Библиотечный каталог авторефератов Украины

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МАКАРЧУК Оксана Леонідівна

УДК 631.4: 17.2.477:924.85

ЗМІНИ ГУМУСНОГО СТАНУ І БІОЛОГІЧНОЇ АКТИВНОСТІ ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОГО ГРУНТУ ПІД ВПЛИВОМ ГРУНТОЗАХИСНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В УМОВАХ АНДРУШІВСЬКОГО ПРИРОДНО-СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО РАЙОНУ

06.01.03 – агрогрунтознавство і агрофізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор,

академік УЕАН

Шикула Микола Кіндратович,

Національний аграрний університет,

професор кафедри грунтознавства

та охорони грунтів

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник,

Стрельченко Володимир Петрович,

Українська агроекологічна академія,

в.о. професора кафедри грунтознавства

і землеробства

кандидат сільськогосподарських наук,

Тараріко Юрій Олександрович,

Інститут агроекології та біотехнології УААН,

завідувач лабораторії моделювання агроекосистем

Провідна установа: Інститут землеробства УААН,

лабораторія захисту грунтів від ерозії,

смт. Чабани, Києво-Святошинський район, Київської обл.

Захист відбудеться 22 червня 2000 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, Київ - 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, Київ- 41, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус 10, читальний зал.

Автореферат розісланий 20 травня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради        Балабайко В.Ф.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. На теперішній час розроблено ряд грунтозахис­них технологій вирощування сільськогосподарських культур, які дають змогу от­римувати стабільні врожаї, зменшують витрати металу, праці, пального і засобів на виконання технологічних операцій з обробітку грунту,  але для ефективного впровадження в певному регіоні необхідне їх досконале вивчен­ня на напрямок грунтотворення в агроценозі.

Заслуговує уваги вивчення трансформації органіч­ної речовини грунту під впливом сільськогосподарського використання, дослід­ження характеру впливу різних систем обробітку та удобрення на вміст і склад гумусу, біологічної активності, інтенсивності та направле­ності процесів їх перетворення. Необхідно розробити технології вирощування ку­льтур, які забезпечать оптимальний перебіг процесів мінераліза­ції і гуміфікації рослинних решток та органічних добрив, що є вагомим фактором впливу на гумусний стан і дає змогу ведення землеробства з розширеним відтворенням родючості грунту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно державної науково-технічної програми 1549 "Викорис­тання вуглеамонійних солей у сільському господарстві України" завдання "Використання вуглеамонійних добрив у грунтозахисному землеробстві", і є складовою частиною програми Кабінету Міністрів України 0196 U 001966 – "Розробити грунтозахисні технології вирощу­вання сільськогос­подарських культур з розширеним відтворенням родючості грунту".

Мета та завдання  досліджень полягали у вивченні впливу грунтозахисних технологій на особливості гуміфіка­ції і фактори, які регулюють швидкість та характер даного процесу і показники гумусного стану лучно-чорноземного грунту, визначенні агрономічної та економічної ефективності технологій в ланці інтенсивної зернобурякової сівозміни цукрові буряки – горох – озима пшениця.

Відповідно до мети вирішувались такі завдання:

- визначити вплив грунтозахисних технологій, які базуються на мінімальному обробітку на швидкість та характер гуміфікації;

- вивчити кількісні та якісні зміни групово-фракційного складу лучно-чорноземного грунту за різних систем обробітку;

- встановити зв'язки між факторами гуміфікації та показниками гумусного стану;

- встановити дози добрив, які забезпечують максимальний врожай і окупність одиниці поживних речовин;

- вивчити гумусний стан – як критерій оцінки грунтозахисної і агрономічної ефективності тех­нології вирощування культур;

- розробити практичні рекомендації застосування грунтозахисних технологій вирощування цукрових буряків та озимої пшениці в умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району Житомирської області (Північного Лісостепу України).

Наукова новизна полягає у встановленні особливостей гуміфікації і показників гумусного стану лучно-чорноземного грунту в умовах грунтоза­хисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базують­ся на мінімальному обробітку. Дана оцінка процесів гумусоутворення під впливом різних технологій. Встановлено вплив грунтозахис­них технологій на ферменти, які беруть участь у перетворенні гумусових речовин, кореневих та пожнивних решток, а також штамів мікроорганізмів, які приймають участь в гуміфікації та мінера­лізації. Технології з мінімальним обробітком мають перевагу у порівнянні з  технологіями на оранці на інтенсивність і характер процесів перетворення рослинних решток та органічних доб­рив, сприяють стабілізації гумусного стану і підвищують врожайність вирощуваних культур.

Практичне значення одержаних результатів полягає у вдосконаленні грунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку грунту.

Особистий внесок здобувача. Автор брав безпосередню участь у розробці програми і методики та проведенні польових досліджень, збиранні літературних матеріалів, виконанні лабораторних аналізів, статистичній обробці результатів. Доля автора в теоретичному обгрунтуванні і аналізі одержаної наукової інформації та її узагальнені, в розробці наукових положень та висновків з досліджень становить 85 %.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Національного аграрного університету (Київ, 1998-99 та 1999-2000р.р.), науково-практична конференція "Проблеми розвитку агропромислового комплексу України" (Київ, КДУ, 2000 р.).

