|
ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА
УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК
ЛІТВІНОВ ДМИТРО ВІКТОРОВИЧ
УДК 631.582:631.45:635.656
ВПЛИВ РІВНЯ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЙ ВИРОЩУВАННЯ ПОЛЬОВИХ КУЛЬТУР У СІВОЗМІНІ НА РОДЮЧІСТЬ ТЕМНО-СІРОГО ОПІДЗОЛЕНОГО ГРУНТУ ТА ВРОЖАЙНІСТЬ ГОРОХУ
Спеціальність: 06.01.01 – загальне землеробство
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Київ - 2004
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в лабораторії агроекології та аналітичних досліджень Інституту землеробства Української академії аграрних наук протягом 2000-2002рр.
Захист відбудеться 26.05.2004 р. о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН.
Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати за адресою: 08162, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області, Інститут землеробства УААН, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту землеробства УААН.
Автореферат розісланий 23.04.2004 року
Вчений секретар
Спеціалізованої вченої ради,
кандидат сільськогосподарських наук Л.О.Кравченко
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Біокліматичний і ґрунтовий потенціали України при їх раціональному використанні не лише гарантують продовольчу безпеку держави, а й дозволяють значну частину продукції аграрного сектора експортувати в інші країни. Найважливішим засобом сільськогосподарського виробництва, як відомо, послуговуються ґрунти з їх ефективною та потенційною родючістю. Наслідком нераціонального використання земель є погіршення їх фізичних і хімічних властивостей, що зумовлює деградацію ґрунтів.
Радикальним способом збереження ґрунтового потенціалу країни за концепцією провідних вчених-аграрників є опрацювання і реалізація спеціальної програми, якою передбачається, з одного боку, виведення з інтенсивного сільськогосподарського використання біля 10 млн. га ріллі (В.Ф. Сайко, М.В. Зубець), з другого боку, підвищення ефективності використання решти орних земель за умови збереження та підвищення їх родючості.
Актуальність теми. До останнього часу приділяється недостатньо уваги дослідженню впливу комплексного застосування добрив і пестицидів у єдиному блоці на екосистему ґрунтів і врожайність сільськогосподарських культур. У наукових публікаціях зустрічаються суперечливі результати, або недостатнє розкриття всього механізму впливу даного агротехнічного прийому на ефективну та потенційну родючість ґрунту.
Тому поглиблення досліджень у напрямку визначення ефективності впливу комплексного використання добрив та пестицидів на родючість ґрунту та урожайність сільськогосподарських культур в системах інтенсивного землеробства залишається актуальним.
Зв’язок з науковими програмами. Дослідження проведено у відповідності до тематичних планів лабораторії агроекології та аналітичних досліджень Інституту землеробства УААН з виконання НТП УААН на 2001-2005рр. „Землеробство” (№ державної реєстрації 0101U003851).
Мета і задачі досліджень. Метою досліджень є встановлення продуктивності агроценозу та спрямованості розвитку ґрунтових процесів за умови комплексного застосування добрив і пестицидів, обґрунтування оптимального ступеня насиченості зерно-просапної сівозміни агрохімікатами, що забезпечить відтворення ефективної та потенційної родючості темно-сірого опідзоленого ґрунту при мінімальному забрудненні агроекосистеми залишками агрохімікатів в умовах північного Лісостепу.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:
- визначити продуктивність і токсикологічний стан агрофітоценозу за умови комплексного використання агрохімікатів у сівозміні на прикладі гороху;
- експериментально визначити вплив систематичного застосування добрив і пестицидів у зерно-просапній сівозміні на зміну фізико-хімічних властивостей ґрунту;
- визначити вплив різного агрохімічного навантаження в зерно-просапній сівозміні на зміну гумусного режиму ґрунту;
- експериментально встановити вплив комплексного застосування добрив і пестицидів у зерно-просапній сівозміні на зміну вмісту основних біогенних елементів темно-сірого опідзоленого ґрунту;
- визначити біохімічні особливості діяльності ґрунтових мікроорганізмів в умовах комплексного використання добрив і пестицидів;
- виявити вплив добрив та пестицидів на кількісні і якісні зміни в складі поверхнево активних речовин (ПАР) ґрунту;
- дати економічну та енергетичну оцінку ефективності застосування добрив та пестицидів у технології вирощування гороху.
Об’єкт дослідження - процес зміни ефективної і потенційної родючості темно-сірого опідзоленого ґрунту за різних систем удобрення і захисту рослин в зерно-просапній сівозміні північного Лісостепу.
Предмет досліджень. Системи удобрення, системи захисту рослин, родючість темно-сірого опідзоленого ґрунту, продуктивність тест-культури гороху сорту Інтенсивний – 92.
Методи дослідження. Польовий метод – для вивчення впливу комплексного використання добрив і пестицидів на ефективну і потенційну родючість ґрунту; лабораторний метод – для визначення фізико-хімічними, хімічними, біохімічними, мікробіологічними методами кількісних і якісних характеристик об’єктів дослідження; математико-статистичний – для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний – для економічної та енергетичної оцінки ефективності елементів технології вирощування гороху на зерно.
Наукова новизна одержаних результатів полягає:
- у визначенні впливу різного ступеня інтенсивності агрохімічного навантаження на продуктивність і токсикологічний стан агрофітоценозу з використанням гороху як тест-культури в зерно-просапній сівозміні на темно-сірому опідзоленому ґрунті;
- встановленні закономірностей змін основних показників родючості темно-сірих опідзолених ґрунтів залежно від ступеня інтенсивності агрохімічного навантаження зерно-просапної сівозміни північного Лісостепу;
- визначенні впливу добрив і пестицидів на стан мікробного ценозу, з’ясуванні ролі поверхнево активних речовин (ПАР) у формуванні поживного режиму, виявленні особливостей перерозподілу біогенних елементів у зоні аерації темно-сірого опідзоленого ґрунту;
- встановленні продуктивності агроценозу та зміни агрохімічних показників родючості темно-сірого опідзоленого ґрунту за умови заорювання побічної продукції рослинництва.
Практичне значення одержаних результатів полягає:
- в розробці різних за рівнем інтенсивності ресурсо - та енергозберігаючих систем удобрення та захисту сільськогосподарських рослин, що дозволяють обґрунтувати оптимальний ступінь насиченості зерно-просапної сівозміни агрохімікатами, який забезпечує належну ефективну і потенційну родючість ґрунту;
- отриманні даних для подальшого розвитку концепції раціонального використання засобів хімізації як важливого фактору забезпечення високого рівня родючості ґрунту та продуктивності сільськогосподарських культур;
- розробці рекомендацій щодо комплексного застосування засобів хімізації для удосконалення прогресивних технологій вирощування сільськогосподарських культур в господарствах північного Лісостепу.
Результати досліджень впроваджені в 2001-2002рр. у ВСК „Ріжки” Таращанського району Київської області на площі 65 га.
Особистий внесок здобувача. Автором опрацьовано і узагальнено літературні джерела за темою дисертації, закладено і проведено польові досліди, оброблено результати досліджень, здійснено їх аналіз і систематизацію, що дало можливість сформулювати основні положення дисертаційної роботи та підготувати рекомендації з їх використання в умовах сільськогосподарського виробництва.
Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень оприлюднено на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів „Проблеми виробництва зерна в Україні” (м. Дніпропетровськ, 5-6 березня 2002р.); Всеукраїнській конференції молодих вчених „Засади сталого розвитку аграрної галузі” (м. Київ, 28-30 жовтня 2002р.); Науково-практичній конференції молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування”, (м. Київ – смт Чабани Київської області, 26-28 листопада 2002р.).
Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових праць, в тому числі 4 статті у фахових виданнях.
Обсяг та структура дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 192 сторінках комп’ютерного набору. Вона складається із вступу, п’яти розділів (три з яких є експериментальною частиною), висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних джерел, та містить 20 таблиць, 35 рисунків, 41 додаток. Список використаних джерел охоплює 229 найменувань, в тому числі 18 латиницею.
ЗМІСТ РОБОТИ
ВПЛИВ ПРИЙОМІВ ІНТЕНСИВНОГО ЗЕМЛЕРОБСТВА НА АГРОБІОТОП
(огляд літератури)
В огляді літератури наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних учених з питань вивчення впливу агрохімічного навантаження на вміст і перерозподіл основних біогенних елементів ґрунту. Розглянуто питання впливу хімічних засобів захисту рослин і добрив на мікробний ценоз ґрунту. Показано невирішені питання із зазначеної проблеми та обґрунтовано вибір теми дисертації.
УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Польові дослідження виконували протягом 2000-2002 рр. у тривалому досліді лабораторії інтенсивних технологій зернових культур і кукурудзи Інституту землеробства УААН, закладеному в 1987 році на темно-сірому опідзоленому крупнопилувато-легкосуглинковому ґрунті. Ґрунт характеризувався такими агрохімічними показниками: рНкcl-5,2, гідролітична кислотність – 3,9, сума вбирних основ – 12,5 мг-екв. на 100 г ґрунту, вміст загального гумусу – 2,0%, рухомого фосфору (за Чіріковим) – 16,0 мг Р2О5 на 100г ґрунту, обмінного калію (за Масловою) – 14 мг К2О на 100г ґрунту.
Сівозміна в досліді 8-пільна зерно-просапна: горох, озима пшениця, цукрові буряки, ячмінь, кукурудза на силос, озимі зернові (пшениця, тритикале, жито), кукурудза на зерно, овес. Площа посівної ділянки – 42 м2, облікової – 25 м2. Повторність в досліді чотириразова. Схема внесення і дози мінеральних і органічних добрив у досліді представлено в таблиці 1.
Для роботи вибрано 7 найконтрасніших варіантів удобрення з 12 передбачених схемою досліду. На варіанти удобрення накладали дві системи захисту рослин: ощадливу, що передбачала лише протруювання насіння, та інтегровану, де крім протруєння застосовували пестициди з урахуванням економічних порогів шкодочинності.
При визначенні тривалого впливу засобів хімізації та їх залишків на ефективну родючість ґрунту використовували, як тестову культуру горох сорту Інтенсивний-92.
Агротехніка гороху в досліді загальноприйнята для цієї зони. В умовах тривалого досліду попередником під горох був овес. Після збирання врожаю попередника проводили дискування важкими дисковими боронами (БДТ -7). Дискування повторювали через 10-14 днів для зменшення забур’яненості. Під основний обробіток ґрунту, відповідно до принципової схеми удобрення (табл. 1), вносили фосфорні (гранульований суперфосфат - 19,5% діючої речовини) і калійні (калій хлористий - 56% діючої речовини) добрива, після чого ґрунт орали на глибину 20-22 см. Навесні, в оптимально ранні строки проводили культивацію
Таблиця 1
Принципова схема удобрення в тривалому досліді на темно-сірому крупно-пилувато-легкосуглинковому ґрунті лабораторії інтенсивних технологій зернових культур і кукурудзи ІЗ УААН, дослідне господарство „Чабани” (2000-2002рр.)
Примітка. 6* - передбачалося внесення фосфору і калію “у запас” (4700 кг/га діючої речовини Р2О5 і 2100 кг/га діючої речовини К2О) з метою досягнення рівня забезпеченості ґрунту рухомими формами фосфору і калію до 40 мг на 100 г ґрунту.
(КШП – 8) з внесенням азотних добрив у вигляді аміачної селітри (34,6 % діючої речовини). Через 3-4 дні ґрунт фрезували (КФГ – 2,8) і висівали горох з розрахунку 1,6 млн. зерен на га. З метою зменшення забур’яненості на ділянках ощадливої системи захисту, ґрунт перед посівом боронували.
За ощадливої система захисту рослин під горох, передбачалось протруєння насіння препаратом фундазол (50% змочуваний порошок, 2 кг/т); за інтегрованої - крім протруєння фундазолом, посіви обробляли гербіцидами базагран - 48% водний розчин (1,5 л/га) і фюзілад -12,5% концентрат емульсії (0,8 л/га) у фазі 3-4 листків гороху та інсектицидом фастак- 10% концентрат емульсії (0,1 л/га) при виявленні на сходах шкідників. Пестициди вносили з урахуванням економічних порогів шкодочинності, а перед збиранням врожаю застосовували реглон – 20% водний розчин (3 л/га) для десикації посівів.
При проведенні робіт по захисту рослин від шкідників та бур’янів використовували обприскувач ”Нallman”. Врожай обліковували після збирання зерна з кожного варіанта прямим комбайнуванням (комбайн „Сампо-130”) з поділяночним зважуванням та перерахуванням на 100%-ву чистоту та 14%-ву вологість продукції.
Зразки ґрунту для агрохімічного аналізу відбирали з орного шару ґрунту (0-20 см) після збирання врожаю гороху. Вплив агрохімікатів на процеси ґрунтоутворення у всій зоні аерації ґрунту (0-360 см) вивчали на базі четвертого поля сівозміни, оскільки саме в ньому з 1987 року ведуться спостереження в системі агроекологічного моніторингу.
Підготування зразків для аналізу проводили за загальноприйнятою методикою Інституту ім. В.В. Докучаєва. Хімічні аналізи виконували в лабораторії агроекології та аналітичних досліджень Інституту землеробства УААН, стан мікробного ценозу ґрунту вивчали на базі лабораторії ґрунтової мікробіології ІЗ УААН, вміст залишкових кількостей пестицидів визначали в лабораторії моніторингу пестицидів Інституту агроекології та біотехнології УААН. За вихідні дані (1987р.) взято результати спостережень, які одержано в лабораторії агроекології та аналітичних досліджень ІЗ УААН і наводяться у звітах лабораторії та опубліковані у наукових виданнях.
