Грунтозахисна та агрономічна ефективність протиерозійного комплексу в Північно-Cхідному Лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

06.01.01 - загальне землеробство

УДК 631.81:631.51;631.445.2

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ГРУНТОЗАХИСНА ТА АГРОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ПРОТИЕРОЗІЙНОГО КОМПЛЕКСУ В ПІВНІЧНО-CХІДНОМУ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Давиденко Геннадій Анатолійович

Київ 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі землеробства, ґрунтознавства та агрохімії Сумського національного аграрного університету Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор Кравченко Микола Сидорович, Сумський національний аграрний університет, завідувач кафедри землеробства, ґрунтознавства та агрохімії

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Волощук Мирослав Дмитрович, Прикарпатський національний університет ім. В.С. Стефаника, Інститут природничих наук, завідувач кафедри агрохімії і ґрунтознавства

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Шевченко Іван Павлович, Інститут землеробства УААН, завідувач відділу сільськогосподарського землекористування і захисту ґрунтів від ерозії

Провідна установа -Дніпропетровський державний аграрний університет, кафедра загального землеробства, Міністерство аграрної політики України

Захист дисертації відбудеться “16” травня 2006 року о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.10 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №3, ауд. 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус № 4, к. 41

Автореферат розісланий “15” квітня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Рожко В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

ерозійний землеробство ґрунтозахисний

Актуальність теми. Водна ерозія ґрунтів є найсуттєвішим фактором зниження продуктивності земельних ресурсів і деградації агроландшафтів. Втрати продукції землеробства від ерозії в Україні перевищують 9-12 млн. т зернових одиниць. Від ерозії і дефляції зі сільськогосподарських угідь щорічно втрачається біля 600 млн. т ґрунту, в тому числі до 20 млн. т гумусу, при цьому непродуктивні втрати води внаслідок стоку становлять біля 16 млрд. метрів кубічних, що вистачило б для формування 16 млн. т зерна.

Загальна площа сільськогосподарських угідь, які зазнали згубного впливу водної ерозії, складає 13,3 млн. га, в тому числі 10,6 млн. га орних земель, і щорічно їхня площа збільшується на 100-120 тис. га.

У таких умовах науково обґрунтованою основою формування екологічно сталих агроландшафтів в Україні визнано ґрунтозахисну систему землеробства з контурно-меліоративною організацією території (КМОТ), одним з основних принципів якої є регулювання поверхневого стоку, як основного ерозійного чинника, комплексом протиерозійних заходів (організаційно-господарських, агротехнічних, лісомеліо-ративних, гідротехнічних). В умовах сучасних форм господарювання недостатньо вивчена ґрунтозахисна та агрономічна ефективність елементів КМОТ, відсутній комплексний аналіз та кількісна характеристика чинників, які обумовлюють інтенсивність розвитку ерозійних процесів.

Тому вирішення проблеми ґрунтозахисного облаштування еродованих агро- ландшафтів шляхом розроблення нових та удосконалення існуючих складових частин КМОТ є актуальним для схилових земель північно-східного Лісостепу України, куди територіально входить і Сумська область, де проводилися дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідна робота за темою дисертації є складовою частиною науково-технічної програми Сумського національного аграрного університету: “Створення системи моніторингу та економічної оцінки схилових і рівнинних земель з метою їх раціонального використання в лісостеповій та поліській зонах Сумської області”. Номер державної реєстрації 0101U002254.

Мета і завдання досліджень. Мета досліджень - встановити вплив ерозійних процесів на агрофізичні та агрохімічні показники слабо- і середньозмитих чорноземів, визначити агрономічну та ґрунтозахисну ефективність системи землеробства з КМОТ в умовах тривалих стаціонарних дослідів.

Програма досліджень передбачала вирішення наступних завдань:

- визначити вплив складових ґрунтозахисної системи землеробства з КМОТ на показники протиерозійної стійкості чорнозему типового еродованого;

- встановити кількісні показники ґрунтозахисної та агрономічної ефективності стокорегулюючих протиерозійних лісосмуг і водорегулюючих гідротехнічних споруд в умовах складного рельєфу;

- встановити вплив елементів КМОТ та системи агротехнічних заходів на водно-фізичні властивості ґрунту;

- дослідити вплив елементів КМОТ, системи удобрення та сівозмінного фактора на показники родючості еродованих чорноземів;

- виявити вплив складових ґрунтозахисної системи землеробства з КМОТ на врожайність сільськогосподарських культур;

- визначити продуктивність досліджуваних ланок сівозмін в умовах стаціонарних дослідів;

- провести економічне та енергетичне оцінювання ефективності комплексу протиерозійних заходів в умовах схилових земель північно-східного Лісостепу України.

Об'єкт досліджень. Чорноземи типові малогумусні, середньосуглинкові, слабо- і середньозмиті на схилових землях.

Предмет дослідження. Особливості зміни протиерозійних, водно-фізичних, агрохімічних показників чорнозему слабо- і середньозмитого за сільсько-господарського використання в умовах застосування комплексу грунтоохоронних заходів при контурно-меліоративній організації території.

Методи досліджень. Польовий, лабораторний, картографічний, порівняльно-розрахунковий, статистичний методи. Експериментальні дослідження проводились в умовах стаціонарних дослідів.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше для умов Сумщини в розрізі районів області проведено групування земель за ступенем пошкодження ерозійними процесами; визначені шляхи використання вилучених еродованих земель із ріллі на консервацію; досліджено тривалий вплив ґрунтозахисних агротехнічних заходів, водорегулюючих лісосмуг, гідротехнічних споруд (вали-тераси, наорані вали) на розвиток ерозійних процесів; встановлені зміни агрохімічних показників чорнозему типового слабо- і середньозмитого за тривалий період сільськогосподарського використання; поглиблено уявлення про вплив елементів КМОТ, безполицевого способу обробітку, системи удобрення та культур ланок сівозмін на зменшення втрат ґрунту від змиву; проведена економічна та енергетична оцінка ефективності протиерозійних заходів в умовах КМОТ.

Практичне значення одержаних результатів досліджень полягає в розробленні та удосконаленні методично-інструктивної бази для проектування комплексу грунтоохоронних заходів постійної дії (протиерозійні стокорегулюючі лісосмуги, гідротехнічні споруди) у системі ґрунтозахисного контурно-меліоративного землеробства. Результати досліджень можуть бути використані при розробленні та удосконаленні системи протиерозійних агротехнічних заходів в ерозійно-небезпечних агроландшафтах Лісостепової зони. За результатами проведених досліджень розроблені рекомендації щодо оптимізації структури сільськогосподарських угідь Сумської області. Спільно зі Сумським філіалом Інституту землеустрою розроблено “Робочий проект будівництва та реконструкції протиерозійних гідротехнічних споруд на рубежах КМОТ Маловисторопської сільської ради”.

Виробничу перевірку і практичне впровадження результатів досліджень здійснено у СЗАТ ім. Шевченка Тростянецького району, у СТОВ “Маловисторопське” Лебединського району Сумської області та в ПП “Агропрогрес” Бобровицького району Чернігівської області на площі 281 га.

Особистий внесок здобувача. Автор брав безпосередню участь у розробленні програми і методики досліджень за темою дисертаційної роботи, особисто проводив експериментально-польові дослідження, підбір і аналіз літературних, фондових матеріалів, проводив лабораторні аналізи, статистичне оброблення результатів. Частка автора в теоретичному обґрунтуванні наукової інформації та її узагальненні, в розробленні наукових положень та висновків з досліджень становить близько 90 %.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів агрономічного факультету Сумського НАУ (м. Суми, 2001-2005рр.); на міжнародній конференції “Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель”

(м. Дніпропетровськ, 2001р.); на Всеукраїнській конференції “Стан земельних ресурсів в Україні: проблеми, шляхи вирішення” (м. Харків, 2001р.); на Всеукраїнській конференції молодих вчених “Засади сталого розвитку аграрної галузі” в Інституті агроекології та біотехнології (м. Київ, 2002р.); на VI з'їзді Українського товариства ґрунтознавців та агрохіміків (м. Умань, 2002р.); на VII міжнародній конференції в Бєлгородській державній сільськогосподарській академії (Росія, м. Бєлгород, 2003р.); на Всеукраїнській науковій конференції “Стан земельних угідь та поліпшення їх використання” в Інституті землеробства УААН (смт. Чабани, 2005р.).

Публікації. За результатами проведених досліджень опубліковано 15 наукових праць, у тому числі 9 - статей у фахових виданнях (6 - одноосібні).

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація викладена на 237 сторінках комп'ютерного набору, включає 53 таблиці, 19 рисунків. Робота складається з вступу, 6 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, 17 додатків. Список використаної літератури складає 377 джерел, у тому числі 25 іноземних авторів латинським шрифтом.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ЕРОЗІЯ ГРУНТІВ, РОЗВИТОК ТА ЗАХОДИ БОРОТЬБИ З НЕЮ (огляд літератури)

На основі аналізу літературних джерел вітчизняних та закордонних авторів наведений огляд факторів, які впливають на розвиток ерозійних процесів. Охарактеризовано їхній вплив на властивості ґрунтів і зміни цих показників в умовах ґрунтозахисної системи землеробства. Розглянуто принципи протиерозійної організації території, ґрунтозахисні технології обробітку ґрунту, заходи постійної дії на схилових землях з контурно-меліоративною організацією території, висунуто робочі гіпотези, обґрунтовано мету і завдання досліджень.

ПРОГРАМА, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження з визначення ґрунтозахисної та агрономічної ефективності основних складових частин протиерозійного комплексу в умовах схилових земель північно-східного Лісостепу проводились протягом 2001-2004 років на Гребениківському і Маловисторопському стаціонарах, започаткованих у 1991 році Інститутом ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського в базових господарствах - СЗАТ ім. Шевченка Тростянецького району і СТОВ “Маловисторопське” Лебединського району Сумської області.

Погодні умови в роки проведення досліджень значною мірою впливали на розвиток водної ерозії ґрунтів стаціонарних дослідів. За період досліджень зафіксовані інтенсивні зливові опади, які обумовили розвиток ерозійних процесів в дослідах. Такі екстремальні піки зливових опадів зафіксовані в травні 2001 р., травні і червні 2002 р., у травні та липні 2004 р. Однак, необхідно відмітити, що в 2001 та в 2003 роках у період з липня по вересень спостерігалась досить інтенсивна ґрунтова та повітряна посуха, що негативно вплинуло на формування врожаю культур сівозмін. Таким чином, періодом наших досліджень охоплено як екстремальні за водним і температурним режимом роки, так і такі, які не відрізняються від середньо-багаторічних.

