Вплив основного обробітку сірого лісового ґрунту на його родючість та продуктивність культур сівозміни у Лісостепу України

Середні дані вмісту азоту, що легко гідролізується, в ґрунті під культурами сівозміни свідчать, що за полицевого обробітку азотний режим складався дещо краще, ніж за тривалого дискування та плоскорізного обробітку, за якого вміст Nлг в шарі 0-40 см був на 10 та 24 кг/га нижчим, ніж за оранки. Вміст мінерального азоту в шарі 0-40 см, в середньому по культурах за оранки дорівнював 47,1 кг/га, за плоскорізного обробітку - 44,4 кг/га, за системи диференційованого обробітку - 46,4 кг/га, а за тривалого дискування - 37,7 кг/га, що на 20 % менше, ніж за оранки. Більш виражений дефіцит азотного фонду за тривалого безполицевого обробітку можна пояснити меншим надходженням азоту з побічною продукцією та нижчою активністю мінералізаційних процесів у ґрунті.

За всіх систем основного обробітку ґрунту забезпечення культур сівозміни фосфором було високе, а калієм - середнє. Особливість дії безполицевих обробітків проявилася у значній диференціації 0-40 см шару ґрунту за вмістом цих елементів, про що свідчить їх більша кількість у шарі 0-10 см (див. табл. 2).

Розділ 4. Вплив систем основного обробітку на забур'яненість посівів пшениці озимої та кукурудзи

Видовий склад бур'янів у посівах пшениці озимої в період відновлення весняної вегетації в основному був представлений однорічними видами з тенденцією до збільшення їх кількості на фоні тривалих безполицевих обробітків. Найбільш поширеними були такі види бур'янів, як грицики звичайні, фіалка польова та метлюг звичайний. Їх частка складала понад 90 % від загальної кількості. Чисельність багаторічників за різних обробітків складала 3-8 %. Із групи багаторічних бур'янів частіше зустрічались - будяк польовий, хвощ польовий, пирій повзучий, рідше - подорожник великий, деревій звичайний та осот жовтий польовий.

Внаслідок високої конкурентоспроможності пшениці озимої та внесення гербіцидів, кількість бур'янів у її посівах на час збирання урожаю була невисокою за всіх систем основного обробітку ґрунту.

На початку вегетації кукурудзи кількість однорічних бур'янів за оранки складала 104 шт/м2, за тривалого дискування їх було більше на 174 шт/м2, за плоскорізного обробітку - на 211 шт/м2. Зменшенню забур'яненості однорічними видами сприяли внесення гербіциду та досходове розпушування ґрунту. Цей агротехнічний захід по фону оранки сприяв зниженню рівня забур'яненості в 1,3 рази. Розпушування по фону обробітку дисками зменшувало рівень забур'яненості на 75 %. Агротехнічний та хімічний захист за всіх систем обробітку ґрунту значно підвищив конкурентоспроможність посіву кукурудзи від бур'янового ценозу, тому урожайність зерна кукурудзи була на високому рівні.

Отже, дотримання технології вирощування культур та застосування ефективних гербіцидів дозволяє стримувати рівень забур'яненості. У посівах кукурудзи ефективним у зменшенні чисельності бур'янів було застосування досходового розпушування по фону основного обробітку дисками.

Розділ 5. Урожайність та якість культур короткоротаційної зернової сівозміни

Урожайність культур сівозміни. Урожайність культур є критерієм оцінки впливу агротехнічних прийомів на родючість ґрунту. Горох, як більшість бобових культур, позитивно реагує на пухку будову шару, що обробляється, тому варіант з оранкою на 20-22 см забезпечував урожайність зерна 3,7 т/га, що на 0,4 і 0,3 т/га більше, ніж за тривалих плоскорізного обробітку та дискування. Крім того, за оранки складалися кращі умови для азотфіксації, що сприяло підвищенню урожайності бобової культури відносно безполицевих обробітків.

Проведення досходового розпушування по фону дискування супроводжувалось підвищенням урожайності зерна гороху відносно варіанту без нього на 0,36 т/га, або на 10 %. За проведення цього прийому по фону оранки спостерігалася лише тенденція до його підвищення (табл. 4).

У середньому за роки досліджень найбільш високу урожайність зерна пшениці озимої на рівні 4,6 т/га отримано за диференційованої системи основного обробітку, де безпосередньо під цю культуру проводили дискування на 10-12 см. Разом з тим, за тривалого беззмінного обробітку дисками урожайність пшениці озимої була на 6 % нижчою, ніж за оранки.

Урожайність зерна кукурудзи на варіантах оранки, плоскорізного та чизельного розпушування в системі диференційованого обробітків була практично одного рівня - 8,0-8,1 т/га, що на 1,2 т/га, або на 14 % вище, ніж за тривалого дискування. Проведення досходового розпушування в полі кукурудзи по фону дискування забезпечило підвищення урожайності зерна на 9 % відносно варіанту без розпушування. За проведення цього прийому по фону оранки спостерігалося підвищення урожайності зерна на 6 % (табл. 5).

Таблиця 5. Продуктивність зернової сівозміни за різних систем основного обробітку ґрунту, 2005-2008 рр., т/га

Урожайність зерна ячменю ярого за оранки і дискування в системі диференційованого обробітку була майже одного рівня - 5,06 та 5,20 т/га. За тривалого дискування вона була нижчою на 8 % порівняно з оранкою, а за плоскорізного обробітку спостерігалася лише тенденція до її зниження.

Зменшення урожайності культур за тривалого безполицевого обробітку, а особливо за обробітку дисками, пов'язано з високою щільністю ґрунту в шарі 10-30 см, що призводило до зменшення накопичення вологи в ґрунті в посушливі роки та його перезволоження в мікропониженнях за умов активного танення снігу та високої кількості опадів, також більш напруженим азотним режимом ґрунту та вищої забур'яненості посівів. Однак ячмінь ярий та пшениця озима позитивно реагували на дискування у системі диференційованого основного обробітку.

Продуктивність зернової сівозміни у 2005-2008 рр. за оранки була на 0,25 зерн. од., або на 5 % вищою, ніж за тривалого, протягом 38 років, плоскорізного обробітку, а порівняно з беззмінним дискуванням - на 10 %. За диференційованої системи основного обробітку, продуктивність сівозміни знаходилась на такому ж рівні як і за оранки. При застосуванні досходового розпушування по фону оранки збір зернових одиниць збільшувався на 3 % і на 6 % по фону тривалого дискування відносно варіантів без розпушування (див. табл. 5).

Отже, високу продуктивність зернової сівозміни отримано за оранки та системи диференційованого обробітку ґрунту. За 38-річний період беззмінних безполицевих обробітків вона була достовірно нижчою, що пов'язано з високою щільністю шару ґрунту 10-30 см, гіршим азотним режимом та вищою шкодочинністю бур'янів. Ефективним заходом у боротьбі з бур'янами було ранньовесняне досходове розпушування ґрунту.

Вміст білку в зерні культур сівозміни був дещо вищим за оранки і системи диференційованого обробітку. Так, у зерні гороху його вміст за оранки, плоскорізного, диференційованого обробітків та тривалого дискування відповідно складав - 17,8, 17,8,17,9 та 17,2 %, у зерні пшениці озимої - 11,4, 10,5, 11,5 та 10,3 %, у зерні кукурудзи - 8,2, 7,7, 7,9, 7,9 %. Вміст білку в зерні ячменю ярого за оранки дорівнював 7,2 %, а за плоскорізного розпушування 6,8 %. За вмістом в зерні культур сівозміни жиру, золи та крохмалю чіткої залежності від способів основного обробітку ґрунту не встановлено.

З вмістом протеїну в зерні культур сівозміни пов'язана його кормова цінність. Збір перетравного протеїну в сумі по культурах сівозміни за оранки був 0,29 т/га, що на 14 % вище, ніж за тривалого дискування. Порівняно з системою диференційованого обробітку ця перевага складала, як і за плоскорізного обробітку - 7 % (табл. 5).

Баланс елементів живлення та визначення компенсуючої дози азоту. Баланс азоту в системі “добриво-рослина” за різних систем основного обробітку ґрунту за використання побічної продукції на добриво, визначався рівнем удобрення культур у сівозміні, симбіотичною активністю гороху та виносом азоту зерном культур сівозміни.

У сівозміні горох - пшениця озима - кукурудза на зерно - ячмінь ярий застосовували як органічне добриво солому культури попередника у розмірі - 4,5, 6,3, 11,1 та 5,2 т/га та з мінеральними добривами вносили 40, 80, 100, 50 кг/га азоту. Балансові розрахунки азоту в системі “добриво-рослина” за різних способів обробітку ґрунту і використання побічної продукції на добриво показали, що за вирощування всіх культур сівозміни він був від'ємним.

Дефіцит азоту в середньому по обробітках за вирощування гороху склав 14 кг/га, пшениці озимої - 35 кг/га, кукурудзи на зерно - 22 кг/га, ячменю ярого - 65 кг/га. На основі співвідношення рівня дефіциту азоту під окремими культурами з масою побічної продукції попередника ми розраховували компенсуючу дозу азоту, яку додатково потрібно вносити на одну тонну побічної продукції культур сівозміни.

Розрахунки засвідчили, що для отримання бездефіцитного балансу по азоту в зерновій сівозміні додатково до прийнятої норми потрібно вносити безпосередньо під горох - на 1 т соломи ячменю - 2,8 кг; під пшеницю озиму на 1 т соломи гороху - 7,9 кг; під кукурудзу на 1 т соломи пшениці озимої - 3,4 кг; під ячмінь ярий на 1 т стебел кукурудзи - 5,9 кг азоту мінеральних добрив. У середньому по варіантах обробітку, в чотирьохпільній зерновій сівозміні, компенсуюча доза азоту на фоні N68 кг/га сівозмінної площі складала 5 кг на 1 тонну побічної продукції (табл. 6).

За внесення фосфору 55 кг/га сівозмінної площі його баланс у сівозміні був позитивним, оскільки стаття надходжень фосфору в ґрунт перевищувала витратну його частину в середньому за ротацію за оранки на 21 % та 20 і 30 % за обробітків без обертання скиби. Позитивний річний баланс фосфору в системі “добриво-рослина” залежно від обробітку ґрунту складав від 9,5 до 16,3 кг/га. Наслідком цього є високий вміст рухомого фосфору в ґрунті. На основі літературних даних та наших досліджень можна зробити висновок, що за високого вмісту фосфору в ґрунті та, враховуючи дефіцит фосфорних добрив, його доцільно вносити в рядки локально, зменшуючи норму в 2,0-2,5 рази.

За внесення калію в розрахунку 62 кг/га сівозмінної площі та використання побічної продукції на добриво баланс цього елемента був позитивним і в середньому по варіантах обробітку складав 37 кг/га за 1 рік. Це свідчить, що при застосуванні побічної продукції на добриво, норма калійних добрив під культури сівозміни може бути зменшена.

Таблиця 6. Баланс азоту за різних систем основного обробітку ґрунту в чотирьохпільній зерновій сівозміні при використанні побічної продукції на добриво, 2005-2008 рр, кг

Таблиця 7. Ефективність зернової сівозміни за різних систем основного обробітку ґрунту, 2005-2008 роки

Отже, на основі балансових розрахунків у сівозміні горох - пшениця озима - кукурудза на зерно - ячмінь ярий встановлено, що за внесення N68Р55К62 кг/га сівозмінної площі за використання побічної продукції на добриво баланс азоту виявився від'ємним. Для забезпечення бездефіцитного балансу азоту, за використання на добриво побічної продукції культур сівозміни у межах 6,8 т/га, потрібно додатково вносити компенсуючу дозу азоту, яка в середньому по сівозміні складає 5 кг на одну тонну побічної продукції. Позитивний баланс фосфору і калію за високого їх вмісту в ґрунті за використання побічної продукції на добриво, дає підстави для зменшення норм застосування фосфорних і калійних добрив.

Розділ 6. Економічна та енергетична ефективність вирощування сільськогосподарських культур за різних систем основного обробітку

основний обробіток родючість ґрунт

Економічна та енергетична ефективність вирощування сільськогосподарських культур залежать від рівня витрат коштів, енергії, вартості та енергоємності урожаю.

Серед систем основного обробітку ґрунту найбільш рентабельним (101 %) виявилась диференційована система обробітку. Відносно оранки та тривалого дискування рентабельність збільшувалась відповідно на 9 та 10 %, а собівартість 1 т продукції зменшувалась на 7 та 6 грн. Виробництво валової продукції сівозміни в грн/люд.-год на цьому варіанті збільшувалась на 26 % відносно оранки, що визначало підвищення продуктивності праці на основний обробіток (табл. 7).

За тривалого обробітку дисками внаслідок недоотримання урожаю зерна умовно чистий прибуток з 1 га знизився на 354 грн відносно контролю, а відносно системи диференційованого обробітку ця різниця складала 483 грн. Однак, у зв'язку із зменшенням затрат за дискування збільшувалась продуктивність праці на 56 %, порівняно до контролю (оранки). Енергетична ефективність систем основного обробітку найбільш виправданою виявилася на варіанті з системою диференційованого обробітку ґрунту на різну глибину, де Кее складав 3,80, що на 0,16 од. більше від оранки (контроль). Тривалий безполицевий обробіток плоскорізом, або важкими дисками знижував показник енергетичної ефективності, порівняно з контролем, відповідно на 0,10 та 0,22 одиниці (табл. 7).

Таким чином, результати екомічного та енергетичного аналізу свідчать, що з погляду на економію затрат на вирощування культур сівозміни, найбільш доцільною є диференційована різноглибинна система основного обробітку ґрунту: під горох - оранка на 20-22 см, пшеницю озиму та ячмінь ярий - дискування на 10-12 см, кукурудзу на зерно - чизельне розпушування до 45 см. Ефективність цієї системи, де в сівозміні переважають безполицеві обробітки, полягає у зменшенні витрат на обробіток та підвищенні, в середньому на 26 % з 1 га, продуктивності праці, порівняно з тривалою оранкою за практично однакової продуктивності сівозміни.

Висновки

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що виявляється у встановленні ефективності проведення в короткоротаційній зерновій сівозміні з використанням побічної продукції на добриво диференційованої системи основного обробітку, яка забезпечує підвищення родючості сірого лісового крупнопилувато-легкосуглинкового ґрунту, зростання продуктивності сівозміни та є економічно і енергетично виправданою.

1. Встановлено зменшення щільності ґрунту у шарі 0-10 см за безполицевих обробітків з 1,41 до 1,35-1,37 г/см3 при переході від семипільної сівозміни з полем конюшини і внесенням гною на короткоротаційну зернову з використанням як органічного добрива побічної продукції польових культур. При цьому в шарі 10-30 см відбулось значне його ущільнення - до 1,60 г/см3. За оранки і системи диференційованого обробітку ґрунту диференціація за щільністю була виражена у меншій мірі.

2. Визначено, що оранка сприяє більшому на 10-15 % накопиченню в 0-100 см шарі запасів вологи, порівняно з безполицевими обробітками. На фонах обробітку без обертання скиби волога у весняний період накопичувалась у мікропониженнях, що обумовлювало її непродуктивні втрати.

3. Фізико-хімічні властивості ґрунту за всіх систем основного обробітку в роки досліджень були сприятливі для культур сівозміни, показник рНKCl у шарі ґрунту 0-40 см знаходився у межах 5,9-6,1.

4. Чіткої залежності загальної біологічної активності ґрунту на протязі вегетаційного періоду від систем основного обробітку не встановлено. Підвищенню протеолітичної активності ґрунту в посівах кукурудзи сприяло ранньовесняне досходове розпушування на фоні дискування.

5. Визначено, що у чотирьохпільній зерновій сівозміні з полем кукурудзи (2005-2007 рр.) дефіцит Сорг був на рівні - 9-15 %, в чотирьохпільній зерно-просапній сівозміні з полем цукрових буряків (1995-2004 рр.) дефіцит Сорг складав 37-40 %, у семипільній сівозміні (1970-1994 рр.) за надходження в ґрунт біля 5 т/га Сорг склався бездефіцитний баланс гумусу.

6. При переході з семипільної зерно-просапної сівозміни на чотирьохпільну зернову за п'ятнадцятирічний період запаси гумусу в шарі ґрунту у 0-40 см зменшились за оранки з 66,4 до 55,9 т/га, або на 19 %, за плоскорізного обробітку - з 63,2 до 53,0 т/га, або на 19 %, за дискування - з 63,8 до 50,8 т/га - на 25 %. Відбулось значне зменшення запасів гумусу за безполицевих обробітків в шарі ґрунту 10-40 см. З втратами гумусу знижувалась енергоємність ґрунту та підвищувалась емісії СО2 в атмосферу.

7. За оранки запаси азоту, що легко гідролізується, в шарі ґрунту 0-40 см в середньому по культурах сівозміни були вищими на 9 та 3 %, ніж за плоскорізного обробітку та дискування. Вміст рухомих форм фосфору (за Кірсановим) у шарі ґрунту 0-20 см був високим - в межах 21-35 мг/100 г ґрунту, а вміст обмінного калію - середнім і становив 14-20 мг/100 г ґрунту. За безполицевих обробітків відбулась акумуляція Nлг, рухомого фосфору та обмінного калію у шарі ґрунту 0-10 см та значне зменшення їх вмісту в шарі 10-40 см.

8. Різноглибинна оранка та досходове розпушування по фону основного обробітку дисками в сівозміні мали переваги у зменшенні забур'яненості порівняно з тривалими безполицевими обробітками. У середньому за роки досліджень кількість бур'янів за всіх систем основного обробітку ґрунту після внесення гербіцидів не перевищувала економічного порогу шкодочинності.

9. Продуктивність зернової сівозміни за оранки та системи диференційованого обробітку ґрунту знаходилась на одному рівні - 5,45 та 5,42 т/га зернових одиниць. За тривалого плоскорізного обробітку та дискування вона знижувалась на 5 та 10 %.

10. Вміст білка в зерні гороху за оранки та дискування відповідно дорівнював - 17,8 та 17,2 %, у зерні пшениці озимої - 11,4 та 10,3 %, у зерні кукурудзи - 8,2 та 7,9 %, у зерні ячменю ярого - 7,2 % та 6,8 %. За вмістом у зерні культур сівозміни жиру, золи та крохмалю чіткої залежності від систем основного обробітку ґрунту не встановлено.

11. Визначено, що за внесення в короткоротаційній зерновій сівозміні N68Р55К62 кг/га сівозмінної площі при використанні побічної продукції на добриво, баланс азоту за всіх систем основного обробітку ґрунту був від'ємним. Для забезпечення бездефіцитного балансу азоту потрібно додатково вносити в середньому по сівозміні 5 кг азоту на 1 тонну побічної продукції. Баланс фосфору і калію за високого їх вмісту в ґрунті виявився позитивним.

12. Найвищий рівень рентабельності та коефіцієнт енергетичної ефективності забезпечувала диференційована система основного обробітку ґрунту - відповідно 101 % та 3,80. Це пов'язано з меншими витратами на обробіток та підвищенням на 26 % продуктивності праці, порівняно до оранки.

Рекомендації виробництву

1. У Лісостепу України в зерновій сівозміні необхідно застосовувати диференційовану систему основного обробітку ґрунту з проведенням під горох - оранки на 20-22 см, пшеницю озиму і ячмінь ярий - дискування на 10-12 см, кукурудзу на зерно - чизельного розпушування на глибину до 45 см, така система є найбільш економічно доцільною та організаційно виправданою.

2. Для забезпечення бездефіцитного балансу азоту за рекомендованої норми N68 кг/га сівозмінної площі, на 1 тонну побічної продукції слід вносити 5 кг азоту мінеральних добрив.

3. Для боротьби з бур'я...