Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Національний науковий центр
“Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського”
ПУЗНЯК Оксана Михайлівна
УДК 631.8:631.468:631.582
ВІДНОВЛЕННЯ РОДЮЧОСТІ ДЕРНОВО-ПІДЗОЛИСТИХ СУПІЩАНИХ ГРУНТІВ ІЗ ТОКСИЧНИМИ ОЗНАКАМИ
03.00.18 - ґрунтознавство
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Харків –
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Державній агроекологічній академії України, Міністерство аграрної політики України та у Волинському інституті агропромислового виробництва, Українська академія аграрних наук
|
Науковий керівник - |
доктор біологічних наук, член-кореспондент УААН Долгілевич Марат Йосипович, професор кафедри геотехнології та промислової екології Житомирського Державного технологічного університету, |
Офіційні опоненти:
доктор біологічних наук, професор Топольний Федір Пилипович, Кіровоградський державний технічний університет, професор кафедри екології і охорони навколишнього середовища
доктор сільськогосподарських наук, професор Канівець Віктор Іванович, Чернігівський державний інститут економіки і управління, завідувач кафедри аграрних технологій
Провідна установа
Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, кафедра ґрунтознавства та землевпорядкування, Міністерство освіти і науки України, м. Чернівці
Захист відбудеться “21” жовтня р. о годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 у Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського” за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського” за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.
Автореферат розісланий “19 ” жовтня 2003 р.
|
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради |
|
Павленко О.Ф. |
1
ВСТУП
Актуальність теми. В зоні Західного (Волинського) Полісся зустрічаються ґрунти (в основному це дерново-підзолисті супіщані) з фітотоксичними властивостями, що пов'язано з тривалими порушеннями науково обґрунтованих систем їх удобрення. Продуктивність агрофітоценозів на таких ґрунтах зменшується на 15-50% і більше, а мінеральні добрива втрачають свою ефективність. Актуальним для цих ґрунтів є розробка особливих екологічно безпечних систем удобрення, що зменшують негативний вплив токсикозу на продуктивність рослин та якість урожаю, сприяють швидкому відновленню родючості ґрунтів.
Зниження родючості дерново-підзолистих ґрунтів пов’язано не лише із невирішеними проблемами збалансованого внесення органічних та мінеральних добрив, але й регуляцією мікробіологічного режиму. Одночасно, виникають негативні ґрунтові процеси, зокрема, порушення живлення культурних рослин за рахунок інтенсивного застосування мінеральних добрив. Вивченню ж мікробіологічного стану дерново-підзолистих ґрунтів не приділялось значної уваги.
Досліджено, що для господарств зони Волинського Полісся та Західного Лісостепу України характерна значна розбіжність щодо рівня родючості ґрунтів, як ефективної так і потенційної, значні коливання у рівні застосування органічних добрив (від 3-5 до 15-18 т/га ріллі), від'ємний баланс магнію та більшості мікроелементів, наявність як кислих, так і перевапнованих ґрунтів та інші особливості. Збільшення кількості внесення в ґрунт мінеральних добрив (до 250 кг/га д. р. щорічно), що мали місце у вісімдесятих роках, не призвело до підвищення продуктивності сівозмін, а в окремих випадках супроводжувалось погіршенням якості рослинницької продукції та екологічного стану навколишнього середовища.
Поля, де відмічено токсикоз ґрунту, потребують виключно особливого підходу, як щодо системи удобрення, так і, можливо, змін у структурі сівозмін, системі обробітку ґрунту, тощо. Виходячи з цього, виникла необхідність встановлення шляхів подолання (розробки науково обґрунтованих систем удобрення) токсичного явища та відновлення вихідної родючості ґрунту.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно планів НДР Державного агроекологічного університету і є складовою частиною теми: “Агроекологічний моніторинг ґрунтів, які знаходяться у кризовому стані (№ ДР 0100V003568) та Волинського інституту агропромислового виробництва в рамках НТП
2
“Родючість ґрунтів” на 1995-2000 рр. з завдання: “Розробити і запропонувати до впровадження екологічно безпечні технології відтворення родючості ґрунтів шляхом застосування раціональних систем удобрення в сівозмінах Західного Полісся та Лісостепу України (№ ДР 0199U006099). НТП “Родючість і охорона ґрунтів” на 2000-2005 рр. з завдання “Розробити для екологічно чистих територій диференційовану систему управління родючістю ґрунтів, продуктивністю сільськогосподарських культур та якістю урожаїв” (№ ДР 0101U006035).
Мета і задачі досліджень. Мета досліджень полягає у встановленні шляхів знешкодження токсичності дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів, покращення мікробіологічного, фізико-хімічного, агрохімічного стану в умовах довготривалої дії різних видів та систем удобрення, і як наслідок - підвищення продуктивності та якості урожаю сільськогосподарських культур.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання: 1) обгрунтувати чинники ґрунтового токсикозу та їх вплив на токсичні прояви; 2) дослідити фізико-хімічні та агрохімічні властивості дерново-підзолистого грунту з токсичними ознаками; 3) визначити динаміку росту та розвитку рослин на ґрунті з токсичними ознаками; 4) дослідити стійкість рослин до ґрунтового токсикозу та підвищення їх продуктивності залежно від впливу різних видів і співвідношень добрив; 5) розробити ефективні засоби знешкодження мікробного токсикозу ґрунту шляхом застосування вапна, органічних, мінеральних добрив, мікроелементів; 6) дослідити екологічну ефективність рекомендованих систем удобрення агрофітоценозів на ґрунті з токсичними ознаками.
Об’єкт досліджень –динаміка основних мікробіологічних, фізико-хімічних та агрохімічних властивостей дерново-підзолистого супіщаного ґрунту з токсичними ознаками.
Предмет досліджень –родючість дерново-підзолистих ґрунтів на різних агрофонах тривалого використання.
Методи досліджень - методологічною основою досліджень є просторово-часовий аналіз впливу систем удобрення на властивості та виникнення токсикозу дерново-підзолистого ґрунту. При виконанні роботи використовувались методи польових досліджень, мікробіологічний, фізико-хімічний, агрохімічний та статистичний аналіз.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше обгрунтовано причини виникнення токсичних ознак дерново-підзолистих супіщаних грунтів у Волинському Поліссі. Визначено вплив різних видів і форм добрив, їх співвідношень та способів
3
внесення на ступінь токсичності дерново-підзолистого супіщаного ґрунту та роль його фізико-хімічних, агрохімічних і мікробіологічних властивостей в усуненні цього явища. Уперше розроблено ефективні та екологічно безпечні засоби знешкодження мікробного токсикозу грунту. Одночасно встановлено вплив вапнування на зменшення коефіцієнту біологічного поглинання ряду мікроелементів на дерново-підзолистому супіщаному грунті з токсичними ознаками. Уперше розроблено рекомендації по відновленню родючості таких ґрунтів і підвищення продуктивності агрофітоценозів в зоні Західного Полісся.
Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень використано в оцінці та розробці заходів відновлення родючості дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів, що зазнали токсикозу, покладено в основу розробки рекомендацій виробництву з відновлення родючості даних ґрунтів і підвищення стійкості рослин до несприятливих умов ґрунтового середовища. Розроблено рекомендації та здійснено їх впровадження в господарствах Ковельського, Луцького та Рожищенського районів Волинської області на площі 200 га.
Особистий внесок здобувача. Автор брав безпосередню участь у польових
дослідженнях, зборі та аналізі літературних матеріалів, проведенні лабораторних аналізів, статистичного обробітку результатів досліджень. Основні положення дисертації висунуто та обґрунтовано автором особисто.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дослідження доповідались: на міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми виробництва екологічно чистої сільськогосподарської продукції на межі 3-го тисячоліття” (Житомир, 2000); на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених “Перспективи розвитку ґрунтознавства та агрохімії в новому тисячолітті (Харків, 2001); на 6 з’їзді УТГА „Ґрунтознавство та агрохімія на шляху до сталого розвитку України” (Умань, 2002); на Міжнародній науковій конференції “Екологічні проблеми басейнів транскордонних річок” (Луцьк, 2002); на засіданнях Волинського відділення Українського товариства ґрунтознавців і агрохіміків (1999-2002 рр.).
Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладено в 7 опублікованих наукових працях, в тому числі в 5 статтях в наукових журналах і збірниках, науково-практичних рекомендаціях сільськогосподарському виробництву.
Структура та обсяг дисертації. Загальний обсяг роботи – 185 сторінок комп’ютерного набору. Дисертація складається з вступу, семи розділів, висновків і
4
пропозицій виробництву. Робота ілюстрована 7 малюнками та містить 49 таблиць, 17 додатків. Бібліографія –найменувань, з них 22 іноземні праці.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Причини виникнення токсичності ґрунту
У розділі наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних вчених з вивчення біологічних факторів ґрунтового токсикозу як наслідку агротехногенного впливу, несприятливих фізико-хімічних властивостей ґрунту, негативного впливу важких металів. Висвітлено особливості розвитку рослин на токсичному ґрунті. Представлено аналіз впливу вапна, різних видів органічних, мінеральних та мікродобрив на мікробіологічні, фізико-хімічні, агрохімічні властивості ґрунту в агробіоценозі.
Польові стаціонари розміщено на типових для зони Волинського Полісся дерново-підзолистих поверхнево оглеєних пилувато-супіщаних ґрунтах, утворених на водно-льодовикових відкладах. Ділянка, рівна по рельєфу, знаходиться поблизу с. Брище Луцького району Волинської області.
Дослідження проведено в п’ятій ротації сівозміни довготривалого (з 1966 року) стаціонарного досліду Волинського інституту агропромислового виробництва УААН. Вихідні агрохімічні показники 0-20 см шару ґрунту: вміст гумусу (за Тюріним) - 1,38%, легкогідролізованого азоту (за Корнфілдом) –,9 мг/100 г ґрунту, рухомих форм фосфору та обмінного калію (за Кірсановим) –,3–та 5,6 мг/100 г ґрунту відповідно; гідролітична кислотність (за Каппеном) –,13 мг-екв/100 г ґрунту; рНKCl –.2, сума увібраних основ –.1 мг-екв/100 г ґрунту.
Дослідження проводились у ланці зерно –льоно–картопляної семипільної сівозміни з таким чергуванням культур: картопля, озима пшениця, льон, а також в монокультурі озимого жита, що вирощується з 1963 року. Схеми внесення мінеральних добрив (стаціонарний дослід, 5 ротація сівозміни): гній 40 т/га, NPK (вар. 3); гній 40 т/га NPK (вар. 4); гній 40 т/га NPK (вар.5); гній 80 т/га, NPK (вар. 6); гній 40 т/га NPK (вар. 7). З 1996 року проведено поділ ділянок навпіл з метою зменшення агрохімічного тиску на ґрунт. При цьому схема на одній з половин залишилася без змін, а на другій дози мінеральних добрив зменшені вдвічі. Гній вносили на ґрунті з токсичними властивостями (в середньому за 28 років) по 4 т/га та NPK і NPK256; для порівняльної оцінки взято ділянки із внесенням 7 т/га та 14 т/га гною та NPK кг сівозмінної площі агроландшафту.
5
Короткотривалі досліди закладено восени 1996 року на полі з вирощуванням монокультури озимого жита (з 1963 року) на дерново-підзолистому супіщаному ґрунті з такими вихідними показниками 0-20 см шару ґрунту: рН- 4,5; Нг –,0мг-екв/100г; суми увібраних основ –,0 мг-екв/100 г ґрунту; гумусу–,39%; азоту –,1 мг/100г; фосфору –,2; калію –,5 мг/100 ґрунту; вмісту рухомого алюмінію - 0,004мг-екв/100г; кальцію - 1,57мг-екв/100г та магнію - 0,22 мг-екв/100г. За контроль взято токсичний ґрунт з мінеральною системою удобрення -NPK та ґрунт без удобрення.
Розміщення варіантів у дослідах –систематичне, ступінчате (3-4-6 ярусів). Кількість повторень –, 6, 9. Площа ділянок: посівної 100 м, облікової – м(стаціонарний дослід) та посівної –,5 м, облікової –,5 м (тимчасові досліди).Сортовий склад культур: картопля - Темп; льон - К-6; озима пшениця - Поліська 90; монокультура - озиме жито - Паллада. З органічних добрив використовували напіврозкладений (на солом’яній підстилці) гній великої рогатої худоби, торф - низинний напіврозкладений, сапропель низькозольний (оз. Бурків Любешівського району Волинської області), вапно - відходи Роздольського хімкомбінату, вермикуліт. З мінеральних добрив застосовували аміачну селітру (34 % N), суперфосфат простий гранульований (19 % PO), калій хлористий (56 % KO), калій-магнезію (19 % КО, 9 % МgО); мікродобрива: борну кислоту (17 % B), молібдат амонію (52 %), мідний купорос (24 %), сульфат цинку (22 %), комплексне суспензійне добриво –лактафол „О”. Органічні добрива вносились під оранку, мінеральні та мікродобрива –під передпосівну культивацію для зернових культур; фосфорно-калійні під картоплю та льон - восени.
Активність мікробіологічних процесів визначали за чисельністю мікроорганізмів у ґрунтах. При цьому вели облік бактерій найбільш відомих груп - амоніфікаторів на поживному агарі (ПА); бактерій, які споживають мінеральний азот (NH, NO) та актиноміцетів –на крохмально - аміачному середовищі (КАА); азотобактера –на безазотному агаризованому середовищі Федорова; водоростей - за Штіною; маслянокислі бактерії - на картопляному середовищі; клостридіум пастеріанум - на середовищі Виноградського; кислотоутворюючі мікроорганізми - на середовищі з ЄМС; фосформобілізуючі бактерії - на середовищі Муромцеві. Біологічну активність визначали аплікаційним методом , біотест на визначення ступеню токсичності ґрунту - за допомогою тест-рослин (крес-салат, редис червоний з білим кінчиком)- за методом Гродзинського.
В рослинних зразках визначали: натуру, вміст білку за вмістом азоту, клейковину в зерні озимих зернових, крохмаль (картопля), технологічний аналіз льону, нітратний азот,
6
загальний азот, важкі метали. У відібраних ґрунтових зразках визначали вміст гумусу, валові та рухомі форми макро-і мікроелементів, реакцію ґрунтового розчину, гідролітичну кислотність, суму увібраних основ. Використовували загальноприйняті методики. Статистичну обробку результатів проводили за Доспеховим та за програмою для мікрокалькуляторних машин (МК-114) STAT. При визначенні біоенергетичної ефективності використовували методику О.К. Медведовського та П.І. Іваненка.
Оцінка дії різних систем удобрення на процес знешкодження
токсикозу дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів
Мікробіологічні властивості ґрунту та його токсичність
Застосування добрив значною мірою впливало на мікробіологічні властивості дерново-підзолистого пилувато-супіщаного ґрунту. У розділі сконцентровано увагу на впливі довготривалого використання підвищених доз азоту (більше 100 кг/га в рік) та недостатнього внесення гною (по 2,3-4,3 т/га), при співвідношенні 1 тонни гною до 78-111 кг/га NPK, в т.ч. до 43 кг/га азоту, що призвело до зниження чисельності актиноміцетів, фосфаторозчинних бактерій, паралельного збільшення кількості грибів до 50-90%. Серед грибних угрупувань токсичного ґрунту домінували мікроміцети роду Penicillium, а серед них, в свою чергу - токсиноутворюючі види P. funiculosum P.vermiculitum.
