Кіркоутворення на грунтах Північно-західного регіону України як один з видів їх деградації: причини, попередження - Автореферат

На території Північно-західного регіону України, де нами проводилися дослідження, кірка спричиняє значні втрати вологи і погіршує повітряний режим грунтів. Традиційно боротьба з грунтовою кіркою ведеться шляхом її механічного руйнування, на що господарства змушені виділяти додаткові засоби та пристрої, пальне, робочу силу. Отже, виникає необхідність у визначенні критеріїв та факторів, що відіграють вирішальну роль у формуванні кірки на полях, розробці методики та впровадженні заходів, які б дозволили зменшити гостроту проблеми запливання грунту та утворення кірки на його поверхні. Метою досліджень було виявлення причин утворення кірки та запливання грунтів в умовах Полісся і Лісостепу Рівненщини, як частини Північно-західного регіону України, розробка заходів, які б дозволили зменшити негативний вплив на грунт від запливання і утворення кірки та підвищити врожаї сільськогосподарських культур. Наукова новизна одержаних результатів: - уперше в Північно-західному регіоні досліджено прояви процесів кіркоутворення, вивчено роль грунтозахисного обробітку з одночасним внесенням кальцієвмісних сполук як способу боротьби з грунтовою кіркою;У першому розділі „Стан вивчення проблеми кіркоутворення та запливання грунту як деградаційного процесу” в результаті проведеного аналітичного огляду літератури розглядаються види деградації грунтового покриву у Північно-західному регіоні України та кіркоутворення і запливання як окремі її види, причини та процес утворення грунтової кірки, поняття про грунтову кірку та її вплив на культурні рослини, стадії розвитку грунтових кірок та їх класифікація. Проблема запливання грунту та подальше утворення кірки на його поверхні частково виділялася у загальну проблему фізичної деградації грунту, таку як ущільнення та деагрегація (злитість), але досить часто взагалі не вирізнялася як окрема проблема. Грунтовою кіркою на полях та сільськогосподарських угіддях називають верхній шар грунту, що заплив після дощів та поливів і який покраяний тріщинами у різних напрямках при висиханні. Висловлювались різні думки про причини виникнення грунтової кірки та запливання грунту і фактори, що впливають на ці процеси, а саме: гранулометричний та агрегатний склад грунту; вміст у грунті катіонів поглинутого кальцію, натрію; вміст гумусу у верхньому шарі грунту; вплив механічного обробітку; втрата грунтом структурності та її стійкості. На дослідних грунтах вивчалися фактори, що спричиняють запливання грунту та формування грунтової кірки, вивчалися заходи щодо усунення цих негативних процесів та попередження їх появи у майбутньому.Кіркоутворення на грунтах в умовах Північно-західного регіону України - поширений і вагомий вид їх деградації, що впливає на властивості грунтів та врожаї вирощуваних сільськогосподарських культур. Одним з головних факторів, що має вирішальне значення в процесі запливання та кіркоутворення є гранулометричний склад грунту, ступінь подрібненості грунтових агрегатів, наявність у грунті колоїдних, глинистих і тонких пилуватих часток. Грунти, що менш запливають під час дощів і не утворюють кірки при висиханні, мають у своєму складі досить високий відсоток часток від 2 до 0,25 мм у діаметрі і часток діаметром від 0,25 до 0,05 мм. Грунти, що більш запливають під час дощів і утворюють кірку на посівах при висиханні, мають часто у своєму складі дрібного пилу і глинистих часток (0,005-0,001 мм) не менше 20%. Зі збільшенням фракцій колоїдного мулу за наявності глинистих часток і дрібного пилу запливання грунту під час дощів протікає інтенсивніше, а при висиханні щільність кірки зростає.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми запливання та кіркоутворення грунтів в умовах Полісся і Лісостепу Рівненщини Північно-західного регіону України. Встановлено причини і фактори запливання та кіркоутворення досліджуваних грунтів та розроблено агроекологічні заходи з усунення та попередження проявів цих процесів у майбутньому: 1. Кіркоутворення на грунтах в умовах Північно-західного регіону України - поширений і вагомий вид їх деградації, що впливає на властивості грунтів та врожаї вирощуваних сільськогосподарських культур.

2. Одним з головних факторів, що має вирішальне значення в процесі запливання та кіркоутворення є гранулометричний склад грунту, ступінь подрібненості грунтових агрегатів, наявність у грунті колоїдних, глинистих і тонких пилуватих часток.

3. Звязок між випаровуванням води з грунту та його обємним осіданням за різного гранулометричного складу є різним. Чим краще оструктурений грунт, тим менша величина обємного осідання при випаровуванні, тим менша імовірність запливання грунту і утворення кірки на його поверхні. Зі збільшенням вмісту фракцій піску у грунті осідання закінчується раніше, створюються менш сприятливі умови для запливання та утворення кірки.

4. Грунти, що менш запливають під час дощів і не утворюють кірки при висиханні, мають у своєму складі досить високий відсоток часток від 2 до 0,25 мм у діаметрі і часток діаметром від 0,25 до 0,05 мм. Грунти, що не утворюють кірки, у переважній більшості випадків, містять понад 60% цих фракцій. Грунти, що більш запливають під час дощів і утворюють кірку на посівах при висиханні, мають часто у своєму складі дрібного пилу і глинистих часток (0,005-0,001 мм) не менше 20%.

5. Зі збільшенням фракцій колоїдного мулу за наявності глинистих часток і дрібного пилу запливання грунту під час дощів протікає інтенсивніше, а при висиханні щільність кірки зростає. Мулисті частки мають велику питому поверхню, здатність з більшою силою утримувати воду на своїй поверхні і є матеріалом, що склеює менші агрегати у великі при утворенні кірки на полях.

6. Супіски, що містять понад 60 % фракцій піску і крупного пилу, за наявності 15-20 % мулистих і колоїдних часток запливають під час дощів і при висиханні утворюють кірку. При наявності в грунті великої кількості тонких пилуватих часток (у кількості 30-40%) запливання грунту і утворення міцної кірки може спостерігатись і за невеликої кількості (5-10 %) фракцій мулистих і колоїдних часток.

7. Більшість грунтів, що утворюють кірку, мають наближено такі співвідношення фракцій (у відсотках): піску - до 20 - 30, пилу - до 40 - 50, глини і мулу - до 20-30. Грунти, що не утворюють кірки, містять піску до 60-80, пилу - до 10-20, глини і мулу - до 5-10%.

8. Після внесення гною чи торфу щільність кірки на досліджуваних грунтах та запливання грунту зменшилися, утворилася більша кількість структурних грунтових агрегатів величиною від 1 до 2 мм. Внесення органічної речовини та органічних добрив сприяє оструктуренню грунту, збільшенню кількості агрономічно цінних грунтових агрегатів, що зменшує здатність грунту до запливання та утворення кірки на поверхні.

9. Комплексне внесення в грунт кальцієвмісних сполук (вапно і гіпс) покращує структурність грунту, підвищує кількість агрономічно цінних водостійких агрегатів, що протидіє процесам запливання та кіркоутворення. Застосування вапна сумісно з добривами сприяє накопиченню гуматів кальцію, які відіграють провідну роль у цементації агрегатів. Також при вапнуванні рухомий алюміній поступово переходить в Al(OH)3, а гідрати оксидів заліза і алюмінію беруть участь у звязуванні грунтових часток, утворюючи з гумусовими кислотами комплексно-гетерополярні солі. Крім того, вапнування запобігає руйнуванню алюмосилікатної частини грунту і виносу цих продуктів за межі орного шару.

10. Донасичення грунту катіонами Са, Mg, Fe, Al сприяє оструктуренню грунту та збільшенню кількості агрономічно цінних агрегатів, зменшує величину обємного осідання, зменшується ширина та глибина тріщин грунтової кірки, кірка має меншу товщину або ж вона відсутня взагалі. Внесення заліза та алюмінію мають більш теоретичне ніж практичне значення, бо вони можуть підкислювати дерново-підзолисті грунти.

11. На посівах, мульчованих гноєм, торфом, піском і іншими матеріалами, грунт значно менше запливає і майже не утворює кірки. У досліджуваному регіоні доцільно використовувати мульчматеріал з торфу, різаної соломи та гною у комплексному застосуванні з залізним купоросом.

12. Алюміній і залізо можна трактувати як показник напрямку і ступеня процесів запливання та кіркоутворення, у тому числі - деградаційних, що відбуваються у грунті та на його поверхні. Залізо і алюміній мають тенденцію до накопичення у грунтових агрегатах розміром 1-0,25 мм на поверхні, а не рівномірно по всіх гранулометричних фракціях грунту, як вважалося раніше. Припускається, що дефіцит цих елементів у фракціях менших за 0,25 мм є однією з причин кіркоутворення та запливання досліджуваних грунтів.

