Зміна родючості сірого лісового ґрунту Правобережного Лісостепу за різної інтенсивності його використання та сидерації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кабінет міністрів України

Національний університет біоресурсів і природокористування України

УДК 631.41:631.811

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Спеціальність 06.01.03 - Агроґрунтознавство і агрофізика

Зміна родючості сірого лісового ґрунту правобережного лісостепу за різної інтенсивності його використання та сидерації

Салтановська Олена Павлівна

Київ - 2011

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Національному університеті біоресурсів і природокористування України Кабінету Міністрів України

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор Балаєв Анатолій Джалілович, Національний університет біоресурсів і природокористування України, завідувач кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів імені М.К.Шикули

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професорДегтярьов Василь Володимирович, Харківський національний аграрний університет імені В.В. Докучаєва, декан факультету агрохімії і ґрунтознавства кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Ткаченко Микола Адамович, Національний науковий центр «Інститут землеробства НААН України», в. о. заступника директора з наукової роботи

Захист відбудеться « 8 » грудня 2011р. о 13⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному університеті біоресурсів і природокористування України за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус № 3, ауд.65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету біоресурсів і природокористування України за адресою: 03041, м. Київ-41, вул.. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус №4, кім.28

Автореферат розісланий «8» листопада 2011р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.В. Логінова.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Проблема збереження родючості ґрунтів в Україні залишається дуже актуальною у зв'язку із значною розораністю земель, різким збільшенням кількості землевласників і землекористувачів, не дотриманням ними науково обґрунтованих сівозмін і ґрунтоохоронних заходів, що призводять до розвитку деградаційних процесів: дегуміфікації, переущільнення, еродованості. Відомо, що зараз розорано понад 80 % сільськогосподарських угідь, третина з яких зазнають водної і майже половина вітрової ерозії, в переважній більшості площ ріллі відмічається дефіцитний баланс гумусу.

У сучасних умовах становище ускладнюється через нестачу традиційних органічних добрив, застосування в сівозмінах інтенсивних культур і, навіть, використання монокультури, інтенсивний обробіток ґрунту та внесення великих норм мінеральних добрив і пестицидів. Набули поширення короткоротаційні сівозміни з інтенсивними високоврожайними культурами. І тому важливим питанням є забезпечення в них бездефіцитного балансу гумусу і елементів живлення як умови збереження родючості ґрунтів. Також наукову і практичну цінність має вивчення впливу найпоширеніших чинників деградаційних процесів в умовах ріллі або відтворення родючості ґрунту в природних ценозах та їх кількісна оцінка.

Питанню відтворення родючості ґрунтів присвячено багато досліджень, які пропонують гумусозберігаючі заходи і технології вирощування культур. Проте застосування в короткоротаційних сівозмінах Правобережного Лісостепу різних сидеральних культур для відтворення родючості сірого лісового ґрунту і підвищення врожайності досліджено недостатньо, тому є досить актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у рамках науково-дослідних робіт із державною реєстрацією на створення науково-технічної продукції кафедри ґрунтознавства і охорони ґрунтів імені М.К. Шикули Національного університету біоресурсів і природокористування України за темою: „Обґрунтувати і розробити ресурсозберігаючі технології управління продуктивністю чорноземів Правобережного Лісостепу України, відтворення родючості та забезпечення в них позитивного балансу органічної речовини” (номер державної реєстрації - 0104U004370) та Вінницької державної сільськогосподарської дослідної станції НААН за завданням „Удосконалити існуючі та розробити нові елементи технології виробництва цукрових буряків з використанням гібридів нового покоління, провідних вітчизняних та зарубіжних селекційних установ” (номер державної реєстрації - 0106U009472).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було встановлення впливу різної інтенсивності використання сірого лісового ґрунту Правобережного Лісостепу України на його фізико-хімічні, агрохімічні та фізичні властивості і розроблення системи заходів із відтворення родючості цього ґрунту та одержання стабільних урожаїв сільськогосподарських культур.

Згідно з метою досліджень вирішувались такі задачі:

- встановити зміну вмісту і запасів гумусу сірого лісового ґрунту залежно від різної інтенсивності його використання;

- вивчити показники фізико-хімічних та водно-фізичних властивостей сірого лісового ґрунту за різних умов його використання;

- вивчити динаміку формування поживного режиму ґрунту за різного його використання і сидерації;

- встановити вплив застосування різних сидератів та удобрення на урожайність сільськогосподарських культур;

- розрахувати економічну і енергетичну ефективність застосування різних сидеральних культур та удобрення на сірому лісовому ґрунті.

Об'єкт дослідження - зміни родючості сірого лісового грубопилувато-середньосугликового ґрунту за різної інтенсивності його використання і сидерації, продуктивність ланки сівозміни.

Предмет дослідження - вміст і динаміка органічної речовини, фізико-хімічні, водно-фізичні та агрохімічні властивості сірого лісового ґрунту; врожайність культур і якість врожаю.

Методи дослідження: для вивчення зміни родючості ґрунту за різної інтенсивності його використання було закладено довготривалий стаціонарний польовий дослід. З метою вивчення впливу сидерації на родючість ґрунту закладали стаціонарний польовий короткоротаційний дослід. Для визначення вмісту показників родючості в ґрунті використовували лабораторно-аналітичні методи. Достовірність одержаних результатів досліджень обчислювали математико-статистичним методом. Ефективність застосування сидеральних культур як зеленого добрива визначали за допомогою методу економічної та біоенергетичної оцінки.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в умовах Правобережного Лісостепу вивчено вплив довготривалого застосування беззмінного пару, монокультури кукурудзи, перелогу і сівозміни на фізичні, фізико-хімічні і агрохімічні властивості сірого лісового ґрунту. Встановлено, що в умовах ріллі відтворення його родючості відбувається лише у сівозміні з внесенням добрив. Доведено, що застосування сидеральних культур і удобрення позитивно впливає на вміст органічної речовини ґрунту, поліпшує поживний режим, знижує щільність, збільшує вологозапаси ґрунту та підвищує агроекономічну і енергетичну ефективність.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати дають можливість відновити родючість сірих лісових ґрунтів у короткоротаційній сівозміні Правобережного Лісостепу при застосуванні різних сидеральних культур та удобрення, що веде до підвищення врожайності і якості вирощуваних культур та збільшує продуктивність ланки сівозміни: буряки цукрові, ячмінь ярий та ріпак озимий. Виробничу перевірку проведено на площі 60 га в ДП ДГ “Корделівське” Калинівського району Вінницької області, що підтверджено актом впровадження.

