Анотація до роботи:

Хотиненко О.М. Оцінка протидефляційної стійкості ґрунтового покриву Південного Степу України – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03. – агрогрунтознавство і агрофізика. Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”. Харків, 2008.

У дисертаційній роботі проаналізовано дефляційний стан ґрунтового покриву Південного Степу України. Проведено дослідження протидефляційної стійкості чорнозему південного важкосуглинкового залежно від сільськогосподарських культур та їх попередників. Встановлено вплив різних видів агрофонів та погодних умов зимового періоду на протидефляційну стійкість поверхневого шару чорнозему південного у весняний період. Виявлено негативний вплив на дефляційні властивості ґрунту агрофонів пізніх ярих культур. Досліджено внутрішньорічну динаміку протидефляційної стійкості чорнозему південного.

Розрахований потенційний рівень дефльованості чорнозему південного в найбільш дефляційно небезпечний весняний період залежно від типу агрофону. Отримані дані втрат ґрунту в результаті дефляційних процесів із досліджуваних поверхонь агроландшафтів. Оцінена еколого-енергетична ефективність агротехнологій із урахуванням змін енергетичного потенціалу ґрунту під впливом дефляції.

Висвітлений вплив погодних факторів на протидефляційну стійкість чорнозему південного важкосуглинкового. Встановлено зв’язок між головним показником стійкості поверхневого шару ґрунту – грудкуватістю та механічною зв’язністю, – та кількістю циклів “заморожування-танення” вподовж зими. Робиться висновок про можливі довготривалі зміни протидефляційної стійкості південних чорноземів в умовах сучасних кліматичних змін.

У дисертації наведені результати польових та лабораторних досліджень щодо протидефляційної стійкості ґрунтового покриву Південного Степу України. Встановлено вплив різних видів агрофонів та погодних умов зимового періоду на протидефляційну стійкість поверхневого шару чорнозему південного у весняний період. Проведено оцінку протидефляційної стійкості ґрунтового покриву залежно від агрофонів та еколого-енергетичну оцінку технологій вирощування сільськогосподарських культур. Результати досліджень мають значення для проектування протидефляційних заходів.

1. Протидефляційна стійкість поверхні агроландшафту складається з вітростійкості ґрунту та шорсткості поверхні. Вітростійкість ґрунту є функцією його грудкуватості та зв’язності. У свою чергу шорсткість поверхні агроландшафту залежить від стану рослинності, кількості рослинних решток та шорсткості власне поверхні ґрунту, яка визначається середньозваженим діаметром агрегатів.

2. Встановлено, що у найбільш дефляційно небезпечний весняний період грудкуватість по агрофонах істотно не змінювалася і складала менше 50%, що свідчить про загальний низький протидефляційний стан ґрунту. Поверхневий шар ґрунту навесні 2005 та 2007 років на відміну від 2006 року знаходився у більш розпиленому стані по всіх агрофонах. Уміст агрегатів розміром понад 1 мм у ці роки складав 28-39%, а 2006 – 54-65%.

3. Доведено пряму статистичну залежність між грудкуватістю та зв’язністю, а тому зв’язність ґрунту найбільшою була весною 2006 року, а найменшою в 2005 та 2007 роках. На зв’язність ще впливають рух та дія робочих знарядь сільськогосподарських машин під час проведення польових робіт. Зокрема, на посівах озимих культур протягом весни механічна зв’язність агрегатів ґрунту знижувалась (з 77% до 69%), а на посівах ранніх та пізніх ярих культур, навпаки, зростала (з 71 до 77% по ранніх ярих та з 70% до 76% по пізніх ярих).

4. У дефляційно небезпечний період на зяблевих агрофонах найбільша кількість рослинних решток утворювалася після вирощування сорізу (58 г/м²), на відміну від озимого та ярого ячменю (7-9 г/м²), озимої пшениці (19 г/м²), кукурудзи (25 г/м²) та соняшника (18 г/м²). На озимих агрофонах значну кількість рослинних решток утворював соняшник (55 г/м²).

5. Визначення мікроагрегатного стану ґрунту вказує на наявність певного взаємозв’язку між умістом елементарних ґрунтових часток (ЕГЧ) та вмістом дефляційностійких агрегатів розміром понад 1 мм. Уміст ЕГЧ у поверхневому шарі ґрунту навесні в значній мірі зумовлюється впливом зимових метеорологічних факторів, зокрема кількістю циклів “заморожування-танення” ґрунту.

6. Виявлені зміни в агрегатному складі поверхневого шару чорнозему південного після пилової бурі 23-24 березня 2007 року залежно від типу сільськогосподарської культури та попередників. Але загальною для всіх агрофонів закономірністю є те, що в ґрунті після процесу дефляції знижувався вміст агрегатів розміром менше 1 мм, особливо менше 0,5 мм, та зростав уміст грудок розміром понад 10 мм. Проте, зв’язність агрегатів під дією пилової бурі практично не змінювалася.

7. Грудкуватість чорнозему південного має певну динаміку в часі. Однак, по всіх групах культур, які досліджувалися, поверхневий шар ґрунту за показником грудкуватості можна оцінити як невітростійкий – показник грудкуватості в середньому за 3 роки коливався в межах до 50%. Лише по ранніх ярих культурах середня грудкуватість тільки восени досягала 55%. Найвищі значення грудкуватості по всіх групах культур відмічені восени, а істотно грудкуватість змінювалася лише впродовж зими за рахунок метеорологічних чинників, зокрема кількості циклів „заморожування-танення” поверхні ґрунту. Якщо порівняти розпорошеність ґрунту за роками досліджень, то видно, що за зиму 2004-2005 та 2006-2007 років пройшла інтенсивна руйнація вітростійкої структури ґрунту приблизно на 20-50%, але зимою 2005-2006 років така руйнація не спостерігалася.

8. Істотні зміни шорсткості поверхні спостерігалися лише в осінньо-зимовий та весняний періоди. Середньозважений діаметр агрегатів ґрунту з осені до весни дещо зріс (з 3,5 мм до 4,1 мм), причому таке зростання сталося за рахунок лише 2006 року, коли винятково холодна зима 2005-2006 років не призвела до руйнації вітростійких агрегатів.

9. Інший показник шорсткості поверхні – кількість рослинних решток культур-попередників має спадну динаміку в часі. Основними факторами зменшення загальної кількості рослинних решток навесні є проведення обробітків ґрунту та посіву озимих культур восени, а також процес мінералізації рослинних решток. Як наслідок, кількість рослинних решток весною по всіх групах культур недостатня для надійного захисту поверхні ґрунту від дефляції.

10. Розрахунки за математичною моделлю дефляції показали, що найкращими протидефляційними характеристиками серед груп досліджуваних агрофонів мають поверхні посівів озимих культур – потенційні втрати ґрунту складають 6,45 т/га. Незадовільні протидефляційні характеристики притаманні поверхням з агрофонами пізніх ярих культур (соняшника, кукурудзи та сорізу) після стерньових попередників, а також чорному пару. Потенційні втрати ґрунту тут складають 21-23 т/га. Найгірші протидефляційні властивості мають поверхні агрофонів ранніх ярих культур після просапних попередників, особливо соняшника. Потенційні втрати ґрунту по ярих ранніх культурах складають більше 33 т/га. Залежно від перевищення потенційних утрат ґрунту над допустимими нормами ерозії, стан агроландшафтів, представлених лише озимими культурами, характеризується як нормативний сприятливий. Інші агрофони навесні мають кризовий та катастрофічний стан.

11. За результатами обліку втрат ґрунту після пилової бурі 23-24 березня 2007 року, найменшу протидефляційну ефективність мають поверхні агрофонів ранніх ярих культур після соняшника та пізніх ярих культур після стерньових попередників. Утрати ґрунту тут склали від 3,5 до 10,4 т/га. Лише на посівах озимої пшениці втрати ґрунту були в межах норми ерозії ґрунту (0,3 т/га), а на посівах озимої пшениці після чорного пару видування ґрунту не було зареєстровано.

12. Енергопотенціал ґрунту по всіх досліджуваних агрофонах та групах сільськогосподарських культур і чорному пару, головним чином у результаті дефляційних утрат, безперервно знижується. Але по озимих культурах такі втрати мінімальні, а найбільші втрати енергії ґрунту зафіксовані на агрофонах ранніх ярих культур та чорному пару (-49786 та -62038,91 МДж/га). У результаті цього показник еколого-енергетичної ефективності максимальне значення має на озимих культурах (-2,05), а мінімальне – на ранніх ярих та чорному пару (-5,25 та -12,25).

13. Загальна зміна клімату призводить до потепління за рахунок головним чином зимових температур. Поступове збільшення середньої температури зими за останні 20-25 років у регіоні призводить до збільшення мінливості погод. Температури зими призводять до 50-70-кратного переходу температури повітря через 0С та збільшення кількості циклів “заморожування-танення” поверхневого шару ґрунту.

14. Лабораторні дослідження показали, що безперервне заморожування та танення ґрунту призводить до суттєвого зменшення грудкуватості й збільшення вмісту дефляційно небезпечних фракцій в агрегатному складі південного чорнозему. Допустимі межі небезпечного агрегатного складу ґрунту (вмісту ґрунтових агрегатів < 1 мм в 50-52%) спостерігаються через 25-30 циклів “заморожування-танення” при початковому вмісту дефляційно небезпечних частинок в 38,6%.

Публікації автора:

1. Хотиненко О.М. Протидефляційна стійкість поверхонь агроландшафтів Південного Степу України // Вісник аграрної науки. – 2007. – № 7. – С. 78-80.

2. Хотиненко О.М. Вплив агрофонів на дефляційну небезпеку чорнозему південного // Вісник ХНАУ. – 2006. – № 6. – С. 76-79.

3. Хотиненко О.М. Дефляційна стійкість поверхні чорнозему південного залежно від різних агрофонів у весняний період // Вісник аграрної науки Причорномор’я. – 2006. – Спец. вип. 4(37). – Т. 2. – С. 154-160.

4. Хотиненко О.М. Ґрунтові параметри протидефляційної стійкості поверхонь агроландшафтів Південного Степу України // Проблеми моніторингу ґрунтів і сучасні технології відтворення їх родючості: Зб. наук. пр. – Кам’янець-Подільський. – 2007. – Вип. 15. – Т. 1. – С. 107-111.

5. Чорний С.Г., Хотиненко О.М. Вплив погодних умов на протидефляційну стійкість чорнозему південного // Науковий вісник Чернівецького національного університету: Зб. наук. пр. – Вип. 257: Біологія. – Чернівці: “Рута”. – 2005. – С. 225-231 (експериментальні дослідження, їх інтерпретація, висновки).

6. Чорний С.Г., Хотиненко О.М. Вплив сільськогосподарських культур на дефляційні характеристики агрегатного стану чорноземів південних // Сучасний стан ґрунтового покриву України та шляхи забезпечення сталого розвитку на початку 21-го століття: Міжнар. наук.-практ. конф., присвячена 50-річчю з дня створення Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського.
   – Харків. – 2006. – С. 159-160 (експериментальні дані, їх аналіз, узагальнення, висновки).

7. Чорний С.Г., Хотиненко О.М. Сучасна зміна клімату в Степу України та протидефляційна небезпека // Регіональні проблеми України: географічний аналіз та пошук шляхів вирішення: Зб. наук. пр. – Херсон: ПП Вишемирський. – 2005. –С. 17-22 (експериментальні дослідження, їх обробка).

8. Чорний С.Г., Хотиненко О.М. Оцінка сучасних змін в структурі посівних площ та дефляційна небезпека Півдня України // Наукові записки Херсонського відділу Українського географічного товариства. – Херсон: ПП Вишемирський В.С. – 2006. – Вип. 2. – С. 5-8 (експериментальні дослідження, їх обробка, написання тексту).

9. Чорний С.Г., Хотиненко О.М. Вплив різних агрофонів на протидефляційну стійкість чорнозему південного // Агрохімія і ґрунтознавство. – Спец. вип. до VII з’їзду УТГА. – Ч. 3. – Харків: ННЦ “ІГА ім. О.Н. Соколовського”. – 2006. – С. 331-333 (експериментальні дослідження, їх аналіз, висновки).

10. Хотиненко О.М., Чорний С.Г. Дефляційна стійкість чорнозему південного в залежності від агрофону // Матеріали Першої регіональної науково-практичної агроекологічної конференції студентів, аспірантів і молодих вчених “Перлини Степового краю”. – Миколаїв: МДАУ. – 2005. – С. 51-55 (експериментальна робота).

    Хотиненко О.М. Залежність протидефляційної стійкості чорнозему південного від циклів заморожування-танення // Екологічні проблеми сталого розвитку агросфери в умовах реформування земельних відносин та шляхи раціонального використання і охорони земель: Матеріали міжнар. наук. конф. студентів та аспірантів. – Харків. – 2005. – С. 112-113.

    Хотиненко О.М. Вплив агрофону на дефльованість поверхні чорнозему південного // Екологізація сталого розвитку агросфери, культурний грунтогенез і ноосферна перспектива інформаційного суспільства: Міжнар. наук. конф. студентів, аспірантів і молодих учених до 190-річчя ХНАУ ім. В.В. Докучаєва. – Харків. – 2006. – С. 123.

    Чорний С.Г., Хотиненко О.М. Вплив кількості циклів заморожування-танення на протидефляційну стійкість чорнозему південного // Матеріали Причорноморської регіональної наук.-практ. конф. професорсько-викладацького складу МДАУ. – Миколаїв. – 2005. – С. 186-187 (експериментальні дані, їх інтерпретація).

    Хотиненко О.М. Динаміка грудкуватості поверхневого шару чорнозему південного в залежності від агрофону // Тези доп. Причорноморської регіональної наук.-практ. конф. професорсько-викладацького складу МДАУ. – Миколаїв. – 2006. – С. 29-31.

    Хотиненко О.М. Дефляційна стійкість агроландшафтів Південного Степу України // Матеріали Причорноморської регіональної наук.-практ. конф. професорсько-викладацького складу МДАУ. – Миколаїв. – 2007. – С. 22-23.

    Хотыненко О.Н. Влияние агрофонов на дефляционную стойкость почв Южной Степи Украины // Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике: Материалы Всеросс. (с междунар. участием) науч.-практ. конф. молодых учёных (15-17 октября 2007 г.). – Белгород: Изд-во БелГУ. – 2007. – С. 164-165.

    Черный С.Г., Хотиненко О.Н. Изменение климата и проблема дефляции в Южной и Сухой Степи Украины // Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии: Сб. докладов Всероссийской научно-практ. конф. – Курск. – 2007. – С. 124-128 (частина експериментальних досліджень, їх обробка, висновки).