Протягом трирічного внесення зменшених доз мінеральних (NP-K-128) добрив у значній мірі (в 1,9 –,7 раз) поліпшилась біологічна активність в порівнянні з повною дозою (NP-133K-256) добрив. При цьому біологічна активність підвищувалась поступово і виявилась найвищою на третій рік досліджень (табл. 1). Виявлено, що на фоні 40 т/га та подвійної норми азоту (N) внесення під картоплю підвищених норм фосфору та калію збільшувалась активність клітковинноруйнівних мікроорганізмів відповідно на 8,8 % та 22,4 %. Післядія гною на другий рік помітно знизилась, що в свою чергу вплинуло на загальну біологічну активність (4,6 % по фосфору та 8,1 % по калію). Поясненням цього, очевидно, є те, що на перших етапах руйнування свіжої органічної речовини діючим фактором є гриби, одночасно йшло збільшення актиноміцетів, знижувалася домінантність грибної мікрофлори, що призвело до зменшення ступеня токсичності ґрунту. Як наслідок, у результаті біотестів встановлено зниження ступеня токсичності дерново-підзолистого ґрунту, відсутність явища пригнічення та загибелі рослин. Підтвердженням позитивної дії органічних добрив на поліпшення мікробіологічних властивостей є результати серії досліджень на токсичному ґрунті при вирощуванні монокультури озимого жита, де явище токсикозу при вищезгаданих причинах його виникнення носить більш стійкий характер.
7
Вже в перший рік досліджень спостерігалась висока біологічна активність ґрунту на варіантах з потрійною дозою вапна, одночасно знизився ступінь токсичності (табл. 2). Можливо, вапно пригнітило проростання дрібних спор, розвиток яких залежить від екзогенного живлення, зокрема, грибів токсиноутворювачів роду Penicillium. В свою чергу, внесення органічних добрив стимулювало провокаційне проростання спор - патогенів, сприяло очищенню ґрунту. Найбільш ефективними виявились гній та торф, а також сапропель та біогумус. Внесення органічних добрив направлене, в першу чергу, на відновлення корисної біоти ґрунту, що в свою чергу позитивно відзначалося на розвитку рослин.
|
№ вар. |
Варіанти удобрення (5-та ротація)* |
Розкладання клітковини, % |
|||
|
4 ротація, 1990 рік |
5 ротація |
||||
|
1997 (1-й рік післядії гною) |
(2-й рік післядії гною) |
(3-й рік післядії гною) |
|||
|
1 |
Без добрив |
39,0 |
,9 |
,8 |
,0 |
|
2 |
СаСО3 - фон |
54,0 |
,8 |
,7 |
,8 |
|
3 |
NPK |
55,0 |
,3 |
,8 |
,8 |
|
3a |
NPK |
55,0 |
,8 |
,6 |
,4 |
|
4 |
NPK |
48,0 |
,1 |
,7 |
,2 |
|
4a |
NPK |
48,0 |
,8 |
,2 |
,7 |
|
5 |
NPK |
52,0 |
,7 |
,9 |
,1 |
|
5a |
NPK |
52,0 |
,7 |
.8 |
,0 |
*Примітка: на варіантах: 3-5 та 3а-5а використовується післядія гною (13,3 т/га сівозмінної площі).
1997-1999 роки відзначились посушливим весняно-літнім періодом, що затримувало в цілому розвиток мікрофлори, однак це не завадило виявленню залежності чисельності мікроорганізмів від удобрення токсичного дерново-підзолистого супіщаного ґрунту. Так, найнижча біологічна активність відмічена при внесенні мінеральних добрив і, навпаки, зростала при застосуванні органічних, підвищених доз фосфорних та мікродобрив (табл. 2).
Встановлено прямо пропорційну залежність біологічної активності целюлозо- руйнуючих мікроорганізмів від підвищених доз фосфору (Р) на фоні вапна та органічних добрив. Внесення фосфорних добрив різко знизило ступінь токсичності, починаючи з першого року внесення.
8
|
№вар. |
Варіанти удобрення (в середньому за 3 роки) |
Розкладання клітковини, % |
|
1997 |
Середнє |
||||
|
1 |
Контроль |
35,0 |
,2 |
,8 |
,1 |
|
2 |
Вапно, 3 норми по Г.К. |
58,2 |
,2 |
,4 |
,5 |
|
3 |
Вапно, 1 норма по Г.К. - фон |
37,0 |
,4 |
,9 |
,7 |
|
4 |
Гній, 23,3 т/га |
48,8 |
,4 |
,0 |
,1 |
|
5 |
Торф, 23,3 т/га |
50,0 |
,5 |
,4 |
,8 |
|
6 |
Сапропель, 23,3 т/га |
39,0 |
,6 |
,7 |
,3 |
|
8 |
Гній, 11,2 т/га + торф, 11,2 т/га |
43,9 |
,1 |
,2 |
,5 |
|
НІР,95 |
1,6 |
,25 |
,32 |
,73 |
Найбільша біологічна активність ґрунту виявилась у варіантах досліду, де використовували комплексні добрива, що включають в себе В, Мо, Со, Мn. Серед застосованих мікроелементів В і Мо в значній мірі інтенсифікували біологічні процеси в ґрунті. Однак, на другий рік їх ефективність порівняно з фоном, зменшувалася. В результаті виникло припущення, що вже за перший рік вирішується питання від’ємного балансу мікроелементів. Внесення в ґрунт з токсичними властивостями мікроелементів (В(0,6 кг/га), Сu(0,3 кг/га), Mo(0,4 кг/га)) підвищувало біологічну активність ґрунту та активність азотобактера до 48% у порівнянні із чистою мінеральною системою (32%).
Встановлені залежності чисельності основних таксономічних груп мікроорганізмів від удобрення. Так, найнижча вона була при внесенні одних мінеральних добрив і зростала при внесенні органічних (табл. 3). Бактерії, що споживають мінеральний азот, дуже чутливі до змін умов навколишнього середовища, і, як показали наші дослідження, до токсичності ґрунту, яка найвища при використанні мінеральних добрив.
Таблиця 3.
Чисельність мікроорганізмів деяких фізіологічних і таксономічних груп у дерново-підзолистому ґрунті залежно від удобрення
(середні дані за 1998-1999 роки)
|
Варіанти |
Бактерії на МПА |
Бактерії на КАА |
Актино-міцети на КАА |
Обростання грудочок азотобак-тером, % |
Ґрунтові водорості, тис/г ґрунту |
|
млн./г ґрунту |
|||||
|
NPK |
0.1 |
.7 |
|||
|
Вапно, 1н по Г.К.-фон1 |
0.2 |
7 |
.7 |
||
|
Гній, 23,3 т/га |
0.2 |
.6 |
|||
|
Торф, 23,3 т/га |
0,3 |
,6 |
|||
|
Сапропель, 23,3 т/га |
0,2 |
,2 |
|||
|
Гній, 7,5т/га+торф, 7,5т/га+сапропель, 7,5т/га+біогумус, 0,8т/га |
0,2 |
,4 |
|||
|
НІР,95 |
0,019 |
,34 |
,142 |
,04 |
1,72 |
9
Виявлена специфічна дія сапропелю: із зменшенням чисельності бактерій, що засвоюють мінеральний азот, зменшувалась активність азотобактера, однак зростала чисельність актиноміцетів (у 2 рази в порівнянні з мінеральною системою удобрення та застосуванням гною, торфу). Сапропель позитивно діяв на розмноження ґрунтових водоростей. Сумісне внесення сапропелю у поєднанні з гноєм та торфом сприяло збільшенню бактерій, що розвиваються на КАА, активності азотобактера (до 40 %), з одночасним зниженням чисельності актиноміцетів, які брали участь у процесах мінералізації важкодоступних органічних сполук.