Особистий внесок здобувача. Здобувач особисто брала участь проведенні польових досліджень та виконанні лабораторних аналізів, проведені їх статистичної обробки, узагальнені і опрацюванні літературних джерел, формулюванні висновків та основних положень дисертації, підготовці рекомендацій для виробництва.

У спільних публікаціях: [2] - проведено дослідження та аналіз отриманих результатів щодо зміни родючості сірого лісового ґрунту за різного його сільськогосподарського використання; [4] - проведено аналіз зміни вмісту та запасів гумусу в сірому лісовому ґрунті за застосування різних сидеральних культур як зеленого добрива.

Апробація результатів дисертації. Основні результати та положення дисертаційної роботи доповідались, обговорювались та були опубліковані в матеріалах: Міжнародної науково-практичної конференції. «Наукові основи землеробства у зв'язку з потеплінням клімату» (Миколаїв, 2010 р.); на Міжнародній науково-практичній конференції з нагоди 65-річчя з дня заснування факультету агрохімії та ґрунтознавства ХНАУ ім. В.В. Докучаєва (Харків, 2011р.); щорічно обговорювались на засіданнях кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів ім. проф. М.К. Шикули НУБіП України (2006, 2007, 2008 рр.)

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 5 наукових праць, з яких 4 - статті у фахових виданнях та матеріали конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 7 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, 6 додатків. Основний текст дисертаційної роботи викладено на 122 сторінках комп'ютерного тексту, містить 22 таблиці, 18 рисунків. Список використаної літератури містить 284 найменування.

Основний зміст роботи

Проблема охорони і відтворення родючості ґрунтів в інтенсивному землеробстві (огляд літератури).

У цьому розділі розглянуто та проаналізовано наукові досягнення вітчизняних та зарубіжних вчених (Б.С. Носка, 1992; В.Ф. Сайка, 2003; М.К. Шикули, 2004; Д.М. Бенцаровського, 2006; А.М. Берднікова, 1992; К.І. Довбана, 1990; Г.А. Мазура, 2002; В.В. Медведєва, 2006; C.A. Campbell, 1982; J. Bjorklung, 2004) із питань проблеми впливу різної інтенсивності використання ґрунтів на їх показники родючості. Показано, що довготривале інтенсивне використання ґрунтів без внесення достатньої кількості органічних і мінеральних добрив призвело до прогресування різних видів деградацій: еродованості, переущільнення ріллі, інтенсивної мінералізації гумусу, зменшення вмісту поживних елементів, тощо.

На основі аналізу наукової літератури було встановлено, що для покращення родючості ґрунтів, розроблені і впроваджуються ряд заходів: оптимальна структура земельних угідь, види сівозмін, ґрунтозахисна система обробітку, використання соломи і побічної продукції, вирощування сидеральних культур як зеленого добрива та ін. Проте, незважаючи на успіхи у пошуку шляхів покращення родючості, ця проблема все-таки залишається через недостатню комплексність заходів і генетичні особливості ґрунтів.

Умови та методика проведення дослідження.

Дослідження впродовж 2006-2009 рр. проводили в двох стаціонарних дослідах Вінницької державної сільськогосподарської дослідної станції НААН, розміщених на одній ґрунтовій відміні - сірому лісовому грубопилувато-середньосугликовому ґрунті.

Стаціонарний дослід № 1, в якому вивчався вплив різної інтенсивності використання сірого лісового ґрунту на його родючість, був закладений у 1991 р. Площа посівної ділянки становить 1600 м². Повторність досліду триразова. На посівній ділянці були виділені і зафіксовані три облікові ділянки, кожна площею 100 м².

Схема досліду №1 складалася з таких варіантів:

1. Беззмінний пар без внесення добрив.

2. Беззмінний пар + NPK.

3. Монокультура кукурудзи на зерно без внесення добрив.

4. Монокультура кукурудзи на зерно + NPK.

5. Сівозміна без внесення добрив.

6. Сівозміна + NPK.

7. Переліг без внесення добрив.

8. Переліг + NPK.

Переліг залужували один раз при закладанні досліду (1991 р.) злаково-бобовою травосумішшю, яка не збиралася, проте проводили щорічно восени обліки продуктивності надземної маси в сирій і сухій речовині. На половині перелогової ділянки щорічно вносили мінеральні добрива (N₃₀P₂₀K₃₀), що відповідали одинарній дозі, яку вносять під конюшину.

На половині дослідної ділянки варіанта із беззмінним паром також щорічно під основний обробіток ґрунту вносили мінеральні добрива в нормі N₃₀P₂₀K₃₀.

На ділянці, де вивчалась монокультура кукурудзи на зерно, на половині посівної площі восени під основний обробіток вносили одинарну дозу мінеральних добрив N₁₂₀P₆₀К₉₀. Збір урожаю кукурудзи здійснювали механізовано.

У цьому стаціонарному досліді також вивчалася плодозмінна короткоротаційна сівозміна з чергуванням культур: конюшина, пшениця озима, буряки цукрові, ячмінь з підсівом конюшини. Норма внесення мінеральних добрив на 1 га сівозмінної площі становила - N₈₈P₅₃К₇₈. Досліджувалися культури: пшениця озима (2006 р.); буряки цукрові (2007 р.); ячмінь з підсівом конюшини (2008 р.).

