Вплив агрофізичних параметрів чорнозему на ефективність азотних добрив при вирощуванні ячменю ярого

автор:
источник: Вісник Центру наукового забезпечення агропромислового виробництва Харківської області 2016 г. №20
У статті наведено результати багатофакторного лабораторного досліду з дослідження впливу агрофізичних параметрів (вологості та щільності будови) чорнозему типового важкосуглинкового на ефективність різних доз азотного добрива (аміачної селітри). Встановлено, що зростання ущільнення ґрунту та нестача вологи суттєво знижують біологічний урожай ячменю та змінюють показники кореневої системи. Високі дози азотного добрива є менш ефективними в поєднанні з несприятливими агрофізичними параметрами ґрунту. При внесенні середніх доз азотного добрива спостерігалося зростання коефіцієнта продуктивності ячменю – у 2,9 рази, при внесенні підвищених доз – у 1,9 разів порівняно з неудобреним варіантом (без внесення азотних добрив) за оптимальних параметрів щільності будови і вологості ґрунту.


Ключові слова: щільність будови ґрунту, вологість ґрунту, ефективність, азотні добрива, ячмінь ярий

Вступ. В умовах економічної кризи особливого значення набувають проблеми, пов‘язані з підвищенням ефективності мінеральних добрив, що використовуються. Регулювання агрофізичних параметрів ґрунтів слугує ефективним прийомом підвищення ефективності дії мінеральних добрив, в тому числі й азотних. На думку багатьох провідних вчених [6-8], ефективність добрив в значній мірі залежить від вологості та щільності будови ґрунту.

Вміст достатньої кількості вологи в ґрунті є необхідною умовою для нормального розвитку рослин і має великий вплив на засвоєння ними елементів живлення. Урожайність зернових культур суттєво залежить від вмісту вологи в ґрунті. Найвищі урожаї більшості сільськогосподарських культур формуються при вологості 70-80% від найменшої вологоємності (надалі НВ) [1]. Позитивний вплив ґрунтової вологи на засвоєння рослиною елементів живлення зумовлюється тим, що при достатній забезпеченості вологою поліпшується загальний фізіологічний стан рослини та покращується розвиток і розміщення в ґрунті коренів та збільшується їхня поглинальна здатність.

Найбільша ефективність добрив відмічається при вологозапасах ґрунту в середньому 80-90% від НВ [9]. На думку А.С. Алова [7], на зниження вологості ґрунту різні види мінеральних добрив реагують неоднаково. Значно знижується ефективність азотних добрив, у меншій мірі – калійних, при цьому ефективність фосфорних добрив практично не змінюється. При нестачі вологи в ґрунті високі дози добрив не тільки неефективні, але й найчастіше є шкідливими. Ефективність добрив помітно зростає з підвищенням зволоження до 90% польової вологоємності на менш ущільнених ґрунтах (з об`ємною масою 1,1-1,3 г/см3) і до 80% польової вологоємності щільних ґрунтів (з об`ємною масою — 1,4-1,6 г/см3).

З іншого боку, у надмірно зволожених ґрунтах складається несприятливий поживний режими, послаблюються процеси нітрифікації, інтенсивніше відбувається вимивання легкорозчинних сполук з кореневмісного шару. Отже, при використанні мінеральних добрив, особливо азотних, треба враховувати ступінь зволоженості ґрунту.

У свою чергу, добрива сприяють більш економному і продуктивному використанню рослинами ґрунтової вологи. За даними багатьох досліджень, при правильному застосуванні добрив у сівозміні витрати вологи на створення одиниці врожаю зменшуються на 20-25%. Так, за даними Б.О. Ягодіна [10], лише близько 0,2% поглиненої корінням води використовується на утворення маси рослини, а решта її випаровується. Випаровування води рослиною значно зменшується при високій відносній вологості повітря, водночас при цьому підвищуються інтенсивність росту рослин і засвоєння ними елементів живлення.

Комплексним узагальнюючим показником агрофізичних властивостей ґрунту є його щільність будови, від якої залежать фільтрація, утримання та збереження вологи, вміст і склад повітря, газообмін з атмосферою, умови життя рослин і мікроорганізмів. Вивчення оптимізації будови ґрунту, особливо його орного шару, відображені у працях І.Б. Ревута [2], О.Г. Бондарєва та ін. [3, 4], В.В. Медведєва та ін. [5]. Встановлено, що для більшості сільськогосподарських культур оптимальні умови росту і розвитку складаються за щільності будови ґрунту у межах 1,1-1,3 г/см3. Цей агрофізичний показник в значній мірі впливаєна ефективність внесених добрив. У разі надмірно пухкого ґрунту поровий простір настільки великий, що коріння рослин не мають доброго контакту з поверхнею твердої фази, де містяться в поглиненому стані елементи живлення. В свою чергу, підвищена щільність будови є суттєвою перепоною для проникнення коренів в ґрунт, що є причиною зниження надходження основних елементів живлення до рослин. Так, при підвищеній щільності будови ґрунту засвоєння азоту рослинами знижується на 44%, фосфору – на 11%, та калію – на 18% [11].

