Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
ОЦІНКА ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ РОДЮЧОСТІ ЗЕМЕЛЬАгрофізичні параметри родючості земель та їх оцінкаФізико-хімічні параметри родючості земель та їх оцінкаКЛАСИФІКАЦІЯ АГРОХІМІЧНИХ ЗАСОБІВ ТА ЇХ ОСНОВНІ ТЕХНОЛОГІЧНІ...Характеристичні ознаки і параметри оцінки матеріальних потоківПоняття статистичної оцінки. Точкова і інтервальна оцінка параметрів...Оцінка параметрів прийняття рішеньМетоди оцінки радіаційної небезпеки та параметрів захисту від...Оцінка шкоди враження ударною хвилею незахищених людейРекомендації з планування параметрів технологічного процесу...
 
Головна arrow Агропромисловість arrow Оцінка і прогноз якості земель
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Агрохімічні параметри родючості земель та їх оцінка

Для того, щоб створити найбільш сприятливі умови для росту і розвитку рослин, необхідно знати закономірності вмісту і трансформації в грунті різних елементів живлення, а також особливості живлення самої рослини. Здатність грунту забезпечувати рослини поживними речовинами характеризують агрохімічні параметри родючості земель.

Гумус або специфічна органічна речовина – інтегрований показник родючості грунту. Від його загального вмісту залежать запаси основних поживних речовин. Запаси гумусу визначають агрофізичні властивості грунту, в т.ч. його щільність, вологоємність, агрегованість, протиерозійну стійкість, ефективність засобів хімізації.

За 100 років (1882-1981 pp.) вміст гумусу в грунтах України знизився на 0,97%, при цьому майже половину його (0,44%) втрачено за 1960-70 pp., що співпадає з початком інтенсифікації землеробства. Фактичні витрати гумусу в староорних чорноземах України складають 20-30% початкового його запасу.

Внаслідок сільськогосподарського, використання грунтів порушується природний хід гумусоутворення, змінюється кількість і якість маси рослинних решток, що насамперед впливає на інтенсивність, а в ряді випадків і на спрямованість процесів гуміфікації, від яких залежать якісні й кількісні показники гумусу.

Так, за даними Ф.Н. Лисецького (1985), грунти Степу формувалися при щорічному надходженні 110 ц/га рослинних решток, за рахунок яких щорічне утворення гумусу становило близько 24 ц/га. В міру посилення антропогенного впливу на степові екосистеми роль цього джерела гумусу різко зменшувалася. На початку освоєння степових районів (130-150 років тому) надходження рослинних решток у грунт не перевищувало 65 ц/га, а новоутворення гумусу – 18 ц/га. Сільськогосподарське освоєння цілинних ґрунтів найвідчутніше впливає на цей процес. Зменшення вмісту гумусу пов'язане не тільки з неповним розкладом гуміфікованої органічної маси так званого детриту, або лігногуматів, а й з мінералізацією власне гумусових речовин (табл, 2.3). До того ж негативний вплив зумовлює і перемішування орного шару з менш гуму сованими шарами, що знаходяться нижче.

У процесі інтенсивного сільськогосподарського використання відбувається подальше зменшення вмісту гумусу, причому темпи розкладу його в перші роки після розорювання цілини вищі, ніж потім.

Так, на чорноземах глибоких західного Лісостепу в перші 5 років після розорювання цілини розклад органічної речовини ґрунту щорічно становив 2,9 % (14,6% за 5 років), у наступні 15 років – 0,5% (7,6% за 15 років), потім за 80 років – лише 0,08 % (6,6%). За 100- річний період освоєння вміст гумусу зменшився на 25 %.

Таблиця 2.3

Вплив окультурення ґрунтів на вміст і гуміфікованість органічних речовин у верхніх шарах*, %

Угіддя

Гумус загальний

Гуміфіковані речовини

Детрит

Ступінь розкладу

Чорнозем типовий

Переліг

7,05-0,12

4,16-0,09

2,34

65,4

Рілля

5,25-0,04

3,72-0,08

1,53

70,9

Рілля окультурена

5,65-0,07

4,07-0,13

1,58

72,0

Порівняння вмісту гумусу в чорноземах країни (на основі карти В.В. Докучаева і картосхеми, складеної за даними М.К. Крупського та ін.) дало можливість визначити території інтенсивних втрат гумусу. Ізогумусові стрічки, що становили 7-10% основних провінцій цієї частини чорноземної смуги, на значних масивах перетворилися на стрічку 4-7%. Така трансформація відбулася майже повністю в Харківській області, північній частині Одеської та південній частині Вінницької областей. Зменшення гумусованості грунтів, які перебували в минулому в межах стрічки 4-7 %, відзначено на значних територіях Полтавської, Хмельницької, Вінницької і Тернопільської областей.

Про інтенсивні втрати гумусу в ґрунтах України свідчить такий факт: чорноземи, які в 30-і роки XX століття належали до середньогумусних (6-9% гумусу), нині трансформувалися в малогумусні (менше 6%). В цілому за 100-річний період втрати гумусу в ґрунтах Полісся становили 18,9 %, Лісостепу – 21,9, Степу – 19,5 %, а середньорічні темпи втрат його досягли відповідно 0,18, 0,37 і 0,31 т/га (табл. 2.4).

Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва призводить до збільшення втрат гумусу по всіх грунтово-кліматичних зонах. Так, середньорічні втрати його за період 1961-1991рр. порівняно з такими за попередні 80 років збільшилися у Лісостепу в 1,65 раза, в Степу в 2,4 раза і на Поліссі – в 8,1 раза.

Таблиця 2.4

Динаміка вмісту гумусу в ґрунтах за роками

Вміст гумусу, %

Втрати гумусу, т/га

Зона

1882 р

1961 р

1981 р

1882-1961 pp

1961-1981 рр

за 100 років

Полісся

2,44

2,30

1,98

0,07

0,57

0,18

Лісостеп

4,51

3,81

3,52

0,34

0,56

0,37

Степ

4,49

3,96

3,63

0,24

0,58

0,31

По Україні

4,17

3,64

3,32

0,30

0,57

0,32

В цілому зростання темпів втрат гумусу за вказаний період пояснюється багатьма причинами, серед яких основними є посилення процесів розкладу гумусу внаслідок внесення малих доз мінеральних добрив на початковому етапі хімізації сільськогосподарського виробництва, поглиблення орного шару за рахунок застосування більш енергонасичених тракторів, зміна структури посівних площ. Порівняно з 30-40-ми роками XX століття за цей період на 40 % зменшилися площі під зерновими культурами при одночасному збільшенні в три рази технічних і в десять разів кормових культур (в основному за рахунок просапної кукурудзи).

