Грунтозахисна та агрономічна ефективність протиерозійного комплексу в Північно-Cхідному Лісостепу України - Автореферат

Від ерозії і дефляції зі сільськогосподарських угідь щорічно втрачається біля 600 млн. т ґрунту, в тому числі до 20 млн. т гумусу, при цьому непродуктивні втрати води внаслідок стоку становлять біля 16 млрд. метрів кубічних, що вистачило б для формування 16 млн. т зерна. У таких умовах науково обґрунтованою основою формування екологічно сталих агроландшафтів в Україні визнано ґрунтозахисну систему землеробства з контурно-меліоративною організацією території (КМОТ), одним з основних принципів якої є регулювання поверхневого стоку, як основного ерозійного чинника, комплексом протиерозійних заходів (організаційно-господарських, агротехнічних, лісомеліоративних, гідротехнічних). Тому вирішення проблеми ґрунтозахисного облаштування еродованих агроландшафтів шляхом розроблення нових та удосконалення існуючих складових частин КМОТ є актуальним для схилових земель північно-східного Лісостепу України, куди територіально входить і Сумська область, де проводилися дослідження. Мета досліджень - встановити вплив ерозійних процесів на агрофізичні та агрохімічні показники слабо-і середньозмитих чорноземів, визначити агрономічну та ґрунтозахисну ефективність системи землеробства з КМОТ в умовах тривалих стаціонарних дослідів. Уперше для умов Сумщини в розрізі районів області проведено групування земель за ступенем пошкодження ерозійними процесами; визначені шляхи використання вилучених еродованих земель із ріллі на консервацію; досліджено тривалий вплив ґрунтозахисних агротехнічних заходів, водорегулюючих лісосмуг, гідротехнічних споруд (вали-тераси, наорані вали) на розвиток ерозійних процесів; встановлені зміни агрохімічних показників чорнозему типового слабо-і середньозмитого за тривалий період сільськогосподарського використання; поглиблено уявлення про вплив елементів КМОТ, безполицевого способу обробітку, системи удобрення та культур ланок сівозмін на зменшення втрат ґрунту від змиву; проведена економічна та енергетична оцінка ефективності протиерозійних заходів в умовах КМОТ.У стаціонарному досліді з елементами КМОТ: а) вал-тераса; б) протиерозійна лісосмуга, вивчалися такі сівозміни: - зернопросапна (І еколого-технологічна група земель - схил з ухилом до 30); - ґрунтозахисна (II еколого-технологічна група земель - схил з ухилом 3-70). У полі зернопросапної сівозміни площа стаціонарної дослідної ділянки складала 2000 м2 (по схилу - 50 м, упоперек схилу - 40 м), в полі ґрунтозахисної сівозміни - 8000 м2 (по схилу - 200 м, упоперек схилу - 40 м). Польові дослідження та спостереження проводилися на 5 стаціонарних дослідних ділянках (варіантах досліду), які розміщувалися на вододільному плато та уздовж схилу від водорозділу до підніжжя схилу: 1 - Приводороздільна частина схилу з ухилом до 30; Маловисторопський стаціонарний дослід охоплює частину вододільного плато (І - еколого-технологічна група земель з ухилом до 30) та схил, з ухилом 3-70 (ІІ еколого-технологічна група земель). На вододілі та уздовж схилу розміщено 6 стаціонарних дослідних ділянок (варіанти досліду), якими охоплено всі елементи КМОТ на схилі: 1* - Приводороздільна частина схилу з ухилом до 30;Висока розораність (73,3%), незначна кількість сіножатей і пасовищ (близько 25,3%) та багаторічних насаджень (1,4%) свідчать про екологічну нестабільність агро-ландшафту, тому за останні 40 років площа еродованих сільськогосподарських угідь у зоні Лісостепу Сумської області збільшилася від 182,8 тис. га до 305,1 тис. га (в 1,7 раза), а потенційна небезпека щорічного їхнього приросту у середньому по області становить 5,9 тис. га. На схилах з елементами КМОТ в умовах Гребениківського і Маловисторопського стаціонарів (вали-тераси, наорані вали, протиерозійні лісосмуги) взимку відбувається додаткове накопичення снігу. За зимовий період на схилах з елементами КМОТ у середньому нагромаджується на 52-65% вологи більше, ніж на відкритих ділянках, що сприяє кращому забезпеченню вологою рослин у весняний період. Мінімальні значення змиву ґрунту (2,4-7,1 т/га) відмічені у верхній частині схилу з наступним зростанням цього показника у середній його частині (3,7-13,5 т/га), а в підніжжі схилу відбувається акумуляція ґрунту. Встановлено, що в нижніх частинах схилів покращуються показники родючості ґрунту, збільшується вміст водотривкої структури та стабілізуються інфільтраційні властивості ґрунту, чому сприяють лісосмуги і вали-тераси, при цьому зменшуються втрати ґрунту від ерозії.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

На основі проведених досліджень можна зробити наступні висновки: 1. Висока розораність (73,3%), незначна кількість сіножатей і пасовищ (близько 25,3%) та багаторічних насаджень (1,4%) свідчать про екологічну нестабільність агро- ландшафту, тому за останні 40 років площа еродованих сільськогосподарських угідь у зоні Лісостепу Сумської області збільшилася від 182,8 тис. га до 305,1 тис. га (в 1,7 раза), а потенційна небезпека щорічного їхнього приросту у середньому по області становить 5,9 тис. га. Активізації ерозійних процесів сприяють висока розораність агроландшафтів, низька протиерозійна облаштованість лісосмугами, водо-регулюючими гідротехнічними спорудами та іншими заходами постійної дії.

2. На схилах з елементами КМОТ в умовах Гребениківського і Маловисторопського стаціонарів (вали-тераси, наорані вали, протиерозійні лісосмуги) взимку відбувається додаткове накопичення снігу. За зимовий період на схилах з елементами КМОТ у середньому нагромаджується на 52-65% вологи більше, ніж на відкритих ділянках, що сприяє кращому забезпеченню вологою рослин у весняний період.

3. Встановлено просторову закономірність формування змиву ґрунту вздовж схилу, яка за проявлення ерозії від зливових опадів і в період сніготанення була майже однаковою. Мінімальні значення змиву ґрунту (2,4-7,1 т/га) відмічені у верхній частині схилу з наступним зростанням цього показника у середній його частині (3,7-13,5 т/га), а в підніжжі схилу відбувається акумуляція ґрунту. Змив ґрунту знаходиться в прямій залежності від ухилу схилу (чим крутіше схил, тим інтенсивніше відбуваються ерозійні процеси). В ґрунтозахисних сівозмінах за вирощування багаторічних трав, травосумішок та культур суцільної сівби втрати ґрунту зменшуються в 2,5-3 рази на всіх досліджуваних елементах схилу з КМОТ.

4. Виявлено, що збільшення у верхніх шарах ґрунту вмісту водотривких структурних фракцій на 1,7-2% за тривалого використання плоскорізного обробітку і елементів КМОТ обумовлює підвищення протиерозійної стійкості еродованих чорноземів північно-східного Лісостепу.

5. Встановлено, що в нижніх частинах схилів покращуються показники родючості ґрунту, збільшується вміст водотривкої структури та стабілізуються інфільтраційні властивості ґрунту, чому сприяють лісосмуги і вали-тераси, при цьому зменшуються втрати ґрунту від ерозії. Значну ґрунтозахисну роль відіграють також багаторічні трави та зернові культури, після яких на поверхні ґрунту залишається велика частина рослинних і кореневих рештків, які утворюють протиерозійний мульчуючий фон, що краще всмоктує воду.

6. При плануванні та розробленні системи ґрунтозахисних сівозмін на схилах з ухилом 30 і більше рекомендується повністю вилучити з них просапні культури і максимально насичити багаторічними травами та їхніми сумішками із зернобобовими культурами.

7. Протиерозійні гідротехнічні споруди на схилових землях з ухилом понад 30 мають високу ґрунтозахисну, вологонакопичуючу і водорегулюючу ефективність. Однак встановлено, що елементи КМОТ (вали-тераси, наорані вали), у результаті недотримання технологічних вимог з їх експлуатації, руйнуються і потребують подальшого догляду і реконструкції, що встановлено дослідженнями на Маловисторопському стаціонарі.

8. Збільшення вмісту агрономічно-цінних фракцій за тривалого застосування плоскорізного обробітку і вирощування багаторічних трав є одним із заходів підвищення протиерозійної стійкості слабо- і середньозмитих чорноземів.

9. Спостерігається тенденція до незначного (на 0,25-0,30 г/см3) збільшення щільності 20-40 см шару чорнозему слабо- і середньозмитого порівняно з верхнім 0-20 см шаром в середній і нижній частинах схилу. Проте в цілому цей показник не виходив за межі оптимальних значень для сільськогосподарських культур, які вирощувалися в сівозмінах.

10. Агрохімічний аналіз ґрунту стаціонарів за 13-ти річний період їхнього функціонування показав, що спостерігається тенденція до збільшення вмісту гумусу на 0,17-1% у середній і нижній частинах схилів за рахунок ґрунтозахисної ефективності системи землеробства з КМОТ. Вміст азоту, що легко гідролізується, доступних форм фосфору та обмінного калію в орному шарі, у середньому за роки досліджень, підвищився порівняно з вихідними даними, а показники кислотності ґрунтового середовища знаходилися в межах оптимальних значень на всіх ділянках схилів.

11. Урожайність сільськогосподарських культур на ділянках, розміщених біля підніжжя схилів, була вищою на 4,5-18,9% порівняно з дослідними ділянками, розміщеними в середній частині схилу. Така тенденція спостерігалася в усі роки проведення досліджень. Елементи КМОТ (вали-тераси, наорані вали та лісосмуги) і безполицевий обробіток ґрунту за тривалого застосування на схилових землях підвищують продуктивність ланок сівозмін на 0,19-0,88 т/га к. од. за істотного зниження втрат ґрунту в результаті зменшення ерозійних процесів.

12. Економічна ефективність вирощування сільськогосподарських культур за застосування різних елементів КМОТ в умовах стаціонарних дослідів залежала як від територіального розміщення ланки сівозміни за рельєфом, так і в залежності від агротехнічних особливостей вирощування.

Найвищий рівень економічної ефективності на Гребениківському стаціонарі отриманий за вирощування сільськогосподарських культур в ґрунтозахисній сівозміні, яка розміщувалася в нижній частині схилу. При цьому умовно чистий прибуток становив 1301,8 грн. на 1 га при рівні рентабельності 129%. В умовах Маловисторопського стаціонару у верхній частині схилу (біля вала-тераси) при вирощуванні культур в ланці ґрунтозахисної сівозміни отриманий прибуток, який склав 828,5 грн. на 1 га при рівні рентабельності 78 %.

Вищі коефіцієнти енергетичної ефективності - 4,41-4,69 відзначено при вирощуванні культур в ланках ґрунтозахисних сівозмін, розміщених в нижній частині схилів стаціонарних дослідів.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. В умовах високої інтенсивності ерозійних процесів на схилових землях північно-східного Лісостепу доцільно впроваджувати ґрунтозахисну систему землеробства з контурно-меліоративною організацією території, що включає застосування комплексу організаційно-господарських заходів (оптимізація структури землекористування), меліоративних водорегулюючих та протиерозійних заходів постійної дії (гідротехнічні протиерозійні споруди, полезахисні стокорегулюючі лісосмуги) в поєднанні з агротехнічними.

2. З метою підвищення протиерозійної та господарської ефективності агроценозів на всіх площах польових і ґрунтозахисних сівозмін застосовувати систему протиерозійних агротехнічних заходів, які включають: - підбір культур з високою ґрунтозахисною здатністю (багаторічні трави, зернові суцільної сівби);

- безполицевий обробіток ґрунту завглибшки 10-12 см з одночасним щілюванням на глибину до 40 см за внесення рекомендованих норм добрив.

1. Давиденко Г.А. Технологія вирощування картоплі на важких ґрунтах Німеччини // Вісн. Сумського ДАУ. Агрономія і біологія. - 2001. № 5. - С. 29-31.

2. Давиденко Г.А. Змив дрібнозему з ґрунту на схилових землях Сумської області // Вісн. Сумського НАУ. Агрономія і біологія. - 2002. № 6. - С. 114-117.

3. Давиденко Г.А. Динаміка агрохімічних показників орного шару чорнозему типового на різних рубежах схилу під впливом водної ерозії // Вісн. Сумського НАУ. Агрономія і біологія. - 2003. № 6. - С. 81-84.

4. Кравченко М.С., Іванов В.П., Давиденко Г.А. Агроекологічний стан ґрунтів в умовах Сумської області // Вісн. Сумського НАУ. Агрономія і біологія. - 2003. № 6. - С. 63-66 (проведено аналіз літератури та його обґрунтування).

5. Прасол В.І., Міщенко Ю.Г., Давиденко Г.А. Розробка сидеральної системи удобрення для умов північно-східного Лісостепу України // Зб. наук. праць Уманського ДАУ (спецвипуск). Біологічні науки і проблеми рослинництва. - Умань. - 2003. - С. 808-813 (проведення досліджень, аналіз і узагальнення отриманих результатів).

6. Міщенко Ю.Г., Прасол В.І., Давиденко Г.А., Масик І.М., Бабка А.М. Вплив основного удобрення та способів його заробки на вологозабезпечення і продуктивність картоплі // Вісн. Сумського НАУ. Агрономія і біологія. - 2004. № 1(8). - С. 119-123 (отримання експериментальних даних, висновки).

7. Давиденко Г.А. Вплив елементів контурно-меліоративної організації території (КМОТ) на змив ґрунту і агрохімічні показники чорнозему типового на різних рубежах схилу // Вісн. Сумського НАУ. Агрономія і біологія. - 2004. № 6(9). - С. 114-117.

8. Давиденко Г.А. Вплив елементів контурно-меліоративної організації території (КМОТ) на продуктивність культур ґрунтозахисних сівозмін // Вісн. Сумського НАУ. Агрономія і біологія. - 2004. № 12(10). - С. 115-117.

9. Давиденко Г.А. Стан використання сільськогосподарських угідь у Сумській області // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. Спецвипуск.- 2005.- С. 91-94.

Матеріали конференцій

10. Давиденко Г.А., Іванов В.П. Оцінка агроекологічного стану земель в Сумській області // Матер. Всеукраїнської конф. молодих вчених "Засади сталого розвитку аграрної галузі" (м. Київ, 28-30 жовтня 2002р.). - К.: ІАБ, 2002. - С. 25-26 (проведені експериментальні дослідження та їх теоретичне обґрунтування).

11. Сенченко Н.К., Давиденко Г.А. Состояние сельскохозяйственных угодий в Сумской области и пути преодоления кризисных ситуаций // Матер. VII международной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения" (25-28 марта 2003 г.). Часть I. - Бєлгород, 2003. - С. 26 (проведено аналіз літератури та його обґрунтування).

12. Давиденко Г.А. Динаміка агрохімічних показників орного шару чорнозему типового на різних рубежах схилу під впливом водної ерозії // Матер. конференції викладачів, аспірантів та студентів Сумського НАУ - Суми, 2003. - С. 39-40.

13. Давиденко Г.А. Ґрунтозахисна та агрономічна ефективність протиерозійного комплексу в умовах схилових земель // Матер. конференції викладачів, аспірантів та студентів Сумського НАУ - Суми, 2004. - С. 67-68.

14. Давиденко Г.А., Гонтаренко В.В. Вплив ланки сівозміни і контурно-меліоративної організації території (КМОТ) на розвиток водної ерозії в умовах СТОВ "Маловисторопське" Лебединського району Сумської області // Матер. конференції викладачів, аспірантів та студентів Сумського НАУ - Суми, 2005. - С. 32-33.

15. Давиденко Г.А., Кравченко А.М. Вплив контурно-меліоративного землеробства (КМЗ) та технології вирощування с.-г. культур на розвиток ерозії ґрунту на схилових землях в умовах СЗАТ ім. Шевченка Тростянецького району Сумської області // Матер. конференції викладачів, аспірантів та студентів Сумського НАУ - Суми, 2005. - С. 35-36.