Фізико-хімічні та агрохімічні властивості чорнозему типового Правобережного Лісостепу за мінімізації обробітку ґрунту і біологізації землеробства

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ТА АГРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЧОРНОЗЕМУ ТИПОВОГО ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ ЗА МІНІМІЗАЦІЇ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ І БІОЛОГІЗАЦІЇ ЗЕМЛЕРОБСТВА

Спеціальність: Агроґрунтознавство і агрофізика

ЄВПАК ІРИНА ВІТАЛІЇВНА

Київ, 2010 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтенсивне використання ґрунтового покриву, особливо чорноземів, супроводжується зниженням запасів гумусу, погіршенням водно-фізичних, фізико-хімічних і біологічних властивостей ґрунту, що негативно позначається на продуктивності сільськогосподарських культур. Потрібно відшукати шляхи до припинення деградаційних процесів у ґрунтах і розробити заходи для відтворення їх родючості.

Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є мінімізація обробітку ґрунту і біологізація землеробства, що здійснюється за використання ґрунтозахисних технологій.

Заміна мінеральних добрив на органічні і застосування обробітку ґрунту без обертання скиби дозволять посилити гумусоутворення, знизити мінералізацію органічних речовин і відновити саморегуляцію ґрунтових процесів, що сприяє відтворенню потенційної родючості ґрунту. Вивчення впливу технологій з різними системами обробітку ґрунту та внесенні різних видів і норм органічних добрив на фізико-хімічні і агрохімічні властивості чорнозему типового дозволяє встановити їх ефективність у відновленні родючості ґрунту та оцінити здатність забезпечувати високі і стабільні врожаї сільськогосподарських культур.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідну роботу за темою дисертаційної роботи було проведено відповідно до науково-технічної програми Національного університету біоресурсів і природокористування України: «Розробити теоретичні і технологічні основи ґрунтозахисних технологій стосовно ґрунтово-ландшафтних умов Правобережного Лісостепу України» (державний реєстраційний номер - 0101U003217).

Мета та завдання дослідження. Мета досліджень полягала у встановленні впливу мінімізації обробітку ґрунту і елементів біологізації землеробства на фізико-хімічні та агрохімічні властивості чорнозему типового Правобережного Лісостепу і обґрунтуванні застосування ґрунтозахисних технологій, що дозволяють відновити родючість ґрунту та підвищити урожайність сільськогосподарських культур. Для досягнення цієї мети ставились такі завдання:

- вивчити вплив мінімізації обробітку і елементів біологізації землеробства на фізико-хімічні властивості чорнозему типового Правобережного Лісостепу;

- встановити вплив різних систем обробітку ґрунту та удобрення на агрохімічні властивості чорнозему типового;

- встановити вплив ґрунтозахисних технологій на родючість чорнозему типового і урожайність сільськогосподарських культур;

- розрахувати агроекономічну та енергетичну ефективність різних технологій вирощування сільськогосподарських культур та розробити рекомендації виробництву.

Об'єкт дослідження - фізико-хімічні і агрохімічні процеси в чорноземі типовому глибокому малогумусному середньо-суглинковому на лесі, врожайність сільськогосподарських культур.

Предмет дослідження - зміни вмісту гумусу, елементів живлення, окисно-відновних процесів, реакції ґрунтового середовища, рівня залягання карбонатів та їх динаміка в ґрунті за застосування ґрунтозахисних технологій. Агрономічна і економічна ефективність вирощування сільськогосподарських культур.

Методи дослідження. Стаціонарний польовий дослід, лабораторно-аналітичні, математичні та статистичні методи, методи економічної та енергетичної оцінки.

Наукова новизна одержаних результатів. Для умов Правобережного Лісостепу України встановлено вплив ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, що базуються на мінімізації обробітку і біологізації землеробства на фізико-хімічні та агрохімічні властивості чорнозему типового середньосуглинкового. Доведено, що мінімізація обробітку і біологізація землеробства посилюють гумусоутворення, поліпшують поживний режим, підвищують динаміку фізико-хімічних процесів у профілі ґрунту та відновлюють процеси саморегуляції ґрунтової родючості. Ґрунтозахисні технології мають високу агроекономічну і енергетичну ефективність.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати дозволяють обґрунтувати застосування технологій з мінімізацією обробітку і біологізацію землеробства в Правобережному Лісостепу для відтворення родючості чорнозему і підвищення урожайності сільськогосподарських культур. Такі технології збільшують продуктивність та економічну ефективність ланки сівозміни - пшениця озима, кукурудза на зерно і кукурудза на силос.

Ґрунтозахисні технології були впровадженні на площі 380 га в НДГ «Великоснітинське ім. О.В. Музиченка» Фастівського району Київської області.

