Підвищення екологічної стійкості агроландшафтів північної частини Луганської області

Таблиця 3.24 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності соняшнику

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множин. кореляції
	кількість опадів травня		0,35
	ГТК		0,42
	температура червня		0,46

Як видно з графіка залежності врожайності культури від кількості опадів травня (рис. 3.18.а), зі збільшенням кількості опадів урожайність соняшнику підвищується. Розрахунковий максимум урожайності (19,1 ц/га) досягається при кількості опадів 116,7 мм. Відомим фактом є те, що завдяки добре розвиненій кореневій системі та високій всмоктувальній силі кореня рослини використовують вологу з глибини до трьох метрів. Але від початку розвитку до утворення кошиків, соняшник витрачає 20-25 % від загальної потреби у воді, засвоюючи її в основному з верхніх шарів ґрунту [60]. Тому опади червня мають велике значення для формування повноцінного врожаю соняшнику.

Графіки залежностей врожайності соняшнику від гідротермічного коефіцієнту та температури червня наведено на рис. 3.18.б-в. З підвищенням значення гідротермічного коефіцієнту врожайність соняшника збільшується. Коефіцієнт впливу елементу дорівнює одиниці при значенні ГТК 0,9. Збільшення врожайності соняшнику спостерігається з підвищенням температури червня. Коефіцієнт впливу елементу дорівнює одиниці при значенні температури червня 18,8-19,1С.

Рис. 3.18. Розрахункова залежність врожайності соняшнику від опадів травня (а), зв'язок врожайності з ГТК (б) та температурою червня (в) у коефіцієнтному вигляді

За даними врожайності соняшнику було побудовано емпіричну криву забезпеченості (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Емпірична крива забезпеченості врожайності соняшнику

Згідно з кривою в 10 % усіх випадків врожайність культури перевищуватиме 22 ц/га, в половині усіх випадків - 16 ц/га, в 97 % усіх випадків - 9 ц/га.

Загальна ймовірність забезпеченості врожайності сільськогосподарських культур згідно з побудованими емпіричними кривими наведена в табл. 3.25.

Таблиця 3.25 Ймовірність врожайності сільськогосподарських культур

Сільськогосподарська культура	Відсоток усіх випадків
	10 %	50 %	97 %
озима пшениця, ц/га	37	21	11
озиме жито, ц/га	38	24	8
ячмінь, ц/га	33	19	6
овес, ц/га	31	22	6
просо, ц/га	26	17	7
кукурудза, ц/га	40	22	9
гречка, ц/га	18	9	2
соняшник, ц/га	22	16	9

Підсумовуючи отримані результати залежності врожайності основних сільськогосподарських культур від метеорологічних факторів, можна зробити такі висновки. Для більшості досліджуваних культур найвпливовішим метеорологічним фактором є сума опадів червня. Це озима пшениця, озиме жито, просо, овес, гречка, кукурудза. Для ячменю і соняшнику найвпливовішим фактором є опади травня.

Визначено, що зі збільшенням кількості опадів червня підвищується врожайність озимої пшениці, озимого жита, греки, кукурудзи; найменша та найбільша кількість опадів призводить до зменшення врожайності проса та вівса; підвищення врожайності ячменю і соняшнику спостерігається зі збільшенням кількості опадів травня. Розрахунковий максимум урожайності (табл. 3.26) при найбільшій кількості опадів червня за роки досліджень (114,9 мм) становить: для озимої пшениці - 30,5 ц/га, для озимого жита - 27,1 ц/га, для гречки - 13,5 ц/га, для кукурудзи - 31,7 ц/га. Для вівса максимум врожайності (25,4 ц/га) досягається при кількості опадів червня 80,7 мм - 81,7 мм, для проса (24,4 ц/га) - 63,6-65,6 мм. За умови випадання максимальної кількості опадів травня 116,7 мм розрахунковий максимум врожаю ячменю становить 32,7 ц/га, соняшнику - 19,1 ц/га.

Таблиця 3.26 Розрахункова кількість опадів для отримання максимального врожаю сільськогосподарських культур

Сільськогосподарська культура	Опади, мм	Розрахункова врожайність, ц/га
	травень	червень
озима пшениця	-	114,9	30,5
озиме жито	-	114,9	27,1
овес	-	80,7-81,7	25,4
просо	-	63,6-65,6	24,4
кукурудза	-	114,9	31,7
гречка	-	114,9	13,5
ячмінь	116,7	-	32,7
соняшник	116,7	-	19,1

Розраховані нами математико-статистичні моделі залежності врожайності сільськогосподарських культур від метеорологічних факторів базувалися на показниках урожайності конкретного аграрного підприємства та показниках кількості опадів і температури повітря тієї метеорологічної станції, яка знаходиться найближче від досліджуваного господарства.

За даними врожайності нами побудовані графіки та лінії тренда показників урожаю основних сільськогосподарських культур та графіки коливання найбільш впливових факторів за той же період. У результаті виявлено таку закономірність - для більшості культур таких, як озима пшениця, озиме жито (рис. 3.20.а), овес, просо (рис. 3.20.б), кукурудза, гречка (рис. 3.20.в) характерні коливальні цикли тривалістю 13-18 років.

Для переважної більшості культур співпадає не тільки тривалість циклу, а й час, на який припадають хвилі максимуму кількості врожаю. Так, за 36-ти річний період виявлено дві хвилі коливання врожайності, за якими максимум припав на 1973-1974 рр., 1986-1990 рр., 2003-2004 рр.



Рис.

Рис. 3.20. Динаміка врожайності озимої пшениці та озимого жита (а), проса та вівса (б), гречки та кукурудзи (в) у СТОВ «Оріон»

Зіставляючи графіки врожайності культур з графіком найвпливовішого фактора виявилося, що за графіком опадів червня спостерігається така ж закономірність - коливальні цикли становлять 16 років, максимум був у 1973 р, у 1989 р. та у 2005 р. (рис. 3.21), вони співпадають з коливальними циклами сільськогосподарських культур. Тобто при хвилі максимуму кількості опадів червня спостерігається максимум показників урожайності сільськогосподарських культур.

Рис. 3.21. Динаміка кількості опадів червня по Біловодській метеостанції за 1971-2006 рр.

За дослідженнями динаміки врожайності ячменю та соняшнику виявлено іншу закономірність - простежується невеликий тренд у бік збільшення врожайності ячменю, врожайність соняшнику поступово знижується (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Динаміка врожайності ячменю та соняшнику в СТОВ «Оріон»

За показниками кількості опадів травня, як фактора, що впливає на врожайність ячменю та соняшнику простежується негативний тренд кількості опадів травня (рис. 3.23).

За простеженою динамікою врожайності сільськогосподарських культур у СТОВ «Оріон» за 1971 - 2006 рр. та метеорологічних даних Біловодської метеостанції за той же період можливо прогнозувати наступну ситуацію. Зважаючи на тривалість визначених коливальних циклів врожайності сільськогосподарських культур і кількості опадів червня як визначеного найвпливовішого фактора (13-18 років), а також останній максимум циклів (2003-2005 рр.), можна прогнозувати наступне. Найближчі роки, приблизно до 2016-2020 рр., врожайність культур та кількість опадів червня хоч і буде коливатися, але в цілому очікується негативний тренд кількості опадів і, відповідно, врожайності культур.

Рис. 3.23. Динаміка кількості опадів травня по Біловодській метеостанції за 1971-2006 р.

За динамікою врожайності ячменю і соняшнику та кількості опадів травня прогнозується несприятлива ситуація. Простежується негативний тренд у бік зменшення кількості опадів червня, а оскільки саме опади травня відіграють значну роль в формуванні майбутнього врожаю культур прогнозується зменшення врожайності ячменю та соняшнику.

3.3 Оцінка еколого-агрохімічного стану орних земель

Під впливом інтенсивного тривалого антропогенного навантаження на орні землі змінюються агрохімічні властивості ґрунтів. В умовах кризи аграрного сектору економіки за останні роки рівень внесення добрив істотно зменшився. Як наслідок, спостерігається зниження показників вмісту основних поживних елементів на орних землях степової зони. Це спричиняє зниження продуктивності сільськогосподарських угідь і погіршення якості рослинної продукції. У даному розділі розглянуто динаміку показників вмісту поживних елементів і гумусу в орних землях досліджуваного господарства та їхній вплив на врожайність сільськогосподарських культур. Виконано екологічну оцінку стану агроландшафтів відносно вмісту важких металів та радіонуклідів.

3.3.1 Оцінка екологічного стану орних земель за вмістом гумусу та основних поживних елементів

Аналіз агрохімічних показників ґрунтів проводився за результатами паспортизації орних земель [2, 151]. Досліджувались показники за вмістом гумусу, макроелементів (азот, фосфор та калій), мікроелементів (цинк, мідь, свинець, марганець), радіонуклідів (цезій-137, стронцій-90) в орних землях досліджуваного господарства за 1987 та 2004 рр. (додаток Е). Проаналізовано дані стану полів двох бригад господарства - №1 та №2, загальною площею 3445,8 га. За бригадою №1 - 30 ділянок, площа 1445,1 га, за бригадою №2 - 23 ділянки, площа 2000,7 га. В 1987 р. технологічна характеристика полів була розроблена Ворошиловградською філією інституту «Укрземпроект», хімічний склад ґрунтів виконано Ворошиловградською проектно-дослідницькою станцією хімізації сільського господарства. В 2004 р. агрохімічна паспортизація ґрунтів була виконана Луганським обласним центром «Облдержродючість».

Таблиця 3.27. Результати статистичної обробки вибіркових сукупностей вмісту агрохімічних показників в орних землях СТОВ «Оріон»

Статистичні параметри	Хімічні показники
	вміст гумусу	вміст азоту	вміст фосфору	вміст калію
	1987	2004	1987	2004	1987	2004	1987	2004
однорідність вибіркових сукупностей
	0,26	0,01	0,18	0,03	0,27	0,02	0,07	0,030
	0,17	0,07	0,23	0,12	0,11	0,13	0,26	0,281
відповідність нормальному закону розподілу
	14,92%	11,54%	20,65%	9,78%	42,72%	25,27%	24,26%	19,76%
	-0,89	-0,46	0,19	0,59	0,80	0,18	0,92	0,64
	0,74	0,12	0,25	0,09	0,62	-0,53	0,96	0,97
	3,56**	1,76*	3,170	2,51**	4,50**	2,63***	3,760	1,06*

Визначено, що підстав для вибраковування сумнівних варіант немає, вибіркові сукупності однорідні (- 0,369; - 0,283); всі дані відповідають закону нормального розподілу (, ; гіпотеза про відповідність емпіричного розподілу нормальному закону не відкидається для всіх показників вмісту гумусу та макроелементів (при - 3,84, - 5,99, - 7,81).

Два статистичні ряди за середніми показниками вмісту гумусу та основних поживних елементів, які відповідають нормальному закону розподілу, було перевірено на їхню однорідність та належність до генеральної сукупності за допомогою критерію Фішера-Снедекора () та Стьюдента () (табл. 3.28).

Таблиця 3.28 Результати перевірки однорідності статистичних рядів показників вмісту гумусу та макроелементів в СТОВ «Оріон»

Критерій	Агрохімічні показники
	гумус	азот	фосфор	калій
	1,91	5,07	3,47	4,64
	2,27	1,95	1,34	11,37

Для перевірки гіпотези отримані за допомогою критерію Фішера-Снедекора теоретичні показники порівняно з теоретичними значеннями цього критерію. При рівні значущості і ступенях волі =53-1=52 і =53-1=52 теоретичне значення дорівнює 1,6. Отже, виходячи з таблиці, умова не виконується для всіх агрохімічних показників, тобто гіпотеза відхиляється. Приймається альтернативна гіпотеза про те, що оцінки дисперсій рядів і розрізняються значуще.

Перевірено гіпотезу за допомогою критерію Стьюдента. Теоретичні показники порівнювали з теоретичними значеннями цього критерію. При рівні значущості і ступенях волі =53+53-2=104, =53+53-2=104 теоретичне значення дорівнює 1,98. Виходячи з таблиці, умова виконується для середніх значень азоту та фосфору, але для даних елементів відхиляється гіпотеза . А при відхиленні будь-якої гіпотези, відхиляється й основна гіпотеза. Для середніх значень вмісту гумусу та калію зазначена умова не виконується, відповідно, гіпотеза відхиляється та приймається гіпотеза про статистичну значущість розбіжностей між середніми значеннями вищезазначених агрохімічних показників ґрунту. Відхилення основної гіпотези говорить про те, що ряди середніх значень вмісту гумусу та макроелементів є неоднорідними.

Для виявлення відмінностей між агрохімічними показниками ґрунтів за допомогою математичних розрахунків було знайдено середні значення вмісту гумусу та поживних речовин у орних землях досліджуваного господарства за сімнадцятирічний період між 1987 та 2004 рр. Отримані результати свідчать про погіршення родючості ґрунту за зазначений період. Так, середні значення вмісту гумусу зменшились на 0,25 % (5,8 %) - з 4,34 % в 1987 р. до 4,09 % в 2004 р.; азоту, що легко гідролізується, зменшилися на 6,51 мг/кг (6,2 %) - з 104,72 до 98,21 мг/кг; рухомого фосфору - на 5,55 мг/кг (9,2 %) - з 60,38 до 54,83 мг/кг; обмінного калію - на 65,36 мг/кг (43 %) - з 151,89 до 86,53 мг/кг (рис. 3.24).

Зменшення показників вмісту гумусу і основних поживних елементів у орних землях свідчить про агрохімічну деградацію сільськогосподарських угідь. Більш високий рівень родючості орних земель в 1987 р. можна пояснити тим, що в той час у господарстві застосовувалась практично збалансована за виносом поживних речовин система удобрення сільськогосподарських культур. Вона передбачала внесення на 1 га посівної сівозмінної площі 8-9 т органічних добрив та 120-130 кг мінеральних добрив, співвідношення за діючою речовиною N:P:K становило 1,5:1:0,5. Це зумовило стабільність органічної речовини в ґрунті та підвищення вмісту доступних для рослин елементів живлення. Внаслідок цього значні площі орних земель господарства за забезпеченістю поживними елементами становили класи родючих ґрунтів з середнім, високим, підвищеним вмістом елементів. Поряд із цим позитивну роль у збереженні родючості ґрунтів відіграло чітке застосування сівозмін, висока культура землеробства, застосування в господарстві протиерозійних заходів.

Рис. 3.24. Середні значення вмісту гумусу (а) та макроелементів (б) в орних землях СТОВ «Оріон» у 1987 р. та 2004 р.

Відповідно до методики ґрунтового агрохімічного моніторингу сільськогосподарських угідь України прийняте наступне групування ґрунтів за забезпеченістю їх гумусом, азотом, фосфором і калієм 2 (табл. 3.29).

Таблиця 3.29 Групування ґрунтів за вмістом гумусу та поживних речовин

Вміст	Гумус за Тюріним (%)	Азот за Корнфілдом (мг/кг)	Фосфор за Чіріковим (мг/кг)	Калій за Чіріковим (мг/кг)
дуже низький	0-2,00	-	до 20	до 20
низький	2,01-4,00	до 100	21-50	21-40
середній	4,01-6,00	101-150	51-100	41-80
підвищений	6,01-8,00	151-200	101-150	81-120
високий	8,01-10,00	більше 200	151-200	121-180
дуже високий	більше 10,01	-	більше 201	більше 181

Простежена динаміка орних площ за показниками вмісту гумусу і макроелементів та зайнятість полів ґрунтами різних груп забезпеченості поживними речовинами за період між 1987 р. та 2004 р. Результати представлено на рис. 3.25-3.28, у додатках Ж, З, К, Л.

Спостерігається скорочення площ з більш високими показниками родючості ґрунту та збільшення площ з меншими показниками досліджуваних елементів. Так, кількість ґрунтів з низьким вмістом гумусу збільшується на 380,3 га (11 %), а з середнім вмістом, відповідно, зменшується (рис. 3.25, додаток Ж). Стосовно азоту, кількість площ ґрунтів з низьким його вмістом збільшилась на 1427,1 га (41,4 %) з середнім зменшилась на 1271,1 га (36,9 %), а з підвищеним та високим (на 1987 р. відповідно 34,5 га (1,7 %) та 121,5 га (3,5 %)) - відсутня (рис. 3.26, додаток З).



Рис. 3.25. Зміна площ орних земель за вмістом гумусу за 1987 р. та 2004 р.

Рис. 3.26. Зміна площ орних земель за вмістом азоту за 1987 р. та 2004 р.

За 17-річний період відбулися зміни вмісту рухомого фосфору (рис. 3.27, додаток К). Площі орних земель з підвищеним вмістом елементу в 1987 р. займали територію 577 га (16,8 %). Станом на 2004 р. орних земель з підвищеним вмістом фосфору немає. Збільшилась кількість ґрунтів з середнім рівнем вмісту на 1124,9 га (32,6 %). Позитивним фактом можна вважати зменшення ґрунтів із низьким вмістом на 547,9 га (15,9 %).

Рис. 3.27. Зміна площ орних земель за вмістом фосфору за 1987 р. та 2004 р.

Калійний режим ґрунтів у 80-х роках був досить сприятливий. Так, груп ґрунтів з дуже низьким, низьким та середнім вмістом обмінного калію в двох бригадах досліджуваного господарства на 1987 р. не виявлено. При такому високому вмісті даного елементу, внесенню калійних добрив приділялось недостатньо уваги, що й привело до скорочення площ з високим вмістом елементу. Аналізуючи рис. 3.28, додаток Л слід констатувати, що площ орних земель із дуже високим вмістом обмінного калію на 2004 р. немає; з високим - кількість площ зменшилась на 2251,3 га (65,3 %), відповідно, з підвищеним вмістом збільшилась на 1211,3 га (35,2 %) та з'явилась група ґрунтів з середнім вмістом елементу.

Рис. 3.28. Зміна площ орних земель за вмістом калію за 1987 р. та 2004 р.

В останні роки зниження показників родючості ґрунту можна віднести безпосередньо за рахунок порушення науково-обґрунтованої системи землеробства (надмірний відсоток посівів соняшнику, відсутність в сівозмінах полів бобових культур та ін.), зниження капіталовкладень на застосування мінеральних добрив (30-45 кг діючої речовини азоту на 1 га сівозмінної площі), відсутність в господарстві органічних добрив тощо. Крім того, в період реформування аграрного сектору не впроваджуються протиерозійні заходи. Такий стан в сільськогосподарському виробництві вимагає термінових змін до екстенсивних підходів використання земель та вдосконалення шляхів збереження і відтворення родючості ґрунтів.

3.3.2 Оцінка екологічного стану орних земель відносно вмісту важких металів та радіонуклідів

Важкі метали є мікроелементами, містяться в невеликих кількостях у ґрунті, воді, повітрі, живих організмах. Оптимальний вміст мікроелементів у ґрунті забезпечує ефективне фізіологічне функціонування рослинного організму [117]. При збільшенні вмісту важких металів у ґрунтах, можливе їх накопичення в значних кількостях, що негативно впливає на якість сільськогосподарської продукції. Наявні ознаки фітотоксичності найчастіше проявляються у виникненні хлорозних або бурих точок на листках, для рослинного організму характерні коричневі, чахлі, коралоподібні корені. Токсичну дію металів на рослини можливо простежити спостерігаючи за їхнім ростом. На фітотоксичність металів значною мірою впливає рН ґрунту, зі зниженням рівня рН збільшується негативний вплив на рослини 163. За існуючими показниками вмісту мікроелементів у ґрунтах агропідприємства було проведено оцінку екологічного стану орних земель відносно вмісту важких металів та радіонуклідів.

Статистичні ряди вмісту важких металів у орних землях господарства перевірялись на однорідність вибіркових сукупностей, відповідність нормальному закону розподілу, відповідність емпіричних і теоретичних частот нормальному закону розподілу (додаток М).

Визначено, що всі крайні варіанти належать до вибіркових сукупностей, тобто дані однорідні. Встановлено, що вибіркові сукупності показників вмісту цинку, міді, свинцю відповідають нормальному закону розподілу. Показники ексцесу вмісту марганцю свідчать про невідповідність нормальному закону розподілу. Емпіричні та теоретичні частоти статистичних рядів вмісту цинку і свинцю відповідають нормальному закону розподілу, вмісту марганцю та міді не відповідають нормальному закону, тобто вони є наближеними до нормального закону і апроксимуються іншими законами.

Показники вмісту важких металів в орних землях приведено у рухомій формі. За дослідженнями Г. Соловйова відомо, що в рухому форму переходить 10 % від валової форми цинку, 40 % від валової форми міді, 50 % від валової форми свинцю [221]. Нами зроблено перерахунок показників вмісту елементів рухомої форми в валову. Вміст валових форм цинку, міді та свинцю відносно кларків та ГДК валової форми й екологічна ситуація, що склалася наведена в додатку Н.

Так, за вмістом валової форми міді, цинку а свинцю відносно кларків екологічна ситуація на усіх землях (3445,8 га) - благополучна. За відношенням валової форми до ГДК валової форми екологічна ситуація за вмістом міді та свинцю на 100 % земель благополучна; за вмістом цинку на 95,7 га (2,8 %) - благополучна, на 3350,1 га (97,2 %) - задовільна (рис. 3.29).

Рис. 3.29. Екологічна ситуація в орних землях СТОВ «Оріон» за вмістом цинку відносно ГДК (валова форма)

Вміст рухомих форм цинку, міді, свинцю та марганцю відносно ГДК рухомої форми та екологічна ситуація, що склалася на полях досліджуваного господарства, наведені на рис. 3.30, додатку П. Щодо екологічної ситуації зазначимо, що за вмістом цинку вона благополучна на усіх землях; за вмістом міді - задовільна на 279,9 га (8,1 %), передкризова на 2918,2 га (84,7 %), кризова на 247,7 га (7,2 %); за вмістом свинцю - передкризова на 3377,9 га (98 %), кризова - на 67,9 га (2 %); за вмістом марганцю кризова екологічна ситуація на усій території 167.

Рис. 3.30. Екологічна ситуація в орних землях СТОВ «Оріон» за вмістом міді (а) та свинцю (б) відносно ГДК (рухома форма)

За вмістом рухомих форм екологічна ситуація, що склалася, викликає занепокоєння. Але така ситуація більшою мірою прогнозована. Хімічні елементи знаходяться в ґрунтах степової зони переважно в валових формах і можуть переходити в рухомі форми при рН<7. Коливання значення рН для ґрунтів досліджуваного господарства - 7,4-8,5 2. Причин, що зумовлюють підкислення, багато. Це необґрунтовано інтенсивне застосування засобів хімізації в землеробстві, низький рівень внесення органічних добрив, кислотні дощі. Тобто вторинне підкислення ґрунтів має переважно антропогенне походження. Щорічно в атмосферу надходить 10015 тис.т кислотних агентів газового та аерозольного характеру 49. Це насамперед сполуки сірки, азоту, вуглецю і хлору. При їхньому окисненні та конденсації утворюється сірчана, соляна, вугільна й азотна кислоти, які випадають на ґрунти з дощовою водою та взаємодіють з його органічною та мінеральною частинами. За останні 50-60 років спостерігається загально планетарне підвищення кислотності дощових опадів. Кислотні дощі випадають і на територію України. Отже, загроза кислотних дощів на досліджуваній території існує, і як наслідок, може викликати підкислення ґрунтів та прогнозовану негативну екологічну ситуацію.

Після аварії на Чорнобильській АЕС в Україні територія з радіоактивним забрудненням ґрунту становить 8,4 млн. га, які охоплюють шість областей країни [60]. І хоча землі Луганської області не потрапили до цього переліку, вивчення забруднення земель радіонуклідами необхідне. Тип екологічної ситуації щодо радіоактивного забруднення ґрунтів було отримано при порівнянні даних за ділянками господарства з нормативами оцінок щільності забруднення земель [221]. Показники вмісту радіонуклідів в орних землях та тип екологічної ситуації наведені в додатку Р. Так, на усіх землях за вмістом цезію-137 склалася задовільна екологічна ситуація, за вмістом стронцію-90 - передкризова.

При порівнянні показників вмісту важких металів у ґрунтах господарства з нормами їхнього вмісту для вирощування сільськогосподарської продукції [60] виявлено наступне. Землі за вмістом валової форми міді (100 %), свинцю (100 %) та цинку (100 %) відносно кларків належать до 1-го класу оцінки, при якому можливе вирощування продукції для дитячого харчування. За відношенням вмісту валових форм зазначених елементів відносно ГДК валової форми з'ясовано, що до 1-го класу належать 100 % земель за вмістом міді, 100 % - за вмістом свинцю, 2,8 % - за вмістом цинку; до 2-го класу 97,2 % земель за вмістом цинку. Якість урожаю сільськогосподарських культур, що вирощується на землях 2-го класу, відповідає санітарно-гігієнічним вимогам.

3.3.3 Математико-статистичні моделі залежності врожайності сільськогосподарських культур від хімічних та фізичних властивостей ґрунтів

Продуктивність аграрних ландшафтів залежить від багатьох факторів. Отримання високої та сталої врожайності сільськогосподарських культур можливе при оптимальних кліматичних умовах, фізичних і хімічних властивостей ґрунту.

У розділі 3.2 визначена кореляційна залежність врожайності від метеорологічних факторів за 36-ти річний період. Це не дозволяє простежити залежність від інших факторів (фізичних, хімічних властивостей ґрунтів) за однакових кліматичних умов, тому нами було досліджено багатофакторну кореляційну залежність врожайності різних культур від фізичних і хімічних властивостей ґрунту в конкретний рік.

Для цього згідно Книг №№1, 2 історії полів сівозмін колгоспу «Дружба» було проаналізовано врожайність сільськогосподарських культур в господарстві за період з 1980 до 1998 рр. Була досліджена залежність двох культур, які займають значні площі у досліджуваному господарстві - озима пшениця та соняшник за 1996, 1997, 1998 рр. Аналізуючи коливання врожайності зазначених культур у СТОВ «Оріон» за період з 1971 до 2006 рр., у 1996-1998 рр. за обома культурам кількісні показники врожайності знаходяться на хвилі зменшення врожайності, причому мінімум урожайності спостерігається в 1998 р. як для озимої пшениці та соняшника, так і для інших культур.

У 1996 р. врожайність озимої пшениці становила 23,7 ц/га, соняшника - 13,6 ц/га, що менше за середні значення врожайності зазначених культур у господарстві за весь період дослідження. Кількість опадів за рік становила452 мм, середня температура січня -12,7°С, липня +22,8°С. Кількість опадів за вересень 1992 р. - березень 1993 р. була 261,3 мм. В цілому кліматичні показники були в межах показників для даного агрокліматичного району, крім середньої температури січня, яка була нижче на 4-5°С. В розділі 3.2 нами встановлено, що найвпливовішими кліматичними факторами на врожайність озимої пшениці є опади червня, на врожайність соняшнику - опади травня. В 1996 р. кількість опадів червня та травня була значно нижче середнього показника за весь досліджуваний період, що й позначилось на кількісних показниках урожайності. Так, урожайність культур у цей рік була нижче середніх значень за досліджуваний період. Як і при визначенні метеорологічних факторів, які впливають на врожайність, аналогічно визначались агрохімічні фактори шляхом почергового вилучення найвпливовішого фактора та повторних розрахунків.

У цей рік на врожайність озимої пшениці впливали: вміст калію, вміст азоту, актуальна кислотність. Коефіцієнт множинної кореляції - 0,99. Відомо, що за виносом поживних речовин із ґрунту озима пшениця є азотофільною рослиною. На початку вегетації особливо цінними для пшениці є фосфорно-калійні добрива, які сприяють кращому розвитку її кореневої системи і нагромадженню в рослинах цукрів, підвищенню їхньої морозостійкості. Азотні добрива більш цінні для рослин навесні та влітку - для підсилення росту, формування зерна та збільшення в ньому вмісту білка [61]. Математико-статистичні моделі наведені в табл. 3.30.

Таблиця 3.30 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності озимої пшениці в 1996 р.

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множ. кореляції
	вміст калію		0,97
	вміст азоту		0,98
	рН		0,99

Визначено, що зі збільшенням вмісту калію в ґрунті збільшується врожайність озимої пшениці (рис. 3.31.а). Розрахункова максимальна врожайність озимої пшениці (42 ц/га) можлива при вмісті калію 240 мг/кг.

За іншими розрахованими математичними моделями побудовані графіки, на яких залежність урожайності культури подана в коефіцієнтному вигляді. Так, на рис. 3.31.б-в наведено залежність урожайності озимої пшениці від вмісту в ґрунті азоту та актуальної кислотності. Графік залежності врожайності озимої пшениці від вмісту в ґрунті азоту (рис. 3.31.б) ілюструє залежність - зі збільшенням вмісту макроелементу в ґрунті врожайність культури збільшується. Коефіцієнт впливу фактора дорівнює одиниці при вмісті азоту 90 мг/кг. Графік залежності врожайності озимої пшениці від рН (рис. 3.31.в) ілюструє, що максимальна кількість врожаю досягається при рН 7,9-8,1 з подальшим зменшенням врожайності і підвищенням кислотності. Коефіцієнт впливу фактора дорівнює одиниці при значенні рН 8,33.

Рис. 3.31. Розрахункова залежність врожайності озимої пшениці від вмісту калію (а), зв'язок врожайності з вмістом азоту (б) та рН (в) у коефіцієнтному вигляді

На врожайність соняшнику впливали такі фактори як вміст калію, потужність гумусового горизонту, похил робочого схилу. Коефіцієнт множинної кореляції - 1,00. Математичні моделі наведені в табл. 3.31.

Соняшник дуже вибагливий до поживного режиму ґрунтів порівняно з іншими польовими культурами. Особливо багато він вбирає з ґрунту калію. Проте незважаючи на високий винос калію з ґрунту, соняшник на чорноземних ґрунтах більшою мірою потребує азотних і фосфорних добрив [61].

Таблиця 3.31 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності соняшнику в 1996 р.

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множ. кореляції
	вміст калію		0,99
	потужність гумусового горизонту		1,00
	похил робочого схилу		1,00

Графік залежності врожайності соняшника від вмісту калію наведено на рис. 3.32.а, з якого видно, що зі збільшенням вмісту калію збільшується врожайність культури. Максимальна розрахункова врожайність соняшнику (близько 17 ц/га) можлива при вмісті калію 190 мг/кг.

Рис. 3.32. Розрахункова залежність врожайності соняшнику від вмісту калію (а), зв'язок врожайності з потужністю гумусового горизонту (б) та похилом робочого схилу (в) у коефіцієнтному вигляді

На рис. 3.32.б-в наведено графіки залежності врожайності соняшнику від потужності гумусового горизонту і похилу робочого схилу. Згідно графіка врожайність збільшується зі збільшенням потужності гумусового горизонту. Коефіцієнт впливу елементу дорівнює одиниці при потужності гумусового горизонту близько 28 см. З графіка залежності врожайності соняшнику від похилу робочого схилу простежується обернена залежність - урожайність знижується зі збільшенням похилу. Коефіцієнт впливу елементу дорівнює одиниці при похилі схилу 1,2°. Оскільки соняшник просапна культура, то на схилах (до 2°) для нагромадження вологи в ґрунті та, відповідно, отримання високих врожаїв і боротьби з водною ерозією обробіток ґрунту слід проводити тільки впоперек схилу, щоб запобігти стоку води і забезпечити накопичення її в ґрунті [61].

У 1997 р. врожайність озимої пшениці становила 28,7 ц/га, соняшнику - 19,2 ц/га. За рік випало 658,9 мм опадів, середня температура січня -8,2°С, липня +20,2°С. Кількість опадів за вересень 1996 р. - березень 1997 р. становила 262,3 мм. На врожайність озимої пшениці найбільш впливали вміст азоту, середній похил схилу, актуальна кислотність. Коефіцієнт множинної кореляції - 0,71. Визначені математико-статистичні моделі наведені в табл. 3.32.

Таблиця 3.32 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності озимої пшениці в 1997 р.

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множ. кореляції
	вміст азоту		0,50
	похил робочого схилу		0,67
	вміст калію		0,71

За розрахованими математичними моделями побудовано графіки залежності врожайності озимої пшениці від визначених факторів. З рис. 3.33.а очевидна пряма залежність урожайності озимої культуру від вмісту азоту - врожайність культури збільшується при підвищенні вмісту вказаного макроелементу в ґрунті. Розрахункова максимальна врожайність озимої пшениці (30 ц/га) можлива при вмісті азоту 130 мг/кг. Графіки залежності врожайності озимої пшениці від інших визначених факторів наведені на рис. 3.33.б-в.



Рис. 3.33. Розрахункова залежність врожайності озимої пшениці від вмісту азоту (а), зв'язок врожайності з похилом схилу (б) та вмістом калію (в) у коефіцієнтному вигляді

Графік залежності врожайності культури від похилу схилу ілюструє обернену залежність урожайності та похилу схилу - зі збільшенням похилу схилу врожайність знижується. Коефіцієнт впливу фактора дорівнює одиниці при похилі схилу близько 1°. З графіка залежності врожайності від вмісту калію видно, що врожайність поступово збільшується. Коефіцієнт впливу фактора дорівнює одиниці при значенні вмісту калію 160 мг/кг.

Розраховані математичні моделі залежності врожайності соняшнику від вказаних факторів наведені в табл. 3.33. Графік залежності врожайності соняшника від похилу робочого схилу наведено на рис. 3.34.а, зі збільшенням похилу врожайність культури знижується. Так як соняшник є просапною культурою, то напрям обробки ґрунту при його вирощування має важливе значення. Для забезпечення високої врожайності культури напрям обробки ґрунту необхідно проводити за горизонталями. Максимальна розрахункова врожайність соняшнику можлива при похилі схилу 0,4°. На рис. 3.34.б-в наведено графік залежності врожайності соняшнику від вмісту калію та гумусу. З графіка видно, що зі збільшення вмісту вказаного макроелементу в ґрунті врожайність збільшується.

Таблиця 3.33 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності соняшнику в 1997 р.

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множин. кореляції
	похил робочого схилу		0,84
	вміст калію		0,99
	вміст гумусу		1,00

Рис. 3.34. Розрахункова залежність врожайності соняшнику від робочого похилу (а), зв'язок врожайності соняшнику з вмістом калію (б) та вмістом гумусу (в) в коефіцієнтному вигляді

Врожайність всіх культур, і зокрема тих, про які йдеться вище, в 1998 р. виявилася найнижчою за всі роки спостережень. Так, врожайність озимої пшениці становила 12,3 ц/га, соняшнику - 13,2 ц/га. За рік випало 421,8 мм опадів, середня температура січня -6°С, липня +22,5°С. Кількість опадів за вересень 1997 р. - березень 1998 р. становила 319,5 мм.

При дослідженні залежності врожайності озимої пшениці від агрохімічних показників ґрунту визначені математико-статистичні моделі, які наведені в табл. 3.34. Найвпливовішими факторами на врожайність озимої пшениці є вміст фосфору, потужність гумусового горизонту, похил робочого схилу (коефіцієнт кореляції 0,82).

Таблиця 3.34 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності озимої пшениці в 1998 р.

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множ. кореляції
	вміст фосфору		0,57
	потужність гумусового горизонту		0,65
	похил робочого схилу		0,82

За розрахованими математичними моделями побудовано графіки залежності врожайності озимої пшениці від визначених факторів (рис. 3.35).

Очевидна пряма залежність урожайності озимої культуру від вмісту фосфору - врожайність культури збільшується при підвищенні вмісту вказаного макроелементу в ґрунті (рис. 3.35.а). Розрахункова максимальна врожайність озимої пшениці (30,2 ц/га) можлива при вмісті фосфору 170 мг/кг.

Графік залежності врожайності озимої пшениці від потужності гумусового горизонту та похилом робочого схилу наведено на рис. 3.35.б-в. Зі збільшенням гумусового горизонту збільшується й врожайність. Коефіцієнт дорівнює одиниці при значенні фактора близько 29 см. Зі збільшенням похилу робочого схилу врожайність озимої пшениці знижується. Коефіцієнт дорівнює одиниці при значенні фактора близько 1°.

Рис. 3.35. Розрахункова залежність врожайності озимої пшениці від вмісту фосфору (а), зв'язок врожайності з потужністю гумусового горизонту (б) та похилом робочого схилу (в) в коефіцієнтному вигляді

Впливовими факторами на врожайність соняшнику є вміст азоту, вміст фосфору, рН (коефіцієнт кореляції 0,81). Розраховані математичні моделі залежності врожайності соняшнику від вказаних факторів наведені в табл. 3.35.

Таблиця 3.35 Багатофакторна математико-статистична модель врожайності соняшнику в 1998 р.

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множин. кореляції
	похил робочого схилу		0,72
	вміст калію		0,78
	вміст фосфору		0,81

Графік залежності врожайності соняшнику від першого визначеного фактора - похил робочого схилу - наведено на рис. 3.36.а, з якого видно, що зниження врожайності зумовлене збільшенням крутизни робочого схилу.

Так, зі збільшенням вмісту калію в ґрунті врожайність соняшника збільшується. Коефіцієнт дорівнює одиниці при значенні вмісту калію 140 мг/кг. Урожайність соняшнику підвищується зі збільшенням вмісту фосфору в ґрунті. Коефіцієнт дорівнює одиниці при значенні елементу 70 мг/кг.

Рис. 3.36. Розрахункова залежність врожайності соняшнику від робочого схилу (а), зв'язок зі вмістом калію (б) та фосфору (б) в коефіцієнтному вигляді

Підсумовуючи вищезазначене можна зробити такі висновки. Врожайність озимої пшениці і соняшнику при однакових кліматичних умовах більшою мірою залежить від вмісту поживних елементів у ґрунті. Збільшеннях їх у ґрунті спричинює підвищення врожайності культур. Разом із тим зі збільшенням похилу схилу врожайність знижується.

1. Оцінка ступеня порушення екологічної рівноваги в агроландшафтах за співвідношенням угідь та рівнем антропогенного навантаження на земельні ресурси дозволила встановити, що найбільш вразливою є північна частина Луганської області. Територія перебуває в незадовільному стані на регіональному, районному та локальному рівнях, має високий рівень освоєності - 81,9-87,8 % та розораності 51,3-64,1 % земель.

2. Скорочення обсягів унесення органічних і мінеральних добрив, що відбувається в останні 15-20 років, значна розораність території господарства зумовили від'ємний баланс гумусу (- 0,25 %), азоту (- 6,51 кг/га), фосфору (- 5,55 кг/га), калію (- 65,36 кг/га). Зайнятість орних земель ґрунтами різних груп свідчить про скорочення площ орних земель з більш високими показниками вмісту гумусу та основних поживних елементів і, відповідно, збільшення площ орних земель з меншими показниками досліджуваних елементів. Збільшується площа орних земель з низьким вмістом гумусу на 11 %, на 43,5 % - із низьким вмістом азоту, що легко гідролізується, на 15,9 % - із низьким вмістом рухомого фосфору, на 43,1 % - із середнім вмістом обмінного калію.

3. Екологічна ситуація за вмістом рухомих форм важких металів благополучна на всіх землях за вмістом цинку, передкризова на більшості земель за вмістом міді та свинцю, кризова екологічна ситуація на усій досліджуваній території за вмістом марганцю. Екологічна ситуація за вмістом валової форми міді та свинцю благополучна на всіх землях, за вмістом цинку на більшості земель склалася задовільна екологічна ситуація. На всій досліджуваній території екологічна ситуація за вмістом цезію-137 задовільна, за вмістом стронцію-90 - передкризова.

4. Встановлено, що для більшості досліджуваних культур найвпливовішим метеорологічним фактором є сума опадів червня. Це такі культури, як озима пшениця, озиме жито, овес, просо, кукурудза і гречка. Для ячменя та соняшника найвпливовішим фактором є кількість опадів травня.

Визначено, що зі збільшенням кількості опадів червня підвищується врожайність озимої пшениці, озимого жита, гречки, кукурудзи; найменша та найбільша кількість опадів призводить до зменшення врожайності проса та вівса; підвищення врожайності ячменю і соняшнику спостерігається зі збільшенням кількості опадів травня.

Розрахунковий максимум урожайності при найбільшій кількості опадів червня за роки досліджень (114,9 мм) становить: для озимої пшениці - 30,5 ц/га; для озимого жита - 27,1 ц/га; для гречки - 13,5 ц/га; для кукурудзи - 31,7 ц/га. Для вівса максимум врожайності (25,4 ц/га) досягається при кількості опадів червня 80,7 мм - 81,7 мм; для проса (24,4 ц/га) - 63,6-65,6 мм. За умови випадання максимальної кількості опадів травня - 116,7 мм розрахунковий максимум врожаю ячменя становить 32,7 ц/га, соняшника - 19,1 ц/га.

За результатами дослідження кореляційної залежності врожайності озимої пшениці та соняшника від хімічних і фізичних властивостей ґрунту визначено, що врожайність культур підвищується зі збільшенням показників вмісту поживних елементів у орному шарі, врожайність культур знижується зі збільшенням похилу схилу.

Отримані в даному розділі результати стосовно від'ємного балансу гумусу та основних поживних елементів, екологічної ситуації ґрунтів відносно забруднення важкими металами, підтверджують необхідність проведення еколого-агрохімічного моніторингу сільськогосподарських угідь з метою своєчасного виявлення та попередження деградаційних процесів та підвищення екологічної стійкості аграрних ландшафтів.

4.Оцінка екологічного стану агроландшафтівза ступенем прояву процесів деградації грунтового покриву та практичні заходи щодо його поліпшення

Відомо, що водна ерозія ґрунту значно порушує екологічну стійкість агроекосистем. Наявність великої кількості ярів, балок, річкових долин у рельєфі Луганської області, значна розораність території підсилюють інтенсивність ерозійних процесів 95. Вони порушують екологічну рівновагу агросфери, погіршують властивості ґрунту, призводять до зниження продуктивності аграрних ландшафтів. В. Стотченко, М. Драніщев [178] установили ступінь антропогенного перетворення ландшафтів області, довели значну регіональну ландшафтно-екологічну напруженість та необхідність раціонального поєднання функцій ландшафтів.

Згідно з даними В. Крикунова та М. Полупана за ступенем розвитку ерозійних процесів територію України розділяють на 22 ерозійних райони [89]. Територія Луганської області є однією з найбільш небезпечних зон розвитку водної ерозії на Україні, ґрунти якої дуже схильні до ерозії. Водній ерозії піддаються 63 % ріллі, вітровій - 66 %, що є найбільшим показником в Україні. Вітрова ерозія локально проявляється в зимово-весняний період щорічно. Пилові бурі бувають один раз у 5-7 років, сильні бурі - один раз у 8-10 років 158. Річні втрати від водної ерозії на ріллі в області складають 14,2 т/га 100. Бонітування ґрунтів на основі таких діагностичних ознак, як вміст гумусу, азоту, фосфору і калію в орному шарі показало, що врожайність знижується на слабоеродованих ґрунтах на 16-20 %, середньоеродованих - на 35-40% та сильноеродованих - на 50-60 % в порівнянні з урожайністю на повнопрофільних ґрунтах. У результаті дії ерозії в значній мірі знижується якість сільськогосподарської продукції, в зерні озимої пшениці зменшується вміст сирої клейковини. На сильнозмитих ґрунтах в зернових культурах на 5-6 % зменшується кількість білка 114.

В умовах Луганської області широке коло питань, пов'язаних з ерозію ґрунтів та заходами боротьби з нею досліджували В. Белоліпський [6], І. Головченко [30], В. Дмитренко [44, 45], О. Зубов [67, 69], Ю. Колесніков [83], Н. Медведєв [106], В. Тарасов [186, 187], Г. Толстих [191], М. Шелякін [214] та ін. Вченими визначено, що застосування ґрунтозахисної агротехніки у поєднанні з валами-канавами зменшує об'єм змиву ґрунту. Впровадження комплексу протиерозійних заходів підвищує врожайність сільськогосподарських культур на 5,3 ц/га [6]. Протиерозійні комплекси, що включають контурно-паралельну організацію території, ґрунтозахисну агротехніку, водозатримуючі вали-канави та водорегулюючі лісосмуги дозволяють підвищити продуктивність земель схилів на 6,5 ц/га, звести до мінімуму ерозійні процеси, припинити забруднення водоймищ продуктами ерозії [30]. Знання закономірностей формування паводкового стоку дозволяє раціонально проектувати елементи ґрунтозахисної системи землеробства, смугове розміщення посівів сприяє затриманню стоку з ріллі, припиненню ерозійних процесів, накопиченню вологи в ґрунті [83, 191]. Значну роль виконують лісові смуги та насадження, які знижують швидкість руху води, створюють умови напірної фільтрації, лісова підстилка значно підвищує показники водопроникності ґрунту. При поєднанні лісових смуг із гідротехнічними спорудами рівень поглинання схилового стоку збільшується в декілька разів [186, 187]. Доведено економічну ефективність протиерозійних заходів та їхніх складових [44, 106].

Протиерозійні заходи на теренах колишнього СРСР широко впроваджувались у другій половині ХХ століття, в тому числі і на території нинішнього СТОВ «Оріон». Мережа складових протиерозійних заходів включає в себе водорегулюючі та водовідвідні нагорні вали, полезахисні, прибалкові і протияружні лісові смуги та лісові насадження. Важливу роль в загальному протиерозійному комплексі відіграють стави і водойми. Крім господарського призначення водойми зменшують дію ерозії, затримуючи стік талих і зливових вод, запобігають зростанню ярів та донним розмивам тальвегів балок, виносу твердого стоку у річки [8]. На території господарства створено два подібні водосховища. З 90-х років, у зв'язку з розпадом СРСР та загальноекономічною кризою, яку він спричинив, протиерозійні заходи як у цілому в країні, так і в господарстві зокрема практично не впроваджуються.

Разом із тим, екологічні проблеми, що пов'язані з ерозією ґрунтів і призводять до зниження продуктивності ґрунтів, стійкості аграрних ландшафтів залишилися не вирішеними. Тому у розділі досліджено екологічний стан Марківського водосховища і ґрунтового покриву агроландшафтів СТОВ «Оріон», визначено середньобагаторічні втрати ґрунту внаслідок водної ерозії, досліджено стан і функціонування протиерозійних заходів постійної дії [168] тощо.

4.1 Середньобагаторічні втрати ґрунту в агроландшафтах через водну ерозію

Територією аграрного підприємства «Оріон», протікає р. Деркул, яка є лівою притокою р. Сіверський Дінець. Річка живиться підземними, дощовими і талими водами. Рельєф басейну досліджуваної річки являє собою полого-хвилясту рівнину, розчленовану великою кількістю ярів, балок. На одній із балок - Білій - у 70-х рр. ХХ ст. створене Марківське водосховище. Особливостями рельєфу є те, що більшість прилеглих схилів розорані та використовуються у сільськогосподарських цілях, що зумовлює порушення екологічної рівноваги агроекосистем.

Інтенсивність ерозійних процесів та середньобагаторічні втрати ґрунту визначали за відкладеннями наносів у Марківському водосховищі та ставочках ГТС.

Марківське водосховище штучно створене у 1970 р. з метою зрошення полів. Загальна площа водозбору становить 87 км², площа дзеркала - 91,5 га, довжина водосховища - 1,8 км. Живиться сніговими, дощовими та підземними водами [73]. Дослідження водосховища проводилися у 2009 р., тобто через 39 років після введення його в експлуатацію.

Для визначення відкладень на дні водосховища було побудовано два профілі - до і після його спорудження. Поперечний профіль дна балки Білої, на якій споруджено водосховище, до затоплення та спорудження водосховища побудовано згідно карти внутрішньогосподарського землеустрою колгоспу «Дружба» (карта надана Луганським науково-дослідним та проектним інститутом землеустрою). Для визначення сучасного профілю дна водосховища вздовж греблі водосховища через кожні 50-60 м була виміряна його глибина. В середньому на момент дослідження вона становила 1,44 м, згідно водогосподарського паспорта Марківського водосховища при спорудженні його середня глибина становила 3,39 м. Нормальний підпірний рівень (НПР) для водосховища становив 106,42 м. На момент дослідження рівень води зменшився на 3,43 м. Виходячи з цього, новий рівень води становив 102,97 м, і вже на ньому відмітили виміряні глибини. Таким чином, були побудовані поздовжні профілі за віссю греблі до і після спорудження водосховища, які показані на рис. 4.1. З рисунка очевидна різниця між профілями до і після спорудження водосховища, що підтверджує наявність ерозійних процесів на водозбірній площі.

Рис. 4.1. Дно балки до затоплення та через 39 років експлуатації Марківського водосховища

Шляхом математичних розрахунків було визначено загальну кількість наносів та середньобагаторічні втрати ґрунту з водозбірної площі. Різниця між двома профілями і є об'ємом наносів (), який визначався за формулою:

,

де - перетин наносів, м²,

- довжина водосховища, м, причому

,

де - середня висота наносів, м,

- ширина водосховища вздовж дамби, м.

Середня висота наносів Марківського водосховища становила 2,1 м, коливалась в межах від 1,34 м до 3,05 м, ширина водосховища вздовж греблі складає 630 м. Перетин наносів () розраховується як добуток середньої висоти наносів та ширини водосховища - 1323 м². Загальні багаторічні наноси на дні водосховища - 705600 м³. Згідно визначеного показника за 39 років експлуатації водосховища з 1 га водозбору (87 км²) на дно водосховища потрапило 81 м³ продуктів ерозії, середньобагаторічні надходження ґрунту становлять 2,1 м³/га.

Для перерахунку метрів кубічних в тони було визначено об'ємну щільність мулу. Для цього брали наважку мулу в повітряно-сухому стані, розміщували в ємність, заливали водою та вистоювали доти, поки висота мулу в ємності не змінювалась від вимірювання до вимірювання. Розрахунки об'ємної щільності проводили за формулами, вказаними в розділі 2.2. Отриманий результат - 1,25 м³/га. Тобто в перерахунку середньорічні втрати ґрунту становлять 2,6 т/га.

Згідно зі шкалою класифікації річних утрат ґрунту при ерозії [175] за визначеним показником - 2,6 т/га - втрати ґрунту на водозбірній площі відносять до середніх. За розробленими припустимими нормами ерозії для ґрунтів степу України, [164], для чорноземів звичайних польових сівозмін з середнім рівнем агротехніки максимальні припустимі норми ерозії складають 1,05 т/га, для ґрунтозахисних сівозмін з середнім рівнем агротехніки - 1,35 т/га. Такі норми ерозії відносять ґрунти до четвертого, максимального ступеня еродованості.

Визначені нами середньорічні втрати ґрунту (2,6 т/га) перевищують припустимі норми ерозії у 2 рази. Закономірно припустити, що середньорічні втрати ґрунту з орних земель значної водозбірної площі водосховища будуть перевищувати визначений показник. Це пояснюється тим, що не весь ґрунт, який вимивається з сільськогосподарських угідь транспортується водними потоками на дно водоймища. Значна частина затримується в складових частинах гідрографічної мережі - відкладення ґрунту відбуваються на схилах і днищах балок, в прибалкових і протияружних лісових смугах, у ставочках гідротехнічних споруд тощо.

Середньобагаторічні втрати ґрунту визначалися і за відкладеннями у ставочках гідротехнічних споруд. На території СТОВ «Оріон» ГТС як складові системи протиерозійних заходів упроваджувалися в період з 1970 до 1972 рр. В господарстві протиерозійні заходи постійної дії в основному представлені гідротехнічними спорудами типу земляних валів на тальвегах улоговин, які в умовах складного рельєфу запобігають подальшому росту ярів. Загалом в господарстві нараховується 56 гідротехнічних споруд.

Визначення відкладень ґрунту в ставочках гідротехнічних споруд, процес польових досліджень та їхня обробка наводяться за результатами обстеження двадцятьох валів. Їхній вибір пояснюється різною експозицією, крутизною, довжиною та формою схилів, на яких вони розташовані, типом сівозмін на прилеглих полях тощо. Досліджувані вали мають дугоподібну і хвилеподібну форму, довжину від 70 до 142 м. У більшості випадків верхній пологий оброблюваний...