Вплив різних форм фосфорних добрив на родючість сірого лісового ґрунту та продуктивність короткоротаційної сівозміни

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

06.01.04 - агрохімія

УДК: 631.816:631.45:631.582

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ВПЛИВ РІЗНИХ ФОРМ ФОСФОРНИХ ДОБРИВ НА РОДЮЧІСТЬ СІРОГО ЛІСОВОГО ҐРУНТУ ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ КОРОТКОРОТАЦІЙНОЇ СІВОЗМІНИ

БУСЛАЄВА НАТАЛІЯ

ГРИГОРІВНА

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному науковому центрі “Інститут землеробства УААН”

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор

Захист відбудеться “3“ квітня 2008 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус №4, кімн. 28

Автореферат розісланий “28“ лютого 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.В. Присташ

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним із основних завдань агропромислового комплексу є підтримання, відновлення і підвищення родючості орних земель, що неможливо здійснити без застосування засобів хімізації. В останні десятиріччя спостерігалося різке зменшення обсягів використання добрив, що обумовило зростання темпів деградації ґрунтів. Найскладнішим питанням можна вважати забезпечення рослинництва фосфорними добривами, основна кількість яких має імпортне походження. За цих умов зростає актуальність оптимізації фосфатного живлення рослин за рахунок добрив, що виготовлені із сировини українських родовищ.

Значення фосфатного живлення рослин широко розкрито в роботах вітчизняних вчених О.І. Душечкіна, П.О. Дмитренка, Б.С. Носка, Е.Г. Дегодюка та ін. Проте, з появою нових форм фосфорних добрив постає необхідність вивчення ефективності їхнього застосування.

Низький рівень забезпечення сільського господарства фосфорними добривами та необхідність залучення місцевих ресурсів фосфатної сировини для потреб землеробства спонукало виконання цієї роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження з дисертаційної роботи проведено відповідно до тематичного плану відділу агрохімії та фізіології рослин ННЦ “Інститут землеробства УААН” з виконання НТП УААН на 1996-2000 рр. “Землеробство” (номер державної реєстрації 0196U018392).

Мета і завдання дослідження. Мета полягала у встановленні агрономічної цінності традиційних і нових видів фосфорних добрив за систематичного застосування і внесення їх про запас у короткоротаційній сівозміні.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

- виявити вплив традиційних і нових форм фосфорних добрив вітчизняного виробництва на зміну фізико-хімічних властивостей і динаміку основних біогенних елементів у сірому лісовому ґрунті;

- визначити груповий склад фосфатів і закономірності перерозподілу фосфору у ґрунті за систематичного внесення помірних доз фосфорних добрив і про запас;

- встановити оптимальні дози різних форм фосфорних добрив, які забезпечують найвищу продуктивність сільськогосподарських культур;

- провести порівняльну оцінку продуктивності короткоротаційної та традиційної для зони Лісостепу десятипільної зерно-просапних сівозмін;

- встановити шляхи управління якістю основної продукції сільськогосподарських культур під впливом різних форм фосфорних добрив;

- провести економічну та енергетичну оцінку ефективності застосування добрив у короткоротаційній сівозміні.

Об'єкт дослідження - агрохімічні процеси в ґрунті, формування врожаю сільськогосподарських культур і продуктивності короткоротаційної сівозміни за використання різних форм і доз фосфорних добрив.

Предмет дослідження - різні форми і дози фосфорних добрив, що виготовлені з вітчизняної та імпортної сировини, окремі показники родючості сірого лісового ґрунту та продуктивність короткоротаційної сівозміни “кукурудза на силос - пшениця озима - ячмінь ярий”.

Методи дослідження. Польовий - для вивчення впливу різних форм і доз фосфорних добрив на показники родючості ґрунту; лабораторний - для визначення кількісних та якісних характеристик об'єктів досліджень; розрахунково-порівняльний - для економічної та енергетичної оцінки ефективності різних форм і доз фосфорних добрив; математико-статистичний - для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в умовах короткотривалого досліду на сірому лісовому ґрунті північної частини Лісостепу проведено комплексну оцінку застосування традиційних і нових форм фосфорних добрив. Визначено оптимальні дози добрив для забезпечення високої продуктивності короткоротаційної зерно-просапної сівозміни й оптимізації основних показників родючості ґрунту. Доведено можливість заміни традиційних фосфорних добрив на збагачені фосфорити, виготовлені способом електромагнітної сепарації, та використання фосфоритів зернистих природних як місцевих меліорантів. Виявлено рівнозначний вплив фосфорних добрив на основні показники продуктивності короткоротаційної трипільної та десятипільної зерно-просапних сівозмін. Розраховано економічну та енергетичну доцільність застосування фосфорних добрив, виготовлених з вітчизняної сировини, в короткоротаційній сівозміні.

Практичне значення одержаних результатів полягає:

- в обґрунтуванні та розробленні системи удобрення основних сільськогосподарських культур короткоротаційної сівозміни Лісостепу на основі використання фосфорних добрив, виготовлених способом електромагнітної сепарації, хімічним способом та без додаткового перероблення;

- у визначенні доцільності внесення вітчизняних фосфоритів як хімічних меліорантів для ґрунтів із кислою реакцією в дозі 360 кг/га Р2О5 один раз за ротацію сівозміни.

Наукові розробки впроваджено протягом 2001-2007 рр. у ЕНАФ “Мрія” Володарського району Київської області на площі 150 га, у СТОВ “Майбородівське“ Кременчуцького району Полтавської області на площі 200 га, у сільськогосподарському виробничому кооперативі “Перемога” Хорольського району Полтавської області на загальній площі 70 га та у ВСАТ “Агрокомбінат “Калита” Броварського району Київської області на площі 100 га.

Особистий внесок здобувача. Автором опрацьовано й узагальнено джерела літератури за темою дисертації, закладено і проведено польові досліди, оброблено результати досліджень, здійснено їх аналіз і систематизацію, що дало можливість сформулювати основні положення дисертаційної роботи та підготувати рекомендації для їх впровадження в умовах сільськогосподарського виробництва.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень оприлюднено на науково-практичному семінарі молодих учених і спеціалістів “Вчимося господарювати” (ННЦ “Інститут землеробства УААН”, 1999 р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції “Землеробство України в XXI столітті” (ННЦ “Інститут землеробства УААН”, 2000 р.), Науково-практичній конференції “Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва” (Інститут агроекології, 2007 р.). Матеріали досліджень за підсумками року доповідались і розглядались на засіданнях відділу агрохімії та фізіології рослин, атестаційній комісії ННЦ “Інститут землеробства УААН”.

Публікації. Основні результати досліджень за темою дисертації опубліковано у 8 наукових працях, 5 з яких - статті у фахових виданнях.

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 176 сторінках комп'ютерного набору. Вона складається із вступу, шести розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних джерел, містить 36 таблиць, 18 рисунків, 17 додатків. Список використаних джерел охоплює 263 найменуваня, у т. ч. 15 латиницею.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Значення фосфорних добрив у забезпеченні розширеного відтворення родючості ґрунтів і підвищенні продуктивності польових сівозмін (огляд літератури)

В огляді літератури висвітлено роль фосфорних добрив у відтворенні родючості ґрунтів у сівозміні. Показано стан вивчення їх впливу на формування врожаю сільськогосподарських культур і його якість за різних способів внесення, виявлено агрономічну та агроекологічну цінність і забезпеченість ними зони Лісостепу. Обґрунтовано необхідність вивчення ефективності нових форм фосфорних добрив.

Умови та методика проведення досліджень

Польові дослідження виконано впродовж 1997-2000 рр. у короткотривалому досліді відділу агрохімії та фізіології рослин у дослідному господарстві ННЦ “Інститут землеробства УААН” „Чабани” Києво-Святошинського району Київської області з типовими для цієї зони ґрунтово-кліматичними умовами.

Ґрунт дослідного поля - сірий лісовий супіщаний, який перед закладанням досліду в 1997 р. мав таку характеристику орного (0-20 см) шару: вміст гумусу за Тюриним - 1,1%, рНксl - 5,5-6,2, гідролітичну кислотність за Каппеном - 1,3-1,4 мг-екв./100 г ґрунту, вміст лужногідролізованих сполук азоту за Корнфілдом - 5,6-6,0 мг/100 г ґрунту, рухомих форм фосфору за Чириковим - 3,6-5,9 мг/100 г ґрунту, обмінного калію за Чириковим - 4,4-7,2 мг/100 г ґрунту.

Погодні умови в роки проведення досліджень були досить контрастними. Зокрема, 1997 рік був холоднішим і вологішим, ніж звичайно (ГТК - 1,5), проте середня річна температура сягала норми (7,4°С), а сума опадів становила 108% від середньобагаторічних даних.

Весна 1998 р. була ранньою, а літо сухим і спекотним. Максимальна температура сягала 34-38°С, середня кількість опадів за літо становила 60% до середньобагаторічних значень. У 1999 р. сумарна кількість опадів за вегетаційний період (квітень-вересень) виявилась на 29% нижчою, а температура - на 21% вищою від середньорічних норм (ГТК - 0,8). У 2000 р. була дуже тепла зима з відлигами, а навесні спостерігалася підвищена температура повітря за малої кількості опадів - не більше 20 мм.

Висівали такі сорти та гібриди сільськогосподарських культур: кукурудзи - Колективний-225, пшениці озимої - Поліська-80, ячменю ярого - Рось. Система обробітку ґрунту та агротехніка вирощування сільськогосподарських культур - загальноприйнята для північної частини Лісостепу. Передбачене схемою досліду внесення фосфорних добрив у дозі Р360 здійснювали в короткоротаційній сівозміні один раз у чотири роки під кукурудзу на силос.

У досліді використовували дві групи фосфорних добрив. Перша: добрива вітчизняного походження - природні зернисті фосфорити Милятинського родовища Рівненської області, що мали загальний вміст фосфору 6,67% і близько 30% карбонату кальцію, та агрофоска - продукт збагачення глауконітових фосфоритів Карпівського родовища Донецької області. В агрофосці загальний вміст фосфору становив 15,6 %, крім цього вона містила 2% К2О та 61,4% СаСО3.

Друга група об'єднувала фосфорні добрива, які виготовлені із зарубіжної сировини - амонізовані суперфосфати: із традиційних російських апатитів із загальним вмістом фосфору 19,4% та з алжирських фосфоритів, що мали 22% Р2О5. Крім зазначених фосфорних добрив у досліді вносили аміачну селітру (N -34%) та калімагнезію (K2О - 28%, МgО - 9%).

Зразки ґрунту і рослин відбирали згідно з методичними вимогами; при вирощуванні кукурудзи на силос - у фази 8-10 листків та молочно-воскової стиглості, пшениці озимої - у фази кущіння, колосіння та повної стиглості, а ячменю ярого - у фази кущіння та повної стиглості.

У ґрунті визначали: вміст лужногідролізованих сполук азоту за методом Корнфілда, азоту нітратного - іонометричним методом (ГОСТ 26951-86), амонійного - колориметрично з реактивом Несслера, загальний вміст фосфору - колориметрично після мокрого озолення за Гінзбург, мінеральні групи фосфатів за Чиріковим, органічні - за методом Dormar, нерозчинний залишок - за різницею між умістом валового фосфору та сумою усіх інших груп фосфатів, обмінного калію - вимірюванням на полуменевому фотометрі за методом Чирікова (ДСТУ 4115-2002), гідролітичну кислотність - за Каппеном (ГОСТ 26212-91), рН сольовий - потенціометричним методом (ДСТУ ISO 10390-2001).

У рослинному матеріалі після мокрого озолення проводили визначення вмісту: загального азоту за методом К'єльдаля; фосфору - фотоколори-метруванням за методом Деніже в модифікації Левицького, калію - за допомогою полуменевого фотометра.

Для оцінки якості продукції у рослинних зразках визначали вміст: білка, протеїну, клейковини, жиру та крохмалю на інфрачервоному аналізаторі NIR Systems 4500, а вміст мікроелементів та важких металів на атомно-абсорбційному спектрофотометрі ААS-3.

Для перерахунку врожаїв основної та побічної продукції у зернові одиниці використано існуючі коефіцієнти (Довідник працівника агрохімслужби, 1986).

Для порівняння продуктивності короткоротаційної та десятипільної зерно-просапних сівозмін у дисертаційній роботі за погодженням з ННЦ “Інститут землеробства УААН” були використані урожайні дані із звітів відділу за 1996-2007 рр. (С.Е. Дегодюк, Е.Г. Дегодюк, Л.В. Бобер, О.А. Літвінова).

Опрацювання та узагальнення результатів досліджень проводили, використовуючи статистичний, дисперсійний та кореляційний методи математичної статистики за Б.О. Доспєховим (1985) з використанням програмних засобів Microsoft Excel за сприяння групи математичного забезпечення науково-дослідних завдань ННЦ “Інститут землеробства УААН”. Економічну ефективність застосування добрив розраховували згідно з технологічними картами та відповідними методиками за цінами в роки проведення досліджень, енергетичний аналіз проводили за О.К. Медведовським та П.І. Іваненком (1988).

Результати досліджень

Поживний режим ґрунту в короткоротаційній сівозміні залежно від рівня насичення добривами

Важливого значення за вивчення нових видів і форм мінеральних добрив набуває виявлення їх впливу на фізико-хімічні властивості і поживний режим ґрунту. Нашими дослідженнями встановлено, що найбільші відміни між традиційними та новими формами фосфорних добрив спостерігались за їх впливом на фізико-хімічні властивості сірого лісового супіщаного ґрунту. Відмічено, що використання фосфоритів зернистих природних істотно знижувало показники гідролітичної кислотності, що свідчить про комплексний меліоруючий ефект, а суперфосфат, навпаки, підвищував її, і це пов'язано із сульфатною природою добрива. За вирощування кукурудзи на силос у варіантах з одинарною дозою зернистих фосфоритів (Рзф53), в середині вегетації рослин, порівняно з аналогом (суперфосфатом із російської сировини), гідролітична кислотність зменшувалась майже удвічі, а за внесення про запас (Nаа55Рзф120Км55) отримано найнижчий показник гідролітичної кислотності (0,83 мг-екв. на 100 г ґрунту). Подібні тенденції виявлено й за вирощування наступних культур.

Аналіз показників азотного режиму ґрунту за роки досліджень показав, що на початку та в середині вегетації культур сівозміни вміст лужногідролізованих сполук азоту за використання лише фосфорних добрив, як у помірних дозах (Р53), так і про запас (Р120), був у межах 6 мг/100 г ґрунту (табл. 2). У варіантах з повним мінеральним добривом їх вміст за використання помірних доз фосфорних добрив становив 6,6-8,0 мг/100 г ґрунту, а про запас - зростав у 1,2-1,4 рази до контролю залежно від форм добрив. У кінці вегетаційних періодів відбулось зменшення вмісту лужногідролізованих сполук азоту до значень низької та дуже низької забезпеченостей.

Таблиця Вміст лужногідролізованих сполук азоту в орному (0-20 см) шарі ґрунту під культурами короткоротаційної сівозміни, мг/100 г ґрунту

Отже, використання фосфорних добрив окремо і в складі повного мінерального добрива створювало умови для оптимізації азотного живлення рослин у короткоротаційній сівозміні, особливо в період їх інтенсивного розвитку.

Найпомітніший вплив форми фосфорних добрив мали на показники фосфатного режиму ґрунту. У середньому за роки досліджень під кукурудзою на силос вміст рухомих форм фосфору у варіантах з невисокими дозами (Р53) підвищився у 1,6 раза порівняно з контролем (без добрив) (табл. 3). Таке ж зростання відбулось і за внесення цих доз у складі NPK, за винятком добрив, збагачених на кальцій - природних зернистих фосфоритів та агрофоски, де вміст рухомих форм фосфору збільшився у 1,7-1,9 раза, очевидно, у зв'язку з їх підвищеним меліоруючим ефектом. За внесення фосфорних добрив про запас (Р120) у складі повного мінерального добрива забезпеченість ґрунту рухомими формами фосфору зросла від середньої градації (5,4 мг) до підвищеної - 18-19 мг Р2О5/100 г ґрунту, тобто вміст фосфору збільшився у 3,5 раза порівняно з контролем.

Таблиця 3 - Зміна вмісту рухомих форм фосфору в орному (0-20 см) шарі ґрунту під культурами короткоротаційної сівозміни, мг Р2О5 на 100 г ґрунту

За вирощування пшениці озимої найкращі умови фосфатного живлення відмічено у варіантах із повним мінеральним добривом при використанні фосфорних добрив про запас під попередню культуру. За цих умов вміст рухомих форм фосфору становив 10,7-12,6 мг Р2О5 на 100 г ґрунту залежно від фази росту та розвитку рослин. Під ячменем ярим у фазу кущіння за використання Р53 як окремо, так і в складі повного мінерального добрива вміст рухомих форм фосфору перебував у межах середньої (6,3-8,8 мг) забезпеченості, а у варіантах з післядією фосфорних добрив, що були внесені про запас, він становив 10-14 мг/100 г ґрунту. У фазу повної стиглості відбулось зменшення вмісту рухомих форм фосфору, що пов'язано з виносом їх врожаєм.

Дослідження групового складу фосфатів показало, що за помірного удобрення загальний уміст фосфору під культурами короткоротаційної сівозміни значних змін не зазнав, а за внесення про запас підвищився на 30%. Кількість водорозчинних фосфатів у варіантах із природними фосфоритами була удвічі меншою, ніж із промисловими формами за однакових умов застосування. Друга група фосфатів за рахунок помірних доз добрив збільшилась в 1,1-1,3 раза порівняно з контролем, а за внесення про запас - майже утричі. Високі дози сприяли підвищенню кількості фосфатів другої групи до 6,9-10,2 мг/100 г ґрунту, органічних фосфатів - до 35,2 мг/100 г ґрунту, а також переходу фосфору добрив у нерозчинні мінеральні сполуки.

При визначенні балансу фосфору у сівозміні встановлено, що за використання фосфорних добрив у дозах Р53-120 на 1 га площі сівозміни не тільки покривався винос фосфору щорічними врожаями, а й створювався запас цього елементу. Інтенсивність балансу залежно від рівня насичення добривами знаходилась у межах 111-379%.

Загалом, фосфатний режим ґрунту в короткоротаційній сівозміні кукурудза на силос - пшениця озима - ячмінь ярий більше залежав від біологічних особливостей кожної культури, доз та співвідношення унесених добрив, ніж від їх форм - традиційних чи нових.

Вивчення калійного режиму ґрунту показало, що під кукурудзою на силос на початку вегетації застосування помірних доз фосфорних добрив (Р53) забезпечувало підвищення вмісту обмінного калію відносно контролю на 7% за окремого внесення та на 47% за внесення у складі NPK (табл. 4).

Таблиця 4 - Вміст обмінного калію в орному (0-20 см) шарі ґрунту під культурами короткоротаційної сівозміни, мг К2О на 100 г ґрунту

Високі їх дози, за окремого внесення про запас (Р120) зменшували вміст обмінного калію на 30% відносно контролю (без добрив) і майже на 50% порівняно з помірними дозами добрив, що пов'язано із трансформацією мінерального калію за таких умов у необмінні форми та виносом урожаєм.

Характерною особливістю калійного режиму під пшеницею озимою є нерівномірність умісту обмінного калію за роками досліджень в період кущення. Середньорічна (1998-2000 рр.) його кількість відповідала показникам середньої забезпеченості незалежно від форм і доз фосфорних добрив. На такому ж рівні він перебував і за вирощування ячменю ярого, окрім варіантів із внесенням фосфоритів зернистих природних та агрофоски (N55Р53К55) у фазу повної стиглості. У цьому випадку вміст обмінного калію був у межах підвищеної забезпеченості (8,5 і 9,1 мг/100 г грунту), що пов'язано з їх меліоруючим ефектом.

Отже, найкращі умови живлення рослин у сівозміні склалися за внесення повного мінерального добрива (N55Р53К55). У цих варіантах кількість обмінного калію збільшилася на 3-5 мг за вмісту в контролі у межах 5-8 мг К2О на 100 г ґрунту.

Урожайність та продуктивність культур короткоротаційної сівозміни за різного рівня фосфатного живлення

Cформований рівень родючості сірого лісового ґрунту мав безпосередній вплив на урожайність сільськогосподарських культур. За вирощування кукурудзи на силос оптимальні умови живлення рослин складалися за повного мінерального удобрення. При цьому дія суперфосфатів, що виготовлені на основі традиційної та алжирської сировини, виявилась рівнозначною як за помірного мінерального живлення (N55Р53К55), так і при внесенні фосфорних добрив про запас на фоні NК. Урожайність культури відповідно зросла на 33 і 59% (табл. 5). Ефективність фосфоритів зернистих природних у складі N55Р53К55 була на 6% вищою порівняно із суперфосфатами, а при внесенні про запас на 13-16% нижчою. Внесення лише фосфорних добрив в дозі Р53 забезпечило однаково низькі прирости врожаю незалежно від форми добрив, що переважно не перевищували 15-18%, а про запас (Р120) - 17-23%. Як видно з результатів дисперсійного аналізу (рис. 1), хоча частка впливу погодних умов в роки вирощування кукурудзи на силос була досить високою і становила 24%, вагомішим чинником стабілізації урожайності цієї культури були добрива (60%), які сприяли зростанню урожайності у 1,2-1,7 раза порівняно з варіантом без добрив.

За вирощування пшениці озимої середня врожайність за роки досліджень без застосування добрив становила 2,24 т/га. У варіантах із внесенням помірних доз фосфорних добрив у складі повного мінерального удобрення прирости врожаю зерна були в межах 1,11-1,53 т/га або 49-68% по відношенню до контролю (без добрив), а внесення за тих же умов фосфорних добрив про запас сприяло підвищенню приросту врожаю зерна до 1,37-1,42 т/га або до 61-63%.

Таблиця 5 - Врожайність сільськогосподарських культур короткоротаційної сівозміни на сірому лісовому супіщаному ґрунті

Менш ефективним виявилось внесення про запас лише фосфорних добрив, де прирости були в межах 0,36-0,65 т/га (табл. 5). Найменшу врожайність отримано за низьких доз (Р53), де за показника НІР05 = 0,32 прирости не перевищували 0,12-0,25 т/га, але в усіх інших варіантах досліду отримано істотний, порівняно з контрольними показниками, приріст урожаю зерна озимої пшениці. При цьому, не відмічено істотної різниці між формами фосфорних добрив за однакових умов застосування, окрім варіантів з оптимальним удобренням (N55Р53К55). Загалом рівень урожайності залежав від способу внесення і помітно змінювався залежно від умов року. Як видно із результатів дисперсійного аналізу, частка впливу погодних умов склала 40% ( рис. 1). ґрунт фосфорний добриво сільськогосподарський

Найвища урожайність зерна ячменю ярого в 1999 р. становила 2,86 т/га, тоді як в 2000 р. - 3,95 т/га при врожаях у контролі відповідно 1,63 і 2,41 т/га. Виходячи з одержаних результатів при вирощуванні ячменю, можна зробити висновок, що всі фосфорні добрива, які вивчалися в досліді, мають подібну дію на формування врожаю зерна, прирости якого в екстремальні за погодними умовами вегетаційні періоди можуть становити 1,0-1,3 т/га, а в сприятливі - до 1,5 т/га при помірному мінеральному удобренні за використання будь-яких форм фосфорних добрив. Це свідчить про високу стабілізуючу дію добрив на формування врожаю зерна ячменю за будь-яких погодних умов.

Аналіз розрахунків показників продуктивності короткоротаційної сівозміни показав, що за щорічного внесення фосфорних добрив у складі повного мінерального удобрення (N55Р53К55 на 1 га площі сівозміни) вона становила 4,5-4,7 т/га зернових одиниць, а запасне внесення (Р120) на фоні N55К55 сприяло її підвищенню ще на 0,3-0,5 т/га, за продуктивності у варіанті без добрив - 3,20 т/га зернових одиниць (табл. 5). Виявлено, що ефективність різних форм фосфорних добрив є практично однаковою. Прирости врожаю коливаються за повного мінерального удобрення в межах - 1,3-1,9 т/га, а за внесення лише фосфорних добрив - 0,4-0,7 т/га зернових одиниць.

Аналізуючи застосування вітчизняних форм фосфорних добрив, слід зазначити, що окупність одиниці агрофоски за різних способів удобрення в 1,1-1,3 рази вища, ніж природних зернистих фосфоритів, що свідчить про перспективність збагачення зернистих фосфоритів із метою одержання комерційно вигідного продукту.

Таким чином, визначення показників продуктивності короткоротаційної сівозміни показало, що за умови внесення різних форм фосфорних добрив в еквівалентних дозах забезпечувалась ідентичність їх дії. Оптимальні умови мінерального живлення рослин складалися за внесення повного мінерального добрива, що забезпечило продуктивність 4,5-5,0 т/га зернових одиниць, вихід перетравного протеїну 0,4-0,5 т/га та забезпеченість кормової одиниці перетравним протеїном у межах 58-60 г на 1 кормову одиницю.

Порівняльний аналіз продуктивності короткоротаційної і десятипільної зерно-просапних сівозмін з насиченням зерновими відповідно 67% і 40% свідчить, що за однакових рівнів інтенсифікації вона була майже однаковою. Відмічено дещо нижчі загальний збір зерна та вихід фуражного у десятипільній сівозміні. При цьому вихід продовольчого зерна в обох сівозмінах був практично рівним - у десятипільній за внесення N66Р60К68 він становив 1,14 т/га, у короткоротаційній у варіантах з N55Р53К55 (близькі за рівнем удобрення 1 га площі сівозміни) - 1,12-1,26 т/га.

Отже, у господарствах що мають невелику площу землекористування, обмежений набір культур та вузьку спеціалізацію цілком доцільно використовувати короткоротаційні сівозміни.

Формування якості врожаю сільськогосподарських культур у короткоротаційній сівозміні

Визначення основних показникiв якості зеленої маси кукурудзи показало, що застосування рiзних форм фосфорних добрив, як окремо, так і в складі NРК, сприяло помiтному пiдвищенню в рослинах вмісту азоту, фосфору та калію. Вiдмiчено значне пiдвищення вмiсту „сирого” протеїну: до 12,0-12,7% залежно від фази розвитку.

За вирощування пшениці озимої без удобрення за показниками вмісту клейковини та білка отримано зерно другого класу. Застосування фосфорних добрив у складі повного мінерального удобрення, як за щорічного їх внесення, так і про запас дало змогу отримати зерно сильної пшениці першого класу. Зерно ячменю містило білка не більше 9%, що дає можливість за цим показником використовувати його першим класом для пивоваріння. Встановлено, що за впливом на основні показники якості, форми фосфорних добрив помітно не відрізнялися між собою.

Результати наших досліджень із вивчення вмісту важких металів (Pb, Ni, Cd) у основній рослинницькій продукції показали, що кількість свинцю у зеленій масі кукурудзи була втричі, а у зерні пшениці та ячменю у 5 разів меншою за гранично допустимі концентрації. Вміст нікелю в основній продукції всіх сільськогосподарських культур перебував у межах 0,5-1,3 мг/кг при ГДК - 1,5, а кадмію становив 0,1-0,2 мг/кг при ГДК - 0,3 мг/кг. Таким чином, навіть за високої дози фосфорних добрив (120 кг Р2О5 на 1 га площі сівозміни) концентрація важких металів не перевищувала гранично допустимих концентрацій, що свідчить про екологічну безпечність застосування добрив, які вивчалися.

ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ФОРМ ФОСФОРНИХ ДОБРИВ У КОРОТКОРОТАЦІЙНІЙ СІВОЗМІНІ ЛІСОСТЕПУ

Аналіз економічних показників свідчить, що високоефективним та економічно виправданим є використання різних форм фосфорних добрив у складі повного мінерального добрива як у помірних дозах (N55P53K55 - на 1 га площі сівозміни), так і про запас у дозі Р360 під першу культуру. Слід також зазначити, що при цьому нівелювалась відмінність між існуючими промисловими формами добрив, виготовленими із сировини різного походження, а щодо фосфоритів зернистих природних, то вони поступалися за ефективністю перед концентрованими добривами. У цьому зв'язку відбувалося зниження рентабельності на 40-60%, що обумовлено потребою внесення більшої кількості добрив у фізичній масі, тому перспективним є їх збагачення.

Проведені нами розрахунки витрат енергії на вирощування сільськогосподарських культур у сівозміні показали, що вони значною мірою залежали від системи удобрення. Найбільш енергоємним було вирощування кукурудзи на силос, де відмічено найвищі повні енерговитрати у варіантах із внесенням високих доз фосфорних добрив у складі NРК (35601 - 38225 МДж). Найменш енергоємним було вирощування ячменю ярого при зменшенні загальних витрат в аналогічних варіантах удвічі. За вирощування пшениці озимої коефіцієнт енергетичної ефективності перебував у межах 2,65-3,84.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне обґрунтування та практичне вирішення важливого наукового завдання, що полягає у підвищенні продуктивності короткоротаційної сівозміни північної частини Лісостепу шляхом оптимізації мінерального фосфатного живлення рослин та встановлення економічної та екологічної доцільності використання альтернативних видів фосфатної сировини.

1. У короткоротаційній трипільній сівозміні на сірому лісовому супіщаному ґрунті досягнуто простого і розширеного відтворення родючості ґрунту за використання всіх форм фосфорних добрив у складі повного мінерального добрива за насичення 1 га площі сівозміни N55P53-120K55. У випадку внесення фосфорних добрив окремо без азотних та калійних їх застосування стало економічно невигідним.

2. Найбільші відміни між традиційними і новими формами фосфорних добрив були за їх впливом на фізико-хімічні властивості сірого лісового супіщаного ґрунту. Найкращі умови склались у варіантах із фосфоритами зернистими природними. За одинарної їх дози (Рзф53) порівняно з аналогом (суперфосфатом із російської сировини) гідролітична кислотність зменшувалась майже удвічі, а за внесення про запас (Nаа55Рзф120Км55) отримано її найнижчий показник (0,83 мг-екв на 100 г ґрунту).

3. Використання форм фосфорних добрив, що досліджувалися, у складі повного мінерального удобрення створювало умови для оптимізації азотного живлення рослин у короткоротаційній сівозміні, особливо в період інтенсивного розвитку, коли вміст лужногідролізованих сполук азоту підвищувався на 25-30% відносно контролю. У кінці вегетаційного періоду спостерігалося зниження його вмісту до рівня низької та дуже низької забезпеченості.

4. Фосфатний режим орного шару ґрунту формувався залежно від рівня фосфорного живлення. У варіантах із помірними дозами фосфорних добрив уміст рухомих форм фосфору підвищився у 1,5 раза порівняно з контролем і під кукурудзою та пшеницею озимою відповідав підвищеній забезпеченості (у межах 10 мг на 100 г ґрунту), а під ячменем ярим наближався до середньої (близько 7 мг на 100 г ґрунту), тоді як у варіанті без добрив він відповідав градації низької забезпеченості (у межах 5 мг на 100 г ґрунту). За внесення про запас (у середньому за роки досліджень) під кукурудзою на силос вміст рухомих форм Р2О5 збільшився у 3,5, а під зерновими у 1,5-2 рази і, відповідно, досяг значень високої та підвищеної забезпеченості.

5. За помірного удобрення загальний уміст фосфору під культурами короткоротаційної сівозміни значних змін не зазнав, а за внесення про запас підвищився на 30%. Кількість водорозчинних фосфатів у варіантах із природними фосфоритами була удвічі меншою, ніж у варіантах із промисловими формами за однакових умов застосування. Друга група фосфатів за рахунок помірних доз добрив збільшилась в 1,7 раза порівняно з контролем, а за внесення про запас - утричі. Використання усіх форм фосфорних добрив у високих дозах сприяло підвищенню вмісту органічних фосфатів, а також помітно впливало на перехід фосфору добрив у важкорозчинні сполуки. У цілому фосфатний режим ґрунту в короткоротаційній сівозміні більше залежав від доз та співвідношення внесених добрив, ніж від їх форм.

6. Використання фосфорних добрив у дозах Р53-120 на 1 га площі сівозміни забезпечував позитивний баланс фосфору в короткоротаційній сівозміні. Інтенсивність балансу залежно від рівня насичення добривами перебувала у межах 111-379%.

7. Уміст обмінного калію під культурами короткоротаційної сівозміни за помірного повного мінерального удобрення підвищився на 3-5 мг/100 г ґрунту за вмісту в контролі (без добрив) у межах 5-8 мг/100 г ґрунту.

8. Формування найвищого врожаю сільськогосподарських культур у короткоротаційній сівозміні відбулось за повного мінерального удобрення. При цьому запасне внесення під зерновими культурами не поступалось щорічному, а за вирощування кукурудзи на силос було на 17-20% ефективнішим. За повного мінерального удобрення одержано прирости врожаю зеленої маси кукурудзи в межах 10-17 т/га, зерна пшениці озимої - 1,1-1,5, а зерна ячменю ярого - близько 1,3 т/га порівняно до контролю. Форми фосфорних добрив за впливом на урожайність культур короткоротаційної сівозміни істотно не відрізнялись.

9. Найвищу продуктивність короткоротаційної сівозміни отримано від застосування повного мінерального добрива, яке забезпечувало одержання 4,5-5,0 т/га зернових одиниць, вихід перетравного протеїну 0,4-0,5 т/га та забезпеченість кормової одиниці перетравним протеїном у межах 58-60 г на 1 кормову одиницю.

10. Порівняльний аналіз продуктивності короткоротаційної трипільної та десятипільної зерно-просапних сівозмін із насиченням зерновими відповідно 67% і 40% свідчить, що за однакових рівнів інтенсифікації вона була майже однаковою. Відмічено дещо нижчі загальний збір зерна та вихід фуражного у десятипільній сівозміні. При цьому вихід продовольчого зерна в обох сівозмінах був практично рівним - у десятипільній за внесення N66Р60К68 він становив 1,14 т/га, у короткоротаційній у варіантах з N55Р53К55 (близькі за рівнем удобрення 1 га площі сівозміни) - 1,12-1,26 т/га. За однакового виходу кормових одиниць у десятипільній сівозміні спостерігалось незначне збільшення виходу зернових одиниць та перетравного протеїну.

11. За основними показниками якості рослинницької продукції в короткоротаційній сівозміні без удобрення отримано зерно другого класу м'якої пшениці, а застосування добрив (N55Р53-120К55 на 1 га площі сівозміни) забезпечило одержання зерна першого класу. Зерно ячменю із цих варіантів придатне для продовольчих, кормових цілей та для спиртовиробництва (1-3 клас). Якість зеленої маси кукурудзи за вмістом перетравного протеїну відповідала зоотехнічним нормам годівлі великої рогатої худоби. За вмістом білка у зерні пшениці озимої та ячменю ярого і протеїну в зеленій масі кукурудзи вплив різних форм фосфорних добрив помітно не відрізнявся між собою.

12. Найвищі показники економічної ефективності у короткоротаційній сівозміні забезпечувало використання фосфорних добрив у складі повного мінерального добрива. Умовно чистий прибуток при цьому становив 1017-1347 грн. га, а собівартість 1 т зернових одиниць становила 105-172 грн. Рівень рентабельності за використання вітчизняних форм фосфорних добрив у дозах Р53-120 був нижчим у 1,1-2 рази порівняно з варіантами, де вносили концентровані форми. Енергетична ефективність короткоротаційної сівозміни не мала чітко вираженої залежності від доз та форм фосфорних добрив. Коефіцієнт енергетичної ефективності в середньому за сівозміну становив близько 2 умовних одиниць.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Для забезпечення продуктивності короткоротаційної сівозміни на рівні 4,5-5,0 т/га зернових одиниць основної продукції у північній частині Лісостепу рекомендовано використання фосфорних добрив із вітчизняних родовищ або виготовлених на імпортній сировині суперфосфатів у мінімально-оптимальних дозах Р40-60 або ж за внесення фосфорних добрив про запас у дозі Р360 у складі збалансованого мінерального добрива.

2. Використання фосфоритів зернистих природних є економічно доцільним за умов їх збагачення. Високий вміст у вітчизняних фосфоритах кальційвмісних сполук (30-60% у перерахунку на СаСО3) забезпечує меліоруючий ефект для ґрунтів з кислою реакцією і за внесення оптимальних доз відіграє роль підтримуючого вапнування.

ПЕРЕЛІК ДРУКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Буслаєва Н.Г. Вплив різних форм фосфорних добрив на фосфатний режим ґрунту і формування врожаю кукурудзи на силос // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 1998. - Вип. 2. - С. 25-28.

2. Дегодюк Е.Г., Дегодюк С.Е., Чайковська Л.О., Буслаєва Н.Г. Ефективність фосфоритів вітчизняного походження та фосформобілізуючих мікроорганізмів // Науковий вісник Національного аграрного університету. -К., 2000. - Вип. 24. - С. 116-119. (Автором проведено дослідження, сформульовано висновки та підготовлено статтю до друку).

3. Дегодюк Е.Г., Буслаєва Н.Г. Стан і перспективи використання фосфорних добрив в Україні // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 2002 - Вип. 2. - С. 3-13. (Автором проведено дослідження, опрацьовано отримані результати та сформульовано висновки).

4. Буслаєва Н.Г. Ефективність різних форм та доз фосфорних добрив на сірому лісовому супіщаному ґрунті // Зб. наук. праць ННЦ “Інститут землеробства УААН”. - К., 2007. - Вип. 1. - С. 21-25.

5. Буслаєва Н.Г. Продуктивність сільськогосподарських культур та якість основної продукції залежно від форм фосфорних добрив // Вісник аграрної науки. - К., 2007. - №6. - С. 79-80.

6. Буслаєва Н.Г. Міграція фосфору в ґрунті при помірних і високих дозах різних видів добрив // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції “Землеробство України в XXI столітті”. Чабани, 24 травня 2000р. - Чабани, 2000. - С. 65-66.

7. Дегодюк Е.Г., Буслаєва Н.Г. Фосфорити України - проблеми і перспективи використання // Матеріали міжвідомчої науково-технічної конференції “Агрономічні руди України”. Київ, 16-20 лютого 2004 р. - К., 2004. - С. 158-160. (Автором проведено дослідження, опрацьовано отримані результати та сформульовано висновки).

8. Буслаєва Н.Г. Агроекологічні аспекти використання фосфорних добрив на імпортній та вітчизняній сировині // Матеріали науково-практичної конференції молодих учених “Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва”. Київ, 22-24 травня 2007 р. - К., 2007. - С. 3-4.

АНОТАЦІЯ

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04 - агрохімія. - Національний аграрний університет, Київ. -2008.

Дисертаційну роботу присвячено вивченню впливу різних форм і доз фосфорних добрив вітчизняного та зарубіжного походження на зміну фізико-хімічних і агрохімічних властивостей ґрунту та продуктивність і якість культур короткоротаційної сівозміни - кукурудза на силос - пшениця озима - ячмінь ярий.

Встановлено високий агрономічний ефект різних форм фосфорних добрив за умови використання їх у складі повного мінерального удобрення, як у помірних дозах (Р40-60) так і про запас (Р360), що забезпечило одержання 4,5-5,0 т/га зернових одиниць. Визначено меліоруючий ефект вітчизняних фосфорних добрив, збагачених на вміст СаСО3. Обґрунтовано агрономічну та економічну доцільність систематичного внесення у короткоротаційній сівозміні фосфорних добрив у складі повного мінерального удобрення в помірних дозах і можливість їх внесення про запас, та визначено необхідність збагачення низькоконцентрованих за вмістом фосфору фосфоритів зернистих природних.

Ключові слова: фосфорні добрива, родючість ґрунту, груповий склад фосфатів, мікроелементи, важкі метали, короткоротаційна сівозміна, продуктивність, економічна та енергетична ефективність.

Буслаева Н.Г. Влияние разных форм фосфорных удобрений на плодородие серой лесной почвы и продуктивность короткоротационного севооборота. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - агрохимия. - Национальный аграрный университет, Киев. - 2008.

В работе изложены результаты полевых и лабораторных исследований, проведенных в 1997-2000 гг. на серой лесной супесчаной почве в ННЦ “Институт земледелия УААН” в короткоротационном полевом сево...