Багорка М.О. Агроекологічні особливості родючості змитих грунтів в підзоні чорноземів звичайних. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія – Дніпропетровський державний аграрний університет, Дніпропетровськ 2002.
Дисертацію присвячено вивченню агроекологічних особливостей родючості змитих грунтів схилів різної експозиції і господарчого використання в підзоні чорноземів звичайних у зв’язку з їх генезисом та морфологією та оцінці за допомогою індикаторних культур (горох, ячмінь) ефективної родючості грунтів схилів по профілю.
На основі вивчення кількісного та якісного складу гумусу, азоту, фосфору, калію, фізико-хімічних властивостей і ферментативної активності орних і цілинних грунтів схилів і плакору виявлена залежність між рівнем родючості грунтів схилів та екологічними умовами.
Встановлено, що в процесі грунтоутворення в грунтах схилів відбувається перерозподіл мікроелементів в грунтовому профілі: накопичення в гумусо-акумулятивному горизонті, і акумуляція розчинної форми мікроелементів при зміні кислотно-лужних умов.
Ефективна родючість грунтів схилів і плакору по профілю, виражена продуктивністю гороху і ячменю, визначається переважно орним шаром. При тривалому використанні гумусово-перехідних горизонтів і породи продуктивність гороху і ячменю підвищувалась на 70–90 % і навіть в 2 рази, що свідчить про мобілізацію поживних речовин грунту.
Споживання горохом і ячменем макро- і мікроелементів знаходиться в прямій залежності від вмісту і доступності їх в грунті.
Результати, одержані в дослідженнях можуть складати основу в розробці технології поліпшення змитих грунтів схилів шляхом підбору фітомеліоративних агроценозів при біологічній консервації.
В дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення питань агроекологічних особливостей родючості змитих грунтів шляхом встановлення змін у вмісті гумусу, азоту, фосфору, калію, мікроелементів в грунтах схилів. Обгрунтована доцільність диференційованого їх використання при вирощувані сільськогосподарських культур, що виявляється у наступному:
За своїм генезисом грунти схилів являють собою не еродовані різновиди вододільних видів чорнозему, а особливі, більш арідні грунти, на які додатково наклався процес ерозії. Грунти схилів – то є генетичне утворення інтразонально-зонального типу. Еродовані грунти займають у Дніпропетровській області 44 % площі сільськогосподарських угідь (1109,7 тис. га). Загальна екологічна оцінка, за Г.М. Висоцьким, становить для грунтів схилу північної експозиції 74 бали, схилу південної експозиції – 44 бали, плакору – 100 умовних балів.
Фізико-хімічні і хімічні властивості орних грунтів схилів обумовлені специфічною будовою профілю, гранулометричним складом. Зменшення, у відсотковому відношенні, глинистої і мулястої фракцій спричинює зниження ємності вбирання на 18 % (31,4 мг-екв/ 100 г грунту на плакорі), а підвищення кількості карбонатів (від 0,5 до 1,7 % в орному шарі) сприяє підвищенню реакції грунтового середовища (pHсольове від 6,2 до 7,8). Ємність вбирання цілинних грунтів схилів дорівнює 26,0-28,0 мг-екв/ 100 г грунту.
Встановлена залежність потенційної і ефективної родючості від екологічних умов (експозиції, крутизни схилів) та господарчого використання. Вміст гумусу в орному шарі схилу північної експозиції на 26 %, а на схилі південної експозиції на 53 % менше, ніж на плакорі (4,07 %). Зміна якісного стану гумусу відбувається в бік зниження вмісту гумінової кислоти (з 0,670-0,775 до 0,360-0,370 %) і звуження співвідношення Сгк : Сфк до 1,03-1,06 (1,80-2,23 на плакорі). Запас гумусу на плакорі в шарі 0-100 см становив 292 т/га, на схилі південної експозиції – 124,6 т/га. В метровому шарі грунтів схилів цілинної балки максимальний запас гумусу на схилі північної експозиції – 506,2 т/га, що на 10 % вище, ніж на схилі південної експозиції.
Вміст загального азоту в орному шарі грунтів схилів коливався від 0,20 до 0,17 % на схилі північної експозиції, від 0,17 до 0,13 % на схилі південної та 0,24-0,22 % на плакорі. Запас азоту в шарі 0-100 см на схилах північної експозиції на 20 %, а південної експозиції на 33 % нижче від запасу його на плакорі (21,0 т/га). Встановлено суттєву зміну кількості засвоюваного рослинами азоту (сума мінерального азоту) в орному шарі грунтів схилів: північної експозиції, в порівнянні з плакором (31,1 мг/кг) зниження дорівнює 28 %, а південної – 36 %. Енергія нітрифікації падає на 35 і 40 % відповідно (27,1 мг/кг на плакорі).
Встановлено, що вміст і запас загального фосфору в змитих грунтах знижується на 5-36 % (0,135 % в повнопрофільних чорноземах плакору) при рівномірному розподілі по грунтовому профілю. Кількість засвоюваного фосфору на схилах північної і південної експозицій на 45-50 % нижча, ніж на плакорі (29,0-27,5 мг/кг), а запаси його (139-129 кг/га) були на 32-42 % нижче, ніж на плакорі, що пояснюється зниженням фосфатазної активності на 37-83 %.
Виявлено, що змиті грунти мають достатньо високий вміст загального калію (2,01-1,90 %), а кількість обмінного калію значно знижується і до глибини 100 см становить: на схилах північної експозиції – 208-89 мг/кг, південної – 139-96, на плакорі – 349-170 мг/кг.
Встановлено, що в процесі грунтоутворення в грунтах схилів спостерігається перерозподіл мікроелементів в грунтовому профілі: накопичення в гумусо-акумулятивному горизонті і акумуляція розчинної форми мікроелементів при зміні кислотно-лужних умов. Зареєстровано значне зниження вмісту в шарі 0-10 см змитих грунтів: Mn – 33 %; Zn – 30-65 %; Cu – 16-34 %; Fe –3-20 % при вмісті їх на плакорі – 290; 14,1; 4,7; 720 мг/кг відповідно. Така залежність спостерігалась і при визначенні рухомих форм мікроелементів.
Грунти схилів цілинної балки, відрізняються від орних за генезисом і морфологічними ознаками, володіють значною потенційною і ефективною родючістю. Вміст гумусу по профілю грунтів схилів північної і південної експозицій до глибини 100 см змінювався від 7,80-7,2 до 2,05-1,83 %, загального азоту – 0,46-0,38 до 0,28-0,25 %, фосфору – 0,196-0,195 до 0,129-0,125 %. Ефективна родючість, визначена вмістом засвоюваних поживних речовин, висока по азоту і калію. Рухомість фосфатів знижена за рахунок утворення в процесі мінералізації нерозчинних сполук. Запаси резервних мікроелементів значно вищі, ніж в орних грунтах. Щодо рухомих форм, то спостерігається зворотна залежність, котра пов’язана з високим вмістом гумусу і здатністю мікроелементів утворювати нерозчинні комплексні органічні сполуки.
Ефективна родючість змитих грунтів, виражена продуктивністю гороху, визначається переважно орним шаром, навіть на середньозмитих грунтах. Винесені на поверхню підорні, більш глибокі шари в перші два роки зберігають понижену родючість. В подальшому використанні продуктивність гороху на шарі 80-90 і 90-100 см (лес) підвищувалась на 70-90 %, що пояснюється здатністю гороху мобілізувати і використовувати малодоступні запаси поживних речовин, особливо фосфатів. Винос азоту горохом з глибоких горизонтів зменшувався на 45 %, фосфору – на 37, калію – на 55 %. Подібна закономірність спостерігалася і по мікроелементах. Максимально горох виносить заліза 1376-549 мкг/посудину, марганцю – 375,0-243, цинку – 319-139 мкг/посудину. Мінімальне споживання кадмію, а хрому знайдено сліди.
Родючість генетичних горизонтів цілинних грунтів схилів, виражена продуктивністю гороху, вища, ніж на орних, але винос макроелементів менший, що свідчить про більш економне і дійове використання їх у зв’язку зі зміною водно-фізичних властивостей. Споживання горохом цинку на грунтах схилів цілинної балки по профілю, залежно від вмісту в грунті, було на 40 %, а марганцю на 14 % вище, ніж на орних грунтах, а заліза в 1,5-2 рази менше.
Максимальна ефективна родючість генетичних горизонтів орних грунтів схилів, виражена продуктивністю ячменю, відзначена на гумусовому горизонті слабозмитого грунту схилу північної експозиції і знижувалась по горизонтах Hp, Phk, Pk на 35-51 %. На середньозмитих грунтах поверхневий горизонт Hpk мав родючість на 12 % вище, ніж на слабозмитих і повнопрофільних грунтах, що підтверджує активний процес мобілізації поживних речовин і мікробіологічної активності при винесенні на поверхню. Зареєстровано щорічне підвищення ефективної родючості. В грунтах схилів цілинної балки найбільш родючим був шар 0-10 см (11,04-11,58 г/посудину). З глибини 10-20 см родючість знижувалась на 24-28 %, а 20-30 см – на 34-37 %.