Дослідні ділянки на Гребениківському стаціонарі розміщувалися на схилі південно-східної експозиції з ухилом 3-5⁰. У стаціонарному досліді з елементами КМОТ: а) вал-тераса; б) протиерозійна лісосмуга, вивчалися такі сівозміни: - зерно- просапна (І еколого-технологічна група земель - схил з ухилом до 3⁰); - ґрунтозахисна (II еколого-технологічна група земель - схил з ухилом 3-7⁰). Чергування культур у сівозмінах наведено в таблиці 1.

У полі зернопросапної сівозміни площа стаціонарної дослідної ділянки складала 2000 м² (по схилу - 50 м, упоперек схилу - 40 м), в полі ґрунтозахисної сівозміни - 8000 м² (по схилу - 200 м, упоперек схилу - 40 м). Польові дослідження та спостереження проводилися на 5 стаціонарних дослідних ділянках (варіантах досліду), які розміщувалися на вододільному плато та уздовж схилу від водорозділу до підніжжя схилу:

1 - Приводороздільна частина схилу з ухилом до 3⁰;

2 - Верхня частина схилу між валом-терасою і лісосмугою, з ухилом 3-5⁰;

3 - Ділянка схилу після лісосмуги, з ухилом 3-5⁰;

4 - Середня частина схилу, з ухилом 3-5⁰;

5 - Підніжжя схилу, з ухилом до 3⁰.

Ґрунтовий покрив - чорнозем типовий малогумусний, середньосуглинковий, слабозмитий на лесовидних суглинках. В орному шарі вміст гумусу складав 3,2-3,7 %; вміст азоту, що легко гідролізується - 9,1-10,0 мг; рухомого фосфору - 9,9-13,9 мг; обмінного калію - 6,0-7,7 мг на 100 г сухого ґрунту; pH сольове - 6,0-7,1 (агрохімічні показники наведені на час закладання досліду).

В умовах Маловисторопського стаціонару дослідні ділянки розміщувались на схилі південно-східної експозиції з ухилом 3-7⁰. У стаціонарному досліді з елементами КМОТ: а) вал-тераса; б) протиерозійна лісосмуга; в) водозатримуючі наорані вали, розміщувалося два поля ґрунтозахисної сівозміни.

Маловисторопський стаціонарний дослід охоплює частину вододільного плато (І - еколого-технологічна група земель з ухилом до 3⁰) та схил, з ухилом 3-7⁰ ( ІІ еколого-технологічна група земель). Загальна площа стаціонарного досліду - 20000 м² ( по схилу - 400 м, упоперек схилу - 50 м). На вододілі та уздовж схилу розміщено 6 стаціонарних дослідних ділянок (варіанти досліду), якими охоплено всі елементи КМОТ на схилі:

1* - Приводороздільна частина схилу з ухилом до 3⁰;

2* - Верхня частина схилу перед валом-терасою, з ухилом 3-5⁰;

3* - Частина схилу між валом-терасою і лісосмугою, з ухилом 3-7⁰;

4* - Ділянка схилу перед лісосмугою, середня частина схилу, з ухилом 3-7⁰;

5*- Нижня частина схилу між лісосмугою і наораним водозатримуючим валом, з ухилом 5-7⁰;

6* - Підніжжя схилу, з ухилом 2-3⁰.

Ґрунтовий покрив - чорнозем типовий малогумусний, середньосуглинковий, слабо- (верхня і нижня частина схилу) і середньозмитий (середня частина схилу) на лесовидних суглинках. В орному шарі вміст гумусу становив 2,0-2,6 %; вміст азоту, що легко гідролізується, - 7,2-9,2 мг; рухомого фосфору - 7,7-9,4 мг; обмінного калію - 6,5-9,4 мг на 100 г сухого ґрунту; pH сольове - 5,0-5,9.

Дослідження проводились у 1-му і 2-му полях ґрунтозахисної сівозміни. Чергування культур у сівозміні наведено в таблиці 1.

У стаціонарних дослідах в роки проведення досліджень у полі зернопросапної сівозміни та у полі № 1 ґрунтозахисної сівозміни, які розміщені на приводороздільній частині схилу з ухилом 0-3⁰, проводили оранку плугом ПЛН-5-35 на глибину 20-22см під зернові культури і 22-25 см - під цукрові буряки (Гребениківський стаціонар). В ґрунтозахисних сівозмінах, розміщених на схилах з ухилом 3-5⁰; 3-7⁰ застосовувався мілкий плоскорізний обробіток завглибшки 10-12 см з одночасним щілюванням на глибину 35-40 см.

Система удобрення культур дослідних сівозмін приведена в таблиці 1.

Система захисту рослин від шкідників, хвороб і бур'янів застосовувалась однакова для всіх варіантів досліду. Обліковування врожаю зернових культур проводили методом пробних майданчиків у трикратній повторності, врожаю зеленої маси багаторічних трав - методом відбирання пробних снопів у 10-кратній повторності. Цукрові буряки збирали вручну з ділянок площею 10 м² в трикратній повторності з наступним зважуванням. Обліковування кореневих і післяжнивних рештків проводили за методом Н.З.Станкова. Вологість ґрунту визначали термостатно-ваговим методом, змив ґрунту - методами стокових майданчиків, заміру водорівчаків за C.C. Соболєвим та шпильок (Балян Г.А., Раменський Л.Г., 1977). У дослідах проводили визначення щільності ґрунту методом ріжучого циліндра за М.А. Качинським, структурно-агрегатний склад ґрунту - методом сухого та мокрого просіювання за Н.А. Саввіновим, водопроникність ґрунту - методом заливних площадок. Спостереження за висотою снігового покриву проводили з моменту його встановлення до повного танення, щільність снігу визначали за допомогою приладу Любославського.