Особистий внесок здобувача полягає у безпосередній його участі у розробці програми і методики проведення досліджень, встановлені показників фізико-хімічних і агрохімічних властивостей чорнозему типового, його процесів і режимів, узагальненні і системній обробці отриманих результатів, формуванні основних таблиць і висновків дисертації та підготовці рекомендацій для виробництва.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень доповідалися і обговорювались на конференціях професорсько-викладацького складу ННІ рослинництва, ґрунтознавства і екології НАУ (м. Київ, 2002-2005 рр.), VІ Всеукраїнському з'їзді ґрунтознавців і агрохіміків України (м. Умань, 1-5 липня, 2002 р.), Всеукраїнській науковій конференції «Шляхи підвищення використання на добриво побічної продукції рослинництва» (смт Чабани, 2003 р.), Міжнародній науково-виробничій конференції, яка присвячена 80-річчю з дня народження і 50-річчю наукової діяльності д. с. - г. н., професора М.К. Шикули (м. Київ, 5-6 січня 2005 р.), VІІ Делегатському з'їзді ґрунтознавців та агрохіміків України (м. Київ, 24-28 липня 2006 р.), щорічно обговорювалися на засіданнях кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів (2001, 2002, 2003, 2004 рр.).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових праць, з них 4 статті у виданнях, що затверджені ВАК України як фахові, та 3 - у збірниках матеріалів конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 6 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, додатків і рекомендацій виробництву. Основний текст дисертації викладений на 144 сторінках друкованого тексту, включає 28 таблиць, 10 рисунків. Список використаних джерел містить 260 праць, серед яких 16 - латиницею.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В огляді літературних джерел подається аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних авторів щодо вирішення проблеми відтворення родючості ґрунтів, особливо чорноземів. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є мінімізація обробітку ґрунту і біологізація землеробства, що здійснюється за використання ґрунтозахисних технологій. Застосування таких технологій змінює процеси і режими в чорноземних ґрунтах і найперше, знижує мінералізацію органічної речовини за рахунок зниження інтенсивності обробітку і використання різних видів органічних добрив. Висвітлено вплив цих факторів на процеси ґрунтоутворення, режими і властивості ґрунту та урожайність сільськогосподарських культур.

На основі аналізу та узагальнення наукової літератури, було встановлено недостатнє висвітлення впливу ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, що базуються на мінімізації обробітку і біологізації землеробства на фізико-хімічні та агрохімічні властивості чорнозему, і це спонукало до проведення досліджень за темою дисертації. Дослідження проводились на стаціонарному досліді кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів НУБіП України у навчально-дослідному господарстві (НДГ) «Великоснітинське ім. О.В. Музиченка» Фастівського району Київської області, яке територіально розміщене в північній частині Правобережного Лісостепу. Ґрунт дослідної ділянки - чорнозем типовий глибокий малогумусний середньосуглинковий на лесі. Гумусовий горизонт характеризувався реакцією ґрунтового розчину близькою до нейтральної, забезпеченість азотом легкогідролізованих сполук (за Тюріним і Кононовою) - середня, рухомими формами фосфору і обмінним калієм (за Чириковим) - середня. Оптимальні параметри фізичних властивостей ґрунту забезпечували сприятливі умови для росту і розвитку сільськогосподарських культур. Під культури ланки сівозміни безпосередньо вносили:

- пшениця озима (вивчали післядію органічних добрив, вносили N60P50K60);

- кукурудза на зерно;

- кукурудза на силос (вивчали післядію органічних добрив, вносили N80P50K60).

Досліджували культури: пшениця озима (сорт Поліська 90), кукурудза на зерно (гібрид ПР39Н72 Сандрина), кукурудза на силос (сорт Одеська 10). Усі агротехнічні заходи проводились згідно з загальноприйнятими рекомендаціями для даної ґрунтово-кліматичної зони.

Урожайність пшениці озимої визначали методом пробного снопа з подальшим перерахунком на 14% вологість. Кукурудзу на зерно і силос збирали вручну пробними ділянками площею 10 м2 з кожного повторення з наступним зважуванням. Відбір і дослідження зразків ґрунту проводився з шарів 0-15 см. та 15-30 см. в основні фази росту і розвитку рослин.

Аналітичні дослідження було проведено в лабораторіях кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів НУБіП України і лабораторії Київського обласного проектно-технологічного центру охорони ґрунтів та якості продукції. Відбір та підготовку зразків ґрунту до аналізу проводили за ГОСТ 28168-89 та ДСТУ ISO 11464-2001.

У ґрунтових зразках за загальноприйнятими методиками визначали такі показники:

- рН водної та сольової суспензій потенціометрично (ДСТУ ISO 10390-2001);

- гідролітичну кислотність за методом Каппена в модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26212-91);

- суму ввібраних основ за методом Каппена-Гільковиця (ГОСТ 27821-88);

- азот легкогідролізованих сполук за методом Тюріна і Кононової;

- рухомі форми фосфору і калію за методом Чирикова (ДСТУ 4115-2002);

- визначення водорозчинного кальцію та магнію методом атомно-абсорбційної спектроскопії на спектрометрі AAS-3 (ДСТУ 3866-99);

- визначення загального вмісту гумусу за методом І.В. Тюріна в модифікації Н.В. Сімакова (ДСТУ 4289:2004);

- окисно-відновний потенціал вимірювали за допомогою приладу І-102 в польових умовах.

Економічну і біоенергетичну ефективність різних технологій вирощування сільськогосподарських культур визначали, використовуючи методики О.К. Медведовського, П.І. Іваненко.

Статистичну обробку результатів проводили дисперсійним методом за Б.А. Доспєховим, із використанням програм Agrostat та Excel.

Широке використання в сільськогосподарському виробництві технологій з високим рівнем механізації і хімізації впливає на процеси ґрунтоутворення та обумовлює зміни параметрів ґрунтової родючості, які мають різну величину і динаміку. З одного боку, за правильного науково-обґрунтованого їх застосування, підвищується родючість ґрунтів, а з іншого, за безсистемного, не контрольованого - відбувається посилення деградаційних процесів. Систематичне використання ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, з мінімізацією обробітку ґрунту і елементами біологізації, приводить до значних змін властивостей ґрунту. Одними із визначальних для родючості ґрунтів є їх фізико-хімічні властивості, а саме: вміст гумусу, реакція ґрунтового середовища, сума ввібраних основ, ємність катіонного обміну, ступінь насичення основами, ОВП та ін.

Зміна вмісту гумусу за умов різних технологій вирощування сільськогосподарських культур. Інтегральними показниками потенціальної родючості ґрунтів є вміст і запаси гумусу. Кількість і якість гумусу зумовлює інтенсивність перебігу ґрунтових процесів, а, отже, визначає рівень родючості ґрунтів, впливає на урожайність культур та якість продукції. Для відтворення родючості ґрунтів важливо знати шляхи і засоби регулювання та поліпшення гумусного стану чорноземів.

Широке застосування всіх видів органічних добрив, разом з технологіями безполицевого обробітку ґрунту, вважається головним напрямом у біологізації землеробства.

За обробітку ґрунту без обертання скиби, рослинні рештки заробляються в поверхневий шар ґрунту, і таким чином моделюється дерновий процес цілинного чорноземного ґрунту. В результаті у поверхневому шарі чорноземів значною мірою зростає біологічна активність, активізуються процеси саморегуляції родючості ґрунтів, які властиві їм під природною рослинністю.

Дослідження показали, що за безполицевих обробітків ґрунту завдяки посиленню процесів гуміфікації ефективніше відбувалося накопичення гумусу та його запасів у ґрунті, ніж за оранки. Внесення органічних добрив сприяло збільшенню вмісту гумусу в усіх варіантах обробітків, особливо на мілкому плоскорізному, де в шарі 0-15 см. його підвищення було істотним. Всі види органічних добрив сприяли підвищенню гумусованості ґрунту, але найбільш ефективним було внесення гною. Приріст запасів гумусу в шарі 0-30 см. від внесення органічних добрив склав 4,7-6,2 т/га і у варіантах з безполицевими обробітками він був більший на 1,3-2,4 т/га ніж за оранки.

Так, за різноглибинного і мілкого плоскорізних обробітків порівняно з оранкою вміст гумусу в шарі 0-15 см. підвищився на 0,08-0,14%, а запаси гумусу на 1,6-2,8 т/га. Застосування соломи окремо,або з сидератами було ефективним для поліпшення гумусного стану чорноземів типових і сприяло підвищенню вмісту і запасів гумусу. За їх застосування у варіантах з безполицевими обробітками порівняно з оранкою відмічались більш значні прироси гумусу, що складали у верхньому 0-15 см. шарі ґрунту 0,07-0,13% і 1,3-2,5 т/га. Найвищі запаси гумусу в шарі 0-30 см. були за плоскорізного обробітку із внесенням гною і мінеральних добрив - 145 т/га.

Показники фізико-хімічних властивостей ґрунту За систематичного застосування ґрунтозахисних технологій активно проходять окисно-відновні реакції, які пов'язані з процесами трансформації органічних решток, утворенням органо-мінеральних сполук і їх комплексів. Окисно-відновні умови впливають на ступінь доступності окремих елементів живлення та забезпечують для рослин їх більш сприятливе співвідношення у ґрунтових розчинах протягом вегетаційного періоду культур. У свою чергу реакція ґрунтового розчину впливає на характер і інтенсивність мікробіологічних процесів, а також на перехід у ґрунтовий розчин багатьох компонентів окисно-відновних систем ґрунту.

У наших дослідженнях встановлено, що динаміка ОВП змінювалася залежно від способу обробітку ґрунту, добрив і строків визначення. Незалежно від систем обробітку ґрунту спостерігалось підвищення значень ОВП від весни до середини вегетаційного періоду і поступове зниження до осені. Підвищення ОВП за внесення добрив можна пояснити більшою мікробіологічною активністю, посиленням мінералізаційних процесів, особливо в середині та другій половині вегетаційного періоду, надходженням у ґрунт біологічно активних речовин з кореневими виділеннями.

Величина рН ґрунтового розчину протягом вегетаційного періоду мала обернену до показників ОВП динаміку і знижувалась влітку та підвищувалась до кінця вегетаційного періоду сільськогосподарських культур. Застосування системи різноглибинного і мілкого обробітків ґрунту сприяло підвищенню реакції ґрунтового розчину. Внесення різних видів добрив частково знижувало рН, що найпомітніше за мілкого обробітку. Найвищі значення рН відмічались на фоні органічних і мінеральних добрив за різноглибинного і мілкого плоскорізного обробітку ґрунту.

За рахунок кращої гумусованості верхніх шарів ґрунту збільшувалася його буферна ємність, зменшувався вплив внесених добрив на показники рН ґрунтового розчину та підвищувалася таким чином здатність до саморегуляції. Застосування безполицевих обробітків ґрунту сприяло підвищенню реакції ґрунтового розчину, а внесення різних видів добрив до часткового зниження показника рН.

За результатами досліджень найбільш значне зниження середньорічних показників рН водного і сольового відмічалось за оранки у всіх варіантах удобрення. Внесення гною підвищило ці показники порівняно з неудобреним варіантом, а соломи і додаткового азоту їх знизило, що пояснюється формуванням кислих продуктів її розкладу.

Вищі показники рН водного і сольового за безполицевих обробітків в усіх варіантах удобрення свідчать про збільшення буферності і стабілізацію ґрунтово-вбирного комплексу чорнозему типового, що підтверджуються також показниками гідролітичної кислотності і суми увібраних основ.

За безполицевих обробітків відбулося помітне зниження гідролітичної кислотності в досліджених шарах ґрунту як у варіантах з удобренням, так і без них. Добрива збільшили потенційну кислотність у варіантах з оранкою і фактично не впливали на її показники за безполицевих обробітків. Внесення з соломою додаткового азоту та поєднання їх з сидератами у варіантах з оранкою спричинило підвищення показників кислотності, що можна пояснити тими ж чинниками, як і зниження реакції ґрунтового середовища. Відповідно до зниження гідролітичної кислотності відмічалось підвищення показників суми ввібраних основ і це особливо помітно у варіантах з мілким плоскорізним обробітком. За такого обробітку та внесення добрив підвищення, порівняно з оранкою становило в шарі 0-15 см. - 2,4-3,6, а в шарі 15-30 см. - 0,3-1,2 мекв на 100 г. ґрунту. У варіантах без внесення добрив безполицеві обробітки також мали перевагу над оранкою. Використання гною, порівняно з іншими видами органічних добрив, було найефективнішим заходом поліпшення фізико-хімічних властивостей чорнозему типового.

Значний вплив на показники фізико-хімічних властивостей ґрунту має режим вільних карбонатів (рис. 1).

Рис. 1. - Динаміка розподілу вільних карбонатів залежно від системи обробітку і систем удобрення, 2001-2004 р., см.:

Загальною його особливістю за всіх способів обробітку і удобрення є істотне підняття ліній закипання вільних карбонатів від початку до середини вегетаційного періоду з наступним поступовим її зниженням до кінця вегетації культур.

Особливо це помітно у варіанті з мілким плоскорізним обробітком, де на всіх фонах удобрення лінія закипання карбонатів була найближча до поверхні ґрунту впродовж вегетаційного періоду.

У варіантах з внесенням добрив, особливо соломи і сидератів, карбонати залягали глибше, що позначилось на реакції ґрунтового середовища та гідролітичній кислотності. У варіантах з мілким плоскорізним обробітком динаміка підняття карбонатів була найбільш значною, що є показником процесів саморегуляції ґрунтової родючості.