13. У результаті проведених заходів з усунення грунтової кірки, на досліджуваних землеробських угіддях КСП “Незалежність”, прибуток від збільшення врожаїв пшениці Харківська - 41 та цукрових буряків підвищився на 747,5 грн. та 1815 грн. з 1 га відповідно.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Рекомендується використання методів обробітку з одночасним внесенням кальцієвмісних сполук (гіпсу і вапна) на основних підтипах грунтів Північно-західного регіону України як технологій, що допомагають знизити ступінь кіркоутворення на поверхні грунту, сприяють підвищенню інфільтрації, підвищують схожість насіння та врожайність культур.

2. До грунтів регіону рекомендується вносити підвищені норми гною чи торфу, або вносити вапно, мергель, дефекат, сполуки Са, Mg у кількостях, що грунтуються на ступені насичення грунту цими елементами, або ж за гідролітичною кислотністю. Завдяки цьому щільність кірки на досліджуваних грунтах та запливання грунту зменшиться, утвориться більша кількість структурних грунтових агрегатів.

1. Личук. Т.Є. Потенційна здатність грунтів Рівненської області до запливання і утворення кірки // Агрохімія і грунтознавство. - Харків. - 2002. - Вип. 63. - С.57-60.

2. Личук Т.Є. Вознюк С.Т. Ефективність елементів грунтозахисного обробітку та внесення гіпсу у боротьбі з грунтовою кіркою на прикладі досліджуваних типів грунтів штату Меріленд, США та їх аналогів у Рівненській області // Агрохімія і грунтознавство. - Харків. - 2005. - Вип. 66. - С. 66-71. (постановка завдання, здійснення польових і модельних досліджень, узагальнення результатів і статистична обробка, формулювання висновків і рекомендацій).

3. Вознюк С.Т., Личук Т.Є. Результати польових і лабораторних досліджень грунтів Рівненщини щодо їх схильності до запливання та кіркотуворення // Вісник ХНАУ ім. В.В. Докучаєва. - Харків. - 2003. - №1. - С.49-53. (здійснення польових, лабораторних і модельних досліджень, формулювання висновків і рекомендацій).

4. Личук Т. Є. Стан вивчення деградаційних процесів грунтового покриву Рівненщини і запобігання їх подальшому утворенню // Вісник РДТУ. - Рівне: Вип. 3(5) ч.1, 2000. - С.33-37.

5. Личук Т.Є. Вплив вмісту органічної речовини грунту на процеси його запливання та кіркоутворення // Вісник УДУВГП. - Рівне. - 2002. - Вип.4(17). - С. 90-96.

6. Личук Т.Є. Роль поглинутих і обмінних катіонів грунту в процесі утворення грунтової кірки // Вісник УДУВГП. - Рівне. - 2002. - Вип. 5(18). - С.75-83.

7. Личук Т.Є. Вознюк С.Т. Вплив розташування і вмісту алюмінію та заліза в окремих механічних фракціях грунту на процеси його запливання та кіркоутворення // Вісник НУВГП. - Рівне. - 2005. - Вип. 3(31). - С. 85-93. (розробка теоретичних положень, здійснення лабораторних і модельних досліджень, узагальнення результатів і статистична обробка, формулювання висновків і рекомендацій).

8. Личук Т.Є., Вознюк С.Т. Сучасний стан вивчення проблеми запливання грунтів та утворення кірки і результати її досліджень на грунтах Рівненської області // Зб.наук.пр.: Генеза, географія та екологія грунтів. - Львів: Видавн. центр ЛНУ ім. І. Франка, 2003. - С. 65-69. (співавтор ідеї, узагальнення теоретичних положень і результатів, формулювання висновків і рекомендацій).

9. Lychuk T.E. Crusting and sealing as soil degradation processes in North-Western Region of Ukraine: formation reasons and prevention methods // Proceedings of the 18th World Congress of Soil Science. - Philadelphia, USA. - 2006. - P. 14.

10. Личук Т.Є. Кіркоутворення на грунтах Північно-західного регіону України як один з видів їх деградації: причини, попередження // Агрохімія і грунтознавство. Спец. вип. до VII зїзду УТГА. - Харків, 2006. - С. 95-97.