Під пшеницю озиму вносили мінеральні добрива - N₁₃₀P₆₀К₉₀, під буряки цукрові - N₁₆₀P₁₂₀К₁₆₀, під ячмінь з підсівом конюшини - N₆₀P₃₀К₆₀. Добрива у формі аміачної селітри, суперфосфату і калімагнезії на запланованих ділянках вносили вручну з дотриманням точної норми і співвідношення елементів живлення, яке відповідає варіантам стаціонарного досліду. Культури вирощувалися за загальноприйнятими технологіями зони Правобережного Лісостепу.

Стаціонарний дослід № 2, в якому вивчався вплив різних сидератів без внесення добрив та за внесення мінеральних добрив на родючість сірого лісового ґрунту і врожайність культур ланки сівозміни (буряки цукрові, ячмінь ярий та ріпак озимий), був закладений у 2006 р. Площа облікової ділянки становить 100 м². Повторність досліду триразова.

Дослідження проводилися в короткоротаційній сівозміні з чергуванням культур: пшениця озима, буряки цукрові, ячмінь ярий, ріпак озимий. Культури вирощувалися за загальноприйнятими технологіями зони Правобережного Лісостепу. Кількість добрив на 1 га сівозмінної площі становила - N₁₁₀P₇₆К_86.

Схема досліду № 2 містила такі варіанти:

1. Контроль (без сидератів і без внесення добрив).

2. Контроль (без сидератів) + NPK.

3. Вико-овес на зелене добриво.

4. Гірчиця біла на зелене добриво.

5. Горох на зелене добриво.

6. Вико-овес на зелене добриво + NPK.

7. Гірчиця біла на зелене добриво + NPK.

8. Горох на зелене добриво + NPK.

Сидеральні культури (2006 р.) вирощувалися після пшениці озимої. Сорти: вико-вівсяна сумішка (вика - Прибузька 14, овес - Скакун), горох - Вінничанин, гірчиця біла - Кароліна. Мінеральні добрива заробляли в ґрунт дисковою бороною згідно зі схемою досліду в нормі N₆₀P₆₀К₆₀ на варіантах досліду № 2, № 6, № 7, № 8 у формі нітроамофоски.

Досліджувалися культури: буряки цукрові (2007 р.) - сорт Юстина, де вивчалася пряма дія сидеральних добрив та їх післядія на ячменю ярому (2008 р.) - сорт Незабудка і ріпаку озимому (2009 р.) - сорт Чорний велетень.

Під буряки цукрові згідно зі схемою досліду мінеральні добрива вносили в нормі N₁₂₀P₁₂₀К₁₂₀ на варіантах № 2, № 6, № 7, № 8. Буряки цукрові збирали вручну у ІІІ декаді вересня з пробних ділянок площею 10 м² з кожного повторення з наступним зважуванням. Спостереження і облік врожаю проводили в трьох повтореннях.

Під ячмінь ярий вносили мінеральні добрива згідно зі схемою досліду в нормі N₃₀P₂₀К₃₀, під ріпак озимий N₁₁₀P₇₆К₈₆. Збір урожаю ячменю ярого та ріпаку озимого здійснювали прямим комбайнуванням, використовуючи комбайн “Дон-1500”. Мінеральні добрива вносили у формі аміачної селітри, суперфосфату і калімагнезії.

Польові й лабораторні дослідження виконували за загальноприйнятими методиками. Змішані зразки ґрунту відбиралися по повтореннях не менше ніж з чотирьох точок ділянки на глибину орного (0-30 см) і підорного шарів (30-50 см). Відбір проводили на стаціонарному досліді № 1 кожного місяця, а на стаціонарному досліді № 2 через місяць. Для визначення польової вологості зразки ґрунту відбирали через місяць з кожного 10-сантиметрового шару на метрову глибину.

У відібраних зразках ґрунту визначали: органічну речовину за методом Тюріна у модифікації Сімакова (ДСТУ 4289-2004); приготування сольової витяжки і визначення її рН - потенціометричним методом (ДСТУ ISO 10390-2001); рухомі форми фосфору і калію - за методом Чирікова (ДСТУ 4114-2002); гідролітичну кислотність - за методом Каппена в модифікації ЦІНАО; суму поглинутих основ методом Каппена; лужногідролізований азот - методом Корнфілда; польову вологість ґрунту термогравіметричним методом (ДСТУ ІSO 11465-2001); щільність ґрунту - гравіметричним методом у непорушених зразках з використанням бурових стаканів (ДСТУ ІSO 11272-2001);

Для визначення економічної і енергетичної ефективності різних технологій вирощування сільськогосподарських культур використовували методику Ю.О. Тараріка. Статистичну обробку даних проводили методом дисперсного аналізу з використанням програм Agrostat та Excel.

Зміна родючості сірого лісового грунту за різної інтенсивності його використання.

Вміст і запаси гумусу. Найважливішою властивістю ґрунту є його родючість, яка характеризується всією сукупністю його показників. Так, забезпечення рослин елементами живлення під час їх росту та розвитку здійснюється завдяки усьому комплексу фізичних, біологічних і хімічних властивостей ґрунту та їх динаміки в річному циклі.

У ґрунті інтенсивність процесів мінералізації і гуміфікації неоднакова за різних умов його використання (табл. 1). Введення беззмінного пару та монокультури кукурудзи є неефективним заходом для забезпечення бездефіцитного балансу гумусу, що впливає на більшість властивостей ґрунту та його родючість. Більше того відмічено, що у 0-30-сантиметровому шарі ґрунту на варіанті без добрив (вар. 1) та за мінеральної системи удобрення (вар. 5) під беззмінним паром спостерігається погіршення родючості ґрунту, де вміст гумусу на останній рік досліджень знизився відповідно до 1,94 і 2,02 % проти вихідного стану 2,15 %.

Найбільшу дегуміфікацію відмічено під монокультурою кукурудзи, де вміст органічної речовини за роки досліджень помітно зменшився. Так, в оброблювальному шарі ґрунту на варіантах без застосування добрив (вар. 2) втрати гумусу становили 0,44 %, а на варіанті, де добрива вносили (вар. 6) - 0,35 %. Менш помітними вони були в підорному шарі ґрунту. Тут показник втрат для цих варіантів був однаковим і дорівнював 0,09 %. Це, очевидно, пояснюється глибокою заробкою при оранці значної кількості рослинних решток кукурудзи, які сприяли підтриманню гумусованості ґрунту.

Таблиця 1 Зміни вмісту та запасів гумусу у півметровому шарі сірого лісового ґрунту за різної інтенсивності його використання

Варіанти досліду	Шар ґрунту, см	Вихідний стан, 1991 р.	Стан на період дослідження, 2008 р.	± до вихідного стану
		гумус, %	запаси гумусу, т/га	гумус, %	запаси гумусу, т/га	гумус, %	запаси гумусу, т/га
Без добрив
1. Беззмінний пар	0-30	2,15	77,4	1,94	66,9	-0,21	-10,5
	30-50	1,55	38,4	1,36	33,2	-0,19	-5,2
2. Монокультура кукурудзи	0-30	2,56	88,3	2,12	73,1	-0,44	-15,2
	30-50	1,73	42,9	1,64	40,0	-0,09	-2,9
3. Сівозміна	0-30	2,19	78,8	2,26	79,3	+0,07	+0,5
	30-50	1,92	47,6	1,89	46,8	-0,03	-0,8
4. Переліг	0-30	2,25	81,0	2,77	89,7	+0,52	+8,7
	30-50	1,40	34,7	1,70	40,8	+0,30	+6,1
За внесення добрив
5. Беззмінний пар + NPK	0-30	2,15	77,4	2,02	70,4	-0,13	-7,7
	30-50	1,55	38,4	1,40	34,2	-0,15	-4,2
6. Монокультура кукурудзи на зерно + NPK	0-30	2,56	88,3	2,21	76,2	-0,35	-12,1
	30-50	1,73	42,9	1,64	40,0	-0,09	-2,9
7. Сівозміна + NPK	0-30	2,19	78,8	2,36	82,8	+0,17	+4,0
	30-50	1,92	47,6	2,06	50,3	+0,14	+2,7
8. Переліг + NPK	0-30	2,25	81,0	2,78	91,1	+0,53	+10,1
	30-50	1,40	34,7	1,79	42,2	+0,39	+9,9
НІР05	0-30	0,04 0,03		0,03 0,05
	30-50	0,06 0,04		0,05 0,05

Примітка. НІР₀₅ - в чисельнику - для різної інтенсивності використання ґрунту; в знаменнику - для добрив.

Короткоротаційна сівозміна з полем багаторічних трав забезпечила в цілому в 0-30-сантиметровому шарі ґрунту бездефіцитний баланс гумусу. Проте результати досліджень свідчать, що найінтенсивніше відтворення родючості ґрунту перебігає під перелогом, де відмічається найбільше зростання вмісту гумусу. Так, на варіанті перелогу без застосування добрив (вар. 4) цей показник в 0-30 і 30-50-сантиметрових шарах ґрунту збільшився, відповідно, на 0,52 і 0,30 % проти вихідного стану. За мінеральної системи удобрення (вар. 8) вміст гумусу зріс на 0,53 і 0,39 % відносно вихідних його кількостей.

Було встановлено, що на варіанті з беззмінним паром в шарі ґрунту 0-30 см без застосування добрив та із їх застосуванням, запаси гумусу зменшилися на 10,5 і 7,7 т/га. Подібну ситуацію відмічено під монокультурою кукурудзи, де запаси гумусу на варіанті без внесення добрив (вар. 2) зменшилися порівняно з вихідним станом на 15,2 т/га, а за внесення на 12,1 т/га. Суттєве збільшення запасів гумусу, порівняно з іншими варіантами досліду, спостерігалося під перелогом на удобреному (вар. 8) та неудобреному фонах (вар. 4), відповідно по шарах 0-30 см і 30-50 см - 10,1 і 9,9 т/га та 8,7 і 6,1 т/га відносно вихідного стану (табл. 1).

Сезонна динаміка вмісту гумусу у ґрунті. У відтворенні родючості ґрунту більшу роль відіграє не стільки загальний вміст гумусу, скільки його здатність до сезонної циклічності. На рис. 1 наведено сезонну динаміку вмісту гумусу сірого лісового ґрунту в цілому за три роки проведення досліджень (2006-2008 рр.) на варіантах беззмінного пару, монокультури кукурудзи, сівозміни та перелогу за внесення мінеральних добрив. Графік показує, що не зважаючи на динаміку органічної речовини, існує певна її сезонна циклічність і восени відмічається стабілізація вмісту гумусу. Також слід зазначити, що амплітуда сезонних коливань залежала від гумусованості ґрунту, де у верхніх горизонтах вона була значно вища ніж у нижніх.



Рис. 1. Сезонна динаміка вмісту гумусу в шарах 0-30, 30-50 см сірого лісового ґрунту за різної інтенсивності його використання, 2006-2008 рр.

Порівнюючи усі варіанти досліду за амплітудою сезонних коливань органічної речовини ґрунту в орному шарі 0-30 см бачимо, що найменшою вона була під беззмінним паром (0,14 %). Це свідчить про те, що ґрунт не має запасів стабільної органічної речовини і втрачає свою регулятивну здатність.

Аналіз сезонної динаміки вмісту гумусу під сівозміною та просапною монокультурою кукурудзи показав, що вища вона під останньою, проте, як видно з графіка, темпи його відновлення під сівозміною є швидкішими. Причина полягає у фізіологічних особливостях вирощуваних культур і тому на посівах монокультури кукурудзи на зерно відновлення органічної речовини відбувається пізніше.

Найвищою амплітуда сезонних коливань вмісту гумусу була між усіма варіантами досліду під перелогом. Тут вона в 0-30-сантиметровому шарі ґрунту за мінеральної системи удобрення (вар. 8) становила 0,28 %. В 30-50-сантиметровому шарі вона була відповідно 0,16 %. Це свідчить про те, що тут ґрунт набув найкращої здатності до саморегуляції ґрунтової родючості, і, як наслідок, стабільності екосистеми в цілому, порівняно з іншими варіантами досліду.