Останніми роками простежується стійке зростання валових зборів зерна, що є результатом інтенсифікації зернового виробництва. Інтенсивні технології вирощування зернових культур, зокрема ячменю ярого, успішно працюватимуть при використанні сортів і гібридів інтенсивного типу, які здатні в повній мірі використати родючість ґрунту та максимально проявити свій генетичний потенціал [12].

Ячмінь дуже добре реагує на внесення добрив, приріст урожаю від мінеральних добрив може сягати 15-20 ц/га [13]. Проте, агрофізичні властивості ґрунту часто виступають лімітуючим фактором і зумовлюють суттєве зниження ефективності добрив. Тому вивчення впливу вологості та щільності ґрунту на ефективність добрив є досить актуальним, до того ж майже щорічно виводять і районують нові сорти зернових культур (в тому числі й ячменю) з різною здатністю поглинання елементів та з різним співвідношенням виносу поживних речовин врожаєм.

Мета роботи. Дослідити вплив агрофізичних параметрів орного шару чорнозему типового (вологості та щільності будови) на ефективність різних доз азотних добрив при вирощуванні ячменю ярого.

Матеріали та методика досліджень. Експериментальні дослідження проводили у лабораторії геоекофізики ґрунтів ННЦ «ІГА імені О.Н. Соколовського» в умовах багато-факторного лабораторного досліду.

Об‘єктом дослідження був чорнозем типовий вилугуваний малогумусний важкосу-глинковий на лесовидному суглинку. Досліджуваний орний шар ґрунту (0-30 см) характеризувався дуже низьким вмістом нітратного та амонійного азоту (1,52 та 0,78 мг/кг ґрунту відповідно), середнім вмістом рухомого фосфору (89,88 мг/кг ґрунту) та середнім вмістом рухомого калію (54,23 мг/кг ґрунту), нейтральною реакцією ґрунтового розчину (рНво-не=6,19), вмістом гумусу - 2,8%.

Для характеристики об‘єкту досліджень вміст вологи у ґрунті визначали за ДСТУ ISO 11465 [14], щільність будови ґрунту – за ДСТУ ISO 11272 [15], гранулометричний склад ґрунту згідно з ДСТУ 4730:2007 [16], вміст рухомих сполук фосфору і калію в ґрунті за ДСТУ 4115:2002 в модифікації ННЦ ІГА імені О.Н. Соколовського [17], вміст загального гумусу за методом Тюріна в модифікації ЦІНАО за ДСТУ 4289:2004 [18].

Лабораторний дослід був проведений за схемою В 3 (Бокс – 3 фактори), складався з 15 варіантів у 3-кратній повторності. Схему та матрицю планування експерименту наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Схема та матриця планування лабораторного досліду
ФакториРівні варіювання факторів
012
Вологість,% від НВ (х1)6080100
Щільність будови ґрунту, г/см3 (х2)1,001,201,40
Доза азотних добрив, кг/га (х3)04590

ФакториВаріанти
123456789101112131415
Х1020202021021111
Х2002200221110211
Х3000022221111102

За дослідну культуру був обраний середньоранній інтенсивний сорт ячменю ярого Взірець (оригінатор – Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр‘єва). Добриво, що використовувалось – аміачна селітра (34% N, 17% у формі NH4 і 17% у формі NO3). Ємність лабораторних посудин становила 2 кг ґрунту. Штучно було створено три рівні вологості (у% від НВ) та щільності будови ґрунту. Наповнення посудин ґрунтом, розрахунок кількості води для поливу, посів рослин було проведено за методикою Ф.О. Юдіна [19]. Після проведення досліду у фазі 4-х листків було зібрано біологічний урожай ячменю ярого. У рослинах ячменю було визначено загальну довжину надземної та підземної маси, діаметр та довжину коренів, загальну масу надземної та підземної (кореневої) частини (у вологому та сухому стані). Отримані дані було оброблено за допомогою математичної програми, розробленої О.О. Єгоршиним та ін. [20].

Результати досліджень та їх обговорення. В ході проведення досліджень встановлено суттєвий вплив агрофізичних параметрів ґрунту на ефективність азотних добрив. Встановлено, що урожайність ячменю залежить від рівнів вологості ґрунту (рис.1), при чому найбільша урожайність (7,38 г/посудину) спостерігається при вологості близько 100% від НВ при середньому рівні ущільнення ґрунту (1,2 г/см3) і при внесенні 45 кг/га діючої речовини (д.р.) аміачної селітри.


У – при середніх значеннях решти факторів (щільність ґрунту – 1,2 г/см3, доза азотного добрива – 45 кг/га д.р.);
У0 – при мінімальних значеннях решти факторів (щільність ґрунту – 1,0 г/см3, без азотних добрив)
Рис. 1. Вплив вологості ґрунту на урожайність ячменю ярого

Підвищення щільності також знижує ефективність внесених азотних добрив (рис.2). Отримані дані свідчать про те, що зростання рівня ущільнення дослідженого ґрунту з 1,2 до 1,4 г/см3 знижує біологічний урожай ячменю ярого у 1,5 рази. За умов недостатньої вологості (60% від НВ) та надмірно розпушеного ґрунту (щільність будови на рівні 1,0 г/см3) зафіксовано найменший врожай вирощуваної культури (2,65 г/посудину).


У – при середніх значеннях решти факторів (вологість ґрунту – 80% від НВ, доза азотного добрива – 45 кг/га д.р.);
У0 – при мінімальних значеннях решти факторів (вологість ґрунту –60% від НВ, без азотних добрив)
Рис. 2. Вплив щільності будови ґрунту на урожайність ячменю ярого

В ході досліджень встановлено залежність між урожаєм ячменю та дозами азотного добрива (рис.3). Доведено, що внесені високі дози (90 кг/га д.р.) є менш ефективними у поєднанні з несприятливими агрофізичними параметрами ґрунту порівняно із середніми дозами (45 кг/га д.р.) азотного добрива. Тобто, за умов достатньої кількості вологи зростала ефективність азотних добрив і, як наслідок, спостерігалося збільшення урожайності.


У – при середніх значеннях решти факторів (вологість ґрунту – 80% від НВ, щільність будови ґрунту – 1,2 г/см3);
У0 – при мінімальних значеннях решти факторів (вологістьґрунту – 60% від НВ, щільність будови ґрунту – 1,0 г/см3)
Рис. 3. Вплив норм азотного добрива на урожайність ячменю

За результатами математичної обробки даних врожаю надземної маси ячменю ярого одержано рівняння регресії:


де У – надземна маса, г/посудину; Х1 – вологість ґрунту, % від НВ; Х2 – щільність будови ґрунту, г/см3; Х3 – доза азотних добрив (аміачна селітра), кг/га д.р.

Коефіцієнт детермінації (R2) для рівняння дорівнює 0,95, що вказує на високий зв‘язок між агрофізичними параметрами ґрунту і нормами азотного добрива та їхнім впливом на урожайність ячменю ярого.

Вологість та щільність будови ґрунту також впливали на розвиток рослин ячменя ярого. На варіантах із дефіцитом вологи та ущільненим ґрунтом рослини візуально відставали за висотою, товщиною стебел та розвитком коріння порівняно з іншими варіантами досліду. Максимальна маса кореневої системи спостерігалась за умов достатньої вологості ґрунту та пухкої (1,0 г/см3) чи середньої (1,2 г/см3) щільності. Збільшення рівня ущільнення ґрунту до 1,4 г/см3 призводило до зменшення загальної маси коренів (рис.4 а) та їхнього діаметру (рис. 4 б).


Рис. 4. Вплив агрофізичних параметрів ґрунту на загальну масу (а) та діаметр (б) коренів ячменю ярого

У досліді простежувалося зростання коефіцієнта продуктивності ячменю, який є показником співвідношення сухої маси надземної частини рослини до маси коренів: при внесенні середніх доз азотного добрива – у 2,9 рази, при внесенні підвищених доз – у 1,9 разів порівняно з неудобреним варіантом (без внесення азотних добрив) за оптимальних параметрів щільності будови і вологості ґрунту (рис.5). Найвищий коефіцієнт продуктивності спостерігається на варіантах з підвищеною щільністю будови ґрунту, що можна пояснити тим,що за таких умов ріст коренів затримується або зовсім припиняється, тому маса коренів зменшується по відношенню до маси надземної частини.


Рис. 5. Коефіцієнт продуктивності ячменю ярого

Висновки. На підставі результатів багатофакторного лабораторного досліду встановлено суттєвий вплив агрофізичних параметрів ґрунту на ефективність азотних добрив. Виявлено, що підвищена щільність будови (1,4 г/см3) чорнозему типового знижує урожайність ячменю, особливо при недостатній вологості ґрунту (60% від НВ). Встановлено, що внесені високі дози (90 кг/га д.р.) аміачної селітри є менш ефективними в поєднанні з несприятливими агрофізичними параметрами ґрунту порівняно з середніми дозами (45 кг/га д.р.) добрива. Збільшення щільності будови ґрунту (до 1,4 г/см3 ) та зниження рівня вологості (до 60% від НВ) призводило до зменшення маси та діаметру кореневої системи. Внесення 45 кг/га д.р. аміачної селітри сприяло підвищенню коефіцієнта продуктивності порівняно з неудобреним варіантом при оптимальних параметрах щільності та вологості чорнозему типового важкосуглинкового.