В результаті наших досліджень доведено позитивний вплив підвищених доз фосфорних добрив на фоні угноєного та провапнованого токсичного грунту в поєднанні з мікродобавками на загальний мікробіоценоз та токсичність ґрунту у порівнянні з мінеральною системою удобрення. Внесення органічної маси, яка є джерелом для розвитку азотобактера (% обростання грудочок азотобактером) сприяло покращенню мікробіологічних властивостей дерново-підзолистого ґрунту. Вапно та органічні добрива є потужними чинниками активізації та поліпшення якісного стану мікрофлори в ґрунті (особливо у сівозміні). Разом вони забезпечували найвищу врожайність, високу мікробіологічну активність та оптимальний мікробний ценоз. Існувала пряма залежність врожайності агрокультур від ґрунтових амоніфікаційних процесів, а також тісний зв’язок між чисельністю ґрунтових водоростей та активністю азотобактера. Токсичний же ґрунт має низький вміст водоростей (18 %).
Фізико-хімічні, агрохімічні властивості ґрунту та його токсичність
Визначено, що підвищена кислотність дерново-підзолистого ґрунту, низька насиченість ґрунтового поглинального комплексу основами є головними факторами, що обмежують продуктивність агрофітоценозу та знижують ефективність добрив, що вносились.
При внесенні ж мінеральних добрив, навіть їх зменшених доз, існує тенденція до зниження позитивної дії вапнування, що можна пояснити фізіологічною кислотністю добрив, більшим виносом кальцію з ґрунту врожаями культурних рослин та низхідною їх міграцією. Виявлено, що на фоні 40 т/га та подвійної норми азоту (N) внесення під картоплю підвищених норм фосфору та калію збільшувалась активність клітковинноруйнівних мікроорганізмів відповідно на 8,8 % та 22,4 %.
Найбільш суттєве покращення фізико-хімічних властивостей токсичного ґрунту відмічено на варіантах, де мінеральні добрива поєднувались із гноєм.
10
До показників тупеня окультуреності дерново-підзолистих ґрунтів відносяться вміст в них рухомих форм фосфору та обмінного калію. Гній, мінеральні добрива, їх поєднання в половинних дозах, при умові вирощування культур у ланці сівозміни (картопля - озима пшениця - льон) виявили неоднакову дію на нагромадження обмінного калію в ґрунті. В більшій мірі вміст обмінного калію в ґрунті залежав від рівня застосування калійних добрив у агрофітоценозі. Так, якщо при внесенні калію 192 кг/га за три роки ланки сівозміни вміст обмінного калію в 0-20 см шарі токсичного ґрунту збільшився на 0,5-3,0 мг/100 г, при внесенні 384 кг - уже на 2,4 мг/100 г, а при 768кг - на 1,4-2,4 мг/100 г ґрунту. Відмічена тенденція до зростання вмісту калію в нижньому (20 - 40 см) шарі ґрунту. Однак, зменшення в два рази доз мінеральних добрив не знизило запаси кальцію в ґрунті. Враховуючи зниження агрохімічного тиску, покращились фізико-хімічні властивості токсичного ґрунту. Спостерігали нагромадження суми увібраних основ, що в свою чергу позитивно вплинуло на накопичення кальцію та магнію у ґрунті. Дані показники є важливими чинниками покращення родючості дерново-підзолистого ґрунту.
Встановлено, що вапнування токсичного дерново-підзолистого супіщаного ґрунту, на якому з 1963 року вирощується монокультура озимого жита, знизило кислотність у 0-20 см шарі ґрунту на 0,9 (з рНKCl 4,8 до 5,7), гідролітична кислотність зменшилась на 0,89 (2,01-1,12). При внесенні органічних добрив зокрема, гною та торфу, рНсол. становив 5,9 та 5,7 у порівнянні із внесенням NPK (рНсол. –,8). Внесення сапропелю в дозі 23,3 т/га (за 3 роки) призвело до нагромадження рухомих форм основних елементів живлення, збільшення суми увібраних основ та ступеня насичення основами. Внесення лише мінеральних добрив більш негативно впливало на кислотність та ступінь насичення основами токсичного ґрунту, що, в свою чергу, погіршувало його властивості.
Висока аерація дерново-підзолистих пилувато-супіщаних ґрунтів викликає інтенсивне розкладання органічної речовини мікроорганізмами. Посилена мінералізація призвела до втрат гумусу. Збільшення відсоткового вмісту гумусу на 0,01-0,04 % за три роки окультурення токсичного ґрунту можна пояснити високим насиченням його органічними добривами (табл. 4).
Необхідно відмітити, що на всіх варіантах відбувалось збільшення біологічної активності поряд із зменшенням токсичності ґрунту, яке впливало на гумусове нагромадження. Однак такий вміст гумусу знаходиться в межах похибки досліду. В результаті досліджень було встановлено залежність вмісту лабільного гумусу від систем удобрення токсичного дерново-підзолистого ґрунту та його показників: сапропель сприяв
11
нагромадженню вуглецю –мг/100г ґрунту, на противагу дії самого вапна – мг/100г ґрунту вуглецю.
Таблиця 4.
Вміст гумусу залежно від ступеня токсичності дерново-підзолистого супіщаного ґрунту в 0-20 см шарі, 1999 рік (монокультура, озиме жито)
|
Удобрення |
Біологіч-на активність, % |
Ступінь токсич-ності, % |
Лабільний гумус, С мг/100г |
Загальний гумус, % |
Запаси гумусу, т/га |
|
Без добрив-контроль |
29,3 |
,22 |
,6 |
||
|
NP K |
35.6 |
.23 |
.9 |
||
|
Вапно, 1 н по Г.К. –фон 1 |
37,4 |
,25 |
,4 |
||
|
Фон 1 + Гній, 23,3 т/га |
46,4 |
,26 |
,4 |
||
|
Фон 1 + Торф, 23,3 т/га |
45,3 |
,26 |
,7 |
||
|
Фон 1 +Сапропель, 23,3 т/га |
39,8 |
,25 |
,4 |
||
|
Фон 1 + Гній, 7,7 т/га + торф, 7,7 т/га + сапропель, 7,7 т/га |
43,7 |
,26 |
,7 |
||
|
Вапно + гній, 13,3 т/га +N К–фон 2 |
53,8 |
,26 |
,7 |
||
|
Фон 2 + Р |
48,6 |
,26 |
36,7 |
||
|
Фон 2 + Р |
45,7 |
,26 |
,7 |
||
|
Фон 2 + Р + Мg, Mo, B, Cu |
50,7 |
,26 |
,7 |
Необхідно відмітити, що на всіх варіантах відбувалось збільшення біологічної активності поряд із зменшенням токсичності ґрунту, яке впливало на гумусове нагромадження. Однак такий вміст гумусу знаходиться в межах похибки досліду. В результаті досліджень було встановлено залежність вмісту лабільного гумусу від систем удобрення токсичного дерново-підзолистого ґрунту та його показників: сапропель сприяв нагромадженню вуглецю –мг/100г ґрунту, на противагу дії самого вапна –мг/100г ґрунту вуглецю.
В цілому органічні добрива призвели до збільшення рухомості гумусу, що знаходяться в прямо пропорційній залежності від активності мікробіологічних процесів. Гній та мінеральні добрива підвищували вміст рухомого фосфору та обмінного калію при зростанні доз фосфорно-калійних добрив.
Застосування органічних добрив –важливий прийом стабілізації та підвищення вмісту органічної речовини в ґрунті, покращення фізико-хімічних та агрохімічних властивостей.
Вплив токсикозу дерново-підзолистого ґрунту на продуктивність агрофітоценозів
Реакція культурних рослин на окремі елементи живлення залежить як відомо від грунтово-кліматичних умов, біологічних особливостей культури, сівозміни, добрив та інших умов.