За останні роки, мабуть, значно вплинули на збільшення втрат гумусу і зволоження всієї території. Щорічні втрати гумусу внаслідок перевищення мінералізації органічних речовин у грунті над його надходженням становлять 18 млн. Т на всій площі ріллі, або 0,6 т/га. Ще більше гумусу втрачається від ерозії. Так, у виробничих умовах Полісся середньорічні втрати гумусу в цьому випадку становлять 2,4 млн. т, у Лісостепу – 11, Степу – 10,3, а по Україні – 23,7 млн. т. В слабоеродованих грунтах в метровому шарі вміст гумусу знижується в порівнянні з повнопрофільними на 10-20%, середньоеродованих – на 20-30%, а в сильноеродованих на 30-80%. Відповідно знижується продуктивність майже всіх культур.

Отже, запаси гумусу при сільськогосподарському використанні грунтів зменшуються, з одного боку, під впливом біологічного фактора (внаслідок переважання процесів мінералізації гумусу над його новоутворенням), з другого – під впливом механічного фактора (за рахунок зменшення потужності грунтового профілю під впливом ерозійних процесів).

Розміри втрат гумусу внаслідок його мінералізації залежать від багаторічної сумарної дії добрив, меліорантів, обробітку грунту, сівозмін, надходження органічних речовин та інтенсивності їх гуміфікації під впливом гідротермічних і грунтових факторів. Дані досліджень щодо впливу мінеральних добрив на гумусний стан грунтів, на перший погляд, досить суперечливі. Одні автори вважають, що вони сприяють зменшенню вмісту гумусу, інші вказують на стабілізацію його кількості; а деякі дотримуються думки про його збільшення. Узагальнення даних свідчить, що всі точки зору справедливі, так як дія мінеральних добрив на гуМусний стан грунтів неоднозначна і залежить від багатьох факторів, і насамперед від грунтово-кліматичних умов.

Інтенсивне використання грунтів впливає не тільки на кількісні, а й якісні показники гумусного стану. Так, в 10-річному досліді на чорноземі типовому (Роганський стаціонар, Харківська область) застосування високих Доз гною (24 т/га щорічно) зумовило розширення співвідношення між гуміновими і фульвокислотами, а під впливом високих доз мінеральних добрив (Ν120Ρ60Κ120) це співвідношення, навпаки, звужувалося. Але на всіх удобрюваних варіантах співвідношення ГК1 (відносно вільні й зв'язані з R2O3) і ГК2 (зв'язані з Са) розширюється, що свідчить про посилення процесів новоутворення гумусу при удобренні. Це можна пояснити значним зростанням біологічної продуктивності сільськогосподарських культур, у тому числі кореневих мас і виділень.

Під впливом тривалого сільськогосподарського використання чорноземів типових без удобрення оптична щільність гумінових кислот, незважаючи на відносне збільшення рухомості гумусу, в цілому зростає, а при високих дозах органічних і мінеральних добрив – знижується. Останнє зумовило збільшення частки молодих, менш конденсованих молекул в зв'язку з інтенсивним гумусоутворенням. При цьому посилюється міграційна здатність гумусових кислот, що в свою чергу призводить до зростання валових запасів гумусу не тільки у верхніх, а й у нижчих шарах Грунту. В цілому все це пов'язано із збільшенням частки активного, воднопептизованого гумусу..

В інших типах грунтів країни в складі гумусу також спостерігаються зміни в якісному відношенні. Зокрема, в гумусі орного шару грунту відбулася його гумінізація, особливо за умов систематичного використання органічних добрив. Із зростанням кількості гумінових кислот, як правило, пов'язано зменшення нерозчинного залишку, а іноді й фульвокислот. Звідси в орних грунтах співвідношення Сгк: Сфк майже завжди вище, ніж у цілинних аналогах. Однак, у грунтах підзолистого типу грунтоутворення склад гумусу все ж таки зберігає фульватний характер, і. тільки в окультурених варіантах він має гуматний тип. Збільшення вмісту гумінових кислот у складі гумусу орного шару відбулося за рахунок фракції, що пов'язана з кальцієм. Дана закономірність найбільш чітко проявляється в підзолистих грунтах, що також свідчить про поліпшення кальцієвого режиму.

Вміст гумусу в грунтах, України залежить від зональності грунтоутворення, а також від типу і гранулометричного складу грунтів, характеру грунтоутворюючих порід і кліматичних умов. Він поступово зростає від дерново-підзолистих до чорноземів типових, а потім знову зменшується в напрямку до каштанових солонцюватих Грунтів і солонців. Найменше гумусу міститься у верхньому шарі грунтів Полісся. Так, в орному шарі дерново-підзолистих його 0,7-2 %, або 21-56 т/га. В грунтах. Лісостепу кількість гумусу зростає. В орному шарі ясно-сірих лісових грунтів залежно від гранулометричного складу вона становить 1-2,5 % (28-65 т/га), сірих лісових – 1,2-3% (42-98 т/га), темно-сірих лісових – 2-3,6 % (84-140 т/га), чорноземів опідзолених – 2-4,9% (84-119 т/га), чорноземів типових – 4-6 % (144-216 т/га). У Степу кількість гумусу в грунтах поступово знижується до півдня. Найбільше містять його чорноземи звичайні глибокі – 4-6 % (144-216 т/га); в чорноземах південних – 2,5- 3,5 % (97-126 т/га), в темно-каштанових солонцюватих грунтах – 1,5-2,7 % (59-105 т/га).

В цілому по Україні найбільше гумусу зосереджено в чорноземах типових і звичайних на території, яка відноситься до баричної осі АЛ. Воейкова, що проходить по лінії Кишинів – Кіровоград – Полтава – Харків.

