Зміни гумусного стану і біологічної активності лучно-чорноземного ґрунту під впливом ґрунтозахисних технологій в умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району - Автореферат
Вплив ґрунтозахисних технологій на на швидкість та характер гуміфікації. Кількісні та якісні зміни групово-фракційного складу лучно-чорноземного ґрунту за різних систем обробітку. Ефективність технологій в ланці інтенсивної зернобурякової сівозміни.
При низкой оригинальности работы "Зміни гумусного стану і біологічної активності лучно-чорноземного ґрунту під впливом ґрунтозахисних технологій в умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
На теперішній час розроблено ряд ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які дають змогу отримувати стабільні врожаї, зменшують витрати металу, праці, пального і засобів на виконання технологічних операцій з обробітку ґрунту, але для ефективного впровадження в певному регіоні необхідне їх досконале вивчення на напрямок грунтотворення в агроценозі. Заслуговує уваги вивчення трансформації органічної речовини ґрунту 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 ґрунту. Робота виконувалась згідно державної науково-технічної програми 1549 "Використання вуглеамонійних солей у сільському господарстві України" завдання "Використання вуглеамонійних добрив у ґрунтозахисному землеробстві", і є складовою частиною програми Кабінету Міністрів України 0196 U 001966 - "Розробити ґрунтозахисні технології вирощування сільськогосподарських культур з розширеним відтворенням родючості ґрунту". Мета та завдання досліджень полягали у вивченні впливу ґрунтозахисних технологій на особливості гуміфікації і фактори, які регулюють швидкість та характер даного процесу і показники гумусного стану лучно-чорноземного ґрунту, визначенні агрономічної та економічної ефективності технологій в ланці інтенсивної зернобурякової сівозміни цукрові буряки - горох - озима пшениця.Дослідження проводились у 1996-1998 р.р. в стаціонарному досліді Національного аграрного університету, який закладено у 1995 р. на надзаплавній терасі р. 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 %). Забезпеченість азотом сполук, які легко гідролізуються (за Тюриним і Кононовою) - висока, рухомими фосфатами та обмінним калієм (за Чириковим )-середня. Досліджувались варіанти технологій: Традиційної, яка базується на оранці під цукрові буряки на 28-30, горох - 23-25 та озиму пшеницю - 20-22 см; Досліджувались: озима пшениця - сорт Поліська 93; горох - сорт Аграрій; цукрові буряки - сорт Словянський 94.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. Мінімальний обробіток збільшував насиченість ґрунту 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 %. Органомінеральна система удобрення з гноєм за полицевого обробітку знижувала чисельність целюлозоруйнуючих мікроорганізмів на 29,9 і підвищувала на мінімальному на 24,6 % порівняно з контролем; органомінеральна 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 органомінеральної системи удобрення з гноєм навпаки підвищував їх кількість порівняно з оранкою на 51,1 % (табл.1). Обробіток ґрунту Чисельність целюлозоруйнуючих мікроорганізмів, тис./1 г ґрунту Мікроорганізми, які беруть участь у синтезі гумусових речовин Мікроорганізми, які беруть участь у розкладі гумусових речовин полісахаридсинтезуючі, млн./1 г грунту меланінсинетзуючі, тис./1 г ґрунту педотрофні, млн./1 г ґрунту розклад гуматів, тис./1 г ґрунтуТехнології вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку, прискорюють процеси гуміфікації в лучно-чорноземному ґрунті, що проявляється у підвищенні целюлозолітичної та ферментативної активності в 0-15 см шарі, збільшенні кореневої маси, кількості штамів мікроорганізмів, які синтезують гумати. Мінімальний обробіток ґрунту на фоні органомінеральної 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 %. Найвищий приріст вмісту загального гумусу в шарі 0-15 см зафіксовано при використанні органомінеральної системи удобрення на мінімальному обробітку - 0,19 %. Мінімальний обробіток покращує 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 %. 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.
План
Основний зміст роботи
Вывод
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; органомінеральна з використанням гною - на 12,1-16,6, а органомінеральна з використанням соломи - на 7,31-9,15 ц/га. Вплив обробітку спостерігається на фоні органомінеральної системи удобрення. Без внесення добрив і на фоні мінеральної системи удобрення різниця за масою коренів не суттєва.
Мінімальний обробіток збільшував насиченість ґрунту 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 %.
Органомінеральна система удобрення з гноєм за полицевого обробітку знижувала чисельність целюлозоруйнуючих мікроорганізмів на 29,9 і підвищувала на мінімальному на 24,6 % порівняно з контролем; органомінеральна 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 органомінеральної 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.
Таблиця 1 Вплив технологій вирощування сільськогосподарських культур на чисельність мікроорганізмів у лучно-чорноземному ґрунті, 1996-1998 р.р.
Обробіток ґрунту Чисельність целюлозоруйнуючих мікроорганізмів, тис./1 г ґрунту Мікроорганізми, які беруть участь у синтезі гумусових речовин Мікроорганізми, які беруть участь у розкладі гумусових речовин полісахаридсинтезуючі, млн./1 г грунту меланінсинетзуючі, тис./1 г ґрунту педотрофні, млн./1 г ґрунту розклад гуматів, тис./1 г ґрунту
Без добрив (контроль)
Оранка 6,7 4,9 10,9 8,9 11,0
Мінімальний 5,7 5,9 10,1 11,5 10,6
N60P60K60 гній 12 т/га
Оранка 4,7 3,1 11,9 16,1 14,7
Мінімальний 7,1 3,9 9,2 20,6 16,2
N60P60K60 гній 12 т солома 2,4 т/га N24
Оранка 12,4 3,9 14,7 14,3 11,8
Мінімальний 8,2 3,7 13,0 12,0 12,2
В ґрунті спостерігалась незначна кількість мікроорганізмів, які здійснюють деструкцію ядерної частини гумусу. Вплив різних способів обробітку ґрунту на кількість мікроорганізмів, які розкладують гумати був неістотним. Органомінеральна 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 ґрунту 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 ґрунту.
Гідротермічні умови змінювали мікробіологічну активність ґрунту, 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 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; органомінеральній з гноєм у 2,69-2,91; органомінеральній з соломою 2,59-2,96; органомінеральній з гноєм та соломою у 3,44-3,77 рази.
Таблиця 2 Вплив технологій на окисно-відновні ферменти та целюлозолітичну активність, 1996-1998 р.р.
Шар грунту, см Різноглибинна оранка Мінімальний обробіток
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, органомінеральна з гноєм на 71,0-83,0, з соломою - на 65,0-82,4, з гноєм та соломою - на 70,2-86,4 %.
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 ґрунту 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 ґрунту 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.
Кількість детриту за мінімального обробітку в шарі ґрунту 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.
Використання мінімального обробітку призвело до змін молекулярно-масових характеристик порівняно з оранкою, що проявилось у підвищенні середньовагових молекулярних мас (Mw) і співвідношенні окремих фракцій. За мінімального обробітку без добрив Mw 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.
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 ґрунтом (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.
Звязок 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
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 %. Органомінеральна 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 ґрунтозахисні технології підвищували рівень рентабельності та знижували собівартості продукції порівняно з традиційною технологією, що особливо проявлялось на фоні добрив.Технології вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку, прискорюють процеси гуміфікації в лучно-чорноземному ґрунті, що проявляється у підвищенні целюлозолітичної та ферментативної активності в 0-15 см шарі, збільшенні кореневої маси, кількості штамів мікроорганізмів, які синтезують гумати.
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 %).
Мінімальний обробіток ґрунту на фоні органомінеральної 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 %.
Ґрунтозахисні технології вирощування озимої пшениці при використанні органомінеральної системи удобрення підвищують на 17-20 % кількість коренів, на 4-10 % вміст пожнивних решток, на 8-21 % насиченість коренями.
Найвищий приріст вмісту загального гумусу в шарі 0-15 см зафіксовано при використанні органомінеральної 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.
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 покращує 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 %.
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.
При оранці підвищується активність органічної речовини, що сприяє процесам мінералізації та втратам органічної речовини ґрунту. Використання соломи на фоні мінеральної системи удобрення не погіршувало якісних характеристик гумусу порівняно з органомінеральною системою удобрення з гноєм. Трансформація гною у гумусові сполуки відбувається більш інтенсивно і закінчується вже через рік після його внесення.
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.
Статистично доведено звязок між показниками гумусного стану та біологічною активністю ґрунту: 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 звязок виявлений і між показниками гумусного стану і факторами, які регулюють швидкість та характер гуміфікації: вмістом загального гумусу та кількістю кореневих решток (R = 0,99).
В господарствах Андрушівського природно-сільськогосподарського району (Правобережний Лісостеп України) рекомендується при вирощуванні озимої пшениці і цукрових буряків на лучно-чорноземних ґрунтах застосовувати ґрунтозахисні 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
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).
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).
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).
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 Причорноморя. 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).
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).
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).
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).
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).
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