12
У наших дослідженнях максимальний урожай картоплі одержано при внесенні 80 т/га гною й NP-60K (181-182 ц/га) та зменшенні доз мінеральних добрив на фоні 40 т/га гною. Значним був приріст урожаю (96-99%) при збільшенні в два рази дози гною (80 т/га) при N-90P30-60K-120. Очевидно, що картопля, особливо пізніх сортів, що є культурою з досить тривалим періодом вегетації, добре використовувала поживні речовини гною.
Зменшення доз мінеральних добрив (NP-60K-120) на токсичному ґрунті не тільки не супроводжувалося зменшенням урожайності, а навпаки, спостерігався ефект збільшення урожаю картоплі на 15-29 ц/га (9,0-18,8).
Озима пшениця добре використовувала поживні речовини, що вносились під попередник. В умовах, що склалися, найбільший врожай зібрано на варіантах, де рослини використовували післядію гною, внесеного під попередник (80 т/га) у поєднанні з NPK дозами добрив -38,4 ц/га.
Схема досліду дозволила порівняти ефективність добрив на двох рівнях застосування гною та ефективність зменшення норм мінеральних добрив на фоні післядії гною (40 т/га) на ґрунті, що підданий токсикозу. При внесенні NP-80K одержано врожай 35,2-35,6 ц/га, який не поступався урожаю з повною дозою мінеральних добрив.
Результати, що одержано при вирощуванні льону на токсичному ґрунті, свідчать про те, що високі врожаї соломи отримано при співвідношенні N: P: K–:3:4. Підвищення азотних добрив до N супроводжувалося зниженням виходу волокна льону. Таким чином, найкращою дозою для вирощування льону - довгунцю на ґрунті, що зазнав токсикозу через незбалансовану систему удобрення, виявилася доза NPK на фоні післядії 40 т/га гною. На екологічно чистому ґрунті рекомендується найбільш вигідна система удобрення: на фоні післядії 40-80 т/га гною та внесення NPK. Ці дози є найбільш економічно вигідні та екологічно безпечні.
Внесення добрив забезпечило одержання високих врожаїв вирощуваних культур у ланці сівозміни порівняно з контролем. Однак високі дози мінеральних добрив, що вносились на токсичних ґрунтах, не дали достовірного приросту врожаю агрокультур.
При вирощуванні монокультури токсикоз ґрунту мав більш стійкий характер, ніж у сівозміні. В результаті попередніх досліджень було встановлено, що не ґрунтовтома (за монокультурного вирощування), а саме: нераціональна система удобрення (основний чинник токсикозу ґрунту) спричинила зниження урожаю за період 11
з 1963 року. Наші дослідження показали миттєву реакцію токсичного дерново-підзолистого ґрунту на інтенсивне внесення органічних добрив. Оскільки внесення останніх направлене на відновлення ґрунтової біоти в ґрунтах, що зазнали токсикозу в
13
першу чергу, то цілком імовірно, що збільшення таким чином біологічної активності ґрунту, чисельного та видового складу основних таксономічних груп мікроорганізмів впливало на ріст рослин, утворюючи речовини, що регулюють ріст.
Органічні добрива суттєво підвищили урожай озимого жита на 5,6-11,9 ц/га, (62,5–,0%) . При цьому найменшу дію проявив сапропель, найвищу –поєднання гною з торфом та сапропелем (13,2 ц/га –,0%, вар. 8) і суміші гною з торфом, сапропелем та біогумусом (12,5 ц/га –,3%, вар. 10).
Другий та третій роки досліджень підтвердили позитивний вплив суміші органічних добрив на подолання токсикозу ґрунту, і таким чином, збільшення урожаю озимого жита. Найбільш ефективним виявилось 2-4-компонентне поєднання органічних добрив, при якому рослини почували себе найкраще і дали високий урожай у порівнянні з контролем.
Неоднозначно впливали на ріст і розвиток рослин високі дози фосфорних добрив, додаткове внесення мікродобрив на фоні вапна та гною. Фосфор (Р-300), внесений на провапнованому ґрунті в поєднанні з магнієм, бором, молібденом, міддю дали найбільший приріст урожаю. При внесенні магнію на органо-мінеральному фоні урожай зерна озимого жита зріс на 10,5 ц/га (132,9%) у порівнянні з контролем. Аналогічні результати одержано при внесенні бору, молібдену, міді на фоні вапна, гною та мінеральних добрив (NK) - 10,8 ц/га (136,7%).
При позакореневому підживленні найкраще себе проявила лужна витяжка вермикуліту - 10,7 ц/га (124%), яка багата на макро та мікроелементи. Крім того, обприскування відновило активний ріст уже пригнічених рослин. Відмічено також високу ефективність мікродобрив. Приріст урожаю становив від застосування молібдену (100г/га) - 5,0 ц/га (58%), цинку (0,05% розчин) - 4,3 ц/га (50%), бору (0,1% розчин) та міді (0,2% розчин) –,2 ц/га (60%). Поєднання бору, міді, молібдену забезпечило приріст урожаю озимого жита на 5,8 ц/га (67%). Ефективним виявилось позакореневе ранньовесняне обприскування групою мікроелементів (16,7 ц/га).
Як встановлено нашими дослідженнями, одноразове обприскування рослин на початку фази виходу в стрілку комплексним добривом (лактофолом „О”) забезпечило приріст урожаю озимого жита на токсичному ґрунті до 5,8 ц/га (67%).
Спеціальні дослідження впливу токсикозу ґрунту на урожайність озимого жита показали, що, судячи по лінії тренда, із збільшенням коефіцієнту токсичності від 0 до 100% можливе зниження урожаю з 18,3 до 0 ц/га (рис. 1).
При цьому коефіцієнт токсичності (КТ) визначали за формулою:
КТ=(Ун-Ут)/Ун 10
14
де Ун - урожай культур, вирощених на нетоксичному ґрунті, ц/га. Ут - урожай культур, вирощених на токсичному ґрунті, ц/га.
Рис. 1. Вплив токсичності дерново-підзолистого ґрунту на урожай озимого жита (монокультура, середні дані за 1997-1999р.р.)
За допомогою досліджень визначено ступінь токсичності ґрунту (через урожай озимого жита) (табл. 5).
Таблиця 5.
Вплив різних видів добрив та вапна на врожай озимого жита залежно від токсичності дерново-підзолистого супіщаного ґрунту (1997-1999рр.)
|
№ вар. |
Удобрення (в середньому за три роки) |
Урожай зерна на ґрунтах, не підданих токсикозу (6-7 років монокультури), ц/га |
Урожай зерна на токсичних ґрунтах (35-38 років монокультура), ц/га |
Коефіцієнт токсичності |
|
|
ц/га |
% |
||||
|
1 |
Контроль |
15,0 |
,0 |
,0 |
,7 |
|
2 |
Вапно, 1 н по Г.К. |
16,4 |
,3 |
,1 |
,2 |
|
3 |
NPK |
23,7 |
,6 |
,8 |
,0 |
|
4 |
Гній, 13,3 т/га |
20,6 |
,7 |
,4 |
,6 |
|
5 |
Торф, 13,3 т/га |
17,7 |
,7 |
,2 |
,18 |
Встановлено зменшення токсикозу (до 12,6% та 1,18%) при застосуванні гною та торфу відповідно. Навпаки, на токсичному ґрунті не спрацьовували мінеральні добрива, збільшуючи втрати урожаю до 60,0%. На ґрунті, ураженому токсикозом, ефективність мінеральних добрив найнижча.
За вирощування озимого жита беззмінно з 1963 року з мінеральною системою удобрення відбувалось подальше зниження урожаю - з 26,8 ц/га (середнє за 1967-1978 роки) до 8,6 ц/га (середнє за 1997-1999 роки). При насиченні ґрунту органічними добривами, починаючи із 1996 року, урожайність поступово зростала й становила у 1999році 19,0-21,6 ц/га, що наближається до рівня десятилітньої давності.
Якість рослинницької продукції і токсикоз ґрунту
У наших дослідженнях при вапнуванні спостерігалась тенденція до підвищення на 0,9
15
% вмісту крохмалю в бульбах картоплі. Зниження доз мінеральних добрив до рівня N-90P-60K-120 сприяли частковому підвищенню вмісту крохмалю в бульбах картоплі, проте нижчому, в порівнянні з контролем (0,4-1,7%). Максимальний вихід крохмалю одержано на фоні 40 т/га гною та NPK (27,3 ц/га ), що на 5,0 ц/га більший від виходу крохмалю на цьому ж варіанті, але при дозі мінеральних добрив NPK. В цілому ж збільшувався вихід крохмалю в бульбах із зменшенням внесення доз мінеральних добрив на ділянках ґрунту з токсичними властивостями таких, що довгий час знаходились під “агрохімічним навантаженням”.
Вміст нітратів в бульбах картоплі на ділянці без добрив у середньому становив 69,2 мг/кг сирої маси. Застосування на фоні вапна високих норм фосфорних та калійних добрив у значній мірі змінили вміст нітратів (163,6; 186,0 мг/кг сирої маси). Однак таке збільшення (в 1,9-2,0 рази) в основному пов’язане з внесенням азотних добрив по 100 кг діючої речовини на гектар. Фосфорно-калійні добрива зменшували цей вміст. Збільшення доз фосфорно–калійних добрив у два рази позитивно вплинуло на рівень нітратів, одночасно із зменшенням внесення азотних добрив вдвічі відбувалось зниження вмісту нітратів в бульбах картоплі до безпечного рівня.
Післядія вапна не впливала на накопичення нітратів у зерні озимої пшениці, а післядія гною із мінеральними добривами в дозі NPKпідвищувала їх вміст на 52,6 мг/кг у порівнянні з фоном. При внесенні N на токсичному ґрунті кількість нітратів у зерні зростала у 1,28–,57 рази, а на нетоксичному ґрунті при дозі N45-90 у 1,08–,41 рази. Внесення підвищених доз калію (K) не зменшило вміст нітратів у зерні озимої пшениці, що вирощується на токсичному ґрунті, тоді, як при зменшенні доз фосфорно-калійних добрив знижувалося нітратне нагромадження у 1,13–,34, а на нетоксичному ґрунті - у 1,02-1,17 рази.
Порушення співвідношення NPK, особливо на користь азотних добрив, супроводжувалося зниженням урожаю волокна льону та його якості на токсичному ґрунті. Підвищення норми азоту в два рази супроводжувалося зниженням загального вмісту волокна (до 13,5%), а також центнер-номера довгого волокна.
Найбільший урожай волокна льону-довгунцю одержано при внесенні NPK на фоні післядії 40 т/га гною (8,9 ц/га) на токсичному ґрунті, та NPK по фону 80 т/га гною під попередник - на здоровому ґрунті (10,4 ц/га). Враховуючи післядію внесених під попередник 40 т/га гною у ґрунт з токсичними ознаками, під льон найефективніше вносити мінеральні добрива в нормі NPK, які забезпечували б одержання високого
16
врожаю насіння та волокна при хорошій його якості, а також кількісно - якісного показника льону –,2 центнер-номера довгого волокна.
Таким чином, зменшення внесення мінеральних добрив із метою зниження агрохімічного навантаження на піддані токсикозу дерново-підзолисті ґрунти не супроводжувалось погіршенням якості урожаю агрокультур.
У результаті досліджень вивчено закономірності зміни деяких показників якості зерна озимого жита, що вирощується беззмінно, залежно від видів добрив. Натурна маса та маса 1000 зерен збільшилась при поєднання різних видів органічних добрив (з 37,6 г - на фоновому варіанті до 40,93 г, та при їх роздільному внесенні - 39,86-39,93 г).
Мікродобрива, внесені на токсичному ґрунті на фоні вапна, гною та підвищених доз фосфорних добрив (Р), позитивно впливали на збільшення маси зерна озимого жита.
Необхідно відмітити позитивний вплив позакореневого обприскування рослин монокультури мікроелементами. Внесені позакоренево мікродобрива сприяли кращому розвитку пригнічених внаслідок токсикозу рослин, збільшенню урожайності зерна та покращенню його якості.
Внесення магнію з бором, молібденом та міддю на фоні вапна, гною та фосфору (Р) збільшило вміст білка в зерні озимого жита на 1,1% (при НІР0,95 0,4-0,5%). При внесенні гною та торфу вміст білка в зерні складав 10,0–,1%, а при внесенні сапропелю –,3%. Поєднання цих добрив та внесення біогумусу збільшували вміст білка в зерні до 10,2–,6%, що на 0,5-0,9% перевищувало його вміст на фоновому варіанті.
Екологічна оцінка впливу агрохімічних способів знешкодження токсичності дерново-підзолистого супіщаного ґрунту
За результатами досліджень не відмічено високого вмісту мікроелементів у ґрунті при систематичному внесенні (протягом 33 років) мінеральних добрив. Рухомі форми важливих для рослин мікроелементів (Zn, Cu) після реконструкції стаціонарного досліду з 1996 року (п’ята ротація сівозміни) становлять всього 1,7-4,4 та 1,4-3,1% від валових запасів в 0-20 см шарі ґрунту, що виключає їх нагромадження до токсичного рівня в рослинах .
Доведено залежність вмісту мікроелементів у ґрунті від кислотності, ступеня токсичності, біологічної активності та вмісту органічної речовини токсичного дерново-підзолистого ґрунту. Із зменшенням кислотності токсичного ґрунту спостерігалося зменшення рухомого Со та Ni. При внесенні сапропелю у ґрунт з токсичними властивостями активізуються мікробіологічні процеси, спостерігається більший вміст Zn, B, Ni, але він не перевищує ГДК і суттєво не впливає на зменшення біологічної
17
активності. Однак, поряд із цим зберігається досить великий ступінь токсичності у порівнянні з внесенням торфу та гною – 27 % та 12 і 15 % відповідно.
Мідь відноситься до елементів значно більшої токсичності, ніж цинк. Концентрація цього елемента в зерні озимої пшениці з внесенням підвищених доз добрив досягла 2,96 мг/кг, однак не є токсичною.
Проведений хімічний аналіз ґрунту та рослин показав наявність різних типів зв’язків між вмістом у них важких металів та мікроелементів. Коефіцієнт біологічного поглинання або рослинно-грунтовий коефіцієнт (КРГ) дозволив судити про високу доступність елементів залежно від удобрення ґрунту. Вапнування знизило КРГ по цинку, міді, бору, свинцю та кадмію, підвищило по молібдену. Внесення гною та торфу сприяло кращому засвоєнню цинку та бору і суттєво не впливало на нагромадження в рослинах кадмію та свинцю.
Біоенергетична та економічна ефективність способів детоксикації дерново-підзолистого супіщаного ґрунту
Розрахунки енергетичного аналізу проводились у єдиних міжнародних одиницях –кілокалоріях та джоулях. При зменшенні внесення мінеральних добрив відповідно знижувалася кількість витраченої енергії та майже у два рази зростав коефіцієнт енергетичної ефективності (при цьому не знижувалася урожайність та не погіршувалася якість культурних рослин). За повної системи удобрення він становив –,45-1,64% на токсичному ґрунті, а при зменшенні доз добрив (у два рази) –,36-2,58%.
Дослідження, що проводились на токсичному ґрунті за вирощування монокультури озимого жита, виявили ті напрямки в системі удобрення, котрі підвищують коефіцієнт енергоємності до 2,65 %, хоча він переважно нижчий, як на здоровому ґрунті.
Враховуючи умовно-чистий прибуток та окупність витрат, пов’язаних із застосуванням добрив, найбільший економічний ефект можна одержати від періодичного (один раз на 3-4 роки) угноєння (13,3 т/га) на фоні провапнованого дерново-підзолистого супіщаного ґрунту з токсичними ознаками та постійного внесення невисоких норм (160 кг/га ріллі NPK) мінеральних добрив при дотриманні оптимального співвідношення NPK (зокрема, на кожну тонну гною - не більше 5,3 кг азоту). За даної системі удобрення досягаємо одного із найвищих рівнів умовно-чистого прибутку (732,8 дол. США) та найвищої окупність витрат, пов’язаних із застосуванням добрив (2,66 дол. США).
Внесення зростаючих норм мінеральних добрив не тільки не збільшило умовно-чистий прибуток, а навіть викликало його суттєве зменшення. На таких ґрунтах при застосуванні підвищених норм мінеральних добрив (у першу чергу, азотних і фосфорних) спостерігаємо найнижчу окупність витрат на одиницю продукції (0,99-1,20 доларів США).
Стосовно вирощування культур беззмінно (у наших дослідженнях - озиме жито), при токсичності ґрунту існує кілька підходів для зняття цього явища, які не завжди є економічно виправданими на певному проміжку часу. Найбільш економічно вигідними, стосовно одержання додаткової продукції, виявилось позакореневе підживлення озимого жита. Цей спосіб сприяв високій продуктивності озимого жита: умовно-чистий прибуток від застосування мікроелементів становив 19,01-55,76 доларів США, окупність використання мікроелементів на одиницю вирощеної продукції відповідала дуже високому рівню (7,30-12,98 дол. США). Однак цей спосіб не впливав на подолання токсичності ґрунту. Тому в часі можливе зниження його економічної ефективності.
Інтенсивне насичення токсичного ґрунту органічними добривами є більш ефективним, ніж поєднання гною з мінеральними добривами та мікроелементами. За комплексної оцінки (покращення родючості, підвищення продуктивності) виявились системи з використанням торфу, біогумусу та комплексного поєднання гною, торфу, сапропелю, біогумусу, що вносились у ґрунт з токсичними ознаками. Чистий прибуток становив 23,16-42,58 долари США. Враховуючи, що дані добрива (в основному місцевого виробництва) мають невеликі затрати на їх використання, окупність їх становить 1,56-3,00 долари США на одиницю продукції. 16
ВИСНОВКИ
У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі з визначення методів та способів знешкодження токсичності у дерново-підзолистих грунтах.
19
3. Зменшення рівня застосування мінеральних добрив на фоні гною, коли на долю однієї тони гною припадає 12-25 кг NPK супроводжується поступовим зниженням ступеня токсичності дерново-підзолистого супіщаного ґрунту, покращенням його мікробіологічних властивостей та формуванням кращих умов для росту і розвитку культурних рослин.
. Головним фактором, що змінює біологічний стан токсичного ґрунту на краще, є наявність в ньому в достатній кількості (не менше 12-13 т/га сівозмінної площі) свіжого органічного субстрату у вигляді різних органічних добрив (торф, сапропель, гній та інше).
. Зниження ступеня токсичності дерново-підзолистого супіщаного ґрунту можливе за умови інтенсивного застосування протягом трьох років органічних добрив за схемою: перший рік - 40 т/га органічної речовини, другий рік –% від норми першого, третій рік –% від норми першого року.
. Інтенсивне застосування органічних добрив не тільки знешкоджує токсичність, але й сприяє накопиченню в ґрунті рухомого фосфору, обмінного калію, зменшує кислотність ґрунту. З органічних добрив, що застосовуються для подолання токсикозу ґрунтів, найкращими виявились поєднання: гною, торфу, сапропелю та біогумусу. При їх застосуванні урожай озимого жита зростає в середньому на 12,5 ц/га, або на 56,3%.
. Позакореневе підживлення мікроелементами (борна кислота по 0,5 кг/га, молібдат амонію, мідний купорос по 0,2 кг/га у фазі кущення) в значній мірі покращує ріст та розвиток рослин, підвищує їх урожайність. Позакореневі підживлення є одним із ефективних способів покращення розвитку рослин і виступають як тимчасовий засіб поліпшення умов вирощування рослин на токсичному ґрунті.
8. Вапнування токсичних ґрунтів (в тому числі високими дозами –потрійними за гідролітичною кислотністю) не призводить до суттєвих змін ступеня токсичності, однак сприяє покращанню фізико-хімічних властивостей грунту з токсичними ознаками.
9. Cільськогосподарська продукція, що вирощена на ґрунті з токсичними ознаками, поступається за якістю продукції, одержаній на здоровому ґрунті. При зменшенні токсичної дії ґрунту якість культурних рослин покращується.
10. У результаті довготривалого використання системи удобрення культурних рослин на токсичному дерново-підзолистому супіщаному ґрунті не відмічено нагромадження мікроелементів (важких металів) до токсичного рівня. Одночасно із зменшенням кислотності ґрунту спостерігається зменшення рухомих форм кобальту та нікелю. Встановлено, що вапнування таких ґрунтів зменшує рослинно-ґрунтовий коефіцієнт
20
переходу (поглинання мікроелементів рослинами залежно від вмісту рухомих елементів у ґрунті) цинку міді, бору, свинцю та кадмію.
11. Енергетична та економічна оцінка різних систем удобрення, що застосовують для поліпшення властивостей ґрунту з токсичними ознаками в багатьох напрямках співпала за своїми висновками з агроекологічною оцінкою. Найбільш енергетично та економічно доцільними є системи удобрення з дотриманням оптимального співвідношення між органічними та мінеральними добривами, коли на тонну перших припадає до 12 кг/га NPK, в тому числі не більше 5 кг азоту у сівозміні.
РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
1. Для подолання грунтового токсикозу та відновлення вихідної родючості дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів рекомендується інтенсивне застосування органічних добрив (гній, торф, сапропель, біогумус) з розрахунку внесення за три роки: перший рік - 40 т/га органічної речовини, другий рік –% від норми першого, третій рік –% від норми першого року (в середньому - 23,3 т/га органічного добрива), а також зменшення доз застосування мінеральних добрив (до рівня не більше 160 кг NPK, в тому числі 70 кг азоту), із дотриманням оптимального співвідношення між ними. При цьому на тонну гною повинно припадати не більше 12 кг д.р. мінеральних добрив, в тому числі 5 кг азоту.
. Доцільно застосовувати позакореневе підживлення сільськогосподарських культур комплексними добривами (до складу яких входять як макро- так і мікроелементи) для підвищення стійкості рослин до несприятливого впливу грунтів з фітотоксичними ознаками.
СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Долгилевич М.Й., Котвицький Б.Б., Пузняк О.М. Про ефективність добрив в оптимізації біологічної активності дерново-підзолистих ґрунтів Полісся/Вісник державної агроекологічної академії України, №1, 2000. - С. 98-103. (Проведено експериментальні дослідження та зроблено статистичний аналіз).
2. Пузняк О.М. Екологічна оцінка відновлювальних систем удобрення на токсичних дерново-підзолистих супіщаних ґрунтах Західного Полісся України/ Вісник ДААУ. Спеціальний випуск. - Житомир. –.- С.108-110.
3. Пузняк О.М. Відновлення родючості токсичних дерново-підзолистих ґрунтів Західного Полісся України//Агрохімія і ґрунтознавство. Спец. випуск. Книга 3.-Харків.- 2002.- С. 125-126.18
21
4. Пузняк О.М. Вплив системи удобрення на мікробіологічні властивості дерново-підзолистого супіщаного ґрунту//Міжнар. конф. Водне господарство: економіка, екологія, менеджмент. Вісник Рівненського технічного університету. –Збірник наук. праць., Вип. 4 (6).- Рівне.2000.–С. 78-81.