Як свідчать багаторічні дані, втрати гумусу в грунтах України в перші роки після освоєння цілинних земель досягають 40 % в дерново-підзолистих, 20-35 – в чорноземах типових, 15-20 – в чорноземах південних і 12-17% в темно-каштанових від вихідного вмісту. За умов неудобрюваної ріллі абсолютні втрати гумусу за рахунок його мінералізації, на староорних грунтах залежно від структури посівних площ коливаються в таких межах: у дерново- підзолистих ґрунтах 0,2-0,7 т/га, в сірих лісових – 0,21, чорноземах типових – 0,3-1,4, чорноземах південних і темно-каштанових – 0;2- 0,4 т/га. По зонах країни в цілому втрати такі: на Поліссі – 0,8 т/га, в Лісостепу – 0,7 і в Степу – 0,6 т/га. Величина втрат гумусу зумовлена також характером обробітку грунту під окремими культурами: під ярими зерновими вона становить 0,5-0,6 т/га, під озимою пшеницею і житом – 0,7, горохом і кукурудзою –1-1,1, цукровими буряками – 1,5, на чорному пару – 2-2,5 т/га.

У земельному фонді України середньо- і малогумусові грунти займають 4,6 % площі орних земель, а слабо гумусові-54 %. Отже, проблема збереження і підвищення вмісту гумусу в грунтах для України досить актуальна. Так виникає необхідність у нагромадженні широкої інформації про гумус – вміст, баланс, шляхи досягнення його оптимального рівня, прогноз на найближчу перспективу.

Родючість ґрунту обов'язково в своє поняття включає рослину і відображає ступінь відповідності в системі Грунт – рослина. Тому оцінку родючості грунтів слід розпочинати з визначення фактичного стану біодинамічної рівноваги в агроландшафтних системах. Визначається він класичним методом дослідження біологічного кругообігу речовин в системі грунт – рослина, а ступінь порушення рівноваги оцінюється за відхиленням фактичних показників балансу від нормативно-оптимальних значень. Отже, кругообіг речовин в агроекосистемах різного рівня маг певну спрямованість і властивий йому конкретний стан, ідо може бути оцінений не тільки якісно, а й кількісно – за допомогою показників балансу. Останні виступають в якості своєрідної системи сигналізації, яка вказує на наявні в агроекосистем! ті чи інші аномалії та які саме заходи потрібні для її стабілізації і нормального функціонування. Зокрема, балансові розрахунки мають істотне значення для обгрунтування оптимальної структури сівозмін, найбільш ефективних рівнів застосування добрив – зокрема, і цілеспрямованою регулювання грунтової родючості в цілому.

До пріоритетних речовин, баланс яких необхідно визначати практично в усіх природно-кліматичних зонах України, належить гумус, який є головною ознакою родючості грунту і функцією систем землеробства.

Гумусом називають складний динамічний комплекс органічних високомолекулярних сполук кислотної природи, які утворилися внаслідок процесів розкладу та гуміфікації органічних решток і вступили у тісний взаємозв'язок з мінеральними компонентами грунту. У загальній масі органічної речовини грунту він становить 95- 97%.

За складом сполук гумус поділяють на дві групи:

1) сполуки індивідуальної природи – детрити. Ця група складається із тих самих хімічних сполук, що й рослинні залишки – білків, вуглеводів, жирів, спиртів, ефірів, смол, органічних кислот. Сполуки цієї природи містять 10-15 % гумусу. У родючості грунту вони відіграють досить важливу роль, оскільки швидко мінералізуються і забезпечують його біологічно активними речовинами;

2) сполуки специфічної природи (знаходяться лише в грунті) – гумусові речовини. Характерною їхньою властивістю є гетерогенність, варіювання властивостей, можливість поділу на фракції – гумінові кислоти, фульвокислоти, гуміни.

Гумінові кислоти – це темнозабарвлені високомолекулярні сполуки, які виділені із грунту лужними розчинами; при підкисленні витяжки вони випадають у розчині у вигляді гуматів. До складу гумінових кислот входять вуглець (52-62 %), кисень (30-32 %), водень (3-5 %), азот (3,5-5 %). Основою їхньої молекули є бензольне ядро та бічні структури – аліфатичні ряди. Ядро молекули має гідрофобні властивості, бічні ряди – гідрофільні. Центральною частиною молекули є функціональні групи, що визначать кислотний характер та здатність до обміну катіонами.

Гумінові кислоти стійкі проти кислотного гідролізу. Вони більше гідролізуються мінеральними кислотами, ланки молекул яких містять азот. Приблизно половина азоту гумінових кислот переходить у розчин у формі азоту амідів, монодіамінокислот. Гумінові кислоти чорноземів менш рухливі, ніж гумінові кислоти інших грунтів. Молекулярна маса їх коливається від 400 до 10 000.

Гумати амонію, калію, натрію добре розчинні у воді, що визначає їх стан у грунті (солонці); гумати лужноземельних металів у воді нерозчинні, накопичуються в грунті, створюючи водотривку структуру. Тому головне значення гумінових кислот полягає у поліпшенні агрофізичних властивостей грунту та" підвищенні його родючості.

Фульвокислоти порівняно з гуміновими кислотами містять менше вуглецю та азоту, але більше містять водню. Вміст вуглецю становить 45 %, водню – 5, азоту – 3 %. Фульвокислоти мають ті самі функціональні групи, що й гумінові кислоти. Фульвокислоти та їхні солі розчинні у воді. Розчини мають кислу реакцію. Ці кислоти швидше, ніж гумінові, мінералізуються, тому їхня роль у родючості грунту полягає у формуванні поживного режиму.

Гуміни – найбільш інертна частина гумусу. їх неможливо виділити із грунту лужними розчинами при кімнатній температурі. За складом гуміни близькі до гумінових кислот. Ця фракція гумусу найтісніше зв'язана з мінеральною частиною грунту, що значно змінює її властивості.

Гумус відіграє важливу роль у грунтоутворенні завдяки участі в колообігу, геохімічній міграції та акумуляції значної частини зольних елементів. Він забезпечує створення агрономічно цінної структури та сприятливих водно-фізичних властивостей грунту. Від його вмісту значною мірою залежать такі властивості грунту, як теплоємність, теплопровідність, буферність щодо зміни реакції грунтового розчину. Органічні речовини значно впливають на родючість ґрунту, яка залежить від вмісту в їх складі біологічно активних речовин, що впливають на фізіолого-біохімічні процеси в рослинах. Крім того, важко переоцінити значення органічної речовини грунту в забезпеченні рослин азотом, фосфором, сіркою і деякими мікроелементами та у підвищенні ефективності високих норм мінеральних добрив.

Отже, органічна речовина в грунті виконує дві важливі функції: >

1) сприяє створенню доброї структури грунту. При цьому окремі грунтові колоїди об'єднуються в крупніші агрегати з утворенням стабільної структури Грунту, яка створює сприятливі умови для інтенсивного газообміну, легкого проникнення вологи в грунт, активного росту кореневої системи та високої біологічної активності;

2) виконує роль трансформатора поживних речовин в грунті. Органічна речовина в грунті постійно зазнає перетворення, розкладання та мінералізації, внаслідок чого в ньому нагромаджується значна кількість доступних для рослин поживних речовин.

Земельні ресурси та їх якість мають особливо велике значення для розбудови незалежної України, її сталого соціального і економічного розвитку та продовольчої безпеки. За показником якості грунтового покриву Україна займає провідне місце в світі, адже в його структурі 67 % становлять чорноземи. Завдяки цьому наша держава має великі потенціальні можливості для нарощування виробництва сільськогосподарської продукції, особливо товарного зерна, розвитку харчової та переробної промисловості і на підставі цього поступового поліпшення якісних показників добробуту народу.

Ґрунтове покриття України багате та різноманітне, включає в себе близько 650 видів грунтів, а з урахуванням відмін за гранулометричним складом та материнською породою – їх близько З тисяч. Така велика кількість грунтових відмін розташована на території України не довільно, а в певній закономірності: грунти формуються під впливом комплексу факторів (клімат, рельєф; рослинний і тваринний світ, грунтоутворююча порода і вік країни (період від початку грунтоутворення).

На території України згідно з агрогрунтовим районуванням виділяються такі грунтово-кліматичні зони з їх типовими грунтами {табл. 2.5).

Таблиця 2.5

Ґрунтово-кліматичні зони з їх типовими грунтами

ПОЛІССЯ

ЛІСОСТЕП

СТЕП

Сухий СТЕП

Гірська провінція КАРПАТ

Гірська провінція КРИМУ

Типові ґрунти

дерново- підзолисті, дернові та болотні

чорноземи типові, опідзолені, вилуговані та реградовані, сірі опідзолені

чорноземи звичайні та південні

каштанові

буроземи

червоно- коричневі

Вміст гумусу в ґрунтах України визначається зональністю і їх гранулометричним складом, ефективністю боротьби з водною і вітровою ерозіями. Вміст гумусу в орному шарі різних типів Грунтів на території України змінюється від 5,6-6,5 % у чорноземах типових і звичайних лівобережних областей Лісостепу і Степу до 0,9-1,0 % – у дерново-підзолистих піщаних і глинисто-піщаних грунтах Полісся.

Під впливом сільськогосподарської діяльності людини порушується природний процес гумусоутворення, зменшується кількість і змінюється якість органічної маси решток рослин, інтенсивність і спрямованість процесів гуміфікації. Фактичні витрати гумусу в староорних чорноземах України складають 20-30% початкового його запасу. Українські чорноземи унікальні. Вони сформувалися під степовою рослинністю в умовах клімату, який на відміну від степів Євразії, с найбільш м'який та вологий, що зумовлено впливом Атлантики і південних морів.

За фізичним, хімічним та мінералогічним складом грунтоутворювальних порід український чорнозем – найкращий. Віддзеркаленням природного потенціалу українського чорнозему є запаси гумусу в профілі, які визначаються ступенем зволоження та гранулометричним складом.

Чорноземи зобов'язані своїм кольором і назвою високому вмісту в них гумусу – від 5 до 11%. Валові запаси гумусу у верхньому метровому шарі чорноземних грунтів складають 400-700 т/га (табл 2.6). Дерново-підзолисті грунти містять 1-2% гумусу, сірі лісові – менше 3% і тому мають світле забарвлення. Через низький вміст гумусу ці грунти часто називають мінеральними. Найбільш багаті на гумус чорноземи, де багата трав'яниста рослинність і активна діяльність мікроорганізмів та дощових черв'яків сприяють значному утворенню гумусових речовин, а високий вміст глинистих мінералів забезпечує їхнє закріплення в грунті.

Прискорення темпів втрат гумусу в 80-90-х роках минулого століття пояснюється багатьма причинами:

– підсиленням мінералізації гумусу внаслідок підвищення інтенсивності обробітку грунту:

– необгрунтованим поглибленням орного шару;

– практично повним відчуженням з поля нетоварної частини врожаю;

– недостатнім надходженням у грунт пожнивних решток та органічних добрив;

– внесенням високих норм мінеральних добрив, незбалансованих за складом, і низьких норм органічних добрив;

– спалюванням стерні;

– підсиленням процесів водної ерозії та дефляції;

– зміною структури посівних площ у бік підвищення частки просапних культур.

Таблиця 2.6

Запаси гумусу в верхніх шарах різних типів грунтів

Типи і підтипи грунтів

Запаси гумусу т/га

Шар 0...10 см

Шар 0...100 см

Дерново-п і дзолисті

56

100

Сірі лісові

104

175

Темно-сірі лісові

117

196

Чорноземи опідзолені

132

452

Чорноземи вилугувані

192

549

Чорноземи типові

224

709

Чорноземи звичайні

137

426

Темно-каштанові грунти

99

229

Хоча на початку XXI століття рівень інтенсифікації сільськогосподарського землекористування помітно знизився, однак різко зменшилося і застосування органічних добрив.

Заходи для підтримання бездефіцитного балансу гумусу. Порушення балансу гумусу загрожує виснаженням грунтів та погіршенням їх найважливіших властивостей і різким зниженням урожаю культур. У грунтах, в яких низький вміст гумусу (дерново- підзолисті, еродовані), треба, насамперед, збільшувати його вміст, у Грунтах з високим вмістом гумусу – досягати його стабілізації.

Зменшення втрат гумусу та стабілізації його в грунті можна досягти застосуванням комплексу заходів: внесення органічних і мінеральних добрив, сівба багаторічних трав, раціональний обробіток грунту, дотримання оптимального співвідношення зернобобових і просапних культур у сівозмінах, застосування меліорантів тощо.

Сьогодні в нашій країні склалася складна ситуація з забезпеченням землеробства органічними добривами. За останні роки їх кількість не перевищує 0,6 т/га орних земель. З цієї причини повсюдно спостерігається дефіцитний баланс гумусу в грунті і йде процес виснаження грунтів за цим основним показником їхньої якості. Тому дуже важливо правильно заготовлювати, зберігати та ефективно використовувати органічні добрива.

Для збільшення вмісту гумусу в грунті при використанні органічних добрив велике значення має норма їх внесення. Найвища ефективність, наприклад, гною як гумусоутворювача спостерігається при внесення його в оптимальних нормах. Збільшення або зменшення норм гною порівняно з оптимальними призводить до зниження його ефективності. Це пояснюється тим, що для кожного агротехнічного прийому характерний свій рівень самостабілізації гумусу. Тому норми органічних добрив треба підвищувати або знижувати тільки з урахуванням закономірностей, за якими здійснюється розкладання органічної речовини. Підвищенням норм органічних добрив підсилювати цей процес не можна, оскільки це призводить до збільшення процесів мінералізації в грунті.

Однією з раціональних і ефективних форм' органічних добрив є різні види компостів. Це складний вид добрив. Найчастіше його складовими частинами є різні види гною, торфу, пташиний послід, солома, фекалії, сапропель, органічні відходи переробної промисловості, тверді осади стічних вод, а також мінеральні добрива, фосфоритне борошно, вапняні матеріали тощо.

Удобрювальна цінність компостів залежить від технологічних властивостей складових їхніх компонентів. А цінність органічних добрив взагалі визначається вмістом у них поживних речовин. Він, в свою чергу, залежить від виду органічного добрива, його походження, способу зберігання, виготовлення та інших умов.

На схилових землях (контурно-меліоративна організація території), де внаслідок ерозії втрачається родючий шар ґрунту, регулювання балансу органічної речовини в агроекосистемах здійснюється таким чином:

На землях І ЕТТ в інтенсивних польових сівозмінах з високим насиченням просапними – культурами дефіцит гумусу повинен поповнюватися за рахунок органічних добрив: гною, компостів, соломи, сидератів, проміжний посів культур або збільшення питомої ваги багаторічних Трав.

На землях II ЕТГ у грунтозахисних кормових і зерно-трав'яних сівозмінах, насичених на 40-50% і більше багаторічними травами та культурами суцільного посіву, бездефіцитний і позитивний баланс гумусу досягається за рахунок біологічних особливостей цих культур.

На віддалених полях, гумусний стан пропонується регулювати не тільки за рахунок дії багаторічних трав, але й використанням на добриво побічної продукції зернових і інших культур. Скорочення технологічних операцій, пов'язаних з збиранням, транспортуванням і зберіганням соломи дозволяє зекономити до 15% енерговитрат, що йдуть на вирощування і збирання зернових культур. Крім того, цей технологічний прийом підвищує протиерозійну стійкість агрофонів.

Таблиця 2.7

Показники гумусного стану грунтів

Ознака

Рівень

Межі значень

Вміст гумусу, %

Дуже ВИСОКИЙ

>10

Високий

6-10

Середній

4-6

Низький

2-4

Дуже низький

<2

Запаси гумусу в шарі 20/100 см, т/га

Дуже високі

>200/>600

Високі

150-200/400-600

Середні

100-150/200-400

Низькі

50-100/100-200

Дуже низькі

<50/<100

Ступінь гуміфікації органічної речовини,

Стк/Сзаг•100,%

Дуже високий

>40

Високий

30-40

Середній

20-30

Низький

20-10

Дуже низький

<10

В період 1995-2010 р.р. в більшості регіонів України спостерігався дефіцитний баланс гумусу (-0,15 т/га в середньому по Україні). Між тим в усіх розвинених країнах світу давно досягнуто просте, а в ряді – розширене відтворення гумусу грунту. Саме останнє забезпечує всебічне поліпшення його властивостей і обумовлює високу продуктивність та стабільність сільськогосподарського землекористування.

Гумусний стан грунтів оцінюють на основі показників, розроблених Л.О. Гришиною та Д.С. Орловим (1969), які представлені в таблиці 2.7.

Фактичний вміст гумусу в ґрунтах України значно відрізняється від оптимального (табл. 2.8.).

Таблиця 2.8

Фактичний та оптимальний вміст гумусу в грунтах України

Зона

Вміст гумусу, %

фактичний

оптимальний

різниця

Степ

3,5

4,3

0,8

Лісостеп

3,3

4,3

1,0

Полісся

1,9

2,6

0,7

по Україні

3,1

4.0

0,9

Це обумовлено інтенсивними втратами гумусу під впливом ерозійних та мінералізаційних процесів. Тільки за період з 1961 по 1990 рік в грунтах Полісся середньорічні втрати гумусу склали 0,1 т/га, Лісостепу – 0,8, Степу – 0,4 т/га. (табл. 2.9)

Втрати гумусу, що становлять <0,1 т/га за рік вважаються припустимими, слабкими і грунти не потребують додаткових компенсуючих заходів. Якщо втрати гумусу перевищують 1,1 т/га за рік, виникає кризова ситуація і для відтворення втрачених органічних речовин грунту необхідно не лише внесення високих норм органічних добрив, але й застосування радикальних змін у структурі земельних угідь, структурі сівозмін, максимальне використання всіх агротехнічних заходів, спрямованих на акумуляцію органічних речовин, призупинення ерозії тощо.

