Библиотечный каталог авторефератов Украины

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ященко Людмила Анатоліївна

УДК: 631.8:633.41/44 [477]

Агрохімічне ОБҐРУНТУВАННЯ підвищення продуктивності цукрових буряків на лучно-чорноземному карбонатному ҐРУНТі Лісостепу україни

06.01.04 – агрохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник  - кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Марчук Ілля Устинович, Національний аграрний

університет, доцент кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор

Бердніков Олександр Михайлович, Чернігівський інститут агропромислового виробництва УААН, завідувач лабораторії агрохімії

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Гамалєй Валерій Іванович, Інститут землеробства УААН, завідувач лабораторії агроекології і аналітичних досліджень

Провідна установа - Уманська державна аграрна академія Міністерства аграрної політики України, кафедра агрохімії та ґрунтознавства, м. Умань

       Захист відбудеться   “27”   травня  2003р.  о  12.30 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, к.41.

       Автореферат розісланий “16” квітня 2003 р.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Основним завданням у рослинництві є забезпечення населення продуктами харчування, які у фізіологічно необхідних нормах і асортименті сприяють нормальному функціонуванню організму та забезпечують його високу працездатність. Одним із них є цукор, сировиною для виробництва якого в Україні є коренеплоди цукрових буряків.

Цукрові буряки є культурою високотехнологічною і високопродуктивною. Традиційно вони є найпріоритетнішою технічною культурою і забезпечують вагому частку в рослинництві.

Отримання стабільно високих урожаїв цукрових буряків не можливе без застосування засобів хімізації, і особливо використання добрив. Однак, за останні роки їх внесення суттєво обмежилося. Тому нині постає необхідність пошуку більш ефективних економічно і екологічно виправданих шляхів оптимізації умов живлення цукрових буряків.

Поряд з цим зростає цінність за сучасних умов експериментальних даних про вплив тривалого застосування добрив на агрохімічні та агроекологічні властивості ґрунту. Досить актуальним є вивчення можливості раціональних способів внесення добрив і їх вплив на продуктивність цукрових буряків. Дослідженню цих питань і присвячена дана робота.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження здійснені відповідно до науково-технічної програми Національного аграрного університету. Науково-дослідна робота була складовою тематики “Агроекологічне обґрунтування і агрохімічне забезпечення використання добрив на лучно-чорноземних ґрунтах північної частини Лісостепу” (номер державної реєстрації 0100U002832).

Мета та завдання досліджень. Метою досліджень було встановлення ефективності дії тривалого (1979-1999 рр.) застосування органічних і мінеральних добрив в сівозміні на агрохімічні властивості лучно-чорноземного ґрунту та різних норм і способів їх внесення на продуктивність цукрових буряків.

Для її досягнення нами поставлені наступні завдання:

• встановити вплив тривалого внесення добрив на вміст гумусу, поживний режим та трансформацію в метровому шарі ґрунту сполук азоту і калію;
• розрахувати баланс азоту і калію в сівозміні;
• вивчити агроекологічний стан ґрунту за тривалого застосування добрив;
• провести аналіз впливу різних норм добрив на процеси росту, розвитку і формування урожаю рослин цукрових буряків і його показники якості;
• вивчити вплив різних способів внесення добрив на продуктивність рослин цукрових буряків та активність процесів цукронакопичення;
• встановити економічну, агрохімічну та енергетичну ефективність використання добрив.

Об’єкт досліджень: агрохімічні процеси в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, окремі фізіологічні та біохімічні процеси в рослинах цукрових буряків ,інтенсивність їх проходження за використання добрив.

Предмет досліджень: окремі показники родючості лучно-чорноземного карбонатного ґрунту, фізіолого-біохімічних процесів у рослинах цукрових буряків гібриду Український ЧС-70, параметри ефективного використання добрив.

Методи досліджень: польові, лабораторні та статистичні за загальноприйнятими в агрохімії методиками.

Наукова новизна отриманих результатів. Встановлено вплив двадцятирічного застосування органічних і мінеральних добрив на динаміку вмісту гумусу та різних за доступністю сполук азоту і калію в лучно-чорноземному ґрунті, що стало основою еколого-агрохімічної оцінки останнього.

Вперше на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті вивчено вплив позакореневого підживлення рослин цукрових буряків водними розчинами калій-магнієвих нітратних солей при додаванні бору з позиції підвищення активності основних цукросинтезуючих ферментів та продуктивності культури.

Практичне значення отриманих результатів. Експериментально обґрунтовано доцільність застосування мінеральних добрив в розрахованій (N130Р70К150) на запланований (25 т/га) приріст урожаю та одинарній (N140Р180К170) нормах на фоні гною (30 т/га) на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті Північного Лісостепу для забезпечення стабільного врожаю цукрових буряків з урахуванням агрономічних, екологічних і економічних факторів.

Встановлена висока ефективність позакореневого підживлення водними розчинами калій-магнієвих нітратних солей з мікроелементом бором через підвищення активності цукросинтезуючих ферментів на урожайність і показники якості коренеплодів. Розроблені рекомендації впроваджено на площі 50 га в сільськогосподарському виробничому кооперативі ім. Котовського Липовецького району Вінницької області.

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментальної частини досліджень, узагальненні одержаних результатів та їх статистичний обробіток, аналізі літературних джерел по темі, написанні дисертаційної роботи. Особистий внесок здобувача становить понад 90%.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та матеріали дисертаційної роботи оприлюднені та обговорені на засіданнях кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна (1999, 2001, 2002 рр.), на наукових конференціях професорсько-викладацького складу факультету агрохімії і ґрунтознавства НАУ (2000 р.) та ННІ рослинництва, ґрунтознавства і агрохімсервісу (2002 р.), 1-й Всеукраїнській конференції спілки Молодих вчених-аграріїв (2001 р., м. Київ), Міжнародній конференції молодих вчених, присвяченої 185-річчю Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва (2001 р., м. Харків), VI з’їзді Українського товариства ґрунтознавців і агрохіміків (2002 р., м. Умань ).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 статей у фахових виданнях, з них 1 одноосібна.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 9 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел літератури, додатків. Основний матеріал викладено друкованим текстом на 157 сторінках. Робота містить 35 таблиць, 4 рисунки, 26 додатків. Список літератури нараховує 284 джерела, у тому числі 23 латиницею.

Основний зміст роботи

Вплив застосування добрив на родючість ґрунту і продуктивність рослин цукрових буряків (огляд літератури)

В огляді літератури відображено вплив тривалого застосування добрив на агрохімічні та агроекологічні показники ґрунтів, підвищення продуктивності рослин цукрових буряків за використання різних норм і способів внесення добрив, а також висвітлено процеси цукронакопичення в листках і коренеплодах цукрових буряків.

Програма, умови і методика проведення досліджень.

У розділі подано схему основного і короткотривалого дослідів, методику польових і лабораторних досліджень, а також характеристику грунтово-кліматичних умов господарства.

У дослідженні було використано гібрид цукрових буряків
Український ЧС-70, попередник озима пшениця , яка висівалася після багаторічних трав. Експериментальна робота виконувалась протягом 1999, 2001, 2002 рр. в тривалому досліді кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна Національного аграрного університету, розташованому у Васильківському районі Київської області. Освоєна в 1956-1958 рр. зерно-бурякова сівозміна має наступне чергування культур: багаторічні трави, озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза на силос, озима пшениця, горох, озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза на зерно, ячмінь з підсівом багаторічних трав. Агротехніка вирощування загальноприйнята для зони Північного Лісостепу. Ґрунт дослідної ділянки лучно-чорноземний карбонатний грубопилувато-легкосуглинковий на лесовидних суглинках. Орний шар його характеризувався такими показниками: рН водної витяжки - 7,8, вміст гумусу – 4,26%, забезпечення рухомими сполуками азоту (151 мг/кг) і фосфору (29,2 мг/кг) середнє, калієм (79,5 мг/кг) – низьке.

Використана схема досліду (табл. 1) дозволяє оцінювати екологічність та економічний ефект високих норм добрив. Поєднання різних їх видів і норм забезпечило можливість встановлення потенціалу продуктивності цукрових буряків. Органічні (гній) та мінеральні (аміачну селітру, гранульований простий суперфосфат, калійну сіль) добрива вносили під основний обробіток ґрунту.

Для встановлення впливу позакореневого підживлення на урожайність та показники якості коренеплодів цукрових буряків був проведений короткотривалий дослід за схемою: 1. Без добрив (контроль); 2. Гній (30 т/га) + N70Р90К85; 3. Гній (30 т/га) + N70Р90К85 + 2 підживлення; 4. Гній (30 т/га) + N140Р180К170; 5. Гній (30 т/га) + N140Р180К170 + 1 підживлення.

Підживлення водними розчинами калій-магнієвих нітратних солей в дозі 16 кг/га (10 кг/га КNО3 + 6 кг /га Mg(NО3)2) з додаванням бору (1 кг/га Н3ВО3) проводили позакоренево перед змиканням листків в міжряддях і через три декади з робочим об'ємом рідини 600 л/га. Повторність дослідів була трикратною. Площа облікової ділянки основного досліду становила 100, короткотривалого – 50 м2.

Відбір і підготовку до аналізів ґрунтових і рослинних зразків здійснювали за

Таблиця 1 - Схема досліду та внесена кількість добрив в сівозміні

за 1979-1999 рр.

Примітка. *Сумарна кількість добрив внесена в даному полі за дві ротації сівозміни

загальноприйнятими методиками. В ґрунті рН сольової і водної витяжок визначали потенціометрично; суму ввібраних основ за методом Каппена-Гільковиця; вміст гумусу за Тюріним; загального азоту за К’єльдалем; фракційний склад сполук азоту за методом Шконде і Корольової; вміст лужногідролізованих сполук азоту за Корнфілдом; амонійного азоту фотометрично з реактивом Несслера; нітратного - іонометрично за Александровою і Губарєвою; рухомого фосфору і калію за Мачигіним; водорозчинного калію у водній витяжці та необмінно-фіксованого калію у 2н НСІ витяжці; рухомі форми свинцю, кадмію, міді та цинку в амонійно-ацетатній витяжці (рН=4,8) на атомно-адсорбційному фотометрі С-115; вологість ґрунту – гравіметричним методом. Для розрахунків балансу азоту і калію було використано і узагальнено дані А.П. Лісовала та співробітників кафедри (2000, 2002), для порівняння агрохімічних показників ґрунту за тривалого застосування добрив - дані І.У. Марчука (1979, 1980).

Фенологічні спостереження за рослинами цукрових буряків у дослідах проводили згідно з методикою, розробленою Інститутом цукрових буряків (1996). Озолення рослинного матеріалу виконували за методом К.Гінзбург та ін. з наступним визначенням азоту фотометрично з використанням реактиву Несслера; фосфору за Деніже в модифікації Левицького; калію - на полуменевому фотометрі. Вміст свинцю, кадмію, міді та цинку в рослинах визначали в 1н НNО3 витяжці після сухого озолення на атомно-адсорбційному фотометрі С-115. Визначення технологічних показників якості коренеплодів цукрових буряків проводили на лінії “Венема”.

Активність ферменту сахарозофосфатсинтетази в листках рослин цукрових буряків визначали резорциновим методом після виділення його за Губером (1989). Виділення ферменту сахарозосинтетази із коренеплодів цукрових буряків проводили за методикою В.Д. Сакало (1993), його активність у реакції розщеплення сахарози визначали арсеномолібдатним методом, участь в синтезі сахарози – резорциновим методом.

Економічну оцінку ефективності використання різних норм і способів внесення добрив під  цукрові буряки проводили за цінами 2002 р., енергетичну ефективність застосування добрив за методикою Ю.О. Тараріко (2001).

За погодними умовами 1999 р. відрізнявся від інших високими температурами, які в період червень-серпень переважали середньомісячну багаторічну на 2,8-8,7 0С та значно меншою кількістю опадів. За вегетаційний період 1999 р. випало 72,4% середньої багаторічної норми. Сприятливіші умови для формування продуктивності цукрових буряків склалися у 2001р.: середньомісячні температури наближалися до багаторічних, лише в липні та серпні переважали відповідні показники на 4,5 і 5,80С. Опади розподілялися нерівномірно: в червні їх кількістю становила 221% місячної норми, другий період вегетації був посушливий. Вегетаційний період 2002 р. за розподілом опадів і температур був подібним до попереднього року. Однак значна (75,9 мм) кількість опадів у вересні сприяла посиленому відростанню листків під кінець вегетації, що знизило вміст сахарози в коренеплодах при значному урожаї.

Вплив тривалого систематичного використання добрив на агрохімічні властивості лучно-чорноземного ґрунту

Результати досліджень показали, що за сумісного застосування органічних і мінеральних добрив знижувалися процеси мінералізації органічної речовини ґрунту, що уповільнювало її втрати і підтримувало вміст гумусу на більш високому рівні порівняно з контролем і  показниками 1979р. (рис. 1).

Рис. 1. Вміст гумусу в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті

Застосування N2155Р2405К2412 на фоні гною (260 т/га) обумовило збільшення вмісту гумусу в шарі ґрунту 0-50 см на 0,05-0,12%, 50-100 см – на 0,15-0,08% відповідно даних 1979 р. Подібні процеси з меншими кількісними змінами простежувалися у варіантах із сумісним внесенням на фоні гною (260 т/га) N1550Р1610К1615 і N1480Р1370К1561. Тривале використання гною позитивно вплинуло на вміст гумусу в ґрунті, що досліджувався на глибині 25-100 см. Однак, така система удобрення зумовила втрати органічної речовини з орного шару ґрунту порівняно з 1979 р. на 0,14%. Самостійне внесення мінеральних добрив хоча і збільшило вміст гумусу порівняно з контролем, але не сприяло його стабілізації. На цьому варіанті протягом 1979-1999 рр. встановлено зниження вмісту гумусу по всьому метровому шару ґрунту. Значні його втрати за дві ротації сівозміни були відзначені у варіанті без добрив. В орному шарі ґрунту вони становили 0,32%, що знизило запас гумусу на 9,6 т/га порівняно з 1979р.

Внесення органічних і мінеральних добрив протягом 1979-1999 рр. позитивно вплинуло на вміст загального азоту в ґрунті (табл. 2).

Таблиця 2 - Вплив добрив на вміст азоту в лучно-чорноземному

карбонатному ґрунті, мг/кг ґрунту

Примітка:        1 – 1979 р.;

       2 – 1999 р.

За органічної системи удобрення (гній (260 т/га) його кількість в орному та підорному шарах ґрунту збільшилася відповідно на 12,7-11,2%, мінеральної (N1550Р1610К1615) – на 5,34-2,43%, органо-мінеральної (гній + N1550Р1610К1615) – на 16,6-15,0%. Суттєвіше (21,9-17,8%) його збільшення відмічено за внесення протягом двох ротацій сівозміни на фоні гною (260 т/га) N2155Р2405К2412. У зв’язку з перерозподілом азоту кореневою системою та неповним його використанням рослинами відбувалося накопичення азоту в нижніх (75-100 см) шарах ґрунту. Вміст мінеральної та легкогідролізованої фракцій азоту в шарі ґрунту 0-50 см відповідно становив 17,1-8,61% від загального, тоді як основна (89,2-91,5%) його кількість знаходилась у формі важко- і негідролізованих сполук.

Порівняно з показниками 1979р. максимальне (101 мг/кг) збільшення вмісту мінеральних і легкогідролізованих сполук азоту в орному шарі ґрунту відмічено у варіанті, де вносили N1550Р1610К1615, найменше (44,0 мг/кг) – за внесення гною (260 т/га). Серед варіантів з добривами вміст негідролізованих сполук азоту був найнижчим і становив 67,2% за використання N1550Р1610К1615, тоді як в контрольному варіанті - 71,7%, що свідчить про підвищення рухливості органічної речовини за тривалого внесення мінеральних добрив. Вирощування культур без застосування добрив протягом двох ротацій сівозміни спричинило зниження вмісту як легкорухливих, так і важкодоступних сполук азоту в метровому шарі ґрунту, що досліджувався.

Систематичне використання добрив обумовлювало позитивний вплив на вміст рухомих форм фосфору в лучно-чорноземному ґрунті. Сумісне внесення органічних і мінеральних добрив виявилося ефективнішим за роздільне. На початку росту цукрових буряків вміст рухомих сполук фосфору за умови застосування на фоні гною (30 т/га) одинарної (N140Р180К170) і розрахованої на запланований приріст урожаю (N130Р70К150) норм мінеральних добрив перевищував контроль відповідно на 53,5 і 65,9 мг/кг ґрунту. Позитивні тенденції в цьому аспекті відмічені за роздільного внесення гною і N140Р180К170. В ході вегетації цукрових буряків кількість рухомих сполук фосфору в ґрунті знижувалась як через винос їх рослинами, так і ретроградації в менш рухливі форми. В розподілі рухомих форм азоту і калію в ході вегетації рослин простежувалась закономірність подібна до фосфору.

Тривале систематичне застосування органічних і мінеральних добрив як окремо так і сумісно протягом двох ротацій сівозміни сприяло збільшенню вмісту водорозчинного, обмінного та в меншій мірі необмінно-фіксованого калію (табл. 3). Кількість водорозчинного калію за період 1979-1999 рр. змінилася незначно, що пов’язано із підвищеною його рухливістю і використанням рослинами. Залежно від системи і норми добрив вміст обмінно-поглинутого калію в орному та підорному шарах ґрунту, порівняно з показниками 1979 р., збільшився за органічної системи удобрення (гній (260 т/га) на 19,5-14,9%, мінеральної (N1550Р1610К1615) – на 15,7-10,9%, органо-мінеральної (гній + N1550Р1610К1615) – на 18,1-16,9%.

Застосування добрив протягом двох ротацій сівозміни обумовило підвищення вмісту необмінно-фіксованого калію, що свідчить про зростання його потенційних запасів за рахунок високої вбирної здатності ґрунту. В цьому аспекті найбільші зміни відзначені за внесення N2155Р2405К2412 на фоні гною (260 т/га). Така

Таблиця 3 - Вплив добрив на вміст калію в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, К2О мг/кг ґрунту

Примітка:        1 – 1979р.;

2 – 1999р.

кількість добрив сприяла збільшенню вмісту необмінного калію в шарі 0-50 см на 94,0-93,0, 75-100 см - на 96,0-91,0 мг/кг ґрунту порівняно з показниками 1979 р. та на 15,6-16,0 і 18,5-15,2 мг/кг ґрунту відносно контролю. Зміна вмісту цієї форми калію в шарі ґрунту 50-75 см як по відношенню до контролю, так і до показників 1979 р. пов’язана із перерозподілом в ньому мулуватої фракції, яка має найвищу фіксуючу здатність, а також із використанням частини необмінного калію верхніх горизонтів активною кореневою системою рослин в процесі живлення. Протягом двох ротацій сівозміни без добрив відбулося збіднення метрового шару ґрунту на необмінно-поглинуті сполуки калію в кількості 25,0-13,0 мг/кг ґрунту порівняно з вихідним їх вмістом. Це вказує на калійне виснаження останнього внаслідок переходу його в більш рухомі форми і виносу рослинами.

баланс азоту і калію в ґрунті

Незважаючи на підвищення вмісту рухомих сполук азоту і калію у  варіантах з добривами, порівняння статей їх надходження і витрат показало, що найбільш сприятливі умови для стабілізації живлення рослин склалися у варіантах із насиченням сівозміни на фоні гною (13 т/га) 252 та 375 кг/га NРК. За цього баланс азоту становив +18,5-32,0 кг/га, калію – +49,0-80,0 кг/га відповідно. Спільне застосування з насиченням на 1 га гною (13 т) і 221 кг NРК забезпечило позитивний (31,0 кг/га) баланс калію за негативного (-3,00 кг/га) по азоту. В інших варіантах відмічено дефіцит цих елементів, який досяг значних (-72,9 кг/га азоту та –77,0 кг/га калію) розмірів за тривалого вирощування культур сівозміни без внесення добрив.

продуктивність цукрових буряків за умови використання різних норм і способів внесення добрив

Формування врожаю коренеплодів і гички знаходиться в чіткій залежності від системи удобрення (табл. 4). Застосування гною (30 т/га) в середньому за роки досліджень забезпечило врожайність коренеплодів та гички на рівні 28,4 і 22,3 т/га, що на 19% і 24% перевищувало контроль, тоді як за внесення N140Р180К170 приріст урожаю перших становив 18,8 т/га або 179%, а гички – 17,7 т/га або 198%. Більш ефективним, в цьому аспекті, було сумісне використання органічних і мінеральних добрив. Розрахункова норма мінеральних добрив (N130Р70К150), внесена на фоні гною (30 т/га), в середньому за роки досліджень, забезпечила отримання приросту врожаю на рівні запланованого 25,4 т/га. У варіантах, де застосовували одинарну (N140Р180К170) та півтори (N210Р270К255) норми мінеральних добрив на фоні гною (30 т/га) прирости врожаю зростали в 2,1-2,4 раза до контролю (без добрив).

Позакореневе підживлення рослин цукрових буряків на лучно-чорноземному ґрунті порівняно з варіантами основного удобрення було ефективнішим за умови дворазового його проведення по помірній (N70Р90К85) нормі добрив, яка вносилась на фоні гною (30 т/га) безпосередньо під цукрові буряки. За цього врожайність коренеплодів досягала 49,4 т/га, що на 7,4 т/га перевищувало аналогічний варіант без підживлення і на 25,6 т/га контроль.

Продуктивність цукрових буряків обумовлюється не лише величиною врожаю, але і його якістю (табл. 5). Підвищення доз мінеральних добрив на фоні гною зумовлювало зниження цукристості (r= -0,91+0,20) та підвищення вмісту "шкідливих" нецукрів (r=0,94+0,17) в коренеплодах. У фазу технологічної зрілості у варіанті, де на фоні гною (30 т/га) застосовували N210Р270К255 їх вміст відповідно становив 16,3% та 13,7 мг-екв, тоді як на контролі - 18,3% і 9,81 мг-екв. Дослідження показали, що приріст технологічного збору цукру (3,18 т/га) у варіанті за внесення півтори (N210Р270К255) норми мінеральних добрив на фоні гною за рахунок зниження показників якості був отриманий на рівні варіанту із розрахунковою (N130Р70К150) нормою, оскільки зниження вмісту сахарози (1,20%) та підвищення вмісту α-амінного азоту і розчинної золи (0,30 і 1,31 мг-екв) в останньому було найменшим порівняно з контролем.

За рахунок вищої продуктивності коренеплодів цукрових буряків у варіантах із одно- і дворазовим підживленням по одинарній (N140Р180К170) та помірній (N70Р90К85) нормах добрив, що внесені на фоні гною, отримано найвищий (3,35 і 3,86 т/га) приріст технологічного збору цукру, тоді як у відповідних варіантах основного внесення - 3,22 і 2,13 т/га. Таким чином, результати досліджень свідчать про доцільність проведення позакореневого підживлення як додаткового заходу для покращення якості коренеплодів.

Таблиця 4 - Вплив норм і способів внесення добрив на врожайність коренеплодів і гички цукрових буряків, т/га

Таблиця 5 - Вплив норм і способів застосування добрив на технологічні показники якості коренеплодів цукрових буряків

(середнє за 1999, 2001, 2002 рр.)

Продуктивність цукрових буряків тісно пов’язана з метаболізмом сахарози. Рівень мінерального живлення помітно впливав на процеси цукронакопичення в рослинах (табл. 6).

Таблиця 6 - Активність сахарозофосфатсинтетази в листках та сахарозосинтетази в коренеплодах цукрових буряків (середнє за 1999,2001,2002 рр.), мкмоль /мг білку

Примітка. Фон – гній (30 т/га)

За підвищення норми мінеральних добрив з N70Р90К85 до N140Р180К170 на фоні гною (30 т/га) в фазу змикання листків в міжряддях активність сахарозофосфатсинтетази, виміряна за синтезом сахарози, зростала на 1,05 мкмоль/мг білку за годину. Одно- і дворазове позакореневе підживлення підвищувало цей показник більше ніж в 1,2 раза порівняно з відповідними варіантами основного удобрення. Максимального (2,80-5,17 мкмоль сахарози/мг білку за годину) рівня активність ферменту в листках досягала в період інтенсивного росту рослин, коли їх асиміляційна поверхня мала найбільші розміри. При настанні технологічної зрілостіі рослин площа листової поверхні значно зменшувалася, що знижувало активність сахарозофосфатсинтетази.

Результати досліджень показали, що збільшення норм добрив підвищувало каталітичну активність сахарозосинтетази в коренеплодах, направлену на розщеплення сахарози. Швидкість цього процесу в фазу технологічної зрілості коренеплодів цукрових буряків у варіанті, де вносили N70Р90К85 на фоні гною (30 т/га) в 1,9 раза перевищувала відповідні дані на контролі, тоді як у варіанті N140Р180К170 на фоні гною - в 2,5 раза. Позакореневе одно- і дворазове підживлення сприяло зниженню цих показників за відповідними нормами основного удобрення на 0,33-0,82 мкмоль фруктози/мг білку за годину. Активність цього ферменту змінювалася протягом всього періоду вегетації і досягала максимуму в період інтенсивного росту коренеплодів. Гальмування їх росту за відсутності добрив супроводжувалося відповідним зниженням процесу розщеплення сахарози, порівняно з іншими варіантами досліду. Розрахунки коефіцієнтів кореляції показали, що між активністю ферменту сахарозосинтетази, що направлена на розщеплення сахарози, та накопиченням сахарози в коренеплодах цукрових буряків існує зворотна залежність (r = -0,92+0,15).

ефективність застосування добрив під цукрові буряки

Економічний аналіз використання добрив показав, що найбільших витрат потребує сумісне внесення органічних і мінеральних добрив. Варіанти із застосуванням на фоні гною (30 т/га) одинарної (N140Р180К170) та півтори (N210Р270К255) норм мінеральних добрив в цьому аспекті характеризуються близькими показниками 1329 і 1747 грн/га. Сумісне внесення гною (30 т/га) і N210Р270К255 забезпечило максимальний (3978 грн./га) умовно-чистий прибуток. Найвищу (52,8-72,6 кг коренеплодів та 6,06-8,71 кг цукру) окупність одного кілограма діючої речовини добрив отримано у варіантах, де на фоні гною (30 т/га) застосовували мінеральні добрива в одинарній (N140Р180К170) та розрахунковій (N130Р70К150). Аналізуючи показники енергетичної ефективності слід зазначити, що найвищим (3,15) коефіцієнтом характеризувалося застосовування мінеральних добрив в нормі N140Р180К170. Це пов’язано з меншими енерговитратами на їх внесення. За умови використання мінеральних добрив в тій же та розрахунковій нормах на фоні гною (30 т/га) величина цього показника становила 2,85-2,96. Узагальнення всіх складових частин ефективності дозволило стверджувати, що застосування одинарної (N140Р180К170) та розрахованої на запланований приріст урожаю (N130Р70К150) норм мінеральних добрив на фоні гною (30 т/га) є економічно обґрунтованим та енергетично доцільним заходом при вирощуванні цукрових буряків.

Розрахунки показників ефективності позакореневого підживлення рослин цукрових буряків свідчать про доцільність його проведення. Найбільший (3975 грн./га) умовно-чистий прибуток одержано у варіанті з одноразовим підживленням по одинарній (N140Р180К170) нормі мінеральних добрив, тоді як найвища окупність одного кілограма діючої речовини добрив урожаєм коренеплодів (104 кг) і цукру (13,2 кг) була отримана за дворазового підживлення по помірній (N70Р90К85) їх нормі, що внесені в основне удобрення на фоні гною (30 т/га).

висновки

Досліджені зміни вмісту гумусу, сполук азоту і калію в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті та його агроекологічний стан за тривалого внесення добрив, проведений аналіз впливу різних норм і способів застосування добрив на продуктивність рослин цукрових буряків, що дозволило зробити наступні висновки:

1. Тривале (протягом 1979-1999 рр.) внесення добрив спричинило зміни у вмісті гумусу та його розподілі як в орному, так і в глибших шарах лучно-чорноземного карбонатного ґрунту. Найбільш суттєве (0,98%) збільшення вмісту гумусу простежувалося за умови двадцятирічного сумісного внесення гною (260 т/га) і N2155Р2405К2412. Підвищення норм мінеральних добрив на фоні гною зумовило звуження співвідношення С:N у метровому шарі ґрунту до 9,57-7,14, тоді як в контролі воно становило 11,7-10,0%. Без застосування добрив протягом двох ротацій зерно-бурякової сівозміни відбулися максимальні (0,32%) втрати гумусу в орному шарі
2. Внесення добрив протягом двох ротацій сівозміни сприяло перерозподілу в азотному фонді ґрунту порівняно з показниками 1979 р. з підвищенням вмісту важкогідролізованих і негідролізованих форм за органічної та органо-мінеральної систем удобрення та мінеральних і легкогідролізованих його сполук за мінеральної. Тривале застосування добрив обумовлювало збільшення частки важкодоступних рослинам сполук азоту в загальній його кількості.
3. Систематичне внесення добрив оптимізувало фосфорне живлення рослин цукрових буряків, підвищуючи рівень забезпечення ґрунту фосфором від середнього до підвищеного і високого. Ефективнішим у цьому аспекті є сумісне використання гною (30 т/га) і N210P270K255.
4. За тривалого застосування добрив відбулося збільшення вмісту водорозчинної, обмінної і в меншій мірі необмінно-фіксованої форми калію. Так, за внесення N2155Р2405К2412 на фоні гною (260 т/га) кількість водорозчинного калію в шарі ґрунту 0-50 см порівняно з 1979 р. збільшилась на 14,1-17,3%, обмінно-поглинутого – на 21,0-19,1%, необмінно-фіксованого – на 5,40%.
5. Тривале застосування в сівозміні традиційних органічних і мінеральних добрив не зумовило забруднення метрового шару лучно-чорноземного ґрунту важкими металами. Так, вміст рухомих сполук свинцю, кадмію, цинку та міді після двадцятирічного внесення добрив був значно нижчим встановленого максимального допустимого рівня. Еколого-агрохімічна оцінка лучно-чорноземного карбонатного ґрунту при насиченні сівозміни гноєм (13 т/га) і 375 кг/га NPK становить 74 бали, що на 24 вище показника для варіанту без добрив.
6. Використання добрив інтенсифікувало наростання вегетативної маси рослин цукрових буряків та їх листового апарату. За органо-мінерального удобрення відмічено збільшення маси коренеплодів в 1,6-2,0 раза, гички – в 1,8-2,4, площі поверхні листків - у 2,2-2,8 раза порівняно з контролем, а також продовження періоду життєдіяльності останніх.
7. Сумісне внесення гною (30 т/га) та мінеральних добрив в різних нормах оптимізувало використання поживних речовин з ґрунту і добрив рослинами цукрових буряків. Так, якщо за внесення N140P180K170 для формування 10 т коренеплодів і відповідної кількості гички використовувалося 46,5 кг азоту , 13,0 - фосфору , 51,2 - калію, то за аналогічної норми добрив на фоні гною (30 т/га) ці показники підвищувалися відповідно до 51,4, 14,5, 52,9 кг. Коефіцієнти використання елементів живлення з добрив за останнього удобрення становили 64,2% (N), 20,4 (Р2О5) і 72,8 (К2О). За внесення мінеральних добрив в нормі , розрахованої на запланований приріст урожаю (N130P70K150), ці коефіцієнти  становили відповідно 62,4, 21,2 і 73,6%.
8. Насичення варіантів сівозміни на фоні гною (13 т/га) 375 та 252 кг/га NРК оптимізувало баланс азоту і калію в орному шарі ґрунту. Зниження цього показника за використання мінеральних добрив до 221 кг/га NРК на фоні гною (13 т/га) спричинило формування від’ємного балансу азоту, при позитивному - калію. Значних величин (-72,9 кг/га азоту і –77,0 кг/га калію) дефіцит елементів живлення досягав за вирощування культур в сівозміні без застосування добрив.
9. Органо-мінеральна система удобрення створює оптимальні умови для формування урожаю коренеплодів і гички. Так, застосування одинарної (N140P180K170) норми мінеральних добрив на фоні гною (30 т/га) забезпечило приріст урожаю коренеплодів порівняно з контролем на 108%, тоді як мінеральних добрив в тій же нормі – 79,0%. Внесення розрахункової норми мінеральних добрив (N130P70K150) сприяло отриманню приросту урожаю на рівні запланованого – 25,4 т/га. Підвищення норми мінеральних добрив за органо-мінерального удобрення до N210P270K255 обумовило найвищу (55,9 і 53,3 т/га) врожайність коренеплодів і гички.
10. Внесення одинарної (N140P180K170) та на фоні гною (30 т/га) полуторної (N210P270K255) норми мінеральних добрив збільшувало валовий збір цукру з одиниці площі завдяки суттєвому приросту врожаю. Цукристість коренеплодів за цього зменшувалась на 1,50-2,00% порівняно з контролем.
11. Позакореневе підживлення рослин цукрових буряків калій-магнієвими солями (КNО3+Mg(NО3)2) з додаванням бору (Н3ВО3) в 1,2-2,0 раза підвищувало активність сахарозофосфатсинтетази в листках порівняно з варіантом без добрив і за використання відповідних норм мінеральних добрив, які вносилися на фоні гною безпосередньо під цукрові буряки. Підвищення норм мінеральних добрив збільшувало каталітичну активність сахарозосинтетази направлену на розщеплення сахарози в коренеплодах, хоча відносна активність синтезу дисахариду також зростала, особливо за додаткового позакореневого підживлення.

Проведення позакореневого підживлення цукрових буряків забезпечило підвищення цукристості коренеплодів на 0,10-0,20% і приріст їх урожаю на 3,10-7,40 т/га порівняно з варіантами за використання відповідних норм мінеральних добрив, які вносилися на фоні гною безпосередньо під цукрові буряки.

12. Підвищені норми мінеральних добрив на фоні гною зумовлювали погіршення якості коренеплодів цукрових буряків. Зокрема, збільшувався вміст α-амінного азоту та розчинної золи (катіонів калію та натрію). При цьому технологічний вихід цукру зростав за рахунок більшої урожайності коренеплодів. Позакореневе підживлення поліпшувало показники якості коренеплодів в результаті зниження вмісту “шкідливих” нецукрів і збільшення в них сахарози.
13. Застосування органічних і мінеральних добрив безпосередньо під цукрові буряки є економічно доцільним заходом, який забезпечував від 3335 до 3978 грн./га умовно-чистого прибутку. Найвища окупність одного кілограма NРК добрив урожаєм коренеплодів (72,6 кг) і цукру (8,71 кг) відзначена за внесення на фоні гною (30 т/га) розрахункової (N130P70K150) норми мінеральних добрив. Використання разового підживлення підвищувало окупність кілограму добрив на 1,31 кг цукру, а дворазового – на 5,01 кг порівняно з відповідними нормами мінеральних добрив, які вносили на фоні гною (30 т/га) в основне удобрення. Найвища (3,15) віддача урожаєм на одиницю витрат антропогенної енергії досягнута за застосування під цукрові буряки одинарної (N140P180K170) норми мінеральних добрив.

Рекомендації виробництву

1. В польовій зерно-буряковій сівозміні на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті Північного Лісостепу України з середнім забезпеченням азотом і фосфором та низьким калієм для отримання урожайності коренеплодів цукрових буряків гібриду Український ЧС-70 на рівні 50,0 т/га рекомендується вносити на фоні гною (30 т/га) одинарну (N140Р180К170) і розраховану на запланований приріст урожаю коренеплодів 25,0 т/га (N130Р70К150) норми мінеральних добрив під основний обробіток ґрунту.
2. Для підвищення урожайності і вмісту сахарози в коренеплодах гібриду Український ЧС-70 починаючи з фази змикання листків в міжряддях, рекомендується проводити одно- і дворазового позакореневого підживлення калій-магнієвими солями в нітратній формі в дозі 16 кг/га (10 кг/га КNО3 + 6 кг /га Mg(NО3)2) з додаванням бору (1 кг/га Н3ВО3) по одинарній (N140Р180К170) і помірній (N70Р90К85) нормах мінеральних добрив, які внесені на фоні гною (30 т/га) під основний обробіток ґрунту.

Список опублікованих праць

1. Ященко Л.А. Вплив тривалого застосування добрив в зерново-буряковій сівозміні на вміст і форми калію в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті // Науковий вісник НАУ. – 2000. - № 26. – С. 154-157.
2. Марчук І.У., Ященко Л.А. Форми азотних сполук у лучно-чорноземному карбонатному ґрунті при довгостроковому застосуванні добрив // Вісник ХДАУ. – 2001. - №4. – С.35-38 (отримання експериментальних даних та їх аналіз).
3. Марчук І.У., Ященко Л.А. Вплив позакореневого підживлення на продуктивність цукрових буряків // Зб. наук. праць Вінницького ДАУ. – 2002. - Вип. 11. – С. 26-29 (проведення літературного огляду, отримання експериментальних даних).
4. Марчук І.У., Ященко Л.А. Вплив органічних і мінеральних добрив на продуктивність цукрових буряків // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – 2002. - №4. – С.27-29 (отримання та узагальнення експериментальних даних, висновки).
5. Лісовал А.П., Марчук І.У., Ященко Л.А., Яригіна Н.Я., Макаренко В.М. Вплив добрив на формування балансу азоту і калію в зерно-буряковій сівозміні на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті Лісостепу України // Вісник Харківського НАУ ім. В.В. Докучаєва. Присвячений 100-річчю з дня народження О.М. Можейка. – 2002. - №1. – С. 31-34 (узагальнення отриманих даних та висновки).
6. Марчук І.У., Андрієнко В.О., Ященко Л.А. Вплив норм добрив на вміст поживних елементів у лучно-чорноземному карбонатному ґрунті // Вісник аграрної науки. - 2002. - №7. – С. 22-24 (узагальнення отриманих даних, висновки).
7. Марчук І.У., Ященко Л.А. Вплив добрив на процеси синтезу вуглеводів та урожайність цукрового буряку // Науковий вісник НАУ. – 2002. - №57. – С. 250-253 (отримання експериментальних даних, їх узагальнення, аналіз).

Ященко Л.А. Агрохімічне обґрунтування підвищення продуктивності цукрових буряків на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04 – агрохімія. Національний аграрний університет, Київ, 2003.

В дисертації викладені результати досліджень впливу тривалого застосування добрив в типовій зерно-буряковій сівозміні Лісостепу на поживний режим лучно-чорноземного ґрунту, зміну вмісту гумусу, сполук азоту і калію в метровому шарі. В результаті досліджень встановлено, що найбільш стабілізуючу дію на вміст гумус, сполук азоту і калію в ґрунті за дві ротації сівозміни мало сумісне застосування органічних і мінеральних добрив. Наведені дані про вміст свинцю, кадмію, цинку і міді в ґрунті та рослинах цукрових буряків за тривалого внесення добрив. Встановлено, що кількість досліджуваних елементів знаходиться значно нижче гранично-допустимих концентрацій і не приводить до забруднення продукції. З урахуванням агрохімічних і агроекологічних показників ґрунту розрахована його еколого-агрохімічна оцінка.

Викладені результати досліджень впливу різних норм і спосіб внесення добрив на окремі фізіолого-біохімічні процеси в рослинах цукрових буряків, їх урожайність і якісні показники. Встановлено дію позакореневого підживлення калій-магнієвими нітратними солями на активність цукросинтезуючих ферментів. Визначена ефективність внесення добрив в основне удобрення та позакореневого підживлення як додаткового заходу на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті.

Ключові слова: органічні і мінеральні добрива, агрохімічні та агроекологічні показники, баланс, позакореневе підживлення, ферменти, продуктивність, ефективність, окупність.