Режим вмісту елементів живлення у ґрунті визначається як його генетичними особливостями, так і відповідними технологіями вирощування культур. Тривале сільськогосподарське використання ґрунтів супроводжується зміною інтенсивності в них колообігу речовин, значним виносом азоту, фосфору, калію та зменшенням у ґрунті запасів органічної речовини. За умов інтенсивного землеробства та застосування органічних і мінеральних добрив, системи обробітку ґрунту мають велике значення для його родючості. Впровадження безполицевих систем обробітку обумовлює зменшення інтенсивності втрат органічної речовини та поліпшення властивостей ґрунту. За таких умов відбувається диференціація вмісту органічних речовин, а разом з нею змінюється режим елементів живлення в ґрунті. Проведений аналіз дії різних систем обробітку ґрунту і удобрення на режим елементів живлення свідчить, що вони впливають на їх вміст і перерозподіл в оброблюваному шарі. Внесення добрив підвищувало вміст азоту легкогідролізованих сполук у шарі 0-15 см. на 1,1-4,1 мг/кг, а в шарі 15-30 см. на 1,1-4,4 мг/кг. При цьому найвищі показники мав варіант з мілким плоскорізним обробітком та внесенням гною або гною і соломи на фоні мінеральних добрив, де вміст азоту становив 51,2-52,1 мг/кг, що більше, ніж при оранці на 3,0-3,5 мг/кг. У середньому в оброблюваному шарі 0-30 см. приріст порівняно з оранкою у цих варіантах удобрення становив 2,1 і 2,6 мг/кг. Аналогічні закономірності відмічені і за вмістом у ґрунті рухомого фосфору та обмінного калію. Внесення добрив сприяло підвищенню вмісту фосфору в ґрунті і найбільше в його верхньому шарі при безполицевих обробітках. Високі показники відмічалися за внесення гною і мінеральних добрив, де порівняно з оранкою, вміст фосфору в шарі 0-30 см. був вищим при різноглибинному і мілкому плоскорізних обробітках, відповідно, на 10,7 і 9,7 мг/кг. Найвищий показник мав верхній шар ґрунту 0-15 см. при мілкому плоскорізному обробітку - 69,7 мг/кг.

Вміст обмінного калію також був вищим за безполицевих обробітків як із застосуванням добрив, так і без них. Без добрив у шарі 0-30 см. його вміст зростав порівняно з оранкою на 3,0-8,1 мг/кг, а їх внесення сприяло істотному підвищенню вмісту обмінного калію та посилювало перевагу цих обробітків. За ґрунтозахисних технологій була помітною диференціація за вмістом основних елементів живлення 0-30 см. шару ґрунту та відмічалася різниця між показниками верхнього і нижнього шарів, чого не було за оранки. Динаміка вмісту елементів живлення впродовж вегетаційного періоду була схожою для всіх досліджених елементів. На початку вегетаційного періоду вміст у ґрунті азоту легкогідролізованих сполук, рухомого фосфору та обмінного калію був найвищим, потім він знижувався по мірі росту й розвитку рослин і восени трохи зростав, але не досягав початкових значень.

Кореляційний зв'язок між фізико-хімічними та агрохімічними показниками і врожайністю сільськогосподарських культур. Проведена оцінка зв'язку між показниками родючості за різних систем обробітку ґрунту показала, що між окремими з них існує сильна кореляційна залежність, зумовлена як сутністю відповідних фізико-хімічних та агрохімічних властивостей ґрунту, так і впливом технологій вирощування культур, що вивчалися у польовому досліді.

Між урожайністю культур і вмістом гумусу та елементів живлення встановлений сильний зв'язок. Коефіцієнт кореляції між вмістом гумусу за варіантами різних обробітків і урожайністю культур становив: для пшениці озимої - 0,920-0,990, кукурудзи на зерно - 0,975-0,977, кукурудзи на силос - 0,970-0,986. Вміст гумусу у шарі 0-15 см. за всіх обробітків ґрунту характеризувався сильним зв'язком із сумою увібраних основ(r = 0,702-0,936) вмістом сполук азоту, що легкогідролізують (r = 0,897 при мілкому обробітку), обмінного калію (r = 0,709-0,823) та середнім зв'язком із вмістом рухомого фосфору (r = 0,515-0,554), оскільки фосфорний фонд ґрунту значною мірою забезпечується його мінеральною частиною.

Кореляційний зв'язок за всіх типів обробітку ґрунту між гумусом та актуальною, потенційною кислотністю слабкий або середній (r = -0,414-0,429), що,ймовірно, вказує на існування інших, не менш впливових чинників (концентрацією іонів Al та Fe).

