Чи доцільна спільність?

В умовах північної частини Степу України (Дніпро­петровська область) вивчено ефективність відомих (гній) і нетрадиційних (рослинні рештки) добрив, а також доцільність їх спільного застосування під час вирощування різноманітних польових культур. Досліджено вплив системи удобрення на родючість чорнозему та продуктивність рослин з урахуванням кількості й якості органіки, способів її загортання у ґрунт.

Схемою досліду було передбачено дві 3-пільних сівозміни: кукурудза на зерно – ячмінь – овес, соняшник – ячмінь – овес. Солома зернових колосових, стебла кукурудзи та соняшнику (4-5 т / га) подрібнювалися та розсіювалися полем під час збирання врожаю.

Гній у нормі 40 т / га вносили в сівозмінах одноразово під кукурудзу та соняшник, загортаючи в ґрунт ярусним плугом ПНЯ-4-42 на глибину 25-27 см за полицевого й тяжким диско-чизельним комбінованим агрегатом на 10-27 см за мульчувального обробітку ріллі. Ячмінь та овес використовували післядію гною. Випробовували дві системи зяблевого обробітку в сівозмінах: різноглибинна оранка (кукурудза, соняшник – 25-27 см, ячмінь, овес – 10-22 см).


Встановлено, що тривале – впродовж шести років – загортання в ґрунт (60-65 % за чизелювання й майже повне по оранці) всієї побічної продукції культур, що вирощуються, навіть без внесення гною дає змогу зберігати доволі високий рівень потенційної родючості чорнозему.


За початкової гумусованості орного шару 4,25 % до часу закінчення другої ротації вміст загального гумусу (шар – 0-30 см) у сівозміні з кукурудзою становив 4,22 %, у сівозміні із соняшником – 4,27-4,34 %. Автономне використання пожнивних решток підтримує бездефіцитний баланс органічної речовини в ґрунті лише за сприятливих умов для одержання високого врожаю вегетативної та кореневої маси рослин (перша ротація) та не забезпечує повного відтворення гумусу в засушливі роки (друга ротація).

Застосування листкостеблової маси на удобрення спільно з внесенням на 1 га ріллі 13 т гною підвищувало вміст гумусу в орному шарі ґрунту на 0,11-0,36 % (табл. 1). За цим показником сівозміна із соняшником не поступалася сівозміні з кукурудзою, а чизелювання – оранці. Експериментальні дані збігаються з балансовими розрахунками, згідно з якими середньорічне надходження в ґрунт гумусних з’єднань на угноєному фоні становить 2,21-2,27 т / га, зокрема й завдяки трансформації гною – 0,73 (32-33 %), рослинних і кореневих решток відповідно 0,96-1,05 (42-48 %) та 0,44-0,56 т / га (19-25 %).

За річної мінералізації органіки на рівні 1,28-1,33 т / га комбінована система удобрення забезпечила додатний баланс органічного продукту в короткоротаційних сівозмінах із річним приростом 0,91-0,95 т / га.

Істотно впливають на гумусний стан чорнозему способи загортання органічних добрив у ґрунт. За їх поверхневого внесення мінералізаційні процеси підсилюються, за глибокого заорювання – гальмуються. Як свідчать дослідження, виконані за допомогою ізотопної мітки вуглецю (О. Фокін), у разі поверхневої локалізації органічної речовини просторово не збігаються зони надходження гумусоутворювачів і зони їх ефективної гуміфікації.

За внутрішньоґрунтового розміщення органіки процес включення продуктів її розпаду до гумусних структур прискорюється та набуває стійкість у часі.

Враховуючи специфіку ґрунтових перетворень і характер живлення рослин, Інститут зернових культур запропонував спосіб загортання органічних субстратів (патент на корисну модель №18649) з допомогою дисково-чизельних культиваторів, обладнаних пружними стійками та наральниками гелікоїдального (напівгвинтового) типу.

Поєднуючи позитивні сторони оранки та безполицевого обробітку, вузькосмугове чизелювання розв’язує одну з важливих проблем ґрунтозахисного землеробства, що стосується раціонального та безпечного використання добрив.

Спосіб стрічкової локалізації дає змогу зосередити до 70 % органіки на глибині 10-20 см, тобто в зоні відносно стабільного зволоження, сприятливого для розвитку кореневих систем польових культур, а також істотно зменшити втрати живильних речовин від ерозії та біологічної іммобілізації під час розкладання рослинних решток і гною.

Як свідчать результати тестування, найдієвішим засобом мобілізації доступних з’єднань мікроелементів є гній. Згідно з факторіально усередненими даними, його внесення підвищувало вміст N-NO3 в орному шарі ґрунту – некомпостовані зразки на 1,7, після біологічної інкубації – на 3 мг / кг, P2O5 і K2О – відповідно на 20 і 29 мг / кг.

До того ж згідно з чинними стандартами в обох сівозмінах зареєстровано перехід чорнозему на вищий рівень забезпеченості елементами живлення: за азотом – від низького до середнього, за фосфором і калієм – від підвищеного до високого.

На угноєному фоні спостерігали також стабільне щорічне поліпшення живильного режиму ґрунту в період від закладання до закінчення досліду. Так, упродовж другої ротації, якщо порівнювати з першою, вміст NPK (шар – 0-30 см) у сівозміні з кукурудзою зріс на 5-23, із соняшником – на 3-15 %.


Використання нетоварної частини врожаю на удобрення підтримує доволі високу ефективну родючість ґрунту, однак помітна слабка тенденція до поступового зниження кількості нітратного азоту та рухомої фосфорної кислоти в орному шарі за 6-річний проміжок часу.


На неугноєних ділянках більше впливає на азотний режим ґрунту сівозміна, ніж система обробітку ріллі.

Вміст N-NO3 після 7-денного компостування пересічно за роки досліджень на цьому фоні в сівозміні з кукурудзою за різноглибинної оранки в шарі 0-30 см становить 24,9, у сівозміні з соняшником – 28,2 мг / кг, за різноглибинного чизелювання – відповідно 26,5 і 27,8 мг / кг. На вміст Р2О5 і K2О в ґрунті зазначені чинники істотного впливу не мали. Водночас на варіантах із гноєм перевагу в кількості рухомого фосфору та обмінного калію мав полицевий обробіток. Надто чітко це простежувалося по закінченні другої ротації сівозміни (табл. 2).

Агротехнічно прийнятною вважається компенсація винесення живильних речовин з урожаєм за азотом на рівні 75-80 %, фосфору – 110-120 , калію – 65-70 %. У наших дослідах за систематичного застосування як добрива одних пожнивних решток відбувалося повне повернення спожитого азоту та калію, почасти – фосфору. Для відшкодування останнього в такому разі навіть на родючих ґрунтах доцільно вносити P10-15 у локальний спосіб під час сівби культур.

Дослідження процесів гуміфікації та мінералізації рослинних субстратів із використанням кінетичної моделі їх трансформації засвідчило, що кожному агротехнічному заходу відповідає певний рівень самостабілізації гумусу, тобто норми внесення органічних добрив мають зростати відповідно до темпів їх розкладання.

Спроби форсування процесу завдяки внесенню великих обсягів біологічного матеріалу на окремо взятому полі не ведуть до жаданих результатів з огляду на втрату акумуляційної та домінування мінералізаційної спрямованості перетворення органічної речовини (О. Бацула, Є. Дегодюк, В. Гамалій та ін.).

У межах запрограмованого терміну (6 років) ця закономірність повною мірою засвідчується результатами нашого експерименту. За спільного використання рослинних решток і гною надходження мікроелементів у ґрунт перевищувало їх витрати на формування врожаю зерна за азотом на 50-64 кг / га, фосфором – на 33-37, калієм – на 167-282 кг / га.

Надлишкова кількість азоту в ґрунті небажана через імовірність його міграції в глибокі горизонти та втрат від ерозії й денітрифікації. За розрахунками, оптимізації мінерального живлення та збереження високої родючості чорнозему можна домогтися за зниження дози напівперепрілого гною до 5-6 т / га сівозмінної площі.

За ступенем впливу на врожайність сільськогосподарських культур першу позицію посідав чинник гною. Внесений у першому полі сівозміни він забезпечив у прямій дії приріст зерна кукурудзи 0,50-0,54, насіння соняшнику – 0,30-0,32 т / га. Ярий ячмінь (друге поле) виявився доволі чуттєвим до післядії гною, яка істотно зростала з нагромадженням позитивних змін у родючості ґрунту, зумовлених тривалим надходженням органіки. Ефективність гною на ячмені (узагальнений показник додаткової основної продукції) у другій ротації порівняно з першою зросла втричі-вчетверо й сягнула 0,9-1 т / га. Аналогічну залежність за більш низьких абсолютних величин прибавки врожаю від післядії добрив (І ротація – 0,18-0,32, ІІ ротація – 0,46-0,68 т / га) відстежували й на вівсі в заключному полі сівозміни.

Вузькосмуговий спосіб загортання органічних добрив на кукурудзі та соняшнику в прямій дії забезпечив позитивні результати, однак ячмінь у післядії менш чутливий до загортання гною чизелем. Деяке зниження ефекту (порівняно з внесенням під плуг) стосується насамперед сівозміни з кукурудзою та пояснюється, ймовірно, негативною реакцією колосової культури на локалізацію добрив (просторова строкатість у розподілі елементів живлення), а також можливою іммобілізацією азоту під час розкладання грубих рослинних решток.

Враховуючи кількість доданого зерна вівса, одержаного від внесення 40 т / га гною в першому полі сівозміни, можна констатувати факт поступового загасання післядії гною у часі на фоні щорічної оранки щодо чизелювання ґрунту (табл. 3). Це пов’язано з перерозподілом на зораних ділянках приростів урожаю на користь перших культур сівозміни та деяким переважанням процесів гуміфікації органічної речовини над його мінералізацією.

Назагал чизельний обробіток з утворенням внутрішньоґрунтової та поверхневої гребенистості поля за впливом на врожайність перших культур сівозміни (кукурудза на зерно, соняшник) був рівнозначний оранці.

Водночас під час вирощування ячменю ярого та вівса ускладнення мікрорельєфу на чизелюванні не усувалося допосівною підготовкою ґрунту, що призводило до нерівномірного загортання насіння, зрідженості сходів. У поєднанні з просторовою неоднорідністю показників щільності, твердості й вологості ґрунту в системі «гребінь – борозна» це знижувало продуктивність ранніх зернових колосових порівняно з оранкою відповідно на 0,17-0,45 і 0,09-0,32 т / га. Зазначене явище свідчить про недоцільність чергування чизельного обробітку під просапні з полицевим обробітком під зернофуражні культури суцільної сівби.

За рівнем продуктивності сівозміна короткої ротації з полем кукурудзи поступалася сівозміні із соняшником, що пояснюється позитивним впливом останнього як попередника на врожайність ячменю та вівса. Задокументовано зростання окупності внесених добрив (рослинні рештки, гній) додатковою продукцією у часі завдяки інтенсивнішому колообігу живильних речовин і поліпшення гумусного стану чорнозему.

Висновки

1. На чорноземі звичайному системне (впродовж шести років) застосування як добрива 4-5 т / га побічної продукції вирощуваних культур дає змогу зберегти потенційну родючість ґрунту на рівні початкових величин (орний шар – 4,22-4,34 %). Показово, що використання пожнивних решток підтримує бездефіцитний баланс гумусу в сівозміні лише за сприятливих умов для одержання високого врожаю листо­стеблової та кореневої маси й не забезпечує повного відтворення органічної речовини в посушливі роки. У сумі за дві ротації 3-пільних сівозмін кількість гумусу в орному шарі зросла всього на 50-150 кг / га, що варіює в межах помилки досліду.

За поєднання рослинних продуктів із гноєм (13 т / га) гумусованість ґрунту (шар – 0-30 см) впродовж 6-річного періоду зросла, якщо порівнювати зі стандартом, на 0,11-0,36, з неугноєними варіантами – на 0,14-0,29 %. Згідно з розрахунками, комбінована система удобрення гарантує стійкий позитивний баланс гумусу в короткоротаційних сівозмінах із річним приростом 0,91-0,95 т / га.

2. Агротехнічно прийнятною є компенсація винесення живильних речовин з урожаєм за азотом – 75-80, фосфором – 110-120, калієм – 65-70 %. У наших дослідах за автономного внесення одних рослинних решток відбувалося повне повернення спожитого азоту та калію, часткове – фосфору. Для відшкодування останнього в цьому разі навіть на родючих ґрунтах доцільно вносити Р10–15 у локальний спосіб під час сівби культур.

За спільного використання побічної продукції та гною надходження мікроелементів у ґрунт перевищувало витрати їх на формування врожаю зерна за азотом на 50-64 кг / га, фосфором – на 33-37, калієм – на 167-282 кг / га. Надлишкова кількість азоту в ґрунті небажана через імовірність міграції його в глибокі горизонти, втрат від ерозії та денітрифікації. Оптимізації мінерального живлення рослин і збереження високої родючості чорнозему можна домогтися за зниження дози гною до 5-6 т / га сівозмінної площі.

3. Чизельний (мульчувальний) обробіток за ступенем впливу на врожайність кукурудзи та соняшнику не поступався полицевому, однак знижував продуктивність ячменю на 0,17-0,45, вівса – на 0,09-0,32 т / га внаслідок погіршення агротехнічних умов їх вирощування. Це вказує на доцільність поєднання смугового чизелювання (10-27 см) під просапні з оранкою (20-22 см) під культури суцільної сівби.

Короткоротаційна сівозміна з кукурудзою виявилася менш продуктивною, ніж сівозміна із соняшником, що пояснюється насамперед перевагами останнього як попередника ранніх ярих культур. 

Таблиця 1. Вміст гумусу в ґрунті по закінченні другої ротації сівозміни, %

Добрива

Шар ґрунту, см

Загальний (за Тюріним)

Рухомий (за Єгоровим)

Система обробітку ґрунту

полицева

мульчувальна (чизельна)

полицева

мульчувальна (чизельна)

Сівозміна: кукурудза – ячмінь – овес

Рослинні рештки

0-10

4,26

4,25

0,12

0,12

10-20

4,29

4,25

0,13

0,11

20-30

4,12

4,17

0,10

0,09

0-30

4,22

4,22

0,12

0,11

Рослинні рештки + гній

0-10

4,44

4,60

0,14

0,15

10-20

4,40

4,51

0,15

0,15

20-30

4,25

4,31

0,11

0,11

0-30

4,36

4,47

0,13

0,14

Сівозміна: соняшник – ячмінь – овес

Рослинні рештки

0-10

4,42

4,36

0,12

0,11

10-20

4,32

4,31

0,12

0,11

20-30

4,20

4,13

0,09

0,09

0-30

4,34

4,27

0,11

0,10

Рослинні рештки + гній

0-10

4,69

4,63

0,14

0,15

10-20

4,62

4,55

0,14

0,15

20-30

4,56

4,49

0,14

0,12

0-30

4,62

4,56

0,14

0,14

Примітка. Початковий уміст загального гумусу в орному шарі чорнозему звичайного повнопрофільного важкосуглинкового – 4,25 %

Таблиця 2. Вміст живильних речовин у шарі ґрунту 0-30 см, мг / кг (середнє за дві ротації сівозміни)

Технологічна система

N-NO3

Р2О5 (за Чириковим)

К2О (за Чириковим)

добрива

обробіток ґрунту

без компостування

після компостування

Сівозміна: кукурудза – ячмінь – овес

Рослинні рештки

полицевий

8,2

24,9

140

109

мульчувальний (чизельний)

7,7

26,5

142

110

Рослинні рештки + гній

полицевий

9,6

29,7

167

145

мульчувальний (чизельний)

8,7

29

160

138

Сівозміна: соняшник – ячмінь – овес

Рослинні рештки

полицевий

8,1

28,2

141

111

мульчувальний (чизельний)

8,3

27,8

144

107

Рослинні рештки + гній

полицевий

10,4

30,7

161

137

мульчувальний (чизельний)

10,2

31

159

132

 

 

 

 

 

Таблиця 3. Врожайність культур і продуктивність сівозмін, т / га

Система удобрення

Система обробітку ґрунту

Кукурудза на зерно

Ячмінь ярий

Овес

За сівозміною, зернових одиниць

Соняшник

Сівозміна: кукурудза – ячмінь – овес

Рослинні рештки

полицева

4,71

2,62

3,14

2,97

мульчувальна (чизельна)

4,68

2,36

2,82

2,78

Рослинні рештки + гній

полицева

5,21

3,4

3,5

3,46

мульчувальна (чизельна)

5,22

2,95

3,29

3,25

Сівозміна: соняшник – ячмінь – овес

Рослинні рештки

полицева

2,61

2,89

3,21

3,1

мульчувальна (чизельна)

2,61

2,67

2,94

2,95

Рослинні рештки + гній

полицева

2,91

3,52

3,51

3,54

мульчувальна (чизельна)

2,93

3,35

3,42

3,47

 

Андрій Горбатенко, Володимир Чабан, Володимир Судак, кандидати сільськогосподарських наук,

ДУ Інститут зернових культур НААН України

Сергій Семенов

Людмила Білоконь

 

Читайте також: 

Грунтозахисний обробіток чорноземів