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано  8 наукових праць.

Структура і об'єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 6 розділів, висновків і рекомендацій виробництву. Викладена на 158 сторінках машинописного тексту, 34 таблиці, 17 рисунків. Список використаної літератури включає 204 найменувань, з них 21 іноземних.

Основний зміст роботи

Об'єкт, умови і методика проведення досліджень. Дослідження проводились у 1996-1998 р.р. в стаціонарному досліді Національного аграрного університету, який закладено у 1995 р. на надзаплавній  терасі р. Унава у КСП "Сокільча" Попільнянського району Житомирської області (Андрушівський природно-сільськогосподарський район Правобережного Лісостепу України). За крутизною та експозицією схилів ця територія типова для рельєфу широкохвилястої рівнини.

Грунт дослідної ділянки лучно-чорноземний вилугований малогумусний грубопилувато-легкосуг­линко­вий на лесовидному суглинку, який підстелається давньоалювіальними відкладами. Він містить в середньому 15 % мулу і близько 28 % піску, решта часток –пилуваті (з них: грубого пилу - 46,9, середнього - 6,9, дрібного - 2,8 %). Вміст гумусу в орному шарі становив 3,9±0,03, а в підорному 3,2±0,04 %. Реакція грунтового розчину слабко кисла. В орному шарі рН (Н2 О) = 6,0, гідролітична кислотність  – 1,32, сума увібраних катіонів - 23,1 мг-екв/100 г грунту, а ступінь насиченості основами - 94,5 %. Щільність оптимальна для більшості культур і становить 1,12 г/см3, , та дещо збільшується у нижньому перехідному горизонті (1,31 г/см3) і. Загальна пористість 60,3, а в перехідному горизонті зменшується до 44,9 %. Забезпеченість азотом сполук, які легкогідролізуться (за Тюриним і Кононовою) - висока,  рухомими фосфатами та обмінним калієм (за Чириковим )- середня.

Стаціонарний дослід має два варіанти систем обробітку грунту і тринадцять фонів удобрення, з яких вивчали п'ять, де використовувалась аміачна селітра. Досліджувались варіанти технологій:

1. Традиційної, яка базується на оранці під цукрові буряки на 28-30, горох  - 23-25 та озиму пшеницю - 20-22 см;
2. Грунтозахисної, яка базується на мінімальному обробітку грунту на глибину до 12 см під всі культури.

На фоні обробітку грунту вивчались такі п'ять систем удобрення:

1. Без добрив (контроль);
2. N60Р60К60 (під горох - Р60К60; під озиму пшеницю та цукрові буряки -N90Р60К60);
3. N60Р60К60 + гній12 т/га сівозмінної площі (під буряки- гною 40 т/га + N90Р60К60, під горох - Р60К60, озиму пшеницю - N90Р60К60);
4. N60Р60К60 + солома 2,4 т/га + N24 сівозмінної площі (під цукрові буряки - солома 8 т/га + N80 + N90Р60К60; під горох - Р60К60; озиму пшеницю - N90Р60К60)
5. N60Р60К60 + гній 12 т + солома 2,4 т/га + N24 сівозмінної площі (під цукрові буряки - гною 40 т + соломи 8 т/га + N80 + N90Р60К60, горох - Р60К60, озиму пшеницю - N90Р60К60).

Досліджувались: озима пшениця – сорт Поліська 93; горох – сорт Аграрій; цукрові буряки – сорт Слов'янський 94. Середньомісячна температура повітря у 1996 р. становила 6,4, 1997 р. – 6,9, 1998 р. – 7,6 °С, а середньобагаторічний показник дорівнює 6,5 °С. За температурою повітря найхолоднішим був січень у 1996 і 1997 р.р. (-10,9 і –6,8), а у 1998 р. – грудень (-6,2 °С). Найбільш теплим був у: 1996 р. – серпень з температурою 18,4; 1997 р. – липень +18,3; 1998 р. – червень - +19 °С.

За роки проведення досліджень різниця між сумарним показником опадів була невеликою, але вона перевищувала середньобагаторічну норму (549 мм) на 15-23 %. Щодо розподілу кількості опадів по місяцях. то в роки досліджень спостерігалось їх коливання в значних межах у порівня­нні з середньобагаторічними даними.

В зразках грунту визначали: вміст гумусу за Тюриним в модифікації Си­макова, детриту - з оцтовим ангідридом та центрифугуванням при 1500 об/хв, груповий склад гумусу за В.В.Пономарьовою та Т.А. Плотніковою, рухомі гуму­сові речовини у витяжці 0,1 н NаОН, водорозчинну органічну речовину за І.В.Тюриним, активність поліфенолоксидази та пероксидази за К.А.Козловим, інтенсивність продукування вуглекислоти грунтом за Штатновим. Чисельність мікроорганізмів різних еколого-трофічних груп визначали методом висівання грунтової суспензії на щільні поживні середовища: кількість целюлозоруйную­чих мікроорганізмів рахувалось на середовищі Гетчинсона з клітковиною, син­тезуючих полісахариди – на середовищі Мартіна, синтезуючих меланіни – на середовищі Чапека при рН = 5,0, розкладаючих гумати – на середовищі з гуматом натрію, педотрофів – на грунтовому агарі. Молекулярно-масові характеристики гумінових кислот за методом С.К.Воцелко, масу коренів та кількість рослинних решток за методикою Станкова. Статистичний обробіток даних методом дисперсного аналізу.

Результати досліджень.

Застосування мінімального обробітку збільшило кількість коренів в шарі 0-20 см на варіанті з гноєм на фоні N90P60K60 на 4,95 ц (17,4 %), соло­мою 8 т/га + N80 на 4,8 ц/га (20,2 %) у порівнянні з оранкою. Мінеральна система удобрення збільшує масу коренів на 5,16-5,57 ц/га; органо-мінеральна з використанням гною – на 12,1-16,6, а органо-мінеральна з використанням соломи – на 7,31-9,15 ц/га. Вплив обробітку спостерігається на фоні органо-мінеральної системи удобрення. Без внесення добрив і на фоні мінеральної системи удобрення різниця за масою коренів не суттєва.

Мінімальний обробіток збільшував насиченість грунту коренями в шарі 0-20 см на неудобреному фоні на 17,3 % і відповідно на фонах N90P60K60 на 21,4; N90P60K60 + гній 40 т/га на 23,2; N90P60K60 + солома 8т/га + N80 на 8,2 %.

Кращий розвиток кореневої системи при мінімальному обробітку забезпечує наростання сухої речовини надземної частини рослин. В період цвітіння при мінімальному обробітку сухої речовини накопичувалось на 3,5-3,9 ц/га більше, ніж на оранці. На удобреному фоні перевага становить 7,7-12,3 ц/га, або 16-25 %. Застосування мінімального обробітку грунту підвищує надходження пожнивних решток на 4,5-10,5 % у порівнянні з оранкою.

Використання добрив підвищувало надходження пожнивних решток в грунт. Мінеральна система удобрення на 28,9-37,7 %, органо-мінеральна з гноєм – 33,5-44,9; з соломою та компенсацією азоту – 48,3-52,9; з гноєм та соломою – 60,8-73,2 % порівняно з варіантом без добрив.

Використання мінімального обробітку грунту збільшило продукування СО2 з поверхні грунту до 12 % у порівнянні з оранкою. Перевага мінімального обробітку над оранкою спостерігалась влітку і восени. Це обумовлено більш швидким прогріванням грунту при оранці. В середньому за 1996-1998 р.р. продукування СО2 грунтом збільшилось від  внесення добрив: на 9-50 при оранці та на 12-67 % за мінімального обробітку. Без внесення добрив та на варіанті з мінеральною системою удобрення різниця між оранкою та мінімальним обробітком не спостерігалось.

Органо-мінеральна система удобрення з гноєм за полицевого обробітку знижувала чисельність целюлозоруйнуючих  мікроорганізмів на 29,9 і підвищувала на мінімальному на 24,6 % порівняно з контролем; органо-мінеральна система удобрення з гноєм та соломою підвищувала їх чисельність на 43,9-85,0 %. Мінімальний обробіток без добрив знижував кількість мікроорганізмів порівняно з оранкою на 14,9 %, а на фоні органо-мінеральної системи удобрення з гноєм навпаки підвищував їх кількість порівняно з оранкою на 51,1 % (табл.1).

Кількість мікроорганізмів, які синтезують меланіни була вищою на 7,3-21,0 % при оранці. Добрива не підвищували кількість мікроорганізмів, за виключенням варіанту N60P60K60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24, де спостерігався високий вміст меланінових грибів.

Чисельність мікроорганізмів, які синтезують полісахариди, при органо-мінеральній системі удобрення  знижувалась. Кількість мікроорганізмів, які утворюють слиз на вище означених варіантах була на 20,4-33,4 % нижчою, ніж на варіанті без добрив, що можна пояснити звуженням співвідношення С : N в грунті, яке веде до зміни метаболізму мікроорганізмів в бік синтезу біомаси та пригнічення продукування полісахаридів.

Чисельність педотрофних мікроорганізмів змінювалась в залежності від обробітку грунту, системи удобрення та погодних умов року. Їх кількість на варіанті без добрив та N60Р60К60 + гній 12 т/га була більшою за мінімального обробітку. Це забезпечувало високий рівень ефективної родючості. На варіанті N60Р60К60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 більша кількість педотрофів була при застосуванні оранки на 16,1 %. Добрива підвищували кількість мікроорганізмів: N60Р60К60 + гній на 79,1-80,9; N60Р60К60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 на 4,3-60,7 %.

Таблиця 1- Вплив технологій вирощування сільськогосподарських культур на чисельність мікроорганізмів у лучно-чорноземному грунті, 1996-1998 р.р.

В грунті спостерігалась незначна кількість мікроорганізмів, які здійснюють деструкцію ядерної частини гумусу. Вплив різних способів обробітку грунту на кількість мікроорганізмів, які розкладують гумати був неістотним. Органо-мінеральна система удобрення підвищувала кількість означених мікроорганізмів на 33,6-52,8 % порівняно з варіантом без добрив. Різниця між варіантом без добрив та N60Р60К60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 становила 7,3-15,1 %.

В шарі 0-30 см відмічено підвищення сумарної біологічної активності (СБА) влітку при оранці на 18,2-34,1 та на 20,5-37,0 – при застосуванні мінімального обробітку; восени має місце зниження відповідно на 3,6-8,5 та 3,9-8,0 % (табл. 2). Застосування мінімального обробітку призводить до підвищення на 26,0-36,3 % целюлозолітичної активності грунту у порівнянні з оранкою.

За мінімального обробітку створюється диференціація орного шару за СБА: підвищення у верхньому та зниження у нижньому прошарку горизонту, який обробляється, що викликано заробкою добрив та пожнивних решток у верхній шар грунту.

Гідротермічні умови змінювали мікробіологічну активність грунту, ріст і розвиток коренів вищих рослин та трансформацію рослинних решток, а через них активність окисно-відновних ферментів. В шарі 0-15 см на оранці в

Таблиця 2 - Вплив технологій на окисно-відновні ферменти та целюлозолітичну активність, 1996-1998 р.р.

* - сівозмінної площі; ** - компенсація азоту.

травні активність поліфенолоксидази становила 2,3-20 і 6,7-27 мл 0,01 н I2 - на міні­мальному обробітку; підвищувалась в липні до 3,9-28 та 9,6-30 відповідно; знижувалась в серпні до 3,6 та 2,3-9,5 і підвищувалась у вересні на 1,6-2,8 та 2,4-3,2 мл 0,01 н I2. Добрива підвищували її активність в шарі 0-30 см: при мінеральній системі удобрення в 1,44-1,48; органо-мінеральній з гноєм у 2,69-2,91; органо-мінераль­ній з соломою 2,59-2,96; органо-мінеральній з гноєм та соломою у 3,44-3,77 рази.

Розміщення пожнивних решток, органічних та мінеральних добрив за різних систем обробітку викликало активізацію різних прошарків грунту: полицевий обробіток – 15-30, мінімальний – 0-15 см. На контролі за мінімального обробітку активність поліфенолоксидази в шарі 0-15 см  більша на 24,0; мінеральній системі удобрення – 12,8; органо-мінеральній з гноєм – 12,1; органо-мінеральній з гноєм та соломою – 5,8 % порівняно з варіантами оранки.

В шарі 0-30 см активність поліфенолоксидази за мінімального обробітку порівняно з оранкою була вища на контролі на 16,9; N60P60K60 - на 6,7; N60P60K60 + гній 12 т – на 10,9; N60P60K60 + солома 2,4 т + N24 – на 11,8; N60P60K60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 –на  5,5 %.

Спостерігалась така динаміка активності пероксидази: мінімальна кількість – навесні, підвищення в липні на оранці -5,7-18,8 і 4,4-14,3 мл – на мінімальному обробітку; зниження до вересня на 2,5-10,1 і 1,8-10,3 мл 0,01 н І2 відповідно. При мінеральній системі удобрення підвищувалась активність пероксидази порівняно з контролем на 24,6-26,2, органо-мінеральна з гноєм на 71,0-83,0, з соломою – на 65,0-82,4, з гноєм та соломою – на 70,2-86,4 %.

При застосуванні мінімального обробітку підвищувався коефіцієнт накопичення гумусу порівняно з оранкою на 5,0-22,6 %. Без внесення органічних добрив цей показник лишається низьким. Добрива його підвищують порівняно з контролем: N60Р60К60 - на 7,1-33,1; N60Р60К60 + гній 12 т/га – 57,4-77,1; N60Р60К60 + солома 2,4 т/га + N24 –53,4-78,9; N60Р60К60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 – на100-125 %.

Біологічна активність, трансформація рослинних решток, вміст та склад органічної речовини залежить від багатьох грунтових факторів, один з яких – окисно-відновні умови. Окисно-відновний потенціал підвищувався влітку на 20-90 відносно весни і знижувався на 30-170 мВ восени. Реакція грунтового середовища мала обернену динаміку до показників ОВП: зниження влітку та підвищення восени. Грунтозахисні технології підвищували ОВП 0-15 см шару грунту порівняно з традиційними на 2,1-7,8 % та знижували активну кислотність, однак зменшення не перевищує 5 %

На неудобрених варіантах відбулось зниження вмісту гумусу з 3,85-3,86 % до 3,78-3,81 %. Мінеральні добрива сприяли стабілізації вмісту гумусу. При сумісному внесенні гною і мінеральних добрив його вміст підвищився в орному шарі на 0,07 %. Імовірний приріст вмісту гу­мусу в шарі грунту 0-15 см отриманий на варіанті N60К60Р60 + гній + солома за мінімального обробітку на  0,19 %, в прошарку 15-30 см перевага була за оранкою – 0,18 % порівняно з вихідним його вмістом. В шарі 0-15 см більший вміст за мінімального обробітку, 15-30 см – при оранці. Така диференціація відмічена на варіантах з внесенням органічних добрив на фоні мінеральних. Різниця між варіантами з різним обробітком грунту в шарі 0-15 см на варіанті N60К60Р60 + гній + солома була суттєвою і становила 0,08, в прошарку 15-30 см – 0,06 %. В прошарку 30-45 см зміни не відмічені.

Спостерігалась така сезонна динаміка: на початку вегетації – найвищий вміст гумусу, потім, по мірі росту і розвитку рослин, він знижується в кінці теплого періоду року і після розкладу рослинних решток спостерігається часткове його відновлення.