Створена модель свідчить, що в першій половині вегетаційного періоду за мінімального обробітку ґрунту відмічалося помітне підвищення ОВП, гідролітичної кислотності та рухомих кальцію і магнію. В другій половині вегетаційного періоду спостерігалося поступове зниження цих показників. За припинення споживання рослинами кальцію і магнію, а також надходження рослинних решток у ґрунт при інтенсивній діяльності мікроорганізмів, відбувалось поступове відновлення вмісту їх рухомих сполук. Вміст елементів живлення за цього зменшувався.

Рис. 2. - Схематична модель динаміки та взаємодії показників фізико-хімічних і агрохімічних властивостей чорнозему типового за вегетаційний період на мілкому плоскорізному обробітку:

Урожайність сільськогосподарських культур і продуктивність ланки сівозміни. Урожайність сільськогосподарських культур залежала як від їх удобрення, так і від систем обробітку ґрунту. Систематичне застосування добрив у сівозміні підвищило урожайність пшениці озимої після гороху за оранки на 52,3-67,3%, різноглибинного плоскорізного обробітку на 54,0-71,0% і за мілкого плоскорізного обробітку на 54,4-74,4%. Урожайність пшениці озимої після гороху за різноглибинного плоскорізного обробітку порівняно з оранкою підвищилась за використанням у сівозміні гною і мінеральних добрив на 0,14 т/га, у варіанті вирощуванням сидератів - 0,17 т/га. За мілкого плоскорізного обробітку найвища урожайність спостерігалась за внесення органічних і мінеральних добрив і становила 5,86 т/га. У цьому ж варіанті відмічався найвищий приріст - 0,27 т/га і він був істотним. Внесення добрив збільшило урожайність кукурудзи на зерно за всіх системах обробітку і приріст становив 2,09-3,02 т/га. Ґрунтозахисні технології вирощування кукурудзи на зерно, що базувались на плоскорізному обробітку були ефективнішими за технологію на оранці. Кращим був варіант з різноглибинним обробітком ґрунту, де врожайність становила 7,94-8,82 т/га і приріст порівняно з оранкою у варіантах з внесенням гною або соломи і сидератів досягав 0,42-0,51 т/га.

Висока врожайність кукурудзи на силос була за всіх систем обробітку ґрунту у варіантах післядії гною і мінеральних добрив, та внесення соломи і вирощування сидератів. Найвищі прирости врожаю за безполицевих обробітків відмічались у варіантах з внесенням соломи і мінеральних добрив - 4,1-5,5 т/га.

Норми і види добрив і способи обробітку впливали на урожайність культур, а, отже, і на продуктивність ланки сівозміни пшениця озима-кукурудза на зерно-кукурудза на силос. Без внесення добрив безполицеві обробітки підвищували продуктивність ланки сівозміни на 0,77-0,93 т/га зернових одиниць. Внесення добрив підвищило продуктивність у всіх способах обробітку на 6,96-9,13 т/га зернових одиниць, або 51,4-70,2%.

Найбільші прирости відмічались у варіанті з внесенням гною і мінеральних добрив. Найвища продуктивність ланки сівозміни була у варіантах з різноглибинним і мілким плоскорізними обробітками та внесенням гною і мінеральних добрив, які досягали відповідно 23,0 і 22,3 т/га зернових одиниць. Економічна та енергетична ефективність технологій вирощування. Економічний аналіз свідчить, що ґрунтозахисні технології вирощування пшениці озимої, кукурудзи на зерно та кукурудзи на силос, які базуються на мінімальному обробітку, сприяють підвищенню рівня рентабельності та зниженню собівартості основної продукції. Найвищий умовно чистий прибуток отримано за вирощування пшениці озимої у варіанті з мілким плоскорізним обробітком по фону післядії гною - 2343 грн/га, кукурудзи на силос у варіанті сидерати, солома і мінеральні добрива - 3182 грн/га. За вирощування кукурудзи на зерно найкращий показник мав варіант з різноглибинним плоскорізним обробітком та внесенням гною + NPK - 2153 грн/га. Зменшення витрат на обробіток і добрива та підвищення енергомісткості врожаю за ґрунтозахисних обробітків обумовило підвищення коефіцієнта енергетичної ефективності (Кее) порівняно з оранкою. За різноглибинного і мілкого плоскорізних обробітків порівняно з оранкою Кее був більшим на 0,62-1,33 при вирощуванні пшениці озимої у варіанті, де вносили органічні і мінеральні добрива.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в результаті досліджень впливу мінімізації обробітку ґрунту і елементів біологізації землеробства на фізико-хімічні та агрохімічні властивості чорнозему типового середньосуглинкового на лесі, урожайність сільськогосподарських культур та продуктивність ланки сівозміни. На основі отриманих експериментальних даних можна зробити такі висновки:

1. Застосування ґрунтозахисних технологій вирощування культур з мінімізацією обробітку ґрунту й елементами біологізації сприяло збільшенню вмісту і запасів гумусу в оброблюваному шарі чорнозему типового. За безполицевих обробітків та внесення органічних і мінеральних добрив порівняно з оранкою вміст гумусу підвищився на 0,07-0,15%, а його запаси в обробленому шарі збільшили на 2,7-3,4 т/га. Найвищі запаси гумусу в шарі ґрунту 0-30 см. відмічались за мілкого плоскорізного обробітку із внесенням гною і мінеральних добрив і становили 145 т/га;

2. Окисно-відновний потенціал характеризує біологічну активність і інтенсивність трансформації рослинних решток. Добрива підвищували цей показник, а системи обробітку ґрунту мало впливали на його величину. Найменші значення отримано на початку вегетаційного періоду - 340-440 мВ, потім відмічалося підвищення влітку до 410-510 мВ, а в осінній період поступове зниження до 370-450 мВ. Зниження окисно-відновного потенціалу пов'язано із зменшенням біологічної активності ґрунту і надходженням у цей період свіжої органічної речовини;

3. Мінімізація обробітку ґрунту сприяла підвищенню показників реакції ґрунтового розчину, а внесення різних видів добрив - особливо соломи і мінеральних добрив, до часткового зниження значень рН водного і сольового. Впродовж вегетації показники рН були вищими і їх динаміка більшою за безполицевих обробітків, особливо мілкого плоскорізного, де приріст порівняно з оранкою становив 0,20-0,35 одиниць. Показник активної кислотності ґрунту мав обернену динаміку до значень окисно-відновного потенціалу і знижувався влітку та підвищувався до кінця вегетаційного періоду;

4. Застосування різних систем обробітку, доз і видів добрив впливає на зміну гідролітичної кислотності чорнозему типового. Відмічалось зниження її величини за безполицевих обробітків порівняно з оранкою як у варіанті без добрив, так і на удобрених фонах. У варіантах з оранкою використання соломи або соломи і сидератів збільшило гідролітичну кислотність - на 1,24-2,25 мекв/100 г. ґрунту. Безполицеві обробітки сприяли підвищенню суми обмінних катіонів. Найбільший приріст порівняно з оранкою відмічався у верхньому шарі 0-15 см. у варіантах з використанням гною або соломи та сидератів і становив 3,0-3,4 мекв /100 г. ґрунту, що, в свою чергу, позитивно впливає на збереження та підвищення родючості чорнозему типового;

5. Вміст рухомих кальцію та магнію змінювався під впливом різних систем обробітку і систем удобрення. На удобреному фоні, з використанням гною і мінеральних добрив за безполицевих обробітків вміст рухомих кальцію і магнію в шарі 0-30 см. був вищим порівняно з оранкою. Особливо значною перевага була в верхньому шарі ґрунту за мілкого плоскорізного обробітку, де вміст катіонів становив Са2+, 12,3-14,6 і Mg2+, 2,0-2,1 мг. на 100 г. ґрунту. Спостерігалась динаміка вмісту рухомого кальцію і магнію впродовж вегетаційного періоду. Від початку до середини вегетаційного періоду відмічалось збільшення їх вмісту в ґрунтовому розчині і потім поступове зниження;

6. Різні системи обробітку та удобрення ґрунту впливали на режим вільних карбонатів. Їх динаміка свідчить, що впродовж вегетації відбувалося поступове підвищення лінії закипання карбонатів. Особливо інтенсивне за безполицевих обробітків, де вони досягають обробленого шару. Внесення добрив сприяло деякому пониженню лінії закипання карбонатів, особливо у варіанті солома, сидерати і мінеральні добрива. Підтягування лінії закипання карбонатів до верхніх шарів ґрунту впливало на динаміку реакції ґрунтового розчину, вміст водорозчинного кальцію і магнію та зменшило гідролітичну кислотність; сільськогосподарський землеробство чорнозем

7. Безполицеві обробітки сприяють поліпшенню поживного режиму чорнозему типового та мають перевагу над оранкою на удобреному і на неудобреному фоні. За різноглибинного і мілкого плоскорізних обробітків ґрунту вміст азоту легкогідролізованих сполук підвищився порівняно з оранкою на 2,6 і 2,1 мг/кг. Таке ж перевищення на цих обробітках відмічалося за вмістом рухомих сполук фосфору на 12,7 і 11,7 мг/кг і обмінного калію на 3,0 і 6,8 мг/кг;

8. Існує зв'язок між вмістом гумусу та іншими показниками властивостей чорнозему типового: сумою обмінних катіонів, елементами живлення рослин, окисно-відновним потенціалом. Між урожайністю культур, вмістом гумусу та елементами живлення також встановлений сильний зв'язок. Коефіцієнт кореляції між вмістом гумусу за варіантами різних обробітків і урожайністю культур становили для пшениці озимої 0,920-0,990, кукурудзи на зерно 0,975-0,977, кукурудзи на силос 0,986;

9. Висока урожайність всіх культур ланки сівозміни відмічалась при технологіях, що базуються за безполицевих обробітків. За систематичного їх використання і удобрення урожайність пшениці озимої становила 5,16-5,86 т/га і відмічалась стійка тенденція її приросту порівняно з варіантами оранки. При вирощуванні кукурудзи на зерно кращим був варіант з різноглибинним обробітком ґрунту, де врожайність становила 7,94-8,82 т/га і приріст порівняно з оранкою у варіантах з внесенням гною або соломи і сидератів досягав 0,42-0,51 т/га. Урожайність кукурудзи на силос мало відрізнялась за варіантами безполицевих обробітків і була вищою ніж за оранки. Найбільш суттєвий приріст відмічався у варіанті із застосуванням соломи і сидератів - 4,1-5,5 т/га. Найвища продуктивність в ланці зерно-бурякової сівозміни відмічалась у варіанті з різноглибинним обробітком із внесенням гною і мінеральних добрив і становила 23,0 т/га зернових одиниць;

10. Найбільш економічно вигідним є застосування безполицевих обробітків ґрунту із внесенням органічних і мінеральних добрив. Умовно чистий прибуток при внесенні гною і мінеральних добрив та різноглибинному і мілкому обробітках становив, відповідно - 3005 і 3239 грн/га, а внесенні соломи, сидератів і мінеральних добрив - 2953 і 3155 грн/га;

11. Енергетична ефективність ґрунтозахисних технологій була вищою ніж технології на оранці. У варіантах з безполицевими обробітками при вирощуванні пшениці озимої, кукурудзи на зерно і кукурудзи на силос, коефіцієнт енергетичної ефективності становив відповідно 4,61-8,43, 6,12-8,43, 5,78-7,10, а у варіантах з оранкою 4,47-7,10, 5,68-7,99, 5,56-6,53.

СПИСОК ПРАЦЬ ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Наумовська О.І. Біологічна активність чорнозему типового при застосуванні ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур / О.І. Наумовська, І.В. Євпак, Н.М. Манішевська, І.М. Алексєєнко // Вісник Харківського Національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва - 2004. - №1. - С. 141-145 (здобувач провела лабораторні і польові дослідження, написала статтю).

2. Євпак І.В. Вплив ґрунтозахисних технологій на фізико-хімічні властивості чорноземів типових / І.В. Євпак // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2005. - Вип. 81 - С. 61-65.

3. Євпак І.В. Вплив ґрунтозахисних технологій вирощування культур на родючість ґрунту / І.В. Євпак // Вісник аграрної науки. - 2009. - №12. - С. 69-70.

4. Балаєв А.Д. Фізико-хімічні властивості чорнозему типового за застосування мінімізації обробітку ґрунту і біологізації землеробства / А.Д. Балаєв., І.В. Євпак, С.Д. Павлюк // Науковий вісник НУБіП України,- К., 2009. - Вип. 134,Ч.3. - С. 124-131.

5. Балаєв А.Д. Саморегуляція родючості чорноземів типових у ґрунтозахисному землеробстві / А.Д. Балаєв, О.І. Наумовська, І.В. Євпак, В.П. Целютін // Агрохімія і ґрунтознавство: Міжвідомчий тематичний науковий збірник. Спец. випуск до VI з'їзду УТГА (1-5 липня 2002 р., Умань). - Книга третя. - Харків, 2002. - С. 11-13.

6. Наумовська О.І. Вплив ґрунтозахисних технологій на родючість чорнозему типового / О.І. Наумовська, І.В. Євпак, Н.М. Манішевська, І.М. Алексєєнко // Збірник наукових праць Інституту землеробства Української академії аграрних наук: спец. випуск, присвячений Всеукраїнській науковій конференції «Шляхи підвищення ефективності використання на добриво побічної продукції рослинництва». - К., 2003. - С. 68-71 (здобувач провела лабораторні і польові дослідження, написала статтю).

7. Балаєв А.Д. Родючість чорноземів типових за дострокового використання ґрунтозахисних технологій вирощування культур / А.Д. Балаєв., І.В. Євпак, Н.М. Манішевська // Агрохімія і ґрунтознавство: Міжвідомчий темат. наук. збірник: спец. випуск до VIІ з'їзду УТГА. Книга друга. - Харків. - 2006. - С. 8-10. (здобувач провела лабораторні і польові дослідження, підготувала публікацію).

Размещено на Allbest.ru