|
НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ШЕПЕЛЯ МИКОЛА Олександрович
УДК 631.58:504.062:631.452(477.4)
ВПЛИВ ЕКОЛОГІЗАЦІЇ ЗЕМЛЕРОБСТВА НА РОДЮЧІСТЬ ҐРУНТУ ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ РІЛЛІ В ЗЕРНО-ТРАВ’ЯНІЙ ЛАНЦІ СІВОЗМІНИ В УМОВАХ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ
06.01.01 - загальне землеробство
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Київ – 2006
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України
Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор
Манько Юрій Прокопович,
Національний аграрний університет, професор кафедри землеробства та гербології
Офіційні опоненти : доктор сільськогосподарських наук, професор
Малієнко Анатолій Митрофанович,
Інститут землеробства УААН, завідувач лабораторії
обробітку ґрунту та захисту від бур’янів
кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Задорожний Віктор Сергійович, Інститут кормів УААН, вчений секретар
Провідна установа - Інститут цукрових буряків УААН, лабораторія
агроекомоніторингу, м. Київ
Захист відбудеться “13“ червня 2006 р. о 1000 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.10 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ - 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №3, аудиторія 65
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету: 03041, м. Київ - 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №4, к. 41
Автореферат розісланий “12“ травня 2006 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Рожко В.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми обумовлена об’єктивними обставинами, що склалися в останні десятиріччя в галузі землеробства в нашій країні. Як техногенно-хімічне інтенсивне землеробство у 80-ті роки минулого століття, так і перехід до екстенсивного ведення господарства з економічних причин у 90-ті роки негативно вплинули на потенційну і ефективну родючість ґрунту, викликавши його деградацію.
Вказаний стан родючості ґрунтів в Україні вимагає невідкладного пошуку шляхів її стабілізації і наступного розширеного відтворення на засадах природовідповідності і економічної доцільності.
Об'єктивним напрямом такого пошуку виступає екологізація галузі, складовими якої є всі елементи системи землеробства з відповідними екологічними обмеженнями. Пріоритетами в екологічній системі землеробства мусить бути оптимізація внесення органічних добрив з використанням нетоварної частини урожаю та сидеральних культур, ґрунтозахисна система обробітку ґрунту, застосування екологічно обґрунтованої системи захисту рослин від шкідливих організмів. Побудова і впровадження такої системи означає відповідність землеробської діяльності людини законам природи, робить галузь землеробства симбіотичною, взаємно корисною для людини і природи.
Крім того важливим явищем на світовому ринку продовольчих товарів є тенденція до зростання частки екологічно чистих продуктів. Набуває розвитку біологічне агровиробництво, основними ознаками якого є відмова від застосування пестицидів, мінеральних добрив та генетично модифікованих сортів. Річний об'єм європейського ринку таких продуктів зараз становить біля 6 млрд. доларів, а в ближчому майбутньому їх частина складатиме до 10% всього ринку. Незважаючи на те, що на ці товари ціни на 20-30% більші, ніж на звичайне продовольство, споживачі віддають їм перевагу. Очевидно, що ці обставини мають певний інтерес для українських виробників продовольчих товарів, адресованих для світового ринку та для внутрішнього споживання. В той же час в Україні не проводились глибокі порівняльні дослідження можливості виробництва екологічно чистого продовольства в залежності від різних зонально адаптованих систем землеробства – біологічної, техногенно–хімічної, чи екологічної. Так само відсутня інформація про порівняльну оцінку технологічної, економічної та енергетичної ефективності названих систем.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною тематичної програми досліджень кафедри землеробства та гербології Національного аграрного університету з теми “Розробка та впровадження моделі екологічного землеробства у Лісостепу України”, номер державної реєстрації 0102 U 006197.
Мета і завдання досліджень. Метою досліджень стала агроекономічна оцінка та адаптація моделі екологічного землеробства до умов Лісостепу України. Досягнення поставленої мети здійснювали проведенням досліджень в умовах стаціонарного досліду варіантів систем біологічного та екологічного землеробства в порівнянні з традиційною техногенно-хімічною (промисловою) системою інтенсивного землеробства.
Для досягнення мети були виконані наступні завдання:
- Оцінка оптимальності агрофізичних та водних параметрів екологічного середовища досліджуваних в досліді агроценозів;
- Визначення агрохімічних та біологічних показників родючості ґрунту;
- Оцінка фітосанітарного стану агроценозів і заходів ефективного екологічно регламентованого контролювання наявності на полях шкідливих організмів;
- Фітометрія піддослідних рослин, оцінка їх урожайності, структури урожаю та його якості;
- Економічна та енергетична оцінка систем землеробства.
Об’єкти досліджень: культурні та сегетальні рослини в зерно-трав’яній ланці польової сівозміни, ґрунт, засоби удобрення ґрунту, засоби захисту посівів від шкідливих організмів.
Предмет досліджень: зміни агрофізичних, водних, агрохімічних та біологічних показників родючості ґрунту, фітосанітарного стану полів, урожайності та якості урожаю культур ланки сівозміни під впливом систем промислового, екологічного та біологічного землеробства. Оцінка енергетичної та економічної ефективності систем землеробства.
Методи досліджень: загальнонаукові (аналіз, спостереження, порівняння, гіпотеза) та спеціальні (польовий, лабораторний, порівняльно-розрахунковий, статистичний).
Наукова новизна досліджень. Вперше в умовах Правобережного Лісостепу України на прикладі зерно-трав’яної ланки сівозміни здійснена експериментально технологічна, економічна, енергетична та екологічна оцінка систем землеробства трьох рівнів екологізації – промислового, екологічного та біологічного.
Проведеними дослідженнями встановлена оптимізація водних, агрофізичних, агрохімічних і біологічних властивостей екологічного середовища піддослідних агрофітоценозів під впливом екологічної системи землеробства та полицево-безполицевого основного обробітку ґрунту в сівозміні. Зокрема виявлено позитивний баланс доступних елементів мінерального живлення рослин, зростання вмісту гумусу у ґрунті, ефективне контролювання забур’яненості полів за цієї системи. Доведена господарська, економічна, енергетична та екологічна доцільність застосування екологічної системи землеробства.
Показано, що перспективи широкої практики біологічного землеробства обмежені можливостями біологічних засобів захисту рослин від шкідливих організмів. Виявлена недостатня ефективність гербіциду біологічного походження алметиду в контролюванні однодольних бур’янів.
Практичне значення отриманих результатів. Проведеними дослідженнями встановлено, що екологічна система землеробства та полицево-безполицевий основний обробіток ґрунту забезпечують підвищення рівня ґрунтової родючості, високу ефективність контролювання забур’яненості полів, зменшення енергетичних витрат, економічно обґрунтовану продуктивність ріллі з високими показниками якості рослинницької продукції.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу НАУ (2003-2004 рр.), конференції з проблем гербології (Інститут цукрових буряків, Київ, 2004), конференції за Чорноморською програмою збереження біорізноманіття (Міністерство охорони навколишнього середовища, Київ, 2005).
Особистий внесок здобувача полягає у самостійному вивченні літератури з теми, складанні програми та здійсненні науково-дослідних робіт, обробці та аналізі експериментального матеріалу, а також узагальненні отриманих результатів досліджень, що дозволило сформулювати основні положення дисертації та рекомендації по їх використанню.
Публікації. За результатами досліджень опубліковано 4 наукові праці у фахових виданнях, затверджених ВАК України.
Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 160 сторінках машинописного тексту, містить 51 таблиці, 26 рисунків, 11 додатків і складається із вступу, 6 розділів, висновків та рекомендацій виробництву. Список використаних літературних джерел охоплює 252 назви, в тому числі 46 зарубіжних авторів.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
У розділі поданий короткий аналітичний огляд літератури з питань екологізації систем землеробства, історичного розвитку, сучасного стану та перспектив їх удосконалення, зроблений всебічний аналіз впливу промислової (контроль), екологічної та біологічної систем землеробства і основного обробітку ґрунту на основні показники його родючості, забур’яненості посівів, урожайності культур, якості урожаю, економічних та енергетичних показників їх вирощування.
УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Кліматичні та грунтові умови місця проведення досліджень. Дослідження проведені протягом 2003–2005 років у стаціонарному досліді кафедри землеробства та гербології на Агрономічній дослідній станції Національного аграрного університету. Територія станції розміщена в правобережному Лісостепу України і віднесена до Середньо-Дніпровсько-Бугського природно-сільськогосподарського округу, Фастівського природно-сільськогосподарського району (Б.С. Носко, 1985 р.).
Клімат району помірно-континентальний. Середня багаторічна температура повітря за рік становить 6,80C, відносна вологість – 80%. У середньому за рік випадає 550 мм опадів, за вегетаційний період - 368 мм, або 67% річної їх кількості.
Тривалість періоду з температурою вище +50С складає 210 - 215 днів, а з температурою вище +100С - 150-189 днів.
За гідротермічними умовами вегетаційний сезон 2003 року був посушливим, істотно відрізняючись від багаторічної норми, 2004 року мав тенденцію до посушливості, а в 2005 році – вологим. Такі умови сприяли оцінці впливу погоди на досліджувані явища.
Грунт дослідного поля – чорнозем типовий малогумусний середньосуглинковий. Вміст гумусу в орному шарі становить за Кононовою та Белчиковою - 4%, легкогідролізованого азоту за Кононовою – 4,5 мг/100 г грунту, рухомого фосфору за Мачигіним - 4,5-5,5 мг/100 г грунту, обмінного калію за Масловою - 10,0 мг/100 г грунту.
Методика проведення досліджень. Експериментальні дослідження проведені в двофакторному стаціонарному польовому досліді, закладеному в 2002 році для вивчення трьох градацій системи землеробства і чотирьох градацій системи основного обробітку ґрунту. Схема чергування культур в сівозміні відповідає зональним умовам Лісостепу: конюшина - озима пшениця - цукрові буряки - кукурудза на силос - озима пшениця - кукурудза на зерно - горох - озима пшениця - цукрові буряки - ячмінь.
Зміст градацій першого фактору, системи землеробства, складений за ознакою її ресурсного забезпечення для відтворення родючості ґрунту:
- Промислова (контроль) - пріоритетне використання промислових агрохімікатів для відтворення родючості ґрунту з внесенням на гектар сівозмінної площі 12 т гною, 300 кг (N92P100K108) мінеральних добрив та інтенсивним застосуванням промислових пестицидів. Норма органічних добрив визначена необхідністю позитивного балансу гумусу і можливістю розвиненого тваринництва;
- Екологічна – пріоритетне використання для відтворення родючості ґрунту органічних добрив з внесенням на гектар сівозмінної площі 24 т органіки (12 т гною, 6 т нетоварної частини урожаю, 6 т маси пожнивних сидератів) і 150 кг (N46P49K55) мінеральних добрив, обробкою насіння комплексним біопрепаратом, застосуванням хімічних та біологічних препаратів для захисту рослин за критерієм еколого-економічного порогу наявності шкідливих організмів.
- Біологічна - застосування лише природних ресурсів з внесенням на гектар 24 т органіки для відтворення родючості ґрунту, використання комплексного біопрепарату для обробки насіння, біологічних засобів захисту посівів.
Зміст другого фактору, систем основного обробітку ґрунту в сівозміні:
- Диференційований (контроль): проведення за ротацію сівозміни 6 разів різноглибинної оранки, 2 рази поверхневого обробітку під озиму пшеницю після гороху і кукурудзи на силос та 1 раз – плоскорізного обробітку під ячмінь.
- Плоскорізний: різноглибинне розпушування ґрунту плоскорізом під всі культури сівозміни, крім поверхневого обробітку під озиму пшеницю в полях, указаних в контролі.
- Полицево-безполицевий: проведення за ротацію сівозміни 2 рази оранки під цукрові буряки, поверхневого обробітку під озиму пшеницю в полях, указаних в контролі, і плоскорізного розпушування під решту культур.
- Поверхневий: проведення обробітку ґрунту дисковими знаряддями на глибину 8-10 см. під всі культури сівозміни.
В складі вказаного стаціонарного досліду спостереження були проведені в зерно-трав’яній ланці сівозміни ячмінь–конюшина-озима пшениця (табл. 1).
Варіанти стаціонарного досліду розміщені методом розщеплених ділянок. Ділянки першого порядку, на яких здійснюють варіанти основного обробітку, мають посівну площу 280 м2 (8 х 35м), а облікову – 225 м2 (32,1 х 7м). Ділянки другого порядку, на яких застосовують відповідні системи удобрень і захисту рослин, характерні для окремих варіантів систем землеробства, мають посівну площу 93,6 м2 (8 х 11,7м), а облікову – 75 м2 (7 х 10,7м). Кількість повторень в досліді – 4, розміщення варіантів – систематичне. Окрім того, розпочинаючи з 2003 року, в кожному полі сівозміни була проведена виробнича перевірка систем землеробства на тлі кращого з вивчених раніше варіантів систем основного обробітку ґрунту, полицево-безполицевого. Площа ділянок в цьому випадку становить 0,07 га (11,7 х 64 м ) при 3 кратній повторності. Оцінку типовості погодних умов здійснювали за статистичними критеріями варіаційного аналізу (К.Т. Логвинов, 1976)
На дослідних ділянках висівали занесені до реєстру сорти сільськогосподарських культур: конюшини червоної - Носівська–5, озимої пшениці - Поліська–90, ярого ячменю - Скарлет. В 2003 році озима пшениця вимерзла, поле пересівали ярою пшеницею сорту Рання-93.
Програма досліджень передбачала визначення наступних показників: щільність орного шару ґрунту на глибині 0-10, 10-20, 20-30 см методом Н.А.Качинського на час сівби культури та перед збиранням урожаю; вміст доступної вологи в ґрунті на глибинах 0-10, 10-20, 20-30 та 0-100 см методом висушування зразків ґрунту до постійної маси при температурі 105 0С в ті ж строки; біологічна активність ґрунту за методикою Красильникова (розклад лляного полотна) по шарах 0-10, 10-20, 20-30 см; кількість дощових черв’яків – методом підрахунку копролітів на пробних ділянках на площі 0,5 м2 в фазу виходу в трубку ярого ячменю та озимої пшениці і перед збиранням конюшини; вміст нітратного азоту дисульфофеноловим методом за Грандвааль-Ляжу, рухомих форм фосфору - за Мачигіним, обмінного калію - за Масловою на полум’яному фотометрі в указаних шарах ґрунту; вміст гумусу - за Кононовою М.М. та Бєльчиковою Н.П.; облік бур’янів проводили в фазу сходів культурних рослин кількісним, а перед збиранням урожаю – кількісно-ваговим методом; структуру посівів – підрахунком рослин на пробних ділянках; площа листкової поверхні – методом вимірювання – за Д.М. Алімовим (2001); чисту продуктивність фотосинтезу – за А.А. Ничипоровичем (1955); облік урожаю проводили методом суцільного збирання з облікової ділянки з перерахунком на гектар; показники якості врожаю визначали та оцінювали згідно ГОСТ 3769-98 – ячменю та ДСТУ 3768-2004 - озимої пшениці; вміст важких металів в продукції рослинництва – за методикою ЦІНАО; енергетичну ефективність визначали за Ю.П. Манько (2002); статистичний аналіз одержаних експериментальних даних проводили за Б.А. Доспеховим (1985).
Таблиця 1
Зміст варіантів досліду в полях зерно-трав’яної ланки сівозміни
Примітка: біопрепарат для обробки насіння, виготовлений в Інституті агроекології та біотехнології УААН, являє собою комплекс специфічних для окремих культур бактерій азотфіксаторів, фосформобілізуючого штаму бактерій Enterobakter nimipressuralis 32-З та антифунгального штаму Paenibacillus polymyxa 6M.
ВПЛИВ СИСТЕМ ЗЕМЛЕРОБСТВА НА РОДЮЧІСТЬ ГРУНТУ ТА ЕКОЛОГІЧНІ УМОВИ В АГРОЦЕНОЗАХ
Фізичні і водні властивості ґрунту. Щільність ґрунту істотно зменшувалась під впливом екологізації землеробства на початку вегетаційного періоду, а перед збиранням урожаю культур ці зміни зникали. Внесення гною, побічної продукції та сидерату за біологічної та екологічної систем землеробства в сівозміні сприяє зменшенню щільності ґрунту. Її варіювання обумовлене також системами основного обробітку. Абсолютні показники об’ємної маси ґрунту не перевищували оптимальних величин (1,30-1,32 г/см3) для росту і розвитку культур ланки сівозміни. Різні системи основного обробітку ґрунту неоднаково впливали на щільність ґрунту. Суттєве збільшення щільності ґрунту було відмічене за безполицевих систем основного обробітку в порівнянні до полицевих як на початку (на 4,2%), так і в кінці вегетації культур (на 2%).
Рис. 1. Зміна щільності ґрунту під впливом систем землеробства та основного обробітку ґрунту в ланці сівозміни (2003-2005 рр.)
Системи землеробства не мали істотного впливу на запаси доступної вологи в ланці сівозміни, а серед систем основного обробітку ґрунту спостерігалася тенденція до її збільшення на тлі безполицевих систем обробітку. Кращі умови для збереження та накопичення вологи були за поверхневого обробітку ґрунту, істотно перевищуючи контроль на початку та в кінці вегетації культур як в орному, так і в метровому шарі ґрунту.
За погодних умов, які склалися в середньому в роки проведення дослідів, забезпечення рослин доступною вологою на початку весняної вегетації було достатнім - 191-192 мм. в метровому шарі ґрунту
Біологічна активність ґрунту. Найбільш сприятливі умови для розкладання лляної тканини мікроорганізмами складалися за промислової системи землеробства по всіх культурах ланки сівозміни (рис. 2). В полі ярого ячменю вона була більше від біологічної моделі на 21%, на конюшині – 17%, на ярій пшениці – 18%, на озимій пшениці - 13%, в середньому по ланці - 17%. Варіант екологічного землеробства займав проміжне місце і був майже на одному рівні на всіх полях культур ланки, поступаючись контролю на 9-10% (НСР05=4%). Отже, інтенсивне застосування мінеральних добрив істотно активізує життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів.
Серед варіантів обробітку ґрунту в сівозміні найвища біологічна активність в посівах була відмічена на тлі диференційованого та полицево-безполицевого обробітку. На поверхневому та плоскорізному обробітках поступалась контролю - на 15% та 13% в полі ячменю і ярої пшениці, 12% та 9% - на конюшині, 11% і 8% - на озимій пшениці (НСР05=5%).
Взаємодія факторів системи землеробства та основного обробітку виявила закономірність змін чисельності дощових черв’яків. Істотну перевагу над контролем мала біологічна система: на ячмені – на 25%, на конюшині – на 22%, на полі ярої пшениці та озимої пшениці – на 21% (НСР05=6%). На відміну від целюлозорозкладаючих мікроорганізмів, кількість черв’яків істотно зменшувалась на полицевих системах основного обробітку ґрунту. Істотно більша їх кількість була на тлі поверхневого та плоскорізного обробітку, переважаючи контроль на ячмені – на 12 та 7%, конюшині - 14 та 11%, ярій пшениці - 14 та 9%, озимій пшениці - 10 та 7% (НСР05=4%).
Рис. 2. Зміни активності целюлозорозкладаючих мікроорганізмів та кількості дощових черв'яків у ґрунті під впливом систем землеробства в полях зерно-трав'яної ланки сівозміни (2003-2005 рр.)
Аналіз підрахунків кількості дощових черв'яків у ґрунті в середньому по ланці свідчить про істотну перевагу біологічної (на 22% до контролю) та екологічної (11%) систем землеробства (рис.2). Серед варіантів основного обробітку ґрунту найбільша кількість їх була за поверхневого (+12%) та плоскорізного ( +8%) порівняно з контролем. Застосування пестицидів і мінеральних добрив помітно впливає на життєдіяльність дощових черв’яків. Кращими серед обробітків ґрунту виявилися безполицеві. За них органіка локалізується у верхньому шарі і не порушується природна його будова, чим створюються комфортні умови для їх життєдіяльності.
Отже, оптимальні умови для розвитку целюлозорозкладаючих організмів та дощових черв’яків створюються на тлі екологічної системи землеробства та полицево-безполицевого основного обробітку ґрунту в сівозміні.
Зміни агрохімічних властивостей ґрунту під впливом екологізації технологій вирощування культур. В зерно-трав’яній ланці сівозміни кращі умови для накопичення поживних елементів складалися за екологічної системи землеробства.
За біологічної моделі землеробства відмічали істотне зменшення доступних елементів живлення, що негативно впливало на урожайність культур ланки сівозміни та підтвердило недостатню ефективність застосування тільки органічних добрив.
Суттєвий вплив на вміст доступних поживних речовин справляв основний обробіток ґрунту. Кращі умови створювались за полицевих обробітків, а менш комфортні - за безполицевих. Це пояснюється більшою мобільністю елементів мінерального живлення за полицевих обробітків. В цих варіантах відбувається рівномірний розподіл поживних речовин в орному шарі ґрунту, за безполицевих їх накопичення відбувається в верхньому шарі.
Показником для оцінки впливу на родючість ґрунту систем землеробства та його обробітку служить баланс поживних речовин (рис. 3).
За розрахунком статей витрат урожаєм та надходження поживних елементів в досліді їх бездефіцитний баланс у ґрунті забезпечувався на тлі промислової та екологічної систем землеробства. Біологічна система мала істотний дефіцит доступних елементів мінерального живлення у порівнянні з контролем. Застосування безполицевих систем основного обробітку ґрунту забезпечувало більш позитивний баланс поживних речовин порівняно з полицевим у зв’язку з меншим винесенням їх урожаєм культур ланки зерно-трав’яної сівозміни.
Рис. 3. Баланс доступних елементів мінерального живлення рослин в шарі ґрунту 0-30 см зерно-трав’яної ланки сівозміни (2003-2005 рр.)
Загалом в зерно-трав’яній ланці сівозміни (рис. 4) вміст гумусу під впливом систем землеробства та заходів основного обробітку ґрунту за час досліджень істотно не змінювався.
Рис. 4. Вплив систем землеробства та основного обробітку на вміст гумусу в орному шарі ґрунту зерно-трав’яної ланки сівозміни, 2003-2005 рр.
Спостерігалась тенденція переваги заходів екологізації землеробства та безполицевих обробітків ґрунту, які мали більше надходження органічної речовини. Зменшення вмісту гумусу за промислової системи землеробства є наслідком його мінералізації під впливом внесення високих доз мінеральних добрив.
На баланс гумусу в ґрунті вирощування культур справило суттєвий вплив. За розрахунками бездефіцитний баланс гумусу був у полі конюшини. На решті полів спостерігався негативний баланс гумусу на тлі всіх трьох систем землеробства. В варіантах екологічного та біологічного землеробства спостерігається тенденція до бездефіцитного балансу.
Бур’яни в агрофітоценозах зерно-трав’яної ланки сівозміни. В полях ланки сівозміни (рис. 5) найменша забур'яненість за рясністю на початку та в кінці вегетації, кількістю репродуктивних форм та масою бур’янів була у варіанті промислової моделі землеробства. Істотно на 85% та 60% відповідно поступалась їй система біологічного землеробства, а екологічна модель за переліченими показниками перебувала на рівні контролю.
Серед варіантів основного обробітку ґрунту ефективнішими були полицево-безполицевий та диференційований.
Забур’яненість полів у стаціонарному досліді належить до коренепаростково-кореневищно-малорічного типу. На початку вегетації найбільш поширеними видами були малорічні двосім’ядольні: щириця зігнута (Amaranthus refroflexus L.), лобода біла (Chenopodium album L.), підмаренник чіпкий (Galium aparine L.), гірчак виткий (Polygonum covnolvulus L.) та малорічні односім’ядольні: плоскуха звичайна (Echinochloa crusgalli L.), мишій сизий (Setaria glauca P. Beauv.). Серед багаторічних з незначною участю зустрічались осот рожевий (Cirsium arvense L. Scop.) та пирій повзучий (Elytrigia repens L.).
Рис. 5. Середні показники актуальної забур'яненості посівів в ланці сівозміни (2003-2005 рр.)
Ріст та продуктивність фотосинтезу культурних рослин. На ріст та розвиток рослин істотний вплив мали системи землеробства та основного обробітку ґрунту. Кращий ріст і розвиток рослин спостерігали у варіанті промислового землеробства. Екологічна модель істотно не поступалася контролю, а за біологічної системи землеробства кількість продуктивних стебел, маса зерна в колосі суттєво поступалися цим показникам на контролі. Серед систем основного обробітку ґрунту оптимальні умови для росту й розвитку рослин складаються на полицево-безполицевому варіанті. Безполицеві обробітки мали істотне зниження основних показників структури посівів.
За свідченням коефіцієнту кореляції на урожайність зернових культур мала сильний вплив кількість продуктивних стебел (r=0,84) і маса 1000 насінин (r=0,80).
Урожайність культур та продуктивність ріллі в ланці сівозміни в залежності від систем землеробства. Урожайність культур ланки сівозміни істотно зменшувалась порівняно з контролем на варіантах біологічного землеробства: ярого ячменю та конюшини - на 25%, ярої пшениці - на 43%, озимої пшениці - на 11% (табл. 2). На екологічній системі землеробства урожайність культур ланки сівозміни істотно не відрізнялась від контролю.
Таблиця 2
Вплив систем землеробства на урожайність культур зерно-трав’яної ланки сівозміни
Серед варіантів основного обробітку ґрунту вищими показниками урожайності відрізнявся полицево-безполицевий обробіток. Суттєві зменшення урожайності ячменю, конюшини, ярої та озимої пшениці виявлені на тлі плоскорізного та поверхневого обробітків в сівозміні.
Аналіз причин варіювання урожайності піддослідних рослин та продуктивності ріллі в зерно-трав’яній ланці сівозміни в проведеному дослідженні свідчить (рис. 6), що основними аргументами цього варіювання стали вміст у ґрунті доступних форм елементів мінерального живлення рослин (для нітратного азоту r=0,7-0,9, рухомого фосфору r=0,8-0,9, обмінного калію r=0,8-0,9) та забур’яненість посівів (для рясності бур’янів r=-0,8-0,9 і їх маси r=-0,7-0,9).
Рис. 6. Детермінація урожайності культур зерно-трав'яної ланки сівозміни
Вплив екологізації землеробства на якість вирощеної продукції. На якість зерна ячменю, ярої та озимої пшениці істотно впливали системи землеробства і мали тенденцію впливу системи основного обробітку ґрунту. Більша маса 1000 насінин, вміст білку, клейковини, протеїну, золи, жиру, крохмалю були у зерні, вирощеному на промисловій та екологічній моделях землеробства. Перелічені показники якості зерна поступались на варіантах біологічного землеробства. Вміст нітратів в зерні усіх піддослідних культур в варіантах систем землеробства не виходив за норми ГДК, але була помічена тенденція до зниження накопичення нітратів на екологічному та біологічному варіантах землеробства. Серед систем основного обробітку ґрунту в сівозміні підвищений вміст нітратів був за безполицевих заходів, що пояснюється концентрацією поживних елементів та кореневої системи рослин в верхньому шарі ґрунту, характерного для цього способу.
Аналіз якості зеленої маси конюшини виявив перевагу промислової системи землеробства за вмістом в сухій речовині протеїну. Біологічна та екологічна системи за вказаною ознакою істотно поступалися контролю. На промисловій системі землеробства вміст нітратів в зеленій масі конюшини наближався до ГДК–200 мг/кг. Виявлено також підвищення вмісту нітратів за безполицевих систем обробітку ґрунту порівняно з полицевими.
При визначенні вмісту важких металів в продукції рослинництва в ярому ячмені та озимій пшениці перевищення ГДК виявлено не було. В сухій масі конюшини було виявлено суттєве перевищення ГДК за вмістом заліза, нікелю, свинцю, кадмію та міді. Системи основного обробітку ґрунту не впливали істотно на вміст у продукції важких металів, маючи тенденцію до збільшення його на тлі безполицевих обробітків. Біологічна та екологічна системи землеробства відрізнялись від промислової його моделі тенденцією до зменшення вмісту важких металів у вирощеній продукції. Продукцію, одержану на тлі екологічного і біологічного землеробства можна віднести до екологічно чистої.
ЕКОНОМІЧНА, ЕНЕРГЕТИЧНА ТА ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА СИСТЕМ ЗЕМЛЕРОБСТВА
За енергетичною ефективністю вирощування культур зерно-трав’яної ланки сівозміни перевагу мала біологічна система землеробства. Для неї властива найбільша окупність затрат невідновлюваної енергії (Кее=14,3), що істотно відрізняє її від екологічної (Кее=5,8) та промислової (Кее=5,0). Серед систем основного обробітку ґрунту енергетичну перевагу мав полицево-безполицевий, а безполицеві заходи істотно поступалися за коефіцієнтом енергетичної ефективності.
Характеристика середньої економічної ефективності вирощування всіх культур ланки сівозміни показана на рис. 7.
Рис. 7. Економічна ефективність зерно-трав’яної ланки сівозміни залежно від систем землеробства та обробітку ґрунту (2003-2005 рр.)
За рівнем рентабельності найефективнішою виявились екологічна (81%) та біологічна (108%) системи землеробства. Серед варіантів основного обробітку ґрунту кращі показники економічної ефективності вирощування культур ланки сівозміни були за полицево-безполицевого обробітку. Взаємодія факторів засвідчила економічну перевагу поєднання цієї системи основного обробітку ґрунту з варіантами екологічної та біологічної системи землеробства.
| 
