Наші дослідження й узагальнення літературних даних дозволили встановити закономірності, які характеризують процеси формування, трансформації і регулювання родючості (гумусового фонду, поживного і меліоративного режимів) солонцевих чорноземно-лучних ґрунтів і чорноземів типових малогумусних, функціонування механізмів її взаємозв’язку з урожайністю сільськогосподарських культур в умовах агро- і техногенного навантажень. 1. Підтверджено тезу щодо пріоритетності ролі процесів і продуктів органо-мінеральної взаємодії у формуванні гумусового фонду різних ґрунтів. Виявлено, що загальний вміст і запаси гумусу в них значною мірою залежні від маси і ступеня гумусованості органо-глинистих адсорбційних комплексів у вигляді мулистої (<1 мкм) і колоїдної (<0.2 мкм) фракцій. У зв’язку з цим нами розроблено методику виділення гранулометричних фракцій 100-10, 10-1 і <1 мкм, апробацію якої проведено на лужних чорноземно-лучних поверхнево-солонцюватих і кислих дерново-підзолистих ґрунтах. 2. Встановлено, що вміст гумусу в мулистих фракціях чорноземно-лучних солонцюватих грунтів становить понад 60%, дерново-підзолистих - близько 40% їх гумусового фонду. При цьому за найсприятливіших умов гумусоутворення на цілині (багаторічному перелозі) й окультуреній присадибній ділянці показники гумусованості фракцій <1 мкм виявилися близькими – 13,8 і 10,7%. Проте якісний склад гумусу мулу в цих ґрунтах різний: під впливом акумулятивного грунтотворення в чорноземно-лучному ґрунті формується фульватно-гуматний тип гумусу (Сгк : Сфк = 1,27-1,5), а під впливом переважаючого елювіального в дерново-підзолистому - фульватний (Сгк : Сфк = 0,29-0,43). 3. Виявлено трендовий характер просторового природного варіювання вмісту гумусу у цілинному (перелоговому) чорноземно-лучному солонцевому ґрунті, що пов’язано з чергуванням у просторі різних за ступенем солонцюватості структурних елементів дослідженого ґрунтового комплекс і мікрорельєфом території. Встановлено перевищення розмірів втрат гумусу з ґрунту після розорювання цілини порівняно із природним варіюванням. При цьому середньорічні абсолютні втрати гумусу під впливом безперервного “виорювання” (за умовно вихідного вмісту в цілинному ґрунті 3,32±0,39%) без внесення добрив і меліорантів (2,36±0,09%) становлять 0,05%, на фоні з гіпсуванням (2,68±0,38%) - 0,03%. 4. Встановлено, що в зменшенні вмісту і запасів гумусу в систематично розорюваних чорноземно-лучних ґрунтах у цілому основну роль відіграє зменшення вмісту гумусу у фракціях 10-1 (від 14,4 до 12,3-8,1%) і <1 мкм (від 13,8 до 12,5-9,9%) та їх абсолютної кількості в ґрунті (на 0,4-2,1 і 7,3-9,0% відповідно) залежно від способу основного обробітку - оранки або чизелювання. Вихідні параметри вмісту вказаних фракцій у ґрунті на цілині відповідно становлять 6,8 і 19,4%. 5. Хімічна меліорація фосфогіпсом в дозі 6 т/га порівняно з немеліорованим чорноземно-лучним солонцевим ґрунтом содового типу засолення забезпечує часткове відновлення і стабілізацію вмісту активних передмулистої і мулистої фракцій на рівні 75% від їх стаціонарної кількості на цілині. Об’єктивна перевага того або іншого способу обробітку, визначена після оцінки зміни вмісту гумусу в цьому грунті, значною мірою залежить від ступеня розв’язання протиріччя, яке полягає в необхідності створення, з одного боку, сприятливих умов для видалення з орного шару надлишку природних і вторинноутворених солей, а з іншого - так само сприятливого режиму для запобігання втрат органічної речовини ґрунту від низхідної міграції в процесі видалення цих солей. 6. Аналіз якісного складу гумусу показав, що абсолютна кількість Сзаг в цих ґрунтах знаходиться в межах 0.25-0.58%, характеризуючи тим самим ступінь впливу всіх досліджених чинників на рухомість гумусових сполук. Остання знаходиться на рівні 25-40% від загальної кількості Сорг і порівняно з несолонцевими аналогами власне чорноземних і чорноземно-лучних грунтів є незначною. При цьому гіпсування і способи обробітку, на відміну від найефективнішого за цих умов чинника - “удобрення”, особливого впливу на вміст розчинного гумусу не справляють. 7. Відносна частка гумінових кислот (Сгк) у складі Сорг внаслідок меліоративного впливу на грунт змінюється в межах 13-30%. Мінімальну кількість Сгк відмічено у варіантах без добрив і гіпсування при чизельному обробітку. Гіпсування на цьому фоні зумовлює початок зростання вмісту Сгк відносно вказаного мінімального рівня до 14.2% від Сорг ґрунту, а по оптимально удобреному фону (гній. 50 т/га + N170Р100) - його максимальну кількість: 29.7% в умовах плужного обробітку і 26,4 - чизельного. Порівняння різних доз мінеральних добрив (умовно 1,0- і 1,5-ної) щодо впливу на процес формування якісного складу гумусу і, зокрема, ступінь гуміфікації, як частку Сгк в ньому, свідчить про перевагу прийнятої 1.0-ної (N170P100) дози добрив. 8. Фосфатний фонд меліорованих чорноземно-лучних солонцюватих грунтів має таку структуру: – основу фонду 0-40-см товщі на різних варіантах обробітку, гіпсування й удобрення в умовах штучного дренування території складають органічні фосфати - 52-72% від загального вмісту, який становить 95-118 мг у шарі 0-20 см і 70-105 мг/100 г ґрунту в шарі 20- 40 см; – валовий вміст фосфору становить 0,08-0,10% у нефракціонованих ґрунтах, 0,02 - у пилувато-дрібнопіщаному гранулометричному комплексі з розміром фракцій від 1 до 100 мкм і 0,22% - у мулистій фракції; – найбільше значення у формуванні параметрів вмісту мінеральних фосфатів мають фракції Са-фосфатів І і ІІ. При цьому роль фосфору фракції Са-РІ визначається найвищою його рухомістю і найпомітнішою порівняно з рештою досліджених фракцій амплітудою трансформації під дією основних чинників агромеліоративного впливу (від 3,3 до 15,0 мг), а фракції Са-РІІ - стабільністю вмісту і найвищими з-поміж усіх фракцій його значеннями: абсолютним – 29,0-34,6 мг Р2О5 на 100 г ґрунту, відносним - 47-53% від суми мінеральних фосфатів. 9. Характер трансформації мінеральних форм фосфатів у варіантах тривалих дослідів зумовлює диференціацію вмісту (і запасів) рухомого фосфору протягом ротації сівозміни від 3,8-10,1 мг на 100 г ґрунту (219-548 кг/га) на початку ротації до 1,4-3,4 мг (81-187 кг/га) - в кінці ротації сівозміни. На немеліорованих фосфогіпсом варіантах найвищий вміст рухомих фосфатів (14,1-17,5 мг/100 г ґрунту) забезпечує внесення органічних добрив (50 т/га) і N170P100 під першу культуру сівозміни. Оптимальною для поєднання з відміченим фоном удобрення є прийнята повна доза (6 т/га) хімічного меліоранту фосфогіпсу. Збільшення дози фосфогіпсу до 1,5 від повної не приводить до зростання кількості рухомих фосфатів, що є наслідком інактивації певної їх частини надлишком кальцію меліоранту. 10. Встановлено, що загальний рівень функціональних можливостей чорноземно-лучних грунтів відносно фосфору найбільшою мірою залежить від параметрів його накопичення і зміни рухомості в мулистих фракціях. Про це свідчить найвідчутніший з-поміж інших негативних наслідків розорювання цілини - зменшення вмісту рухомих фосфатів у фракціях <1 мкм з 251 до 96.4 мг при звичайній оранці і 116 мг/л - при чизельному обробітку. Хімічна меліорація сприяє припиненню процесу дефосфатизації ґрунтового вбирного комплексу (мулистих фракцій) і деякому зростанню вмісту рухомого фосфору в ґрунті взагалі. Це пояснюється підвищенням енергії ґрунтової системи та заповненням і блокуванням активної поверхні мулистих часток, що попереджує перехід різнорухомих форм фосфатів у малодоступні для рослин термодинамічно стійкі нерухомі сполуки. 11. Узагальнені дані варіаційно-статистичного аналізу вихідного катіонного складу чорноземно-лучних поверхнево-солонцюватих грунтів содового засолення свідчать про співвідношення Mg>Ca>Na>K в обмінному стані і Na>Mg>Ca>K - у водорозчинному. Вихідний вміст (М±m) обмінного калію становить (0,28±0,01)-(0,39±0,01) мг-екв (за коефіцієнта варіації V,%=5,0-11,6), водорозчинного - (0,013±0,001)-(0,022±0,002) мг-екв на 100 г ґрунту (V=2,0-7,7%) і відзначається рівномірним розподілом у профілі. Основним джерелом калію незалежно від режиму утримання і використання грунтів виступає фракція мулу, яка містить 850-880 мг К2О в 1 л (NH4)2CO3 - витяжки. В інших фракціях (10-1,100-10 мкм) і в ґрунті взагалі його вміст відповідно становить 230-290, 54-98 і 32-58 мг/л. 12. Встановлено, що позитивний вплив гіпсування (6 і 10 т/га) й органічних добрив (40 і 50 т/га) на калійний режим полягає в зменшенні селективності грунту щодо калію та збільшенні його рухомості і доступності для рослин. Проте, без внесення мінеральних калійних добрив у кінці четвертої ротації сівозміни відбувається помітне зменшення стаціонарного вмісту рухомих (від 58.5 до 39.4-32.4 мг/л) і водорозчинних (від 3.0 до 1.3-1.0 мг/л) форм калію в грунті, що є наслідком руйнування і кількісних втрат значної частини активного гранулометричного комплексу з розміром часток <0.1 мм. 13. Внаслідок аналізу рівня та якісного складу врожаю інтенсивної щодо калію культури кормових буряків і термодинамічного тестування рідкої фази чорноземно-лучного солонцевого ґрунту виявлено можливість встановлення оптимальних значень кальцієво-калієвого режиму за показниками потенціалів AR0 і . Для умов помірно удобрених і меліорованих фосфогіпсом чорноземно-лучних солонцюватих грунтів оптимальні значення рівноважного потенціалу знаходяться в межах 2.0-2.410-3 М0.5, потенціалу - в інтервалі (-2400) - (-2100) кал/моль. На варіантах без внесення мінеральних калійних добрив відмічені критичні значення вказаних К-потенціалів і погіршення показників якісного складу врожаю. 14. Динаміка накопичення і виносу азоту, фосфору і калію врожаєм культур свідчить про посилення біологічного кругообігу вказаних елементів живлення і диференціацію виносу залежно від інтенсивності агромеліоративного впливу на грунт. Найсприятливіші умови для засвоєння і виносу поживних речовин рослинами створюються за середнього мінерального удобрення (N170P100K90). Підвищення NPK-фону до рівня N255P150K120 позитивних змін параметрів кругообігу елементів живлення і продуктивності рослин не забезпечує, що свідчить про недоцільність його реалізації за вказаних грунтових умов. 15. Встановлено, що чергування процесів розсолення і засолення чорноземно-лучних поверхнево-солонцюватих грунтів та сульфатно-содових солонців значною мірою пов’язано з кількістю атмосферних опадів. Формування сольового режиму у профілі цих грунтів визначається взаємодією висхідного (у теплі періоди року за відсутності опадів) і низхідного (в умовах знижених температур і значних опадів) водно-сольових потоків. Встановлено ефективність управляючого впливу у вигляді штучного зрошення різномеліорованих солонців сульфатно-содових і найбільш регульовані показники їх реакції за цих умов на хімічну меліорацію фосфогіпсом і концентрованою сірчаною кислотою. 16. Внаслідок зрошення, яке сприяло послабленню напруженості сольового режиму і попередженню розвитку техногенного осолонцювання чорнозему типового, відбувається оптимізація осмотичного потенціалу рідкої фази на рівні –0,2 бара. Це досягається у результаті зниження вмісту водорозчинних іонів Cl і Na+ відповідно від 22,0 і 27,5 мг-екв до 1,02 і 2,96 мг-екв/л, сухого залишку - від 0,65 до 0,18%, електропровідності (залежної від ступеня засолення) - від 17,7 до 9,3 мСм/м, лужного потенціалу - від 55,1 до 28,5-20,8. Підвищення ефективності зрошення за рахунок посилення процесу солевіддачі ґрунту зумовлює застосування з удобрювальною і меліоративною метою (поряд з хімічною меліорацією фосфогіпсом) складного полімерного добрива (СПД) на основі карбамід-формальдегідних сполук, які утворюють нейтральні хімічні комплекси з ґрунтовими солями. 17. Показники водної витяжки з окультуреного після засолення чорнозему типового, визначені в польових умовах, свідчать про оптимізацію його іонно-сольового режиму з початком розсолення верхніх шарів. Загальний вміст солей у шарі 0-10 см знижується від 0,61 до 0,19-0,11%, у шарі 10-20 см - від 0,56 до 0,25-0,12% і в шарі 20-40 см - від 0,7 до 0,34-0.18%. Прийняті дози фосфогіпсу (20 т/га), мінеральних добрив (N60-90P60-90) і гною (60 т/га) забезпечують позитивні зміни і в складі обмінних основ ґрунту, особливо помітні в прямій дії вказаних чинників агромеліоративного впливу. У результаті абсолютний вміст увібраного натрію на різноудобрених варіантах з гіпсуванням зменшується в 1,2-2,6 раза - від 10,3 мг-екв на 100 г вихідного ґрунту до 8,8-4,0 мг-екв. 18. Для чорнозему типового встановлено, що максимальну середню врожайність зеленої маси кукурудзи і багаторічних трав забезпечує внесення на фоні хімічного меліоранту фосфогіпсу (20 т/га) і гною (60 т/га) помірних доз азотно-фосфорних мінеральних добрив - N60P60. На забрудненому контролі облікової урожайної маси немає взагалі, а підвищені дози азоту й фосфору (N90P90) та їх роздільне внесення в більшості випадків не сприяють суттєвому підвищенню рівня врожайності порівняно з помірними дозами NP-добрив. 19. Для чорноземно-лучних грунтів різного ступеня осолонцювання, виходячи з комплексної оцінки рівнів їх ефективної родючості (продук-тивності агроценозів і кормової цінності урожайної маси), виявлено диференціацію окультуреності і грунтотворення на цілині і варіантах дослідів. Продуктивність злакового цілинного травостою становить 68-70% від її середніх значень на варіантах дослідів, і понад 120% порівняно з ґрунтом, який знаходився в обробітку без добрив і меліорантів протягом 4-х ротацій кормової сівозміни. 20. Найвищу врожайність культур у прийнятій сівозміні з кормовими буряками, вівсом, люцерною (1-го і 2-го років використання на зелений корм) та озимою пшеницею забезпечує внесення на 1 гектар сівозмінної площі: на малонатрієвих чорноземно-лучних ґрунтах N34-44P20-30 у вигляді мінеральних, 10 т/га органічних добрив і повної за обмінним натрієм дози хімічного меліоранту фосфогіпсу (6 т/га під першу культуру сівозміни); на солонцях чорноземно-лучних сульфатно-содового засолення - відповідно N40P20 + гній, 8 т/га + фосфогіпс, 10 т/га. Відносно низька ефективність 1.5-них доз фосфогіпсу і мінеральних добрив зумовлена порушенням азотного живлення і негативною зміною іонно-сольового режиму ґрунту. За рахунок меліоративного чизельного обробітку чорноземно-лучного ґрунту порівняно із звичайною оранкою досягнуто підвищення кормової цінності врожаю коренів кормових буряків - збільшення вмісту сухої речовини (на 3,4-6,9%), загального збору цукру (на 82-134 кг) і зольної речовини (на 91-171 кг/га). 21. За рівняннями регресії: уплуг = 488 + 27,5 Гф – 1074 NP + 1136 Гн + 341(NP)2, учизель = 535 + 20.1 Гф +1327 NP – 478 Гн – 51(NP)2, які вказують на зв’язок урожайності коренів кормових буряків з основними чинниками агромеліоративного впливу на чорноземно-лучний поверхнево-солонцюватий грунт, найвищі показники врожайності при звичайній оранці (уплуг) забезпечує застосування в сівозміні гною (Гн) в дозі 50 т/га, азотно-фосфорних мінеральних добрив - N200P120 і фосфогіпсу (Гф) - 3 т/га (opt: 0,5Гф + 1,0Гн + 1,25NР); в умовах чизельного обробітку (учизель) - гіпсування дозою 6 т/га у поєднанні з N190P110 (opt: 1,0 Гф + 1,14 NP). 22. За більшістю економічних критеріїв оптимальні результати меліоративного впливу шляхом гіпсування і застосування добрив досягаються при зменшенні дози меліоранту на фоні “гній, 50 т/га + N170P100” до 0.5-ної (3 т/га) від повної за обмінним натрієм. Максимальна окупність енерговитрат на реалізацію меліоративного чинника спостерігається за органічної системи удобрення (гній, 50 т/га). Будь-яке додаткове внесення мінеральних добрив і фосфогіпсу в умовах неадекватного зростання продуктивності сільськогосподарських культур зумовлює зниження окупності витрат. 23. Встановлено, що належна результативність меліоративного освоєння і використання солонцевих грунтів чорноземного типу досягається за одночасного впливу на елементи й умови їх родючості. Внаслідок порівняння особливостей трансформації і регулювання показників родючості на різних типах сільськогосподарських угідь - розораних землях і перелогових (цілинних) - встановлено необхідність підвищення ступеня екологізації природокористування за рахунок зменшення розораності грунтів, оптимізації структури посівного клину і збільшення площі природних кормових угідь. |