Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 504.53.052

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Агроекологічна характеристика ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту при застосуванні різних систем удобрення

03.00.16 - екологія

Тимощук Ірина Володимирівна

Дніпропетровськ - 2009

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Львівському національному аграрному університеті

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор, академік УААН СНІТИНСЬКИЙ Володимир Васильович, Львівський державний аграрний університет, ректор, завідувач кафедри екології та біології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор ПИСАРЕНКО Павло Вікторович, Полтавська державна аграрна академія, декан агрономічного факультету, професор кафедри землеробства і агрохімії

доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН ТРУСКАВЕЦЬКИЙ Роман Степанович, ННЦ “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського” УААН, головний науковий співробітник лабораторії родючості гігроморфних і кислих грунтів

Захист відбудеться “27” лютого 2009 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.804.02 в Дніпропетровському державному аграрному університеті за адресою: 49600, Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25, корпус 1,аудиторія 342.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Дніпропетровського державного аграрного університету за адресою: 49600, Дніпропетровськ, вул.. Ворошилова, 25

Автореферат розісланий “____” січня 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Мицик О.О.

оглеєний ґрунт мінеральний добриво

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ґрунт в умовах сільськогосподарського використання є не тільки тілом природи, а й продуктом людської діяльності. Він перебуває у динамічній рівновазі з мінливими природно-антропогенними умовами, що знаходить адекватне відображення в еволюції властивостей. На думку вчених, за 20-30 років використання тих чи інших антропогенних впливів з одного боку стають помітними зміни ґрунтових властивостей, а з другого відбувається якісна трансформація уявлень про агроекологічний стан ґрунтового покриву, генезис ґрунтів, їх діагностику, агрономічну характеристику, окультурення та використання.

В цьому зв'язку виникає необхідність прогнозування агроекологічної ситуації, вдосконалення управління родючістю і продуктивністю агроценозів в конкретних грунтово-кліматичних умовах на основі детальної оцінки агроекологічного стану ґрунтів даного регіону за різних антропогенних впливів.

Достовірна і об'єктивна інформація отримана у базових тривалих стаціонарних дослідах дає можливість розробити та безпосередньо втілити в практику технології, які побудовані на принципах охорони природних ресурсів і посилення процесів саморегуляції та відновлення сталого функціонування агроекосистем.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведено відповідно до тематичного плану лабораторії землеробства та відтворення родючості ґрунтів Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН з виконання НТП „Родючість і охорона ґрунтів”, підпрограми „Розробити технології збереження і раціонального використання ґрунтів і ґрунтової родючості” на 2001 - 2005 рр. за завданням 01.02. „Розробити діагностику екологічної стійкості кислих ґрунтів, енергоощаджуючі технології їх меліорації та управління родючістю” (державний реєстраційний номер 0101U006035) та НТП “Родючість, охорона і екологія ґрунтів”, підпрограми 1 “Розробити удосконалену систему діагностики, класифікації, картографування і оцінювання ґрунтів на еколого функціональних засадах з використанням геоінформаційних технологій на 2006 - 2010 рр. за завданням 01.01.04 - 075”. “Встановити особливості зміни та оптимізації родючості кислих і гігроморфних ґрунтів західного регіону України” (державний реєстраційний номер 0106U003838).

Мета і завдання дослідження. Мета науково-дослідної роботи - дати оцінку агроекологічного стану, стійкості до антропогенних навантажень, встановити характер змін та інтенсивність трансформації основних властивостей і режимів функціонування ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту за умов довготривалого застосування мінеральних добрив, гною та вапна.

Для досягнення поставленої мети дослідженнями передбачається:

- дослідити будову та властивості ґрунтового профілю ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту, їх зміну за умов тривалого хімічного навантаження;

- визначити вміст валових і рухомих форм важких металів у ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті під впливом довготривалого сумісного і роздільного внесення мінеральних добрив, гною і вапна та дослідити їх вертикальний розподіл у ґрунтовому профілі;

- встановити вплив тривалого застосування різних доз мінеральних добрив, гною і вапна у польовій сівозміні на кислотно-основні показники та агрохімічні властивості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту;

- вивчити вплив тривалого внесення мінеральних добрив, гною і вапна на трансформацію гумусового стану ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту;

- дослідити мікробіологічні властивості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту за різних систем його використання;

- встановити вплив різних систем удобрення та вапнування на величину врожаю сільськогосподарських культур та продуктивність сівозміни;

- провести економічну, біоенергетичну та екологічну оцінку ефективності тривалого застосування мінеральних добрив, гною і вапна у сівозміні.

Об'єкт дослідження. Зміна вмісту валових і рухомих форм важких металів, гумусового стану, мікробіологічних, фізико-хімічних та агрохімічних властивостей ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту та їх вплив на продуктивність сільськогосподарських культур.

Предмет дослідження. Агроекологічні, фізико-хімічні та мікробіологічні властивості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту за різних систем удобрення, економічна, біоенергетична та екологічна оцінка різних систем удобрення.

Методи дослідження: Методологічною основою досліджень є просторово-часовий аналіз та екологічна оцінка впливу різних систем удобрення на властивості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту. При виконанні роботи використовували методи польових досліджень, лабораторно-хімічні, фізико-хімічні, агрохімічні та статистичні аналізи.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в умовах західного Лісостепу на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті отримано нову інформацію щодо впливу тривалого систематичного удобрення і періодичного вапнування на рівень нагромадження рухомих і валових форм важких металів. Досліджено трансформацію гумусового стану, мікробіологічних, фізико-агрохімічних властивостей під впливом тривалого застосування різних систем удобрення і вапнування. Встановлено зміну будови та властивостей ґрунтового профілю за тривалого інтенсивного мінерального удобрення ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту. Обґрунтовано систему застосування добрив і вапна, що забезпечують підвищення родючості, охорону та збереження екологовідтворних функцій ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту та отримання високої продуктивності агроценозів.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлені закономірності тривалого впливу різних систем удобрення і вапнування на вміст валових і рухомих форм важких металів, мікробіологічні, агрохімічні, фізико-хімічні властивості та стійкість ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту до антропогенних навантажень відкривають перспективу запровадження ресурсоощадного, науково обґрунтованого та екологічно безпечного застосування добрив і вапна.

Особистий внесок здобувача. Автор безпосередньо брала участь у проведенні польових дослідів, зборі та аналізі літератури, проводила польові та лабораторні дослідження. На основі одержаних результатів особисто здійснено аналіз, теоретичне обґрунтування і узагальнення досліджень, що відображено у наукових працях, які вийшли друком, сформульовано основні положення дисертаційної роботи, зроблено загальні висновки і пропозиції виробництву, підготовлено до друку дисертацію і автореферат.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень висвітлено на ІІ-й міжвузівській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Наука. Молодь. Екологія - 2006” (Житомир, 2006), на І-й науково-практичній конференції “Екологічні проблеми сучасності” (Кіровоград, 2007), на науково-практичній конференції молодих учених “Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва” (Київ - 2007).

Публікації. За результатами досліджень на тему дисертації опубліковано 10 наукових праць, з них 6 статей у фахових виданнях, науково-методичні рекомендації та 3 матеріали конференції.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційну роботу викладено на 150 сторінках комп'ютерного тексту, з яких 113 сторінок основного тексту. Складається із вступу, огляду літератури, методики та умов проведення досліджень, 4 розділів експериментальної частини, висновків, рекомендацій сільськогосподарському виробництву, додатків, переліку використаних літературних джерел. Включає 32 таблиці, 2 рисунки. Список використаної літератури нараховує 299 найменувань, з них 16 - латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Екологічна роль ґрунту (огляд літератури)

На підставі аналізу літературних джерел охарактеризовано агроекологічний стан ґрунту при застосуванні різних систем удобрення та подано напрями його еволюції при тривалому хімічному навантаженні. Докладно розглянуто шляхи нагромадження і роль органічної речовини у формуванні родючості та екологічної якості ґрунту. Висвітлено вплив періодичного вапнування та різних систем удобрення на біологічні властивості ґрунту. Показано причини акумуляції рухомих форм важких металів та їх зміну залежно від інтенсивності антропогенного впливу на грунт. Відображено головні напрями сучасних агроекологічних досліджень, окреслено коло проблемних питань та доцільність проведення досліджень у тривалих базових стаціонарних дослідах.

Методика, об'єкти та умови проведення досліджень

Науково-дослідна робота проводилась у 2005-2007 рр. у стаціонарному досліді, закладеному в 1965 р. на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті лабораторії землеробства і відтворення родючості ґрунтів Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН.

Метеорологічні умови у роки досліджень в основному були типовими для даної зони, проте, часто відрізнялися від середньо багаторічних даних, що знаходило своє відображення на врожайності сільськогосподарських культур та чинило вплив на умови життєдіяльності ґрунтової мікрофлори. Взимку 2005 року спостерігалось значне перевищення кількості опадів - 71,6 мм проти норми 35,0 та підвищення середньомісячної температури на 3,5 ⁰С. Протягом березня, квітня і травня опадів випало відповідно на 50, 77 і 19 % більше за норму. Це призводило до застоювання води на окремих ділянках, особливо на понижених місцях, що спричиняло ущільнення ґрунту, погіршення його газообміну.

Зима 2005-2006 рр. характеризувалася недостатньою кількістю опадів і пониженням середньомісячних температур порівняно з нормою. Період надмірного зволоження влітку 2006 року змінився посушливими теплими осінніми місяцями. Зима 2006-2007 рр. була м'якою, практично безсніжною. Середньомісячна температура була вищою від норми по місяцях відповідно на 6,9; 1,8 та 2,1 ⁰С. Така ж тенденція спостерігалась і у весняно-літні місяці 2007 року.

Ґрунт дослідного поля - ясно-сірий лісовий поверхнево оглеєний. Профіль ґрунту сформувався під хвойними і листяно-хвойними лісами за умов промивного водного режиму під дією низхідних рухів кислих ґрунтових розчинів. Внаслідок наявності щільного водонепроникного ілювіального горизонту та породи, а також через відсутність поверхневого стоку спостерігався застій поверхневих вод, що обумовило оглеєння ґрунту. Крім того, деякий вплив на його оглеєння мають підґрунтові води, глибина залягання яких коливається в межах 1,5 - 1,8 м. Ґрунтотворною породою є лесовидний суглинок.

За гранулометричним складом ґрунт орного шару грубопилувато-легкосуглинковий. Його агрохімічна характеристика до закладання досліду така: вміст гумусу (за Тюріним) 1,42%, рН_КСl 4,2, гідролітична кислотність (за Каппеном) 4,5, обмінна (за Соколовим) 0,6 мг-екв/100 г ґрунту, вміст рухомого алюмінію 60, рухомого фосфору (за Кірсановим) і обмінного калію (за Масловою) - відповідно 36 і 50 мг/кг ґрунту. Дані аналізів, які характеризують гранулометричний склад, фізико-хімічні та агрохімічні властивості ясно-сірого лісового ґрунту перед закладанням досліду, свідчать про його низьку природну родючість.

Дослід ведеться трьома полями. Загальна площа ділянки 162 м² (27Ч6), облікової - 100 м² (25Ч4). Повторність досліду триразова. Розташування варіантів одноярусне, послідовне.

В досліді застосовується середньо перепрілий гній ВРХ на солом'яній підстилці, аміачна селітра (34%), гранульований суперфосфат (19,5%), калійна сіль (40%), в останні роки нітроамофоска (NPK по 17%) та калімагнезія (28%) (при використанні нітроамофоски вміст NPK збалансовували згідно рівнів удобрення простими добривами). В якості вапнякових матеріалів використовували вапнякове борошно (95% СаСО₃).

В загальному дослід ведеться 18 варіантами. У роботі представлені результати по шести з них, а саме: дослідження проводились у варіантах абсолютного контролю (вар. 1); післядії 1,0 н за г.к. СаСО₃ (вар. 2); сумісного внесення 10 т/га сівозмінної площі гною і пів норми мінеральних добрив (N₃₀P₃₄K₃₄) на фоні післядії 1,0 н за г.к. СаСО₃ (вар. 9); сумісного внесення 10 т/га сівозмінної площі гною і на фоні післядії 1,5 н за г.к. СаСО₃ і подвійної норми мінеральних добрив (вар. 14); післядії високих норм мінерального удобрення без вапнування (вар. 15) та на фоні вапнування 1,5 н за г.к. СаСО₃ (вар. 17).

На час проведення досліджень вирощувались кукурудза на силос, ячмінь ярий з підсівом конюшини, конюшина лучна та пшениця озима.

Статистичну обробку врожайних даних проводили методом дисперсійного аналізу за прописом Б.А. Доспехова і дисперсійно в пакеті “STATISTICA”.

Економічну ефективність застосування добрив визначали згідно з методикою А.С.Мерзликіна, біоенергетичну ефективність - за використанням пропису методики О.К.Медведовського та П.І. Іваненка і за методикою біоенергетичної оцінки технології виробництва продукції рослинництва.

Для вивчення змін фізико- та агрохімічних властивостей ясно-сірого поверхнево оглеєного ґрунту під впливом застосування мінеральних добрив, гною і вапна після закінчення VІІ ротації відбирали зразки ґрунту орного та підорного шарів досліджуваних варіантів. У них визначали азот лужногідролізований - за Корнфільдом, легкодоступні фосфати - за Чиріковим (ГОСТ 26204-91, І + ІІ групи у витяжці 0,5 н СН₃СООН), обмінний калій - за Чиріковим (у витяжці 0,5 н СН₃СООН) вміст гумусу за Тюріним (ГОСТ 26213-91), груповий склад гумусу за методом І.В. Тюріна в модифікації М.М. Кононової і Н.П. Бєльчикової, фракційний - за Пономарьовою і Плотніковою, “лабільний” гумус - за Єгоровим, рН-сольової витяжки - потенціометричним методом (ДСТУ ISO 10390-2001.), гідролітичну кислотність - за Каппеном в модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26212-91), рухомий алюміній - за Соколовим (методи ЦІНАО, ГОСТ 26485-85), суму увібраних основ - за Каппеном-Гільковіцем (ГОСТ 27821-88), кальцій і магній - трилонометричним методом (методи ЦІНАО, ГОСТ 26487-85). Валовий вміст важких металів, а також їх рухомих форм визначали у зразках ґрунту, відібраних за генетичними горизонтами та по варіантах досліду атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі С - 115 М1. Біологічну активність ґрунту вивчали за розкладом желатинового шару рентгенівської плівки та методом аплікації. Видові особливості мікроорганізмів вивчали на поживному агарі, середовищі ЕНДО та середовищі Сабуро.

Під час написання дисертаційної роботи для обґрунтування власних досліджень було використано з дозволу авторів А.Й. Габриєль та І.І. Петрунів звітні матеріали, отримані в умовах тривалого досліду, щодо урожайності і продуктивності культур сівозміни за попередні роки.

Вплив різних систем удобрення на еволюцію ясно-сірого лісового ґрунту

Будова ґрунтового профілю та властивості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту при сільськогосподарському використанні. Основною діагностичною характеристикою кожного типу ґрунту є будова ґрунтового профілю. Серед головних причин втрати ґрунтової родючості від незбалансованих техногенних навантажень С.П. Позняк, П.Ф. Романів визначають патологію ґрунтового профілю та генетичних горизонтів.

Під впливом довготривалого внесення високих доз мінеральних добрив спостерігається деформація грунтового профілю, що супроводжується укороченням гумусового горизонту, виділенням ілювіального сильноілювійованого горизонту Іеgl-I, який характеризується значною щільністю, грубою структурою та низькою фільтраційною здатністю. При цьому вміст сполук рухомого алюмінію у горизонтах НЕgl зріс до 113 - 116 проти 79,9 - 81,0 мг/кг ґрунту контролю без добрив, гідролітична кислотність зросла до 4,04 - 4,76 проти 3,16 - 3,96 мг-екв/100 г ґрунту контролю, а показник рН _КCl знизився до 3,85 - 3,9 проти 4,1 - 4,0 контролю без добрив. Такі зміни фізико-хімічних властивостей при дуже низькому вмісті гумусу ведуть до розвитку деградаційних процесів.

Зміна гумусового стану ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту за різних систем його використання. У формуванні ефективної родючості ґрунту провідна роль належить органічній речовині, від вмісту та якісного складу якої залежать не тільки врожайність сільськогосподарських культур, але й спрямованість ґрунтових процесів та екологічний стан ґрунту, що підтверджується дослідженнями В.В. Докучаєва, П.А.Костичева, О.О. Бацули, Л.А. Карягіної, А.Д. Міхновської та інших.

Проведені дослідження показали, що гумус ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту характеризується переважанням вмісту фульвокислот над гуміновими і їх кількість на контролі в орному шарі ґрунту становить 0,54 % проти 0,26 % вуглецю гумінових кислот (табл. 1).

Таблиця 1. Якісний склад гумусу ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту залежно від удобрення та вапнування

Примітка. Чисельник - шар ґрунту 0 - 20 см, знаменник - шар ґрунту 20 - 35 см

Під впливом добрив і вапна груповий склад гумусу змінюється. Найбільш активно процеси гумусоутворення проходять у варіанті сумісного внесення 10 т/га сівозмінної площі гною, половинної дози мінеральних добрив на фоні післядії 1,0 н СаСО₃. При цьому вміст вуглецю гумінових кислот зростає до 0,43 %, співвідношення гумінових до фульвокислот розширюється до 0,81, що свідчить про суттєве покращання якісного складу гумусу. Як наслідок, вміст гумусу зріс до 1,99 % проти 1,49 % контролю без добрив.

Тривале внесення на протязі п'яти семипільних ротацій подвійної дози мінеральних добрив, підвищуючи вміст гумусу до 1,68 %, супроводжується нагромадженням фульвокислот до 0,63 %. Співвідношення Сгк : Сфк звужується до 0,41, що свідчить про погіршення якості гумусу, фульватний напрям гуміфікації.

Дослідженнями встановлено, що у варіантах вапнування, сумісного внесення гною, мінеральних добрив на фоні вапнування, вміст “лабільного” гумусу знижується до 0,42 - 0,51 проти 0,63 - 0,64 % орного шару контролю без добрив і внесення подвійної дози мінеральних добрив, що відбулося, ймовірно, за рахунок поглиблення гуміфікації і утворення більш стійких сполук гумусу.

Вміст фульвокислот фракцій 1”а” та 1 в найбільшій мірі зростає у варіанті мінеральної системи удобрення і становить 0,36 проти 0,24-0,23 % відповідно вуглецю контролю без добрив та органо-мінеральної системи удобрення на фоні вапнування, що, очевидно, й обумовлює фульватизацію гумусу та погіршення його якісного складу. Найнижчий вміст у складі фульвокислот ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту припадає на фракцію, зв'язану з кальцієм.

Вміст гумінових кислот фракції 2, зв'язаної з кальцієм, складає до 9,3 % у загальному вуглецю, найнижчий - 5,1 % у варіанті мінерального удобрення.

Вміст фракцій 3 гумінових і фульвокислот у ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті становить біля 39 % загального вуглецю та мало змінюється по варіантах досліду.

Трансформація мікробіологічних процесів у ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті під впливом тривалого використання добрив і вапна. В інтенсифікації процесів гумусоутворення та підвищенні врожайності сільськогосподарських культур важливу роль відіграє біохімічна діяльність різних мікроорганізмів, що населяють ґрунт.

Проведені дослідження прказали, що найвища загальна біологічна активність у варіанті комплексного використання 10 т/га гною, пів норми мінеральних добрив та 1,0 норми за гідролітичною кислотністю СаСО₃ (табл. 2).

Внесення вапна та гною, знижуючи вміст у ґрунті сполук рухомого алюмінію, токсичного для багатьох мікроорганізмів, особливо сприятливо впливає на сапрофітну мікрофлору, підвищуючи кількість сапрофітних бактерій вдвічі, порівняно з контролем. Це пов'язано, в першу чергу, із зниженням кислотності і підвищенням врожаю вирощуваних культур і, як наслідок, значно більшою кількістю органічних решток.

Таблиця 2. Протеазна та целюлозолітична активність ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту під ячменем ярим за роки досліджень, %

Примітка. Чисельник - загальна біологічна активність, знаменник - целюлозолітична

Проведені дослідження показали, що вміст бактерій групи кишкової палички в умовах досліду є помітно нижчим за вміст інших мікроорганізмів, незначно змінюється за варіантами досліду, а їх кількість залежить від температури та вологості.

Вплив тривалого внесення добрив і вапна на фізико-хімічні властивості ґрунту та вміст легкодоступних поживних речовин у ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному грунті. Формування сталого і прогнозованого рівня ефективної родючості та ресурсоощадне використання добрив і меліорантів вимагають постійного контролю стану родючості та екологічної стабільності довкілля.

Проведені дослідження показали, що тривале внесення за ротацію 10 т/га сівозмінної площі гною, півнорми NPK на фоні 1,0 н СаСО₃ змінили на кінець VII ротації реакцію ґрунтового розчину рН _KCl до 5,3 проти 4,1 - 4,2. При цьому обмінна кислотність знизилася до 0,05 - 0,06 проти 0,84 - 0, 74 мг-екв/100 г ґрунту контролю без добрив, рівень гідролітичної кислотності знизився до 2,86 - 2,40 мг-екв/100 г ґрунту, порівняно з контролем - 4,80 - 4,86 мг-екв/100 г ґрунту, вміст сполук рухомого алюмінію - до 8,2 - 8,4 проти 70,0 - 77,8 мг/кг ґрунту контролю.

За органо-мінеральної системи удобрення на фоні вапнування в найбільшій мірі підвищує вміст легкодоступних сполук азоту, фосфору та калію зроста відповідно до 128, 133 і 76 мг/кг ґрунту.

Слід відмітити значний вміст порівняно з контролем і варіантом вапнування - 163 - 203 мг/кг ґрунту легкодоступних фосфатів на восьмий рік післядії високих доз мінеральних добрив, внесених у попередніх п'яти семипільних ротаціях, що пов'язане з тим, що тип ґрунту функціонує переважно в напрямі акумуляції фосфору, що забезпечує значну післядію високих доз фосфорних добрив. Про це вказують дослідження Р.С.Трускавецького, А.Й. Габриєль.

Низька буферна здатність ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту відносно калію зумовила різке зниження до 70,8 - 81 мг/кг ґрунту вмісту обмінного калію у варіантах післядії високих доз NPK.

Зміна фізико-та агрохімічних властивостей ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту за ротацію сівозміни. На основі проведених досліджень щодо зміни основних властивостей ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту за чотирьохпільну ротацію під впливом різних систем удобрення, вапнування та їх післядії встановлено, що органо-мінеральна система удобрення на фоні вапнування в найбільшій мірі сприяє окультуренню даного типу ґрунту, підвищуючи вміст основних поживних елементів до оптимальних величин та створює сприятливі умови функціонування ґрунтових екосистем.

Вміст важких металів у ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті залежно від різних систем удобрення і вапнування (екологічна оцінка)

Зміна вмісту рухомих та валових форм важких металів під впливом тривалого удобрення і вапнування. Валовий вміст важких металів Mn, Co, Zn, Pb, Cd, в ґрунті під впливом тривалого внесення мінеральних добрив, гною і вапна змінювався незначно. У варіанті сорокарічного внесення високих доз мінеральних добрив концентрації валових форм Mn, Co, Zn, Cd перевищували контроль без добрив, однак були значно нижчими за ГДК. У нагромадженні рухомих форм важких металів чітко прослідковується залежність їх вмісту від кислотності. Сорокарічне використання ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту без добрив супроводжується зростанням вмісту сполук рухомої міді у верхніх шарах ґрунту. За довготривалого внесення подвійної дози мінеральних добрив вміст сполук рухомої міді підвищився до 5,62-5,77 мг/кг ґрунту.

Таблиця 3. Вміст валових форм важких металів за генетичними горизонтами ясно-сірого лісового ґрунту (мг/кг ґрунту)

Примітки: 1. ГДК валових форм важких металів (мг/кг) - Cu - 55; Zn - 100; Mn - 1500; Co - 50; Cd - 3; Pb - 32 2. Чисельник - вміст валових форм важких металів на контролі, знаменник - вміст валових форм важких металів на варіанті тривалого мінерального удобрення N₁₆₃P₁₅₄K₁₈₀

Таблиця 4. Вміст рухомих форм важких металів за генетичними горизонтами ясно-сірого лісового ґрунту (мг/кг ґрунту)

Примітки: 1. ГДК рухомих форм важких металів - Cu - 3; Zn - 23; Mn - 60-80; Co - 5; Cd - 0,7; Pb - 6. 2. Чисельник - вміст рухомих форм важких металів на контролі, знаменник - вміст рухомих форм важких металів на варіанті тривалого мінерального удобрення N₁₆₃P₁₅₄K₁₈₀

Це свідчить про те, що як інтенсивне мінеральне удобрення ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту з низьким вмістом гумусу,так і використання його без добрив, супроводжуючись подальшим підкисленням (до рН 3,9-4,0), є екологічно небезпечним.

Вміст важких металів у сільськогосподарській продукції за різних систем удобрення і вапнування. Використання різних видів добрив в агроценозах може чинити негативний вплив на ґрунт та організми, що його населяють. Тому важливого значення набуває екологічна оцінка різних систем удобрення на основі якості рослинницької продукції. Проведені дослідження показали, що вміст важких металів у вирощуваних культурах коливався за варіантами удобрення, але був далекий до рівня гранично допустимої концентрації.

Продуктивність сівозміни за різних систем удобрення і вапнування

Врожайність вирощуваних культур залежно від систем удобрення у сівозміні. Родючість і поживний режим ґрунту - фактори, які піддаються ефективній дії людини і є одними із головних засобів підвищення врожайності сільськогосподарських культур.

Сумісне внесення у сівозміні 10 т/га гною, пів норми NPK на фоні післядії 1,0 н СаСО₃ забезпечило в середньому за три роки 22,5 т/га приросту врожаю зеленої маси кукурудзи, 1,82 - ячменю ярого, 13,3 - зеленої маси конюшини лучної і 2,15 т/га зерна пшениці озимої порівняно з контролем без добрив.

За тривалого внесення на ясно-сірому лісовому ґрунті подвійної дози мінеральних добрив врожаї культур сівозміни формуються практично на рівні контролю без добрив. Дана система удобрення ефективна лише за умови вапнування. Тому у варіанті післядії інтенсивного мінерального удобрення на фоні вапнування врожаї зеленої маси кукурудзи зросли на 16,4 т/га, ячменю ярого на 0,86 т/га, конюшини лучної на 14,1 та пшениці озимої на 2,63 т/га.

Вплив тривалого застосування добрив і вапна на продуктивність сівозміни ясно-сірого лісового ґрунту. Відомо, що для забезпечення оптимальних умов живлення рослин, збереження і підвищення родючості ґрунту винос поживних речовин повинен компенсуватися запровадженням відповідної системи удобрення.

Внесення на гектар сівозмінної площі 10 т гною та півнорми мінеральних добрив на фоні вапнування підвищило рівень продуктивності сівозміни до 4,02 т/га з.о. з одночасним покращанням всіх фізико-хімічних властивостей (табл.5.2).

Високий рівень продуктивності сівозміни - 4,50 т/га - отримано у варіанті післядії NРК за сумісного внесення у попередніх п'яти ротаціях високої дози мінеральних добрив, 10 т/га гною на фоні періодичного вапнування 1,5 н СаСО₃. При довготривалому внесенні (на протязі 35 років) подвійної дози мінеральних добрив продуктивність гектара сівозмінної площі знижується до 1,48 проти 1,64 з.о. контролю без добрив.

Отже, систематичне сумісне внесення у сівозміні мінеральних добрив, гною та вапна, а також одних мінеральних добрив і вапна дає можливість на 14-15-ий роки післядії вапнування отримувати сталий рівень продуктивності агроценозів.

Економічна та біоенергетична ефективнісь різних агротехнологій

Економічна ефективність довготривалого застосування добрив і вапна. В умовах розвитку ринкових відносин економічна оцінка тих чи інших агрозаходів набуває першочергового значення.

Результати економічного аналізу показали, що при сумісному застосуванні у сівозміні половинної дози мінеральних добрив, 10 т/га гною і 1,0 н за г.к. СаСО₃ вартість приросту врожаю становить 2744 грн., що забезпечує при сумі витрат 1624 грн. умовно чистий прибуток в розмірі 1774 грн. і рівень рентабельності 69 %.

Тривале внесення на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті подвійної дози мінеральних добрив не забезпечило приросту врожаю, а тому вартість витрат перевищила вартість отриманого приросту на 685 грн.

Біоенергетична ефективність застосування добрив і вапна. Біоенергетична оцінка дає можливість вибрати найбільш енергозберігаючу систему управління родючістю землі, вона доповнює економічну грошову оцінку та направлена на більш ефективне використання засобів, що виділяються сільському господарству. Проведені дослідження показали, що високий приріст енергії 57779,6 МДж нагромаджувався за сумісного внесення половинної дози мінеральних добрив, 10 т/га гною і 1,0 н вапна. Коефіцієнт енергетичної ефективності на даному варіанті становить 2,84.

При тривалому внесенні у сівозміні подвійної дози мінеральних добрив приріст енергії та коефіцієнт енергетичної ефективності були найнижчими і становили відповідно 19641,3 МДж та 2,42.

Перспектива застосування добрив на ясно-сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтах західного Лісостепу. Без науково обґрунтованого застосування доз гною, мінеральних добрив і вапна не можливо забезпечити ведення сталого землеробства, отримання високих показників економічної ефективності їх використання. У цьому зв'язку в сучасних умовах порушення паритету цін та відсутності підтримки держави в проведенні агромеліоративних заходів єдиним і безальтернативним шляхом підвищення ефективності та прибутковості ведення землеробства є перехід на технологію локального окультурювання ґрунту, що базується на застосуванні значно менших норм добрив і вапна, розрахованих за показниками буферних властивостей конкретного типу ґрунту та фізіологічних потреб сільськогосподарських культур.

ВИСНОВКИ

1. Агроекологічні дослідження показали, що ясно-сірі лісові поверхнево оглеєні ґрунти західного Лісостепу з низькою насиченістю ґрунтового вбирного комплексу двохвалентними катіонами, підвищеною кислотністю ґрунтового розчину, промивним водним режимом, низьким вмістом гумусу та доступних елементів живлення є досить вразливими компонентами агроекосистеми.

2. Під впливом довготривалого внесення окремо взятих мінеральних добрив агрогенна еволюція ясно-сірих опідзолених ґрунтів супроводжується укороченням гумусового горизонту, погіршенням його фізико-хімічних властивостей, зокрема, підвищенням гідролітичної кислотності до 4,04 - 4,76 мг-екв/100 г ґрунту, зростанням вмісту сполук рухомого алюмінію до 113 - 116 мг/кг ґрунту, що при дуже низькому вмісті гумусу веде до розвитку деградаційних процесів і втрати екологовідтворних функцій ґрунту.

3. Найбільш активно процеси гумусоутворення проходять у варіантах комплексного внесення мінеральних добрив, гною та вапна. При цьому вміст гумусу зростає до 1,97 - 1,99%, процеси гуміфікації проходять в гуматно-фульватному напрямі, Сгк : Сфк розширюється до 0,81 - 0,84 проти 0,48 контролю без добрив.

4. За тривалого внесення високих доз самих мінеральних добрив вміст гумусу незначно зростає (1,68%), якісний склад погіршується за рахунок нагромадження значної кількості фульвокислот (до 0,63%).

5. Органо-мінеральна система удобрення на фоні вапнування зменшує вміст “лабільного” гумусу до 0,41 - 0,45 проти 0,63 - 0,64 % контролю без добрив за рахунок поглиблення гуміфікації і утворення більш стійких сполук гумусу.

6. Найсприятливішим для всіх груп мікроорганізмів є ґрунтове середовище варіанту сумісного внесення гною, пів норми мінеральних добрив і вапна. На контролі без добрив та при довготривалому внесенні самих мінеральних добрив чисельність усіх груп мікроорганізмів, за винятком плісеневих грибів, знижується.

7. Тривале комплексне внесення гною, мінеральних добрив та вапна покращує кислотно-основні показники ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту. При цьому рНKCl орного шару підвищується до 5,3 - 5,4 одиниць проти 4,2 контролю, гідролітична кислотність знижується до 1,96 - 2,86 мг-екв/100 г ґрунту, вміст рухомого алюмінію - до 6,2 - 8,2 проти 70,0 мг/кг ґрунту контролю без добрив, сума увібраних основ зростає до 6,3 - 6,5 проти 3,3 мг-екв/100 г ґрунту контрольного варіанту.

8. За тривалого систематичного внесення самих мінеральних добрив гідролітична кислотність зросла до 5,17 мг-екв/100 г ґрунту, вміст рухомого алюмінію - до 87,3 мг/кг ґрунту, сума увібраних основ знизилась до 2,7 мг-екв/100 г ґрунту.

9. Покращання кислотно-основних властивостей та гумусного стану під впливом комплексного внесення мінеральних добрив, гною і вапна супроводжується поліпшенням поживного режиму ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту. Зокрема, вміст лужногідролізованого азоту зростає до 118 - 128, доступних фосфатів та обмінного калію відповідно до 133 - 203 і 76 - 81 мг/кг ґрунту.

10. За сорокарічного використання ясно-сірого лісового ґрунту без добрив та при різних системах його удобрення концентрація валових і особливо рухомих форм важких металів (Mn, Co, Zn, Cd, Pb) є нижче гранично допустимої. Проте спостерігається тенденція до підвищення їх вмісту у варіанті довготривалого внесення подвійної дози мінеральних добрив. Вміст сполук рухомої міді за цих умов становить 5,85 мг/кг ґрунту і перевищує ГДК.

11. Органо-мінеральна система удобрення на фоні вапнування, покращуючи процеси гуміфікації, мікробіологічну активність та поживний режим, підвищує врожайність сільськогосподарських культур та продуктивність сівозміни в цілому до 4,02 - 4,50 проти 1,64 тонн зернових одиниць контролю без добрив.

12. Економічна та біоенергетична оцінка тривалого застосування мінеральних добрив, гною і вапна засвідчили найвищу ефективність органо-мінеральної системи та післядії фосфорно-калійних добрив на фоні вапнування. При цьому показники умовно чистого доходу були найвищими і становили 1120 - 1843 грн/га за рентабельності 69 - 205 %. Найвищий приріст енергії 66670,3 Мдж при Кее 2,70 у варіанті органо-мінеральної системи удобрення на фоні вапнування за післядії подвійної дози NPK. Комплексне внесення у сівозміні 10 т/га гною, півнорми мінеральних добрив на фоні вапнування забезпечує 57779,6 Мдж приросту енергії при Кее 2,84.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для покращання агроекологічного стану, відтворення та охорони родючості, збереження екологовідтворних функцій, покращання агрохімічних властивостей і отримання високої продуктивності ясно-сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтів у коротко ротаційних сівозмінах пропонуємо органо-мінеральну систему удобрення з внесенням на гектар сівозмінної площі N₃₀P₃₄K₃₄, 10 т гною на фоні періодичного вапнування 1,0 н СаСО₃ за г.к.

В умовах дефіциту добрив доцільно використовувати ресурсозбережувальну екологічно безпечну технологію локального окультурювання ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту з внесенням норм фосфорно-калійних добрив та вапна, розрахованих на основі буферних властивостей.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Технології вапнування кислих ґрунтів (методичні рекомендації) / УААН. Ін-т землеробства і тваринництва західного регіону; Г.Й. Габриєль, І.І. Петрунів, М.М. Костюк, В.В. Сорочинський, В.С. Бульо, О.Й. Качмар, Ю.М. Оліфір, І.В. Тимощук, О.В. Мамчур. - Львів-Оброшино, 2005. - 24 с. (Дисертант частково проводила експериментальні дослідження та аналіз отриманих результатів, 20%)

2. Габриєль А., Снітинський В., Тимощук І. Особливості зміни гумусного стану ясно-сірого опідзоленого ґрунту за різних систем його покращання // Вісник Львівського державного аграрного університету. Серія „Агрономія". - 2006. - №10. - С. 55-59. (Дисертант виконала експериментальну частину, статистичну обробку результатів та їх аналіз, 70%)

3. Габриєль А.Й., Снітинський В.В., Тимощук І.В. Формування гумусного стану ясно-сірого лісового ґрунту під впливом тривалого використання добрив і вапна // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З. Гжицького. - 2006. - Том 8, № 2 (29), Ч. 4. - С. 25-30. (Дисертант виконала експериментальну частину, провела аналіз, 75%)

4. Тимощук І.В. Деградаційні напрямки еволюції ясно-сірого лісового ґрунту при довготривалому хімічному навантаженні // Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. - 2006. - Випуск 48. - Ч. І. - С. 122 - 127.

5. Габриєль А.Й., Снітинський В.В., Зрада М.С., Тимощук І.В. Особливості динаміки і трансформації важких металів за генетичними горизонтами ясно-сірого лісового ґрунту // Вісник Львівського державного аграрного університету. Серія „Агрономія". - 2007. - №11. - С. 506 - 509. (Дисертант виконала експериментальну частину, статистичну обробку результатів та їх аналіз, 60%)

6. Габриєль А.Й., Петрунів І.І., Оліфір Ю.М., Тимощук І.В. Актуальні проблеми дослідження та раціонального землекористування на ясно-сірих лісових ґрунтах західного Лісостепу // Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. - 2007. - Випуск 49. - Ч. І. - С. 28 - 35. (Дисертант виконала експериментальну частину, провела аналіз отриманих результатів, 60%)

7. Тимощук І.В., Габриєль А.Й., Гринчишин Н.М. Зміна мікробіологічних і ферментативних властивостей ясно-сірого лісового ґрунту під впливом різних систем удобрення і вапнування в умовах західного Лісостепу України // Науковий вісник ЛНУВМБТ імені С.З. Гжицького. - 2008. - Том 8, № 2 (37). - С. 201 - 205. (Дисертант виконала експериментальну частину, провела аналіз отриманих результатів, 70%).

8. Тимощук І.В., Снітинський В.В. Особливості зміни гумусного стану ясно-сірого лісового ґрунту під впливом тривалого внесення добрив і вапна // “Наука, молодь, екологія - 2006” (Збірник матеріалів ІІ-ї міжвузівської науково-практичної конференції, 15-16 червня 2006 року). - Житомир: 2006 - С. 9-10.

9. Тимощук І.В., Габриєль А.Й. Стан мікрофлори ясно-сірого лісового ґрунту за умов тривалого хімічного навантаження // Матеріали науково-практичної конференції молодих учених “Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва”, 22-24 травня 2007р. - Київ - 2007. - С. 70-71.

10. Тимощук І.В., Габриєль А.Й. Динаміка вмісту важких металів у ясно-сірому лісовому ґрунті залежно від способів його використання // Збірка тез доповідей І Всеукраїнської науково-практичної конференції “Екологічні проблеми сучасності” (2-4 жовтня 2007 р., м. Кіровоград) - Кіровоград.: 2007. - С. 41-43.

АНОТАЦІЯ

Тимощук І.В. Агроекологічна характеристика ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту при застосуванні різних систем удобрення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. Дніпропетровський державний аграрний університет, Дніпропетровськ, 2009.

У дисертації викладено агроекологічну характеристику впливу тривалого застосування добрив і вапна в умовах стаціонарного досліду, закладеного в 1965 році на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті на будову, властивості ґрунтового профілю, його зміну, нагромадження валових та рухомих форм важких металів і їх розподіл за генетичними горизонтами при тривалому хімічному навантаженні.

Досліджено трансформацію гумусового стану, мікробіологічних, фізико-хімічних, агрохімічних властивостей за різних систем удобрення і вапнування та їх вплив на величину врожаю і продуктивність культур сівозміни.

Результати досліджень свідчать, що тривале мінеральне удобрення (більше 40 років) супроводжується укороченням гумусового горизонту, зростанням кислотності, вмісту сполук рухомого алюмінію, перевищенням ГДК рухомої міді, що веде до втрати екологовідтворних функцій ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту і розвитку деградаційних процесів.

Встановлено, що систематичне внесення N₃₀P₃₄K₃₄, 10 т/га сівозмінної площі гною на фоні періодичного вапнування 1,0 н СаСО₃, сприяє підвищенню вмісту гумусу, покращанню його якісного складу та створює сприятливі умови для мікроорганізмів, що приймають участь у синтезі та мінералізації гумусу. Водночас покращання кислотно-основних властивостей під впливом комплексного внесення мінеральних добрив, гною і вапна супроводжується поліпшенням поживного режиму, що забезпечує рівень продуктивності 4,02 - 4,50 т/га з.о. Застосування самих мінеральних добрив на даному ґрунті є економічно та енергетично недоцільним агрозаходом, що призводить до зниження родючості, підвищення кисл...