      Список використаних джерел
  • Бондарев А.Г. Теоретические основы и практика оптимизации физических условийплодородия почв/ А.Г. Бондарев // Почвоведение. – 1994. - №11.- С.10-15.
  • Ревут И.Б. Физика почв / И.Б. Ревут.-Л.: Колос, 1972. - 356 с.
  • Бондарев А.Г. Физические и физико-технические основы плодородия почв /А.Г. Бондарев, П.И. Бахтин, А.Д. Воронин // 100 лет генетического почвоведения.- М.: Наука, 1986. – С. 178-183.
  • Бондарев А.Г. Некоторые пути определения оптимальных параметров и агрофизическихсвойств почв / А.Г. Бондарев, В.В. Медведев // Теоретические основы и методыопределения оптимальных параметров свойств.- М.: Наука, 1980.-128 с.
  • Медведев В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов / В.В. Медведев.- М.:Агропромиздат, 1988.- 158 с.
  • Барвінський А.В. Агрофізичні властивості сірих лісових ґрунтів у зв‘язку зсистематичним застосуванням добрив та меліорантів / А.В. Барвінський// вісник Харк. Нац. ун-ту ім. В.В. Докучаєва. – 2003. - №1. – С. 91-95.
  • Алов А.С. Факторы эффективности удобрений. Часть ІІ Агрофизико-химическиефакторы. / А.С. Алов -М: 1967. – 142 с.
  • Носко Б.С. Роль добрив у підвищенні ефективності землеробства в посушливих умовах /Б.С. Носко, В.В. Медведєв, О.П. Непочатов, В.І. Скороход // Вісник аграрної науки. – 2000. - №5. – С. 11-15.
  • Федосеев А.П. Агротехника и погода/ А.П. Федосеев. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-240 с. 10.Агрохимия. [Ягодин Б.А., Смирнов П.М., Петербургский А.В. и др]; под ред. Б.А. Ягодина. – [2-е издание, перераб. и доп.]. - М.: Агропромиздат, 1989. - 639 с.
  • Медведев В.В. Плотность сложения почв (генетический, экологический и агрономический аспекты)/ В.В. Медведев, Т.Е. Лындина, Т.Н. Лактионова. – Харьков: Изд. «13 типография», 2004. – 244 с.
  • Манько Е.П. Ячмінь ярий: сучасні технології вирощування /Е.П. Манько, Н.С. Музафаров // Агробізнес сьогодні. – 2012. – № 9. – С. 63 – 64.
  • Довідник з вирощування зернових та зернобобових культур / [В.В. Лихочвор, М.І. Бомба, С.В. Дубковецький та ін.]. – Львів: Укр. технології, 1999. – 408 с.
  • Якість ґрунту. Визначення сухої речовини та вологості за масою. Гравіметричний метод (ISO 11465:1993, IDT): ДСТУ ISO 11465:2001 – [Чинний від 2003-01-01].-К.: Держспоживстандарт України, 2003.- 11 с. – (Національний стандарт України).
  • Якість ґрунту. Визначення щільності будови на суху масу (ISO 11272:1998, IDT): ДСТУ ISO 11272:2001. – [Чинний від 2003-07-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2003. – 15 с. – (Національний стандарт України).
  • Якість ґрунту. Визначення гранулометричного складу методом піпетки в модифікації А.Н. Качинського: ДСТУ 4730:2007. – [Чинний від 2008-01-01] – К.: Держспоживстандарт України, 2008. – 14 с. – (Національний стандарт України).
  • Ґрунти. Визначення рухомих сполук фосфору і калію за модифікованим методом Чирикова. – ДСТУ 4115:2002. – [Чинний від 01.01.2003] – К.: Державний комітет України з питань технічного регулювання та споживчої політики, 2002. – 6 с. – (Національний стандарт України).
  • Якість ґрунту. Методи визначення органічної речовини: ДСТУ 4289:2004. - [Чинний від 2005-07-01]. - К. : Держстандарт України, 2005. - 18 с. – (Національний стандарт України).
  • Юдин Ф. А. Методика агрохимических исследований/ Ф.А. Юдин.- М.: «Колос», 1971. -272 с.
  • Єгоршин О. О. Планування і математична обробка багатофакторних дослідів/ О.О. Єгоршин, М.В. Лісовий.- Х.: КП «Міська друкарня», 2009.-32 с.
Поделиться: