Банер

Новий номер

№10(353) травень 2017



	 

	Молочна продуктивність

	купити електронну версію:

	  
Архів номерів
Передплата

Основні рубрики

 


 



Агентство Промышленных Новостей

Саморегуляція ґрунтової родючості чорноземів

Олександр ЦИЛЮРИКдоктор с.-г. наук
Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет
Родючість — здатність ґрунту задовольняти рослини елементами живлення, водою, повітрям, теплом за відсутності шкідливих речовин та оптимального агрофізичного стану. Якщо один із режимів перебуває у мінімумі чи зовсім відсутній, рослини суттєво знижують урожай або навіть гинуть.

 

 

Дегуміфікація ґрунту
Стійкість родючості ґрунту значно залежить від динамічної рівноваги між процесами гуміфікації та мінералізації органічних речовин ґрунту. На цілинних землях гуміфікація переважає мінералізацію, у результаті чого відбувається поступове накопичення органічної речовини ґрунту (гумусу).

За інтенсивного використання ґрунтів у сільському господарстві динамічна рівновага (гуміфікація ↔ мінералізація) перемішується в сторону підсилення мінералізації, внаслідок чого відбувається зниження вмісту гумусу. Основною причиною такого явища є скорочення надходження рослинних решток у ґрунт, зміна їх якісного складу, підсилення мікробіологічної активності ґрунту та перемішування його поверхневого шару з менш гумусованим нижнім. Крім цього, у разі нестачі «свіжої» органічної речовини в ґрунті гетеротрофна мікрофлора для життєдіяльності починає використовувати гумус як джерело енергії, що обумовлює дегуміфікацію ґрунту.

Дегуміфікація триває до того часу, поки не сформується мікробіологічний комплекс, який відповідає новим ґрунтовим умовам. Після цього між процесами гуміфікації і мінералізації знову настає динамічна рівновага, гумусний стан ґрунту стабілізується на новому, але нижчому рівні гумусованості. Найбільш різке падіння вмісту гумусу в орному шарі відбуваються в перші роки після розорювання цілинних земель. А у подальшому зменшення запасів гумусу стає помітним по всьому профілю. У чорноземах типових, опідзолених і вилугуваних втрати гумусу після розорювання цілини дещо вищі, ніж у чорноземах звичайних і південних.

Так, наприклад, до розорювання чорноземів типових Лівобережного Лісостепу України в їх верхньому шарі містилось близько 10–11% гумусу, а нині його залишилась у кращому випадку половина, а то і третина. Вміст гумусу в орних ґрунтах дуже залежить від характеру їх використання. Інтенсивний полицевий обробіток, надмірне насичення сівозмін просапними культурами, ерозія, дефляція, надмірне зрошення, недостатнє внесення органіки — все це може обумовити істотне зниження вмісту гумусу.

Темпи втрати гумусу в Україні
За останні десятиріччя у багатьох країнах світу вміст і запаси гумусу в ґрунтах, що використовуються під ріллю, зменшились на 15–25%, а в деяких випадках — на 50% від попереднього вмісту. Абсолютне зниження вмісту гумусу в ґрунті за 20–50 років його сільськогосподарського використання становило у середньому від 0,6 (дерново-підзолисті ґрунти) до 3,6 (чорноземи типові), тобто 18–36% від початкового вмісту.

Інтенсивність дегуміфікаційних процесів в Україні ще вища, адже нею охоплено близько 39 млн га сільськогосподарських угідь. В богарних умовах чорноземи типові західних областей Лісостепової зони України за 100 років втратили близько 25, а в умовах зрошення на півдні до 60% гумусу. В абсолютних величинах найбільших щорічних втрат (0,6–0,8 т/га) зазнали чорноземи типові.

Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва підвищила втрати гумусу в усіх ґрунтово-кліматичних зонах України. Середньорічні втрати його за останні десятиліття зросли в Лісостеповій зоні у 1,7 разу, Степовій — 2,4, на Поліссі — у 8,4 разу. Прискорення темпів втрат гумусу за останні десятиліття можна пояснити багатьма причинами:

  • підсиленням мінералізації гумусу внаслідок інтенсифікації обробітку ґрунту;
  • необґрунтованим поглибленням орного шару;
  • частим відчуженням з поля нетоварної частини врожаю;
  • недостанім надходженням у ґрунт післяжнивних решток та органічних добрив;
  • внесенням високих норм мінеральних добрив, незбалансованих за складом та низьких норм органічних добрив;
  • спалюванням стерні;
  • підсиленням процесів водної ерозії та дефляції;
  • зміною структури посівних площ у бік підвищення частки просапних культур.
 
У регіонах із сильною водною ерозією та дефляцією втрати гумусу ще більші. Так, на Поліссі лише від водної ерозії середньорічні втрати гумусу дорівнюють 2,4 млн т, у Лісостеповій зоні — 10,3, у Степовій — 11, в цілому по Україні — 23,7 млн т. За часів незалежності України з 1991 року різко зменшилось використання органічних добрив. За умов економічної кризи господарства виживають за рахунок експлуатації природної родючості ґрунтів, що негативно позначається на вмісті гумусу.

Дослідження саморегуляції
родючості ґрунту
Проведення наукових експериментів щодо вивчення саморегуляції родючості ґрунту та дослідження гуміфікації органічних добрив при різних системах обробітку ґрунту проводилось в Україні у різних стаціонарних дослідах. Зокрема, в Інституті зернового господарства УААН протягом 2001–2010 рр. під керівництвом І. А. Пабата та А. Г. Горобця було встановлено, що систематичне загортання у ґрунт післяжнивних та післяукісних решток вирощуваних культур забезпечує бездефіцитний баланс органічної речовини в сівозмінах. Так, за вихідної гумусованості орного шару 4,2% на кінець другої ротації уміст гумусу під соняшником та ячменем на ділянках без мінеральних добрив у середньому становив 4,23–4,25%, а за сумісного використання рослинних решток та міндобрив підвищувався до 4,28–4,31%. Показово, що приріст його на удобреному фоні за тривалого полицевого обробітку був несуттєвим і дорівнював лише 0,03–0,04%, а за мілкого безполицевого сягав 0,12–0,17%, тобто збільшувався учетверо. При цьому кількість валового азоту і фосфору в ґрунті мало змінювалася під впливом досліджуваних агроприйомів.

А на Новоодеській держсортодільниці Миколаївської області під керівництвом І. Є. Щербака вивчалася порівняльна ефективність полицевої оранки і плоскорізного обробітку ґрунту та їх поєднання. У 1980 р. було визначено вміст гумусу у ґрунті на 20-річних фонах обробітку. За цей час на 1 га сівозмінної площі вносилось в середньому 2 т гною, 2,4 т соломи пшениці озимої та стебел кукурудзи, 180 кг NРК на рік.

Як показали результати досліджень, на фоні оранки вміст гумусу за 20 років у шарі 0–10 см збільшився із 3,79 до 3,81%, тобто на 0,02%. За цей же час на варіанті з плоскорізним обробітком він зріс на 0,35%. У першому випадку відбулось просте, а в другому — розширене відтворення гумусу у ґрунті.

Заслуговує на увагу збільшення гумусу в глибших шарах ґрунту, до яких при плоскорізному обробітку добрива не потрапляли. Це збільшення обумовило деяке нерозуміння з боку інших дослідників. Але знайшлося пояснення цьому явищу. Ще на початку 30-х років академік І. В. Тюрін висловив гіпотезу, що гумус утворюється у присутності кисню, тобто в аеробних умовах. Цю гіпотезу було розвинуто у працях М. М. Кононової, Є. М. Мішустіна, Л. М. Олександрової, Б. Новака. У кінцевому варіанті її можна сформулювати так: «В осінній вологий період на поверхні та у верхньому шарі ґрунту в присутності кисню відбувається первинний гідроліз органічних речовин з утворенням мономерних сполук типу хінонів, амінокислот тощо, розчинних у воді. З низхідним током води вони проникають у більш глибокі горизонти ґрунту, де конденсуються у ланцюжки гумусових кислот під впливом обезводнення — висихання чи виморожування».

Ця гіпотеза пояснює, чому в шарі, наприклад 20–30 см, у який органічні добрива на плоскорізному обробітку не вносились, вміст гумусу за 20 років зріс на 0,15%: у цьому шарі відбулося істотне збільшення вмісту гумусу, що і свідчить про його розширене відтворення.

Цю гіпотезу також було перевірено в стаціонарному досліді НАУ в колективному сільськогосподарському підприємстві (КСП) »Дніпро» Київської обл. на чорноземі типовому.

Джерела
поповнення гумусу
Спосіб обробітку ґрунту впливає на швидкість розкладу та втрати гумусу: у варіантах з оранкою його втрати найбільші, у варіантах з мілким плоскорізним обробітком — найменші. При внесенні 12 т гною на 1 га площі сівозміни у варіантах з оранкою та поєднанням оранки з безплужним обробітком вміст гумусу за 8 років не змінився. У варіантах із безполицевими обробітками спостерігалась тенденція до збільшення вмісту гумусу від 0,07 до 0,09%. Доповнення гною помірними нормами мінеральних добрив сприяло підвищенню коефіцієнтів гуміфікації, особливо у варіантах з безполицевим обробітком. Проте подальше підвищення норм добрив уповільнювало гуміфікацію органічних решток та гною.

Ефективним органічним добривом виявилась солома пшениці озимої. За однакових норм органічних і мінеральних добрив їх заорювання сприяло простому відтворенню гумусу, а змішування з верхнім шаром ґрунту важкою дисковою бороною — розширеному його відтворенню.

Причину цього явища в тому, що заорювання гною та соломи на глибину 16–20 см призводить до того, що у ґрунті в анаеробних умовах відбувається не гуміфікація, а бродіння з виділенням пропіонової, оцтової та масляної кислот, токсичних для вищих рослин. На кожну одиницю гумусу, що утворилася при заорюванні гною та соломи, утворилося 24 одиниці органічної речовини під час загортання їх у шар до 6 см. Спосіб загортання добрив у ґрунт істотно впливає на їх коефіцієнти гуміфікації: він вищий при поверхневому загортанні порівняно з заорюванням. Органічні рештки (нетоварну частину врожаю) можна використовувати як органічне добриво для відтворення гумусу та родючості ґрунту.

Для моделювання гумусонакопичення, а також прогнозу щорічних втрат гумусу в природних екосистемах і агроценозах (сівозмінах) науковцями запропоновано досить багато складних математичних моделей. Існує відносно проста математична модель оцінки дегуміфікації за методом прогнозування балансу гумусу. Для прогнозування дегуміфікації у сівозмінах проводять розрахунки балансу гумусу в них. У розрахункових методах баланс гумусу є різницею між статтями його надходжень та витрат за певний інтервал часу, найчастіше за ротацію сівозміни.

Статті приходу в балансі гумусу складаються з надходження гумусу в ґрунт з органічними рештками (надземними і кореневими) польових культур, гноєм та іншими органічними добривами, посівним і посадковим матеріалом, зв’язування вуглекислого газу атмосфери та ґрунтового повітря синьозеленими водоростями й гетеротрофною мікрофлорою ґрунту.

Статті витрат — це мінералізація органічних речовин за певної технології вирощування сільськогосподарських культур, винос гумусу з кореневмісного шару ґрунту з внутрішньо-ґрунтовим та вертикальним стоком і втрати, що зумовлені водною ерозією і дефляцією ґрунтів. При врожаї пшениці озимої 40–50 ц/га з ґрунту використовується близько 1,5 т гумусу. Для вирощування зерна кукурудзи 80–90 ц/га потрібно 1,5–2 т гумусу, а пласт багаторічних трав залишає (створює) близько 3 т гумусу.

В Україні для розрахунку балансу гумусу досить широко застосовують метод Чесняка, за яким середньорічний баланс гумусу в ґрунті на 1 га за ротацію сівозміни визначають як різницю між сумою новоутвореного гумусу під культурами за ротацію сівозміни за рахунок рослинних решток і збільшення вмісту гумусу в ґрунті за ротацію сівозміни за рахунок органічних добрив та сумарною кількістю гумусу, що мінералізується під культурами за ротацію сівозміни.

Баланс гумусу складають для орного шару і для всього профілю ґрунту. З практичною метою найчастіше обмежуються розрахунком балансу для орного шару ґрунту, в якому процеси мінералізації і гуміфікації найінтенсивніші і значною мірою регулюються. Зниження вмісту гумусу в орних ґрунтах є наслідком багаторічного від’ємного балансу, зумовленого інтенсивним використанням ґрунтів і недостатнім надходженням у них органічної речовини.

Так, при внесенні 1 т гною може утворитися гумусу: в ґрунтах Степової зони — 56 кг, Лісостепової — 54, Полісся — 42 кг. Мінімальна потреба в органічних добривах для створення бездефіцитного балансу становить 335 млн т за наявності 10–15% багаторічних культур у структурі посівних площ.

Розрахунки вчених показують, що для ведення землеробства з бездефіцитним балансом гумусу слід вносити гною у середньому на 1 га сівозміни на Поліссі — 15–16 т, в Лісостеповій зоні — 10–12, у Степовій — 8–10 т. Для розширеного відтворення гумусу внесення органічних добрив найближчим часом слід збільшити в зоні Полісся до 18–20 т/га, в Лісостеповій — 13–15, у Степовій— 10–12 т/га, тобто у середньому по країні до 11 т/га.

У зв’язку зі значним скороченням поголів’я ВРХ за останні десятиліття, а відповідно і суттєвим зниженням виробництва гною, важливим резервом поновлення органічної речовини в ґрунті є післяжнивні та післяукісні рослинні рештки польових культур.

Різні рослини відіграють неоднакову роль у поповненні запасів гумусу у ґрунті. У польових сівозмінах коефіцієнт гуміфікації органічних решток коливається у межах від 0,10–0,13 (цукрові буряки, соняшник) до 0,23–0,25 (горох, вика, соя, люцерна, еспарцет). Отже, мінімальні показники мають рослинні рештки просапних культур, максимальні — зернобобових культур і багаторічних трав. Зернові культури займають проміжне положення (0,13–0,20). Мінералізація гумусу під різними культурами теж неоднакова (табл. 1).
 
Таблиця 1. Середньорічна мінералізація гумусу в чорноземі
типовому Лісостепової зони України, т/га
 

Середньорічна мінералізація гумусу в полі чорного пару досягає 2 т/га, на полях із багаторічними травами — 0,6, а під рештою культур становить 1,10–1,6 т/га. Тому баланс гумусу істотно залежить від структури посівних площ. Так, посіви багаторічних трав у польових сівозмінах забезпечують таке щорічне поповнення втрат гумусу в ґрунтах: Полісся — близько 0,2, лісостепова зона — 0,1 т/га.

Істотним джерелом поповнення органічних речовин у грунті є сидерати. За умови їх вирощування на площі 8–10 млн га це б дозволило накопичувати 200–250 млн т біомаси, що еквівалентно 100 млн т гною. За інтенсивного землеробства доцільно застосовувати сидерати як проміжну культуру, що дає змогу використовувати зелене добриво в сівозмінах без зміни структури посівних площ. Джерелом збільшення внесення органічних добрив і підвищення запасів гумусу в ґрунті є внесення соломи. За вмістом органічної речовини та здатністю відтворення гумусу 1 т соломи є еквівалентом 4–5 т підстилкового гною. Оскільки співвідношення С: N у соломі злакових є значним і становить 70–80 до 1, для підвищення коефіцієнта гуміфікації під час її внесення потрібно на кожну тонну соломи додатково вносити 8–10 кг діючої речовини мінерального азоту для компенсації використання його ґрунтовими мікроорганізмами.

Враховуючи вищенаведений матеріал для задоволення потреби землеробства в органічних добривах разом із використанням традиційних їх видів (гній, післяжнивні решки) потрібно вишукувати нові органічні матеріали, а це насамперед сапропелі, а також відходи лісової, деревообробної, гідролізної, харчової, шкіряної та інших видів промисловості.

Розв’язання проблеми гумусу нерозривно пов’язане з загальною культурою ведення землеробства, складовою частиною якого є система обробітку ґрунту. Віковий досвід землеробства показує, що при відвальній оранці неможливо зберігати і підтримувати запаси гумусу в ґрунтах на достатньому рівні. Про це свідчать масштаби дегуміфікації ґрунтів у нашій країні і закордоном.

На основі вищесказаного можна зробити висновок, що для вирішення проблеми втрати гумусу необхідне створення регіональних екологічно збалансованих ґрунтозахисних систем землеробства, що забезпечать цілковите припинення або зведення до мінімально допустимих меж втрат ґрунтів внаслідок ерозійних процесів, зниження інтенсивності біологічної мінералізації гумусу. Важливою ланкою у таких системах землеробства поряд із контурно-меліоративною організацією території, комплексом протиерозійних гідротехнічних та лісомеліоративних заходів є ґрунтозахисні технології вирощування сільськогосподарських культур, основані на обробітку ґрунту без обертання скиби, адже коефіцієнт гуміфікації рослинних решток значно вищий при поверхневому загортанні порівняно з заорюванням. При наявних обсягах використання органічних добрив лише мілкий обробіток ґрунту в поєднанні з його мульчуванням рослинними рештками здатний наблизити процеси гуміфікації до природних і забезпечити вихід землеробства на позитивний баланс гумусу.
   

Опубліковано в журналі

№3(346) лютий 2017

Cхожі статті

Урожайність пшениці озимої залежно від системи удобрення після попередника соя
Кукурудзяного стеблового метелика можна перемогти
Прогноз розвитку хвороб - невід’ємна складова інтегрованого захисту рослин
Живлення та удобрення кукурудзи
Удобрення пшениці твердої ярої
Готуємося до посіву
Зробити правильний вибір і не прогавити сезон