Таблиця 1 Схема чергування та система удобрення культур зернопросапної і ґрунтозахисних сівозмін (Гребениківський і Маловисторопський стаціонари)

У ґрунтових зразках визначали: гумус - за Тюріним, азот, що легко гідролізується - за Корнфілдом, рухомі форми фосфору і калію - за Чириковим, реакцію ґрунтового середовища - потенціометричним методом. Визначення агрохімічних показників ґрунту проводилися в атестованій агрохімічній лабораторії Сумського центру “Облдержродючість”.

Економічну ефективність протиерозійного комплексу розраховували за діючими на 01.01.2004 р. цінами на сільськогосподарську продукцію за методикою економічної оцінки наукових досліджень (Інститут аграрної економіки УААН, 1995). Енергетичну ефективність розраховували за методикою О.К. Медведовського і П.І. Іваненка (1988). Результати досліджень обробляли статистичним методом за Б.А. Доспєховим на комп`ютері.

СУЧАСНИЙ СТАН ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ СУМЩИНИ ТА ОСНОВНІ НАПРЯМИ ЙОГО ЕКОЛОГІЧНОЇ СТАБІЛІЗАЦІЇ

Встановлено, що у Сумській області площа еродованих сільськогосподарських угідь за період з 1961 по 1991 рр. збільшилась на 45 тис. га (24,6 %) і становила 227,8 тис. га, а на початок 2004 року - 305,1 тис. га. Щорічний приріст еродованих земель з 1961 по 1991 рр. склав 1,5 тис. га, а за період з 1991 по 2004 pр. цей показник зріс до 5,9 тис. га (рис.1).

Високими темпами в останні роки зростають площі сільськогосподарських угідь зі середньо- i сильнозмитими ґрунтами. Так, їхній середньорічний приріст за період з 1991 по 2004 рр. склав 2,62 тис. га, що більше як у 10 разів перевищує цей показник за 1961-1991 роки (0,22 тис. га).

На вирішення проблеми екологізації землекористування області в першу чергу необхідно звернути увагу землекористувачів тих районів, де значні площі ріллі знаходяться в ерозійно небезпечних агроландшафтах. За результатами наших досліджень виявлено, що Краснопільський і Тростянецький - це райони, в яких орні землі на схилах з ухилом понад 2° займають більше 38%. Цю групу районів можна віднести до районів з дуже високою небезпекою проявлення ерозійних процесів. До другої групи територій з високою ерозійною загрозою відносяться Липоводолинський, Охтирський, Сумський і Недригайлівський райони, в яких рілля на ерозійно небезпечних схилах займає площу від 20 до 38 %. Третю групу зі середнім рівнем небезпеки проявлення ерозійних процесів складають Білопільський, Великописарівський, Глухівський, Кролевецький, Лебединський, Путивльський і Роменський райони, в яких площа ріллі на ерозійно небезпечних схилах знаходиться в межах 7-20%. Незначний ризик проявлення водної ерозії на орних землях можливий в Буринському і Конотопському районах, де на схилах розміщується до 0,4 % орних земель (четверта група).

На основі проведеного групування адміністративних районів області необхідно розробляти систему протиерозійних заходів.

До першочергових заходів для першої групи районів слід віднести вилучення із

інтенсивного обробітку деградованих земель на схилах з ухилом 10⁰ і більше під природні кормові угіддя чи лісомеліоративні насадження. Таких земель в області обліковується біля 800 га, 300 га з яких знаходяться в Краснопільському і 500 га - в Тростянецькому районах.

Другим важливим протиерозійним заходом є залуження орних земель на схилах з ухилом 5-10°. Із 12,1 тис. га в межах області в розрізі першої, другої, третьої i четвертої груп районів площа земель для залуження буде складати відповідно 2,7; 4,7; 4,6 i 0,1 тис. га. Такий захід, як показали наші дослідження, можна реалізувати протягом одного-двох років у першій і четвертій групі районів. В інших групах районів реалізація цього агрозаходу буде стримуватись відсутністю необхідної кількості насіння багаторічних трав і коштів. Тому переводити opні землі на схилах 5-10° у природні кормові угіддя потрібно поетапно, але з таким розрахунком, щоб повністю ця робота була завершена протягом найближчих років.

Таким чином, за рахунок оптимізації структури земельного фонду Сумської області шляхом вилучення з орних земель крутосхилів з наступним залуженням або залісенням їх, а також завдяки запровадженню ґрунтозахисних агротехнологій на схилових землях з ухилом 3-7° можливо стабілізувати екологічну ситуацію в ерозійно небезпечних агроландшафтах.

ҐРУНТОЗАХИСНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ КОНТУРНО-МЕЛІОРАТИВНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ТЕРИТОРІЇ

Втрати ґрунту в результаті ерозійних процесів. Активність проявлення водної ерозії ґрунтів значною мірою залежить від ухилу схилу, агрофону, а також від кількості та інтенсивності опадів.

В наших дослідженнях в умовах Гребениківського стаціонару на приводороздільній частині схилу (поле зернопросапної сівозміни, з ухилом до 3⁰) в 2001р. під озимою пшеницею змив ґрунту склав 6,2 т/га, в 2002 р. - 11,8 т/га (агрофон - цукрові буряки), а в 2003 р. - 6,0 т/га (агрофон - горох) і в 2004 р. - 2,4 т/га (агрофон - озима пшениця). Таким чином, найбільший змив ґрунту відмічено в зернопросапній сівозміні під цукровими буряками (табл. 2).

