини (чисельник - інтенсивна, знаменник - мінімальна система захисту рослин)

№ п/п	Варіант	Вміст клейковини, %	Екологічний стан	Оцінка, бали
1	N45P45K45	25,5/24,7	нормальний/нормальний	2/2
2	P90K90N60+N30	28,7/28,8	нормальний/нормальний	2/2
3	N60N30	29,1/28,6	нормальний/нормальний	2/2
4	P90K90	23,8/22,9	незадовільний/незадовільний	0/0
5	P135K135+N80+N55	30,3/29,5	оптимальний/нормальний	3/2
6	Р90К90+N60+N30 ( PK до 400 мг/кг ґрунту)	29,5/26,5	нормальний/задовільний	2/1
7	N60N30 ( PK до 400 мг/кг ґрунту)	28,7/27.9	нормальний/нормальний	2/2
8	N45P45K45+препарати бістимулюючої дії	26,1/24,6	задовільний/задовільний	1/1
9	побічна продукція +18,5 кг азотних добрив на 1 га сівозмінної площі	22,9/21,4	незадовільний/незадовільний	0/0
10	побічна продукція	23,9/21,2	незадовільний/незадовільний	0/0
11	P90K90N60+N30	27,5/27,7	нормальний/задовільний	2/1
12	контроль	23,8/21,2	незадовільний/незадовільний	0/0

У цілому, результати комплексного екологічного оцінювання систем удобрення і захисту рослин, які були передбачені технологіями вирощування пшениці озимої сорту Лада Одеська в умовах північного Лісостепу України дали змогу виявити варіанти, які потребують певного вдосконалення, оскільки не забезпечують повного використання біологічного потенціалу сорту за показниками продуктивності і якості зерна, а також не завжди гарантують дотримання вимог щодо охорони довкілля.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення і новий підхід до обґрунтування методів отримання якісної і безпечної сільськогосподарської продукції (на прикладі зерна пшениці озимої) за умови максимального використання грунтово-кліматичного потенціалу сільськогосподарських угідь та унеможливлення негативних впливів технологій вирощування культури.

1. За результатами вивчення впливу природних чинників на формування якості зерна пшениці розроблено спосіб оцінювання сільськогосподарських територій, який базується на комплексному та інтегральному підході з урахуванням рівня родючості ґрунтів та метеорологічних умов. Показано, що для отримання зерна пшениці 1 класу якості (вміст клейковини ?28%, білку ? 14%) вміст гумусу у ґрунті має бути ? 3%, рухомих сполук азоту ? 80 мг/кг, фосфору і калію ? 110 мг/кг, рН - не нижче 4,5 од., середньомісячна кількість опадів в основні фази розвитку пшениці - 40-60 мм, температура повітря - не нижче 9 ^оС у фазу кущення, 15^оС - у фазу виходу трубку - колосіння, 18 ^оС - у фазу колосіння - воскової стиглості.

2. Визначено, що в умовах Київської області зерно пшениці 1 класу якості за використання ґрунтового потенціалу, можна отримати у лісостеповій зоні. Температурний режим території не є лімітуючим, проте кількість опадів у більшості районів перевищує норму, що може бути причиною зниження якості зерна. Найпридатніші в межах Київської області виявилися південно-східні райони (Переяслав-Хмельницький та Яготинський).

3. Встановлено, що комплексне екологічне оцінювання технологій вирощування пшениці має в цілому враховувати вплив певних технологічних прийомів та технології на формування біохімічних, технологічних та санітарно-гігієнічних показників якості зерна та агрохімічний, фітосанітарний, екотоксикологічний стан агроекосистеми. Такий спосіб оцінювання дає можливість отримати якісне зерно пшениці і уникнути негативного впливу на навколишнє природне середовище.

4. Показано, що в умовах північного Лісостепу для отримання зерна пшениці сорту Лада Одеська з показниками якості, що відповідають світовим стандартам за вмістом білка і клейковини необхідно застосовувати повне мінеральне живлення на рівні N₉₀P₉₀K₉₀ і N₁₃₅P₁₃₅K₁₃₅ на фоні інтенсивного захисту рослин. Альтернативні технології, які передбачають застосування побічної продукції не забезпечують отримання високоякісного зерна пшениці і потребують вдосконалення.

5. Встановлено, що мінеральна система удобрення та інтенсивний захист рослин можуть бути причиною нагромадження потенційно небезпечних речовин у верхніх горизонтах ґрунту, а також призводити до їх міграції вниз за ґрунтовим профілем і створювати потенційну загрозу забруднення ґрунтових вод. К_с важких металів підвищилися у 1,1-1,5 рази. Органічна система удобрення, навпаки, сприяла зниженню активності цих процесів, коефіцієнти концентрації коливалися у межах 1,0-0,9.

6. Показано, що за різних технологій вирощування пшениці кількість шкідливих речовин зменшується у ряду грунт - вегетативні органи - генеративні органи (зерно). Застосування мінеральних добрив, особливо на фоні інтенсивного захисту рослин, збільшувало величину К_б.п у зерні, застосування побічної продукції, навпаки, сприяло зниженню переходу шкідливих речовин у рослини. Протекторну дію відносно шкідливих речовин мали фосфорно-калійні добрива внесені у запас.

7. Визначено системи удобрення і захисту рослин, які було передбачено технологіями вирощування пшениці озимої сорту Лада Одеська в умовах північного Лісостепу України, що потребують вдосконалення, оскільки не забезпечують повного використання біологічного потенціалу сорту за показниками продуктивності і якості зерна, а також не завжди гарантують дотримання вимог щодо охорони довкілля. Технології, що передбачали застосування побічної продукції (вар.9, 10), особливо на фоні мінімального захисту рослин, потребують вдосконалення у напрямі покращення якості зерна за вмістом білка і клейковини. Технології, які передбачали застосування мінеральних добрив (N₆₀N₃₀, P₁₃₅K₁₃₅+N₈₀+N₅₅) на фоні інтенсивного захисту рослин, потребують вдосконалення щодо зниження негативного впливу за екотоксикологічними показниками.



РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для апробації та випробування нових технологій вирощування пшениці перед їх широким впровадженням у сільськогосподарське виробництво доцільно здійснювати екологічну експертизу згідно з методичними рекомендаціями „Екологічна експертиза технологій вирощування сільськогосподарських культур" (2008 р.) та патентом на корисну модель № 42925 „Спосіб екологічної експертизи технологій вирощування сільськогосподарських культур" від 27.07.2009 р.



СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Макаренко Н.А. Екологічна експертиза технологій вирощування зернових культур (на прикладі технологій вирощування пшениці ярої в зоні північного Лісостепу) / Н.А. Макаренко, В.І. Бондар, Ю.А. Нікітюк, Є.Д. Ткач, О.В. Тогачниська, І.В. Паращенко, М.О. Кучерук // Агроекологічний журнал. - 2009. - №1. - С. 24-30 (проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз, узагальнення результатів, участь у написані статті).

2. Макаренко Н.А. Екологічна експертиза технологій вирощування пшениці озимої за показниками фітосанітарного стану посівів / Н.А. Макаренко, О.В. Тогачинська, В.І. Бондар. І.М. Свидинюк // Агроекологічний журнал. - 2009. - Червень - С. 189-193 (проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

3. Макаренко Н.А. Поглинання свинцю пшеницею озимою за різних технологій вирощування в умовах північного Лісостепу України/Н.А. Макаренко, О.В. Тогачинська, І.М. Свидинюк, Л.М. Кононюк // "Наукові доповіді НУПІБ" № (4) 16 - 2009. - Режим доступу до журн. httр://www.nbuv..gоv.uа/e-journals/vd/2009-4/09mnanlu./pdf. (проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

4. Макаренко Н.А. Екологічна експертиза технологій вирощування пшениці озимої за показниками якості зерна / Н.А. Макаренко, О.В. Тогачинська, І.М. Свидинюк, Л.М. Кононюк // Агроекологічний журнал. - 2009. - №4. - С. 21-25 (проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

5. Пат. 42925 України, МПК (2009). Спосіб екологічної експертизи технологій вирощування сільськогосподарських культур / Фурдичко О.І, Макаренко Н.А., Бондар В.І., Макаренко В.В., Дем'янюк О.С., Кучерук М.О., Тогачинська О.В., Пасюков Д.О. - 200902100 ; заявл. 10.03.2009 ; опубл. 27.07.2009, Бюл. № 14.

6. Макаренко Н.А. Управління гігієнічною якістю продукції рослинництва при застосуванні різних систем удобрення (на прикладі Аs) / Макаренко Н.А., Бондарь В.І., Тогачинська О.В. // Вісник аграрної науки Причорномор'я. - 2006. -Випуск 4 (37) Том 2. - С. 206 -212. (проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

7. Тогачинська О.В. Управління якістю продукції рослинництва за допомогою системи HACCP // Матеріали науково-практичної конференції молодих вчених і спеціалістів в землеробстві за ринкових умов господарювання „Енергозберігаючі технології в землеробстві за ринкових умов господарювання". - Чабани. - 2006. - С. 72-73.

8. Тогачинська О.В. Сучасні вимоги до якості продукції рослинництва (на прикладі зернових) // Матеріали науково-практичної конференції „Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва". - 2007. - С. 34-35.

9. Тогачинська О.В. Екологічна експертиза технологій вирощування пшениці озимої // Матеріали II науково-практичної конференції молодих учених „Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва". - 2008 - С. 4-5.

10. Тогачинська О.В Спосіб агроекологічної оцінки сільськогосподарських територій щодо отримання високоякісного зерна пшениці озимої // Матеріали III науково-практичної конференції молодих учених „Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва". - 2009. - с. 62-63.

11. Агрохімікати. Встановлення допустимих концентрацій шкідливих речовин ДСТУ 4944:2008. - [Чинний від 2009.01.01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2009. - 8 с. - (Національний стандарт України).

12. Методичні рекомендації „Екологічна експертиза технологій вирощування сільськогосподарських культур" / [за ред. д. с./г. наук Н.А. Макаренко, к.с.г. н. В.В. Макаренка] - К., 2008. - 84 с.

13. Методичні рекомендації з встановлення допустимих концентрацій шкідливих речовин в агрохімікатах / [за ред.. доктора с./г. наук Н.А. Макаренка] -К., 2007. - 16 с.



АНОТАЦІЯ

Тогачинська О.В. Вплив агроекологічних чинників на якість зерна пшениці озимої. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16. - екологія. - Інститут агроекології УААН, Київ, 2010.

В дисертації наведено методику визначення придатності сільськогосподарських угідь Київської області щодо отримання зерна пшениці 1 класу з умістом клейковини на рівні не менше 28% та білка - 14%. Встановлено, що найпридатнішими для одержання високої якості зерна пшениці озимої є південно - західні і східні райони, а менш придатними - північні і північно-східні райони Київської області. Розроблено наукові основи екологічного оцінювання технологій вирощування пшениці озимої, яка враховує вплив на екотоксикологічний, агрохімічний, фітосанітарний стан, санітарно-гігієнічні, біохімічні, технологічні показники якості і продуктивність культури. Проведено комплексне екологічне оцінювання технологій вирощування пшениці озимої сорту Лада Одеська в зоні північного Лісостепу України. Показано, що в умовах північного Лісостепу для отримання зерна пшениці сорту лада Одеська з показниками якості, що відповідають світовим стандартам за вмістом білка і клейковини необхідно застосовувати повне мінеральне живлення на рівні N₉₀P₉₀K₉₀ і N₁₃₅P₁₃₅K₁₃₅ на фоні інтенсивного захисту рослин. Альтернативні технології, які передбачають застосування побічної продукції не забезпечують отримання високоякісного зерна пшениці і потребують вдосконалення.

Ключові слова: сільськогосподарські угіддя, екологічне оцінювання, акумуляція, міграція, коефіцієнт біологічного поглинання, коефіцієнт концентрації, озима пшениця.



АНОТАЦИЯ

Тогачинская О.В. Влияние агроэкологических факторов на качество зерна пшеницы озимой. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Институт агроэкологии УААН, Киев, 2010.

В диссертации изложена методика определения пригодности сельскохозяйственных угодий Киевской области для получения зерна пшеницы 1 класса, содержащего не менее 28% клейковины и не менее 14% белка. Показано, что для получения зерна пшеницы 1 класса качества (содержание клейковины ?28%, белка ? 14%) содержание гумуса у почве должно быть ? 3%, подвижных сполук азота ? 80 мг/кг, фосфора и калия ? 110 мг/кг, рН - не ниже 4,5 од.

Установлено, что юго-западные и восточные районы наиболее пригодны для получения зерна пшеницы высокого качества, а менее пригодны - северные и северо-восточные районы Киевской области. Температурный режим территории не есть леметирующим фактором, однако количество осадков у большинства районов может превышать норму, что может быть причиной снижения качества зерна. Наиболее пригодными в пределах Киевской области являются южно-восточные районы (Переяслав-Хмельницкий и Яготинский).

Разработаны научные основы экологической оценки технологий выращивания пшеницы озимой, при которой учитывается их влияние на токсикологическое, агрохимическое, фитосанитарное состояние земель, а также санитарно-гигиенические, биохимические, технологические показатели качества зерна и продуктивность культуры. Такой способ оценивания позволяет получить качественное зерно пшеницы и избежать негативного влияния на окружающую среду.

Проведена комплексная экологическая оценка технологий выращивания пшеницы озимой сорта Лада Одесская в зоне северной Лесостепи Украины. Установлено, что максимальную продуктивность пшеницы обеспечили технологии с внесением повышенных и умеренных доз минеральных удобрений на фоне интенсивной защиты растений. Содержание белка было 13-14 %, клейковины - 28-30 %. Альтернативные технологии, что предусматривают внесения побочной продукции, не обеспечили получения высококачественного зерна пшеницы и имели потребность в усовершенствовании.

Ключевые слова: сельскохозяйственные угодья, экологическая оценка, аккумуляция, миграция, коэффициент биологического поглощения, коэффициент концентрации, пшеница озимая.



SUMMARY

Togachinska O. The impact of agroecological factors on quality of winter wheat corn. Manuscript.

Thesis for searching of scientific degree of the candidate of agricultural on specialty 03.00.16. - ecology. - The Institute agroecology UAAS, Kyiv, 2010.

In the dissertation the methods of determining the suitability of the Kiev region's farm lands is stated by the purpose of reception of winter wheat grains of 1 class which contains not less than 28 % gluten and - 14 % of protein. It was established that the south-western and eastern areas are most suitable for wheat grain quality, and less desirable are the northern and north-eastern areas of the Kiev region.

Scientific bases of an ecological estimation of technologies of winter wheat growing, which takes into account its impact on eco-toxicological, agrochemical, phyto-sanitary land conditions, as well as sanitary, biochemical and technological characteristics of grain quality and crop productivity have been developed.

The complex ecological assessment of technologies of winter wheat growing (Lada Odessa varieties) in a northern forest-steppe zone of Ukraine was conducted.

Key words: agricultural lands, ecological estimation, accumulation, migration, coefficient of biological absorption, coefficient of concentration, wheat winter.

Размещено на Allbest.ru

...