Оцінка технологій вирощування пшениці озимої за еколого-агрохімічними показниками темно-сірого опідзоленого ґрунту

автор:
источник: ВІСНИК Полтавської державної аграрної академії 2017 №1-2
Викладено результати екологічної експертизи технологій вирощування пшениці озимої в північному Лісостепу за показниками родючості і за впливом на процеси міграції важких металів у генетичних горизонтах темно-сірого опідзоленого ґрунту. За результатами екологічного оцінювання встановлено, що для впровадження технологій у виробництво, потрібно вдосконалювати деякі технологічні операції.


Ключові слова: пшениця озима, екологічна оцінка, агрохімічні, санітарно-гігієнічні показники, темно-сірий опідзолений ґрунт.

Постановка проблеми. Використання агрохімікатів в агроекосистемі є важливою умовою розвитку сучасного землеробства. Однак порушення наукових основ застосування мінеральних і органічних добрив в агроценозі може призвести до незбалансованого живлення сільськогосподарських культур, до зниження поживної цінності рослинної продукції та погіршення стану довкілля.

Науково доведено, що система удобрення повинна забезпечити високу врожайність культур з оптимальними показниками якості, збереження і підвищення родючості ґрунтів за відповідних норматив екологічної безпеки [1]. До складу добрив входять важкі метали, які потенційно здатні забруднювати ґрунт, змінювати мікробіологічну і біологічну його активність, мігрувати у ґрунтові води, переміщуватись у рослини і негативно впливати на якість сільськогосподарської продукції [3, 7].

У зв’язку з цим, проведення екологічної експертизи технологій вирощування озимої пшениці за основними показниками родючості, а також міграції важких металів у генетичних горизонтах темно-сірого опідзоленого ґрунту є актуальним питанням.

Аналіз останніх досліджень і публікацій, у яких започатковано розв’язання проблеми. Основними принципами екологічної експертизи технологій вирощування сільськогосподарських культур повинно бути гарантування безпечного для життя та здоров`я людей навколишнього природного середовища, збалансованість екологічних, економічних, медико-біологічних і соціальних інтересів, наукова обґрунтованість, превентивність [4, 5].

Сучасні технології вирощування пшениці можуть негативно впливати на технологічні, біохімічні та гігієнічні показники якості зерна, а також призводити до забруднення ґрунту та суміжних середовищ шкідливими речовинами, знижувати його біологічну активність, сприяти активізації хімічних речовин у ґрунтові води тощо [4, 5].

Метою досліджень було вивчити вплив агро-технологій вирощування пшениці озимої сорту Лада Одеська на вміст рухомих форм важких металів у ґрунті та проведення екологічного оцінювання технологій вирощування пшениці озимої за показниками родючості ґрунту і міграції важких металів у генетичних горизонтах темно-сірого опідзоленого ґрунту.

Методика проведення дослідження. Дослідження проводили в Інституті агроекології і природокористування НААН з озимою пшеницею сорту Лада Одеська на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті.

Схема досліду передбачала вивчення варіантів удобрення на фоні мінімальної та інтенсивної системи захисту рослин: контроль (без добрив), N60N30, P135K135+N80+N55, побічна продукція, P90K90+N60+N30.

У досліді вивчали технологію з інтенсивним захистом рослин, що включало використання пестицидів: «Амістар Екстра», 0,5 л/га, «Карате Зеон», 0,2 л/га, «Альто Супер», 0,5 л/га, «Лінтур», 0,15 г/га, а також мінімальним, де застосовували лише протруювач – «Максим Стар», 1,5 л/т.

Облікова площа ділянки – 25 м², повторність дослідів – чотириразова, розміщення ділянок рендомізоване. Попередником був горох. Агротехніка загально прийнята для даної ґрунтово-кліматичної зони.

Ґрунт – темно-сірий опідзолений легкосуглинковий на лесовидному суглинку з наступною характеристикою основних агрохімічних показників: рНсол – 5,2, гідролітична кислотність – 39 мг-екв/кг ґрунту, вміст загального гумусу – 2,0% (за Тюріним і Кононовою), азоту, що легко гідролізується (за Корнфілдом) – 54–66 мг/кг ґрунту,рухомого фосфору – 160 мг/кг ґрунту (за Чіріковим), обмінного калію – 140 мг/кг ґрунту (за Чіріковим).

Вміст важких металів визначали в зразках, зерні та ґрунті, який відбирали з орного шару (0–20) одночасно з рослинними зразками. Рухомі форми важких металів із ґрунту вилучали за допомогою екстракції 1 н НСІ, а їх кількісне визначення проводили атомно-адсорбційним методом [6].

Статистичну обробку результатів проводили за допомогою дисперсійного і регресійного аналізів.

