Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технології покращання агроекологічного стану ґрунтового покриву заплави ріки Горинь

Агроекологічний стан ґрунтів відображає рівень сприятливості ґрунтового середовища для нормального росту і розвитку сільськогосподарських культур. Тому дуже важливим чинником агроекологічного стану кислих ґрунтів є їх агроекологічна стійкість. Сучасну діагностику агроекологічного стану кислих ґрунтів та напрямки його суттєвого поліпшення неможливо уявити без визначення активності гідрогенних іонів у ґрунтових розчинах. Відома провідна роль цих іонів у кислотно-основних реакціях, які тісно пов'язані з поживним, повітряним та іншими режимами ґрунтів. Проте аналіз агроекологічного стану ґрунтів лише на підставі традиційних показників водних, сольових та лужних параметрів рН, а також інших агрохімічних показників (вмісту гумусу, ступеня насиченості основами тощо) є недостатнім. Агроекологічна стійкість є функцією комплексу процесів, які відповідають за збереження ґрунтом свого стану під дією зовнішніх факторів, і визначається буферною здатністю ґрунту. Механізми буферності ґрунту регулюють динаміку процесів їх підкислення, підлуження, переудобрення мінеральними добривами тощо.

Загальну оцінку агроекологічного стану ґрунтового покриву заплави ріки Горинь та прилеглих до неї ґрунтів нами оцінено за допомогою інтегрального оціночного показника кислотно основного режиму ґрунту, який визначали за формулою (1):

кислий ґрунт гідрогенний агроекологічний

(1)

де А - інтегральний оціночний показник кислотно-основного режиму ґрунту; ДрН - відхилення рН від оптимального значення;

рН_опт - оптимальне значення рН для даної культури;

рН _визн - визначений рН водний ґрунту;

ЗОПБ - загальний оціночний показник кислотно-основної буферності ґрунту.

Отримані показники наведені в табл. 1, сільськогосподарська культура - багаторічні трави, які є найбільш оптимальними для вирощування у заплавах річок, їх оптимальний рН - 6,0-7,0.

Інтегральні оціночні показники кислотно-основного стану ґрунтового покриву заплави ріки Горинь та прилеглих ґрунтів

Картосхема агроекологічного стану ґрунтового покриву заплави ріки Горинь та її прилеглих територій

Агроекологічний стан ґрунтового покриву заплави ріки Горинь оцінювали за чотирма градаціями, залежно від величини інтегрального кислотно-основного показника (А):

- 30-50 балів - добрий (оптимальний);

- 20-30 балів; 50-60 балів - задовільний;

- 5-20 балів; 60-80 балів - незадовільний;

- <5 балів; >80 балів - кризовий.

За результатами отриманих даних складена картосхема агроекологічного стану ґрунтового покриву заплави ріки Горинь та її прилеглих територій (рис.1).

Як видно з табл. 1 та рис. 1, заплава ріки Горинь зазнала значного антропогенного перетворення, внаслідок чого відбулось порушення її агроекологічного стану за показниками кислотно-основної буферності. Лише 29% ґрунтового покриву заплави Горині мають задовільні еколого-меліоративні характеристики (А=6,48-19,57 балів), інша ж її частина, а також всі прилеглі території оцінюються як незадовільні за інтегральним кислотно-основним показником бонітету якості земель (А=20,43-23,04 бали). На дерново-підзолистих піщаних ґрунтах (с. Білогір`я Хмельницької обл) визначений їх кризовий агроекологічний стан (А=4,17).

Покращити таку напружену ситуацію можна шляхом впровадження у практику землеробства принципово нових агроекологічно обґрунтованих і безпечних технологій, які відзначатимуться ефективністю і ресурсозбережувальністю.

Ґрунти заплави ріки Горинь є досить упорядкованими та організованими системами для того, щоб протидіяти деградаційним впливам випадкових явищ. Проте, досвід використання земельних ресурсів басейну показує, що генетично притаманної ґрунтам їх екологічної стійкості недостатньо, щоб нейтралізувати негативні зовнішні впливи. Це вимагає системної та відновлюючої дії процесів управління і самоуправління основними функціями ґрунтів для їх родючості.

Поскільки основним стратегічним завданням системного управління є поступове надання ґрунтовій системі більш високої внутрішньої конструктивності, формування стійких механізмів буферної здатності, то це завдання може успішно вирішуватись на основі моделей нормативного прогнозування і направленої еволюції різних буферних систем ґрунту; також необхідно враховувати й особливості розвитку процесів сучасного ґрунтоутворення, що спрямовані на покращення буферних ґрунтових механізмів.

Найбільш значимими насьогодні є агрозаходи, що здатні істотно покращити агроекологічний стан кислих ґрунтів та сприяти підвищенню їх родючості за умов високої економії ресурсів та екологічної надійності. Виходячи з одержаних нами результатів досліджень кислотно-основної буферності ґрунтів заплави ріки Горинь та прилеглих територій, а також узагальнених літературних даних слід рекомендувати такі види меліорацій для покращання його агроекологічного стану: технологію локальної і “підтримувальної” хімічної меліорації, фітомеліорації, комплексного окультурювання тощо. У концептуальному ракурсі нові технології на відміну від існуючих, побудовані на гармонійному поєднанні всіх агрозаходів з відтворенням родючості ґрунтів, зокрема висвітлюються принципово нові положення щодо основного внесення добрив і меліорантів, які не передбачають кардинальної зміни кислотно-основної природи всього об'єму орного шару ґрунту.

Технологія локальної агромеліорації ґрунтів заплави ріки Горинь як комплексний і ефективний засіб оптимізації їх основних функцій на сьогодні досить повно вивчена.

За Трускавецьким Р.С., Цапко Ю.Л. (2003, 2006) технологія локального окультурювання ґрунтів включає три основних етапи:

1) здійснення операцій з приготування якісного чистого органічного добрива, з високим рівнем гуміфікації (перегнійності), розсипчастості та оптимальною вологістю (в межах 60-75%).

2) заготівля органо-мінерального добрива (ОМД) з високим вмістом перегнійних і гумусо-глиняних компонентів, біогенних елементів та біостимуляторів та високими адсорбційно-десорбційними буферними характеристиками.

3) доставка приготовленого ОМД безпосередньо на поле і його внесення в ґрунт одночасно з основним обробітком стрічками, з міжстрічковими відстанями 35-45 см, шляхом глибокої заробки на глибину 25-30 см, з таким розрахунком, щоб наступний обробіток не зруйнував локально створені окультурені ґрунтові осередки, що гарантовано забезпечує їх 3-4 річну післядію.

Глибоке внесення (в підорний шар) органічних речовин агроекологічно є дуже важливим. Воно не тільки оптимізує процеси трансформації органічних речовин, але й служить ефективним заходом для збереження амонійного азоту на тривалий період, зменшує “випаровування” азотних сполук та вимивання біогенних елементів за межі ґрунтового профілю.

Високе зосередження біомаси коріння рослин в локальних зонах інтенсифікує процеси саморегуляції з відтворенням родючості ґрунту. Ферменти, ензими та інші органічні сполуки, що концентруються в локальних осередках ґрунту істотно покращують його біологічні властивості. Підвищена діяльність мікроорганізмів сприяє мінералізації органічних речовин ґрунту та добрив з дозованим вивільненням за цих умов мінеральних сполук, якими живляться рослини. З часом відмерлі кореневі залишки разом із продуктами діяльності мікроорганізмів становляться джерелом накопичення гумусу.

Застосування нової технології на забруднених важкими металами або радіонуклідами ґрунтах (північна частина заплави ріки Горинь) сприятиме покращенню агроекологічної ситуації. Справа в тім, що на таких еколого-небезпечних ґрунтах при умові їх локального окультурення рослини отримують поживу із відносно “чистого” осередку ґрунту, що дозволяє отримувати чисту від забруднення, якісну продукцію.

Компенсуюча (підтримувальна) хімічна меліорація, як засіб підтримки кислотно-основної рівноваги ґрунтів заплави ріки Горинь.

Вплив кислотності ґрунтового розчину, а особливо високої, на врожайність сільськогосподарських культур є досить значним. Культурні рослини характеризуються різними оптимальними величинами вимог до реакції ґрунту для повноцінного росту та розвитку. Покращання еколого-меліоративних характеристик та підвищення родючості ґрунтів заплави ріки Горинь та прилеглих ґрунтів залежить від оптимізації кислотно-основного та кальцієвого режимів, що може досягатись їх вапнуванням.

Згідно з підтримувальною технологією спочатку проводять меліоративні агрозаходи з метою досягнення прийнятного рівня рН для сталого ведення землеробства на сильно- і середньокислих ґрунтах. Для цього під час основного внесення добрив і меліорантів за рахунок відносно великих доз вапна нейтралізують рН ґрунту до заданого рівня.

Другий етап передбачає проведення безпосередньо заходів з підтримувального вапнування, при цьому витрати вапна у порівнянні з традиційною технологією зменшують у 2-3 рази, а за рахунок його постійного щорічного внесення у невеликих дозах відбувається стабілізація рН ґрунту на досягнутому рівні. Технологія підтримувальної меліорації передбачає внесення вапняних матеріалів у дозах розрахованих саме на стабілізацію кислотно-лужної рівноваги ґрунтів без істотної зміни природи буферних механізмів. Цю технологію доцільно застосовувати як з метою запобігання вторинного підкислення і заощадження коштів, так і з метою нейтралізації підкислюючої дії на ґрунт мінеральних добрив.

Графічні моделі рН-буферності ґрунту дозволяють: проводити діагностику кислотно-лужної рівноваги; об'єктивніше у порівнянні з існуючими методами визначати допустимі норми вапняних меліорантів, адже враховуються всі показники ґрунту, що впливають на актуальну кислотність (вміст гумусу, увібраних катіонів, гранулометричний склад тощо); врахувати відношення сільськогосподарських культур до значення рН ґрунтового розчину; робити прогноз зміни рН ґрунтового розчину на певний відрізок часу; значно спростити всі обрахунки.

Наприклад, візьмемо фрагмент графіка рН-буферності сірого опідзоленого легкосуглинкового ґрунту (с.Варковичі Дубенського р-ну Рівненської обл) (рис. 2), де на осі ординат відкладені показники рН_водн., а на осі абсцис величина гідроокисно кальцієвого навантаження на ґрунт, сільськогосподарська культура - льон. Норми вапна розраховуються за відрізком кривої буферності, який знаходиться між початковою величиною рН і заданою, яку необхідно досягти шляхом хімічної меліорації.

Графік рН-буферності сірого опідзоленого легкосуглинкового ґрунту (с. Варковичі Дубенського р-ну Рівненської обл)

Розрахунки оптимального рівня рН та нормативне прогнозування (нормативний прогноз за графічною моделлю рН-буферності) проводимо так:

1) визначаємо вихідний рН, або місцезнаходження відображувальної точки кислотно-основного стану (ВТ). В даному випадку вона знаходиться на перетині графіку з віссю ординат і дорівнює 5,0.

2) для льону нижня межа оптимуму рН верхня 6,5, а нижня 5,5. Якщо на графіку провести від цих значень рН лінії, які паралельні осі абсцис до перетинання їх з кривою рН- буферності ґрунту, то відрізок кривої буферності АС (більш виражена лінія) буде відповідати оптимуму рН ґрунту конкретно для льону.

3) визначаємо дозу вапна для досягнення в сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті рН, що знаходиться в оптимальних інтервалах, (точку В рис. 2, середнє значення рН для льону). Опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис і фіксуємо значення, в даному випадку це значення дорівнює 0,745 мг-екв Са(ОН)₂ на 100 г ґрунту. Проекція ВТ на ось абсцис дорівнює нулю. Отже, кількісна різниця параметрів проекцій між вихідним і заданим рН на вісь абсцис дорівнює 0,745 мекв Са(ОН)₂ на 100 г ґрунту. Цю величину використовують для перерахунку потреби СаСО₃ на 1 га ріллі в залежності від способу внесення вапна: розкидного під оранку або культивацію, чи локального за ресурсозбережувальною технологією.

За матричною таблицею [1] визначаємо, що за звичайною технологією хімічної меліорації кислих ґрунтів (коли внесений меліорант перемішується приблизно з 3000 т ґрунту на кожному гектарі) для досягнення середньої межі оптимуму рН при вирощуванні льону потреба у чистому вапні (СаСО₃) становить 1116,9 кг/га.

Під культивацію потреба у вапні зменшується вдвічі, тобто біля 558,45 кг/га, а застосування нової технології дозволяє значно скоротити норми вапнякових матеріалів, тому що при цьому внесене вапно перемішується тільки з 200 тоннами ґрунту, а потреба в ньому значно знижується і становить лише 67,014 кг/га СаСО₃. Цю дозу додають до органо-мінерального добрива, яке заготовляють для локального внесення.

Дози внесення вапна (СаСО₃) також можна розраховувати за формулою:

х = 50·а·К_n (2)

де х - потрібна кількість вапна, кг на 1 га площі;

а - величина добавок Са(ОН)₂, яка необхідна для нейтралізації зайвої кислотності, мекв на 100 г ґрунту. Ця величина визначається за графічною моделлю рН-буферності в лужному інтервалі навантажень і розташована на осі абсцис;

50 - еквівалент перерахунку Са(ОН)₂ на (СаСО₃);

К_n - коефіцієнт для розрахунку доз вапна за різних технологій окультурювання ґрунту:

традиційна технологія - К₁ = 30;

технологія підтримувального окультурювання - К₂ = 15;

ресурсозбережувальна технологія локального окультурювання - К₃ = 2.

Як бачимо, використання ресурсозбережувальної технології локальної меліорації кислих ґрунтів дозволяє суттєво зменшити дози вапна. Нормативне прогнозування темпів підкислення ґрунту за графічною моделлю рН-буферності здійснюють методом зворотнього зв'язку.

Для прикладу візьмемо вищенаведену графічну модель рН-буферності сірого опідзоленого легкосуглинкового ґрунту, який провапновано за звичайною технологією (рис. 2). Припустимо, що рН ґрунту (водне), або актуальна кислотність на момент вимірів дорівнює 5,8. Від цього значення на ось ординат проводимо перпендикуляр до перетину з кривою буферності (точка В на графіку), а вже звідти опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис і фіксуємо цей показник, який дорівнює 0,745 мг-екв Са(ОН)₂ на 100 г ґрунту. За матричною таблицею розрахунків норм внесення СаСО₃ встановлюємо, що 0,745 мг-екв на 100 г ґрунту Са(ОН)₂ відповідає вмісту 1169,9 кг СаСО₃ на один гектар. Зважаючи на те, що кислотність - є генетично притаманною властивістю даного ґрунту, можна зробити прогноз, за який термін його розчин набуде рН нижчий за оптимальне значення.

В наведеному прикладі це проекція точки А на вісь абсцис, яка дорівнює 0,3 мг-екв на 100 г ґрунту, що за матричною таблицею відповідає вмісту 225 кг СаСО₃ на 1 га. Різниця між вихідним вмістом СаСО₃ та нижньою межею оптимуму складає (1116,9-225 = 891,9 кг/га СаСО₃).

Відомо, що сільськогосподарські культури в польовій сівозміні в середньому щорічно виносять біля 50 кг СаСО₃ з кожного гектара, а щорічні втрати цієї речовини за рахунок вимивання складають біля 250 кг з кожного гектара, тобто сумарні витрати складають 300 кг/га. Можна підрахувати, що рН даного ґрунту знизиться до нижньої межі оптимуму майже за 3 роки: 891,9 кг/га поділимо на щорічний виніс вапна і отримаємо 2 роки і 11 місяців.

Тобто, якщо не вносити вапно, то можна гарантовано спрогнозувати, що через 3 роки слід очікувати зниження врожаїв сільськогосподарських культур, що вирощуватимуться на даному ґрунті, через повернення значення рН до вихідного рівня. В локальних зонах завдяки саморегуляційним процесам рН стабілізується на більш тривалий період.

Фітомеліорація у заплаві ріки Горинь як спосіб раціонального та ресурсозбережувального окультурювання ґрунтів є важливим ланцюгом енергозбережувальних технологій. Вона включає вибір і розташування у сівозміні рослин-кальцієфобів, стійких до підвищеної кислотності ґрунтового середовища. Завдяки раціонально підібраному компонентному складу травосуміші створюється лучні трав'яні агрофітоценози, що найбільш адаптовані для даного типу ділянки. Створені за таким принципом луки відзначаються високою і сталою продуктивністю та екологічною надійністю в багаторічному циклі їх використання. Такий геофітоценотичний підхід направлений на гармонізацію продуктивних і екологічних функцій досліджуваних ґрунтів.

Отож, тільки при врахуванні всього комплексу заходів з окультурювання ґрунтів басейну ріки Горинь, які направлені не на нейтралізацію зайвої актуальної кислотності, а на цілеспрямовану зміну діяльності кислотно-основних буферних механізмів можна досягти стійкої кислотно-лужної рівноваги ґрунтового покриву на рівні заданих оптимальних параметрах. Якщо ж не зважати на вищеперераховані заходи та проводити хімічну меліорацію традиційними прийомами, то це обов'язково нанесе ґрунтам і довкіллю непоправної агроекологічної шкоди.

Висновки: 1. За інтегральним оціночним показником кислотно основного режиму ґрунтового покриву заплави ріки Горинь відзначається напружена еколого-меліоративна ситуація. Лише 29% ґрунтового покриву заплави Горині мають задовільні еколого-меліоративні характеристики (А=6,48-19,57 балів), інша ж її частина, а також всі прилеглі території оцінюються як незадовільні за інтегральним кислотно-основним показником бонітету якості земель (А=20,43-23,04 бали). 2. Для покращання еколого-меліоративного стану ґрунтів заплави ріки Горинь та сприяння підвищення їх родючості за умов високої економії ресурсів та екологічної надійності запропоновані агроекологічні заходи: локальна і “підтримувальна” хімічні меліорації, фітомеліорація, комплексне окультурювання. 3. Картосхеми агроекологічного стану ґрунтів заплави ріки Горинь рекомендуємо використовувати з метою екологічного моніторингу на території досліджень та при виконанні земельно-оціночних робіт і паспортизації с/г. земель.

Література

кислий ґрунт гідрогенний агроекологічний

1. Ресурсозбережувальні технології меліорації і управління родючістю кислих ґрунтів. Рекомендації // - Харків, 2006. - 45 с.

2. Трускавецький Р.С. Буферна здатність ґрунтів та їх основні функції. - Харків, ППВ “Нове слово”, 2003. - 224 с.

Размещено на Allbest.ru