Спосіб покращення гумусного стану грунтів

Спосіб покращення гумусного стану ґрунтів, що ґрунтується на внесенні у ґрунт органічних та мінеральних добрив, який відрізняється тим, що співвідношення азоту (N) до вуглецю (С) в вищезазначених добривах дорівнює N С = 1 25-30 ганічних добрив в сівозмінах, в т ч гною, соломи, інших рослинних решток та біомаси сидеральних культур Традиційно КІЛЬКІСТЬ новоутвореного гумусу для кожного типу ґрунтів і доз органічних добрив визначалась за допомогою ВІДПОВІДНИХ коефіцієнтів гуміфікації Однак цей показник мінливий і залежить від багатьох факторів, в т ч і від співвідношення органічних і мінеральних добрив, культур, що вирощуються, інтенсивності біологічних процесів, фізико-хімічних характеристик ґрунту, температурного режиму та багатьох інших Таким чином точно визначити дози і оптимальне співвідношення органічних і мінеральних добрив при яких забезпечуються оптимальні умови для гуміфікації органічної речовини і зменшення емісії СОг у повітря неможливо [2] Задачею винаходу, що заявляється, є розробка способу визначення оптимальних умов для гуміфікації органічної речовини різних видів органічних добрив, скорочення непродуктивних втрат гумусу насамперед за рахунок управління мінералізаційними процесами і зменшення втрат вуглецю гумусу за рахунок емісії диоксиду вуглецю у атмосферу В результаті досягається ПОДВІЙНІЙ ефект покращується гумусний стан ґрунту і вирішується екологічна проблема зменшення надходження у повітря СОг з сільськогосподарських угідь Технічним результатом винаходу є активізація біологічних і біохімічних процесів у ґрунті, покращення його агрофізичних показників, протиерозійної СТІЙКОСТІ та енергоємності і як наслідок підвищення продуктивності і сталості агроекосистем без додаткових витрат речовини і енергії Суть винаходу полягає в тому, що для покращення гумусного стану ґрунтів, як штегрова 1 ю СО Ю 53570 ного показника його родючості, враховується не тільки КІЛЬКІСТЬ внесених в ґрунт органічних добрив, але й співвідношення в них азоту (N) до вуглецю (С), яке є більш точним критерієм оптимальних умов гумусоутворення Воно знаходиться в межах співвідношення N С = 1 2 5 - 3 0 При звуженні цього співвідношення спостерігається інтенсифікація мінералізації органічної речовини і відповідне зменшення гуміфікації При його розширенні навпаки відбувається іммобілізація мінерального азоту і в результаті зменшується урожайність сільськогосподарських культур і надходження в ґрунт кореневих і рослинних решток Приклад Дослідження здійснювались на протязі 1996 - 2001 рр в довгострокових агротехнічних та лабораторних дослідах на різних типах ґрунтів I Дерново-підзолистий супісчаний - Сівозміна 1 Конюшина, 2 Озима пшениця, 3 Кукурудза на силос, 4 Овес, 5 Люпин, 6 Озиме жито, 7 Картопля, 8 Ячмінь З ПІДСІВОМ КОНЮШИНИ II Чорнозем опідзолений - Сівозміна 1 Озима пшениця, 2 Ячмінь, 3 Горох, 4 Озима пшениця, 5 Цукровий буряк, 6 Кукурудза на зерно III Чорнозем типовий - Сівозміна 1 Кукурудза на силос, 2 Озима пшениця, 3 Цукровий буряк, 4 Горох, 5 Озима пшениця, 6 Кукурудза на зерно, 7 Ячмінь В лабораторних дослідах визначався впливу соломи, біомаси люпину і мінеральних добрив при їх окремому і сумісному застосуванні на гумусний стан дерново-підзолистого ґрунту Ці досліди проводились в контрольованих умовах водного режиму і температури Вміст загального гумусу визначався за Тюріним, його лугорозчинні фракції за Єгоровим Чисельність основних таксономічних та окремих еколого-трофіних груп мікроорганізмів визначалась методом посіву на стандартних поживних середовищах Енергетичний стан ґрунту визначався на колориметричній установці В-08-МА-П9 1 470 000 Екологічно-енергетична рівновага ґрунтових систем забезпечується їх живою речовиною, в т ч мікроорганізмами Трансформація свіжої органічної речовини добрив, яка надходить в ґрунт відбувається в двох напрямках мінералізації до кінцевих продуктів з виділенням мінеральних елементів, диоксиду вуглецю і води та паралельного з проходження стадії гуміфікації, в процесі якої проходить синтез біологічно стійких органічних сполук гумусової природи Застосування різних систем удобрення в сівозмінах супроводжувалось змінами біологічної активності ґрунтів і структури мікробних ценозів На дерново-підзолистому ґрунті під впливом 20т гною на 1га сівозмінної площі, порівняно до контролю (без добрив) загальний рівень бюгенності ґрунту збільшився в ДВІЧІ При цьому значно підвищилась КІЛЬКІСТЬ грибів, амоніфікаторів, бактерій які споживають мінеральні форми азоту, КІЛЬКІСТЬ фосформобілізуючих та активність ферментів Під ДІЄЮ ГНОЮ на фоні високого рівня мінералізаційних процесів паралельно відбувається гуміфікація органічної речовини В резуль таті вміст гумусу за дві ротації восьмипільної зерно-картопляної СІВОЗМІНИ ПІДВИЩИВСЯ З 0,88% до 1,19%, що підтверджується ВІДПОВІДНИМ підвищенням енергоємності ґрунту (табл 1) При застосуванні органо-мшеральній системі удобрення, зменшення внесення гною з 20 до 10т на 1га СІВОЗМІНИ разом з помірними дозами мінеральних добрив також відмічено високий рівень бюгенності ґрунту Разом з тим при такій системі удобрення значно підвищився коефіцієнт мінералізації органічної речовини і дещо зменшилась її гуміфікація Тому позитивний вплив сумісного застосування помірних доз гною і мінеральних добрив на зростання вмісту гумусу був дещо нижчим в порівняні з більш високою дозою гною (20т/га) Використання на добриво в СІВОЗМІНІ ТІЛЬКИ соломи, також забезпечувало підвищення вмісту загального гумусу в ґрунті Позитивний ефект в цьому відношенні отримано від застосування соломи сумісно з біомасою сидерату або з мінеральними добривами Додатково до органо-мшеральній системі удобрення (гній + мінеральні) внесення соломи злакових сприяло збільшенню КІЛЬКОСТІ грибів, спороутворюючих та бактерій на м'ясо-пептонному агарі (МПА) На фоні високої бюгенності ґрунту при такій системі удобрення значно зменшилася активність мінералізаційних процесів, а коефіцієнт гуміфікації і ВІДПОВІДНО вміст гумусу та енергоємність ґрунту були навіть вищими ніж при 20т гною на 1га сівозмінної площі Додаткове використання на добриво сидератів супроводжувалося підвищенням активності мінералізаційних процесів, що навіть при високому коефіцієнті гуміфікації, призвело до того що подальшого збільшення вмісту гумусу не відбулось (табл 1) В умовах Західного Лісостепу на чорноземі опідзоленому рівень загальної біологічної активності був значно вищим ніж на дерновопідзолистому ґрунті Про сприятливі умови для мікробного ценозу свідчить високий рівень активності азотобактеру На більш родючих ґрунтах, а відтак сприятливіших умовах для мікробного ценозу, закономірності впливу різних систем удобрення на напрямок біологічної активності ґрунту і процеси гумусоутворення в основному співпадають з дерново-підзолистими ґрунтами (табл 2) На чорноземі опідзоленому мінеральні добрива, порівняно з контролем, сприяли збільшенню практично всіх груп мікроорганізмів і особливо бактерій, які засвоюють мінеральні форми азоту В результаті відношення груп мікроорганізмів на КАА (крохмало-аміачний агар) / МПА було приблизно в 2,5 - 3 рази вищим порівняно з органічною системою добрив Це свідчить про те що мінеральні добрива сприяють перевищенню процесів мінералізації над синтезом гумусових речовин, що в цілому характеризує цю систему як екологічно несприятливу для органічної частини ґрунту (табл 2) При застосуванні в СІВОЗМІНІ ТІЛЬКИ СОЛОМИ ЯК органічного добрива бюгенність ґрунту знижувалося, що стосується особливо азотбактеру, а також бактерій з якими пов'язана мобілізація і імобілізаці азоту та целюлозорозкладаюча актив 53570 ність В цілому при низькому рівні мінералізаційних процесів, активність гуміфікаційних процесів була невисокою Застосування, як органічного добрива тільки біомаси сидерату також не сприяло підвищенню вмісту гумусу Разом з тим сумісне застосування біомаса сидерату і соломи зменшує співвідношення азоту до вуглецю в результаті чого змінюється напрямок біологічної активності ґрунту в бік підвищення процесів гуміфікації Таким чином як і на дерново-підзолистому ґрунті внесення соломи по мінеральному і особливо по органо-мшеральному фону сприяло інтенсифікації гуміфікаційних процесів і як наслідок розширене відтворення родючості ґрунту та підвищення його енергоємкості (табл 2) В умовах Лівобережного Лісостепу України на чорноземі типовому по фону мінеральних добрив збільшувалась КІЛЬКІСТЬ бактерій на КАА, що пов'язано з процесами мінералізації органіки Однак разом з тим відмічено підвищення і вмісту гумусу в порівнянні з контролем, що пояснюється збільшенням біомаси післязбиральних і кореневих решток під впливом мінеральних добрив При їх застосуванні разом з 1Ог/га гною також складались сприятливі умови для мікробного ценозу, і особливо збільшувалася КІЛЬКІСТЬ грибів Під дією гною в порівняні з мінеральною системою удобрення підвищувалась азотмобілізуюча активність, а процеси мінералізації органічної речовини зменшувались (табл 3) Встановлено, що на чорноземі типовому зберегти вміст гумусу на вихідному рівні можливо тільки при систематичному застосуванні гною разом з 80 - 90 кг NPK на 1га СІВОЗМІНИ Збільшення доз мінеральних добрив супроводжується значним підвищенням процесів мінералізації органічної речовини, що є наслідком різкого звуження співвідношення С N в добривах, що і призводить до дегуміфікацм ґрунту, не тільки в орному шарі (фіг), але й при довготривалому застосуванні високих доз мінеральних добрив і в шарі 0 - 100см (табл 4) Особливості застосування соломи озимої пшениці, зеленої маси люпину та мінеральних добрив при їх окремому і сумісному використанні, при яких створювалось різне співвідношення азоту до вуглецю, вивчались в лабораторному ДОСЛІДІ Дерново-підзолистий супіщаний ґрунт з різним співвідношенням добрив на протязі року* компостували в контрольованих умовах вологості і температури Особливість досліду полягала в тому, що в усіх варіантах з органікою було внесено однакову КІЛЬКІСТЬ вуглецю - 106000мг на 1кг ґрунту КІЛЬКІСТЬ азоту, яка внесена з добривами була різною з мінеральними добривами внесенню - 160мг, соломою - 122,5мг, з зеленою масою люпину 882,5мг, а при сумісному внесені соломи І зеленої маси люпину - 502,5мг N на 1кг ґрунту Таки чином варіанти досліду відрізнялися різним співвідношенням N С (табл 5) В результаті встановлено, що відношення N С визначає напрямок і активність деструкції органічної біомаси В варіанті з соломою, де найширшим було відношення N С, після року компостування ґрунту ще зберігалось висока потенційна здатність до гумусоутворення про що свідчить різниця між Вуглецем ОргаНІЧНИМ І Вуглецем Гумусу (СОрг ^гун ) При застосуванні зеленої маси люпину, особливо разом з мінеральними добривами, коефіцієнт мінералізації органічної речовини підвищувався, а гуміфікації знижувався, що супроводжується ВІДПОВІДНИМИ високими втратами вуглецю у вигляді СО2 При внесенні в ґрунт в СІВОЗМІНІ соломи разом з біомасою сидерату, соломи з мінеральними добривами, соломи з біомасою сидерату і мінеральними добривами досягалось співвідношення N С в межах 1 25 - ЗО В результаті створювались оптимальні умови для гумусоутворення, про що свідчить значне збільшення лугорозчиної фракції гумусу (табл 5) Спосіб покращення гумусного етану Грунтів Табл 1 Сидерат 3.5 т/га (яюпин Гній Кіт/га + N P K + С О Л О М И 3,5 т/га + сидерат 3,5 т/га 53570 Спосіб покращення гумусного стану грунтів Табя 2 Добрива С N Гриби, тис Целюл озороз кладач Азотоб актер, оброст аняя грудоч ок, % 1 Бактерії на Споро утвор ЮЮЧІ І, МЛН бактері і, млн 27 49 МПА, млн 205 МПА КАА (Км) КАА, млн Олігот рофи, млн Актив омщет и, млн Фосфо рмобші зуюч!, мян в 1 г абсолютно сухого грунту ЧН1 активи їсть, бал Енерго Гумус смніст загаль ь. ний, % К кал/ кг 1,3 27 3,89 222 1,9 74 4,43 234 3,4 67 3,75 215 100 1,8 68 4,35 239 3,2 73 0,9 20 3,90 239 8,6 86 1,7 S3 3.85 222 4,39 230 1,20 17,4 5,7 100 2,1 73 4.05 239 15,0 0,90 14,9 8,0 100 1,8 71 4,50 252 17,1 1,17 13,9 9,5 100 2,0 89 4,45 250 4,6 6,4 1,39 9,0 4,9 96 Гній 24 і/та 26 100 83 502 15,9 14,3 0,90 13,8 8,0 100 MuoPtooKso 1/2 гній т 1/2 МРК 62 93 287 5,8 20,1 3,50 6,9 8,9 100 70 98 595 9,3 17,4 1,89 5,9 9,8 Солома 2 т/га §0 45 58 208 s,8 5,0 0,§0 12,1 Сидерат 4 5 т/га 12 75 99 234 9,3 17,4 1,89 8,9 Солома + NPK IS Солома 2 т/га 4 сидерат 4,5 т/га ЗО 51 73 574 і 5,6 18,9 20 79 117 605 16,9 І8 94 138 590 11,5 Контроль Загадь на бюяогі | і ІУ2 ГНІЙ + 1/2 NPK + солома 2 т/га Ь2 г н і й + Ш NPK + солома 2 т/га -- сияерат » 4,5 т/га Спосіб покращення гумусного стану грунтів Грій и тис/г с N Добрива Серія Чапек а тис /г абс сух гр Сусло -агар тис /г абс сух гр Бактерл МПА К4А млл/г млл/г КАА/ МПА (Км) Азот фікса тор, тис/г Загал бюло г актив НІСТЬ Гуму с загал ьний бал Еяері ОЄМН1 сть, Ккап/ кг Контроль (без добриє) 48.2 48,5 10,3 17,6 1,70 0 22 4,39 229 Гній 10 т/га 2 6 1 8 49,0 56,0 14,9 164 1,10 30.2 40 4,45 267 78,5 69,7 13,1 29,7 2,27 10.2 53 4,62 265 4,70 299 4 88 296 32 4,68 247 0 4,62 255 Гній ЗО т/га + Сотом а + Nio кг/т Солома 2 ' 8 1 4 Побічна продукта 4 і'га + М((.кг/т Побічна продукція 4 11 63,5 86,1 9 5,0 12,0 2,40 • 1 2 0 Спосіб покрашення гумусного стану грунтів Іабл. 4 Запаси, т/га П5 378 121 432 123 434 і 117 | 406 | 113 388 106 371 г ~~Бо™ 448 Вихідний вміст гумусу перед розорюванням перелогу на час закладки досліду (1967р ) в шарі 0-20 см складав 15,22%, в 2001р '- 5,29% 53570 10 Спосіб покращення гумусного стану грунтів Табл 5 Добрива Сшввідн ошення N.C г •"-гум сорг f '-гум Cw КГ вміст вуглецю, через рік шел І закладки досліду иг І кг і рун |Х____^___™__. Ьез добрив 5120 2000 4893 2115 ЫРК Соіома 1 86 9120 6211 2909 1941 10,5 Сидерат 1 12 12,1 8323 6459 1864 2745 Солома + NPK 1977 2679 17,1 __Ц7____ 8 9 2 0 _ __69J* Сидерат + NPK 8005 6178 1827 10,0 2813 1 11 Солома + сидерат 7391 1158 21,5 3481 ^ — ^ 8549 Солома +сидерат -NPK 8196 7098 1098 3981 18,6 1 ]8 "' Сорг - вуглець органічний, Сгум - вуглець гумусу, Слуг. - вуїлець лугорозчинний, Кг - коефіцієнт гуміфікації. Література 1 Відтворення родючості ґрунтів у ґрунтозахисному землеробстві / Наукова монографія Під загальною редакцією д с -г наук, проф М К Шикули -К Оранта, 1998 -С 208-292 2 Шляхи підвищення родючості ґрунтів в сучасних умовах сільськогосподарського виробництва / За редакцією акад УААН, д с - г н , проф Б С Носка - К Аграрна наука, 1999 - С 6-33 Км, % 24-| 22-| 16 Y =52,61502-5,08323 Х+0,14234 X2 14 1210 З !.Гшй12т/га+МРК 2. Гшй+2№>К З Гнш+ЗЫРК 4 10 12 14 Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 C;N