Результати досліджень. Екологічну експертизу технологій вирощування озимої пшениці здійснювали за методикою екологічної експертизи технологій вирощування сільськогосподарських культур [2].

Оцінку технологій за впливом на показники родючості ґрунту проводили шляхом порівняння фактичного стану з еталонним (табл. 1). Еталоном є ґрунт з оптимальними показниками родючості, згідно з нормативними документами (ДСТУ 4362:2004) [8].

Згідно з таким порівнянням було проведено екологічне оцінювання технології застосування агрохімікатів за впливом на стан темно-сірого опідзоленого ґрунту на фоні інтенсивного і мінімального захисту (табл. 2).

Технології оцінювали за впливом на стан агроекосистеми:
Екологічний станВідхилення від оптимуму в бік погіршенняБал
незадовільний перевищує25%0
задовільнийпонад 10%, але не перевищує 25%1
нормальнийне перевищує 10%2
оптимальнийне спостерігається3

1. Оцінювання придатності ґрунту для вирощування пшениці озимої
Екологічний станПоказник стану ґрунтуОцінка, бали
вміст гумусу
Незадовільний<3,00
Задовільний3,0–3,51
Нормальний3,6–3,92
Оптимальний≥4,03
вміст азоту, що легко гідролізується
Незадовільний<640
Задовільний64–761
Нормальний77–842
Оптимальний≥853
вміст рухомого фосфору
Незадовільний<1090
Задовільний109–1301
Нормальний131–1442
Оптимальний≥1453
вміст калію
Незадовільний<1090
Задовільний109–1301
Нормальний131–1442
Оптимальний≥1453
реакція ґрунтового розчину
Незадовільний<4,30
Задовільний4,3–5,01
Нормальний5,1–5,62
Оптимальний5,73

2. Екологічне оцінювання стану темно-сірого опідзоленого ґрунту щодо вимог вирощування пшениці озимої до родючості
Екологічний станПоказник стану ґрунтуЕкологічний станОцінка, бали
вміст гумусу
Контроль2,2*/2,4**незадовільний/незадовільний0/0
N60N302,6/2,4незадовільний/незадовільний0/0
P135K135+N80+N552,9/2,2незадовільний/незадовільний0/0
побічна продукція2,5/2,2незадовільний/незадовільний0/0
P90K90+N60+N302,5/2,3незадовільний/незадовільний0/0
вміст азоту, що легко гідролізується
Контроль77/72нормальний/задовільний2/1
N60N3074/74задовільний/задовільний1/1
P135K135+N80+N5588/81оптимальний/нормальний3/2
побічна продукція77/74нормальний/задовільний2/1
P90K90+N60+N3089/75оптимальний/задовільний2/1
вміст рухомого фосфору
Контроль81/75незадовільний/незадовільний0/0
N60N30110/127задовільний/задовільний1/1
P135K135+N80+N55173/196оптимальний/оптимальний3/3
побічна продукція148/137оптимальний/нормальний3/2
P90K90+N60+N30241/228оптимальний/оптимальний3/3
вміст обмінного калію
Контроль69/64незадовільний/незадовільний0/0
N60N30138/134нормальний/нормальний2/2
P135K135+N80+N55162/141оптимальний/нормальний3/2
побічна продукція153/125оптимальний/задовільний3/1
P90K90+N60+N30224/204оптимальний/оптимальний3/3
реакція ґрунтового розчину
Контроль6,6/6,7оптимальний/оптимальний3/3
N60N306,8/6,2оптимальний/оптимальний3/3
P135K135+N80+N556,0/6,3оптимальний//оптимальний3/3
побічна продукція6,7/6,5оптимальний/оптимальний3/3
P90K90+N60+N306,0/6,2оптимальний/оптимальний3/3
Примітки: * – інтенсивний захист, ** – мінімальний захист

Отримані результати показали, що всі технології на фоні інтенсивного і мінімального захисту за вмістом гумусу призводять до незадовільного екологічного стану; за вмістом азоту, що легко гідролізується на обох фонах спостерігається оптимальний і нормальний екологічний стан; за вмістом рухомого фосфору і обмінного калію дані технології забезпечують оптимальний, нормальний, задовільний екологічний стан.

Було проведено екологічну експертизу технологій вирощування озимої пшениці за впливом на процеси міграції важких металів у генетичних горизонтах ґрунту.

Розподіл важких металів за генетичними горизонтами ґрунту визначається процесами ґрунтоутворення і мінералогічним складом материнських порід [3]. Також рівень вмісту важких металів залежить від гранулометричного складу і вмісту органічної речовини [5].

Екологічну експертизу проводили за коефіцієнтом концентрації у різних генетичних горизонтах ґрунту, який характеризує ступінь накопичення елементів (важких металів) у ґрунті відносно контролю:

Кс = kiі,
kі – вміст і-хімічного елементу у n-компоненті,
Кі – вміст і-хімічного елементу в еталоні (контролі).