Споживання ячменем макро- і мікроелементів залежить від забезпеченості ними генетичних горизонтів. В середньому максимальний винос ячменем азоту був з шару 0-30 см на грунті схилу північної експозиції (155,2 мг/посудину), знижуючись на грунті схилу південної експозиції на 44 %. Винос фосфору з цього шару грунтів схилу північної експозиції був на 17 %, а схилу південної експозиції на 55,5 % нижче, ніж повнопрофільного чорнозему (52,6 мг/посудину), а калію на 15 і 24 % відповідно (211,8 мг/посудину на плакорі). У 1,8-2,0 рази відзначено зниження споживання ячменем фосфору на грунтах схилів цілинної балки, ніж на орних грунтах схилів.
Споживання ячменем мікроелементів знаходиться в прямій залежності від вмісту резервних рухомих їх форм в грунті. Ячмінь на орному середньозмитому грунті містить цинку на 40 %, міді на 57 %, заліза на 27 % менше, ніж на повнопрофільному чорноземі – 11,1; 4,4; 94 мг/кг відповідно. Встановлено значне зниження споживання ячменем мікроелементів на цілинних грунтах схилів, за орні і чітке падіння з глибиною.
Інститутом земпроекту при складані проекту внутрішньогосподарчого землекористування використовували показники родючості з урахуванням екологічних особливостей схилів. Із вирощуваних ярих культур суцільної сівби ячмінь рекомендується вирощувати лише на схилах північної експозиції, а горох – на схилах північної і південної експозицій.
Публікації автора:
Пашова В.Т., Мицик О.О., Багорка М.О. Потенційна родючість еродованих грунтів у зоні поширення чорноземів звичайних залежно від екологічних умов // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. – 1999. № 1 – 2. – С. 35 – 38.
Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх теоретичне обгрунтування.
Багорка М.О. Вплив екологічних умов на розподіл важких металів у змитих грунтах Степу України // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. – 2000. № 1 – 2. – С. 52 – 54.
Харитонов М.М., Багорка М.О., Мицик О.О. Вплив рельєфу на винос елементів живлення з урожаєм сільськогосподарських культур // Хранение и переработка зерна. – 2001. № 11 (29) – С. 29 – 31.
Дисертант взяв участь у проведенні досліджень, аналізі результатів та написанні даної роботи.
Багорка М.О. Вплив антропогенного чинника на родючість генетичних горизонтів схилових грунтів Степу України // Вісник Львівського державного аграрного університету – 2001. № 5 (Агрономія), – С. 470 – 473.
Багорка М.О. Родючість схилових грунтів в зоні поширення чорноземів звичайних малогумусних // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. – 2001. № 1. – С. 21 – 23.
Багорка М.О. Зависимость содержания микроэлементов в смытых почвах от экологических условий // Зб. доповідей VIII Всеукраїнська конференція аспірантів та студентів “Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів”. – Донецьк, 1998. – С. 75 – 76.
Багорка М.О. родючість генетичних горизонтів змитих грунтів в зоні розповсюдження звичайних чорноземів // Науково–виробнича конференція “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів” (м. Київ 4 – 7 липня 2000 р.). – К.: ДІА, 2000. – С. 115 – 116.
Пашова В.Т., Мицик О.О., Лукашенко М.І., Багорка М.О. Вплив ступеню еродованості грунту на споживання ячменем макро– і мікроелементів // Науково–виробнича конференція “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів” (м. Київ 4 – 7 липня 2000 р.). – К.: ДІА, 2000. – С. 114 – 115.
Дисертантом проведено аналіз літератури та його обгрунтування.
Масюк М.Т., Мицик О.О., Багорка М.О. Вплив ступеню еродованості грунтів на розподіл важких металів по профілю в зоні розповсюдження чорноземів звичайних // Матеріали науково – методичної конференції “Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення” К.: 1998. – С. 204 – 206.
Дисертантом проведені експериментальна дослідження та їх аналіз.
Багорка М.О. Оцінка горохом ефективної родючості генетичних горизонтів змитих грунтів Степу // Тези Всеукраїнської науково–практичної конференції молодих вчених і спеціалістів “Наукові проблеми виробництва зерна в Україні та сучасні методи їх вирішення.” – Дніпропетровськ, 2000. – С. 44 – 45.
Багорка М.О., Бурковський О.П., Цалко Н.І. Характеристика складу гумусу у фітомеліоративних гірських породах та грунтах // Зб. тез. доповідей IV міжнародної науково-виробничої конференції студентів, аспірантів і молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство.” – К.: 2001. – С. 14 – 15.
Дисертантом проведені лабораторні дослідження, зроблені висновки.