Інтенсивність коливань в залежності від  культури знижувалась в такому порядку: цукрові буряки, озима пшениця, горох і підвищувалась при застосува­нні мінімального обробітку. При застосуванні останнього більша амплітуда коливань була у верхньому 0-15 см шарі грунту, порівняно з оранкою, де різниця менш контрастна.

Спостерігалась сезонна динаміка водорозчинних органічних речовин: найменша їх кількість виявлена на початку вегетації, в квітні на оранці вміст в шарі 0-30 см складав 143-246, на мінімальному обробітку  - 165-253 мг на 100 г грунту. В період інтенсивного росту коренів, в червні - найбільшу кількість означених речовин. Підвищення в шарі 0-15 см склало на оранці 23,7-108 і 23,8-71,9 % на мінімальному обробітку. В листопаді їх кількість повільно зменшується, складаючи на оранці 175-327 і на мінімальному обробітку 245-384 мг на 100 г грунту. Знижен­ня в листопаді відповідно становить 4,7-52,0 і 9,8-29,8 мг на 100 г грунту.

Найбільша кількість рухомих гумусових речовин спостерігається при застосуванні технології, яка базується на оранці (табл. 3). Спостерігалась наступна сезонна динаміка гумусових речовин у витяжці 0,1 н NаОН в шарі 0-15 см: максимальне значення в квітні, зниження до червня складає на оранці 101-155 і 122-173 на мінімальному обробітку та підвищення у вересні відповідно на 19-45 і 13-40 мг/100 г грунту. В шарі 15-30 см спостерігається така ж сезонна динаміка, але коливання дещо нижчі.

За мінімального обробітку в шарі грунту 0-15 см зниження рухомих гумусових речовин на протязі вегетаційного періоду більше на 11,6-20,7 % порівняно з оранкою. Це підвищує рівень ефективної родючості на мініма­льному обробітку. Така сезонна динаміка рухомих гумусових речовин є похідною від гідротермічних умов, які  впливають на грунтову біоту, а через неї на процеси синтезу та мінералізації гумусових речовин, ріст та розвиток рослин.

Добрива підвищили вміст рухомих гумусових речовин в шарі грунту 0-30 см: мінеральна система удобрення – на 16,4-31,6; органо-мінераль­на з гноєм – 38,6-55,5; органо-мінеральна з соломою – 33,3-56,7; органо-мінеральна з гноєм та соломою – на 55,5-83,0 %. Тобто, при внесенні добрив в грунт потрапляє більше енергетичного матеріалу для мікроорганізмів.

Кількість детриту за  мінімального обробітку в шарі грунту 0-15 см була більшою на 27-45 % порівняно з оранкою. Проте  в шарі 0-30 см лише на варіанті N60Р60К60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 збільшення вмісту детриту при мінімальному обробітку було імовірним. На решті варіантів застосування мінімального обробітку та систем удобрення на вміст детриту не мало суттєвого впливу.

Добрива підвищували вміст детриту на: 20 (NPK + гній), 30 (NPK + солома), 55 % (NPK + гній + солома) при застосуванні оранки та відповідно на 24; 43; 81 % на мінімальному обробітку порівняно з контролем.

Таблиця 3 –Вплив технологій вирощування на гумусний стан лучно-чорноземного вилугуваного грунту

* - сівозмінної площі; ** - компенсація азоту.

Вміст фульвокислот за мінімального обробітку був більшим порівняно з  оранкою на 5,2 %. Добрива підвищували розчинні речовини в складі гумусу: на контролі цей показник складає 71,2- 72,1, при використанні NPK – 74,5- 75,1, NPK + гній –77,2-78,1, NPK + солома + N24 – 73,7-75,9, NPK + гній + солома + N24 – 77,6-79,1. За таких умов сума розчинних речовин при оранці була більшою в шарі 15-30, а при мінімальному обробітку в шарі 0-15 см. Вміст гумінових кислот, пов'язаних з глинистими фракціями та стійкими R2О3 (ГК-3) підвищувався при використанні добрив на 20 (NPK), 19-34 (NPK + гній), 14 (NPK + солома), 27 % (NPK + гній + солома) порівняно з варіантом без добрив. Використання мінімального обробітку підвищувало вміст цієї фракції в шарі грунту 0-15 см на 7,7 при внесенні гною на фоні мінеральних добрив та на 20,2 % при внесенні гною та соломи на фоні NPK порівняно з оранкою.

Використання мінімального обробітку призвело до змін молекулярно-масових характеристик порівняно з оранкою, що проявилось у підвище­нні середньовагових молекулярних мас (Мω) і співвідношенні окремих фракцій. За мінімального обробітку без добрив Мω була в 1,8 (1997 р.) та в 1,9 разів (1998 р.) вищою ніж при оранці. Підвищився вміст високомолекулярних асоціатів М = 110 та 500 тис. д. на 80 і 185 у 1997 р. та 195 % - 1998 р. відпові­дно. Середньовагові молекулярні маси були вищими при застосуванні мінімального обробітку на 1666 – 21180 д. порівняно з оранкою.

Мінімальний обробіток грунту створював іншу диференціацію орного шару за ступенем гуміфікації. Більша її ступінь відмічалась у верхньому 0-15 см шарі – 43,2-49,2 %. При оранці навпаки, більший вміст в нижньому прошарку грунту. Мінімальний обробіток звужував співвідношення СГК:СФК, зменшуючи вміст гумінових кислот, зв'язаних з кальцієм на варіантах з внесенням органічних добрив, і підвищуючи вміст міцно зв'язаних кислот на 6,2-27,4 % порівняно з оранкою.

Нерозчинний залишок був низький і вміст його коливався в межах 21-29 %. На контролі цей показник був найвищим, а на варіанті з використанням гною та соломи на фоні мінеральних добрив – найнижчим – 21-22 %.

В орному шарі за мінімального обробітку спостерігалось формування більшої кількості нерозчинного залишку. Тому можна стверджувати, що гумус за мінімального обробітку більш пасивний, що особливо помітно в прошарку 15-30 см, і характерно для грунтів цілинних аналогів.

Регресійний аналіз даних показав, що існує залежність між рухомими гумусовими сполуками та водорозчинною органічною речовиною (r = -0,91± 0,12), рухомими гумусовими речовинами та інтенсивністю продукування вуглекислого газу грунтом (r = -0,88±0,22), між активністю поліфенолоксидази та вмістом гумусу (r = 0,78±0,11).

У запропонованій моделі вміст гумусу корелює з кількістю кореневих решток (R = 0,99). Рівняння регресії має вигляд: у = 1,11+0,02⋅Х6 – на оранці; у = 1,73+0,12Х6 – на мінімальному обробітку.

Зв'язок між урожайністю озимої пшениці, кількістю педотрофних мікроорганізмів, які утилізують водорозчинну органічну речовину та пожнивними рештками становить: R = 0,95. Рівняння регресії має вигляд: у = 2,99-0,52Х5+6,21Х7 - при оранці і у = 12,1-0,8Х5+1,34Х6 – за мінімального обробітку Залежність між врожайністю цукрових буряків та вмістом поліфенолоксидази і водорозчинних органічних речовин на мінімальному обробітку була такою: у = 223+5,48 Х1 + 190 Х2; і на полицевій оранці - у = 248 + 4,29 Х1 + 192Х2

Мінімальний обробіток підвищував врожайність зерна озимої пшениці на 1,3-3,5 ц/га і більший на 3,7-9,8 % приріст від використання добрив, порівняно з оранкою (табл. 4)

Таблиця 4 – Урожайність культур на стаціонарному досліді НАУ в КСП "Сокільча", 1996-1998 р.р.

НІР0,5 ц/га        обробіток        2,4        2,2        1,6        20,6        22,4        16,7

       удобрення        1,6        0,9        1,5        23,4        24,6        23,4

Підвищення врожайності за мінімального обробітку склало на варіанті N90P60K60 – на 36,9; N90P60K60 + гній 40 т – 46,7; солома 8 т + N24 – 45,6; N60P60K60 + гній 40 т/га + солома 8 т/га другий рік післядії – 72,5 % порівняно з варіантом без добрив. При оранці підвищення відповідно склало 33,6; 48,5; 45,3; 67,9 %.

Мінімальний обробіток підвищував врожайність коренеплодів цукрових буряків  на варіанті N90P60K60 + гній 40 т/га та N90P60K60 + гній + солома на 4,5-5,4 % порівняно з оранкою (див. табл. 4). Різниця між 1996-1998 р.р. складала до 74,9 %. Органо-мінеральна система удобрення підвищувала врожайність порівняно з контролем на оранці на 13,7 (N90P60K60); 40,1 (N90P60K60 + гній 40 т/га; 35,3 (N90P60K60 + солома 8 т/га + N80); 53,5 % (N90P60K60 + гній + солома + N80) та відповідно 16,2; 46,5; 40,1; 61,8 % на мінімальному обробітку.

Економічний аналіз показав, що грунтозахисні технології під­вищували рівень рентабельності та знижували собівартость про­дукції порівняно  з традиційною технологією, що особливо проявлялось на фоні добрив.

ВИСНОВКИ

1. Технології вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку, прискорюють процеси гуміфікації в лучно-чорноземному грунті, що проявляється у підвищенні целюлозо­літичної та ферментативної активності в 0-15 см шарі, збільшенні корене­вої маси, кількості штамів мікроорганізмів, які синтезують гумати.
2. Органічні добрива сприяють підвищенню активності поліфенолоксидази (у 2,6-3,8 рази) і зростанню коефіцієнту накопичення гумусу (на 57-125 %) та вмісту пожнивних решток (на 34-73 %).
3. Мінімальний обробіток грунту на фоні органо-мінеральної системи удобрення в порівнянні з оранкою підвищував активність поліфенолоксидази на 5,5 - 17,0, коефіцієнт накопичення гумусу на 5,5 –23 та знижував активність пероксидази на 3,8-6,4 %.
4. Грунтозахисні технології вирощування озимої пшениці при викори­станні органо-мінеральної системи удобрення підвищують на 17-20 % кількість коренів, на 4-10 % вміст пожнивних решток, на 8-21 % насиченість коренями.
5. Найвищий приріст вмісту загального гумусу в шарі 0-15 см зафіксовано при використанні органо-мінеральної системи удобрення на мінімальному обробітку – 0,19 %. Різниця за вмістом гумусу між технологіями вирощування у шарі 0-15 см на варіанті N60P60K60 + гній 12 т/га + солома 2,4 т/га + N24 була суттєвою і складала 0,08 %. Мінімальний обробіток збільшував кількість детриту на 27-45 % у порівнянні з оранкою.
6. Мінімальний обробіток зумовлює розвиток переважно педотрофних та полі­сахаридсинтезуючих мікроорганізмів, оранка – меланінсинтезуючих. Процеси мікробної трансформації обумовлювали стабільність середньовагових молекулярних мас гумінових кислот на рівні 40-55 тис. дальтон. Мінімальний обробіток покращуює молекулярно-масові характеристики гумусових речовин: відносний вміст високомолекулярних комплексів підвищився на 17-34 %, середньовагова молекулярна маса – на 21-25 тис. дальтон і зменшився вміст низькомолекулярних фракцій до 16 %.
7. Найбільша кількість рухомих гумусових речовин спостерігалась при застосуванні традиційної технології у шарі 15-30 см, проте різниця за їх вмістом в шарі 0-30 см між обробітками була не суттєвою. Добрива підвищували вміст розчинних речовин в складі гумусу, сума яких на полицевій оранці була більшою в шарі 15-30, на мінімальному – у 0-15 см. В шарі 0-30 см на оранці цей показник був більшим за мінімального обробітку. Мінімальний обробіток підвищував вміст пасивного гумусу в шарі 0-30 см.
8. При оранці підвищується активність органічної речовини, що сприяє процесам мінералізації та втратам органічної речовини грунту. Використання соломи на фоні мінеральної системи удобрення не погіршувало якісних характеристик гумусу порівняно з органо-мінеральною системою удобрення з гноєм. Трансформація гною у гумусові сполуки відбувається більш інтенсивно і закінчується вже через рік після його внесення.
9. Сезонна динаміка активності поліфенол­оксидази, загальної біологічної активності методом аплікатів, загальної біологічної активності за методом Штатнова, окисно-відновних умов, кількості водорозчинної органічної речовини  характеризувалася підвищенням влітку і зниженням восени. А динаміка активності пероксидази, реакції грунтового середовища, вмісту загального гумусу та гумусових речовин у витяжці 0,1 н NaOH відрізнялись найнижчими показниками влітку.
10. Статистично доведено зв'язок між показниками гумусного стану та бі­ологічною активністю грунту: активністю поліфенолоксидази та водорозчинної органічної речовини (r = 0,87), лабільним гумусом та загальною біологічною активністю з продукуванням СО2 (r = -0,89), рухомими гумусовими речовинами та коефіцієнтом накопичення гумусу (r = 0,78). Дуже тісний зв'язок виявлений і між показниками гумусного стану і факторами, які регулюють швидкість та характер гуміфікації: вмістом загального гумусу та кількістю кореневих решток (R = 0,99).
11. В господарствах Андрушівського природно-сільськогосподар­ського району (Правобережний Лісостеп України) рекомендується при вирощуванні озимої пшениці і цукрових буряків на лучно-чорноземних грунтах застосовувати грунтозахисні технології, що базуються на мінімальному обробітку. Нашими дослідженнями доведено, що такі технології позитивно впливаючи на гумусний стан підвищують урожай озимої пшениці на 1,3-3,5 ц/га і не знижують врожаю цукрових буряків, а також зменшують собівартість їх вирощування на 1,6-7,7 % та підвищують рентабельність на 4-50 %.

Перелік праць, виданих за темою дисертації

1. Воробей І.І., Макарчук О.Л., Колісніченко О.М. Вплив екологічно чистих вуглеамонійних добрив на властивості лучно-чорноземного грунту та врожай зернових культур // Збірник наукових праць Уманської сільськогосподарської академії. - К.: Нора-прінт, 1997, - С. 117-119 (польові та лабораторні дослідження, узагальнення результатів, підготовка до друку).
2. Шикула М.К., Біляновська Т.М., Мельник К.К., Головко Е.А., Воробей І.І., Макарчук О.Л., Горбаченко В.М. Про перспективність використання вуглеамонійних солей у грунтозахисному землеробстві // Агрохімія і грунтознав­ство. Міжвідомчий науковий збірник. Частина третя. Харків:УААН, 1998, - С. 42-44 (польові та лабораторні дослідження, підготовка до друку).
3. Головко Э.А., Биляновская Т.М., Воробей И.И., Макарчук О.Л., и др. Аллелопатия культурних растений в аспекте проблем агрофитоценологии // Физиология й биохимия культурних растений, 1999. Т. 31, №2. - С. 103 – 114 (аналіз літературних джерел, підготовка до друку).
4. Шикула М.К., Нестєров Г.І., Макарчук О.Л., Воробей І.І., та ін. Гумусний стан лучно-чорноземного грунту як показник грунтової родючості // Аграрний вісник Причорномор'я. Випуск № 3 (б). Частина І: Агрономія. Одеса, 1999. - С. 74-78 (польові та лабораторні дослідження, статистичний обробіток результатів, узагальнення та  викладення матеріалів, підготовка до друку).
5. Іутинська Г.О., Остапенко А.Д., Макарчук О.Л., Петренко Л.Р. Зміна мікробних ценозів під впливом обробітку без обернення скиби. // Відтворення родючості грунтів у грунтозахисному землеробстві./ Під редакцією М.К. Шикули. К.: ПФ "Оранта", 1998. - С.172-179 (польові та лабораторні дослідження, підготовка до друку).
6. Балаєв А.Д., Капштик М.В., Кравченко Ю.С., Макарчук О.Л. Відтворення гумусу в грунтозахисному землеробстві. // Відтворення родючості грунтів у грунтозахисному землеробстві. К.: ПФ "Оранта", 1998. - С.219-234 (польові та лабораторні дослідження, підготовка до друку).
7. Іутинська Г.О., Біляновська Т.М., Макарчук О.Л., Воробей І.І. Вплив ВАС на гумусоутворення в грунтозахисному землеробстві // Відтворення родючості грунтів у грунтозахисному землеробстві. Там же. - С. 418-431 (польові та лабораторні дослідження, узагальнення матеріалу, підготовка до друку).
8. Шикула М.К., Лозенко Є.М., Воробей І.І., Макарчук О.Л., Горбаченко В.М., Колісніченко О.М. Досвід впровадження грунтозахисної системи земле­робства в КСП "Сокільча" Попільнянського району, Житомирської області. Там же. - С. 597-606 (збір матеріалів, підготовка до друку).

Макарчук О.Л. "Зміни гумусного стану і біологічної активності лучно-чорноземного грунту під впливом грунтозахисних технологій в умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району" -  Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільсько­господарських наук за спеціальністю 06.01.03 – агрогрунтознавство і агрофізика. Дисертація присвячена вивченню впливу грунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку грунту, на показники гумусного стану та біологічну активність лучно-чорноземного вилугуваного грунту.

Мінімальний обробіток підвищує біологічну активність, прискорює процес гуміфікації в лучно-чорноземному грунті, що проявляється у  підвищенні целюлозолітичної та ферментативної активності в 0-15 см шарі, збільшенні кореневої маси, кількості мікроорганізмів, які синтезують гумати. Використання мінімального обробітку сприяє стабілізації гумусного стану, покращенню якісних та молекулярно-масових характеристик гумусових речовин, гумус стає більш пасивним, що особливо помітно в прошарку 15-30 см, і характерно для грунтів цілинних аналогів. Грунтозахисні технології, які базуються на мінімальному обробітку, вже в перші роки впровадження забезпечують приріст врожайності зерна озимої пшениці і зменшують собівартість її вирощування, а також не знижують рівень рентабельності цукрових буряків. Тому, в господарствах Андрушівського природно-сільськогосподар­ського району рекомендується при вирощуванні озимої пшениці і цукрових буряків застосовувати грунтозахисні технології.

Ключові слова: обробіток грунту, ферментативна активність, показники гумусного стану, грунтові мікроорганізми, молекулярні маси гумусових кислот, урожайність.

Макарчук О.Л.  "Изменения гумусного состояния и биологической активности лугово-черноземной почвы под влиянием почвозащитных технологий в условиях Андрушевского природно-сельскохозяйственного района" -  Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика. Диссертация посвящена изучению влияния почвозащитных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, которые базируются на минимальной обработке почвы, на показатели гумусного состояния и биологической активности лугово-черноземной выщелоченной почвы. Исследования проводились на базе стационарного полевого опыта в КСП "Сокильча" Попельнянского района Житомирской области. Почвенный покров территории сельскохозяйственного предприятия типичный для района проведения исследований.

Минимальная обработка на фоне органо-минеральной системы удобрения повышает активность полифенолоксидазы (до 17), коэффициент накопления гумуса (до 23), количество корней озимой пшеницы (на 21), насыщенность ими почвы (на 21), содержание растительных остатков (до 10) и снижает активность пероксидазы (на 6,4 %). Системы обработки не однозначно влияли на микрофлору почвы: вспашка обуславливала развитие меланинсинтезирущих микроорганизмов; а минимальная – полисахаридсинтезирующих и педотрофных.

Использование минимальной обработки способствует стабилизации гумусного состояния, улучшению качественных и молекулярно-массовых характеристик гумусовых веществ, гумус становится более пассивным, что характерно для почв целинных аналогов. Выявлена связь между активностью полифенолоксидазы и водорастворимым органическим веществом (r = 0,87), водорастворимым органическим веществом и щелочнорастворимыми гумусовыми веществами (r = -0,91), подвижными гумусовыми веществами и коэффициентом накопления гумуса (r = 0,78), содержанием общего гумуса и количеством корневых остатков (R = 0,99).

Почвозащитные технологии, которые базируются на минимальной обработке, уже в первые годы внедрения обеспечивают прирост урожайности зерна озимой пшеницы и уменьшают себестоимость ее выращивания, а также не понижают уровень рентабельности сахарной свеклы. Поэтому, в хозяйствах Андрушевского природно-сельскохозяйственного района рекомендуется при выращивании озимой пшеницы и сахарной свеклы применять почвозащитные технологии.

Ключевые слова: обработка почвы, ферментативная активность, показатели гумусного состояния, почвенные микроорганизмы, молекулярные массы гумусовых кислот, урожайность.