Фізико-хімічні властивості. Аналіз відібраних зразків ґрунту показав погіршення показників фізико-хімічних властивостей ґрунту порівняно із вихідними даними на варіантах беззмінного пару, монокультури кукурудзи без застосування добрив та на фоні мінерального удобрення. На варіантах монокультури кукурудзи і різних фонах удобрення гідролітична кислотність в 0-30-сантиметровому шарі ґрунту збільшилася на 0,59-0,82 мг-екв/100 г ґрунту, а сума поглинутих основ відповідно зменшилася на 1,4-2,3 мг-екв/100 г ґрунту. На варіантах беззмінного пару гідролітична кислотність в орному шарі ґрунту зросла на 0,83-0,99 мг-екв/100 г ґрунту, а сума поглинутих основ знизилася на 2,7-2,9 мг-екв/100 г ґрунту.

Погіршення фізико-хімічних властивостей у варіантах з сівозміною відбулося навіть за сприятливого гумусного стану ґрунту. Варіант перелогу мав порівняно з іншими варіантами кращі показники, хоч зважаючи на збільшення гумусованості цього ґрунту, тут можна було очікувати суттєвіші позитивні зміни у ґрунтовому вбирному комплексі.

Вміст та сезонна динаміка елементів живлення у ґрунті. Встановлено, що поживний режим сірого лісового ґрунту залежав від інтенсивності його використання і змінювався під впливом застосування добрив (табл. 2).

Без внесення добрив на всіх варіантах досліду за виключенням перелогу, відмічається втрата елементів живлення у 0-30-сантиметровому шарі ґрунту, де найбільшою вона була на варіантах з монокультурою кукурудзи - 21,6-33,7 % та з беззмінним паром - 10,6-25,3 %. Внесення мінеральних добрив на цих варіантах не поліпшило вміст поживних речовин у даному ґрунті, а на варіантах сівозміни і перелогу в півметровому шарі сірого лісового ґрунту спостерігалося збільшення елементів живлення.

Таблиця 2 Зміна вмісту елементів живлення в сірому лісовому ґрунті за різної інтенсивності його використання, мг/кг ґрунту

Варіант досліду	Шар ґрунту, см	Вихідний стан, 1991 р.	Стан на період дослідження, 2008 р.
		Nлужн.	P2O5	K2O	Nлужн.	P2O5	K2O
Без добрив
1. Беззмінний пар	0-30	85,0	158	138	74,4	118	113
	30-50	70,2	121	98	64,2	102	89
2. Монокультура кукурудзи	0-30	87,1	160	125	63,1	106	98
	30-50	76,4	127	103	56,6	86	70
3. Сівозміна	0-30	80,1	153	123	82,2	153	102
	30-50	73,4	124	90	71,6	120	73
4. Переліг	0-30	80,0	146	140	83,0	153	176
	30-50	73,4	111	99	73,3	114	112
За внесення добрив
5. Беззмінний пар + NPK	0-30	85,0	158	138	76,0	139	129
	30-50	70,2	121	98	69,4	108	107
6. Монокультура кукурудзи на зерно + NPK	0-30	87,1	160	125	68,8	137	111
	30-50	76,4	127	103	66,3	109	106
7. Сівозміна + NPK	0-30	80,1	153	123	85,9	172	131
	30-50	73,4	124	90	78,0	143	98
8. Переліг + NPK	0-30	80,0	146	140	89,0	176	179
	30-50	73,0	111	99	80,4	128	118
НІР05	0-30	1,17 1,12	2,48 2,05	2,00 1,70	1,16 1,11	1,51 1,36	1,94 1,66
	30-50	1,57 1,41	1,62 1,44	2,07 1,76	1,10 1,07	1,90 1,64	1,90 1,64

Примітка. НІР₀₅ - в чисельнику - для різної інтенсивності використання ґрунту; в знаменнику - для добрив.

Спостерігалася динаміка вмісту у ґрунті лужногідролізованого азоту, рухомого фосфору та обмінного калію впродовж вегетаційного періоду.

Навесні відмічалося максимальне накопичення поживних елементів, пізніше вміст їх у ґрунті зменшувався, а потім, в кінці вегетаційного періоду поступово зростав, за виключенням обмінного калію, який до осені продовжував знижуватися.

Відтворення родючості сірого лісового грунту за застосування різних сидеральних культур.

В стаціонарному досліді № 2 вивчався вплив різних сидеральних культур на показники водно-фізичних і фізико-хімічних властивостей сірого лісового ґрунту, його вміст і запаси гумусу, поживний режим, врожайність культур та якість врожаю.

Фізичні властивості ґрунту і запаси продуктивної вологи. Дослідженнями встановлено, що використання різних сидеральних культур як зеленого добрива сприяє зменшенню щільності ґрунту та відмічається їх дія і післядія, особливо у верхньому 0-30-сантиметровому шарі. Якщо на контрольних варіантах щільність ґрунту становила 1,18-1,19 г/см³ в шарі 0-30 см і 1,28 г/см³ в шарі 30-50 см, то на удобрених варіантах в перший рік дії сидеральних добрив вона була меншою і відповідно за шарами становила - 1,13 і 1,20-1,21 г/см³ при посіві вико-вівсяної сумішки; 1,13 і 1,20-1,21 г/см³ - гірчиці білої та 1,11-1,12 і 1,21 г/см³ при вирощуванні гороху. В післядії у 2008 і 2009 роках відмічалося незначне збільшення щільності ґрунту.

