Діагностика і екологобезпечне спрямування трансформації ґрунтів при внесенні добрив

до маси ґрунту

до контролю

Контроль

0-20

0,10

100

20-40

0,08

80

Р₉₀₀К₉₀₀

0-20

0,14

140

20-40

0,12

120

Naa₁₃₂₀P₉₀₀K₉₀₀

0-20

0,13

130

20-40

0,10

100

Na₁₃₂₀P₉₀₀K₉₀₀

0-20

0,17

170

Nx₁₃₂₀P₉₀₀K₉₀₀

0-20

0,11

110

Nм₁₃₂₀P₉₀₀K₉₀₀

0-20

0,19

190

20-40

0,15

150

Пептизуюча дія органічних добрив. Внесення органічних добрив тривалий час вважалося агроприйомом, який гармонічно доповнює природний процес ґрунтоутворення. Ситуація змінилася після будівництва у 80-х роках потужних свинокомплексів, де щорічно накопичується 1-1,5 млн м³ стоків з високим умістом натрію (до190 мг/л ) і амонію (до 700 мг/л). До числа таких комплексів належить і ВСАТ "Слобожанський", що на Харківщині. Стоки цього свинокомплексу містять 0,8-3,0 г/л солей, у т.ч. 124 мг/л Са⁺⁺, 265 мг/л NH₄⁺; 176 мг/л Na⁺ і 125 мг/л К⁺. Такий сольовий склад робить їх небезпечними, передусім, як чинників вторинного осолонцювання ґрунтів. Останнє підтверджується і даними іонометричних вимірювань у стоках: рNa - -2,14; а_Na - 7,24 мг-екв/л; рСа⁺⁺ - 2,64; а_Са⁺⁺ - 4,58 мг-екв/л. Достовірні зміни чорноземів типових під впливом вказаних стоків стосуються перш за все мікробудови ґрунту. Мікроморфологічні дослідження показали, що у ґрунтах, де вносили стоки свинокомплексу переважають агрегати нижчих порядків. Значна частина цих агрегатів порушена трансформаційними процесами (руйнація і злипання агрегатів вищих порядків), губчатий матеріал домінує над окремими агрегатами, мікроскладення ґрунту стає більш компактним, частіше простежуються тріщини усихання. Хімічний аналіз зразків чорнозему після дев'ятирічного внесення стоків свідчить про підлуговування реакції ґрунтового розчину, зростання вмісту й активності іонів натрію, погіршення агрегатного складу і водопроникності ґрунту. Пряма пептизуюча дія стоків визначалася шляхом обробки ґрунту стоками (1:20) і визначення вмісту вуглецю у стоках до і після їх взаємодії з ґрунтом. Отримані дані свідчать, що вміст вуглецю в нерозведених водою стоках становить 120 мг/л. Під час взаємодії стоків з чорноземом типовим уміст вуглецю в них зменшувався, що свідчить про відсутність прямої пептизації органічної речовини чорноземів. Після їх взаємодії з бурувато-підзолистим оглеєним ґрунтом уміст вуглецю у фільтраті складав 143 мг/л, тобто стоки вилучали з ґрунту 23 мг/л вуглецю. Дещо менше вуглецю вилучали стоки із дерново-підзолистого ґрунту. Отже, внесення свинних стоків на ґрунтах з кислим ґрунтотворенням потребує заходів для збереження їхнього гумусового фонду.

Закономірності пептизації ґрунтової маси мінеральними добривами залежно від типу ґрунту, характеру його сільськогосподарського використання і прийомів агротехніки. Отримані дані свідчать, що найбільшу пептизуючу здатність мінеральні добрива виявляють на ґрунтах з кислим ґрунтоутворенням. Ступінь впливу їх на органічні колоїди залежить також від характеру сільськогосподарського використання ґрунтів. Агрозаходи, які призводять до підвищення рухомості органічної частини ґрунту, одночасно підвищують і пептизуючу здатність мінеральних добрив. Поєднання прийомів агротехніки і внесення відповідних форм мінеральних добрив здатне стабілізувати гумусовий фонд ґрунтів і навпаки, за нестачі добрив, але за високого вмісту гумусу завдяки такому поєднанню можна прискорити розклад гумусових речовин і забезпечити додаткове звільнення поживних елементів для сільськогосподарських рослин.

Управління процесами взаємодії добрив з ґрунтом. Збереження гумусового фонду безумовно є головним заходом із відтворення родючості ґрунтів. Проте за умови посилення мінералізації органічної речовини добривами звільнюються поживні елементи, які йдуть на формування врожаїв сільськогосподарських культур. Отже, для землеробства важливо мати добрива, які посилюють рухомість органічних речовин, і добрива, які практично не впливають на цей процес. Першу групу добрив слід застосовувати на ґрунтах з високим умістом гумусу, а також за наявності в господарстві обмеженої кількості мінеральних добрив. Другу - у випадках, коли є реальна загроза зниження вмісту гумусу і втрати позитивних властивостей ґрунту.

Виникає закономірне запитання: що робити за наявності в господарстві тільки тих добрив, які значно посилюють рухомість і мінералізацію органічної речовини ґрунту? Наші дослідження показали, що пептизуючу здатність добрив можна регулювати за рахунок коагулюючих домішок (табл. 4).

Так, додавання до сульфату амонію такого коагулянту, як СаСl₂, зменшувало кількість органічної речовини, яка переходила в розчин добрива, з 0,044 до 0,011%. Додавання до того ж добрива алюмокалієвого галуну (відомий коагулянт) не дало очікуваного результату. Але той самий алюмокалієвий галун під час додавання до діамонійфосфату майже удвічі знижував його пептизуючу здатність. Ще один з реальних шляхів управління взаємодією добрив з ґрунтом - це спосіб внесення поживних елементів. Ідеться про роздільне і спільне внесення азоту, фосфору і калію. Аналіз отриманих результатів досліджень свідчить, що внесення лише азотних добрив на чорноземах типових призводило до підвищення рухомості колоїдів і до погіршення агрегатного складу ґрунту (табл. 5).

Таблиця 4

Вплив коагулянтів на пептизацію органічної речовини чорнозему типового мінеральними добривами

Варіанти досліду	рН розчинів добрив	Кількість органічної речовини, вилученої розчином добрива, %
Н2О		сл.
(NH4)2SO4	5,5	0,044
(NH4)2SO4+СаСl2		0,011
(NH4)2SO4+алюмокалієві галуни		0,050
(NH4)2НРO4	7,9	0,093
(NH4)2НРO4+СаСl2		0,017
(NH4)2НРO4+алюмокалієві галуни		0,045

Таблиця 5

Вплив тривалого внесення азотного і повного мінерального добрива
на структурно-агрегатний склад чорнозему типового, %

Варіанти досліду	Розмір агрегатів, мм
	>10*	7-5	5-3	3-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
Контроль	15,1	11,6	12,1	22,4	17,6	18,7	2,5
N	33,8	12,5	8,2	18,7	13,0	9,1	4,6
NPK	14,7	11,3	7,8	22,2	19,9	20,3	3,8
НІР05	4,7	Fф<F05	Fф<F05	1,2	1,3	2,3	1,2

Якщо вміст агрегатів <0,25 мм на варіанті з внесенням азотного добрива становив 4,6%, то на варіанті з повним мінеральним добривом - 3,8%. Таким чином, послаблення впливу мінеральних добрив на ґрунтові колоїди може здійснюватися й шляхом використання комплексних добрив, або шляхом внесення повного мінерального добрива.

Використання хімічної термодинаміки для оцінки трансформаційних змін ґрунтів під впливом добрив. Для діагностики трансформаційних змін ґрунтів під впливом добрив широко використовують такі термодинамічні показники, як активність іонів, потенціали хімічних елементів і потенційна буферна здатність ґрунту (ПБЗ). Отримані нами експериментальні і розрахункові дані виявили наступне: 1. Концентрація Ca²⁺ у розчинах, що взаємодіють з ґрунтом при визначенні ПБЗ^К за Beckett відповідає природній концентрації Ca у ґрунтових розчинах основних типів ґрунтів. У чорноземних ґрунтах активність іонів кальцію є величиною стабільною. Це обумовлює той факт, що величина калійного потенціалу (АR₀) визначається головним чином активністю іонів калію (аК⁺), або чисельником. 2. Концентрація К⁺ в розчинах, що використовуються при визначенні ПБЗ^К при співвідношенні ґрунт-розчин 1:10 приблизно відповідає гектарним дозам калійних добрив. Отже, за складною і добре обґрунтованою методикою визначення ПБЗ^к за Beckett стоїть оцінка змін активності іонів калію при внесенні зростаючих доз КСl. 3.Найбільші зміни AR₀ відбуваються при взаємодії розчинів KCl + СаCl₂ з ґрунтами, на яких раніше вносилися мінеральні добрива. Суттєве зростання (аК⁺) при внесенні NPK супроводжується збільшеннням величини AR₀ при одночасному зменшенні ПБЗ^к.

Встановлені факти дозволяють значно спростити методику визначення ПБЗ ґрунту відносно К⁺ і . Суть останньої полягає в наступному. До однієї з двох наважок ґрунту (20 г) приливаємо 12 мл дистильованої води (вологість ґрунту близька до нижньої межі текучості) і вимірюємо аК⁺ за стандартною методикою. До другої наважки ґрунту приливаємо 12 мл розчину КСl, який відповідає у перерахунку на вагу орного шару ґрунту 120 кг К₂О і теж визначають аК⁺. За отриманими значеннями знаходять ?аК⁺. Аналогічно визначають ?а NH₄. Величина, на яку змінюється активність іонів при внесенні гектарної дози добрив, залежить від типу ґрунту, стану його удобрення і може бути використана для спрощеної оцінки ПБЗ^К і ПБЗ^NH4. Підґрунтям є експериментальні дані, отримані за стандартною і спрощеною методикою.

ТРАНСФОРМАЦІЙНІ ЗМІНИ ҐРУНТІВ ПРИ ЛОКАЛЬНОМУ ВНЕСЕННІ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ

Локалізація мінеральних добрив при поверхневому обробітку ґрунту та її агроекологічні наслідки. Використання мінеральних добрив у системі полицевого і поверхневого обробітку ґрунту по-різному впливає на основні показники родючості чорноземів типових важкосуглинкових. За умови внесення добрив під поверхневий обробіток ґрунту посилюється диференціація 0-20 см шару ґрунту за вмістом гумусу і поживних речовин, спостерігається зростання “рухомості” органічної речовини, а під час використання гідролітично лужних добрив відбувається “розпилення” верхнього шару ґрунту. Так, уміст рухомої органічної речовини у чорноземі типовому за умови внесення добрив під полицевий обробіток становив 0,164%, при внесенні під поверхневий обробіток - 0,187%. Уміст мікроагрегатів <0,25 мм на вказаних варіантах становив відповідно 11,2 і 16,8%.

Основні характеристики ґрунтів при локальному внесенні азотних добрив. Головні механізми і закономірності процесів, що відбуваються під час локального внесення окремих форм добрив розкриті в роботах А.І. Фатєєва та ін.. У наших дослідженнях головна увага відведена впливу локального внесення лужних і гідролітично-лужних азотних добрив (у т.ч. перспективних), на агрономічні властивості чорноземів типових. Результати проведених досліджень свідчать, що суттєві зміни останніх відбуваються у стрічках з внесенням добрив. Локальне внесення водного аміаку і вуглеамонійних солей призводить до ущільнення ґрунту, підкислення реакції ґрунтового розчину, підвищення активності одновалентних іонів (NH₄⁺, К), посилення рухомості органічних колоїдів, а у випадку із водним аміаком і до погіршення структури мікробіологічних угруповань чорнозему типового. Це зобов'язує вибирати для локального внесення ті форми азотних добрив, які практично не впливають на стан ґрунтових колоїдів. Для об'єктивної оцінки впливу азотних добрив на профільну будову ґрунту нами використано X-Ray-томографію.

Із цією метою сканували моноліти ґрунту розміром 200х300 мм. Томограма моноліту з контрольного варіанту (рис. 5а) виявила чітку межу обробітку ґрунту (культивація на 8-10 см). Верхній шар ґрунту, який оброблявся, є достатньо пухким і на томограмі має темний колір. На темному фоні простежуються світлі уламки ущільненого матеріалу. Останній хаотично розподілений у загальній ґрунтовій масі. Це свідчить про те, що механічний обробіток ґрунту із застосуванням сучасної ґрунтообробної техніки нездатний забезпечити гомогенне середовище для рослин. На рисунку 5б зображено томограму моноліту, який відібрано на варіанті з внесенням Nва. На ній, як і на попередній томограмі, добре видно межу культивації ґрунту. У нижній частині моноліту (де розміщувалася стрічка з внесенням Nва) діагностується суттєве ущільнення ґрунту. На томограмі це виглядає як білий перекинутий вершиною вниз трикутник. Слід зазначити, що форма і розміри осередку з ущільненням ґрунту майже точно збігаються з формою і розмірами осередку з підвищеною активністю іонів амонію. На зрізі ґрунту добре видно, що ущільнення в зоні розміщення Nва теж нерівномірне. На наш погляд, це обумовлено нерівномірним промочуванням ґрунтової маси як під час внесення Nва, так і внаслідок наступних атмосферних опадів. Таким чином, рентгенівська комп'ютерна томографія розкриває нові можливості в дослідженнях змін агрофізичного стану ґрунтів під впливом добрив і ґрунтообробної техніки.

УРОЖАЙНІСТЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ЗА РІЗНИХ СИСТЕМ ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ

Урожайність культур при систематичному використанні добрив. Облік урожаю показав, що застосування поверхневого обробітку ґрунту на чорноземах типових не призводить до суттєвого зниження врожайності озимої пшениці. Навпаки, у роки зі сприятливими погодними умовами поверхневий обробіток ґрунту на удобреному фоні забезпечував достовірний приріст урожаю пшениці. У середньому за п'ять років приріст урожаю від застосування поверхневого обробітку ґрунту на удобреному фоні становив 3,2 ц/га. Приріст урожаю озимої пшениці від добрив у 1988 р. по оранці складав 7,7 ц/га, при застосуванні поверхневого обробітку - 7,2 ц/га (НІР₀₅=1,4 ц/га). В умовах 1989 р. найбільш ефективне використання мінеральних добрив спостерігалось на ділянках з поверхневим обробітком ґрунту. Приріст урожаю озимої пшениці від добрив на вказаному варіанті становив 28,9 ц/га, тоді як по оранці - 24,4 ц/га. Сприятливі погодні умови для вирощування озимої пшениці складалися і в 1990 р. Середня врожайність зерна на удобрених ділянках становила близько 60 ц/га, на варіанті з поверхневим обробітком 63,8 ц/га. Приріст урожаю від добрив на варіанті з оранкою становив 17,8 ц/га, на варіанті з поверхневим обробітком - 22,9 ц/га. Таким чином, застосування поверхневого обробітку ґрунту на чорноземах типових не призводить до суттєвого зниження врожайності озимої пшениці. Навпаки, у роки зі сприятливими погодними умовами локалізація мінеральних добрив у верхньому шарі ґрунту призводить до посилення рухомості органічних речовин і забезпечує достовірний приріст урожаю пшениці. У середньому за п'ять років приріст урожаю від застосування поверхневого обробітку ґрунту на удобреному фоні становив 3,2 ц/га.

На двохтисячні роки за рахунок тривалого дефіцитного балансу елементів живлення ситуація почала змінюватися в небажаному напрямку. Зрозуміло, що це не могло не позначитися на врожайності культур “інтенсивного” типу (цукрові буряки, кукурудза). На цей період припадають дослідження, пов'язані з вивченням впливу локального внесення різних форм азотних добрив, у т.ч. і перспективних (вуглеамонійні солі). Урожайність вказаних культур на контрольному варіанті була низькою (озимої пшениці - 32,7 ц/га цукрових буряків - 218 ц/га). Найвища врожайність оз. пш. (45,1 ц/га) отримана на варіанті з внесенням ВАС, кукурудзи МВС (390 ц/га) - на варіанті з внесенням водного аміаку, цукрових буряків (332 ц/га) - при внесенні аміачної селітри.

Продуктивність сівозмін при використанні різних форм мінеральних добрив. Дослідження Граківського дослідного поля показали, що всі форми азоту в цілому підвищували продуктивність сівозміни відносно фону (РК) Разом з тим приріст урожайності озимої пшениці від Naa становив 19,3 ц/га, від сечовини - 20,8 ц/га. Аналогічним чином на добрива реагувала і кукурудза МВС. Приріст урожаю кукурудзи МВС від внесення аміачної селітри склав 46 ц/га, від сульфату амонію - 56 ц/га, від сечовини - 55 ц/га. Ще більшою була різниця у прирості врожаю кукурудзи МВС в умовах зрошення: 67 ц/га від внесення Naa, 80 ц/га - від сульфату амонію і 76 ц/га від внесення сечовини. Натрієва селітра безпосередньо не викликає пептизацію органічної частини ґрунту, а тому і приріст урожаю кукурудзи МВС на цьому варіанті становив усього 36 ц/га. При аналізі продуктивності культур неважко помітити ту ж саму закономірність. Мінімальний приріст продуктивності культур забезпечувала аміачна селітра (51,9 ц з.од.) і МФД (51,5 ц з.од.). Для сірчанокислого амонію і сечовини ці показники становили 65,9 і 58,4 ц з.од. Отже, добрива, які підвищують рухомість органічних колоїдів, водночас підвищують і врожайність сільськогосподарських культур.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне та експериментальне обґрунтування нового концептуального підходу до вивчення і спрямування трансформаційних змін ґрунтів під впливом добрив, суть якого полягає у визнанні різного безпосереднього впливу існуючих форм мінеральних добрив на органічну частину ґрунтів, в усвідомленні того, що цей вплив носить чітко виражений локальний характер, а обумовлені ним зміни поступово розвиваються і накопичуються у ґрунтовій масі. Усе це розкриває можливості втручання у процеси взаємодії мінеральних добрив з ґрунтом, створює умови екологобезпечного їх використання, сприяє пошуковим роботам як з удосконалення властивостей самих добрив, так і з вивчення їх як одного з найефективніших засобів управління родючістю ґрунтів.

1. Показано, що в сучасному ґрунтознавстві і агрохімії сформувалися два підходи до вивчення впливу добрив на ґрунти. Перший - це дослідження еволюційних змін ґрунтів під впливом тривалого застосування добрив. Другий - це вивчення тих змін ґрунтової маси і біоти, які виникають безпосередньо при внесенні добрив і не завжди реєструються звичайними хімічними й фізико-хімічними методами.

2. Установлено, що:

- процес взаємодії добрив з ґрунтом відбувається з певною швидкістю і носить чітко виражений локальний характер, про що переконливо свідчать дані X-Ray-томографії, іонометрії, мікро- і субмікроморфології;

- концентрація і активність іонів в осередках розміщення гранул може досягати екологічно небезпечних рівнів, що залежить від форми і способу внесення добрив;

3. Найбільш високі значення активності іонів-пептизаторів (в осередках розміщення добрив) спостерігаються при внесенні NН₄Cl на малобуферних дерново-підзолистих ґрунтах Чернігівського Полісся (аNH₄⁺ =31,5мМоль·л^-1), дещо нижчі (5,01 мМоль·л^-1) на бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтах Прикарпаття. Мінімальне підвищення активності іонів NH₄⁺ і K⁺ при внесенні такої ж дози добрив зареєстроване на чорноземах типових важкосуглинкових Харківської області. (3,16 мМоль·л^-1для NH₄⁺ і 0,3 мМоль·л^-1 для K⁺ ).

Величина, на яку змінюється активність іонів амонію (ДаNH₄⁺) і калію (ДаК⁺), при внесенні гектарної дози добрив (120 кг д.р.) залежить від типу ґрунту, стану його удобрення і може бути використана для експрес-діагностики ПБЗ^NH4+ і ПБЗ^K+.

Проведені розрахунки й отримані експериментальні дані вказують на те, що за складною і добре обґрунтованою методикою визначення ПБЗ^K+ за Becket стоїть обробіток наважок ґрунту розчинами із зростаючою концентрацією KCl і спостереження за зміною аК⁺. Визначення в основних типах ґрунтів ПБЗ^K+ за Beckett і власною спрощеною методикою при різних абсолютних величинах виявляє одну й ту ж закономірність і обумовлює одні й ті ж висновки.

Іонометричні дослідження свідчать, що внесення калійних добрив суттєво покращує азотне живлення рослин і, навпаки, внесення амонійних азотних добрив сприяє кращому живленню рослин калієм. Так, активність іонів амонію на контрольному варіанті (стаціонарний дослід № 1) становила 0,61 мМоль·л^-1, на варіантах із внесенням калійних добрив 1,47 мМоль·л^-1. Активність іонів калію на контрольному варіанті стаціонарного досліду № 3 становила 0,09 мМоль^·л-¹; на варіанті з локальним внесенням Naa і ВАС 0,16 мМоль^·л-¹ і відповідно 0,15 мМоль^·л ¹. Причина вказаного явища полягає у протіканні обмінних реакцій між ГВК і внесеними добривами.

4. Найменш вивченим і найбільш суперечливим є питання про вплив різних форм мінеральних добрив на органічну частину ґрунтів. Нами експериментально доведено, що

- різні види й форми добрив по-різному впливають на органічну частину ґрунтів. Найбільш “агресивний” вплив здійснюють азотні, окремі калійні і комплексні добрива. В асортименті добрив, є такі, що 1) інтенсивно пептизують органічні колоїди (Ам. вода, K₂CO₃; (NH₄)₂CO_3, (NH₄)₂HPO₄); 2) суттєво посилюють їх рухомість (NH₄H₂PO₄); 3) практично не впливають на стан ґрунтових колоїдів (KCl, NH₄NO₃, KNO₃, NH₄Cl);

- для прогнозу впливу того чи іншого добрива на органічну частину ґрунту слід визначати його пептизуючу здатність. Суть показника полягає в обробці наважки ґрунту розчином добрива тієї концентрації, яку створює досліджуване добриво у природних умовах і визначенні в отриманій витяжці вмісту органічної речовини. Чим більше органічних речовин переходить у витяжку добрива, тим більшою пептизуючою здатністю характеризується це добриво;

- пептизуюча здатність добрив у межах одного класу залежить від аніонної їх частини і по-різному проявляється на ґрунтах з різним генезисом і характером сільськогосподарського використання. Це дозволяє цілеспрямовано впливати на трансформацію ґрунтів шляхом внесення тих чи інших добрив;

5. Пептизуючу здатність добрива можна регулювати шляхом використання домішок (CaCl₂ 1% від маси добрив) і приготування тукосумішей. Якщо 5-процентний розчин (NH₄)₂HPO₄ вилучає з чорнозему 0,093 органічних речовин, то (NH₄)₂HPO₄ + CaCl₂ - тільки 0,017%. Суттєве зниження пептизуючої здатності простих добрив спостерігається під час внесення їх у складі тукосумішей. Так, на варіанті з внесенням аміачної селітри вміст рухомої органічної речовини, за М.А. Єгоровим, складав 0,12%, а на варіанті з внесенням тукосуміші (Naa, Рсг, Кх) - 0,08%.

6. Ідентифікація органічних речовин, на які безпосередньо впливають мінеральні добрива, з високою вірогідністю дозволяє стверджувати, що лужні і гідролітично лужні мінеральні добрива взаємодіють з ГК вільними і слабко пов'язаними з R₂О₃. Дія фізіологічно кислих мінеральних добрив скоріш за все спрямована на неспецифічні органічні речовини і кислоторозчинну фракцію гумусу. Внесення мінеральних добрив у прийнятих дозах посилює інтенсивність мінералізаційних процесів у всіх досліджуваних типах ґрунтів, що реєструється через підвищення загальної чисельності мікрофлори і водорозчинного гумусу. Різні форми мінеральних добрив створюють у ґрунті різні стартові умови для розвитку основних екологотрофічних груп мікроорганізмів.

7. Пептизуюча дія відносно ґрунтових колоїдів характерна і для деяких видів органічних добрив. До таких добрив відносяться стоки свинокомплексів, які містять від 200 до 700 мг/л амонійного азоту. Пептизуюча дія таких стоків чітко спостерігалася тільки на ґрунтах з кислим ґрунтоутворенням.

8. Мінеральні добрива здійснюють безпосередній вплив і на структурний стан ґрунтів, що проявляється в руйнації агрономічно цінних агрегатів. Лабораторні дослідження вказують на те, що ті добрива, які мають високу пептизуючу здатність, не завжди призводять до миттєвої руйнації агрегатів. Останнє спостерігається тільки за умов підтоплювання їх дистильованою водою. При підтоплюванні агрегатів розчинами лужних і гідролітично лужних добрив відбувається вилучення органічної речовини з поверхні агрегатів. Самі агрегати залишаються при цьому цілими. Підсушування таких агрегатів і повторне підтоплювання водою призводить до їх руйнації. Аналогічні процеси відбуваються в природних умовах. Підтвердженням є поява у перші роки внесення гідролітично лужних добрив брилистості ґрунтів, а у подальшому зростання вмісту агрегатів <0,25 мм.

9. Погіршення фізичних властивостей ґрунту під час внесення добрив можливе тільки в осередках розміщення гранул. За систематичного застосування підвищених доз добрив подальший розвиток подій може відбуватися за однією зі схем:

– відновлення втрачених властивостей ґрунту;

– накопичення осередків ґрунту із втраченими вихідними властивостями;

– стабілізація процесів погіршення-відновлення вихідних властивостей ґрунту.

10. Внесення високих доз гідролітично лужних добрив на ґрунтах з невисоким умістом гумусу призводить до посилення трансформації мінералогічного складу їх мулистої частини. Зокрема, діамофос, внесений у дозі 900 кг д.р. по азоту сприяв суттєвим змінам мінералогічного складу мулистої частини бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів Прикарпаття, що проявлялося у зростанні вмісту змішано-шаруватої фази і дрібнодисперсного кварцу.

11. Дані тривалих стаціонарних дослідів свідчать, що використання гідролітично лужних добрив призводить до посилення рухомості органічної частини ґрунту, підвищення щільності ґрунту і погіршення його агрегатного складу. Систематичне внесення гідролітично кислих форм добрив практично не позначилося на структурному стані ґрунтів.

12. У всіх польових стаціонарних дослідах, де протягом 10-15 років вносили підвищені дози мінеральних добрив, не виявлено тенденцій до спаду врожайності сільськогосподарських культур. Коливання врожайності по роках обумовлене як погодними умовами, так і недотриманням технологій вирощування культур. Головні причини, які примушують серйозно ставитися до інтенсивного використання мінеральних добрив обумовлені економічним фактором, частковою деградацією агрофізичних властивостей ґрунтів (внаслідок посилення рухомості органічних колоїдів), погіршенням біологічної якості продукції, хемогенним забрудненням довкілля. Разом з тим внесення гідролітично-лужних добрив забезпечує більш високий приріст урожаю с.-г. культур і більш високу продуктивність рослин у порівнянні з гідролітично-нейтральними туками.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Для екологобезпечного використання мінеральних добрив у певних ґрунтово-кліматичних умовах слід визначати й ураховувати їх пептизуючу здатність.

2. Лужні і гідролітично лужні (K₂CO₃; (NH₄)₂HPO₄; (NH₄)₂CO₃) мінеральні добрива використовувати на високобуферних ґрунтах із середнім і високим умістом гумусу. На ґрунтах з низьким умістом і високою рухомістю гумусу використовувати нейтральні (з хімічного погляду) форми мінеральних добрив.

3. На малобуферних ґрунтах з низьким умістом гумусу, до числа яких відносяться бурувато-підзолисті оглеєні ґрунти Прикарпаття, дерново-підзолисті супіщані ґрунти Чернігівського Полісся й сірі лісові ґрунти перехідної зони, мінеральні добрива використовувати у вигляді тукосумішей, що значно пом'якшує їх вплив на колоїдну частину вказаних ґрунтів. Увести у практику агрохімічного обслуговування господарств нову класифікацію мінеральних добрив, яка враховує їх вплив на органічну частину ґрунтів.

4. Для об'єктивної експрес-оцінки змін агрофізичного стану чорноземних ґрунтів під впливом добрив використовувати X-Ray-томографію.

5. З метою зниження пептизуючої дії лужних і гідролітично лужних добрив використовувати коагулюючі домішки (1% CaCl₂ від фізичної ваги добрива).

6. За локального внесення добрив використовувати ті форми, що характеризуються низькою пептизуючою здатністю.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бездітний П.П. Мінімалізація основного обробітку, властивості і продуктивність дерново-підзолистих ґрунтів Прикарпаття / П.П. Бездітний, В.І. Філон // Вісник с.-г. науки. 1985. № 8. С. 50-58 (експериментальна частина, написання статті).

2. Назаренко И.И. Некоторые аспекты проблемы улучшения гумусного состояния осушенных дерново-подзолистых почв Предкарпатья / И.И. Назаренко, В.И. Филон // Вестник с.-х. науки. 1985. № 9. С. 124-128 (експериментальна частина, написання статті).

3. Назаренко И.И. Изменение минералогического и химического составов дерново-подзолистых почв Предкарпатья при сельскохозяйственном использовании / И.И. Назаренко, М.Б. Куцыкович, В.И.Филон // Почвоведение. 1985. № 10. С. 116-125 (експериментальна частина, написання статті).

4. Филон В.И. Изменение содержания органического вещества в мелиорируемых дерново-подзолистых почвах Предкарпатья / В.И. Филон // Агрохимия и почвоведение. 1986. Вып. 49. С. 29-32.

5. Філон В.І. Вплив різних форм мінеральних добрив на органічну речовину основних типів ґрунтів В.І. Філон // Вісник аграрної науки. 1998. № 8. С. 5-9.

6. Філон В.І. Вплив калійних добрив на структурний і гумусовий стан чорноземів типових глибоких / В.І. Філон // Вісник аграрної науки. 2001. № 8. С. 6-9.

7. Філон В.І. Агрофізичний стан чорноземів типових за умов застосування тваринницьких стоків / В.І. Філон, І.С. Томан // Вісник аграрної науки. 2002. № 11. С. 53-56 (ідея, аналітична частина, написання статті).

8. Філон В.І. Оптичні характеристики та молекулярно-масовий розподіл гумусових речовин, що підлягають безпосередньому впливу мінеральних добрив / В.І. Філон // Вісник аграрної науки. 2003. № 12. С. 9-12.

9. Філон В.І. Можливості використання рентгенівської комп'ютерної томографії для встановлення змін агрофізичного стану чорноземів під впливом добрив / В.І.Філон // Вісник аграрної науки. 2004. № 1. С. 8-15.

10. Філон В.І. Взаємодія мінеральних добрив із грунтом / В.І. Филон // Вісник аграрної науки. 2009. № 7. С. 19-20.

11. Филон В.И. Исследование природы гумусовых веществ, подверженных непосредственному воздействию минеральных удобрений / В.И. Филон // Агрохимия. 2004. № 8. С. 61-65.

12. Филон В.И. Изменение урожайности культур после прекращения внесения удобрений на черноземах типичных мощных Лесостепной части Украины // Вопросы интенсификации земледелия в условиях Северной степи и Лесостепи Украины: сб. науч. тр. Харьк. гос. аграр. ун-та. Харьков, 1992. С. 122-126.

13. Філон В.І. Дослідження взаємодії мінеральних добрив з органічною частиною ґрунтів / В.І. Філон // Вісник ХДАУ. 1997. № 3. С. 97-101.

14. Філон В.І. Про нормування агрохімічного навантаження на ґрунт / В.І. Філон // Вісник ХДАУ. 2000. № 1. С. 177-186.

15. Філон В.І. Концентрація ґрунтового розчину та активність іонів NH₄⁺ в осередках внесення добрив / В.І. Філон, О.М. Дубина // Вісник ХДАУ. 2001. № 4. С. 9-15 (ідея, аналітична частина, написання статті).

16. Філон В.І. Активність іонів NH₄⁺ і К⁺ при локальному внесенні азотних добрив В.І. Філон // Вісник ХНАУ. 2002. № 1 - С. 214-220.

17. Філон В.І Структура мікробіологічних угруповань чорнозему типового при локальному внесенні азотних добрив / В.І. Філон, К.Б. Новосад // Вісник ХНАУ. 2003. № 2. С. 72-74 (ідея, написання статті).

18. Філон В.І. Моніторинг безпосереднього впливу мінеральних добрив на структуру мікробіологічних угруповань чорнозему типового / В.І.Філон, Н.Є. Білецька // Вісник ХНАУ. 2006. № 6. С. 153-157.

19. Філон В.І. Фізична суть аналітичних операцій при визначенні калійної буферної здатності грунтів за Becket. / В.І. Філон // Вісник ХНАУ. 2008. № 1. С. 181-184.

20. Філон В.І. Теоретичні підстави для переходу на спрощене експрес-визначення калійної буферності грунту / В.І. Філон, Н.Є. Білецька // Вісник ХНАУ. 2008. № 4. С. 28-34 (ідея, аналітична частина, спільне написання статті).

21. Філон В.І. Мікро-і субмікроморфологічні дослідження процесів взаємодії лужних і гідролітично лужних добрив з грунтом / В.І. Філон // Вісник ХНАУ. 2009. № 1. С. 80-84.

22. Філон В.І. Електронна спектроскопія гумусових речовин, що підлягають безпосередньому впливу мінеральних добрив / В.І. Філон // Вісник ХНАУ. 2009. № 2. С. 88-93.

23. Філон В.І. Вплив локального внесення азотних добрив на рухомість органічної речовини чорнозему типового / В.І. Філон // Вісник ХНАУ. 2009. № 3. С. 47-50.

24. Филон В.И. Влияние различных форм минеральных удобрений на активность ионов в основных типах почв // Грунти України: екологія, еволюція, систематика, окультурення, оцінка, моніторинг, географія, використання: міжнар. конф.: тез. доп. Харків, 1996. С. 144.

25. Філон В.І. Мінеральні добрива та гумусовий стан ґрунтів:[Лекція]. Х.: Вид-во ХДАУ. 1997. 24 с.

26. Філон В.І. Вплив різних форм добрив на активність іонів у основних типах ґрунтів // Агрохімія і ґрунтознавство: - Спец. вип. до V з'їзду УТГА. Харків, 1998. С. 123-124.

27. Філон В.І. Про існування і механізм калійно-амонійного зв'язку в ґрунтах чорноземного типу // Тез. доп. Всеукр. науково-практичної конф. К.: Центр екологічної освіти та інформації. 2001. 284 с.

28. Філон В.І. Про необхідність удосконалення існуючої класифікації мінеральних добрив // Агрохімія і ґрунтознавство. Спец. вип. до VI з'їзду УТГА. Кн. 3. Х., 2002. С. 300.

29. Філон В.І Нові підходи до вивчення впливу мінеральних добрив на органічну частину ґрунтів // Агрохімія і ґрунтознавство: Спец випуск до VІІ з'їзду УТГА, липень 2006 р., м. Київ). Харків. 2006. С. 138-140.

30.Білецька Н.Є. Оцінка безпосереднього впливу різних форм мінеральних добрив на структуру мікробіологічних угруповань чорнозему типового / Н.Є. Білецька, В.І. Філон // XII з'їзд Товариства мікробіологів України ім. С.М. Виноградського: тези доповідей, 25-30 травня 2009 р. Ужгород: ВАТ «Патент», 2009. С. 285. (ідея експериментальна частина, написання статті).

АНОТАЦІЯ

Філон В.І. Діагностика і екологобезпечне спрямування трансформації ґрунтів при внесенні добрив. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03 - агроґрунтознавство і агрофізика. - Національний наковий центр «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського». - Харків, 2009.

Дисертаційна робота присвячена одній з актуальних проблем сучасного ґрунтознавства, а саме: діагностиці і екологобезпечному спрямуванню трансформації ґрунтів Полісся і Лісостепу України при внесенні добрив. На основі залучення сучасних методів досліджень (мікро- і субмікроморфологія, електронна та ІЧ- спектрометрія, рентгенструктурний аналіз, X-Ray томографія і ультрацентрифугування) розкрита суть і закономірності розвитку ґрунтових процесів, що відбуваються в осередках внесення мінеральних добрив. Зокрема встановлено, що взаємодія добрив з ґрунтом носить чітко виражений локальний характер і поступово розгортається у просторі й часі. Це дає змогу активно втручатись у процеси взаємодії добрив з грунтом, робить їх передбачуваними і керованими.

Показано, що різні види і форми добрив по-різному впливають на органічну частину ґрунтів. Існують добрива, які: інтенсивно пептизують органічні колоїди (Nва; (NH₄)₂CO₃; K₂CO₃); суттєво посилюють їх рухомість (NH₄H₂PO₄); практично не впливають на стан ґрунтових колоїдів (NH₄Сl; NaNO₃; КСl). Виходячи із виявлених властивостей добрив і даних ідентифікації органічної речовини, яка зазнає безпосередній вплив останніх, вказані шляхи цілеспрямованого і екологобезпечного використання добрив в якості основних важелів управління родючістю ґрунтів.

Експериментально обґрунтовано агроекологічні наслідки внесення мінеральних добрив під поверхневий обробіток ґрунту, а також локального внесення азотних добрив, у тому числі, і таких перспективних, як вуглеамонійні солі.

Наведено екологічну оцінку використання нерозбавлених стоків свинокомплексів на ґрунтах з кислим і нейтральним ґрунтоутворенням.

Ключові слова: трансформаційні зміни грунтів; мінеральні добрива; діагностика; екологобезпечне спрямування.

АННОТАЦИЯ

Филон В.И. Диагностика и придание экологически безопасной направленности трансформации почв при внесении удобрений. - Рукопис.

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика. - Национальный научный центр „Институт почвоведения и агрохимии имени А.Н. Соколовского”. - Харьков, 2009.

Диссертационная работа посвящена одной из актуальных проблем современного почвоведения, а именно: диагностике и приданию экологически безопасной направленности трансформации почв Полесья и Лесостепи Украины при внесении удобрений.

На основе привлечения современных методов исследований (микро- и субмикроморфология; электронная и ИК-спектрометрия; рентгеноструктурный анализ; Х-rау-томография и ультрацентрифугирование) раскрыта суть и закономерности развития почвенных процессов, которые происходят в очагах внесения минеральных удобрений. В частности установлено, что взаимодействие минеральных удобрений с почвой носит локальный характер и постепенно разворачивается в пространстве и времени. Это дает возможность активно вмешиваться в процессы взаимодействия удобрений с почвой, делать их предсказуемыми и управляемыми.

Показано, что разные виды и формы удобрений по-разному влияют на органическую часть почв. Существуют удобрения, которые: интенсивно пептизируют органические коллоиды (Nва, (NH₄)₂CO₃; K₂CO₃); существенно усиливают их подвижность (NH₄H₂PO₄); практически не влияют на состояние почвенных коллоидов (NH₄Сl; NaNO₃; КСl).

Исходя из выявленных свойств удобрений и данных идентификации органического вещества, испытывающего непосредственное влияние последних, указаны пути целенаправленного и екологически безопасного их использования в качестве основных рычагов управления плодородием почв. Так, на малобуферних почвах легкого механического состава не рекомендуется вносить гидролитически щелочние удобрения. При отсутствии других форм удобрений рекомендуются использовать коагулирующие добавки (СаСl ₂, 1% от массы удобрения). Для снижения пептизирующего влияния минеральних удобрений на почвенные коллоиды необходимо также широко использовать комплексные их формы. Совместное внесение азота, фосфора и калия существенно снижает пептизирующее влияние отдельно внесенных форм удобрений.

Экспериментально обоснованы агроэкологические последствия внесения минеральных удобрений под поверхностную обработку почвы, а также локального внесения азотных удобрений, в том числе и таких перспективных, как углеаммонийные соли. Дается екологическая оценка использования неразбавленных свинных стоков на почвах с кислим и нейтральным почвообразованием.

Ключевые слова: трансформационные изменения почв; минеральные удобрения; диагностика; придание екологически безопасной направленности.

SUMMARY

Filon V.I. Diagnostics and ecologically safe direction of soil transformation when applying fertilizes. - Manuscript.

The thesis for the doctor's degree of agricultural science on speciality 06.01.03-Agricultural Soil Science and Agrophysics. - National Scientific Center “Institute for Soil Science and Agrochemistry Research named after A.N. Sokolovsky”, - Kharkiv, 2009.

The dissertation work is devoted to one of actual problems of modern Soil Science, namely, diagnostics and ecologically safe tendency of Soil transformation in Forest and Forest-Steppe zone of Ukraine when applying fertilizes. The essence and conformity to natural laws of soil processes development which occurs in the centers of applying mineral fertilizes have been discovered on the basis of using modern methods of reseaches (micro- and submicromorphology; electronic and infra-red spectrometry; X-Ray structural analysis; the Х-Rау-tomography and ultracentrifuging). Besides, it has been established, that interaction of fertilizers with soil has a distinct local character and is gradually developing in space and time. This fact allows actively intrude into the processes of fertilizers and soil interaction and makes them to be foreseeable and controllable.

It has been shown that different kinds and forms of fertilizers differently influence the organic part of soils. There are fertilizers, which intensively peptize organic colloids (Nва, (NH₄)₂CO₃; K₂CO₃); essentially strengthen their mobility ((NH₄)₂HPO₄); practically do not influence the condition of soil colloids (NH₄Cl; NaNO₃; KCl). Being based on the revealed characteristics of fertilizers and identification data of the organic substance, which is under the direct influence of the last, ways of purposeful and ecology safe their use of fertilizers as the main levers of soil fertility management have been shown.

Agroecological consequences of applying mineral fertilizers under a surface soil cultivation, as well as local nitric fertilizers application, including such perspective ones as coal-ammonium salts, have been experimentally substantiated.

Ecological estimation of usage of nondiluted flows of pig-breeding complexes on soils with acid and neutral soil formation has been given.

Key words: changes of transformations of soils; mineral fertilizers; diagnostics; giving ecologically of safe orientation.

Размещено на Allbest.ru

...