Таблиця 2. Змив ґрунту на Гребениківському і Маловисторопському стаціонарах, т/га

Примітка: 1 - агрофон (культура); 2 - змив ґрунту, т/га

На ділянці між валом-терасою і лісосмугою, де ухил сягає 3-5⁰, змив ґрунту був незначним. У 2002 р. найбільший змив ґрунту 4,9 т/га і 3,6 т/га спостерігався під озимою пшеницею на дослідних ділянках, що розмежовуються лісосмугою. До лісосмуги змив був більший, ніж після неї. Це свідчить про те, що лісосмуга затримувала водні потоки і перешкоджала інтенсивному розвиткові ерозійних процесів. Така ж тенденція була характерна і в інші роки: в 2001 р. змив ґрунту на ділянці між валом-терасою і лісосмугою становив 3,7 т/га, а після неї - 2,4 т/га (агрофон - багаторічні трави); у 2003 р. - 3,8 т/га і 2,5 т/га (агрофон - овес), а в 2004 р. - 1,3 т/га і 1,3 т/га (агрофон - ячмінь з підсіванням конюшини) відповідно.

На середній частині схилу змив ґрунту був незначним і лише в 2002 р. під озимою пшеницею він становив 3,5 т/га. На стокових ділянках, розміщених у підніжжі схилу в 2002 та 2003 рр. спостерігалося намивання ґрунту - 3,7 т/га, агрофон - озима пшениця і 2,5 т/га (агрофон - овес).

Дослідження на Маловисторопському стаціонарі проводились у полях ґрунтозахисної сівозміни з ухилом схилу 3-7⁰ (табл. 2). Встановлено, що на приводороздільній частині схилу (ухил до 3⁰) в 2001 р. під гречкою змив ґрунту склав 7,1 т/га, в 2002 р. на ячмені - 7,1 т/га, а в 2003-2004 рр. втрати ґрунту становили 4,9 і 2,5 т/га на посівах ячменю з підсіванням конюшини та конюшини відповідно.

У верхній частині схилу біля вала-тераси і нижче від нього спостерігався інтенсивний змив ґрунту. У 2001 р. у цьому полі біля вала-тераси змив ґрунту склав 6,7 т/га під озимою пшеницею, на ділянці між валом-терасою і лісосмугою, де посіви озимої пшениці були зріджені, змив ґрунту склав 12,2 т/га. Така ж тенденція спостерігалася і в інші роки: в 2002 р. - 9,5 т/га і 12,5 т/га (агрофон - овес), в 2003 р. - 6,8 т/га і 7,6 т/га (агрофон - вико-овес) і в 2004 р. - 2,7 т/га і 3,2 т/га (агрофон - ячмінь) відповідно. Значний змив ґрунту спостерігався в 2001 році на частині схилу між валом-терасою і лісосмугою (12,2 т/га) та перед лісосмугою (13,5 т/га), що обумовлено концентрацією водних потоків внаслідок інтенсивних зливових опадів, і призвело до розмивання вала-тераси. У 2002 році перед лісосмугою також спостерігався значний змив ґрунту - 12,6 т/га (агрофон - овес). На ділянці між лісосмугою і наораним валом за всі роки досліджень змив ґрунту був мінімальний. У підніжжі схилу в 2001 р. під озимою пшеницею спостерігалося намивання ґрунту - 3,6 т/га, в 2002 і 2003 рр. також відбулося намивання ґрунту - 4,7 т/га (агрофон - овес + люцерна), 2,4 т/га (агрофон - люцерна) відповідно.

Таким чином, дослідженнями, проведеними в умовах Гребениківського і Маловисторопського стаціонарів, встановлено, що втрати ґрунту в результаті змиву залежали від елементів КМОТ (валів-терас, протиерозійних стокорегулюючих лісосмуг, наораних валів), сівозмінного фактору та агротехніки вирощування сільськогосподарських культур. За ґрунтозахисних сівозмін, насичених до 50 % багаторічними травами, змив ґрунту був найнижчим.

Водотривка структура ґрунту. В умовах проявлення водної ерозії застосовуваний комплекс агротехнічних заходів, спрямований на покращення водотривкої структури ґрунту, сприяє інтенсивному поглинанню опадів та формуванню ґрунтової поверхні, стійкої проти поверхневого стоку води.

За результатами наших досліджень в умовах Гребениківського стаціонару встановлено, що вміст водотривких структурних фракцій в 0-30 см шарі ґрунту, у середньому за роки досліджень, на приводороздільній частині схилу склав - 38,48%, у верхній частині між валом-терасою і лісосмугою - 39,24%, на ділянці після лісосмуги - 39,74%, у середній частині схилу - 39,94%, а біля підніжжя схилу - 40,18%. Аналогічна закономірність спостерігається і в умовах Маловисторопського стаціонару.

Проведеними дослідженнями встановлено, що елементи КМОТ, мілкий плоскорізний обробіток завглибшки 10-12 см зі одночасним щілюванням до 40 см та культури ґрунтозахисних сівозмін позитивно впливають на формування водостійких структурних фракцій в 0-30 см шарі чорнозему типового слабо- і середньозмитого.

Водопроникність ґрунту. Відомо, що чим краща водопроникність ґрунту, тим меншим є поверхневий стік води та змив ґрунту. Спостереження за динамікою водопроникності залежно від елементів КМОТ дозволяють зробити висновок, що в зоні впливу стокорегулюючої лісосмуги за вирощування багаторічних трав, забезпечуються найкращі умови для поглинання опадів, які випадають у весняно-літній період. Так, у 2001 році навесні на Гребениківському стаціонарі під багаторічними травами (еспарцет) у нижній частині схилу за першу годину спостережень водопроникність становила 85,7 мм, що на 6,4; 9,3; 21,4 і 34,5 мм більше порівняно з дослідними ділянками, які розміщувалися після лісосмуги, між валом-терасою і лісосмугою та на приводороздільній частині схилу відповідно. Така ж закономірність спостерігалась протягом усього року. Встановлено, що восени за одну годину на ділянках, розміщених у підніжжі схилу всмокталось 274,6 мм вологи, а 268,8; 218,1; 162,5; 139,4 мм - на середній частині, ділянках після лісосмуги, між валом-терасою і лісосмугою, на приводороздільній частині схилу відповідно. Така тенденція відмічалася протягом усіх років проведення досліджень. Аналогічна закономірність простежується і на Маловисторопському стаціонарі.

ЗМІНА АГРОФІЗИЧНИХ І АГРОХІМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ЧОРНОЗЕМУ ЕРОДОВАНОГО В УМОВАХ ГРУНТОЗАХИСНОЇ СИСТЕМИ ЗЕМЛЕРОБСТВА З КМОТ

Структурно-агрегатний стан ґрунту. Результати проведених досліджень засвідчили, що за сухого просіювання вміст агрономічно цінних агрегатів у варіантах досліду на Гребениківському стаціонарі в шарі ґрунту 0-30 см мав істотну різницю залежно від варіантів досліду. Встановлено, що вміст брилуватої структурної фракції в 20-30 см шарі ґрунту на ділянках, які знаходились на приводороздільній частині схилу, на ділянках між валом-терасою і лісосмугою, після лісосмуги був на 8,2-13,4% вищим порівняно з ділянками у середній частині і в підніжжі схилу. В цілому ж в 0-30 см шарі ґрунту на дослідних ділянках, розміщених у верхній і середній частинах схилу відбулося збільшення вмісту мікроструктурної фракції агрегатів розміром менше 0,25 мм (пил) майже в півтора раза порівняно з іншими ділянками схилу. Визначення механічно стійких структурних фракцій ґрунту показало, що вміст агрономічно цінних агрегатів в 0-30 см шарі ґрунту на приводороздільній частині схилу, між валом-терасою і лісосмугою, після лісосмуги становив 39,8, 40,4 і 40,5% відповідно, що на 6,8-8,0% менше порівняно з дослідними ділянками, розміщеними у середній частині і біля підніжжя схилу. Аналогічні дані отримані і на Маловисторопському стаціонарі.

Вміст гумусу в орному шарі ґрунту. Проведені визначення вмісту гумусу на варіантах Гребениківського стаціонару показали, що за 13 років функціонування досліду спостерігається тенденція до збільшення вмісту гумусу на 0,17-0,22% у середній частині та біля підніжжя схилу. Істотне збільшення вмісту гумусу простежується у середній частині схилу: від 3,5% в 1990 році до 3,72% у 2003 році (рис. 2).

За рахунок процесу намивання ґрунту вміст гумусу на ділянках, розміщених у підніжжі схилу становив 3,8%. Дещо нижчі його показники були в середній частині схилу та після лісосмуги - 3,6%. На приводороздільній частині схилу вміст гумусу склав 3,3%, а найменший показник - 3,2% був на ділянці між валом-терасою і лісосмугою.

На Маловисторопському стаціонарі - більш високим на 0,1-0,4 % вміст гумусу був на приводрозодільній частині схилу, біля вала-тераси та в підніжжі схилу (рис. 2). Збільшення вмісту гумусу на 1,0 % спостерігалося за рахунок намивання і відкладання ґрунту в підніжжі схилу. Що ж стосується середніх значень за роки досліджень, то найбільший показник вмісту гумусу був на дослідних ділянках, розміщених у підніжжі схилу - 3,23%.

Вплив елементів КМОТ та агротехнічних заходів на забезпеченість ґрунту поживними речовинами. Визначення в орному шарі ґрунту вмісту азоту, що легко гідролізується в умовах Гребениківського стаціонару показало, що за роки досліджень його вміст на дослідних ділянках схилу підвищився порівняно з вихідними показниками і становить від 106 до 133 мг на 1 кг ґрунту. Забезпечення рослин фосфором мало свою певну специфіку залежно від розміщення варіантів по схилу. Відмічено, що вміст рухомого фосфору на дослідних ділянках схилу підвищився і становить від 119 до 157 мг на 1 кг ґрунту. Виявлено, що з посиленням ерозійних процесів спостерігається незначна тенденція до зменшення обмінного калію на Гребениківському стаціонарі. Вміст обмінного калію на дослідних ділянках схилу коливався від 86 до 113 мг на 1 кг ґрунту.

На Маловисторопському стаціонарі у верхній частині (біля вала-тераси) і в підніжжі схилу вміст азоту, що легко гідролізується був дещо вищим порівняно з іншими ділянками схилу. За роки досліджень вміст азоту підвищився від 111 до 161 мг на 1 кг ґрунту на дослідних ділянках схилу. Визначення вмісту рухомого фосфору показало, що в підніжжі схилу вміст зазначеного елементу був на 10-15% вищий порівняно з іншими дослідними ділянками, що пов'язано з акумуляцією його в намитому ґрунті в цій частині схилу. Аналогічна закономірність відмічена і при визначенні вмісту обмінного калію в оброблюваному шарі ґрунту. Встановлено, що найвищі показники вмісту К₂О відмічені на ділянці, розміщеної біля підніжжя схилу.

АГРОНОМІЧНА ТА ЕКОНОМІКО-ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ПРОТИЕРОЗІЙНОГО КОМПЛЕКСУ

В умовах стаціонарних дослідів досліджувані елементи КМОТ впливали на продуктивність культур зернопросапної і ґрунтозахисних сівозмін. Так, продуктивність культур зернопросапної сівозміни на Гребениківському стаціонарі у верхній частині схилу, у середньому за роки досліджень, була більшою, ніж продуктивність культур ґрунтозахисної сівозміни на 0,95 т/га кормових одиниць. На Маловисторопському стаціонарі продуктивність культур ґрунтозахисної сівозміни у середній частині схилу, за роки досліджень, була вищою на 0,88 т/га к. од., в порівнянні з ланкою сівозміни, яка розміщувалась у верхній частині схилу, і на 0,69 т/га к. од. вища за продуктивність ланки сівозміни в нижній частині схилу (табл. 3).

Проведено порівняльний економічний аналіз вирощування культур у ланках сівозмін в умовах стаціонарних дослідів на різних рубежах схилу з протиерозійними гідротехнічними спорудами (вали-тераси, наорані вали) і стокорегулюючими лісосмугами. В дослідженнях на Гребениківському стаціонарі виявлено, що найменша собівартість к. од. була в ланці ґрунтозахисної сівозміни у нижній частині схилу, при цьому собівартість продукції отриманої з дослідної ділянки, розміщеної біля підніжжя схилу становила 198,1 грн./т к. од. (табл. 4).

Таблиця 3. Продуктивність ланок сівозмін на Гребениківському і Маловисторопському стаціонарах, т/га к. од. (у середньому за 2001-2004 роки)

Примітка: 1 - культура; 2 - продуктивність, т/га к. од.

Таблиця 4. Економічна ефективність вирощування с.-г. культур на схилах з КМОТ Гребениківського і Маловисторопського стаціонарів (середнє за 2001-2004 роки)

У середньому в ланці ґрунтозахисної сівозміни собівартість продукції становила 207,8 грн./т к. од., що на 32,4 грн./т к. од. менше, ніж в ланці зернопросапної сівозміни.

Аналогічну залежність виявлено і щодо рівня рентабельності. У середньому по ланці ґрунтозахисної сівозміни рівень рентабельності становив 119%, що на 40% вище рівня рентабельності ланки зернопросапної сівозміни. Найвищий прибуток був в ланці ґрунтозахисної сівозміни на варіантах досліду, розміщених в підніжжі схилу, а найменший - у ланці зернопросапної сівозміни на приводороздільній частині схилу.

На Маловисторопському стаціонарі встановлено, що найменшу собівартість кормових одиниць було отримано в ланці ґрунтозахисної сівозміни на ділянці від лісосмуги і до нижньої частини схилу, у середньому в цій ланці за роки досліджень вона становила 229,6 грн./т к. од. (табл. 4). Найвищий показник собівартості був у ланці сівозміни (гречка - ячмінь - ячмінь+конюшина - конюшина) і в середньому по ланці становив 285,4 грн./т к. од. Щодо отриманого прибутку, то найвищим він був у ланці ґрунтозахисної сівозміни у середній частині схилу і становив 743,3 грн./га, дещо нижчий на дослідних ділянках, розміщених у підніжжі схилу - 713,9 грн./га, а найнижчий - 535,3 грн./га - на приводороздільній частині схилу.

Розрахунки енергетичної ефективності протиерозійного комплексу по Гребениківському стаціонару показали, що найвищим коефіцієнт енергетичної ефективності був у ланці ґрунтозахисної сівозміни і в середньому по ланці знаходився на рівні 4,41, в той час як на приводороздільній частині схилу в ланці зернопросапної сівозміни він становив лише 3,5.

На Маловисторопському стаціонарі найвищим коефіцієнт енергетичної ефективності був у нижній частині схилу в ланці ґрунтозахисної сівозміни і в середньому по ланці становив 4,69. У ланці сівозміни на середній частині схилу коефіцієнт енергетичної ефективності був однаковий з показником ланки сівозміни на контролі і становив 3,77. Це свідчить про те, що в міру насичення сівозміни багаторічними травами і травосумішками коефіцієнт енергетичної ефективності зростає.

ВИСНОВКИ

На основі проведених досліджень можна зробити наступні висновки:

1. Висока розораність (73,3%), незначна кількість сіножатей і пасовищ (близько 25,3%) та багаторічних насаджень (1,4%) свідчать про екологічну нестабільність агро- ландшафту, тому за останні 40 років площа еродованих сільськогосподарських угідь у зоні Лісостепу Сумської області збільшилася від 182,8 тис. га до 305,1 тис. га (в 1,7 раза), а потенційна небезпека щорічного їхнього приросту у середньому по області становить 5,9 тис. га. Активізації ерозійних процесів сприяють висока розораність агроландшафтів, низька протиерозійна облаштованість лісосмугами, водо-регулюючими гідротехнічними спорудами та іншими заходами постійної дії.

2. На схилах з елементами КМОТ в умовах Гребениківського і Маловисторопського стаціонарів (вали-тераси, наорані вали, протиерозійні лісосмуги) взимку відбувається додаткове накопичення снігу. За зимовий період на схилах з елементами КМОТ у середньому нагромаджується на 52-65% вологи більше, ніж на відкритих ділянках, що сприяє кращому забезпеченню вологою рослин у весняний період.

3. Встановлено просторову закономірність формування змиву ґрунту вздовж схилу, яка за проявлення ерозії від зливових опадів і в період сніготанення була майже однаковою. Мінімальні значення змиву ґрунту (2,4-7,1 т/га) відмічені у верхній частині схилу з наступним зростанням цього показника у середній його частині (3,7-13,5 т/га), а в підніжжі схилу відбувається акумуляція ґрунту. Змив ґрунту знаходиться в прямій залежності від ухилу схилу (чим крутіше схил, тим інтенсивніше відбуваються ерозійні процеси). В ґрунтозахисних сівозмінах за вирощування багаторічних трав, травосумішок та культур суцільної сівби втрати ґрунту зменшуються в 2,5-3 рази на всіх досліджуваних елементах схилу з КМОТ.

4. Виявлено, що збільшення у верхніх шарах ґрунту вмісту водотривких структурних фракцій на 1,7-2% за тривалого використання плоскорізного обробітку і елементів КМОТ обумовлює підвищення протиерозійної стійкості еродованих чорноземів північно-східного Лісостепу.

5. Встановлено, що в нижніх частинах схилів покращуються показники родючості ґрунту, збільшується вміст водотривкої структури та стабілізуються інфільтраційні властивості ґрунту, чому сприяють лісосмуги і вали-тераси, при цьому зменшуються втрати ґрунту від ерозії. Значну ґрунтозахисну роль відіграють також багаторічні трави та зернові культури, після яких на поверхні ґрунту залишається велика частина рослинних і кореневих рештків, які утворюють протиерозійний мульчуючий фон, що краще всмоктує воду.

6. При плануванні та розробленні системи ґрунтозахисних сівозмін на схилах з ухилом 3⁰ і більше рекомендується повністю вилучити з них просапні культури і максимально насичити багаторічними травами та їхніми сумішками із зернобобовими культурами.

7. Протиерозійні гідротехнічні споруди на схилових землях з ухилом понад 3⁰ мають високу ґрунтозахисну, вологонакопичуючу і водорегулюючу ефективність. Однак встановлено, що елементи КМОТ (вали-тераси, наорані вали), у результаті недотримання технологічних вимог з їх експлуатації, руйнуються і потребують подальшого догляду і реконструкції, що встановлено дослідженнями на Маловисторопському стаціонарі.

8. Збільшення вмісту агрономічно-цінних фракцій за тривалого застосування плоскорізного обробітку і вирощування багаторічних трав є одним із заходів підвищення протиерозійної стійкості слабо- і середньозмитих чорноземів.

9. Спостерігається тенденція до незначного (на 0,25-0,30 г/см³) збільшення щільності 20-40 см шару чорнозему слабо- і середньозмитого порівняно з верхнім 0-20 см шаром в середній і нижній частинах схилу. Проте в цілому цей показник не виходив за межі оптимальних значень для сільськогосподарських культур, які вирощувалися в сівозмінах.

10. Агрохімічний аналіз ґрунту стаціонарів за 13-ти річний період їхнього функціонування показав, що спостерігається тенденція до збільшення вмісту гумусу на 0,17-1% у середній і нижній частинах схилів за рахунок ґрунтозахисної ефективності системи землеробства з КМОТ. Вміст азоту, що легко гідролізується, доступних форм фосфору та обмінного калію в орному шарі, у середньому за роки досліджень, підвищився порівняно з вихідними даними, а показники кислотності ґрунтового середовища знаходилися в межах оптимальних значень на всіх ділянках схилів.

11. Урожайність сільськогосподарських культур на ділянках, розміщених біля підніжжя схилів, була вищою на 4,5-18,9% порівняно з дослідними ділянками, розміщеними в середній частині схилу. Така тенденція спостерігалася в усі роки проведення досліджень. Елементи КМОТ (вали-тераси, наорані вали та лісосмуги) і безполицевий обробіток ґрунту за тривалого застосування на схилових землях підвищують продуктивність ланок сівозмін на 0,19-0,88 т/га к. од. за істотного зниження втрат ґрунту в результаті зменшення ерозійних процесів.

12. Економічна ефективність вирощування сільськогосподарських культур за застосування різних елементів КМОТ в умовах стаціонарних дослідів залежала як від територіального розміщення ланки сівозміни за рельєфом, так і в залежності від агротехнічних особливостей вирощування.

Найвищий рівень економічної ефективності на Гребениківському стаціонарі отриманий за вирощування сільськогосподарських культур в ґрунтозахисній сівозміні, яка розміщувалася в нижній частині схилу. При цьому умовно чистий прибуток становив 1301,8 грн. на 1 га при рівні рентабельності 129%. В умовах Маловисторопського стаціонару у верхній частині схилу (біля вала-тераси) при вирощуванні культур в ланці ґрунтозахисної сівозміни отриманий прибуток, який склав 828,5 грн. на 1 га при рівні рентабельності 78 %.

Вищі коефіцієнти енергетичної ефективності - 4,41-4,69 відзначено при вирощуванні культур в ланках ґрунтозахисних сівозмін, розміщених в нижній частині схилів стаціонарних дослідів.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. В умовах високої інтенсивності ерозійних процесів на схилових землях північно-східного Лісостепу доцільно впроваджувати ґрунтозахисну систему землеробства з контурно-меліоративною організацією території, що включає застосування комплексу організаційно-господарських заходів (оптимізація структури землекористування), меліоративних водорегулюючих та протиерозійни...