Таблиця 2.9

Динаміка вмісту гумусу в орних грунтах України

Області

Вміст гумусу, %

Втрати гумусу т/га

1961

1990

за 30 років

в середньому

Волинська

1,8

1,8

0

0

Запорізька

3,4

3,4

0

0

Чернігівська

2,2

2,2

0

0

Івано-Франківська

2,9

2,9

0,4

0

Рівненська

2,3

2,2

3,4

0,1

Львівська

2,5

2,4

3,4

0.1

Одеська

3,9

3,8

3,6

0,1

Хмельницька

3,1

3,0

3,6

0,1

Тернопільська

3,3

3,2

3,6

0,1

Херсонська

2,6

2,3

11,4

0,4

Республіка Крим

2,8

2,5

11,4

0,4

Вінницька

3,1

2,8

10,5

0,4

Черкаська

3,5

3,2

10,8

0.4

Кіровоградська

4,8

4,4

14,4

0,5

Донецька

4,6

4,2

14,4

0,5

Закарпатська

3,1

2,6

18,5

0,6

Київська

3,3

2,8

17,0

0,6

Луганська

4,7

4,2

18,0

0,6

Харківська

5,3

4,6

25,2

0,8

Житомирська

2,3

1,5

27,2

0,9

Миколаївська

4,1

3,3

28,8

0,1

Аналіз загального вмісту гумусу в орних грунтах України та інтенсивності його середньорічних втрат свідчить, шо в окремих регіонах України небезпечність мінералізації гумусу сягає значних розмірів. Це означає, що висока інтенсивність втрат поєднується тут з відносно невисоким вмістом гумусу. Гумусовий стан грунтів при цьому потребує особливої уваги і більш ретельних спостережень. Такими регіонами є Закарпаття, центральне Полісся, поліські райони Сумської області, масиви опідзолених грунтів Полтавської та Сумської областей, Мелітопольський масив грунтів легкого гранулометричного складу Запорізької області та масив коричневих грунтів на півдні Республіки Крим.

Для подолання кризових явищ та отримання певних перспектив у поліпшенні гумусового стану орних грунтів України конче необхідні інтенсивні (корінні) заходи. За останні роки щорічні втрати гумусу зросли і становлять:

– у Поліссі -0,7-0,8 т/га;

– у Лісостепу – 0,6-0,7 т/га;

– у Степу – 0,5-0,6 т/га;

– в цілому по Україні – 0,6-0,7 т/га.

Це пояснюється перш за все зменшенням доз внесення органічних добрив. За останні два десятиріччя обсяги застосування органічних добрив зменшилися з 8,6 т/га в 1990 р. до 0,5 т/га в 2011 р. Аналіз динаміки гумусного стану за період з 1961 р. по 2011 р. свідчить про закономірне зменшення втрат гумусу по мірі збільшення обсягів застосування органічних добрив (табл. 2.10.). На початку 80- их років XX століття за рахунок внесення органічних добрив компенсувалися втрати гумусу близько 60 відсотків, а на початку 90- X років – 90 відсотків. В 1991-1995 pp. дефіцит балансу гумусу збільшився в 2,5 рази у порівнянні з попереднім періодом, а станом на 2011 р. – майже у 8 разів.

Таблиця 2.10

Динаміка балансу гумусу

Роки

Внесення органічних добрив ( середнє за рік), т/га

Дефіцит гумусового балансу, т/га

1961-1980

5,1

-0,24

1981-1990

8,6

-0,10

1991-1995

5,7

-0,25

2011

0,5

-0,79

За даними Інституту агроекології і природокористування НААН України, серед усіх джерел забруднення навколишнього середовища частка сільськогосподарського виробництва складає 20 %. Це свідчить про те, що не тільки енергетична, металургійна, хімічна та гірничо-видобувна промисловості, автомобільний транспорт і комунальні господарства забруднюють природні об'єкти, але й надміру індустріалізоване сільське господарство, насамперед, інтенсивний обробіток грунту, нераціональне застосування пестицидів, мінеральних добрив, зрошення, осушення земель тощо є досить сильним екологоутворюючим фактором на всій території України. В зв'язку з цим виникає невідкладне питання, яким чином можна оцінити систему землеробства за її екологічними наслідками, до яких вона призводить в результаті систематичного й довготривалого застосування. Відповідає на це запитання агрохімія, фундатор якої, акад. Д.М. Прянішніков, вважав, що основним завданням і предметом цієї галузі науки є дослідження кругообігу речовин у системі "ґрунт-рослина" на сільськогосподарських угіддях. За сучасних уявлень "кругообіг" слід розуміти так, що кожний атом елементу обертається в системі "грунт-рослина" декілька разів протягом вегетаційного періоду, і що ігнорування цього факту призводить до завищення доз мінеральних добрив і порушення екологічної рівноваги в системі (Тараріко Ю.О., Палала Н.В., 2002).

Великої шкоди сільгоспугіддям і природному середовищу завдає порушення кругообігу азоту. Зокрема, надлишкове нагромадження нітратів сільськогосподарськими рослинами робить їх токсичними для людини і тварин. Всесвітня організація охорони здоров'я установила добову норму споживання нітратів людиною. Вона складає 500 мг. Виходячи з раціону харчування населення різних країн світу, окремих регіонів нашої країни розраховуються гранично допустимі концентрації нітратів в основних овочевих культурах і питній воді.

Через це використовувати азот для удобрення рослин слід дуже обережно, дотримуючись загальновизнаного правила – удобрювати треба не ґрунт, а рослину, віддаючи перевагу біологічному азоту. "Накачка" рослин промисловим азотом призводить до накопичення в рослинній продукції нітратів. Тому, застосування промислових азотних добрив набуває ознак великої біосферної проблеми, розв'язання якої можливе шляхом суворого контролю за використанням добрив на науковій основі.

Розглядаючи процес сільськогосподарського виробництва, а саме його провідну галузь – землеробство, як визначальний фактор, що протягом довготривалого часу формує певну екологічну ситуацію в агроландшафтах, необхідно виходити з того, що агроекологічний моніторинг слід розпочинати з визначення фактичного стану біодинамічної рівноваги агроландшафтних систем. Визначається він класичним методом дослідження біологічного кругообігу речовин, а ступінь порушення рівноваги оцінюється за відхиленням фактичних показників балансу від нормативно-оптимальних значень. Кругообіг речовин в агроекосистемах різного рівня має певну спрямованість, динамізм чи, навпаки, стабільність і властивий йому конкретний стан.

Як відмічалося вище, останній може бути оцінений не тільки якісно, а й кількісно за допомогою показників балансу – своєрідної системи сигналізації, що вказує на наявні в ній ті чи інші аномалії та які саме заходи потрібні для її стабілізації і нормального функціонування. До пріоритетних речовин, баланс яких необхідно визначати практично в усіх природно-кліматичних зонах України, належать гумус, азот, фосфор, калій. Але в конкретних умовах ряд пріоритетних речовин може змінюватися. Наприклад, у зоні розповсюдження легких за гранулометричним складом дерново- підзолистих грунтів із промивним типом водного режиму доцільно також визначати баланс кальцію та магнію. У той же час, у сухостеповій зоні можна не враховувати баланс калію.

Ще у 50-х роках XX століття акад. Д.М. Прянішніков, визначивши головне завдання агрономічної хімії (дослідження кругообігу речовин у землеробстві), по суті вперше встановив екологічні нормативи для основних елементів живлення, дотримання яких забезпечує стабільне функціонування системи "ґрунт-рослина", отримання 20-25 ц/га зерна та збереження родючості Грунту. Він припускав негативний баланс азоту (мінус 13-14 кг/га) і калію (мінус 20-22 кг/га), але вважав, що баланс фосфору повинен бути бездефіцитним, тобто коефіцієнт відшкодування виносу поживних елементів урожаєм сільськогосподарських культур за рахунок внесення добрив повинен становити 70-80 % для азоту і калію та 100- 110 % – для фосфору (Прянішніков Д.М., 1965).

Але під впливом інтенсифікації сільськогосподарського виробництва, росту врожайності сільськогосподарських культур та посилення деградаційних процесів агроландшафтких систем, в т.ч. й грунту, що відбулося у 70-80-х роках минулого століття, сформувалась інша агроекологічна обстановка, яка вимагає для своєї оцінки нових критеріїв та перегляду вище наведених нормативів. Унаслідок узагальнення даних довготривалих стаціонарних дослідів з добривами, було доведено, що з метою виявлення глибини порушення балансової рівноваги як в окремих сівозмінах, так і на земельних територіях значно більшого масштабу, можна використовувати показники інтенсивності балансу (ІБ) (Литвак Ш.І., 1990).

Інтенсивність балансу обчислюється за формулою:

де:

ІБ – показник інтенсивності балансу речовини, %;

Н – надходження поживних речовин у грунт, кг/га д.р.;

В – їх втрати, кг/га д.р.

Доведено, що екологічно безпечна величина ІБ по відношенню до азоту на дерново-підзолистих і сірих лісових грунтах складає 105- 110%, на чорноземах – 70-100 %.

Таблиця 2.11

Екологічно безпечні нормативи інтенсивності балансу фосфору та калію в залежності від їх вмісту в грунті

Рівень вмісту поживних речовин у ґрунті

Інтенсивність балансу, %

фосфору (P2O5)

калію (К2O)

Дуже низький

280

150

Низький

250

130

Середній

200

110

Підвищений

150

90

Високий

100

70

Дуже високий

80

50

Орієнтовно-оптимальні з екологічної точки зору показники ІБ фосфору і калію, залежно від їх вмісту в цих грунтах, наведені в таблиці 2.11.

Вказані нормативи забезпечують високу продуктивність землеробства, розширене відтворення родючості грунтів, екологічну чистоту агроценозів і сільськогосподарської продукції.

Таблиця 2.12

Середньозважені агрохімічні показники ґрунтів України[1]

Область

Показник вмісту

P2O5

K2O

мг/!00 г

грунту

Волинська

11,5

9,5

6,2

Житомирська

11,7

9,4

5,9

Закарпатська

8,5

12,9

5,1

Івано-Франківська

8,7

14,6

5,6

Львівська

10,4

12,2

5,6

Рівненська

14,5

10,3

5,9

Чернігівська

12,7

9,7

5,8

По Поліссю

11,8

10,3

5,8

Вінницька

9,2

11,1

5,8

Київська

10,0

8,4

5,8

Полтавська

12,4

14,4

6,1

Сумська

10,8

8,1

5,9

Тернопільська

10,8

10,7

6,1

Харківська

10,2

12,8

5,8

Хмельницька

8,9

6,5

5,7

Черкаська

13,2

10,5

6,1

Чернівецька

7,1

15,2

5,9

По Лісостепу

10,6

10,6

5,9

Республіка Крим

7.7

12,8

Нейтральні

Дніпропетровська

10,2

11,6

"

Донецька

10,7

17,7

"

Запорізька

11,1

17,0

"

Кіровоградська

9,1

14,1

"

Луганська

9,3

11,5

"

Миколаївська

9,5

16,7

"

Одеська

9,5

13,5

"

Херсонська

11,3

9,0

"

По Степу

9,8

13,8

"

Поживний режим ґрунтів в значній мірі залежить від системи ведення землеробства та антропогенного навантаження. У табл. 2.12 подано середньозважені агрохімічні показники грунтів України за даними п'ятого туру обстежень.

За вмістом рухомого фосфору uрунти України завдяки систематичному застосуванню добрив на протязі 60-80 років минулого століття зрівнялись і навіть в Поліссі його вміст перевищував вміст у грунтах Степу і Лісостепу (відповідно 11,8; 9,8; 10,6 мг / 100 г грунту). Проте треба підкреслити, що означені величини характеризуються як середні і значно відстають від оптимальних (15-18 мг/ 100 г), а також тих, що досягнуті на окультурених грунтах (окремі господарства України і майже суцільно у грунтах Західної і Центральної Європи). Відносно рухомого калію диференціація його вмісту за грунтово-кліматичними зонами більш помітна. Як і слід чекати, найбільш забезпечені калієм важкі за гранулометричним складом грунти Степу, але знову ж таки його вміст не досягає оптимальних величин (20-25 мг / 100 г uрунту).

Враховуючи, що останніми роками мінеральні добрива залишались поза увагою господарників, значно посилився дефіцит балансу поживних речовин і наведені дані не зовсім об'єктивно відображають реальний вміст поживних елементів у грунтах. Те саме треба віднести й до кислотності грунтів, параметри якої імовірно погіршились, особливо в Поліссі, що загалом потребує, як мінімум, відновлення досягнутих у 80-х роках XX століття рівнів застосування добрив і меліорантів.

Незважаючи на те, що грунтовий покрив України представлений на 67,7 % чорноземами, які вважаються достатньо родючими від природи, в дійсності вони не забезпечують високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур. Лімітуючим фактором залишається низька забезпеченість їх рухомими поживними речовинами. За даними суцільного агрохімічного обстеження земель сільськогосподарського призначення грунти характеризуються середнім вмістом рухомих форм азоту. Для покращення азотного режиму грунтів потрібно щорічно вносити з добривами в середньому 70 кг азоту на 1 га орної землі, що забезпечить рівнозначний кругообіг азоту в агроценозі. Азотні добрива забезпечують найвищі прирости врожаїв усіх культур у різних грунтово-кліматичних зонах за умови достатнього зволоження грунту. Фактично під урожай 2011 р. було внесено з мінеральними добривами 25 кг/га азоту. Забезпеченість грунтів фосфором значно гірша, ніж азотом. За даними агрохімічної паспортизації полів площі орних земель з низьким та середнім вмістом рухомого фосфору складають понад 50 %. Дефіцит його у грунтах знижує продуктивність землеробства. Для покращення фосфатного режиму грунтів потрібно вносити, щорічно з добривами 30 кг Р2О5 на 1 га орної землі, що забезпечить рівнозначний баланс його в агроценозі та ведення стійкого і високопродуктивного землеробства. Фактично під урожай 2011 р. внесено 14 кг/га Р2О5. Забезпеченість грунтів калієм значно краща, ніж азотом і фосфором. Площі орних земель з низьким та середнім вмістом обмінного калію складають 31 %. Переважно ґрунти Полісся мають низьку забезпеченість калієм, особливо піщаного і супіщаного гранулометричного складу. Ґрунти Степу та південна частина Лісостепу характеризуються підвищеним та високим його вмістом. Для покращення калійного режиму опідзолених та дерново- підзолистих грунтів потрібно застосовувати калійні добрива в середньому у дозі 45 кг К20 на 1 га орної землі.

Враховуючи, що рівень застосування мінеральних добрив на сучасному етапі дуже низький, а врожай формується переважно за рахунок природної родючості грунтів, то відбуваються деградаційні процеси – збіднення їх на рухомі поживні речовини. Діагностичні критерії ступеня агрохімічної деградації грунтів наведені в таблиці 2.13.

Низький рівень застосування органічних і мінеральних добрив обумовлює від'ємний баланс поживних речовин у землеробстві. Якщо баланс поживних речовин за період 1986-1990 pp. був позитивний

Таблиця 2.13

Діагностичні критерії виснаження грунтів на елементи живлення

Ступінь деградації ґрунтів, недобір урожаю, %

Показники

слабкий,

середній,

сильний,

повний,

до 10

10-50

50-90

90-100

Азот сполук, що легко гідролізуються, (мг/кг ґрунту) за:

Корнфілдом

150-100

100-50

50-25

<25

Рухомі фосфати (мг/100 г грунту) за:

Кірсановим

50-25

25-15

15-5

<5

Чириковим

50-20 і 20-10

10-5

<5

Обмінний калій (мг/100 г ґрунту) за:

Кірсановим

80-40

40-20

20-10

<10

Чириковим

40-20

20-10

10-5

<5

по фосфору (24,9 кг/га) і майже рівноважний по азоту і калію, то в 1996-2000 pp. уже від'ємний за усіма елементами живлення (76,7 кг/га) (табл. 2.14.).

Таблиця 2.14

Баланс поживних речовин у землеробстві України

Статті балансу

Азот

Фосфор

2О5)

Калій

2O)

Разом

1986-1990 pp.

Надходження, кг/га

89,5

56,1

102,7

248,3

Винос, кг/га

92,6

31,2

103,2

227,0

Баланс, кг/га

-3,1

24,9

-0,5

21,3

1996-2000 pp.

Надходження, кг/га

26

10,4

15,3

51,7

Винос, кг/га

56,5

18,2

53,7

128,4

Баланс, кг/га

-30,5

-7,8

-38,4

-76,7

2011 р.

Надходження, кг/га

31,0

6,0

10,6

47,6

Винос, кг/га

63,0

22,0

65,6

150,6

Баланс, кг/га

-32,0

-16,0

-55,0

-103,0

При високій врожайності від'ємний баланс буде зростати. Так в 2011 р. він склав – 114 кг/га NPK. Для збереження родючості грунтів потрібно щорічно вносити з органічними та мінеральними добривами 4 млн. т поживних речовин.

Ґрунти України значно диференціюються за вмістом мікроелементів. Чорноземи недостатньо містять рухомого цинку (0,2 мг/кг грунту), що знижує врожайність і якість кукурудзи, цукрових та кормових буряків. Мало забезпечені міддю торфо-болотні, дерново- підзолисті та дерново-карбонатні грунти. Майже 8,2 млн. га орних земель мають низький вміст рухомого кобальту. Перш за все, це кислі грунти Полісся, опідзолені грунти Лісостепу, а також буроземно- підзолисті та гірсько-лучні грунти Карпат. Дефіцит молібдену спостерігається в чорноземах, дернових, дерново-підзолистих і сірих лісових грунтах. У сумі вони складають майже 15 млн. га. Слабко забезпечені рухомими формами бору дерново-підзолисті та ясно-сірі і сірі лісові грунти Полісся та Лісостепу. Для підвищення вмісту у грунтах мікроелементів потрібно налагодити виробництво мікродобрив та відновити виробництво складних добрив з домішками мікроелементів.

Одним з найважливіших напрямків поліпшення поживного режиму грунтів є широке застосування місцевих мінеральних добрив, особливо фосфоритів. На кислих грунтах фосфоритне борошно не поступається суперфосфату.

  • [1] За даними Медведева В.В., Лісового М.В., 2011
 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси