Спосіб меліорації темно-каштанових грунтів при зрошенні водами підвищеної мінералізації

Спосіб меліорації темно-каштанових грунтів при зрошенні водами підвищеної мінералізації включає внесення хімічних меліорантів, який відрізняється тим, що в шестипільній сівозміні фосфогіпс дозою 3 т/га застосовується по поверхні 38404 Задачею винаходу є підвищення продуктивності сівозміни, зниження негативного впливу мінералізованих зрошувальних вод на темнокаштанові вторинно осолонцьовані грунти, зменшення інтенсивності солонцевого процесу і ступеня солонцюватості грунтів, забезпечення позитивного кальцієвого балансу, покращення їх фізичних, хімічних, фізико-хімічних властивостей. Поставлена задача досягається тим, що в шестипільній сівозміні фосфогіпс дозою 3 т/га застосовується по поверхні грунту перед посівом на фоні збагаченого органічною речовиною орного шару, який утворюється за рахунок органічних 60 т/га і зелених добрив, пожнивних решток попередніх культур (соломи озимої пшениці, стебел кукурудзи, сої) при диференційованому основному обробітку грунту, внесення помірних доз мінеральних добрив № 30-90Р60-120 та азотфіксуючих бактерій га/порція, передполивна вологість грунту підтримується протягом вегетаційного періоду культур на рівні 60% найменшої вологоємності, а в критичні фази розвитку рослин 80% найменшої вологоємності в розрахунковому шарі грунту 0,5 м. Спосіб розроблено лабораторією захисту грунтів Інституту зрошуваного землеробства УААН в 1994-1999 роках в зрошуваній зоні півдня України (Інгулецька зрошувальна система). Клімат півдня України помірно континентальний, з великою кількістю тепла та сонячного світла, з частими суховіями. Середньорічна кількість опадів коливається в межах 240...600 мм, що веде до необхідності зрошення сільськогосподарських культур. Багаторічні спостереження за якістю-води Інгулецької зрошувальної системи показують, що мінералізація поливної води має нестабільний характер, спостерігаються сезонна та міжрічна динаміка. Протягом поливних періодів мінералізація коливається в межах 0,58...1,75 г/л. По співвідношенню основних іонів гідрохімічний склад вод Інгулецької зрошувальної системи змінюється за поливний сезон від сульфатнохлоридного до хлоридно-сульфатного, магнієвонатрієвого або натрієво-магнієвого. По ДСТУ-2730-94 води за небезпекою засолення, підлуження та осолонцювання відносяться до ІІ класу "обмежено придатні" для зрошення. Грунт дослідної ділянки – темно-каштановий вторинно осолонцьований середньосуглинковий на лесі. Дослідження проводились в 1994 році в шестипільній плодозмінній сівозміні з чергуванням культур: озима пшениця + редька олійна на зелене добриво (пожнивно), соя, кукурудза на зерно, ячмінь з підсівом люцерни, люцерна, люцерна. Схема досліду передбачала: 1) (дві системи удобрення) традиційна - рекомендована для даної зони дози добрив № 60-150Р90-150 під кожну культуру сівозміни; органо-мінеральна - помірні дози мінеральних добрив № 30-60Р60-120 + гній 60 т/га + зелене добриво + пожнивні рештки + азотфіксуючі бактерії (АФБ) під кожну культуру га/порцій; 2) (два способи основного обробітку грунту) різноглибинна полицева оранка на глибину від 18...20 см до 28..30 см залежно від культури; диференційований - полицевий та безполицевий обробіток грунту на глибину від 12..14 см до 18...20 см; 3) хімічна меліорація - застосування фосфогіпсу дозою 3 т/га (визначення за порогом коагуляції тонкодисперсних фракцій) по поверхні ріллі під культивацію перед посівом ярого ячменю + люцерна. Схема факторів, які вивчались, наведена по культурах в табл. 1. Дослідження проводились на фоні водозберігаючого режиму зрошення сільськогосподарських культур, підтримання передполивної вологості грунту протягом вегетації на рівні не нижче 60% НВ, а в критичні фази розвитку рослин - 80% НВ в розрахунковому шарі 0,5 м. Дослід польовий, посівна плаща ділянки ІІІ порядку - 300 м2, залікова - 105 м2, повторність - триразова. Здійснювався спосіб наступним шляхом. При збиранні врожаю озимої пшениці комбайном по полю розкидалась подрібнена солома. Посів редьки олійної проводився без попереднього лущіння пожнивних залишків. В першій декаді листопада зелену масу (біля 150 ц/га) подрібнювали дисковою бороною (БДТ-7) і заорювали на глибину 18...20 см. При збиранні врожаю сої пожнивні залишки розкидали по полю і вносили 60 т/га гною та проводили чизельний обробіток грунту на глибину 18..20 см. Після збирання зернової кукурудзи подрібнена листостебельна маса зароблялася в грунт плоскорізом на глибину 18...20 см. Таким чином, двадцятисантиметровий шар грунту збагачувався органічною речовиною. При чому основна кількість органічних добрив концентрувалась в верхньому 10 см шарі. Застосування зелених добрив, гною та пожнивних залишків під різноглибинну полицеву оранку, глибина якої до 28...30 см, призводило до порівняно рівномірного розподілу органічної речовини по всьому орному шару грунту. Хімічне навантаження на грунт зменшували в середньому на 3% за рахунок часткової заміни мінеральних добрив на зелені та органічні, а також використанням азотфіксуючих бактерій (АФБ), під кожну культуру сівозміни. Фосфогіпс дозою 3 т/га вносили весною по ріллі під посів ярого ячменю + люцерна. Агротехніка вирощування культур сівозміни загальне прийнята для даної зони за виключенням режиму зрошення, який передбачає підтримку передполивної вологості грунту на рівні 60% НВ на початку і в кінці вегетації, а в критичні фази розвитку рослин - 80% НВ в розрахунковому шарі 0,5 м. Наші розрахунки показали, що за ротацію сівозмін з поливними водами в грунт внесено 7,9 т/га солей. Це призводило до збільшення вмісту суми солей в грунті (табл. 2). Так, якщо на початку сівозміни їх кількість в метровому шарі грунту складала 0,078%, то вміст суми солей в кінці ротації збільшився на 0,020-0,029% незалежно від системи удобрення та обробітку грунту. При внесені фосфогіпсу (пряма дія) в шарі грунту 0...30 см сума солей збільшувалась в 22,5 раза та в 1,3-1,6 раза в метровому шарі. Збільшення загальної кількості солей відбувалося, в основному, за рахунок іонів кальцію та сульфатів, тобто, неток-солей СаО4. Позитивним є той факт, що при внесені фосфогіпсу, порівняно з варіантами без нього, відно 2 38404 шення кальцію до натрію збільшувалося в 30 см шарі грунту в 10-11 разів, що збільшувало коагулюючу дію двовалентних катіонів над пептизуючою дією катіонів натрію. На кінець ротації сівозміни, в зв'язку з перерозподілом солей по профілю грунту під впливом опадів і зрошення, співвідношення Са2+:Na+ значно звужувалася незалежно від варіантів досліду. Але слід зазначити, що при застосуванні фосфогіпсу на фоні органо-мінеральної системи удобрення та диференційованого обробітку грунту це співвідношення було найбільшим і становило 0,84. Це можна пояснити тим, що при збагачені верхнього шару органічною речовиною підвищувалась його водопроникність, яка сприяла вимиванню натрію, при високій кількості кальцію, в нижні шари. Внаслідок трансформації