. Котвицький Б.Б., Пузняк О.М., Романова С.А. Мікроценозні процеси та гумусованість дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів в залежності від удобрення//Міжнар. наукова конф. ”Екологічні проблеми басейнів транскордонних річок”/Гідрологія, гідрохімія і гідро екологія. Т. 4. –Київ-Луцьк. –. –С. 218-222. (Зроблено літературний аналіз проблеми, проведено експериментальні дослідження, зроблено висновки).
. Пузняк О.М., Демчук М.Д. Ефективность применения ЖКУ в разные сроки под озимую пшеницу на дерново-подзолистой супесчаной почве западного Полесья Украины//Тезисы докл. Научно-практической конф. ”Вложения молодых ученых в интенсификации сельськохозяйственного производства Украины”. Чабаны, 14.3. 1991. –С. 37. (Проведено польові та лабораторні дослідження, зроблено обґрунтування тематики).
. Чубко Н.Д., Пузняк О.М., Демчук М.Д., Бабяк Г.В. Регулювання вмісту нітратів в сільськогосподарській продукції в умовах західного Полісся та Лісостепу України//Тези доп. Конф. “Екологія Полісся: проблеми, сучасність, майбутнє”, Луцьк, 28.4-3.5, 1993,- Л., 1993, - с.-59. (проведено польові та лабораторні дослідження, зроблено аналіз результатів).
АНОТАЦІЯ
Пузняк О.М. Відновлення родючості дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів із токсичними ознаками. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.18. –ґрунтознавство - Національний науковий центр „Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського”, Харків, 2003.
Подано результати досліджень за вивчення впливу добрив на мікробіологічні процеси, фізико-хімічні та агрохімічні властивості дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів з токсичними ознаками, а також їх вплив на урожай та якість урожаю культурних рослин в агрофітоценозі. Визначено найбільш доцільні дози органічних та мінеральних добрив (їх способів внесення та різно - компонентного поєднання), що забезпечують відновлення родючості ґрунтів, які зазнали негативних змін.
Розроблено ряд заходів з відновлення природної родючості, покращення мікробіологічного стану дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів, підвищення стійкості культурних рослин, що вирощуються за несприятливих для розвитку умов.
22
Ключові слова: мікробіологія, ступінь токсичності, агроландшафти, ґрунти з токсичними ознаками, біологічна активність, мікроелементи, урожай, культурні рослини.19
АННОТАЦИЯ
Пузняк О.М. Восстановление плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв с токсичными признаками. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.18. –почвоведение - Национальный научный центр "Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского, Харьков, 2003.
Диссертация посвящена вопросам изучения методов и способов восстановления плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв Волынского Полесья с токсичными признаками, которые связаны с нарушением микробиологического соотношения видов почвенной микрофлоры. Ухудшение биологической активности почв в целом под влиянием использования в агрофитоценозе недостаточного количества органических удобрений на фоне повышенных доз минеральных удобрений, в частности азотных, на протяжении 1966-1999 гг., снижало урожай и качество продукции культурных растений.
На легких дерново-подзолистых почвах минеральные удобрения при длительном их применении не всегда обеспечивают достаточно высокую прибавку урожая. При этом возможно ухудшение физико-химических и биологических показателей почвы вплоть до возникновения токсикоза почвы и снижения урожая.
При использовании минеральных удобрений без сочетания их с навозом увеличивается количественный состав грибной флоры (до 50-90% от общего количества микрофлоры), которая и служит источником выделения токсичных веществ. Степень токсичности почвы достигает 70 % и больше. Растения на такой почве плохо растут и в конечном итоге погибают.
Известкование дерново-подзолистых супесчаных почв с токсичными свойствами существенно не влияет на изменение степени токсичности, однако способствует улучшению физико-химических свойств, лучшему усвоению растениями микро и макроэлементов.
При длительном использовании интенсивных систем удобрения культурных растений в исследуемой почве c проявлением токсических свойств не отмечено накопление повышенного количества микроэлементов (в частности, тяжелых металлов). Одновременно с улучшением кислотного показателя почвы наблюдается уменьшение подвижности кобальта и никеля. Установлено, что снижение доз внесения минеральных туков (не более 160 кг NPK по д. в.), а также внесение органических удобрений (особенно
23
торфа) в повышенных дозах (в среднем за год 13-20 т/га) в почву с токсичными признаками, способствует увеличению видового и количественного состава микрофлоры, увеличению биологической активности почвы, снижению степени токсичности до 20 %, вплоть до полного её отсутствия.
Органические удобрения существенно (на 62-165 %) повышают урожай озимых зерновых культур. При этом минимальное действие оказывает сапропель и сидеральная масса бобовых с соломой, наибольшее –навоз, торф и их сочетание с сапропелем.
Исследуемые нами системы удобрения почв с токсичными признаками дают возможность определить оптимальные системы и способы улучшения плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв. Разработаны методы увеличения стойкости 20
к выживанию и повышения урожая культурных растений на таких почвах. Они заключаются в следующем: для быстрого восстановления исходного плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв рекомендуется интенсивное использование органических удобрений (навоз, торф, сапропель, биогумус) из расчета внесения за три года: первый год - 40 т/га органического вещества, второй год –% от нормы первого, третий год – 25 % от нормы первого года (в среднем 23,3 т/га органического удобрения), а также уменьшение уровня использования минеральных удобрений (не более 160 кг NPK, в том числе 70 кг азота). При этом на тонну навоза должно приходиться не более 12 кг д.в. минеральных удобрений, в том числе 5 кг азота; целесообразно использовать внекорневую подкормку растений комплексными удобрениями (в состав которых входят макро- и микроэлементы) для повышения их стойкости к неблагоприятному влиянию факторов окружающей среды (в частности, фитотоксичных признаков почвы).
Ключевые слова: микробиология, степень токсичности, агроландшафты, почвы с токсическими признаками, биологическая активность, микроэлементы, урожайность, культурные растения.
SUMMARY
Puznjak O.M. Renewal of fertility of soddy-podsolic sandy soils’with toxic indications. - Manuscript.
The thesis for Candidate of Biological Sciences degree on a speciality 03.00.18. - soil science - the National Scientific Center –“Institute for Soil Science and Agrochemistry Research named after O.N.Sokolovsky”, Kharkiv, 2003.
The thesis is devoted to questions of studying of methods and ways of renewal of fertility of Western Polesye soddy-podsolic sandy soils with toxic indications, which are connected to violation of microbiological composition of soil microflora. Decrease of biological activity as a
24
whole under influence of use in agrophytocenosis of insufficient amount of organic fertilizers on a background of the increased dozes of mineral ones, in particular nitric, during 1966-1999 furthered decrease of a crops’ yield and production quality.
At use of mineral fertilizers without their combination to manure the quantitative structure of fungi flora is increased (up to 50-90%) which is a source of toxic substances secretion, the degree of soil toxicity reaches 70% and more. Plants on such soil badly grow and finally perish. It is established, that reduction of mineral fertilizers’application (no more than 160 kg NPK on a.i.), and also application of organic fertilizers and especially peat in the increased dozes (on the average for one year 13-20 t/ha) in soil with toxic indications, furthers increase of specific and quantitative composition of microflora. Biological activity of soil also is increased, the degree of toxicity is reduced up to 20% and down to its full absence.
Researched by us fertilization systems of soils with toxic indications enable to determine optimum systems and ways to improve soddy-podsolic sandy soils’fertility. Methods of a survival resistance and increases of crops’ yield on such soils.
Key words: microbiology, toxic degree, landscapes, soils with toxic indications, biological activity, microelements, yield, plants.
Підписано до друку 10. 09. 2003. Формат 60х90/16
Папір офсетний. Гарнітура Таймс
Ум. друк. арк. 0.9. Тираж 120 прим.
©Державний агроекологічний університет, 2003-09-11
10008, м. Житомир, Старий бульвар, 7