Сидеральні культури мали різний вплив на запаси продуктивної вологи в метровому шарі ґрунту. Варіанти з вико-вівсяною сумішкою та горохом за накопиченням вологи у ґрунті мали перевагу над контролем. Так, на початку вегетації буряків цукрових на варіанті посіву вико-вівсяної сумішки запас продуктивної вологи в 0-20, 0-50 і 0-100-сантиметрових шарах ґрунту дорівнювали 34,9, 80,1 і 162,2 мм, на варіанті гороху відповідно - 35,5, 81,4 і 163,4 мм. Найменші запаси вологи відмічалися під посівом гірничі білої і вони становили в 0-20, 0-50 і 0-100-сантиметрових шарах сірого лісового ґрунту відповідно 30,8, 76,2 і 152,4 мм, а на контролі 31,7, 79,7 і 158,7 мм.

Зміна вмісту і запасів гумусу. За відсутності традиційних органічних добрив, заробляння в ґрунт біомаси сидератів може покращити його родючість.

Відомо, що ефективність сидеральних добрив залежить від врожайності сидеральних культур, чим більша їх біомаса, тим кращий результат. Найвищу врожайність мала вико-вівсяна сумішка (21,0-27,0 т/га), їй дещо поступився горох (15,0-23,5 т/га), а найменшою зелена маса була у гірчиці білої (10,0-22,5 т/га). Проте після сидерації гумусованість ґрунту найбільше зросла на варіанті з горохом, де вміст гумусу в 0-30 сантиметровому шарі ґрунту зріс з 2,16 % (вихідний стан) до 2,24 % на варіанті без добрив. На варіанті, де застосовувались мінеральні добрива під цю культуру, цей показник був більшим на 0,11 %. У підорному шарі теж спостерігається тенденція до зростання вмісту органічної речовини на варіантах з горохом.

Гірчиця біла як зелене добриво за ефективністю поступається гороху, але краща ніж вико-вівсяна сумішка. Вико-вівсяна сумішка, не зважаючи на найбільшу врожайність, забезпечила найменший ефект, щодо збільшення вмісту гумусу ґрунту поміж сидеральних культур, проте є кращою в порівнянні з контролем.

Результати вивчення гумусного стану сірого лісового ґрунту свідчать, що застосування сидератів може забезпечувати відновлення гумусу під досліджуваними культурами та поліпшити його баланс у сівозміні.

Використання сидеральних культур як зеленого добрива сприяло поповненню запасів гумусу у півметровому шарі ґрунту.

Так, за застосування сидератів без внесення, так і з внесенням мінеральних добрив під вирощувані культури відмічається збільшення запасів гумусу в шарах ґрунту 0-30 і 30-50 см під вико-вівсяною сумішкою відповідно на 2,6 і 1,2 т/га, під гірчицею білою на 2,4-2,7 і 1,4-2,1 т/га, під горохом на 2,8-3,2 і 1,8-2,2 т/га порівняно з вихідними даними (табл. 3).

Таблиця 3 Вміст і запаси гумусу в півметровому шарі сірого лісового ґрунту залежно від різних сидеральних культур і удобрення

Варіанти досліду	Шар ґрунту, см	Вихідний стан, 2006 р.	Стан на період дослідження, 2009 р.	± до вихідного стану
		гумус, %	запаси гумусу, т/га	гумус, %	запаси гумусу, т/га	гумус, %	запаси гумусу, т/га
1. Контроль (без сидератів і без застосування добрив)	0-30	2,11	72,2	1,94	67,5	-0,17	-4,7
	30-50	1,70	41,5	1,60	39,7	-0,10	-1,8
2. Контроль (без сидератів) + NPK	0-30	2,11	72,2	2,06	71,7	-0,05	-0,5
	30-50	1,70	41,5	1,60	40,3	-0,10	-1,2
3. Вико-овес на зелене добриво	0-30	2,06	70,5	2,12	73,1	+0,06	+2,6
	30-50	1,74	42,5	1,79	43,7	+0,05	+1,2
4. Гірчиця біла на зелене добриво	0-30	2,14	73,2	2,21	75,6	+0,07	+2,4
	30-50	1,76	42,9	1,80	44,3	+0,04	+1,4
5. Горох на зелене добриво	0-30	2,16	73,8	2,24	76,6	+0,08	+2,8
	30-50	1,70	41,5	1,76	43,3	+0,06	+1,8
6. Вико-овес на зелене добриво + NPK	0-30	2,06	70,5	2,12	73,1	+0,06	+2,6
	30-50	1,74	42,5	1,79	43,7	+0,05	+1,2
7. Гірчиця біла на зелене добриво + NPK	0-30	2,14	73,2	2,22	75,9	+0,08	+2,7
	30-50	1,76	42,9	1,82	45,0	+0,06	+2,1
8. Горох на зелене добриво + NPK	0-30	2,16	73,8	2,27	77,0	+0,11	+3,2
	30-50	1,70	41,5	1,78	43,7	+0,08	+2,2
НІР05	0-30	0,05 0,06		0,04 0,06
	30-50	0,05 0,06		0,04 0,06

Примітка. НІР₀₅ - в чисельнику - для сидератів; в знаменнику - для добрив.

Фізико-хімічні властивості. Застосування сидеральних культур на зелене добриво сприяло підвищенню кислотності і тимчасовому збідненню сірого лісового ґрунту на лужноземельні катіони, які нейтралізують кислотність, сприяють гумусонакопеченню і збільшенню буферності ґрунту. Найбільше зростання гідролітичної кислотності ґрунту відмічалося на варіанті з гірчицею білою на фоні мінерального удобрення, де гідролітична кислотність зросла в півметровому шарі ґрунту на 0,23 мг-екв/100 г ґрунту.

Вплив сидерації на зміну поживного режиму сірого лісового ґрунту. Проведені дослідження виявили позитивний вплив сидерації на поживний режим сірого лісового ґрунту як із застосуванням мінеральних добрив під культури, та і без них (табл. 4).

В порівнянні з вихідним станом вміст елементів живлення в шарах ґрунту 0-30 і 30-50 см знизився лише на контролях без сидератів, а їх застосування сприяло суттєвому поліпшенню поживного режиму.

Таблиця 4 Зміна вмісту елементів живлення в сірому лісовому ґрунті залежно від різних сидеральних культур і удобрення, мг/кг ґрунту

Варіант досліду	Шар ґрунту, см	Вихідний стан, 2006 р.	Стан на період дослідження, 2008 р.
		Nлужн.	P2O5	K2O	Nлужн.	P2O5	K2O
1. Контроль (без сидератів і без застосування добрив)	0-30	59,0	174	108	54,8	158	88
	30-50	44,6	146	88	40,8	136	76
2. Контроль (без сидератів) + NPK	0-30	59,0	170	108	55,4	172	109
	30-50	44,6	148	88	42,5	140	83
3. Вико-овес на зелене добриво	0-30	58,4	174	114	60,0	174	114
	30-50	49,6	140	81	50,8	144	81
4. Гірчиця біла на зелене добриво	0-30	60,6	179	146	62,4	191	150
	30-50	53,0	155	93	54,5	161	94
5. Горох на зелене добриво	0-30	63,3	182	178	65,5	196	186
	30-50	52,1	150	136	53,9	156	142
6. Вико-овес на зелене добриво + NPK	0-30	58,4	174	114	67,6	188	126
	30-50	49,6	140	81	54,8	153	87
7. Гірчиця біла на зелене добриво + NPK	0-30	60,6	179	146	70,4	207	164
	30-50	53,0	155	93	58,8	175	99
8. Горох на зелене добриво + NPK	0-30	63,3	182	178	74,5	213	196
	30-50	52,1	150	136	58,7	170	145
НІР05	0-30	1,16 1,11	2,28 1,90	1,99 1,70	1,13 1,09	1,75 1,53	1,21 1,85
	30-50	1,22 1,16	1,95 1,67	1,99 1,70	1,07 1,05	1,98 1,69	1,68 1,48

Примітка. НІР₀₅ - в чисельнику - для сидератів; в знаменнику - для добрив.

Найкращим був варіант з горохом на фоні мінерального удобрення, де вміст лужногідролізованого азоту, рухомого фосфору та обмінного калію в орному шарі ґрунту зріс відповідно на 11,2, 31,0 і 18,0 мг/кг ґрунту проти вихідних значень.

Агроекономічна та енергетична ефективність застосування сидератів.

Урожайність сільськогосподарських культур та продуктивність ланки сівозміни залежала як від використання різних сидеральних культур, так і внесення мінеральних добрив. сірий лісовий ґрунт родючість

Найбільшу урожайність буряків цукрових було отримано на варіантах із використанням сидеральних культур та внесенням мінеральних добрив, де середня урожайність за 2007-2009 рр. складала на варіантах з посівом вико-вівсяної сумішки - 52,3 т/га, гірчиці білої - 52,1 т/га та гороху - 55,2 т/га. Найефективнішим виявився варіант з горохом, де приріст урожаю буряків цукрових від сумарної дії факторів становив 144 % (табл. 5).

Післядія сидератів позитивно вплинула на урожайність ячменю ярого. Приріст врожаю даної культури від застосування сидеральних культур становив: вико-вівсяної сумішки - 0,21 т/га, гірчиці білої - 0,13 т/га і гороху - 0,24 т/га.

Проте, найвищу продуктивність ячменю ярого забезпечила післядія сидеральних добрив (особливо варіант з горохом) за внесення мінеральних добрив, де середня урожайність за 2008-2009 рр. становила відповідно по варіантах сидератів: 5,45 т/га - вико-вівсяної сумішки; 5,29 т/га - гірчиці білої та 5,53 т/га - гороху.

Таблиця 5 Продуктивність ланки сівозміни залежно від різних сидеральних культур та удобрення

Варіанти досліду	Середня урожайність, т/га	Загальна продуктив-ність ланки сівозміни, т/га зернових одиниць	Приріст від сумарної дії факторів
	буряки цукрові (2007-2009 рр.)	ячмінь ярий 2008-2009 рр.)	ріпак озимий (2009 р.)
1. Контроль (без сидератів та добрив)	22,6	2,88	3,06	14,3	-
2. Контроль (без сидератів) + NPK	50,9	5,16	4,46	26,3	12,0
3. Вико-овес на зелене добриво	40,8	3,09	3,33	19,7	5,4
4. Гірчиця біла на зелене добриво	39,3	3,01	3,17	19,0	4,7
5. Горох на зелене добриво	41,8	3,12	3,40	20,2	5,9
6. Вико-овес на зелене добриво + NPK	52,3	5,45	4,71	27,4	13,1
7. Гірчиця біла на зелене добриво + NPK	52,1	5,29	4,58	26,9	12,6
8. Горох на зелене добриво + NPK	55,2	5,53	4,78	28,3	14,0
НІР05	1,87 1,33	1,19 1,13	1,12 1,08

Примітка. НІР₀₅ - в чисельнику - для сидератів; в знаменнику - для добрив.

Післядія сидеральних добрив на третій рік без застосування мінеральних добрив забезпечила лише невеликий приріст урожаю ріпаку озимого: 0,27 т/га (варіант з вико-вівсом); 0,11 т/га (варіант з гірчицею білою) та 0,34 т/га (варіант з горохом).

Дещо кращим за урожайністю був варіант, в якому використовувалися NPK під ріпак озимий (вар. 2), що забезпечило підвищення врожайності цієї культури до 46 % відносно контролю. Найбільшу прибавку урожаю ріпаку озимого серед удобрених варіантів забезпечив варіант з горохом (1,72 т/га), дещо поступився йому варіант з вико-вівсяною сумішкою (1,65 т/га), найменшою вона була у гірчиці білої (1,52 т/га).

Аналізуючи загальну продуктивність ланки сівозміни буряки цукрові - ячмінь ярий - ріпак озимий видно, що застосування сидеральних добрив без мінеральної системи удобрення забезпечило приріст врожаїв культур ланки сівозміни лише на: 5,4 т/га зернових одиниць (варіант з вико-вівсом); 4,7 т/га зернових одиниць (варіант з гірчицею білою) та 5,9 т/га зернових одиниць (варіант з горохом).

Дещо кращим виявився варіант, в якому використовували лише мінеральне удобрення (вар. 2). Тут приріст продукції становив 84 %.

Використання сидерації у поєднанні з мінеральними добривами є досить ефективним прийомом підвищення продуктивності цієї ланки сівозміни.

Найефективнішим виявився варіант з горохом за внесення мінеральних добрив. Про це свідчать прирости врожаїв сільськогосподарських культур та загальна продуктивність ланки сівозміни, яка досягла 28,3 т/га зернових одиниць.

Економічна та енергетична ефективність технологій вирощування. Економічний аналіз свідчить про те, що застосування сидеральних культур як зеленого добрива при вирощувані культур ланки сівозміни, економічно більш вигідні порівняно з контролями.

При їх застосуванні зменшуються затрати на вирощування основних культур і збільшується умовно чистий прибуток та рентабельність.

Найвищий умовно чистий прибуток при вирощуванні буряків цукрових, ячменю ярого та ріпаку озимого одержано на варіанті з горохом на фоні мінерального удобрення - відповідно 9259, 5168 і 11270 грн/га.

Розрахунки вказують на те, що коефіцієнт енергетичної ефективності на сірому лісовому ґрунті мав найвищі значення при використані сидерації за внесення мінеральних добрив під їх посів та під культури ланки сівозміни, тобто така технологія сприяла накопиченню енергії в урожаї та в органічній речовині ґрунту. П

ри вирощуванні буряків цукрових він становив 4,06-4,23, ячменю ярого - 7,77-8,08 та ріпаку озимого - 8,28-8,60. Застосування сидерації без мінеральних добрив, внаслідок зменшення ефективності удобрення в деякій мірі знижувало значення Кее.

Висновки

У дисертаційній роботі викладені результати досліджень впливу інтенсивності сільськогосподарського використання та сидерації сірого лісового ґрунту Правобережного Лісостепу України на зміну його родючості, а саме: фізико-хімічні, агрохімічні, водно-фізичні властивості, урожайність вирощуваних культур та продуктивність ланки сівозміни. На основі отриманих результатів досліджень можна зробити такі висновки:

1. Дослідженнями встановлено, що напрям процесів ґрунтотворення і рівень родючості сірого лісового ґрунту залежить від інтенсивності антропогенного навантаження, яке визначається системами сівозмін, обробітку та удобрення. Найбільші втрати органічної речовини в орному шарі ґрунту відбуваються під впливом монокультури кукурудзи (0,35-0,44 %) та беззмінного пару (0,13-0,21 %). Короткоротаційна сівозміна з полем багаторічних трав забезпечила в цілому відтворення гумусу у півметровому шарі ґрунту і найбільше зростання його гумусованості відмічено в умовах перелогу, де вміст гумусу в шарі 0-30 см збільшився на 0,52-0,53 %, а запаси на 8,7-10,1 т/га.

2. На усіх варіантах досліду (беззмінний пар, монокультура кукурудзи, сівозміна та переліг) спостерігалися однакові закономірності у динаміці вмісту гумусу в ґрунті. Найвищий його вміст був навесні, потім у середині вегетації відмічалося зниження й часткове відновлення восени. Амплітуда коливань вмісту гумусу залежала від гумусованості ґрунту і була вищою у верхньому його шарі 0-30 см та знижувалася в нижньому 30-50 см, а найбільші значення в цих шарах відмічено на перелозі, відповідно 0,28 і 0,16 %.

3. Інтенсивність сільськогосподарського використання сірого лісового ґрунту позначилася на структурі його ґрунтового вбирного комплексу. На варіантах монокультури кукурудзи і беззмінного пару гідролітична кислотність в 0-30-сантиметровому шарі ґрунту збільшилася на 0,59-0,99 мг-екв/100 г ґрунту і зменшилася сума поглинутих основ на 1,4-2,9 мг-екв/100 г ґрунту, погіршилася реакція ґрунтового середовища. Незважаючи на сприятливий гумусний стан, на варіантах із сівозміною спостерігається також погіршення цих показників. Варіанти з перелогом порівняно з іншими варіантами мали кращі фізико-хімічні показники.

4. Від інтенсивності використання сірого лісового ґрунту залежав поживний режим, який також змінювався під впливом застосування добрив. Без добрив на усіх варіантах досліду, за виключенням перелогу, відмічалося зменшення вмісту лужногідролізованого азоту, рухомого фосфору і обмінного калію в ґрунті у порівняні з вихідними значеннями. Найбільші втрати в 0-30-сантиметровому шарі були на варіантах з монокультурою, де зменшення становило 21,6-33,7 %, а також з беззмінним паром - 10,6-25,3 %. За внесення мінеральних добрив на цих варіантах відмічалася така ж сама закономірність втрати елементів живлення, а на варіантах сівозміни і перелогу спостерігалося збільшення поживних речовин в 0-30, 30-50-сантиметрових шарах ґрунту.

Навесні відмічався максимальний вміст поживних речовин, пізніше до середини вегетації вміст їх у ґрунті зменшувався, а потім, в кінці вегетаційного періоду поступово зростав, за виключенням обмінного калію, який до осені продовжував знижуватися.

5. Вирощування різних сидеральних культур та їх зароблення сприяло поліпшенню водно-фізичних властивостей сірого лісового ґрунту. Щільність ґрунту була оптимальною для росту і розвитку рослин і становила у верхньому 0-30-сантиметровому шарі 1,13-1,15 г/см³. За накопиченням вологи у ґрунті варіанти з вико-овесом та горохом мали перевагу над контролем, де накопичувалось у 0-100-сантиметровому шарі ґрунту на 3,5-4,7 мм вологи більше.

6. Використання сидеральних культур вико-овесу, гірчиці білої і гороху як зеленого добрива забезпечило надходження у ґрунт 10,0-27,0 т/га свіжої органічної речовини, посилило процеси гуміфікації та поліпшило гумусованість сірого лісового ґрунту. На всіх варіантах із застосуванням сидератів відмічалася тенденція до п...