Величина коефіцієнту концентрації свідчить про активність процесів вилуговування (Кс<1) і накопичення (Кс>1) катіонів у генетичних горизонтах ґрунту. За величиною концентрації існує наступна градація (табл. 3).

Дослідження впливу мінеральних і органічних добрив за мінімального й інтенсивного захисту рослин на накопичення в ґрунті свинцю і міді, показали, що внесення добрив протягом тривалого часу не супроводжуються значним зростанням вмісту їх у темно-сірому опідзоленому ґрунті (рис. 1–4).

3. Оцінка технології за коефіцієнтами концентрації [2]
Екологічний станперевищення коефіцієнту концентраціїОцінка, бали
незадовільний≥5,00
задовільний3,0–5,01
нормальний1,0–2,92
оптимальний≤1,03


Рис. 1. Вміст Pb по профілю темно-сірого опідзоленого ґрунту за інтенсивного захисту
Рис. 2. Вміст Pb по профілю темно-сірого опідзоленого ґрунту за мінімального захисту
Рис. 3. Вміст Сu по профілю темно-сірого опідзоленого ґрунту за інтенсивного захисту
Рис. 4. Вміст Сu по профілю темно-сірого опідзоленого ґрунту за мінімального захисту

Під час вирощування озимої пшениці вміст важких металів у шарах ґрунту був нерівномірним. У нижніх шарах ґрунту кількість їх зменшувалась, порівняно з верхніми шарами. У випадку застосування P135K135+N80+N55, N60N30 відбулося збільшення свинцю і міді в шарах 20–40, 40–60 см на фоні інтенсивного захисту. На інших варіантах на фоні інтенсивного і мінімального захисту по всьому профілю ґрунту значного збільшення не помітно.

Було проведено екологічне оцінювання темно-сірого опідзоленого ґрунту за коефіцієнтом концентрації у випадку застосування різних технологій вирощування пшениці (табл. 4).

Отримані результати за вмістом свинцю свідчать, що у більшості випадків застосування мінеральних і органічних добрив на фоні інтенсивного і мінімального захисту не призводило до погіршення екологічного стану ґрунту. На варіантах N60N30, P135K135+N80+N55, на фоні інтенсивного захисту і P90K90+N60+N30 за мінімального захисту спостерігається такий перерозподіл свинцю у профілі ґрунту, який характеризує нормальний екологічний стан. Коефіцієнт концентрації коливався в межах 1,1–1,3, що характеризує мінімальне накопичення свинцю у генетичних горизонтах даного ґрунту. Інші технології відповідають оптимальному екологічному стану.

4. Екологічне оцінювання темно-сірого опідзоленого ґрунту за коефіцієнтами концентрації свинцю і міді в разі застосування різних технологій вирощування пшениці
Варіанти дослідуГенетичний горизонтЕкологічний станОцінка, бали
НеНіІНgiPiglPkgl
коефіцієнт концентрації свинцю
N60N301,3*/1,0**1,2/1,01,1/1,01,2/1,01,2/1,0нормальний/оптимальний2/3
P135K135+N80+N551,3/1,11,2/1,01,2/1,01,2/1,11,2/1,0нормальний/оптимальний2/2
P90K90+N60+N301,0/1,11,0/1,11,1/1,01,0/1,11,0/1,0оптимальний/нормальний2/2
побічна продукція1,0/1,11,1/0,91,1/0,81,0/0,91,0/0,9оптимальний/оптимальний3/3
коефіцієнт концентрації міді
N60N301,1/1,11,2/0,91,2/1,01,3/1,01,2/1,0нормальний/оптимальний2/3
P135K135+N80+N551,2/1,11,4/1,01,3/1,11,2/1,11,2/1,0нормальний/нормальний2/3
P90K90+N60+N301,1/1,11,1/1,01,0/1,01,0/1,01,0/1,0оптимальний/оптимальний3/3
побічна продукція1,1/0,91,0/1,00,9/0,91,0/1,00,9/0,9оптимальний/оптимальний2/3
Примітки: * – інтенсивний захист, ** – мінімальний захист

Екологічне оцінювання темно сірого опідзоленого ґрунту за коефіцієнтом концентрації міді показало, що N60N30, P135K135+N80+N55 на фоні інтенсивного захисту і P135K135+N80+N55 на фоні мінімального захисту відповідали нормальному екологічному стану, коефіцієнт концентрації яких коливався в межах 1,1–1,5. Це свідчить про те, що відбувалося незначне накопичення міді у генетичних горизонтах темно-сірого опідзоленого ґрунту. Більшість варіантів на обох фонах відповідала оптимальному екологічному стану.

Врахування всіх показників, що вивчалися під час випробування технологій, дало змогу провести комплексне оцінювання і встановити ступінь технологічних процесів (табл. 5). Екологічне оцінювання (ЕО) технології за комплексом показників проводили за рівнянням


де nn – показник, згідно з яким проводили оцінювання, бал;
n – кількість показників, за якими проводили оцінювання.

Згідно з методичними рекомендаціями [2] пропонуємо таку градацію технологій за досконалістю:

I≤ 1,5 балатехнологія недосконала і не може бути рекомендована виробництву
II1,5–2,4 балатехнологія перед впровадженням у виробництво потребує істотного вдосконалення
III2,5–2,9 балівпотребують вдосконалення окремі технологічні операції
IV3 балитехнологія досконала і може бути рекомендована виробництву

5. Комплексне екологічне оцінювання технологій вирощування пшениці озимої в зоні північного Лісостепу України
Варіанти дослідуСистема захисту рослин
інтенсивнамінімальна
1. Контроль1,81,4
2. N60N301,51,8
3. P135K135+N80+N552,22,2
4. Побічна продукція2,52,0
5. P90K90+N60+N302,52,2

Результати екологічного оцінювання технологій вирощування озимої пшениці за показниками родючості і міграції важких металів у генетичних горизонтах темно-сірого опідзоленого ґрунту показали, що технології, які передбачають інтенсивний захист рослин та удобрення P90K90+N60+N30 і побічну продукцію потребують вдосконалення за деякими технологічними операціями, а технології, які передбачають застосування N60N30 і P135K135+N80+N55 перед впровадженням потребують істотного вдосконалення. Всі технології, що передбачають застосування добрив на фоні мінімального захисту рослин потребують подальшого вдосконалення, оскільки не забезпечують оптимального агрохімічного стану темно-сірого опідзоленого ґрунту.

Висновок. Отримані дані свідчать, що екологічна експертиза технологій вирощування озимої пшениці в умовах північного Лісостепу України за агрохімічними показниками ґрунту повинна передбачити таке внесення добрив, щоб забезпечити оптимальні параметри родючості ґрунту. Використання коефіцієнта концентрації для характеристики екологічного стану темно-сірого опідзоленого ґрунту за показниками нагромадження і вилуговування важких металів у генетичних горизонтах дає можливість оцінити технології застосування добрив, засобів захисту і за необхідності провести відповідні вдосконалення.

Перспективи нашої наукової роботи в подальшому будуть направлені на вивчення впливу окремих технологічних операцій на якість бобових і технічних культур та проведення екологічної оцінки технологій вирощування сої і ріпаку за біохімічними, токсикологічними, санітарно-гігієнічними показниками.

      БІБЛІОГРАФІЯ
  • Говорина В. В. Содержание и распределение кадмия, свинца и никеля в растениях яровой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания и загрязнения тяжелыми металлами / В. В. Говорина, Н. Г. Ракинов, Лин Кео Сопхеак, Н. К. Сидоренкова // Агрохимия. – 2007. – №3. – С. 61–67.
  • Екологічна експертиза технологій вирощування сільськогосподарських культур (методичні рекомендації) / [Макаренко Н. А., Бондарь В. І., Макаренко В. В. та ін.] ; за ред. Н. А. Макаренко, В. В. Макаренко. – К. : ДІА, 2008. – 84 с.
  • Жигарева Т. Л. Влияние природных мелиорантов и тяжелых металлов на урожайность зерновых культур и микрофлору дерново-подзолистой почвы / Т. Л. Жигарева, Р. М. Алексахин, Д. Г. Свириденко // Агрохимия. – 2005. – №11. – С. 60–65.
  • Макаренко Н. А. Агроекологічна оцінка мінеральних добрив за впливом на ґрунтову систему: автореф. дис. д. с.-г. н. : 03.00.16. / Наталія Анатоліївна Макаренко. – К., 2002. – 37 с.
  • Макаренко Н. А. Екологічна експертиза технологій вирощування сільськогосподарських культур / Н. А. Макаренко, В. І. Бондар, В. В. Макаренко // Агроекологічний журнал. – 2008. – Спеціальний випуск. – С. 14–18.
  • Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства / ЦИНАО. – М. : ЦИНАО, 1992. – 61 с.
  • Популан М. І. Родючість грунту як природно-антропогенна його властивість, її види та параметрична оцінка / М. І. Популан, В. А. Величко, В. Б. Соловей // Вісник аграрної науки. – 2009. – №2. – С. 17–24.
  • Якість грунту. Показники родючості грунтів : ДСТУ 4362:2006. – [Чинний від 2006-01-01]. – К. : Держспоживстандарт України, 2006. – 40 с. – (Національний стандарт України).
Поделиться: