Агроекологічна оцінка різних систем удобрення картоплі

Размещено на http://allbest.ru

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

03.00.16 - екологія

АГРОЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА РІЗНИХ СИСТЕМ УДОБРЕННЯ КАРТОПЛІ

ВИКОНАВ НИКИТЮК ЮРІЙ АНДРІЙОВИЧ

КИЇВ-2007

АНОТАЦІЯ

Никитюк Ю.А. Агроекологічна оцінка різних систем удобрення картоплі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. Інститут агроекології УААН. Київ, 2007.

Дисертація присвячена агроекологічній оцінці в різній ступені екологізованих і традиційних систем застосування добрив при вирощуванні картоплі на дерново-середньопідзоленому пилувато-супіщаному ґрунті з властивим їй промивним типом водного режиму в умовах Чернігівського Полісся. Для вирішення поставленого завдання були проведені тривалий стаціонарний, лізиметричний, модельний і виробничий досліди, узагальнені науково-методичні публікації, екологічні нормативи і передовий досвід вирішення даної проблеми в Україні і закордоном, в результаті чого була запропонована нова парадигма проведення комплексної агроекологічної оцінки на системній основі з використанням трьох груп критеріїв, які характеризують вплив технологій удобрення, які вивчали, на виявлення небезпечних деградацій і функціональних змін в основних блок-компонентах агроекосистем - ґрунтовому, водному і рослинному. В якості пріоритетних критеріїв були використані: порушення екологічної рівноваги в балансі гумусу і біогенних елементів, втрати поживних речовин з ґрунту внаслідок вимивання і денітрифікації, забруднення інфільтраційних вод нітратами і іншими токсикантами, зміна видового складу і чисельності ґрунтових бактерій, агрофізичних, фізико-хімічних і агрохімічних показників родючості ґрунту, погіршення фітосанітарного стану агроценозу, відхилення фактичної урожайності картоплі від еталонної, використання агрокліматичного потенціалу осіннього періоду вегетації (ФАР, опадів, суми ефективних температур) і біологічного азоту, накопичення нітратів в бульбах та відповідність інших показників якості врожаю євростандартам, енерговіддача і економічна ефективність технологій застосування добрив.

Використання цих критеріїв із залученням відповідних нормативів і 5-рівневих оцінювальних шкал дозволило визначити найбільш ефективні з агроекологічної і економічної точок зору системи застосування добрив. До них відноситься сидеральна система, яка в еколого-енергетичному відношенні помітно перевищує всі інші технології і забезпечує отримання високоякісного врожаю еталонного рівня, придатного для виробництва продуктів дитячого та дієтичного харчування. Її доцільно рекомендувати для впровадження на віддалених від тваринницьких ферм полях.

удобрення лізиметричний екологічний біогенний

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Картопля цінна продовольча, кормова і технічна культура, яка займає провідне місце в сільськогосподарському виробництві України. Найбільші площі картопля на Поліссі, де Чернігівська область завжди була і залишається дотепер одним з основних регіонів її виробництва. За узагальненими даними Чернігівського інституту агропромислового виробництва УААН, щороку в господарствах усіх категорій власності в Чернігівській області висаджують біля 100 тис.га картоплі. Окремі господарства одержують урожайність до 200-300 ц/га, проте переважна більшість збирає менше 100 ц/га. Урожайність та якість картоплі тісно корелює з рівнем родючості ґрунтів дерново-підзолистого типу (В.Ф. Сайко, А.М. Малієнко, Г.А. Мазур, 1986). Проблема родючості ґрунтів і раціональне використання земельних ресурсів залишається однією з найактуальніших у сучасному землеробстві, адже за останні 10-12 років кількість внесених мінеральних добрив зменшилась у 8-10 разів, органічних - у 4-5 разів. Це зумовило від'ємний баланс усіх елементів живлення, дефіцит якого за сумою NPK в середньому становить 100-120кг/га щорічно. Отже, тривалий спад сільськогосподарського виробництва і помітне зниження родючості основних типів ґрунтів спонукають до пошуку нових шляхів використання природного потенціалу родючості (М.М. Городній, А.Г. Сердюк, М.П. Вовкотруб та ін. 1993; Г.А. Мазур, М.М. Єрмолаєв та ін., 2002; Д.О. Мельничук та ін., 2004).

Останніми роками в Україні застосовуються альтернативні, або диверсифіковані технологічні моделі системи удобрення картоплі: сидеральна, сидерально-мінеральна та сидерально-органо-мінеральна, особливістю яких є використання, як засобу екологізації, проміжних сидеральних культур на добриво. За показниками агрохімічної ефективності, екологічної доцільності та енергоємності вони суттєво відрізняються, як поміж собою, так і від традиційних моделей (Г.Кант, 1986; Ю.А. Тараріко, 2003; І.В. Гриник та ін., 2005)

Аналіз сучасних альтернативних систем удобрення картоплі та розробки нормативів і критеріїв агроекологічної оцінки ефективності їх застосування в умовах Полісся складає актуальність роботи.

Мета і завдання досліджень. Мета досліджень полягала в розробці наукових основ ведення картоплярства з насиченням технологій вирощування елементами біологізації при обмеженому використанні мінеральних добрив, управління врожайністю за рахунок мобілізації поживних елементів ґрунту, активізації ґрунтових процесів, зменшення втрат біогенних елементів, отримання високоякісної продукції, збереження стану внутрішньої динамічної рівноваги балансу поживних речовин у системі “ґрунт -рослина”, забезпечення високого рівня рентабельності виробництва.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання:

- дати комплексну характеристику різних систем удобрення картоплі, проаналізувати баланс поживних речовин та гумусу в системі “ґрунт -добриво-рослина” як теоретичну базу раціональних систем удобрення картоплі;

- провести агроекологічну оцінку систем удобрення за результатами лізиметричних досліджень;

- встановити втрати біогенних елементів ґрунту та розробити агротехнічні заходи їх регулювання;

- оцінити продукцію за екотоксикологічними показниками відповідності до харчової та насіннєвої якості;

Об'єкт дослідження - системи удобрення картоплі в умовах поліської зони України.

Предмет дослідження - критерії та показники внутрішньої динамічної рівноваги балансу поживних речовин в системі “ґрунт -рослина” при різних системах удобрення картоплі.

Методи дослідження.

1) польовий метод - вивчення впливу різних систем удобрення картоплі на агрофізичні, фізико-хімічні, агрохімічні, мікробіологічні та екологічні властивості ґрунту, продуктивність рослин і якість урожаю, енергоємність моделей та економічну ефективність;

2) лізиметричний метод - дослідження втрат ґрунтом водорозчинного гумусу та біогенних елементів внаслідок процесів вимивання;

3) лабораторний метод - визначення показників родючості, якості врожаю та хімічного складу інфільтраційних вод;

4) метод математичної статистики - оцінка достовірності експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для умов дерново-підзолистих ґрунтів поліської зони України проведена порівняльна комплексна агроекологічна оцінка ефективності різних систем удобрення картоплі: мінеральної, сидеральної, органічно-мінеральної (гній + NРК) та різних їх поєднань, з використанням результатів лізиметричного методу; екологічно обґрунтовані показники інтенсивності балансу макро- та мезоелементів живлення при вирощуванні картоплі як теоретичної бази екологізації систем удобрення.

Практичне значення одержаних результатів. Показана роль сидерації, як маловитратного комплексного заходу підвищення продуктивності картоплі, зменшення втрат біогенних елементів з кореневмісного шару ґрунту, покращання якості продукції. Результати дослідження використано при складанні методичних рекомендацій „Шляхи біологізації ресурсо- і енергозбереження в сучасному землеробстві”, які рекомендовано до використання суб'єктам господарювання різної форми власності у своїй практичній діяльності для отримання високих і якісних врожаїв картоплі, збереження і відтворення родючості ґрунту, підтримання стабільності агро екосистеми протягом тривалого періоду.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. Поданий опис біологічних особливостей культури картоплі. На основі здійсненого аналізу та узагальнення наукових праць обґрунтована необхідність проведення досліджень з проблеми комплексної агроекологічної оцінки систем удобрення картоплі та використання проміжних посівів сидератів як енергомаловитратного, високоефективного та екологічно безпечного засобу поповнення запасів органічної речовини в ґрунті з врахуванням таких природних процесів, як фотосинтез, біологічна фіксація атмосферного азоту, агрокліматичного потенціалу теплого періоду року - опадів, суми ефективних температур і фотосинтетичноактивної радіації.

Умови та методика досліджень. Дослідження проводилися протягом 2001-2006рр. на базі Чернігівського інституту агропромислового виробництва УААН та у виробничих умовах дослідного господарства “Прогрес” Козелецького району Чернігівської області.

Вивчення поставлених задач проводили у польовому стаціонарному, лізиметричному та виробничому дослідах. Польові і лізиметричні досліди було закладено на характерному для цієї зони ґрунт і - дерново-середньопідзолистому супіщаному, характеристику якого наведено у таблиці 1.

Таблиця 1. Агрохімічна характеристика дерново-середньопідзолистого супіщаного ґрунту

За метеорологічними умовами найбільш сприятливим слід вважати 2004-й рік; 2001-й рік - перезволожений, а посушливими в критичний період вегетації (фаза цвітіння) виявилися 2002-й і 2005-й роки.

Відбір проб ґрунту, рослин і води, а також лабораторні аналізи виконувалися загальноприйнятими методами. Агротехніка вирощування картоплі - загальноприйнята для даної ґрунтовокліматичної зони (сорт Малич).

Агрохімічні показники родючості дерново-підзолистого ґрунту визначались за вказівками по проведенню польових дослідів з добривами географічної сітки за методиками: гумус за методом Тюріна, водорозчинний гумус - за методом Годліна, нітратний азот - іонометричним експресметодом, обмінний калій - за Масловою, калій водорозчинний - за Александровою, ступінь рухомості обмінного калію - у СаСІ₂ витяжці, необмінно-поглинутий за Петербургським - Янішевським, рухомий фосфор за Кірсановим, гідролітичну кислотність по Каппену, рН сольовий - потенціометрично, суму ввібраних основ по Каппену-Гільковицу. Активність ферментів ґрунту визначали за методом Галстяна; нітрифікаційну здатність ґрунту за методом Кравкова; токсичність ґрунту - за показниками розвитку насіння пшениці за методом Акулова.

Висновки про всю сукупність даних робили на основі математичної статистики вибіркової сукупності за допомогою кореляційного, регресійного, дисперсійного аналізів. Використовували програми Microsoft Excel, Agrostat, пакет програм ІСГМ.

Баланс гумусу та гумусовий стан ґрунту в залежності від систем застосування добрив. Наукові дослідження засвідчують, що співвідношення між процесами мінералізації і гуміфікації органічної речовини обумовлює внутрішньо динамічну рівновагу в ґрунті. Збалансованість зазначених процесів відбиває суть екологічної стійкості не тільки ґрунтового блоку, але й агроекосистеми в цілому.

Результати досліджень і данні Державного технологічного центру охорони родючості ґрунтів свідчать, що останніми роками в землеробстві України, як і в її окремих регіонах, склався гостродефіцитний баланс гумусу. Так, у Чернігівській області у 2004 році баланс гумусу становив - 390 кг/га.

Для компенсації такого значного дефіциту потрібна велика кількість органічних добрив. Зокрема, під картоплю необхідно вносити на 1 га не менше 40-60 т напівперепрілого гною. Проте такої кількості гною в господарствах області немає. Таким добривом, як показали дослідження, може бути зелена маса люпину вузьколистого і озимого жита, вирощена в проміжних посівах на фоні органо-мінеральної системи удобрення. Перший сидерат (люпин вузьколистий) забезпечив позитивний баланс гумусу - + 380 кг/га, другий (озиме жито) - + 780 кг/га (рис. 1).

Рис. 1. Баланс гумусу під картоплею при різних системах удобрення (2001-2005рр): 1 - контроль без добрив; 2 - N₁₂₀Р₆₀К₁₂₀; 3 - Сидерат І - вузьколистий люпин; 4 - Сидерат І + NРК; 5 - Гній, 40 т/га; 6 - Гній, 40 т/га + NРК; 7 - Сидерат І + гній + NРК.; 8 - Сидерат ІІ + гній + NРК

Таким чином, за показниками балансу гумусу і ефективного впливу на гумусовий стан ґрунту сидерально-органо-мінеральна система удобрення картоплі заслуговує на позитивну агроекологічну оцінку і як ефективний екологостабілізуючий захід має впроваджуватися в зоні поширення дерново-підзолистих ґрунтів легкого гранулометричного складу, гумусовий стан яких на разі не відповідає оптимальному рівню - 2,0%.

Порушення екологічної рівноваги в балансі біогенних елементів та агрохімічна деградація ґрунту. Фактичний стан екологічної рівноваги в біотичному колообігу речовин, а саме баланс поживних елементів в системі “ґрунт-рослина”, є універсальним критерієм агроекологічної оцінки систем удобрення.

При вирощуванні картоплі без застосування добрив внаслідок виносу урожаєм та інфільтрації, а для азоту і внаслідок денітрифікації, втрачалося 81,4 кг/га N, 96,0кг К₂О, 24,5 кг Р₂О _5, 61,0 кг СаО та 34,0 кг МgО. Удобрення (сидерат І + гній + NРК) збільшило наведені показники відповідно в 2,4; 2,1; 2,0; 1,3 та 1,6 рази, що було спричинено значним підвищенням врожайності та покращанню інтенсивності балансу (рис.2).

Рис. 2. Інтенсивність балансу азоту залежно від систем удобрення картоплі (2001-2005рр.): 1 - контроль без добрив; 2 - N₁₂₀Р₆₀К₁₂₀; 3 - Сидерат І - вузьколистий люпин; 4 - Сидерат І + NРК; 5 - Гній, 40 т/га; 6 - Гній, 40 т/га + NРК; 7 -Гній + NРК+сидерат

Вимивання біогенних елементів і лабільного гумусу. На ґрунтах легкого гранулометричного складу досить поширена деградація сільськогосподарських земель внаслідок вимивання біогенних елементів з кореневмісного шару ґрунту.

Встановлено, що максимальні втрати кальцію, магнію та лабільного гумусу мали місце на фоні мінеральної системи удобрення, але доповнення її сидерацією забезпечило зменшення втрат оксиду кальцію з 82 до 34 кг/га, магнію - з 29 до 11, гумусу - з 22 до 11кг/га, тобто в 2-2,6 рази (рис 3).

Рис. 3. Вплив різних систем удобрення на втрати біогенних елементів, вологи і гумусу з вертикальним стоком: 1 - контроль без добрив; 2 - N₁₂₀Р₆₀К₁₂₀; 3 - Гній, 40 т/га; 4 - Гній, 40 т/га + NРК; 5 - Сидерат І + NРК; 6 - Сидерат І + гній + NРК

Втрати фосфору і калію були невисокі і за варіантами досліду змінювалися неістотно.

Результатами проведених досліджень свідчать, що сидерація у поєднанні з мінеральними добривами є досить ефективним запобіжним заходом зменшення втрат біогенних елементів внаслідок інфільтрації.

Оцінка систем удобрення за критерієм біологічної активності ґрунту.

Вплив добрив на видовий склад і чисельність бактерій в ґрунті. Для оцінки впливу різних систем удобрення на біологічну активність ґрунту вивчали чисельність у ґрунт і 7-ми видів бактерій - азотфіксуючих, кислотоутворюючих, фосфатмобілізуючих, целюлозоруйнуючих, денітрифікуючих, а також анаеробних азотфіксаторів і азотобактеру.

За показниками чисельності кислотоутворюючі бактерії переважали всі інші разом узяті види мікробів: на контролі - в 12,5, на удобрених ділянках - в 3,6 рази. Добрива знижували чисельність кислотоутворюючих і денітрифікуючих бактерій відносно контролю, відповідно, на 40-70 та 1,2-1,5 млн/г (табл.2). Основним чинником зниження чисельності денітрифікаторів була проміжна сидерація. Протилежний ефект щодо впливу на чисельність азотфіксуючих, фосфатмобілізуючих і целюлозоруйнуючих бактерій мали всі системи удобрення, крім мінеральної, під впливом якої, зниження чисельності азотфіксаторів становило 0,2 млн. бактерій на 1г ґрунту. Значне кількісне підвищення групи целюлозоруйнуючих бактерій під впливом добрив зумовило інтенсивне виділення з ґрунту СО₂.

Таблиця 2. Чисельність мікроорганізмів ґрунту в період бутонізації-цвітіння картоплі залежно від системи удобрення

Динаміка показників "дихання" ґрунту залежно від систем удобрення. Виділення ґрунтом СО₂ протягом вегетації картоплі характеризувалося наступною динамікою: в фазу сходів кількість виділеного СО₂ була мінімальною; протягом періоду бутонізації-цвітіння виділення істотно зростало, а наприкінці вегетації (відмирання бадилля) - помітно знизилось аж до початкового рівня, за винятком варіанту "сидерат+гній+NРК", де кількість виділеного СО₂ була максимальною. Мінеральні добрива збільшували показник "дихання" ґрунту на 26% в фазі сходів, а в періоди бутонізації і наприкінці вегетаційного періоду лише на 12,3 та 14,9%. Сидерально-мінеральна система удобрення виявилась найвпливовішою у перші дві фази росту і розвитку (сходи і бутонізація), коли збільшення до контролю виділеного СО₂ становило майже 157 і 166%, а в період цвітіння воно знизилось до 94%, тоді як наприкінці вегетації знову зросло до 170%. Сидерально-органо-мінеральна система удобрення при абсолютних показниках виділення з ґрунту СО₂ 208, 304, 276 і 314 мл/м²/год мала абсолютну перевагу над контрольною системою (без добрив), відповідно, в 3,9; 2,7; 2,2 і 3,3 рази, тоді як сидерально-мінеральна система за кількістю виділеного СО₂ поступалася останнім лише у фази цвітіння та відмирання бадилля.

Azotobacter chrocococum як біоіндикатор забруднення та критерій агроекологічної оцінки систем удобрення. Обростання грудочок дерново-середньопідзолистого ґрунту азотобактером на рівні 70-90%, можна вважати якщо не еталоном, то максимально наближеним до нього і відносно благополучним паказником з екологічної точки зору типовим для Полісся ґрунтом.

В умовах проведеного досліду близькі параметри до оптимальних були одержані на 3-х фонах удобрення: сидеральному-61% обростання грудочок, сидерально-мінеральному - 70% та сидерально-органо-мінеральному - 86% при показниках на контролі та при мінеральній системі удобрення 42 і 40%.

Таким чином, використання методу біоіндикації за допомогою азотобактеру для екологічної оцінки систем удобрення картоплі показало, що найперспективнішими виявились - сидеральна, сидерально-мінеральна та сидерально-органо-мінеральна системи удобрення.

Змінення параметрів родючості ґрунту і умов мінерального живлення картоплі залежно від систем удобрення. Серед основних критеріїв агроекологічної оцінки систем удобрення картоплі при вирощуванні її на кислих дерново-підзолистих ґрунтах важлива роль належить параметрам оцінки реакції ґрунтового середовища за показниками рН сольової витяжки та гідролітичної кислотності. Кислотність ґрунту на контролі залишалась практично незмінною (на рівні рН_{КСL -} 4,6), а гідролітична кислотність збільшилась не істотно (з 2,8 до 2,9 мекв/100 г ґрунту). Мінеральна система удобрення (N₁₂₀Р₆₀К₁₂₀) спричинила підвищення кислотності на 0,2 од., тоді як гній у сполученні з NРК і сидерацією послаблював підкислення ґрунту на 0,1 од. за показником рН_КСL і на 0,2 мекв/100 г - за показником Нг. При цьому, відмічено, незначне підвищення вмісту СаО і МgО, відповідно, на 0,7-0,8 і 0,2 мекв/100 г ґрунту.

Дефіцитний баланс фосфору на контролі (-9,5 кг/га при ІБ=61%) обумовив зниження вмісту Р₂О₅ в ґрунті з 200 мг до 176 мг/кг. Аналогічна ситуація склалась на фоні сидерації при дефіциті Р₂О₅ мінус 20,6 кг/га та інтенсивності балансу 42%. На інших варіантах баланс фосфору був позитивний, змінюючись у межах 50-158кг/га.

Вплив технологій удобрення картоплі на баланс калію, а через нього і на калійний режим ґрунту, ілюструють нижче наведені дані, які свідчать про низьку забезпеченість ґрунту цим елементом - 50 мг К₂О на кілограм. Найбільш ефективною була сидерально-органо-мінеральна система, що максимально наблизила ґрунт до класу середнього рівня забезпеченості.

Агроекологічний ефект, щодо впливу сидеральної системи удобрення, на азотний режим ґрунту можна оцінити опосередковано - через баланс азоту, який в середньому за 5 років був від'ємним і характеризувався показником мінус 25 кг/га і перевищив допустимий норматив у 2 рази. Доповнення сидерації мінеральними добривами сприяло досягненню позитивного балансу (+51 кг/га) при ІБ = 129%.

Проте, найоб'єктивнішим відображенням забезпеченості рослин азотом є нітрифікаційна здатність ґрунту, яка водночас вважається і агрохімічним, і мікробіологічним критерієм. Якщо на контролі вона була дуже низькою (26,0-20,0 мг NО₃ /кг), то під впливом сидерально-мінеральної системи удобрення досягла найвищого ступеня активності - 90 мг NО₃ на кг ґрунту. При цьому, вимивання азоту з ґрунту та накопичення нітратів у бульбах картоплі мали найнижчі показники серед усіх досліджуваних систем удобрення.

Ураженість картоплі хворобами (Phytophtora infestans, Actinomyces scabies, Bacterium sepedonicum та ін.). За результатами проведених спостережень і обліку розвитку комплексу хвороб, ураженість бульб картоплі хворобами в значній мірі залежала від систем удобрення.

Найбільша кількість уражених бульб спостерігалось на контролі - 31%. Сидеральна система удобрення картоплі зменшила ураженість бульб на 15, мінеральна - на 9, сидерально-мінеральна - на 19 і сидерально-органо-мінеральна - на 13%.

Гній спричинив протилежний ефект, збільшивши сумарну кількість уражених бульб до 40%. Отже, сидерація є не тільки диверсифікованим джерелом поліпшення гумусового стану і збагачення ґрунту на біологічний азот, але й високоефективним агроекотехнологічним заходом поліпшення фітосанітарного стану агрофітоценозів картоплі.

Продуктивність картоплі як важливий критерій комплексної агроекологічної оцінки систем удобрення (сорти картоплі Малич та Невська).

На контролі в середньому за 5 років одержано урожай 133 ц/га (табл.3). За урожаєм бульб на фоні мінеральних добрив (N₁₂₀P₆₀K₁₂₀) і проміжної сидерації люпином зібрано практично однаковий урожай - 204 і 202 ц/га.

Подвійні сполучення сидератів і гною з повним мінеральним добривом - “сидерат І + NPK” (вар.6) та “гній + NPK” (вар.10) - діяли більш ефективно, ніж при окремому застосуванні. Вони забезпечили урожайність на рівні 91 та 108%.

Значно продуктивнішою виявилась комбінація “гній + NPK”, яка порівняно із сидерально-мінеральною системою удобрення забезпечила достовірне збільшення врожаю на 22 ц/га при НІР_0,95 17,4ц/га.

Потрійне сполучення добрив - “сидерат ІІ + гній + NPK” (вар.12) виявився найефективнішим, забезпечивши найвищий приріст урожаю до контролю - 166 ц/га.

Таблиця 3. Урожайність картоплі залежно від систем удобрення (стац. дослід Чернігівського інституту АПВ УААН)

Товарність картоплі. Амплітуда коливань показників товарності бульб картоплі залежно від технологічних особливостей систем удобрення змінювалась у межах 64-88%. Найнижчі показники товарності бульб одержані на контролі (64%) та під впливом гною (72%), тоді як мінеральна та сидеральна системи удобрення суттєво підвищили цей показник (відповідно до 82 і 80%) (табл. 4).

Крохмальність бульб. Максимальне зниження вмісту крохмалю спричинили мінеральні добрива (1,3%), мінімальне - гній і подвійна комбінація “сидерат + NРК” (по 0,7%). Слід, однак, зазначити, що не зважаючи на зменшення відносних показників крохмальності бульб під впливом добрив, вихід крохмалю з одиниці площі на всіх удобрених варіантах значно зріс - від 8,8 ц/га на фоні NРК до 29,8 ц/га на варіанті “сидерат ІІ + гній + NРК”, що еквівалентно 189 ц картоплі, з якої можна одержати 18 дкл спирту - сирцю з наступним його використанням для виробництва нині гостродефіцитного біопалива чи 190 кг декстрину (табл. 4).

Вміст білка. У польових дослідах встановлено, що вміст білка складає 1,6-2,4% при виході з одиниці площі 2,19-7,75ц/га. При високій агрономічній ефективності добрив на всіх варіантах досліду (приріст урожаю до контролю становив 77-166 ц/га) вони мали позитивну тенденцію щодо збільшення вмісту білка в бульбах картоплі. За середніми даними, мінеральні добрива, проміжна сидерація і гній збільшили вміст білка на 0,6%, усі інші варіанти - на 0,8% проти 1,6% вмісту білка на контролі (табл. 4).

Таблиця 4. Вплив систем удобрення на якість картоплі (середнє за три роки; стаціонарний дослід)

Вітамін “С”. Велике значення в харчуванні людини має картопля, як джерело вітамінів, особливо аскорбінової кислоти. Середній вміст її - 10-15 мг/100г сирої маси бульб, але в окремих випадках сягає 50 мг. Найбільше вітаміну “С” містить молода, щойно зібрана картопля. Вміст аскорбінової кислоти у бульбах змінювався за варіантами досліду від 12,8 на контролі до 17,5 мг% на фоні “сидерат ІІ + гній + NРК”. Як і за більшістю критеріїв оцінки якості врожаю - це найкращий варіант і за вмістом вітаміну “С”, що претендує на впровадження, хоча за критерієм співвідношення “NO₃: вітамін С” перевага на боці сидеральної (7,7) та сидерально-мінеральної (8,4) систем удобрення (табл. 4).

Система удобрення та накопичення нітратів у продукції. Показники вмісту нітратного азоту значно варіювали за роками - від 58 мг/кг сирої маси у 2002-му до 170 мг/кг - у 2004-му році (на контролі), що зумовлено відмінностями в агрометеорологічних умовах вегетаційних періодів. Добрива, особливо гній, як при окремому, так і при сумісному застосуванні з NРК, сприяли накопиченню нітратів у бульбах в кількостях з перевищенням контрольного показника в 2,2-2,3 рази, а ГДК (120 мг/кг) - на 199-204%, тоді як сидерація зменшила накопичення нітратів у кілограмі сирого продукту лише порівняно з мінеральними добривами на 44%, а в порівнянні з гноєм - майже в 2,3 рази (табл. 4).

Важлива особливість люпинізації полягає також у тому, що люпин сприяє досягненню співвідношення нітратів і вітаміну “С” у бульбах, яке дорівнює 7,7, а при такому співвідношенні в організмі утворюється мінімальна кількість нітрозоамінів, завдяки чому знижується імовірність захворювання людини на онкологічні хвороби.

Оцінка систем удобрення за ефективністю використання агрокліматичного потенціалу другої половини вегетаційного періоду. За результатами досліджень, встановлено, що тривалість вегетаційного періоду проміжного посіву люпину в стаціонарному досліду з агроекологічної оцінки традиційних і органічних систем застосування добрив під картоплю становила 80 днів (з ІІ декади серпня по І декаду листопаду). За цей час випало 140-184мм атмосферних опадів, надійшло 4,510⁶ МДж/га ФАР при t 5С = 460-530С, які не були витрачені марно, а використані на вирощування понад 100 ц/га сирої біомаси люпину на зелене добриво. Заорювання її збагатило ґрунт на органічну речовину на 3,1 т/га біомаси, а також збагатила орний шар азотом в кількості 53-76 кг/га, фосфором 26-36 кг/га, калієм - 52-68 кг/га, кальцієм - 64-86кг/га і магнієм 28-32 кг/га. Відбулося екологічне оздоровлення ґрунту, про що свідчить покращання розвитку азотобактеру.

Енергетична та економічна ефективність різних агроекотехнологій удобрення картоплі.

Енергоефективність технологій застосування добрив під картоплю визначалась за співвідношенням енергії, що накопичувалася в прирості врожаю внаслідок застосування добрив, та енергії, витраченої на застосування добрив, тобто за коефіцієнтом енерговіддачі (або енергетичним ККД) - з, який трактується наступним чином: якщо з1, технологія або система удобрення енергоефективна; якщо ж з1, технологія не ефективна. Чим більше з, тим ефективніша технологія.

Шляхом порівняння витрат енергії на застосування добрив з'ясовуємо, що органічна система удобрення найбільш енерговитратна (16800 МДж/га) порівняно із сидеральною (4476 МДж/га) і навіть мінеральною (12168 МДж/га).

Відповідно, зазначеним енерговитратам накопичена в прирості урожаю непоновлювана енергія становила 29646, 25254 і 25980 МДж/га, а відповідні їм коефіцієнти енерговіддачі - 1,76; 5,60 і 2,10, які свідчать, що сидерація з енергетичної точки зору майже в 3,2 рази ефективніше за органічну і в 2,7 рази за мінеральну систему удобрення.

Економічні розрахунки показують, що картопля є економічно-вигідною і рентабельною галуззю рослинництва. При ціні реалізації 0,8грн. за 1кг картоплі рівень рентабельності галузі знаходиться в межах 200-300 %. З одного гектара посівної площі можна одержати 5,69-14,9 тис. грн. чистого прибутку при собівартості одного кілограму бульб 25-38 коп.

Внесення одного гною, що частіше практикується в фермерських і селянських господарствах дало прибуток 10970 грн. на га, сидерація - 10490 грн., мінеральна система удобрення - 10347грн., “гній + NPК” та “сидерат + NPК”, відповідно, 14925, 13947 при рівнях рентабельності 319 і 309 %.

ВИСНОВКИ

1. За результатами аналізу наукових публікацій, методичних вказівок і нормативних документів опрацьовано алгоритм комплексної агроекологічної оцінки технологій застосування добрив під картоплю при вирощуванні її на дерново-середньопідзолистому середньо-окультуреному, пилувато-супіщаному ґрунт і в умовах достатнього зволоження. Яким установлено, що комплексну агроекологічну оцінку технологій вирощування картоплі доцільно проводити на системних засадах за трьома групами критеріїв і показників, які характеризують вплив системи удобрення на режим основних властивостей агроценозу, екологічний стан та його функції.

2. Домінуючими чинниками екологічної дестабілізації при вирощуванні картоплі можуть бути порушення стану внутрішньої динамічної рівноваги в балансах гумусу (до мінус 1230 кг/га/рік) і поживних елементів (-139,5 кг/га), що зумовлює активізацію дуже небезпечних деградаційних процесів - дегуміфікацію, декальцінацію, підкислення, ущільнення, агровиснаження, послаблення біологічної активності і, як результат, зменшення продуктивної функції ґрунту.

3. При проведенні комплексної агроекологічної оцінки систем удобрення картоплі пріоритетні наступні критерії:

а) за впливом систем удобрення на ґрунт - баланс гумусу і біогенних елементів; трансформування агрохімічних параметрів родючості, видового складу та чисельності ґрунтової мікрофлори; біологічної активності ґрунту;

б) за впливом на водну компоненту - елементно-речовинний склад і концентрація біогенних елементів (азот, фосфор, калій, кальцій і магній) і водорозчинного гумусу в інфільтраційних водах;

в) за впливом на агрофітоценоз - його продуктивну здатність і фітосанітарний стан, якість бульб (вміст крохмалю, білка, вітаміну “С” і нітратів) ККД використання біологічного та технічного азоту, забур'яненість посівів та ураженість бульб хворобами; ефективність використання агрокліматичного потенціалу (активних температур, ФАР, атмосферних опадів), енергоємність технологій та їх економічну ефективність.

4. Технології застосування добрив - “гній, 40 т/га +N₁₂₀Р₆₀К₁₂₀ + сидерат” сприяла досягненню позитивного балансу гумусу на рівні 0,38-0,78 т/га проти негативного - 1,23 т/га на контролі. Аналогічна закономірність відмічена і в балансах N, Р, К і Са. Баланс Mg при різних технологіях удобрення був позитивний.

З показниками балансів гумусу і поживних елементів корелювали параметри родючості ґрунту. Найвищий показник вмісту гумусу - 1,26% - одержано при застосуванні сидерально-органо-мінеральної системи удобрення, де баланс гумусу був позитивний - 380 кг/га. У зв'язку з цим, вирощування люпину у проміжних сидеральних посівах за впливом на родючість еквівалентне 30 т гною. Позитивним показникам балансів азоту (+157 кг/га), фосфору (+193 кг/га) і калію (+137 кг/га) на сидерально-органо-мінеральному фоні відповідали найвищі рівні вмісту цих елементів у ґрунті - 100, 248 і 80 мг на кг ґрунту.

5. Екологізація систем удобрення картоплі шляхом запровадження пожнивних сидеральних посівів люпину є не тільки альтернативним джерелом збагачення ґрунту на органічну речовину, але й високоефективним запобіжним заходом вимивання біогенних елементів з ґрунту та забруднення підґрунтових вод, нітратами, нітритами та іншими токсикантами. За нашими спостереженнями, пожнивна сидерація зменшує вимивання біогенних елементів і водорозчинного гумусу , порівняно з мінеральною системою удобрювання, на 51 і 48%.

6. Азотфіксуючі, целюлозоруйнуючі та фосфатмобілізуючі бактерії під впливом добрив підвищували свою чисельність, денітрифікатори і кислотоутворюючі бактерії, навпаки, зменшували.

Біологічну активність ґрунту характеризують його нітрифікаційна здатність та інтенсивність виділення СО₂. Добрива, особливо інтенсивні технології їх застосування, значно активізують ці процеси, підвищуючи нітрифікаційну здатність ґрунту з 2,0-2,6 (контроль) до 7,4-8,0 мг NО₃ /кг ґрунту (сидерат І + гній + NРК). Виділення СО₂ при цьому збільшувалося в 2,4 рази, що з агрономічної точки зору є позитивом.

7. Застосування проміжних сидеральних посівів як окремо, так і при сумісному використанні з гноєм і мінеральними добривами справляє значний фітосанітарний ефект, знижуючи забур'яненість картопляного агрофітоценозу в 1,5-2,0 рази та ураженість бульб хворобами на 23-29% порівняно із контролем і на 30-36% порівняно з внесенням гною.

8. Екологічно обґрунтований рівень продуктивності культури - найважливіший критерій для надання технологіям агроекологічної оцінки. У нашому досліді 200 ц бульб з 1 га - це еталонна врожайність картоплі, яку забезпечила сидеральна система удобрення з високими показниками якості врожаю, що передбачені як вітчизняними так і європейскими стандартами. На разі, коли бульби містять 16,4% крохмалю, 2,2% легкозасвоюваного білка, 15,7 мг% вітаміну “С” та 107 мг/кг сирої маси нітратів (при ГДК 120 мг) і співвідношенні NО₃ : вітаміну “С” 7,7. Така картопля придатна для виробництва продуктів дитячого та дієтичного харчування, а технологія вирощування (удобрення) цілком відповідає вимогам екобезпеки і концепції стійкого еколого-економічного розвитку.

9. Крім ознак екологізації, яких набуває традиційна система удобрення картоплі (гній+NРК) в результаті доповнення її сидерацією, сидеральна система удобрення має значну перевагу над іншими за використанням агрокліматичних ресурсів та показниками енерго-економічної ефективності.

10. На застосування сидеральної системи було витрачено непоновлюваної енергії 4476 МДж/га, органічної - в 3,7 рази більше за практично рівних приростів урожайності (69 і 71 ц\га). Енерговитрати при цьому на 1 ц бульб становили у першому випадку 64,9, у другому - 207,4 МДж, тобто в 3,2 рази більше. Доповнення мінеральної та органо-мінеральної систем удобрення сидерацією знижує їхню енергоємність на 73,1 і 86,6% та забезпечує одні з найкращих показників рівня рентабельності (319-300%), собівартості 1 т продукції (251-266,4 грн) та одержання умовно чистого прибутку до 13945-14942 грн/га.

Для одержання високого і якісного врожаю картоплі на дерново-підзолистих середньоокультурених ґрунтах Полісся з урахуванням вимог щодо охорони навколишнього середовища і розширеного відтворення вмісту гумусу доцільно вносити туки в дозі N₁₂₀Р₈₀К₁₂₀ + 40 т/га гною та доповнювати проміжною сидерацією у вигляді заорювання біомаси вузьколистого люпину.

Для зниження вмісту нітратів у картоплі необхідно дозу азоту (N₁₂₀) вносити у два прийоми: N₆₀ - під сидерат, N₆₀ - під картоплю. За обмежених ресурсів можлива повна заміна гною сидерацією.

При вирощуванні картоплі на насіння доцільно із системи удобрення частково або повністю виключити гній і замінити його сидератами в поєднанні з мінеральними добривами.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Бердніков О.М., Никитюк Ю.А. Роль сидерації в сучасному землеробстві //Вісник аграрної науки. Вип.3.К.:2004. - С.12-15 (Проведення досліджень, аналіз результатів, написання статті).

Никитюк Ю.А., Потапенко Л.В. Агроекологічна оцінка різних систем удобрення картоплі (на основі лізиметричних дослідів). Агроекологічний журнал. - Вип.1.К.:2004. - С.57-61 (Аналіз результатів, написання статті).

Никитюк Ю.А. Агроэкологические и экономические аспекты выращивания картофеля в Полесье // Матеріали міжнародної наукової конференції. Вінниця.: 2002. - С. 191-193 .

Патика М.В., Патика Т.І., Никитюк Ю.А., Потапенко Л.В. Особливості регулювання фунгістатичного потенціалу ґрунтів в агроекосистемах за допомогою агротехнічних заходу //Міжвідомчий тематичний науковий збірник. Корми і кормовиробництво. Вінниця.: 2005. - С. 85-99 (Аналіз літературних даних, аналіз одержаних результатів).

Никитюк Ю.А. Екотоксилогічні аспекти різних систем удобрення при вирощуванні картоплі // Тези доповідей І з'їзду токсикологів України. Київ.: 2001. - С. 12-13.

Никитюк Ю.А. Баланс поживних речовин - теоретична база екологізації систем удобрення // Чернігівщина аграрна.- 2007.- №1(5).- С.7-8.

Никитюк Ю.А., Бердніков О.М., Тараріко Ю.О., Гриник І.В. та ін. Методичні рекомендації . Шляхи біологізації ресурсо- і енергозбереження в сучасному землеробстві. Чернігів. - 2007.-57с. (Проведення досліджень, аналіз одержаних результатів, написання рекомендацій).

Размещено на Allbest.ru