Курсовая работа: Фізіологічні основи живлення рослин и застосування добрив

Азотне живлення рослин регулюють переважно застосуванням різних мінеральних азотних добрив. Азотні добрива за своїм складом і агрономічними властивостями дуже неоднорідні. Найчастіше використовують, тверді азотні добрива, рідше — рідкі (аміачна вода, аміакати). Проте дуже перспективним і економічно вигідним добривом є рідкий аміак. За формою азотні мінеральні добрива поділяють на нітратні (в яких азот знаходиться у формі NO3-), аміачні (з азотом у формі NH4+), аміачно-нітратні (азот як у формі NO3-, так і NH 4+)та амідні добрива (форма азоту NH2-).

Аміакати — це розчини різних азотних добрив (аміачної, кальцієвої селітр або сечовини) в аміаку. При цьому досягається збільшення вмісту азоту до 35 % і більше. Проте аміакати сильно роз'їдають метали, тому зберігають їх в особливих цистернах з алюмінію, нержавіючої сталі або із спеціальними покриттями. Це утруднює транспортування їх і внесення в грунт.

В рідкому аміаку, аміачній воді і аміакатах міститься вільний аміак, який може легко втрачатися, тому ці добрива треба вносити у вологий грунт на глибину 10—12 см. Зменшення глибини загортання або поверхневе їх внесення призводять до значних втрат азоту.

Фосфорні добрива. Загальний вміст фосфору (Р2О5) в рослинах змінюється в межах 0,2 — 1,5 %. Фосфор у рослинах входить до складу молекул складних білків (нуклеопротеїдів), нуклеїнових кислот, фосфатидів, фітину, ферментів та ін. В рослинах фосфор зумовлює нормальний перебіг багатьох найважливіших процесів. При нестачі його порушується синтез вуглеводів (наприклад, знижується крохмалистість бульб картоплі, цукристість цукрових буряків тощо), уповільнюється розвиток рослин (дозрівання їх, розвиток кореневої системи), утворення репродуктивних органів, знижується зимостійкість озимих культур, погіршується якість урожаю та ін. Валовий вміст фосфору в ґрунтах змінюється в межах 0,1 — 0,25 %, проте значна частина його міститься у важкорозчинних сполуках, тому рослини часто відчувають нестачу його, яка поповнюється внесенням добрив.

Як фосфорні добрива застосовують різні сполуки — одно-, дво- і тризаміщені кальцієві солі ортофосфорної кислоти (Са(Н2РО4)2, СаНРО4 та Са3(РО4)2). Із збільшенням ступеня заміщеності розчинність цих солей зменшується, зберігаючись, проте, в достатньо високих межах при дії на них кислих розчинників. Тому особливості застосування різних фосфорних добрив багато в чому залежать від форми фосфату, розчинності його, а отже, і міри доступності рослинам фосфору. Наприклад, доступність фосфору суперфосфату, в якому він міститься у формі Са(Н2РО4)2, значно вища, ніж доступність фосфору фосфоритного борошна— Са3(РО4)2. Проте на кислому фоні, де досить рухливі навіть важкорозчинні фосфати, фосфоритне борошно в середньому не менш ефективне, ніж суперфосфат.

Доступність фосфору різних за ступенем розчинності фосфатів багато в чому залежить також від біологічних особливостей самих рослин (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 Відносна ефективність різних фосфатів при внесенні їх під різні культури

Калійні добрива. Середній вміст калію в рослинах (з розрахунку на К2О) змінюється в межах 0,5 — 2 %. Особливо багато калію в молодих частинках рослин. Тут ця кількість може досягати 50 % загального вмісту зольних елементів. Проте в рослинах калій не утворює тривких органічних сполук і в значній частині перебуває в клітинному соці в рухливому вигляді. Валовий вміст калію в ґрунтах звичайно змінюється в межах 1 — 2 %, проте доступного рослинам калію значно менше.

Як калійні добрива використовують різні хімічні сполуки, які містять переважно хлорид або сульфат калію. Нерідко ці сполуки містять значну кількість баласту у вигляді NaCl, Na2SO4 та залишків сильних кислот. Це призводить до того, що при внесенні цих добрив в кислі, не насичені основами ґрунти активна кислотність ґрунтів сильно зростає. Небажаним компонентом калійних добрив є хлор. Хлор негативно впливає на деякі рослини. Так, при високому вмісті в ґрунті хлору знижується цукристість винограду і пригнічується розвиток його, погіршується якість тютюну. Чутливі до хлору льон, картопля, гречка, конюшина, ягідні рослини, коноплі і деякі інші культури. Щоб запобігти негативній дії на рослини хлору, калійні добрива, як правило, вносять у грунт восени під зяблеву оранку або рано навесні, до розмерзання ґрунту. В цьому разі в осінній і весняний періоди інтенсивного зволоження ґрунту хлор з нього вимиватиметься, оскільки він, як аніон, ґрунтовими колоїдами не вбирається. При внесенні калійних добрив під культури, які дуже страждають від наявності хлору, перевагу слід надавати сульфатам або тим добривам, в яких вміст хлору найменший. Останні доцільно використовувати і для підживлення. Раціональний вибір добрива дає можливість істотно підвищити урожайність і поліпшити якість продукції.

Мікродобрива. Мікродобрива містять мікроелементи, тобто ті елементи, які потрібні рослинам в малих кількостях (десятки грамів на гектар). До таких елементів належать бор, марганець, мідь, молібден, кобальт, цинк, залізо та ряд інших. Тепер як мікродобрива застосовують найрізноманітніші речовини.

Складні й змішані добрива. Складними називають добрива, які містять кілька (2—3 і більше) елементів живлення рослин. Нерідко їх, в свою чергу, поділяють на три групи: власне складні добрива, комбіновані (або комплексні) і змішані добрива. До складних належать добрива, в яких елементи сполучаються хімічним способом: калійна селітра — KNO3, амофос — NH4H2PO4, діамофос — (NH4)2HPO4. Комбінованими називають добрива, елементи яких сполучаються не тільки хімічним, а й фізичним способом (наприклад, сплавлюванням): амонізований суперфосфат (NH4H2PO4 + CaSO4), який дістають насиченням простого суперфосфату аміаком. Важливими представниками цієї групи є нітрофоски, які містять азот, фосфор і калій. Нітрофоски дістають сплавлюванням і дальшою обробкою суміші різних компонентів, (наприклад, сплавлюванням фосфориту, азотної кислоти, хлориду калію та ін.). Змішаними добривами називають суміші деяких простих добрив. Ці суміші готують як безпосередньо в господарствах, так і на хімічних підприємствах. Останній спосіб економічно вигідніший. Характерною особливістю змішаних добрив є те, що в них повністю зберігаються баласти простих добрив, які використовувались для виготовлення суміші. Виготовляти суміші можна тільки з деяких добрив. Іноді при змішуванні добрив утворюються токсичні для рослин сполуки (наприклад, СаС12) або знижується доступність потрібного рослині елемента(наприклад, при змішуванні суперфосфату з вапном рухливість фосфору значно зменшується), або погіршується фізичний стан добрив (наприклад, при змішуванні селітр утворюється не-сипка маса, яку важко вносити в грунт). Тому при змішуванні враховують правила змішування. Складні добрива класифікують також за їхнім складом на калійно-азотні (наприклад, KNO3), азотно-фосфорні (амофос, діамофос, амонізований суперфосфат) та ін. Крім того, є складні добрива, до яких входять як макро-, так і мікроелементи. Прикладом таких добрив є марганізований суперфосфат, марганізована аміачна селітра, молібденовий суперфосфат та ін.

Усі складні добрива містять елементи живлення в легкозасвоюваній рослинами формі.

Цінним місцевим складним добривом є зола. В ній містяться до 5 — 7 % Р2О5 до 10—13 % К2О, до 40 % і більше СаО, а також мікроелементи (табл. 2.2.).

Таблиця 2.2 Середній вміст фосфору, калію і кальцію в золі деяких рослин, %

2.2 Органічні добрива

Органічні добрива — це різні за складом і властивостями речовини рослинного і тваринного походження, які вносять у грунт для підвищення родючості його І вирощування більших і стійких урожаїв. Однією з важливих особливостей більшості органічних добрив є те, що вони істотно поліпшують властивості ґрунту: структуру, реакцію та ін. Основними органічними добривами є: гній, гноївка, пташиний послід, торф, компости, зелене добриво. Використовують також фекальні маси, ставковий мул, міське сміття тощо.

Гній. Гній — основне органічне добриво, одне з найдавніших добрив, яке використовувала людина. Гній — це тверді й рідкі екскременти тварин, змішані з підстилкою. Звідси очевидно, що склад гною залежить від виду тварин, якості і кількості підстилки, способу і строку зберігання, які визначають ступінь розкладання гною (табл. 2.3).

Таблиця 2.3 Зміна складу гною при зберіганні, %

Як видно з таблиці, у гною міститься багато основних елементів живлення рослин. Середній вміст їх у гною можна прийняти таким: N — 0,5%; Р2О5 — 0,2; К2О — 0,6%. Крім того, гній містить значну кількість мікроелементів, тому гній називають повним добривом.

Найкращим за складом і ефективністю є гній на торф'яній підстилці, оскільки торф добре вбирає елементи живлення (особливо азот) і сам має певну удобрювальну цінність. При зберіганні гною склад його істотно змінюється: кількість органічної речовини зменшується (внаслідок мінералізації мікроорганізмами) і, як наслідок, відбувається відносне збагачення маси азотом, фосфором, калієм та іншими елементами. Проте одночасно відбувається втрата аміачного азоту. Більш багатим на поживні речовини є кінський та овечий гній. Однак він характеризується відносно малою вологістю і тому широко використовується як біопаливо в парниках. Цей гній інтенсивно розкладається мікроорганізмами, в результаті чого він розігрівається до 60 — 70°. Вологий гній великої рогатої худоби і свиней у зв'язку з поганою аерацією розігрівається значно повільніше і слабше, тому цей гній називають холодним, а овечий і кінський — гарячим.

Ефективність гною як добрива залежить від грунтово-кліматичної зони, в якій його використовують. Так надбавки від внесення 30 т/га гною в різних зонах були такі (табл. 2.4.).

Таблиця 2.4 Середні надбавки урожаю (в розрахунку на зерно) від внесення гною

З таблиці видно, що ефективність гною у напрямку з півночі на південь (південний схід) зменшується, що пояснюється зменшенням в цьому ж напрямку кількості опадів і збільшенням сухості ґрунтів. Слід зазначити, що на зрошуваних ділянках півдня і південного сходу гній зберігає високу ефективність. Разом з тим видно, що в цілому у всіх зонах внесення гною дає значні надбавки врожаю. Високі надбавки врожаю від внесення гною пояснюються тим, що гній є джерелом поживних речовин, які поступово використовуються рослинами; з гноєм у грунт вноситься багато мікроорганізмів, гній є добрим субстратом для розмноження їх. В результаті внесення в грунт гною значно інтенсифікується в ньому діяльність мікроорганізмів, що, в свою чергу, поліпшує поживний режим ґрунту. Інтенсифікація мікробіологічної діяльності сприяє посиленому утворенню в ґрунті СО2, який, виділяючись з ґрунту, використовується рослинами в процесі фотосинтезу; гній істотно поліпшує фізичні і хімічні властивості ґрунтів.

Гній вносять у грунт, як правило, восени, під зяблеву оранку. Тільки на піщаних ґрунтах у районах достатнього зволоження, щоб запобігти вимиванню елементів живлення, гній вносять навесні. Гній у сівозміні вносять у паровому полі. Восени найкраще вносити напівперепрілий гній.

Гноївка — концентроване швидкодіюче нітратне добриво. Швидкість дії гноївки пояснюється тим, що всі елементи живлення в ній знаходяться у вигляді легкорозчинних сполук. Залежно від характеру зберігання, можливості надходження у гноївкозбірник води, виду худоби та інших факторів, склад гноївки буває різний. Середній вміст у ній азоту 0,22%, К2О — 0,46, Р2О5 — 0,01 % і менше. Тому, щоб поліпшити поживну якість гноївки, до неї перед внесенням у грунт добавляють суперфосфат з розрахунку 2 кг Р2О5 на одну тонну гноївки. У зв'язку з тим що азот міститься в гноївці переважно у вигляді нестійких сполук (сечовини та ін.), при зберіганні її у відкритих гноївкозбірниках він швидко втрачається, виділяючись у вигляді аміаку. Так, в одному з дослідів за два місяці відкритого зберігання гноївка втратила 53 % азоту, а в закритому гноївкозбірнику — 39%. У зв'язку з цим важливим заходом при зберіганні гноївки є змішування її з вологоємними речовинами, які добре поглинають азот, особливо з торфом. Так, гноївка, змішана з торфом, втратила лише 19 — 25 % азоту.

Найчастіше гноївкою підживлюють просапні й овочеві культури. Концентровану гноївку перед внесенням у грунт розбавляють у 2 — 4 рази. Зернові культури підживлюють з розрахунку 3 — 5 т/га, овочеві — 5 — 10 т/га. Гноївку можна вносити і під зяблеву оранку восени. У цьому випадку дозу її збільшують до 15 — 20 т/га, а під овочеві ще більше. При цьому гноївку відразу загортають в грунт. Одним з кращих способів використання гноївки є змішування її з торфом, гноєм та іншими органічними добривами. Застосування гноївки збільшує урожайність культурних рослин на 30 % і більше.

Пташиний послід. Пташиний послід є повним швидкодіючим добривом. Склад пташиного посліду і кількість його залежать від виду птиці.

Найкращим добривом є курячий і голубиний послід. На птахівничих фермах, де птицю годують концентрованими кормами, вміст поживних речовин у посліді значно зростає (азоту — 6 %, фосфору — 4, калію — 2,6 %.

У грунт пташиний послід вносять як підживлення в рядки, борозни, ямки. При цьому використовують як сухий послід, так і його розчин. Для виготовлення рідкого посліду ("настою") за добу його змішують з водою у співвідношенні 1 : 3 або 1 : 4. Суміш періодично збовтують. Перед внесенням в грунт її ще раз розбавляють у 2 — 3 рази. Використовуючи послід для підживлень, дози внесення його змінюють у межах 5 — 8 ц/га, або по 20 — 30 г в ямку. Послід можна вносити і восени з розрахунку 10 — 12 ц/га. Особливо доцільно вносити послід під овочеві, плодово-ягідні культури, картоплю, коренеплоди. Проте значні надбавки від внесення пташиного посліду дають і зернові культури. Так, у колгоспах Вінницької області від внесення 5 - 6 ц/га посліду у підживлення урожайність озимої пшениці підвищилась до 26 - 28 ц/га. В середньому при підживленні озимих 1 ц посліду дає надбавку в 1 ц зерна.

З пташиним послідом пов'язане одне з цінних добрив — гуано, що є природним продуктом розкладу пташиного посліду в місцях пташиних базарів в умовах сухого клімату. Гуано містить до 9 % азоту, 13 % Р2О5 та інші елементи. З кінця минулого століття гуано інтенсивно добувають.

Торф — це суміш рослинних решток і продуктів їх розкладання, яка утворилась в умовах надмірного зволоження і анаеробіозису. Торф є типовим утворенням боліт. Болота поділяють на верхові, перехідні і низинні, які відрізняються характером водопостачання, притоком в них мінеральних сполук і рослинністю. Найбільш інтенсивним надходженням мінеральних сполук характеризуються низинні болота, що в основному живляться ґрунтовими водами, найменшим — верхові. В результаті торф різних боліт характеризується різним складом і властивостями.

Найбільше зольних елементів містить торф низинних боліт. Торф верхових боліт має високу вологоємність, тому він є цінним матеріалом для використання на підстилку для худоби. Торф, який використовують на удобрення, не повинен бути кислим. Кислі торфи (з рН менше 5) нейтралізують добавками вапна, золи або аміачної води. Взагалі важливим заходом збільшення ефективності торфу як добрива є компостування його. Перед внесенням торфу в грунт його слід просушувати для видалення надлишку вологи, прискорення аеробного розкладу, і, що особливо важливо, для окислення закисних сполук, які містяться в ньому і є для рослин токсичними. Як правило, торф у грунт вносять восени під зяблеву оранку. Середня доза внесення торфу в грунт 60 — 80 т/га. Основним полем для внесення його є пар. Проте торф вносять під найрізноманітніші рослини, особливо просапні. Його ефективність значно нижча за ефективність гною (табл. 2.5.).

Торф у сільському господарстві використовують також для виготовлення торфоперегнійних горщечків і мульчування ґрунту.

Таблиця 2.5 Порівняльна ефективність торфу і гною при внесенні під картоплю

Компост — це добрива, які утворюються в результаті змішування і наступного розкладання різних органічних речовин, нерідко з добавкою мінерального компонента. Можна виділяти три групи компостів: компости на основі гною, компости на основі торфу і збірні компости. Із компостів, що виготовляються з добавками гною, найбільш поширеними є компости з фосфоритним борошном і суперфосфатом. Компостування гною с фосфоритним борошном і суперфосфатом підвищує швидкість розкладання органічної речовини гною, збільшує вміст рухомого фосфору, що особливо важливо при добавлянні фосфоритного борошна, знижує втрати азоту внаслідок переходу нестійких сполук гною, що містять азот, у більш стійкі форми. В результаті такі компости виявляються більш ефективними, ніж застосування простих сумішей гною з цими добривами (табл. 2.6.).

Для виготовлення компосту фосфоритне борошно добавляють до гною в міру укладання його у гноєсховище або штабель в кількості 1—2 % від маси гною. Перед ущільненням суміш ретельно перемішують. Компост дозріває 2—4 місяці. У грунт його вносять так, як і гній.

Таблиця 2.6 Ефективність компостів гною і фосфорних добрив

Дуже поширені компости, які виготовляють на основі торфу. Виготовляти компости можна з усіх видів торфу. Для компостування торф укладають в бурти, перемішуючи з компонентами на рівному майданчику.

Використовуючи для компосту гній, торф і гній укладають по черзі шарами товщиною 20 — 40 см. При компостуванні з гноївкою і фекальними масами в штабелях торфу роблять коритоподібне заглиблення, в яке і заливають рідку частину компосту. Після вбирання рідини торфом заглиблення закривають свіжим торфом. В процесі компостування (особливо торфогнойових компостів) суміш перемішують, а при потребі зволожують. Перемішування компосту прискорює перебіг у ньому мікробіологічних процесів, розігрівання і розкладання органічних речовин. Крім того, в торфофекальних компостах при підвищенні температури гинуть яйця глистів і збудників хвороб. Торфогноївкові й торфофекальні компости є досить ефективними добривами. Наприклад, застосування торфофекального компосту в одному з дослідів дало змогу підвищити урожайність картоплі з 133 до 213 ц/га. Велике значення мають також торфомінерально-аміачні компости (добрива ТМАД). Ефективність ТМАД звичайно вища за ефективність їх компонентів, що вносяться разом у вигляді простої суміші. Надбавки врожаю від застосування ТМАД становлять: зерна 4 — 5,2 ц/га, картоплі 30 — 130, капусти 150 — 166,8 ц/га.

Збірні (змішані) компости готують з найрізноманітніших сільськогосподарських, промислових і побутових відходів. Компостують солому, міське сміття, невикористане бадилля рослин, листя тощо. Матеріал складають купами, перемішують, а в процесі компостування зволожують і через 1 — 2 місяці знову перемішують. Компостування залежно від складу і режиму закінчується через 3 — 12 місяців, коли маса стає однорідною і набуває темного забарвлення. Компости вносять у грунт так, як і гній. Важливим моментом у застосуванні всіх компостів є те, що вони мають тривалу післядію.

2.3 Бактеріальні добрива

Бактеріальні добрива — це препарати різних мікроорганізмів, які живуть в ґрунті і поліпшують постачання рослин поживними елементами. Основними видами бактеріальних добрив є: нітрагін, азотобактерин, фосфобактерин, АМБ. Використовують також препарати силікатних бактерій.

Нітрагін. Нітрагін — це добриво, яке містить культуру бульбочкових бактерій, тому застосовують його тільки під бобові культури. В зв'язку з тим що на різних бобових рослинах поселяються різні раси (групи) бульбочкових бактерій, випускається нітрагін, призначений для різних бобових рослин. Ефективність нітрагіну залежить від ґрунтових умов. Бульбочкові бактерії на кислих ґрунтах пригнічуються і в деяких випадках гинуть. Тому на таких ґрунтах ефективність нітрагіну залежатиме від заходів зниження кислотності ґрунтів. При цьому важливе значення має забезпечення рослин фосфором і калієм, оскільки при нестачі їх бобові культури мають малу азотфіксуючу діяльність і навіть можуть поглинати азот ґрунту. В цілому ефективність застосування нітрагіну дуже висока (табл. 2.7.).

Під дією нітрагіну збільшується не тільки врожайність, а й вміст у рослинах, зокрема в їх кореневих системах, азоту.

Таблиця 2.7 Ефективність застосування нітрагіну під різні культури (середні дані масових дослідів)

Важливою характеристикою нітрагіну є його висока надійність дії. Так, при внесенні під горох він дає позитивний результат у 95 % випадків, під люпин — у 97,4, під люцерну — у 100%.

Нітрагін випускають у пляшках або банках місткістю 0,5 л. Ця кількість розрахована для внесення на один гектар. Перед застосуванням добриво розводять у воді, після чого ним обробляють насіння. Для обробки 100 кг крупного насіння витрачають 1 л, а дрібного — 3 л води. Змочене насіння перемішують і після короткочасного просушування сіють. Обробляють насіння нітрагіном і просушують в затінку, оскільки сонячні промені убивають бактерії.

Азотобактерин (азотоген). Азотобактерин містить азотфіксуючу бактерію — азотобактер. Азотобактерин, як правило, застосовують під небобові рослини: зернові, технічні, овочеві. Використовують два види азотобактерину: перегнійно-грунтовий і агаровий, які відрізняються один від одного субстратом. Застосування азотобактерину підвищує урожайність на 10 — 20 % і більше. Так, при внесенні азотобактерину на плантаціях суниць урожайність збільшувалась на 50 — 60 %. Ефективність азотобактерину залежить від ґрунтових умов. Азотобактерин застосовують, вносячи разом з насінням і бульбами. Фосфоробактерин. Це препарат, який містить бактерії типу Bact, mesentericus, що мінералізують фосфоровмісні органічні сполуки та переводять фосфор у мінеральну, доступну рослинам форму. АМБ. Препарат АМБ є складним бактеріальним добривом, що містить мікроорганізми, які здійснюють нітрифікацію, розкладають клітковину, фіксують азот, збільшують рухомість фосфору і беруть участь в інших процесах, що відбуваються в ґрунті. Препарат силікатних бактерій. Препарат містить спороносні бактерії, що розкладають алюмосилікати і підвищують рухомість калію. Силікатні бактерії синтезують біологічно активні речовини, що сприяють росту і розвиткові рослин.

Вносять добрива в грунт у різні строки, вибір яких залежить як від особливостей добрив, так І від біології та агротехніки вирощування рослин. Нерідко час внесення добрив залежить від мети внесення їх. За часом і метою розрізняють основне (передпосівне), припосівне внесення і підживлення.

Основне удобрення, як правило, проводять восени. Добрива глибоко загортають плугом. У цей строк до ґрунту звичайно вносять більшу частину добрив. В основному удобренні використовують відносно малорухомі форми добрив, які можуть тривалий час зберігатися в ґрунті (органічні добрива, фосфоритне борошно, калійні добрива та ін.).

Припосівне удобрення вносять безпосередньо під час сівби. Мета його — забезпечити рослини елементами живлення на перших фазах їхнього розвитку. У припосівному удобренні використовують рухомі сполуки поживних елементів. Різні рослини неоднаково реагують на припосівне удобрення. Особливо помітні надбавки врожаю дають дрібнонасінні культури, в яких у насінні міститься малий запас поживних речовин. Має значення і різна здатність молодих рослин засвоювати поживні речовини.

Підживленнями називають післяпосівне внесення добрив. Вони мають забезпечувати рослини поживними речовинами протягом усього вегетаційного періоду з урахуванням їх потреб. Проте в зв'язку з мілким загортанням добрив, що вносяться при підживленні, надбавки врожаю на одиницю добрива нерідко виявляються меншими, ніж при внесенні добрив з осені.

Способи внесення добрив у грунт. Є два способи внесення добрив у грунт: суцільне (врозкид) і місцеве (локальне). При суцільному внесенні добрива рівномірно розподіляють (туковими сівалками, гноєрозкидачами тощо) по поверхні ґрунту, а потім загортають у грунт. Застосовуючи для загортання добрив різні ґрунтообробні машини, можна досягти різної глибини загортання добрив у грунт, різного ступеня перемішування добрив з ним і різного характеру розміщення добрив у ґрунті. Суцільне внесення добрив застосовують, як правило, при основному удобренні, а також при проведенні підживлень культур густого (суцільного, рядкового, вузько-рядкового, перехресного) стояння рослин у посіві: зернових, трав, льону та ін. При місцевому внесенні добрив у грунт їх розміщують в рядках, збоку від рядків, гніздами близько біля рядків тощо. При цьому добрива перемішуються з відносно малим об'ємом ґрунту. Перевагою місцевого внесення є можливість розмістити добриво безпосередньо поблизу кореневої системи рослини, запобігти значному вбиранню його ґрунтом. В результаті ефективність використання добрив буває більшою, ніж при суцільному внесенні. Проте при місцевому внесенні слід уникати створення в ґрунті ділянок з високою концентрацією добрив, оскільки в цьому разі може відбуватися пошкодження кореневих систем, розташованих поблизу.

Місцеве внесення добрив частіше застосовують одночасно з сівбою насіння та при підживленнях культур широкорядного, квадратно-гніздового й інших способів вирощування з достатньо великими міжряддями.

Дози внесення добрив у грунт. Встановлення оптимальної дози добрив є одним з найбільш важливих і в той же час складних питань, оскільки при цьому треба брати до уваги: 1) потребу рослин в елементах живлення, яка залежить від біології рослини та запланованого врожаю; 2) запаси елементів живлення в ґрунті; 3) можливість використання цих запасів рослиною; 4) коефіцієнт використання рослиною елементів живлення з добрив; 5) економічну доцільність використання добрив і ряд інших показників.

Є багато методів визначення оптимальних доз добрив, які можна об'єднати в три групи: а) розрахункові, б) польові і в) комплексні. В основі розрахункового методу лежить можливість встановлення доз добрив на основі обліку і математичної обробки потреби рослин в елементах живлення, кількості елементів, що використовуються рослинами, запланованого урожаю тощо.

В польових методах оптимальну дозу добрив встановлюють на підставі безпосереднього експерименту. Такий метод рекомендований, зокрема, Всесоюзним науково-дослідним інститутом добрив і агрогрунтознавства ім. Д. М. Прянишникова.

У комплексному методі враховують дані як польових дослідів, так і фактори, які дають можливість провести математичний розрахунок доз. Тепер науково-дослідні інститути визначили й рекомендують для внесення під різні культури у різних грунтово-кліматичних зонах нашої країни оптимальні дози внесення добрив. Ці дози наводяться у відповідних довідниках і посібниках з агрохімії. Проте в кожному конкретному випадку ці дози треба уточняти виходячи з конкретних умов: вмісту рухомих елементів живлення в ґрунті, конкретних завдань вирощування рослин та ін. Значну допомогу в цьому дають, зокрема, агрохімічні ґрунтові карти. Ці карти дають також можливість доцільно розподіляти добрива по полях сівозміни. Дози внесення добрив у грунт подано в кілограмах умовної діючої речовини (N, Р2О5, К2О тощо), яку слід внести на гектар. Тому при застосуванні мінеральних добрив у будь-якому випадку виникає потреба розрахувати кількість добрива, яку треба внести на гектар, щоб у грунт було внесено встановлену кількість того чи іншого елемента живлення. Для цього треба знати процентний вміст діючої речовини в добриві, який зазначено для кожної партії її. Потім за пропорцією роблять розрахунки. Наприклад, встановлено, що навесні для підживлення озимих культур слід внести 15 кг/га азоту. Припустимо, що для підживлення взято аміачну селітру з 33 %-м вмістом азоту. Отже, в кожних 100 кг добрива міститься 33 кг азоту; 15 кг азоту міститься в 45,5 кг добрива. Цю кількість його в даному випадку і треба внести на гектар.

Для кожної сівозміни і грунтово-кліматичної зони складають науково обґрунтовану систему застосування добрив.

Створення такої системи дає змогу, з одного боку, виростити високі врожаї, а з другого — досягти найвищої окупності кожної одиниці добрива. В основі системи лежить створення раціонального живлення рослин з урахуванням біологічних особливостей їх і умов вирощування. Оскільки культурні рослини, як правило, вирощують у сівозміні, то й систему застосування добрив будують стосовно до конкретної сівозміни. При цьому враховують такі основні моменти: особливості живлення рослин, а також характер і потрібну якість основного продукту, грунтово-кліматичні особливості, особливості дії добрив на грунт і характер їх взаємодії одного з одним, характер полів сівозміни, відносну ефективність строків і способів внесення добрив у грунт тощо.

Культурні рослини виносять з ґрунту різну кількість елементів живлення і в різному сполученні. Наприклад, з середнім урожаєм зернових з гектара виноситься до 170 — 180 кг азоту, фосфору і калію (в розрахунку на діючу речовину), а з середнім урожаєм картоплі — до 400 кг і більше. При цьому в останньому випадку значно переважає винос калію, а в першому — азоту. Велике значення для правильного розподілу добрив має тривалість періоду живлення рослин і динаміка використання рослинами поживним речовин. Період живлення — це період, протягом якого рослини використовують з ґрунту поживні речовини. Він нерідко коротший за вегетаційний період. Так, у ячменю він становить всього 40 — 45 днів, а в цукрового буряка досягає 150 днів і більше. При цьому ячмінь до фази колосіння використовує уже до 95 % і більше загальної кількості всіх необхідних йому елементів, цукровий буряк же основну кількість необхідних йому поживних речовин (60 — 65 %) використовує тільки в другу половину періоду живлення (серпень, вересень, жовтень). Під зернові добрива треба вносити до сівби і під час сівби, а при удобренні цукрового буряка, картоплі та інших рослин значну частину добрив доцільно вносити в підживленнях. При вирощуванні культур на зелений корм, а також для одержання високо-білкового продукту слід більше вносити азоту, а під цукровий буряк, картоплю — калію і фосфору. Треба мати на увазі, що внесені у різні строки добрива мають різну не лише біологічну, а й економічну ефективність. При цьому, природно, враховують характер ґрунтів, рівень родючості їх, забезпечення вологою і вміст елементів живлення.

Треба чергувати внесення добрив, які підкислюють грунт, з добривами, які підлужують його; добрива, які можуть погіршувати структуру ґрунту (наприклад, калійні), — з добривами, які її поліпшують (наприклад, суперфосфат). Нерідко сумісне внесення різних добрив гальмує або стимулює використання того чи іншого елемента. Наприклад, при внесенні на підзолистих ґрунтах азоту урожайність зернових збільшується в середньому на 18%, калію — 11 %, а при сумісному застосуванні їх збільшення спостерігалося тільки на 5 %, оскільки при цьому виявлялася негативна дія підкислення ґрунту калійними добривами. Внесення ж фосфору повністю знімало цей негативний вплив. Дуже важливо поєднувати різні види добрив: органічні, мінеральні та бактеріальні. Так, в одному з дослідів по вивченню впливу на рослини сумісного внесення органічних і мінеральних добрив було показано, що при внесенні тільки гною (36 т/га) урожай картоплі підвищився з 89 до 172 ц/га; при внесенні азоту, фосфору, калію і кальцію в тій самій кількості, в якій вони містились у 36 і гною, урожай становив 185 ц/га, а коли ту саму кількість цих елементів було внесено в грунт на 50 % У вигляді мінеральних добрив, а на 50 % — у вигляді гною (18 т/га), то урожай досяг 205 ц/га. Велике значення для величини дози добрив і характеру внесення їх мають місце застосування їх у сівозміні і тип сівозміни.

У нормальних природних умовах усі процеси, які відбуваються в ґрунті, знаходяться в рівновазі. Основним фактором порушення рівноваги стану ґрунту є антропогенний. У результаті розвитку господарської діяльності людини відбувається ерозія, дефляція, заболочування, засолення і забруднення ґрунтів. Людина викликає зміну складу ґрунту і навіть його знищення. У даний час на кожного жителя нашої планети припадає менше одного гектара орної землі. Ці незначні площі продовжують скорочуватись через невмілу господарську діяльність людини.

В Україні за останні 25 років вміст гумусу в ґрунті зменшився з 3,5 до 3,2%, площі кислих ґрунтів збільшилися на 1,8 млн. га (25%), а площі засолених - на 0,6 млн. га (24%). Через неправильну меліорацію майже 50 тис. га орних земель підтоплені.

Великі площі родючих земель у світі гинуть при гірничопромислових роботах, при будівництві підприємств і міст. Знищення лісів і природного трав'яного покриву, багаторазова оранка землі без дотримання правил агротехніки призводить до виникнення ерозії ґрунту — руйнування і зміни родючого шару водою і вітром. Ерозія в наш час стала всесвітнім злом. Підраховано, що тільки за останнє століття в результаті водної та вітрової ерозії на планеті втрачено 2 млрд. га родючих земель активного сільськогосподарського використання.

Найбільше від руйнівної дії ерозії страждають господарсько освоєні гірські райони, райони з різко почленованим рельєфом, сильним і нерівномірним стоком талих або зливових вод.

Водна ерозія викликає площинний змив і розмив ґрунтів. Утворюються яри і промоїни, з господарського використання виключаються великі площі родючих земель.

Вітрова ерозія, або дефляція (розвіювання і видування ґрунту) завдає руйнації в посушливих степових, напівпустельних і пустельних районах з піщаними і супіщаними ґрунтами.

Одним із наслідків промислової діяльності людини є інтенсивне забруднення ґрунтового покриву. У ролі головних забруднювачів ґрунту виступають метали та їх сполуки, радіоактивні елементи, а також добрива і пестициди, які використовуються в сільському господарстві.

В Україні внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС радіонуклідами забруднено понад 4,6 млн. га земель у 74 районах 11 областей, у тому числі 3,1 млн. га орних земель.

До найбільш небезпечних хімічних забруднювачів ґрунтів відноситься ртуть та її сполуки. Ртуть потрапляє в навколишнє середовище з отрутохімікатами, відходами промислових підприємств, які містять металеву ртуть та її сполуки.

Ще більш масовий і небезпечний характер має забруднення ґрунту свинцем. Відомо, що при виплавлянні однієї тонни свинцю в навколишнє середовище з відходами викидається до 25 кг цього металу. Сполуки свинцю використовуються як добавки до бензину, тому автотранспорт є серйозним джерелом свинцевого забруднення ґрунтів. Особливо багато свинцю в ґрунтах уздовж великих автомагістралей.

Поблизу великих центрів чорної та кольорової металургії ґрунти забруднені залізом, міддю, цинком, марганцем, нікелем, алюмінієм та іншими металами. У багатьох місцях їх концентрація в десятки разів перевищує ГДК.

Радіоактивні елементи можуть потрапляти в ґрунт і накопичуватись у ньому в результаті випадання опадів від атомних вибухів або при скиданні в навколишнє середовище рідких та твердих відходів промислових підприємств, АЕС або науково-дослідних закладів, пов'язаних із випромінюванням і використанням атомної енергії. Радіоактивні речовини з ґрунтів потрапляють у рослини, потім в організми тварин та людей, накопичуючись у них.

Значний вплив на хімічний склад ґрунтів завдає сучасне сільське господарство, яке широко використовує добрива й різні хімічні речовини для боротьби зі шкідниками, бур'янами і хворобами рослин. Нині кількість речовин, залучених до біологічного кругообігу в процесі сільськогосподарської діяльності, приблизно дорівнює кількості речовин, залучених у процесі промислового виробництва. При цьому з кожним роком виробництво і застосування добрив та пестицидів у сільському господарстві зростає. Невміле та безконтрольне використання їх призводить до порушення кругообігу речовин у біосфері.

Таблиця 4.1 Екологічні наслідки впливу антропогенних факторів на ґрунти

Однією з найбільш серйозних світових проблем навколишнього середовища є опустелювання земель. Цей процес відбувається майже в 100 країнах. Це позначається на житті 900 млн. чоловік і щорічно зменшує світовий прибуток на 42 млн. доларів.

Опустелювання (аридизація) — це деградація ґрунту в посушливих, напівпосушливих і сухих субгумідних районах, викликана згубним впливом людської діяльності і антропогенних змін клімату. Основні причини опустелювання - виснаження і надмірне забруднення ґрунтів, вирубування лісів і нераціональне зрошення.

Однією із значних екологічних проблем є засолення ґрунтів. Воно виникає в результаті підвищення вмісту в ґрунті легкорозчинних солей (карбонату натрію, хлоридів і сульфатів), зумовлених засоленістю ґрунтоутворюючих порід, привнесенням солей ґрунтовими і поверхневими водами, але найчастіше виникає в результаті нераціонального зрошування. Ґрунти стають засоленими при вмісті більше 0,1% за вагою токсичних для рослин солей. Засолення ґрунтів - одна з причин, яка обмежує розвиток зрошуваного землеробства.

Вплив техніки на агроекологічні характеристики ґрунтів. Збільшення потужності та маси тракторів, сільськогосподарських машин і транспортних засобів, що значною мірою зумовлене великою площею полів, у поєднанні зі збільшенням кількості проїздів техніки під час виконання технологічних операцій посилює негативний вплив на ґрунт. Механічний вплив ходових частин машинно-тракторних агрегатів приводить до ущільнення ґрунту, зменшення пористості, руйнування ґрунтової структури, погіршення водопроникності, розпилення ґрунту, зростання поверхневого стоку та змиву. Переущільнення ґрунтів погіршує умови росту, знижує врожайність сільськогосподарських культур.

У процесі роботи сільськогосподарських машин природне середовище, передусім атмосферне повітря та земельні угіддя, забруднюються альдегідами, вуглекислим газом, окисами азоту та сірки, свинцем.

Споживацьке ставлення до природи, постійне прагнення максимально спростити конфігурацію полів та розширити площі орних земель за рахунок лісів, лук - усе це зумовило виникнення деструктивних явищ на сільськогосподарських землях (дигресія пасовищ, пересушення, заболочення, забруднення ґрунтів і вод, переущільнення та порушення ґрунтової структури, засолонцювання, дефляція, водна ерозія). Динамічна стійкість агроландшафтів, на відміну від саморегульованих природних ландшафтів, суттєво послаблена внаслідок повної чи часткової антропогенної зміни біоти, порушення водного та термічного режимів, процесів ґрунтоутворення, біогеохімічного кругообігу. В агроландшафтах істотно змінюються всі параметри мікроклімату, особливо це стосується великих абсолютно обезліснених ділянок.

В умовах відносно низької лісистості України надзвичайно негативно впливає на стан агроекосистем надмірна розораність.

Серйозну потенціальну небезпеку навколишньому середовищу, передусім землям, культурним рослинам, а через них і людям, завдає інтенсивна хімізація землеробства. Десятки мільйонів тонн мінеральних добрив і хімічних меліорантів, сотні тисяч тонн гербіцидів, інсектицидів, дефоліантів, регуляторів росту рослин та інших хімічних засобів, які щороку вносять на поля, навіть за умови відносної нешкідливості окремих препаратів, разом негативно впливають на навколишнє середовище.

На відміну від усіх інших забруднювачів біосфери пестициди спеціально вносяться в оточуюче нас природне середовище. При цьому 97-99% інсектицидів і фунгіцидів та 55-60% гербіцидів навіть при суворому дотриманні всіх регламентів їх застосування не досягають об'єктів пригнічення, а потрапляють у ґрунт, повітря, водойми.

Оскільки всі без винятку пестициди належать до отрут широкої дії, вони вражають не тільки бур'яни, шкідників і збудників хвороб рослин, а й усі інші живі істоти.

Потрапляючи в навколишнє середовище, пестициди накопичуються. Пересуваючись ланцюгами живлення у природних екосистемах, вони можуть багатократно збільшувати концентрацію. Якщо, наприклад, у воді, повітрі чи ґрунті вони містяться в допустимих межах, то в організмі хижаків, які до того ж достатньо довго живуть, наприклад щуки чи орла, вони акумулюються, і концентрація їх може бути більшою в десятки і сотні тисяч разів.

Зараз відбувся перехід від виробництва дуже стійких хлорорганічних пестицидів типу ДДТ до менш стійких органо-фосфатів, карбаматів і піретроїдів. І все-таки, незважаючи на порівняно швидкий їх розклад, передбачити долю всіх виниклих при цьому хімічних сполук неможливо.

Загальну схему перетворення пестицидів у навколишньому середовищі можна показати так:

За даними ФАО, нині зареєстровано вже близько 500 видів стійких до інсектицидів комах. Швидко виробляється така стійкість у рослин, молюсків, гельмінтів, гризунів, грибів, кліщів. У багатьох випадках стійкість зростає в сотні разів, що робить популяції шкідників невразливими навіть при багатократних обробках.

Широке застосування пестицидів є катастрофічним для живої природи. Щорічно від отруєнь пестицидами гине (від загальної кількості щорічно загиблих) близько 40% лосів, кабанів і зайців, більше 77% борової дичини, качок та гусей і більше 30% риби в прісних водоймах.

Спостерігається стійка тенденція зростання пестицидного забруднення водойм і ґрунтів. У водних мешканців дуже великі коефіцієнти накопичення пестицидів в організмі. ДДТ - давно заборонений пестицид, але його залишкові кількості здатні більше 50 років циркулювати в біосфері. Більше того, продукти його розпаду (наприклад, ДДЄ) - небезпечні і стійкі речовини, іноді більш токсичні, ніж вихідна речовина.

Пестициди створюють сприятливе середовище для масового розмноження видів, які до їх застосування не завдавали збитків. Наприклад, після знищення пестицидами бур'янів "першого покоління" засмічувати поля починають ті види, які раніше були рідкісними. І кількість цих видів різко зростає.

Небезпечним наслідком застосування гербіцидів є різке посилення ерозії: на оголеному ґрунті (після знищення трав) вона розвивається практично на всіх територіях. Пестициди пригнічують біологічну активність ґрунту і тим перешкоджають природному відновленню його родючості.

Спостерігаються значні втрати внаслідок знищення пестицидами серед корисної ентомофауни: комах - запилювачів, хижаків, паразитів. 80% усіх рослин запилюється комахами і без них різко знижується врожай. Зараз практично в усіх сільськогосподарських регіонах чисельність запилювачів значно скорочена.

Обробка пестицидами може викликати масову появу мутацій, які порушують генетичну чистоту високопродуктивних сортів сільськогосподарських рослин.

Доведено, що пестициди змінюють вміст різних мікро- і макроелементів у рослинах, що викликає зміну харчової цінності і смакових якостей сільськогосподарської продукції, ускладнює зберігання зібраного врожаю.

Особливу тривогу в нашій країні викликає накопичення непридатних для використання пестицидів. Значне ввезення пестицидів збільшило їх кількість. Для багатьох складів характерною є безгосподарність. Дослідження Міністерства охорони навколишнього середовища та ядерної безпеки показали, що в кожній області знаходиться від 30 до 1 000 т накопичених пестицидів, які підлягають знищенню. Невідповідні умови та довгострокове зберігання прострочених пестицидів, непридатна тара та упаковка - всі ці фактори призводять до утворення непередбачуваних сумішей пестицидів та їх нових сполук. Подальше їх зберігання в не пристосованих спеціально для цього сховищах, безперечно, становить дедалі більшу небезпеку для навколишнього середовища і здоров'я людей, загрожує екологічною катастрофою.

Повсюдне скорочення площ природної лісової та лучної рослинності викликало пересихання та забруднення джерел, зниження рівня ґрунтових вод, сприяло інтенсивній евтрофікації водойм, послабленню водоочисного ефекту. Непоодинокі випадки, коли межі полів підходять майже до краю берега річки чи озера. Зберігання міндобрив насипом поблизу берегів річок, забір води з них для миття машин (у тому числі агрегатів, що використовуються для внесення отрутохімікатів чи мінеральних добрив), виливання мастил із двигунів машин — все це посилює забруднення середовища.

Сформована структура сільськогосподарських угідь сприяє інтенсивному розвиткові ерозійних процесів.

За останні 20 років світові втрати верхнього родючого шару ґрунту склали більше 500 млрд. т.

Інтенсивні ерозійні процеси посилюють винос мінеральних добрив, пестицидів, а також твердих часток ґрунту у водойми, що спричиняє їх замулення, погіршення санітарно-гігієнічних властивостей питної води. Ще одним джерелом забруднення середовища є також підприємства, які переробляють сільськогосподарську продукцію, котельні, тракторні бригади, тваринницькі комплекси та ферми. Вплив великого тваринницького комплексу на природу прирівнюється до впливу чималого міста. Типовий свинарський комплекс дає щорічно близько 1 млн. кубометрів органічних стоків, маленька ферма на 100 корів рівносильна за рівнем забруднення селищу з 10 тис. жителів. Поблизу ферм у ґрунти, підземні води та відкриті водойми у значних кількостях надходять вуглець, фосфор, калій, азот, сірка та інші елементи. Проте випадки розміщення тваринницьких комплексів та птахофабрик на недопустимо близьких відстанях від водоймищ є досить частими.

Інтенсифікація сільськогосподарської діяльності різко обмежила можливість гніздування птахів, життя та розмноження інших груп фауни в агроландшафтах.

Основні напрями екологічної стабілізації агроекосистем. Для покращання якості й екологічної чистоти сільськогосподарської продукції та збереження агроресурсів треба впроваджувати агроекологічні підходи до ведення сільського господарства. Ці підходи не потребують великих інвестицій, не знижують вихід продукції, яка стане більш рентабельною.

Одним із напрямків сталого розвитку агросфери має стати оптимізація структури сільськогосподарських екосистем. Хоча протягом останнього десятиріччя досягнуто значних успіхів у вивченні агроекологічних систем, тільки відносно невелика частина цих знань реалізована на практиці.

Необхідно підкреслити: агроекосистема - це досить складна система, створена під впливом природних та кліматичних факторів і діяльності людини. Агроекосистема є природним комплексом, в якому всі основні компоненти: рельєф, клімат, води, ґрунти, рослинний і тваринний світ перебувають у складній взаємодії та взаємообумовленості, створюючи однорідну за умовами розвитку нерозривну систему.

Ландшафт не залишається незмінним. Використання ресурсовідтворювальної системи ландшафту змінює тією чи іншою мірою також його складові. В агроландшафтах природна рослинність найчастіше замінюється на культурну. Тому для ландшафтів, що використовуються як сільськогосподарські угіддя, питання їх охорони необхідно розглядати як захист від деградації в процесі використання. Такий підхід потребує застосування технологій, які б ураховували збереження ресурсовідтворювальних властивостей складної, точно збалансованої системи, якою є ландшафт.

Зміна того чи іншого компоненту агроландшафту або технологій його використання завжди позначається не тільки на ньому самому, а й на інших ландшафтах. Це свідчить, що існує взаємозв'язок як між елементами ландшафту, так і між ландшафтами. Наприклад, збільшення внесення органічних і мінеральних добрив виявить себе не тільки збільшенням врожаю на полях, але й інтенсивним цвітінням водойм, в які разом із дощовими водами, що стікають зі схилів, надходять і речовини, які стимулюють розвиток синьо-зелених водоростей. Зміни агротехніки обов'язково позначаться на розвиткові ерозійних процесів, зміні водності річок.

