Органічна речовина чорнозему звичайного за ресурсозберігаючих технологій у рослинництві

Размещено на http://www.allbest.ru/

Органічна речовина чорнозему звичайного за ресурсозберігаючих технологій у рослинництві

Балаєв А.Д.

Показано, що при впровадженні ґрунтозахисних ресурсозберігаючих технологій мінімального і нульового обробітку ґрунту зменшення механічного впливу на ґрунт сприяє відновленню вмісту і запасів гумусу у чорноземі звичайному. Найбільш інтенсивно даний процес відбувається у верхньому 0-10 см шарі ґрунту. Спостерігаються тенденції до змін у групово-фракційному складі гумусу: збільшується вміст гуміну і фульвокислот. Аналіз економічної ефективності вирощування озимої пшениці показав, що при технології нульового обробітку економія пального становить 30,6%, економія праці - 26,4% порівняно з традиційною технологією, і відповідно зменшуються затрати на отримання одиниці продукції.

It is shown that using soil conservation technologies of minimum tillage and direct seeding allows to increase soil humus content in chernozem ordinary. The most intensive this process goes in the upper 0-10 cm soil layer. There are also differences in fractions of organic matter increase in fulvic asids fraction and humin fraction. Tecnology of direct seeding has higher economical efficiency comparing with traditional tecnology, and allows to save 30.6% of fossil fuel and 26.4% of labour, and also to decrease expenses per unit of yield.

Чорноземи є найбільш родючими ґрунтами світу. В Україні вони займають площу близько 25 млн. га. Але тривале інтенсивне сільськогосподарське їх використання порушує екологічну рівновагу, що призводить до зменшення вмісту органічної речовини в ґрунтах, зниження рівня родючості. Втрати гумусу у чорноземах України за час сільськогосподарського використання становлять близько 50%. Навіть у 80-х роках ХХ століття, при інтенсифікації сільськогосподарського виробництва і великих обсягах внесення органічних і мінеральних добрив, середньорічний дефіцит балансу гумусу оцінювався в 0,45-0,55 т/га [1]. За останнє десятиріччя дефіцит балансу гумусу в середньому по Україні становить 0,62 т/га за рік [2]. Тому сучасний стан сільськогосподарських угідь викликає тривогу у науковців і виробничників. Використання всіх резервів свіжої органічної речовини в поєднанні з технологіями, які зменшують мінералізацію гумусу і підвищують ступінь гуміфікації внесеного органічного субстрату, може забезпечити розширене відтворення родючості ґрунтів. Для досягнення бездефіцитного балансу гумусу потрібно досліджувати механізми формування гумусових речовин, вивчати вплив умов середовища на їх кількість, склад і здатність накопичуватись у профілі грунту.

Актуальним у зв'язку з вищевикладеним є вивчення впливу ґрунтозахисних ресурсозберігаючих технологій мінімального і нульового обробітку на динаміку властивостей ґрунтів і відновлення їх родючості.

Дослідження ряду авторів показали, що для визначення динаміки органічної речовини у ґрунтах при зміні характеру землекористування або впливу технологічних прийомів необхідно не менше 4 років, оскільки щорічні надходження, гуміфікація і мінералізація органічної речовини в агроекосистемах відносно невеликі порівняно із загальним запасом органічних сполук у ґрунті [3,12].

Результати досліджень ґрунтозахисних технологій різноглибинного безплужного обробітку довели, що при їх впровадженні збільшуються запаси гумусу у верхньому шарі чорноземних ґрунтів на 0,6-0,7 т/га в середньому за рік [5,6].

Для більш глибокого вивчення направленості процесів ґрунтоутворення при застосуванні ґрунтозахисних технологій характеризують групово-фракційний склад гумусу. Гумусові речовини, які утворюються у процесі розкладу рослинних решток, розрізняються за молекулярними масами і ступенем дегідратації (зменшення в елементному складі кількості молекул водню і кисню, та відносне збільшення молекул вуглецю). Так, у свіжих рослинних рештках вміст вуглецю становить 40-45%, у фульвокислотах - 40-52%, у складі гумінових кислот - 52-62%. Чим більша ступінь дегідратації гумусових речовин, тим більш стійким вважається гумус та зменшується його активність [4].

Дослідження, проведені на різних підтипах чорноземів України, показали, що при розорюванні цілинних угідь у складі гумусу в першу чергу зменшується вміст детриту, а при впровадженні ґрунтозахисних технологій мінімального обробітку або при переведенні орних угідь у перелоги вміст детриту відновлюється. Відмічено, що при мінімалізації обробітку ґрунту звужується співвідношення гумінових і фульвокислот за рахунок збільшення вмісту фульвокислот у складі гумусу, при цьому вміст гумінових кислот залишається практично незмінним порівняно з традиційним обробітком [7,8,9].

Дослідження по порівняльному вивченню впливу різних технологій вирощування сільськогосподарських культур на властивості чорнозему звичайного північного Степу України проводились на базі стаціонарного досліду “Концепт Фарм” АТЗТ “Агро-Союз” Синельниківського району Дніпропетровської області.

Програмою досліджень передбачалось вивчення впливу на грунт трьох технологій вирощування сільськогосподарських культур: традиційної, що базується на полицевій оранці у сівозміні, мінімального обробітку, що передбачає культивацію на глибину 4-5 см, та технології нульового обробітку (прямого посіву). Особливістю досліду є те, що рослинні рештки усіх культур сівозміни (побічна продукція) залишаються у полі.

Дослідження проводилися на 6-й рік після закладення стаціонарного досліду. Також проводилося вивчення властивостей чорнозему звичайного під 6-річним перелогом.

В умовах стаціонарного досліду після збирання попередника, перед посівом озимої пшениці, проводилась культивація як при традиційній, так і при мінімальній технології. Нульова технологія не передбачала операцій обробітку ґрунту окрім посіву. Система удобрення озимої пшениці була однакова для всіх варіантів технологій. Технологічні операції проводилися із застосуванням імпортної середньо- і широкозахватної техніки.

Зразки грунту для визначення щільності складення, вмісту гумусу, групово-фракційного складу гумусу відбиралися у липні після збирання озимої пшениці. Визначення вмісту гумусу проводилося за методом Тюріна у модифікації Сімакова, групово-фракційного складу гумусу - за методом Тюріна у модифікації Кононової і Бєльчикової [10,11].

Об'єктом досліджень був грунт чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинковий на лесі, який є типовим для грунтового покриву зони північного Степу України. У 1998 році, перед закладанням стаціонарного досліду, грунт мав такі характеристики: вміст гумусу в орному шарі склав 4,60%, а в підорному - 3,40%. У верхньому шарі рН водний становив 6,8, гідролітична кислотність - 0,93 мг-екв/100г ґрунту, а сума ввібраних основ - 23,08 мг-екв/100г ґрунту, ступінь насиченості основами 97 %. Забезпеченість азотом за нітрифікаційною здатністю по Кравкову в шарі 0-10 та 10-20 см підвищена, 20-30 см середня, рухомими фосфатами висока в усіх трьох шарах, обмінним калієм підвищена в 0-10 та 10-20 см та висока в шарі 20-30 см.

Результати досліджень показали, при переході на грунтозахисні технології мінімального і нульового обробітку, як і при відведенні угідь під перелоги відбувається диференціація 0-30 см шару ґрунту за родючістю (табл. 1). Накопичення органічної речовини у верхньому 0-10 см шарі грунту при ґрунтозахисних технологіях є наслідком концентрації органічних добрив і мульчі органічних решток на поверхні поля, приріст вмісту гумусу складає 0,26-0,33%. У шарі 10-20 см різниця між технологіями згладжується, а в шарі 20-30 см перевага у вмісті гумусу належить традиційній технології. Це пов'язано з заорюванням добрив і рослинних решток у цей шар грунту при застосуванні оранки у сівозміні, а також із меншою щільністю складення грунту при традиційній технології. В середньому у 0-30 см шарі грунту прибавка вмісту гумусу на 6-й рік застосування ресурсозберігаючих технологій порівняно з традиційною, склала 0,08-0,11% при мінімальному і нульовому обробітку відповідно. У ґрунті під перелогом накопичення гумусу склало 0,09%. При розрахунку запасів гумусу необхідно враховувати щільність складення ґрунту. За результатами проведених досліджень було визначено, що мінімалізація обробітку, як і виведення земель із інтенсивного сільськогосподарського використання, призводить до збільшення щільності складення ґрунту у шарі 0-30 см у такій послідовності: традиційна технологія (1,04 г/см³) - нульова технологія (1,07 г/см³) - мінімальна технологія (1,09 г/см³) - переліг (1,15 г/см³). За шарами ґрунту спостерігаються такі відмінності: у шарі 10-20 см найбільшу щільність має грунт при мінімальній технології (1,20 г/см³) і грунт під перелогом (1,23 г/см³). У шарі 20-30 см різниця між технологіями практично зникає і коливається у межах 1,10-1,12 г/см³. Грунт під перелогом має вищу щільність і в цьому шарі.

Таблиця 2

Вміст і запаси гумусу у чорноземі звичайному на 6-й рік застосування різних технологій вирощування сільськогосподарських культур

При оцінці запасів гумусу, спостерігається така картина: у шарі 0-30 см при нульовому і мінімальному обробітку запаси гумусу виросли на 6,8 і 6,3 т/га відповідно порівняно з традиційним обробітком, а під перелогом збільшилися на 15,7 т/га (табл. 1).

Впровадження грунтозберігаючих технологій впливає на групово-фракційний перерозподіл гумусових речовин у чорноземі звичайному. Нами було проаналізовано 0-10 см шар ґрунту, у якому відтворення вмісту гумусу при мінімалізації впливу на грунт відбувається найбільш інтенсивно. У динаміці гумусових речовин виявлено такі закономірності. Збільшення вмісту гумусу у ґрунті при мінімалізації механічного впливу на нього відбувається за рахунок збільшення вмісту фракції фульвокислот і гуміну. При цьому абсолютні значення вмісту гумінових кислот залишаються практично незмінними. Оцінюючи відносні зміни у складі фракцій, визначили, що вміст гумінових кислот у складі гумусу при традиційній технології відвального обробітку становить 41,0%, зменшуючись на 5,4-6,5 % при мінімалізації обробітку і на 7,4 % при виведенні грунту з обробітку. Вуглець фульвокислот при традиційній технології складає 23,0%, збільшуючись при застосуванні грунтозахисних технологій до 17,8-16,5%, а при відведенні грунту під перелог - до 16,6%. Вміст гуміну залежно від технології має такі значення: 43,2% при традиційній технології, збільшуючись до 47,9% при мінімальній і нульовій технології. Відведення грунту під переліг сприяє збільшенню фракції гуміну до 49,8% порівняно з традиційною технологією. Динаміка фракційного складу гумусу призводить до звуження співвідношення Сгк/Сфк при зменшенні впливу на ґрунт. Так, при традиційній технології це співвідношення становить 2,58, при відведенні грунту під перелог Сгк/Сфк становить 2,03. При застосуванні технологій мінімального і нульового обробітку спостерігається подібна тенденція. Зміни співвідношення Сгк/Сфк відбуваються за рахунок відносного зменшення фракції гумінових кислот і збільшення фракції фульвокислот у складі гумусу при мінімалізації впливу на ґрунт. При мінімалізації обробітку відбувається збільшення рухомих гумусових речовин до 21,4-22,7% порівняно з 18,9% при технології традиційного обробітку. Вміст гумусових речовин, зв'язаних з кальцієм, при традиційній технології становить 30,1%, збільшуючись до 33,3-33,9% при мінімалізації обробітку і до 36,4% при виведенні грунту з інтенсивного використання. Тобто, одночасно зі збільшенням вмісту гумусових речовин відбувається їх стабілізація і вони активніше закріплюються в грунті.

Урожайність озимої пшениці в умовах стаціонарного досліду в середньому за 2001-2005 рр. при традиційній технології становила 41,4 ц/га, знижуючись на 2,4 % при мінімальній технології і на 8,2% при застосуванні нульової технології. гумус грунтозберігаючий вирощування пшениця

Таблиця 2

Основні впливові елементи витрат при вирощуванні озимої пшениці

за різних технологій (попередник - горох).

Аналіз економічної ефективності досліджуваних технологій показав, що вирощування озимої пшениці за традиційною і мінімальною технологіями має однакові витрати ресурсів, які складають 19,3 л/га пального і 0,91 мото-годин/га (табл. 2). Вирощування озимої пшениці за нульовою технологією виявилось найбільш економічно вигідним, і дозволило зменшити витрати пального на 30,6%, і витрати праці на 26,4% порівняно з традиційною технологією. В цілому продукції собівартість продукції при нульовій технології виявилась нижчою, оскільки на отримання одиниці урожаю озимої пшениці витрати пального зменшуються на 24,4% і витрати праці - на 19,8 %.

Висновки

При застосуванні технологій мінімального і нульового обробітку грунту упродовж 6 років в умовах стаціонарного досліду вміст гумусу у 0-30 см шарі чорнозему звичайного збільшився на 0,06-0,13%, а запаси - на 6,4-7,3 т/га порівняно з традиційною технологією відвального обробітку. При виведенні чорнозему звичайного із сільськогосподарського використання прискорюються процеси гумусоутворення і збільшується кількість новоутворених гумусових речовин, які менш сформовані, мають нижчу оптичну щільність і близькі за властивостями до фульвокислот. У складі гумусу у шарі 0-10 см при мінімалізації обробітку зменшується відносний вміст фракції гумінових кислот, збільшується вміст фульвокислот і гуміну, що призводить до звуження співвідношення Сгк/Сфк. порівняно з орним грунтом. При впровадженні грунтозахисних ресурсозберігаючих технологій мінімального і нульового обробітку у групово-фракційному складі гумусу спостерігаються тенденції, подібні до таких на перелозі. При застосуванні ресурсозберігаючих технологій відбувається зниження урожайності озимої пшениці на 2,4-8,2% при технологіях мінімального і нульового обробітку відповідно, порівняно з традиційною технологією. В цілому, вирощування озимої пшениці за нульовою технологією є економічно вигідним і дозволяє економити витрати пального до 30,6% і витрати праці до 26,3% порівняно з традиційною технологією.

Література

1. Русский чернозем: 100 лет после Докучаева. Под ред.. Ковды В.А. М.:Наука, 1983. -305 с.

2. Дацько Л.В., Щербатенко О.С. Баланс гумусу під сільськогосподарськими культурами в грунтах України / Агрохімія і ґрунтознавство, спец. випуск, Харків 2006. - кн..3. с.39-41.

3. Снакин В.В. Биогенный круговорот химических элементов и подходы к его изучению / Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Под ред Ковды В.А. М.:Наука, 1987. - С. 50-56.

4. Гнатенко О.Ф, М.В.Капштик, Л.Р.Петренко, С.В.Вітвіцький. Ґрунтознавство з основами геології.Київ, 2005. - 647 с.

5. Гнатенко О.Ф., М.Ф.Бережняк, Б.С.Стасів, І.В. Сташкевич. Зміни родючості чорноземів типових Лісостепу України при їх довгостроковому господарському використанні і застосуванні грунтозахисних технологій / Відтворення родючості грунтів у грунтозахисному землеробстві. Під ред. Шикули М.К., К.: Оранта. -1998. - С.144-156.

6. Шикула М.К., Рідей Н.М., Бикова О.Є., Майстренко В.Г. Парниковий ефект і ґрунтозахисне землеробство / Вісник ХНАУ. -2004. - № 1. - С. 261-265.

7. Вітвицький С.В. Вплив способів обробітку чорноземів на гуміфікацію рослинних решток і гною. Автор. канд. дис. К.: УДАУ, 1992. -28 с.

8. Кравченко Ю.С. Відтворення органічної речовини чорнозему типового Лівобережного Лісостепу України при впровадженні ґрунтозахисних технологій. Автор. канд. дис. К.:НАУ, 1996. -25 с.

9. Макарчук О.Л. Зміни гумусного стану і біологічної активності лучно-чорноземного грунту під впливом грунтозахисних технологій в умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району - Автор. канд. дис. К.:НАУ, 2000. -16 с.

10. Методи аналізів ґрунтів і рослин. Метод. Посібник. Кн. 1. / за ред. Булигіна С. Ю., Балюка С.А., Махновської А.Д., Розумної Р.А. Харків: 1999. - С.20-27.

11. Агрохимические методы исследования почв. Под ред. Соколова А.В. М.: Наука, 1975. -656 с.

12. Ellert B.H., H.H.Jansen, D.G.McConkey. Measuring and comparing soil carbon storage. / Assessment methods for soil carbon /R.Lal, J.M.Kimble, .F.Follett, B.A.Stewart (eds.). USA.CRC/Lewis.-2000.

Размещено на Allbest.ru