Відповідно до мети і завдань передбачено такі дослідження в ґрунтових зразках: гідролітична кислотність – за Каппеном; рН сольове – потенціометричним методом на ЛПУ – 340; сума обмінних основ - методом Каппена-Гільковіц; рухомий Ca і Mg – за Шоленбергом; гумус – за Тюріним; груповий склад гумусу – за Кононовою-Бєльчіковою; валовий азот –методом К’єльдаля; лужногідролізований азот – за Корнфілдом; нітратний азот – методом Александрової і Губарєвої за допомогою іонселективних електродів; амонійний азот – колориметрично за допомогою реактива Неслера; групи азоту методом Шконде - Корольової; визначення ступеня рухомості фосфатів - за Карпінським-Зам’ятіною; групи мінеральних фосфатів – за методом Чірікова; фосфор органічних сполук - після прокалювання за Сендерсом - Вільямсом; валовий фосфор – колориметрично після озолення за Гінзбургом; обмінний калій – за методом Маслової; необмінно фіксований калій, метод ЦІНАО; нітрифікаційну здатність ґрунту визначали за Кравковим; інтенсивність респірації - методом Штатнова; чисельність окремих груп мікроорганізмів у ґрунті визначали шляхом посіву ґрунтової суспензії на відповідне живильне середовище. Токсичність зерна гороху досліджували за допомогою біотестування методом В.Г.Мінеєва. В рослинних зразках проводили повний зоотехнічнічний аналіз зерна (вміст протеїну, білка, жиру, клітковини, золи, фосфору і калію) методом спектроскопії на інфрачервоному аналізаторі NIR Systems 4500; вміст залишкових кількостей пестицидів визначали методом тонкошарової та газорідинної хроматографії; дані щодо продуктивності гороху сорту Інтенсивний-92 обраховано методом дисперсійного аналізу за сприяння групи математичного забезпечення науково-дослідних завдань ІЗ УААН.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
СТАН АГРОФІТОЦЕНОЗУ ЗА УМОВ КОМПЛЕКСНОГО ВИКОРИСТАННЯ АГРОХІМІКАТІВ
Дослідження проведені в 2000-2002рр. з культурою гороху показали, що тривале внесення органічних та мінеральних добрив у сівозміні за ощадливої системи захисту рослин забезпечує приріст врожаю 4,6 - 16,5 ц/га, або 18,0 - 64,7% по відношенню до контролю (без добрив) (табл. 2).
Таблиця 2
Урожайність зерна гороху в залежності від систем удобрення і захисту рослин, 2000-2002 рр., ц/га
НІР05, ц/га за факторами: удобрення - 1,1; захист - 0,6; умови року - 0,9.
Приміта. І – інтегрована система захисту рослин; ІІ – ощадлива система захисту рослин.
Підвищення дози мінеральних добрив в межах досліду супроводжувалось збільшенням урожайності. Найменший приріст урожаю (4,6 ц/га), порівняно з абсолютним контролем, одержано при заорюванні побічної продукції попередника на фоні гною. Значно ефективнішим було поєднання елементів біологізації з помірними дозами добрив (N43P40K49 на 1 га сівозмінної площі), за рахунок заорювання соломи тут одержано 3,0 ц/га зерна гороху. Покращання фітосанітарного стану посівів, забезпечене використанням пестицидів, збільшувало врожай на 7,8- 11,9%, порівняного з варіантами ощадливого захисту, що відповідно становить 2,5 - 3,6 ц/га зерна гороху. Але детальніші розрахунки показали, що при застосуванні добрив і пестицидів у одному блоці одержано приріст врожаю до абсолютного контролю 32,1-77,6%. Це є більшим, ніж арифметична сума взятих окремо приростів від системи удобрення (18,0-64,7%) та системи захисту рослин (7,8- 11,9%). Тому є підстави стверджувати, що цей ефект одержано саме за рахунок комплексного використання агрохімікатів як чинника глибоких змін в екосистемі ґрунту.
Аналіз якісних характеристик зерна гороху засвідчив відсутність змін у вмісті жиру, золи, клітковини, Р2О5, К2О залежно від агрофону. Разом з тим, відмічалася тенденція зростання кількості білка та сирого протеїну з підвищенням навантаження на одиницю сівозмінної площі органічних і мінеральних добрив. Кореляційна залежність між урожайністю і збором сирого протеїну і білка визначалась в таких коефіцієнтах кореляції: для інтегрованої системи захисту рослин відповідно r = 0,780 і r = 0,527; для ощадливої системи захисту r = 0,847 і r = 0,642.
В зерні гороху не виявлено діючої речовини гербіцидів базаграну і фюзіладу та інсектициду фастак. Відмічено лише наявність залишкової кількості основного метаболіту препарату фундазол – БМК, яка не перевищувала граничнодопустимих концентрацій. Дослідження токсичності зерна гороху шляхом біотестування за методом В.Г.Мінеєва показало, що вирощування гороху на агрофонах з насиченістю 1 га ріллі мінеральними добривами до 265 кг/га NPK по фону 10 т/га гною і застосуванням пестицидів забезпечує одержання токсикологічно чистої продукції.
При підвищенні насиченості сівозміни мінеральними добривами до 397 кг/га NPK по фону гною рівень токсичності зерна гороху сягає більше 20%, тобто перевищує поріг допустимого. Отже, незважаючи на більші врожаї та вищий вміст білка в зерні гороху, застосування 397 кг/га NPK по фону 10 т/га гною не дозволяє одержувати токсикологічно чисту продукцію згідно тесту В.Г. Мінеєва.
ЗМІНА ОСНОВНИХ ПОКАЗНИКІВ РОДЮЧОСТІ ГРУНТУ ПІД ВПЛИВОМ КОМПЛЕКСНОГО ЗАСТОСУВАННЯ АГРОХІМІКАТІВ У ІНТЕНСИВНОМУ ЗЕМЛЕРОБСТВІ
Результати досліджень показали, що фізико-хімічні властивості ґрунту змінювались залежно від навантаження сівозміни добривами і хімічними засобами захисту рослин (табл. 3). За екстенсивної системи землеробства (без внесення мінеральних і органічних добрив) спостерігали тенденцію до підвищення лише обмінної кислотності: показник рНкcl зменшився на 0,05 одиниць (ощадлива система захисту).
Таблиця 3
Зміна фізико-хімічних показників темно-сірого опідзоленого ґрунту (шар 0-20 см) під впливом тривалого внесення добрив і засобів захисту рослин
Примітки: І – інтегрована система захисту рослин; ІІ –ощадлива система захисту рослин, 6* - передбачалося внесення фосфорних і калійних добрив „у запас”.
Запровадження систем удобрення, які передбачають застосування N43-129P40-120K49-148 в середньому на 1 га сівозмінної площі по фону гною, спричинило значно більше відхилення кислотності ґрунтового розчину від вихідних даних. Причому зі збільшенням дози мінеральних добрив зростала і кислотність ґрунту: показник рНкcl зменшився на 0,09 - 0,34 одиниці, а гідролітичної кислотності зріс на 0,02-0,08 мг-екв. на 100 г ґрунту (ощадлива система захисту), порівняно з вихідним рівнем (1987р.). Застосування елементів біологізації, а саме заорювання побічної продукції попередника, мало стабілізуючий вплив на кислотність ґрунтового середовища і навіть частково нівелювало підкислюючий ефект, спричинений мінеральними добривами.
Надходження до ґрунту мінеральних добрив та гною зумовило підвищення вмісту обмінних катіонів у орному шарі ґрунту та сприяло перерозподілу між обмінними і необмінними формами катіонів ґрунтового вбирального комплексу (ГВК). При насиченості зерно-просапної сівозміни мінеральними добривами 132-397 кг/га NPK на фоні 10 т/га гною, відбувалось розширення ємності вбирання ГВК, що свідчить про підвищення рівня окультуреності ґрунту. Внесення органічних і мінеральних добрив спричиняє зміни катіонно-аніонного складу ґрунтового розчину не лише в орному шарі ґрунту, а й у всій зоні аерації темно-сірого опідзоленого ґрунту, аж до рівня першого ярусу ґрунтових вод.
За умови комплексного використання добрив і пестицидів, передбачених інтегрованою системою захисту, спостерігали незначне підкислення ґрунтового розчину, порівняно з варіантами ощадливої системи захисту.
Інтегруючим показником родючості ґрунту є гумус. Встановлено, що інтенсивне використання ґрунту в землеробстві без внесення органічних і мінеральних добрив (контроль) зумовило зниження вмісту гумусу порівняно з вихідними даними (табл. 4).
Таблиця 4
Вплив тривалого використання засобів хімізації на вміст загального гумусу в орному шарі темно-сірого опідзоленого ґрунту (0-20 см)
Примітки: І – інтегрована система захисту рослин; ІІ –ощадлива система захисту рослин, 6* - внесення фосфорних і калійних добрив „у запас”.
Застосування мінеральних добрив в дозах N43-129Р40-120К49-148 по фону 10 т/га гною забезпечило стабільність гумусного режиму темно-сірого опідзоленого ґрунту з тенденцією до розширеного відтворення його запасів, а заорювання побічної продукції рослинництва служить додатковим резервом поліпшення гумусного стану ґрунту. Збагаченість гумусу азотом змінювалось залежно від варіантів насичення сівозміни мінеральними добривами. Середній рівень досягнуто при внесенні 265-397 кг/га NPK по фону 10 т/га гною. За будь яких систем удобрення ступінь гуміфікації органічної речовини був середнім, що відповідає генезису цього типу ґрунту.
В цілому за систем удобрення, що вивчали в досліді, створено фульватно-гуматний тип гумусу, лише за максимального насичення сівозміни мінеральними добривами (397 кг/га NРК) співвідношення Сгк:Сфк було меншим одиниці. Підвищення насиченості сівозміни мінеральними добривами по фону гною, збільшувало кількість рухомих органічних речовини та їх частки в загальному запасі гумусу. Одержані результати узгоджуються з мікробіологічною характеристикою орного шару ґрунту, яка свідчить, що мінеральні і органічні добрива сприяють підвищенню кількості автохтонної мікрофлори, целюлозоруйнівних бактерій, мікроорганізмів, утилізуючих мінеральний азот.
Застосування поряд з добривами пестицидів не мало чіткого впливу на загальний вміст гумусу в ґрунті, але спостерігалась чітка тенденція до зменшення лабільних гумусових речовин, що свідчить про посилення процесів синтезу і мінералізації лабільної органічної речовини в умовах комплексного використання цих агрохімікатів.
Дослідження, проведені протягом 1987-2002рр., визначили загальну тенденцію зміни азотного режиму темно-сірого опідзоленого ґрунту залежно від агрохімічного навантаження в сівозміні (табл.5).
Насичення зерно-просапної сівозміни мінеральним азотом в дозі N86-129 сумісно з Р80-120К99-148 по фону післядії гною (10 т/га), забезпечує підвищення запасів загального азоту в орному шарі темно-сірого опідзоленого ґрунту. Його вміст збільшився на 2,0-16,0 мг/100 г ґрунту порівняно з вихідними даними. Агрофони цих варіантів були краще забезпечені мінеральними і легкогідролізованими формами азоту. Часткова компенсація азоту мінеральних добрив заорюванням вторинної продукції рослинництва у 9 та 8 варіантах призвела до збіднення більшості фракцій ґрунтового азоту.
Комплексне застосування хімічних засобів захисту рослин в одному блоці з добривами хоча і не мало впливу на загальний вміст азоту у ґрунті, але сприяло збільшенню доступних для рослин сполук азоту порівняно з варіантами ощадливої системи захисту рослин. Вміст мінерального азоту в орному шарі ґрунту збільшився на 0,1-0,6 мг/100 г ґрунту, а легкогідролізованого азоту на 0,1-0,4 мг/100 г ґрунту, що в перерахунку на орний шар становить відповідно 2,8-16,8 і 2,8 - 11,2 кг/га. Дослідженнями встановлено, що інтенсивне використання ґрунту в землеробстві приводить до зміни запасів доступних рослинам сполук азоту в ґрунтовому профілі (0-100см), за умови зростання доз мінеральних добрив відбувалося підвищення вмісту лужногідролізованого азоту в метровому шарі ґрунту.
Таблиця 5
Азотний режим темно-сірого опідзоленого за тривалого внесення добрив і пестицидів,
мг на 100 г ґрунту (шар 0-20 см)
Примітки: І – інтегрована система захисту рослин; ІІ –ощадлива система захисту рослин, 6* - внесення фосфорних і калійних добрив „у запас”.
Застосування органічних та мінеральних добрив, заорювання побічної продукції рослинництва, сприяє послідовному накопиченню загального фосфору в орному шарі ґрунту порівняно з вихідними даними. При цьому найширше відтворення вмісту загального фосфору отримано на агрофонах з внесенням 397 кг/га NPK по фону гною і на варіанті з внесенням фосфорних добрив „у запас” відповідно на 58,0-80,5 мг Р2О5 на 100 г ґрунту. Одноразове внесення фосфорних добрив „у запас” з подальшим систематичним використанням мінеральних добрив в дозі N86Р80К99 дозволяє не лише створити, а й стабільно підтримувати рівень рухомих фосфатів у ґрунті близько 40 мг Р2О5 на 100 г ґрунту. Заорювання побічної продукції рослинництва у середньому близько 5 т на 1 га сівозмінної площі по фону 10 т/га гною збільшувало лише вміст органічних сполук фосфору. Застосування у технологічному процесі поряд з добривами пестицидів сприяло збільшенню кількості доступних рослинам мінеральних фосфатів І і ІІ груп визначених за методом Чірікова.
Вміст фосфатів першої групи підвищився на 0,2-0,4, а другої на 0,5-2,9 мг Р2О5 на 100 г ґрунту, порівняно з варіантами ощадливої системи захисту, що в перерахунку на орний шар ґрунту становить відповідно 5,6-11,2 і 14-81,2 кг/га.
Моніторинг калійного режиму темно-сірого опідзоленого ґрунту вказує на певні зміни залежно від рівня агрохімічного навантаження. В умовах зерно-просапної сівозміни найвищих показників вмісту водорозчинної, обмінної і необмінно фіксованої форми сполук калію у ґрунті, було досягнуто при систематичному застосування мінеральних добрив у дозах 265-397 кг/га NPK по фону гною (10 т/га). Зокрема, кількість водорозчинного калію у цих варіантах зросла порівняно з вихідним вмістом на 2,2-2,8, обмінного на 5,3-16,5 і необмінно фіксованого на 26,2-46,6 мг К2О на 100 г ґрунту. Одноразове внесення калійних добрив “у запас” з щорічним підтримуючим застосуванням K99 на фоні N86P80 та гною, забезпечило найширше відтворення основних форм сполук калію в ґрунті.
Використання елементів біологізації в землеробстві, дещо компенсувало відчуження калію з основною продукцією рослинництва, але не забезпечувало значного відтворення його запасів у ґрунті.
Комплексне застосування добрив і пестицидів зумовило збільшення кількості обмінного калію на 0,2-6,4 мг К2О на 100 г ґрунту порівняно з варіантами внесення лише добрив (ощадлива система захисту рослин), що в перерахунку на орний шар ґрунту становить 5,6-179,2 кг/га.
Одним із завдань наших досліджень було визначення загальної тенденції щодо поведінки ґрунтових мікроорганізмів в умовах систематичного навантаження польової сівозміни агрохімікатами. Загальновідомо, що основними характеристиками, які свідчать про активність життєдіяльності мікробіологічних процесів у ґрунті є інтенсивність респірації (дихання ґрунту) та нітрифікаційна здатність ґрунту. Встановлено, що ці показники підвищувались відповідно до збільшення насиченості сівозміни добривами. Але більш вагомим стресором для мікробного ценозу було внесення пестицидів. В перші 3-5 діб після застосування гербіциду відбувалось підвищення інтенсивності виділення ґрунтом СО2 на 47,6-61,0%, та збільшувалась активність мікроорганізмів нітрифікаторів у 2,48-4,52 рази порівняно з ділянками, не обробленими гербіцидом. Хімічний аналіз ґрунту в цей період вказує на збагачення орного шару лужногідролізованим азотом на 5,32- 17,6 і амонійного на 28-32,2 кг/га та зменшення лабільного гумусу на 140-644 кг/га.
Внесення інсектициду фастак супроводжувалось ростом інтенсивності респірації на 12,7 - 33,8% та зниженням активності нітрифікаційних процесів у 1,33-1,96 рази, що свідчить про селективну дію препарату на різні еколого-трофічні групи мікроорганізмів.
При застосуванні пестицидів відмічено збільшення загальної кількості мікроорганізмів ґрунту при одночасному зниженні вірогідності формування колоній за одиницю часу. Це дозволяє стверджувати, що важливою причиною підвищення кількості мікроорганізмів у ґрунтовій суспензії є присутність поверхнево активних речовин (ПАР) у складі пестицидів, що покращує відокремлення мікробних клітин від ґрунтових мікрочасток та уповільнює їх включення до біохімічних процесів. Встановлено, що застосування добрив та пестицидів у зерно-просапній сівозміні супроводжувалось збільшенням аніонних поверхнево активних речовин (АПАР) у ґрунті. Причому з підвищенням дози мінеральних добрив та інтенсивності використання пестицидів вміст АПАР зростав, а розподіл їх в ґрунтовому профілі мав низхідний характер.
Механізм впливу ПАР полягає в тому, що їх присутність полегшує перехід поживних елементів у ґрунтовий розчин, сприяючи утримуванню біогенних елементів у доступній для рослин формі. У ґрунтовому розчині під впливом ПАР можуть виникати так звані “сполуки включення”. При цьому ПАР, що знаходиться в розчині, „обгортає” молекулу іншої речовини, яка надійшла в ґрунтовий розчин. Якщо в ролі молекули знаходиться сполука певного біогенного елементу, то цей елемент, залишаючись доступним рослині, не зможе брати участь у хімічних та фізико-хімічних реакція, а отже не буде необмінно-фіксованим ґрунтовими компонентами. Лише після руйнації оболонки ПАР молекула біогенного елементу звільняється і може підлягати процесам розпаду, синтезу, включення до інших сполук та комплексів.
Аналіз азотного, фосфорного, калійного режиму ґрунту підтверджує можливість впливу ПАР на екосистему ґрунту, оскільки тривале комплексне використання добрив і пестицидів в одному блоці додатково підвищувало вміст рухомих форм поживних елементів у ґрунті. Цей ефект одержується за рахунок змін у мікробному ценозі та у зв’язку із збагачення ґрунту ПАР, внесених з добривами та пестицидами.
ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ОЦІНКА ВИКОРИСТАННЯ ЗАСОБІВ ХІМІЗАЦІЇ ЯК ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ
ТЕСТ-КУЛЬТУРИ - ГОРОХУ НА ЗЕРНО
Аналіз економічної ефективності вирощування гороху в досліді свідчить, що застосування добрив і пестицидів зумовлює 40-60% всіх витрат, а зростання доз мінеральних добрив і збільшення пестицидного навантаження призводить до підвищення грошових витрат на 1 га.
Показник умовно чистого прибутку в середньому за роки досліджень зростав при підвищенні продуктивності культури гороху, яка змінювалась від дози добрив. Найбільший умовно чистий прибуток за ощадливої та інтегрованої системи захисту рослин (1293-1310 грн/га) отримано при внесенні під горох найвищої в досліді дози мінеральних добрив - N45P90K90 по фону післядії гною (10 т/га) (вар. 5). Високими показниками умовно чистого прибутку в 1076-1157 грн/га відзначались системи удобрення з елементами біологізації. Це зумовлено меншою часткою витрат, а отже нижчою собівартістю (21,76-24,60 і 23,97-26,50 грн/ц) і вищою рентабельністю (117-164%) порівняно з іншими варіантами удобрення.
Важливо відмітити, що при комплексному застосуванні добрив пестицидів (інтегрована система захисту рослин) відбувалось зростання загальних витрат на 1га і собівартості 1 ц зерна, порівняно з варіантами ощадливої системи захисту рослин, але при цьому було отримано вищі показники вартості валової продукції і чистого прибутку.
З енергетичної точки зору найкраще зарекомендували себе системи удобрення з використанням N30P60K60 та N45P90K90 по фону післядії 10 т/га гною (вар. 2 і 5), що підтверджується результатами попередніх розділів.
Комплексне застосування агрохімікатів за інтегрованої системи захисту рослин збільшувало вихід енергії з урожаєм порівняно з варіантами ощадливої системи захисту. При цьому зменшувались витрати енергії на створення 1 ц зерна на 5-33 мДж/га і підвищувались коефіцієнти енергетичної ефективності на 0,02-0,09, порівняно з ділянками досліду, де пестициди в період вегетації гороху не вносили. В цілому енергія, нагромаджена приростом урожаю, перевищує енергію витрат на застосування добрив і пестицидів на 28620-54392 мДж/га.
ВИСНОВКИ
РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
В умовах темно-сірого опідзоленого ґрунту північного Лісостепу рекомендується:
1. У зерно-просапних сівозмінах для досягнення високого рівня ефективної та потенційної родючості ґрунту використовувати органо-мінеральну систему удобрення з внесенням 265 кг/га NPK по фону 10 т/га гною в середньому на 1 га сівозмінної площі в комплексі з інтегрованою системою захисту рослин, що передбачає застосування пестицидів з урахуванням економічних порогів шкодочинності.
2. За відсутності достатньої кількості мінеральних добрив у зерно-просапних сівозмінах використовувати на добриво побічну продукцію рослинництва (близько 5 т/га), що дозволяє знизити в органо-мінеральній системі удобрення насиченість сівозміни мінеральними добривами до 132 кг/га NPK при збереженні високого рівня ефективної і потенційної родючості ґрунту.
3. В умовах зерно-просапної сівозміни для отримання врожаю гороху на рівні 40 ц/га, пропонується внесення мінеральних добрив безпосередньо під культуру в дозі N30P60K60 на фоні післядії 10 т/га гною в комплексі з хімічними засобами захисту рослин.
ПЕРЕЛІК ДРУКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
АНОТАЦІЯ
Літвінов Д.В. Вплив рівня інтенсифікації технологій вирощування польових культур у сівозміні на родючість темно-сірого опідзоленого ґрунту та врожайність гороху. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.01 – загальне землеробство. – Інститут землеробства УААН. – Київ. - 2004.
Дисертаційну роботу присвячено вивченню питання зміни ефективної і потенційної родючості темно-сірого опідзоленого крупнопилуватого легкосуглинкового ґрунту північного Лісостепу в умовах комплексного використання добрив і пестицидів.
Висвітлено результати польових та лабораторних досліджень по визначенню зміни біопродуктивності і токсикологічного стану агрофітоценозу за умови комплексного використання агрохімікатів у сівозміні при вирощуванні гороху. Обґрунтовано оптимальний ступінь насиченості зерно-просапної сівозміни агрохімікатами, що забезпечить відтворення ефективної і потенційної родючості темно-сірого опідзоленого ґрунту при мінімальному забрудненні агроекосистеми залишками агрохімікатів в умовах північного Лісостепу.
Ключові слова: рівень інтенсифікації, технологія вирощування, родючість ґрунту, врожайність, горох, системи удобрення, системи захисту рослин, агрохімікати.
| 