Зростання інтенсивності руху автотранспорту на магістральних автошляхах посилює забруднення ґрунтового покриву і рослин на полях, які прилягають до цих шляхів, - а це негативно відбивається на якості вирощеної там рослинницької продукції і опосередковано впливає на здоров'я людей. Таких прикладів можна навести багато. З цього випливає висновок: створення будь-якої технології використання території, вод і земель повинно завжди враховувати як складний зв'язок елементів природи в самих ландшафтах, так і їх зв'язок між собою.

Реалізація будь-яких сільськогосподарських проектів вимагає екологічного моделювання і прогнозування негативних змін, що можуть виникнути. Необхідний постійний моніторинг за цими змінами, проведення заходів щодо регулювання агроландшафту, підтримки його відтворювальних властивостей на оптимальному рівні.

Агроландшафти є системами, що безперервно відтворюють властивості та умови, необхідні для самого існування людини. Тобто підтримують високу родючість ґрунтів, запобігають їх ерозії та деградації, зберігають хімічний та біологічний склад поверхневих і ґрунтових вод, відтворюють дику флору та фауну.

Ґрунти, біота, природні води агроландшафту беруть участь у процесі його самоочищення. Внаслідок обмінів речовиною та енергією, які відбуваються в межах агроландшафту і між природними ландшафтами, стан навіть досить віддалених від нас ландшафтних систем може суттєво впливати на навколишнє середовище. Тому постає проблема повсюдної охорони ландшафтів як механізмів загальної глобальної системи відтворення фундаментальних, найнеобхідніших для життя властивостей навколишнього середовища: газового складу атмосфери, хімічного і біологічного складу ґрунтів і вод, теплового режиму та ін.

На особливу охорону заслуговують агроландшафти. Вони займають більшу і до того ж основну частину території України і постійно змінюються. Від їх стану залежить не тільки збереження навколишнього середовища, а й забезпечення населення якісними продуктами харчування.

Ґрунтовий покрив - базовий компонент агроландшафту, основний засіб сільськогосподарського виробництва, від стану якого значною мірою залежить продуктивність агроекосистем. Саме ґрунт є середовищем, яке забезпечує постійну взаємодію малих і великих біологічних кругообігів речовини в агросфері, забезпечує концентрацію і накопичення вологи, поживних речовин. Він зразково обслуговує механізм взаємодії між геосферами - у тому числі літосферою, педосферою, гідросферою, атмосферою - з одного боку, і біотою в усіх її проявах, включаючи й людину, - з іншого. Таким чином, ґрунтовий покрив має не тільки суто агроландшафтне, але й універсальне біосферне значення.

Екологічної стабілізації агроландшафтів можна досягти:

- оптимальною просторовою організацією земельних ресурсів різноманітного призначення;

- екологічно збалансованим співвідношенням між орними землями та іншими угіддями з урахуванням природоохоронної спрямованості ландшафтів;

- зменшенням розораності території;

- збільшенням лісистості за рахунок лісових смуг різного призначення, залісення сильноеродованих, заяружених, піщаних, деградованих земель;

- розміщенням сівозмін різної спеціалізації і сільськогосподарських угідь з урахуванням ґрунтово-ландшафтних факторів і контурної організації землекористування;

- створенням водоохоронних зон біля малих річок і струмків, водоймищ, водних джерел;

- організацією мікрозаповідників для збереження запилювачів і ентомофагів;

- формуванням рекреаційних зон і природних парків. Системно вирішувати такі завдання в агроландшафтах дає змогу ґрунтозахисна контурно-меліоративна система землеробства. Основа її - диференційоване використання земельних ресурсів з урахуванням ґрунтово-ландшафтних факторів, контурна організація території землекористування, застосування оптимальної структури посівних площ і сівозмін, протиерозійних технологій обробітку ґрунту, досягнення, як мінімум, бездефіцитного балансу гумусу і основних поживних речовин, виведення з активного використання еродованих і ерозійнонебезпечних земель, створення водоохоронних і рекреаційних зон.

За контурно-меліоративної організації території сівозміни окремі поля і робочі ділянки органічно враховують структуру природних ландшафтів. А це при використанні ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур забезпечує регулювання поверхневого стоку, зниження дії ерозійних процесів, запобігання забрудненню водних джерел ерозійним матеріалом і агрохімікатами.

Надзвичайно важливу роль для агроландшафтів у формуванні їх ґрунтозахисної, вологонакопичувальної, природоохоронної просторової структури відіграють фактори постійної дії. Такими факторами є система полезахисних та інших захисних лісових насаджень у комплексі з гідротехнічними протиерозійними спорудами.

Державні владні структури повинні забезпечувати належне управління використанням і охороною земель, збереженням і відтворенням їхніх корисних властивостей - незалежно від форм власності на землю та господарювання на землі.

Настала необхідність розширити масштаби та піднести рівень досліджень, спрямованих на забезпечення раціонального використання земель та інших природних ресурсів на принципах їх відновлюваності. Тобто формувати агроекосистеми із зростаючою часткою біологізації всіх технологічних процесів.

Такі дослідження мають базуватися на багатоваріантних пошуках шляхів створення оптимальної структури агроландшафтів - з розробкою ряду моделей з кількома сценаріями досягнення мети.

Останнім часом набуває широкого впровадження система точного землеробства, основним завданням якої є оптимізація використання технологічних матеріалів (насіння, пестицидів і агрохімікатів) у конкретній ділянці поля відповідно до вимог, які висуваються до вирощуваної сільськогосподарської культури, стану ґрунту та збереження навколишнього середовища. Така стратегія виробництва рослинницької продукції дає змогу істотно зменшити витрати на технологічні матеріали, покращити робоче і зберегти навколишнє природне середовище. Система точного землеробства є надзвичайно актуальною й перспективною за всіх форм використання ресурсів агробіоценозів. В Україні цей перспективний напрям оптимізації землеробства перебуває на початковому етапі й має фрагментарний характер.

Напрямом точного землеробства є біологічне землеробство, яке засноване на застосуванні органічних добрив (перегною, торфу, сапропелів, сидератів, вторинної продукції рослинництва та ін.). Воно повністю виключає застосування отрутохімікатів і неякісних мінеральних добрив, але вимагає дотримання всіх термінів, вимог до обробітку ґрунту і догляду за рослинами, застосування біологічного методу захисту рослин.

На жаль, від хімічного методу захисту рослин жодна з країн поки що не відмовляється, і тому в умовах масового застосування пестицидів необхідна розробка прийомів обмеження та раціонального і більш безпечного їх використання. До таких прийомів належать:- використання в системі захисту рослин пестицидів, які пройшли державні реєстраційні випробування (визначення ефективності та регламентів застосування пестицидів; оцінка негативного впливу пестицидів на здоров'я людини, розробка гігієнічних нормативів, санітарних норм і правил; екологічна оцінка регламентів застосування пестицидів) і експертизу результатів реєстраційних випробувань пестицидів (державна екологічна експертиза, токсикогігієнічна експертиза й експертиза регламентів застосування пестицидів) та отримали спеціальну ліцензію на застосування;

- суворе дотримання правил транспортування і зберігання пестицидів та їх утилізації в разі закінчення терміну зберігання;

- практика суцільних хімічних обробок у певні календарні строки має бути замінена впорядкованим застосуванням пестицидів на основі оцінки екологічної ситуації і тільки за наявності фактичної загрози зниження врожаю; повинні враховуватися чинники природної регуляції чисельності шкідливих організмів з метою обґрунтованого скасування раніше запланованих хімічних обробок;

- застосування пестицидів для профілактики спалахів інфекції чи масового розмноження шкідників вже на їх початку;

- удосконалення хімічних засобів захисту рослин - синтез нестійких препаратів, які швидко розкладаються, мають вибіркову дію, безпечні для хижаків і паразитів шкідників, для інших корисних видів; максимальне зниження токсичності для організму людини і теплокровних тварин;

- удосконалення форм, способів і тактики застосування пестицидів (використання розчинних порошків гранульованих препаратів і концентратів емульсій; перехід до малого й ультрамалооб'ємного локального обприскування наземною апаратурою; зменшення кратності обробок шляхом планового чергування пестицидів різних хімічних груп та ін.);

- інтегрування хімічного методу, тобто поєднання його з іншими існуючими методами захисту рослин (організаційно-господарським, механічним, фізичним, агротехнічним та біологічним);

- проведення постійного скринінгу пестицидів у різних субстратах (сільськогосподарській продукції, воді, повітрі, ґрунті).

Всі ці прийоми - основа раціоналізації хімічного методу захисту рослин та зменшення негативного впливу пестицидів на навколишнє середовище, організм людини і теплокровних тварин, корисну ентомофауну.

Методика дослідження

Для роботи були використані матеріали Обласного управління сільського господарства Сумської області.

Вони включають дані про якісні і кількісні характеристики ґрунтів за 1975 - 2005 роки по таких показниках: внесення мінеральних та органічних добрив, залежність врожайності с/г культур від кількості внесених добрив, показники вмісту гумусу в ґрунтах.

Для встановлення залежності врожайності ярої пшениці і цукрового буряку від внесення мінеральних та органічних добрив використані дані дослідження за період з 1975 по 2005 роки.

Графіки були побудовані на основі аналізу даних залежності врожайності сільськогосподарських культур від внесення мінеральних та органічних добрив, тенденція змін внесення на 1 га ріллі мінеральних, органічних добрив в ґрунтах за роками, загальна тенденція зміни врожайності ярої пшениці та цукрового буряку в період з 1975 по 2005 роки.

Результати дослідження

Для дослідження питання щодо підвищення врожайності сільськогосподарських культур ми вибрали для аналізу дві культури, а саме: яра пшениця і цукровий буряк.

Таблиця 5.1. Середня кількість внесення мінеральних та органічних добрив за період з 1970 по 2004 роки

Таблиця 5.2 Середня кількість внесення калійних, фосфорних та азотних добрив за період з 1970 по 2005 роки (в кг/га)

кг/га

Рис. 5.1. Внесення на 1 га мінеральних та органічних добрив

Рис. 5.2. Внесення на 1 га калійних, фосфорних та азотних добрив

Зведемо дані щодо залежності врожайності від внесення добрив деяких сільськогосподарських культур.

Таблиця 5.3. Залежність врожайності ярої пшениці від внесення органічних і мінеральних добрив за 1975 – 2005 роки

Таблиця 5.4. Залежність врожайності цукрового буряку від внесення органічних і мінеральних добрив за 1975 – 2005 роки

Рис. 5.3. Залежність врожайності ярової пшениці від внесення мінеральних та органічних добрив

Рис. 5.4. Залежність врожайності цукрових буряків від внесення мінеральних та органічних добрив

Як видно з складених таблиць та побудованих графіків видно, що існує пряма закономірність зміни врожайності від кількості внесення добрив, як органічних так і неорганічних.

1.       Ґрунт є поживним субстратом рослин: у ньому міститься головний запас потенційної біогенної енергії у вигляді коренів рослин, біомаси мікроорганізмів і гумусу. Без надходження з ґрунту таких елементів як фосфор і калій, було б неможливе створення первинної рослинної продукції.

2.         Формування уявлень про процеси кореневого живлення велося у агрономічному напрямку і було спрямоване на виявлення закономірностей використання мінеральних добрив як чинника регулювання фізіологічних процесів у рослин і формування врожаю.

3.         Кількість нітратного азоту, яка нагромаджується в ґрунті, залежить від вмісту гумусу в ньому, а також від удобрення рослин. Як правило, нітратів утворюється тим більше, чим вища родючість ґрунту. Як бачимо, в районі спостерігається тенденція зниження внесення азотовмісних речовин в грунт, в зв’язку з чим знижується вміст азоту в ґрунті, а тим самим знижується і родючість ґрунтів.

4.         Внесення добрив у грунт повинно проводитися за детально розробленою схемою та з точними розрахунками норм внесення під певний вид культури. Загальна картина нераціонального використання мінеральних та органічних добрив призводить до техногенного навантаження на ґрунти. Більша частина ґрунтового покриву придатного для сільськогосподарського використання на території України знаходиться в незадовільному стані.

5.         При зниженні кількісного співвідношення внесення органічних та мінеральних добрив врожайність сільськогосподарських культур значно знижується. Внесення різноманітних добрив не завжди позитивно впливає на врожайність сільськогосподарських культур, тут має місце також погодні умови та властивості ґрунту.

6.         При аналізі динаміки врожайності за період років 1975 по 2005 існує певна закономірність зниження врожайності сільськогосподарських культур при внесенні органічних добрив та деяке зростання врожайності вибраних нами культур при внесенні мінеральних добрив. Як видно з графіка 5 в період з 1996 по 2005 роки спостерігається незначне зростання врожайності аналізованої нами культури ярої пшениці, а врожайність цукрового буряку дещо втрачається. Отже можемо зробити висновок, що внесення різноманітних добрив не завжди позитивно впливає на врожайність культур, тут має місце також погодні умови та властивості ґрунту.

Список використаних джерел

1.         Агрохімія. / За ред. М.М.Городнього. – К.: ТОВ Алеора, 2003.

2.         Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. - Л.: Наука, 1980.

3.         Алексеев А.М., Гусев Н.А. Влияние корневого питания на водный режим. – М., 1957. – 220 с.

4.         Ансюк П.И. Микроудобрения: Справ очник. – Л.: Агропромиздат, 1990.

5.         Бугай С.М. Растенееводство. – К.: Вища школа, 1975. – 375 с.

6.         Вахмистров Д.Б. Питание растений. – М.: Знание, 1979. – 64 с.

7.         Воробьев С.А. и др. Земледелие. – М.: Колос, 1977.

8.         Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. - М.: Наука, 1974.

9.         Гордієнко В.П.та ін. Землеробство. – К.: Вища школа, 1991. – 268 с.

10.      Колосов И.И. Поглотительная деятельность корневых систем растений. – М.: АН СССР, 1962. – 388с.

11.      Кононова М.М. Органическое вещество почвы. - М: Изд-во АН СССР, 1963.

12.      Крикунов В.Г., Полупанов Н.И. Почвы УССР и плодородие. – К.: Вища школа, 1987. – 380 с.

13.      Лактіонов М.І. Агрогрунтознавство. Навч. посібник / Харк. держ. аграр. ун-т. ім.В.В.Докучаева. - Харків: Видавець Шуст А.І., 2001.

14.      Лісовал А.П. Система використання добрив. – К.: Вид-во АПК, 2002.

15.      Максимов Н.А. Краткий курс физиологии растений, 1958.

16.      Мікроорганізми і альтернативне землеробство. / За ред. В.П.Патики. – К.: Урожай, 1993.

17.      Мусиенко Н.Н., Терневский А.И. Корневое питание растений: Учебное пособие. – К.: Высшая школа, 1989. – 203 с.

18.      Мусієнко М.М. Фізіологія рослин. – К.: Либідь, 2005. – 808 с.

19.      Нобел П. Физиология растительной клетки. – Л.: Изд-во ленингр. Ун-та, 1983. – 232 с.

20.      Назаренко І.І. Ґрунтознавство: Навчальний посібник. - Чернівці: Рута, 1998, 1999.

21.      Павленко М.К. Загальне землеробство. – К.: Вища школа, 1977.

22.      Петербургский А.В. Корневое питание растений. – М., 1964. 340 с.

23.      Потапов Н.Г. Минеральное питание // Физиология сельскохозяйственных растений. – М., 1967. – 320 с.

24.      Польський Б.М., Стеблянко М.І. та ін. Основи сільського господарства: Навч. посібник. – К.: Вища школа, 1991. – 296 с.

25.      Почвоведение / Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Агропромиздат. 1989. –719 с.

26.      Сівозміни у землеробстві України. / За ред. В.Ф.Сайка, П.І.Бойка. – К.: Аграрна наука, 2002.

27.      Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия – М.: Колос, 1981 - 182 с.

28.      Стан родючості грунтів України та прогноз його змін за умов сучасного землеробства. / За ред. В.В.Медведєва. – Х.: Штрих, 2001.

29.      Рубін С.С., Михайловський А.Г. Землеробство. – К.: Вища школа, 1980.

30.      Рубин Б.А. Курс физиологии растений. – М.: Высшая школа, 1961. –583 с.

31.      Румянцев В.И. Земледелие с основами почвоведения. – М.: Колос, 1979. – 287 с.