якісного та кількісного складу грунтового розчину при зрошенні слабомінералізованими водами відбулися зміни в грунтово-поглинальному комплексі (ГПК) темнокаштанового грунту. В варіантах без фосфогіпсу при традиційній системі удобрення на кінець сівозміни відмічається тенденція зниження в ГПК орного шару грунту кількості обмінного кальцію та підвищення магнію незалежно від способу обробітку грунту (табл. 3). У варіантах з органо-мінеральною системою удобрення спостерігається стабільність цих показників, а сума обмінних катіонів мала тенденцію до підвищення (на 1,0..1,1 мг-екв/100 г грунту) порівняно з початком сівозміни. Основний обробіток грунту та система удобрення не мали суттєвого впливу на вміст обмінного натрію в грунтово-поглинальному комплексі. При застосуванні фосфогіпсу (пряма дія) вміст кальцію від суми катіонів складав 74,5-76,7% і був на 1,9-4,1% вище, ніж на початку сівозміни, а кількість натрію, навпаки, зменшувалася на 0,5-0,9%. На кінець сівозміни спостерігалося зменшення вмісту кальцію від суми катіонів і підвищення натрію, порівняно з прямою дією фосфогіпсу. Найменший відсоток натрію від суми катіонів (2,5-2,6%) в усі роки досліджень спостерігався при сумісному застосуванні фосфогіпсу і органомінеральної системи удобрення на фоні диференційованого обробітку грунту. Таким чином, в цьому варіанті спостерігався найбільш антисолонцюючий ефект взаємодіючих факторів, при цьому інтенсивність солонцевого процесу слабка при слабкому ступеня вторинного осолонцювання. Наші дослідження показали, що застосування органо-мінеральної системи удобрення, незалежно від факторів, які вивчались, забезпечувало найбільший вміст гумусу (2,3-2,37%) в орному шарі грунту (табл. 4). Структурний аналіз грунту показав, що сумісна дія гіпсування та внесення добрив найбільшою мі рою сприяла його покращенню. При цьому кількість водотривких агрегатів (часток >0,5 мм) підвищувалась на 12,7-15,3% порівняно з початком при прямій дії меліоранту та на 9,0-12,3% в кінці сівозміни. У всі роки спостережень найбільший вміст водотривких агрегатів отримано при сумісній дії фосфогіпсу та органо-мінеральної системи на фоні диференційованого обробітку грунту - 42,8-39,9%. Застосування фосфогіпсу і добрив суттєво впливало на дисперсність грунту. При цьому кількість часток 0,001 мм знижувалась в 1,9-2 рази в рік внесення меліоранту та в 1,1-1,2% рази в кінці сівозміни. Дисперсність грунту, практично, не залежала від основного обробітку та системи удобрення. Дослідження показали, що застосування фосфогіпсу позитивно впливало на продуктивність люцерни (табл. 5). Так, середня врожайність (за три роки) зеленої маси люцерни в варіантах без хімічної меліорації становила 21,2...33,2 т/га, а на фоні фосфогіпсу вона була на 2,0...3,3 т/га більшою. Її продуктивність на фоні хімічної меліорації при застосуванні диференційованого обробітку грунту та органо-мінеральної системи не поступалася варіанту з застосуванням традиційної системи удобрення під різноглибинну полицеву оранку. В досліді вихід кормових одиниць з гектару сівозмінної площі в варіантах, без фосфогіпсу становив 3,1...5,1 т. Застосування хімічної меліорації грунту підвищувало його на 0,1...0,2 т/га. Найбільша продуктивність сівозмін спостерігалась при застосуванні фосфогіпсу на фоні добрив і не залежала від системи удобрення і обробітку грунту. Таким чином, дослідження показали, що застосування фосфогіпсу весною по поверхні ріллі на фоні збагачення орного шару органічною речовиною за рахунок органічних і зелених добрив пожнивних решток попередніх культур (соломи озимої пшениці, стебел кукурудзи, сої) на вторинно слабосолонцюватих темно-каштанових грунтах в умовах ресурсо- і енергозберігаючих технологій вирощування сільськогосподарських культур (водозберігаючий режим зрошення, диференційований основний обробіток грунту, органо-мінеральна система удобрення) найбільшою мірою сприяло покращенню фізичних, хімічних, фізико-хімічних властивостей грунту, високій продуктивності сівозміни та протистояло іригаційному осолонцюванню грунту при зрошенні мінералізованими водами, забезпечення позитивного кальцієвого балансу, зниження негативного впливу мінералізованих зрошуваних вод на вторинно осолонцьовані грунти. 3 Соя 4 Кукурудза на зерно Без добрив Озима пшениця + редька олійна Культура сівозміни Ячмінь з підсівом люцерни Люцерна Люцерна N90 N90P150 + АФБ N150P90 + гній 60 т/га N60P90 + АФБ N120P90 Рекомендована Система удобрення Оранка на глибину 28...30 см N90P60 + стебла сої + АФБ + гній 60 т/га N60 Оранка на глибину 20...22 см Оранка на глибину 23...25 см N30P60 + солома озимої пшениці + АФБ N60P120 + стебла кукурудзи + АФБ Оранка на глибину 18...20 см Різноглибинна полицева оранка N90P60 + АФБ Органомінеральна Без меліоранту Полицева оранка на глибину 18...20 см Чизельний обробіток на глибину 12...14 см Плоско різний обробіток на глибину 18...20 см Чизельний обробіток на глибину 18...20 см + щілювання на 38-40 см Фосфогіпс 3 т/га З меліорантом Хімічна меліорація диференційований Основний обробіток грунту Система удобрення та основний обробіток грунту в сівозміні при застосуванні хімічної меліорації Таблиця 1 38404 Фосфогіпс Без фосфогіпсу Хімічна меліорація 5 Диференційований Різноглибинна полицева оранка Диференційований Різноглибинна полицева оранка Основний обробіток грунту Органомінеральна Традиційна Без добрив Органомінеральна Традиційна Без добрив Органомінеральна Традиційна Без добрив Органомінеральна Традиційна 0...100 0...30 0...100 0...30 0...100 0...100 0...30 0...100 0...30 0...100 0...100 0...30 0...100 0...30 0...100 0...100 0...30 0...30 0...30 0...30 0,078 0...30 0...30 Без добрив Сума солей, % 0,053 0...100 Шар грунту, см Система удобрення 0...100 0,06 Вміст токсичних іонів, % 0,03 2+ + 0,41 Ca /Na Початок сівозміни 0,122 0,152 0,121 0,152 0,120 0,152 0,129 0,150 0,129 0,148 0,129 0,158 0,091 0,053 0,095 0,064 0,089 0,060 0,089 0,052 0,093 0,066 0,090 0,07 0,07 0,07 0,07 0,09 0,06 0,10 0,06 0,09 0,05 0,07 0,04 0,06 0,03 0,07 0,03 0,07 0,05 0,07 0,03 0,06 0,04 0,07 3,00 3,00 3,00 3,45 3,45 3,45 0,41 0,38 0,45 0,37 0,32 Пряма дія меліоранту (люцерна 1 року) Сума Вміст ток2+ + солей, сичних іоCa /Na % нів, % 0,060 0,05 0,37 0,117 0,083 0,115 0,085 0,113 0,093 0,111 0,080 0,115 0,090 0,105 0,087 0,101 0,071 0,107 0,070 0,095 0,069 0,098 0,060 0,103 0,070 0,099 0,12 0,06 0,09 0,07 0,08 0,05 0,08 0,06 0,09 0,07 0,09 0,06 0,07 0,07 0,08 0,06 0,08 0,07 0,09 0,06 0,09 0,07 0,08 0,84 0,77 0,71 0,78 0,71 0,70 0,38 0,36 0,38 0,36 0,32 Кінець сівозміни (післядія меліоранту) Сума Вміст ток2+ + солей, сичних іоCa /Na % нів, % 0,069 0,05 0,35 Сольовий режим темно-каштанового грунту при зрошенні слабо мінералізованими водами (1994-1999 рр.) Таблиця 2 38404 Фосфогіпс Без фосфогіпсу Хімічна меліорація 6 Диференційований Різноглибинна полицева оранка Диференційований Різноглибинна полицева оранка Основний обробіток грунту 72,6 Ca 24,0 Mo 3,4 Na % від суми катіонів 20,7 Сума обмінних катіонівм-г×екв 100 г 20,8 20,2 Сума обмінних катіонів м-г×екв 100 г 20,6 20,3 Без добрив Без добрив 20,9 21,2 Органо-мінеральна 21,9 22,1 Традиційна 21,5 Органо-мінеральна Без добрив 21,4 Традиційна 21,5 Традиційна 21,2 Органо-мінеральна Органо-мінеральна 76,4 75,8 74,5 76,4 76,7 75,3 73,0 72,4 71,9 72,9 72,5 72,0 Ca 21,1 21,5 22,6 21,0 20,6 21,9 23,9 24,4 24,8 24,1 24,4 24,3 Mo 2,5 2,7 2,9 2,6 2,7 2,8 3,1 3,2 3,3 3,0 3,1 3,3 Na % від суми катіонів Пряма дія меліоранту (люцерна 1 року) Традиційна Без добрив Система удобрення Початок сівозміни 21,2 20,6 20,6 20,9 20,3 20,2 21,2 20,5 19,9 21,3 20,2 20,0 Сума обмінних катіонів м-г×екв 100 г 74,2 73,3 72,6 73,9 73,1 72,9 72,7 71,9 71,5 72,5 72,0 71,8 Ca 23,2 23,8 24,4 23,3 24,0 24,0 24,0 24,7 24,9 24,3 24,7 24,8 Mo 2,6 2,9 3,0 2,8 2,9 3,1 3,3 3,4 3,6 3,2 3,3 3,4 Na % від суми катіонів Кінець сівозміни (післядія меліоранту) Вплив обробітку грунту, системи удобрення, хімічної меліорації на фізико-хімічні властивості темно-каштанового вторинно осолонцьованого грунту при зрошенні слабо мінералізованими водами (1994-1999 рр.) (шар грунту 0-30 см) Таблиця 3 38404 Фосфогіпс Без фосфогіпсу Хімічна меліорація 7 Диференційований Різноглибинна полицева оранка Диференційований Різноглибинна полицева оранка Основний обробіток грунту 31,2 28,8 Кількість водотривких агрегатів, % 31,4 Без добрив 40,2 34,8 Органо-мінеральна 402, 42,8 Традиційна 34,6 Органо-мінеральна Без добрив 41,6 Традиційна 33,8 Традиційна 29,3 3,0 Дисперсність, % Без добрив 27,5 Кількість водотривких агрегатів, % 32,6 2,24 Вміст гумусу, % Органо-мінеральна 1,6 1,5 2,1 1,8 1,5 2,1 2,7 2,6 3,4 2,6 2,8 3,4 Дисперсність % Пряма дія меліоранту (люцерна 1 року) Органо-мінеральна Традиційна Без добрив Система удобрення Початок сівозміни 2,37 2,27 2,20 2,33 2,26 2,22 2,37 2,28 2,21 2,32 2,25 2,23 Вміст гумусу % 39,9 36,5 35,0 39,2 37,2 35,0 34,9 31,9 29,5 33,1 32,2 29,2 Кількість водотривких агрегатів % 2,5 2,6 2,8 2,6 2,5 2,7 2,7 2,7 3,7 2,9 3,0 3,7 Дисперсність, % Кінець сівозміни (післядія меліоранту) Вплив обробітку грунту, системи удобрення, хімічної меліорації на хімічні та фізичні властивості темно-каштанового вторинно осолонцьованого грунту при зрошенні слабо мінералізованими водами (шар грунту 0-30 см) (1994-1999 рр.) Таблиця 4 38404 38404 Таблиця 5 Продуктивність сівозміни залежно від умов вирощування культур, т/га (1994-1999 рр.) Хімічна Основний меліора- обробіток ція (А) грунту (Б) Різноглибинна полицева Без фо- оранка сфогіпсу Диференційований Фосфогіпс, 3 т/га Система Озима удобрення пшени(С) ця Без добрив 3,2 Традиційна 5,0 Органо4,5 мінеральна Без добрив 3,3 Традиційна 4,8 Органо4,5 мінеральна 3,2 Різногли- Без добрив бинна по- Традиційна 5,0 лицева Органо4,5 оранка мінеральна Без добрив 3,3 Диферен- Традиційна 4,8 ційований Органо4,5 мінеральна НІР 05, т/га А 0,19 Б 0,19 С 0,25 АБС 0,56 Люцерна + ячЛюцемінь рна Ячмінь Люцерна 2,2 10,7 29,1 2,7 14,5 48,1 Соя Кукурудза на силос 1,6 2,0 4,3 6,9 2,2 6,9 2,7 13,2 1,6 2,0 4,2 7,0 2,1 2,7 2,2 7,0 1,6 2,0 Люцерна Вихід з 1 га к.од. 24,1 37,0 3,2 5,1 49,0 36,5 5,0 10,9 14,2 28,9 45,4 23,8 36,7 3,1 5,1 2,7 13,2 47,1 33,0 5,0 4,3 6,9 2,2 2,8 11,8 16,0 31,4 33,1 26,5 39,0 3,3 5,3 2,2 6,9 2,8 14,4 48,7 39,0 5,2 1,6 2,0 4,2 7,0 2,1 2,8 12,0 16,5 32,0 51,9 25,6 39,5 3,3 5,2 2,2 7,0 2,8 16,3 52,6 40,6 5,3 0,14 0,13 0,15 0,31 0,14 0,14 0,15 0,29 0,08 0,10 0,12 0,31 1,1 1,8 1,9 3,5 2,2 2,3 2,6 4,4 1,2 1,2 1,6 3,1 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8