Фізіологічні основи живлення рослин и застосування добрив

Зміст

Вступ

Розділ 1. Живлення рослин: суть процесу та його особливості

1.1 Коренева система як орган поглинання та обміну речовин

1.2 Функції кореневої системи

1.3 Поглинання елементів мінерального живлення рослин

1.4 Фізіологічні основи використання мінеральних добрив

Розділ 2. Класифікація добрив

2.1 Мінеральні добрива

2.2 Органічні добрива

2.3 Бактеріальні добрива

Розділ 3. Агротехнічні вимоги до внесення органічних і мінеральних добрив

Розділ 4. Екологічний стан ґрунтів

Експериментальна частина

Методика дослідження

Результати дослідження

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

У житті рослин важливу роль відіграє живлення рослин. Нові технології вирощування рослин базуються на використанні нових видів добрив. Оптимальне живлення рослинних організмів у сполученні з раціональним підвищенням ефективності застосування добрив і зменшенням забруднення навколишнього середовища продуктами хімізації дозволить підвищити врожай і поліпшити якість сільськогосподарської продукції.

Умови мінерального живлення в значній мірі залежать від типу ґрунту. Тому при виявленні потреб рослини в мінеральному добриві необхідно виходити як з видових особливостей організму, так і зі специфічних особливостей даного типу ґрунту.

Мета роботи: з’ясувати значення живлення рослин та залежність агрохімічних показників родючості від застосування добрив на прикладі Шосткінського району Сумської області.

Предмет дослідження мінеральне живлення рослин.

Об’єкт дослідження впливу використання добрив на врожайність окремих культур.

Завдання даної роботи:

З`ясувати суть та процеси мінерального живлення рослин;

Охарактеризувати основні класи добрив;

Проаналізувати агротехнічні вимоги до внесення добрив;

Встановити залежність агрохімічних показників родючості ґрунту від використаних та внесених елементів мінерального живлення на прикладі Шосткінського району Сумської області.

Встановити залежність врожайності сільськогосподарських культур від внесення добрив на прикладі Шосткінського району Сумської області.

Робоча гіпотеза: внесення в грунт елементів мінерального живлення сприяє покращенню агрохімічних показників ґрунтів та зростанню врожайності сільськогосподарських культур.

Розділ 1. Живлення рослин: суть процесу та його особливості

1.1 Коренева система як орган поглинання та обміну речовин

У кореневому живленні рослин, як і в фотосинтезі, проявляється одна з найяскравіших властивостей рослинного організму — автотрофність, тобто здатність будувати своє тіло з неорганічних речовин. Крім того, саме живлення рослин забезпечує постійний кругообіг речовин і перенесення енергії, тісно поєднуючи мінеральний та живий світ.

Коренева система, будучи спеціалізованим органом поглинання води, забезпечує також і надходження до рослини мінеральних речовин. Функція кореня не обмежується лише поглинанням і транспортуванням речовин у надземні органи, адже коренева система є також органом активного і спеціалізованого обміну речовин. Корінь забезпечує також виділення в навколишнє середовище різних за природою та біологічним значенням речовин. Фізіологічні функції кореня тісно пов'язані з його анатомічною будовою [12].

Сформована коренева система — досить складний орган з добре диференційованою внутрішньою структурою.

Диференціювання клітин кореня розпочинається в зоні поділу клітин меристеми. В зоні росту розтягуванням ці процеси прискорюються — з'являється ризодерма (епіблема), перші провідні елементи прото- й метафлоеми, трициклу.

Зони поділу та росту розтягуванням кореня — найактивніші ділянки поглинання води і мінеральних речовин. На зовнішній поверхні клітин ризодерми утворюються кореневі волоски, де найактивніше відбуваються процеси метаболізму і куди постійно надходять поживні речовини. Зона поглинання, де зосереджена основна маса кореневих волосків — найактивніша всмоктувальна частин;) кореня.

В міру відмирання ризодерми з кореневими волосками на по верхні кореня з первинної кори формується нова покривна тканина — екзодерма. Клітини первинної кори активно і пасивно транспортують речовини до центрального циліндра кореня, а також виконують функцію синтезу і накопичення різних запасних речовин. На шляху речовин, що надходять із фунтового розчину, є ряд бар'єрів.

Перший із них — це ризодерма, а другий — внутрішній шар клітин первинної кори — ендодерма, бічні стінки оболонок яких мають особливі потовщення — пояски Каспарі, просякнуті лігніном і суберином, а тому непроникні для йонів. Однак пояски Каспарі є не в усіх клітин ендодерми, серед них є так звані пропускні клітини, які не лігніфіковані. Вони локалізовані в місцях утворення бічних коренів і крізь них йони легко транспортуються.

Зона ендодерми — фізіологічний бар'єр, де протопласт "контролює" потік йонів. Функція ендодерми цим не вичерпується, адже вона також затримує та регулює надходження речовин із центрального циліндра в периферійні тканини.

Ще одним бар'єром на шляху до центрального циліндра кореня є перицикл, що складається з активних меристематичних клітин. Перицикл — зовнішній шар осьового центрального циліндра кореня. В ньому накопичуються різні речовини, в тому числі фітогормони, що стимулюють утворення бічних коренів.

Завдяки таким фізіологічним бар'єрам розчин, який потрапляє в центральний циліндр кореня, значно трансформується, а тому відрізняється від ґрунтового розчину. В корені синтезуються "напівфабрикати", які з часом легко залучаються до біосинтетичних процесів уже в стеблі чи листках [8].

Центральний циліндр кореня характеризується радіальним розміщенням первинних провідних тканин — флоеми та ксилеми. Отже, особливості будови кореня багато в чому визначають його функції. Як відомо, листки та корені рослин полярно відрізняються за напругою окисно-відновного потенціалу. Листки мають низьку напругу, корені — навпаки. Утримання даного потенціалу на рівні, що відповідає нормальній життєдіяльності рослин, забезпечується відповідним обміном продуктами їх власної синтетичної функції.

Ще в 1949 р. Д. А. Сабінін обґрунтував концепцію про синтетичну функцію кореня: корінь не лише поглинає мінеральні елементи, а й перетворює їх у процесі транспортування в надземні органи. Синтетична діяльність кореня ґрунтується на базі асимілятів, які надходять від донорів органів фотосинтезу.

Кругообіг речовин у рослині — важлива ланка кореневого живлення. Він зумовлений специфічними вимогами рослини до поживних елементів та джерелами живлення, які для неї доступні. Цей кругообіг тісно пов'язаний як із поглинальною, так і з видільною функцією кореня. Доведено, що через кореневу систему виділяються майже всі типи водорозчинних сполук. Логічно виникає запитання щодо екологічної доцільності таких виділень. Вони можуть бути пристосувальною реакцією на зміну умов середовища, поживними елементами для ризосферної та ґрунтової мікрофлори, частина їх реутилізується тим самим або поряд розміщеним рослинним організмом ценозу. Кореневі виділення зумовлюють явище алелопатії (взаємного впливу) рослин, що входять до складу фітоценозу. Активними алелопатичними агентами ґрунту є тритерпени: еритрородіол і сератіол. Зазначимо, що такі токсичні виділення рослин, як халкони та дигідрохалкони (флоридзин), у ґрунті швидко руйнуються, втрачаючи свою активність. Кількість і склад таких виділень (алкалоїди, глікозиди, сапоніни, кумарини, терпени, флавоноїди тощо) залежать від виду рослин [12].

Розглядається навіть концепція алелохімікатів, тобто продуктів, що утворюються в разі взаємодії рослин і ґрунту, та можуть бути використані як форма природних гербіцидів. Створення такої системи природних гербіцидів може стати однією з біотехнологічних моделей, яка дасть змогу уникнути використання в рослинництві синтетичних гербіцидів із підвищеною токсичністю.

Доведено, що у різних рослин спостерігається специфічність кореневих виділень, із якими пов'язують так звану ґрунтовтому.

Це явище є типовою ознакою антропогенних змін в екосистемі ґрунту. Монокультура як екологічний фактор порушує природні процеси в масштабі екосистеми ґрунту. Втомлений ґрунт характеризується надмірним розвитком шкідливих для рослин мікроорганізмів. Встановлено, що 15...45 % виділених із таких ґрунтів мікроорганізмів продукують фітотоксини. В таких ґрунтах надмірно розвиваються бактеріофаги, що знищують бульбочкові бактерії, знижуючи продуктивність азотфіксації.

Ґрунтовтома — одна з найбільших проблем світового землеробства, яка перебуває під контролем продовольчої комісії Організації Об'єднаних Націй (ФАО ООН). За даними цієї комісії внаслідок ґрунтовтоми щороку втрачається 25 % загальних біологічних втрат світового врожаю. Таке явище як ґрунтовтома у природних ценозах не спостерігається.

Токсичність речовин, що виділяються коренем, найчутливіше проявляється в зоні ризосфери — шарі ґрунту (2—3 мм), що безпосередньо оточує кореневу систему рослин. Кореневі виділення, відмерлі кореневі волоски сприяють розвиткові в ризосфері різноманітних мікроорганізмів. Деякі з них забезпечують рослини азотом, синтезують біологічно активні речовини, які стимулюють ріст рослин, мінералізують органічні сполуки. Інші, навпаки, пригнічують рослини, виділяючи певні токсини. Взаємодія кореневих систем і мікрофлори проявляється у формі ризосферного ефекту, величина якого визначається відношенням кількості мікроорганізмів у ризосфері до вмісту їх у ґрунті за її межами.

Кореневі виділення здатні змінити водний режим ґрунту й рослини, інтенсивність дихання, транспірації, засвоєння вуглеводів тощо.

1.2 Функції кореневої системи

Питання про функції кореневої системи представляє цілий ряд проблем, пов'язаних з живленням рослин, і тому необхідно познайомитися з основами виділення і синтезу речовин у коренях, транспортом іонів у клітину, тканини й органи.

Роль кореня в житті всієї рослини багатогранна. У першу чергу, корінь - це спеціалізований орган поглинання води і мінеральних елементів з ґрунту. Друга сторона діяльності кореневої системи - часткова чи повна переробка поглинених іонів, їх відновлення, включення в різні органічні сполуки і транспортування в наземні органи для синтезу складних метаболітів і фізіологічно активних речовин. Ця сторона синтезуючої функції коренів пов'язана з процесом поглинання. Третя функція - виділення в навколишнє середовище речовин, різних за хімічною природою і біологічним значенням [9].

У роботах Д Н. Прянишникова вивчення питання про порівняльну цінність різних неорганічних сполук азоту, як джерел азотного живлення, послужило частиною цікавих досліджень з перетворення сполук азоту в кореневій системі. Спочатку зацікавило запитання про походження і роль аспарагіну. Відомо, що ця речовина нагромаджується при проростанні насіння у темряві в дуже значних кількостях, що азот аспарагіну складає біля половини всього азоту проростків. Значного поширення набуло уявлення про аспарагін, як продукт розпаду білків, що виникає при мобілізації білкових запасів насіння. Експериментально Д. Н. Прянишников (1945) [9] довів, що аспарагін не може бути безпосереднім продуктом розпаду білків при проростанні насіння, а виникає в результаті вторинного синтезу. Це було зроблено шляхом проведення дослідів по вивченню здатності рослин засвоювати азот аміачних солей при різних умовах використання. Проростки гороху, ячменя і люпину жовтого тим краще здатні утворювати аспарагін за рахунок амонійних солей, які надходять ззовні, чим краще вони забезпечені вуглеводами. У темряві проростки в процесі дихання витрачають свої вуглеводні запаси і перетворюються в організм, позбавлений можливості використовувати аміак для синтезу аспарагіну.

Д Н. Прянишников уявляв, що рослини мають можливість знешкодження аміаку шляхом його проміжного зв'язування з органічними молекулами, що виникають у процесі метаболізму. У результаті вивчення дикарбонових амінокислот і амідів у рослин у період інтенсивного білкового обміну він знайшов, що ці з'єднання грають важливу проміжну і разом з тим захисну роль у системі перетворень, що супроводжуються вивільненням і використанням аміаку. Подальші дослідження розкрили біохімічну картину первинної асиміляції коренями іонів амонію і показали провідну роль у цьому процесі циклу ди- і трикарбонових кислот. Азот, що поглинається коренями, зазнає амінування й амідування.

Д А. Сабінін в 1949 р. обґрунтувати концепцію про синтетичну роль коренів. Основні положення цієї концепції наступні:

корінь здатний не тільки поглинати мінеральні елементи, але і перетворювати їх (частково або цілком) і подавати в наземні органи в зміненому вигляді;

корінь впливає на надземні органи не тільки за рахунок забезпечення їх водою і мінеральними елементами, але і за рахунок продуктів специфічних реакцій обміну речовин, що відбуваються в коренях.

Практично підтвердилося положення про синтез у коренях фізіологічно активних речовин гормональної природи неауксинового типу. Серед речовин, які потрібні для росту, у першу чергу необхідно назвати цитокінини. Вони синтезуються в коренях і пересуваються в надземні органи.

Основними реакціями первинного включення аміаку в коренях більшості рослин є, на думку багатьох авторів, амінування -кетоглутарової кислоти й амідування глутаминової кислоти. Оскільки в патоці часто переважає аланін, був зроблений висновок про те, що перед надходженням NН_>2>-сполук з коренів у погони відбувається часткове переамінування з глутамінової в піровиноградну кислоту. Ця суміш частково використовується в коренях для синтезу білків, частково ж виділяється в трахеїди ксилеми і переноситься з висхідним током патоки в надземні органи, досягаючи точок росту і листків [9].

У деяких рослин як перші продукти асиміляції NН_>3> при нормальних умовах утворюються такі багаті NН_>2>-групами сполуки, як цитрулін, алантоінова кислота, алантоін і деякі інші. Ці речовини також виділяються в патоку і належать до органічних транспортних форм азоту. Їх NН_>3>-групи використовуються для переамінування з іншими акцепторами, що приводить до утворення амінокислот.

Здатність коренів синтезувати ряд сполук, у тому числі вітамінів, детально вивчалася в досвідах А. М. Смирнова (1970). Приведені дослідження показали, що найбільше інтенсивно аскорбінова кислота синтезується в коренях бобових, особливо вики і гороху.

Корені рослин (проростки) при вирощуванні їх у темряві зберегли здатність до синтезу аскорбінової кислоти. При цьому в коренях бобових синтезувалося її більше, ніж в коренях інших рослин. На підставі цих даних можна припустити, що в коренях проростків аскорбінова кислота накопичується не в результаті відтоку її з листів, а утворюється за рахунок процесів біосинтезу, що протікають безпосередньо в тканинах коренів [9].

Відомо, що синтез амінокислот локалізований у певних ділянках кореня. Перетворення амінокислот у патоці й у коренях при вегетації показує, що біосинтез амінокислот у коренях відіграє більш значну роль у початковій фази вегетації. У коренях рослин у міру їх розвитку змінюються як спрямованість біосинтезу, так і перетворення амінокислот. З віком змінюється не тільки кількісний, але і якісний вміст амінокислот [13].

Корені рослин здійснюють асиміляцію азоту переважно в зоні кори.

Кількісний склад амінокислот змінюється в процесі росту клітин кореня. Велика кількість амінокислот у зонах розтягнення і диференціації свідчить про зростання потреби амінокислот для білкового синтезу, здатність до якого збільшується в міру росту клітини.

Зміна амінокислотного складу коренів і подачі з патокою амінокислот у процесі вегетації рослин є відображенням нормального функціонування коренів, їх синтезуючої діяльності протягом онтогенезу.

Корені в рослині як би виконують роль "залози", що виробляє за рахунок асиміляторів, які надходять з листків, і азоту з ґрунту багато вторинних азотистих сполук, у тому числі речовини регуляторного характеру. Синтезовані в коренях сполуки надходять у надземні органи. Кругообіг речовин у рослині є ланкою кореневого живлення і тому чітко контролюється потребою рослини. Цей кругообіг тісно пов'язаний з поглинаючою і видільною діяльністю коренів і служить в основному для розподілу вироблених NН_>2> - сполук.

Однієї з функцій кореневої системи є виділення в навколишнє середовище речовин, різних за хімічною природою і біологічним значенням. Експериментально встановлено, що через кореневу систему виділяються майже всі типи водорозчинних органічних сполук. У складі кореневих виділень виявлено багато різноманітних амінокислот і органічних кислот. Неодмінними компонентами кореневих виділень є цукри. Кількість і склад кореневих виділень визначаються видовими і сортовими особливостями рослин. Наприклад, кореневі виділення в бобових рослин значно багатші на амінокислоти, ніж злакові; яблуня через корені виділяє фенольні речовини, а овес - речовини типу лактонів.

Є відомості про те, що корені здатні виділяти мінеральні речовини. Яскравим прикладом можуть служити бобові й олійні культури, корені яких виділяють фосфорну кислоту й інші мінеральні елементи [9].

Отже, кількість виділених у ґрунт речовин може істотно перевищувати рівень їх вмісту в самому корені. Цей феномен означає, що екскреторні процеси визначаються життєдіяльністю всього організму, а корінь виконує функцію органа виділення. Процес виділення речовин відбувається постійно і, мабуть, є нормальною функцією рослинного організму. Зараз визнається існування постійного круговороту поживних речовин по рослині, під яким варто розуміти пересування елементів ґрунтового живлення з коренів у надземні органи, а потім знову в корені, звідки частина речовин може мігрувати назад у ґрунт.

Одним з найбільш переконливих підтверджень інтенсивних виділень є відзначені факти негативного балансу процесів живлення на останніх етапах онтогенезу рослин. Поглинені коренями зольні елементи наприкінці вегетації в значних кількостях повертаються в ґрунт (22 % Са, 10 % Мо). Виділення фосфорної кислоти коренями люпину, гірчиці, ярового рапсу може скласти близько 14-34%, усієї фосфорної кислоти, що поглинається рослиною.

Швидкості виділення і поглинання К, Nа, Са, Со настільки великі, що рослини за період вегетації здатні поглинути і виділити в десятки разів більше цих елементів, ніж містили їх у собі в період вегетації.

Виділення метаболітів коренями властиве зоні кореневих волосків, і кореневі виділення, як правило, мають кисле середовище.

Виникає питання: яка екологічна доцільність викиду асимільованого вуглецю і раніше поглинених елементів мінерального живлення.

1. Безсумнівно, ці виділення, з одного боку, можуть бути пристосувальною реакцією до змін у зовнішньому середовищі. Відзначено, що висихання ґрунту до початку зів'янення рослин і наступного її поливу сприяють посиленому виділенню амінокислот і відновлених сполук з рослин.

З іншого боку, виділення позаклітинних гідролаз у ризосферу, очевидно, свідчить про пристосування рослинних форм у процесі еволюції до використання деяких елементів мінерального складу.

2. Виділені кореневою системою продукти життєдіяльності накопичуються в ризосфері і служать поживним субстратом для ризосферної і ґрунтової мікрофлори, тобто корені забезпечують її азотом і вуглецем у легко доступній формі. Наявність легко доступної органічної речовини сприяє розвитку клубенькових бактерій. У вигляді кореневих виділень безпосередньо на процеси азотфіксації витрачається від 25 до 37 % вуглецю, фотосинтезованого рослиною.

3. Частина кореневих виділень реутилізується. Прямий обмін метаболітами коренів сусідніх рослин між собою відіграє ведучу роль у взаєминах рослин у фітоценозах.

Як відомо, при багаторічному, беззмінному вирощуванні тієї чи іншої культури відбувається збідніння якісного складу мікрофлори. Рослинні виділення можуть пригнічувати існування деяких представників ґрунтової мікрофлори.

Негативний вплив токсичних кореневих виділень деякою мірою пов'язаний з наявністю в ґрунті органічної речовини. Чим нижчий вміст органічної речовини в ґрунті, тим швидше настає стомлюваність ґрунту.

Результати визначення активності ферментів ризосфери показали, що ферментативна активність ґрунту знаходиться в тісному зв'язку з діяльністю кореневих систем. Про здатність тонких закінчень коренів виділяти в навколишнє середовище активну протеазу вказував В.Д.Купревич (1954). Виявляється також певна залежність між чисельністю мікроорганізмів у ґрунті й активністю протеаз.

Кореневі виділення здатні змінювати водяний режим у ґрунті і рослині, порушувати інтенсивність транспірації, дихання і засвоєння вуглеводів [12].

1.3 Поглинання елементів мінерального живлення рослин

Поглинання мінеральних елементів - саморегульований процес. В основі його лежить здатність рослин підтримувати збалансованість рівнозначних потоків іонів мінеральних солей, що забезпечує необхідний для життєдіяльності рівень нагромадження мінеральних елементів. Будь-яке відхилення від цього рівня викликає ряд процесів, спрямованих на відновлення втраченої рівноваги, тобто на включення гомеостатичних механізмів. При цьому можливі не тільки повернення до вихідного рівня нагромадження мінеральних елементів у клітках, але і перехід (відповідно до їхнього змісту в зовнішнім середовищі) на новий рівень, що лежить у межах фізіологічних норм відхилень.

Під іонним гомеостазом клітини варто розуміти систему, що забезпечує підтримку і розподіл внутрішньоклітинних концентрацій і активностей іонів і води. Підтримка іонного гомеостазу в клітинах рослин може досягатися різними шляхами. Один зі шляхів регуляції іонного гомеостазу рослин полягає в тому, що поглинання одного іона може відбуватися за рахунок виділення іншого. Особливо у великих розмірах таке заміщення може відбуватися в галофітів. У них повнота заміщення поживних іонів баластовими (Nа ⁺,Cl^-) досягає 70 %.

Іншим шляхом регуляції іонного гомеостазу рослин є посилення видільної діяльності кореневої системи, сольових залоз. А. М.Смирнов (1970), вивчаючи ріст і метаболізм ізольованих коренів у стерильній культурі, установив, що в процесі росту в ізольованій культурі корені виділяють у середовище крім органічних сполук катіони й аніони.

Третій шлях підтримки іонного гомеостазу - це перерозподіл вмісту іонів в органах рослин. Надлишок іонів солей може виділятися в старі листки, затримується в коренях [8].

Оскільки для нормального функціонування клітин рослин важлива не тільки концентрація тих чи інших іонів солей, але і їх співвідношення, то в клітині відбуваються процеси, що забезпечують необхідне співвідношення різнозарядних іонів. Тут набирає сили закон сталості відношення суми катіонів до суми аніонів.

Рослина поглинає катіони в еквівалентно більшій кількості, ніж аніони, тому одержана частка небагато більша 1.

Прикладом цього можуть бути численні дослідження і кількісний аналіз поживних речовин, що витрачаються деревом на створення деревини, листків і плодів. Підсумувавши показники виносу, установлені для різних умов оброблення плодових культур, можна одержати наступні середні значення виносу чистих поживних елементів (у кг/га): азот - 76; фосфор - 33; калій - 110; кальцій - 70.

Якщо взяти за основу вищенаведені середні значення виносу поживних речовин, то співвідношення N: Р : К : Са буде відповідати 1:0,4:1,4:0,9. Навіть при однобічному внесенні мінеральних речовин його величина майже не змінюється, тому що інтенсивне поглинання калію потім буде вирівняно, наприклад, незначним поглинанням магнію і кальцію, що є антагоністами, чи сильне поглинання NО_>3>^- буде урівноважено не менш інтенсивним поглинанням катіонів унаслідок їх синергізму. Посилений синтез органічних кислот є одним з діючих способів зв'язування катіонів і нейтралізації сполук основного характеру. Велику роль в утриманні кислотно-лужної рівноваги в клітинах відіграють органічні полікатіони і поліаніони (амінокислоти, нуклеїнові кислоти, фосфоліпіди. полісахариди).

Основним, і найчастіше єдиним, джерелом мінеральних речовин для рослин служить ґрунт.

Вивчення питання транспорту елементів є одним з основних у мінеральному живленні. Це визначено наступним: по-перше, сутність живлення рослин полягає в поглинанні і включенні в метаболізм мінеральних елементів у результаті обміну між організмом і середовищем.

По-друге, з'ясування питань, пов'язаних із транспортом, наближає нас до керування продуктивністю сільськогосподарських рослин на більш високій теоретичній основі. Знаючи умови поглинання і пересування того чи іншого елемента, можна кількісно змінити вміст його в тканинах [12].

По-третє, вивчення транспорту елементів сполучено із з'ясуванням властивостей і функцій клітинної оболонки, мембранних утворень, зв'язку між клітками і тканинами.

В остаточному підсумку іонний транспорт накладає відбиток на всі основні групи явищ: перетворення речовин, енергії, передачу інформації.

Тривалий час серед фізіологів рослин була розповсюджена думка, відповідно до якої елементи мінерального живлення надходять у рослини разом з водою на основі осмотичних і дифузійних закономірностей. Вважалося, що речовини поглинаються рослиною в тих же кількостях і співвідношеннях, у яких вони знаходяться в ґрунтовому розчині. Було встановлено, що процеси поглинання води й елементів мінерального живлення в широких межах незалежні одне від одного. Вода необхідна як розчинник речовин, у розчиненому стані окремі елементи пересуваються по рослині, але поглинання речовин рослиною відбувається вибірково, що може цілком змінювати співвідношення поглинених речовин у порівнянні з тими, які є в зовнішньому розчині. Це дуже важливе принципове питання фізіології кореневого живлення рослин.

Експерименти цілком підтверджують теоретичний висновок про незалежність процесів поглинання солей і води кореневими системами. Д А. Сабінін (1955) [8] приводить три ряди фактів, що є підставою для твердження про незалежності цих процесів.

По-перше, не існує прямого зв'язку між кількістю транспірованої рослинами води і кількістю солей, поглинених з розчину, що оточує кореневі системи. Установлено, що навіть при слабкій транспірації (11 відносних одиниць) відбувалося інтенсивне поглинання солей (50 відносних одиниць). Відзначено, що при більшій транспірації спостерігається деяке посилення поглинання солей, але воно є дуже невеликим, що ледь виходить за межі похибки методу обліку поглинання солей.

Другий ряд факторів, що свідчать про відсутність зв'язку між поглинанням води і розчинених речовин із середовища, що оточує корені, це дані про одночасний рух іонів солей і води через кореневі системи в протилежних напрямках. При розгляді видільної функції коренів відзначалося, що з кореневих систем серед інших речовин виділяються в зовнішнє середовище різні іони. Наприклад, при рН < 6,0 з коренів злаків, вирощених у водяній культурі, виділяється кальцій. При визначених значеннях рН на світлі в умовах інтенсивної транспірації відбувається виділення сульфат- і фосфат-іонів.

Третій ряд факторів, що обґрунтовують представлення про незалежність поглинання іонів коренями від поглинання води, складають результати досвідів по засвоєнню кореневими системами іонів із ґрунту.

Завдяки роботам ґрунтознавців і фізіологів стало відомо, що живильні речовини з ґрунту в корені надходять переважно у формі іонів, чи присутніх у розчині, чи адсорбованих частками. Поглинання іонів здійснює головним чином молода (зростаюча) частина коренів. Існує кілька шляхів, що забезпечують сталість контактування коренів з елементами харчування. По-перше, це досягається завдяки активному пошуку необхідних іонів самою рослиною: збільшенню довжини коренів і освоєнню нової товщі ґрунту. Так здійснюється перехоплення елементів харчування. По-друге, іони надходять у корені з масовим струмом, що виникає в ґрунті в результаті транспірації води рослинами. По-третє, іони пересуваються з ґрунту убік коренів дифузно по градієнті концентрації [8].

Пайова участь кожного з перерахованих шляхів доставки іонів до коренів у залежності від умов може істотно мінятися. Так, доставка багатьох елементів-біофілів до коренів здійснюється переважно масовим потоком. Однак це можливо тільки при їхньому значному змісті в ґрунтовому розчині. Якщо ґрунтовий розчин бідний елементами харчування, то відбувається обмін іонами між клітками епідермісу і частками ґрунту. Обмін може чи відбуватися безпосередньо між поверхнями чи клітки частки, чи в результаті переходу іонів у ґрунтовий розчин.

Відповідно до сучасних представлень, на першому етапі поглинання елементів мінерального харчування значну роль грає їхня адсорбція на поверхні кліток і тканин. Перша протікає за рахунок електричних сил адсорбуючої поверхні, друга - за рахунок взаємодії з зарядами амфотерних з'єднань протоплазми. Торкаючись питання про значення адсорбції в процесах харчування рослин, слід зазначити роботи Д А. Сабініна (1940), И. И. Колосова (1962) [12]. Автори вказували, що розгляд процесу надходження речовин у клітину повинен починатися з ефекту взаємодії оболонок рослинних клітин з іонами зовнішнього середовища, і досить чітко сформулювали уявлення про клітинну стінку як про іонообмінну фазу.

Значна інформація про роль оболонки в первинному поглинанні іонів була отримана в роботах, присвячених питанню локалізації так званого вільного простору. Д Б. Вахмістров (1969) довів, що вільний простір локалізований у клітинній оболонці і не поширюється на цитоплазму. Цей висновок прийшов на зміну раніше пануючим уявленням, згідно яким основним місцем адсорбції іонів була протоплазма.

Ряд досвідів, виконаних на ізольованих клітинних оболонках позбавлених слідів цитоплазми, показав їх високу адсорбційну ємність.

Таким чином, сорбційні властивості клітинної оболонки повинні значно впливати на процес поглинання іонів рослинною клітиною. Припускають, зокрема, що в результаті адсорбції при дуже низьких іонних концентраціях відбувається значне концентрування речовин на фазовій границі клітина/зовнішній розчин. Показано, що клітинна стінка, як перший бар'єр на шляху проникнення елементів мінерального живлення, є слабкокисла катіонообмінна мембрана, матриця якої утворена целюлозою і несе певну кількість карбоксильних груп, що зв'язують катіони. Притягування до клітинної стінки позитивно заряджених часток збільшує концентрацію розчинних речовин, що приводить до підтримки в клітинній стінці більш високого осмотичного тиску, ніж у розчині.

Ключову роль у здійсненні контролю за рухом іонів із клітини в клітину відіграє плазмалема. Для елементів мінерального живлення вона служить просто бар'єром, що обмежує їх рух по градієнту концентрацій. Однак для деяких іонів роль плазмалеми більш специфічна. У цих випадках у мембранах включаються механізми, що полегшують рух іонів через мембрану по градієнту їх концентрацій. Це відбувається тоді, коли клітини активно накопичують які-небудь іони, концентрація яких повинна підтримуватися на низькому рівні. При такому активному транспорті іонів через мембрану витрачається енергія, накопичена у формі АТФ.

Отже, по своєму відношенню до енергетичних процесів транспортні системи рослин поділяють на пасивні й активні механізми. Пасивні механізми приводять лише до прискорення вирівнювання концентрації речовин у зовнішнім середовищі і у внутрішньому об`ємі клітин. Вважається, що рушійною силою такого процесу є концентраційний градієнт, і тому передбачається, що перенос, що є власне кажучи полегшеною дифузією, відбувається без додаткової витрати енергії.

1.4 Фізіологічні основи використання мінеральних добрив

Використання мінеральних добрив — основний засіб підвищення врожайності сільськогосподарських культур. За рахунок азоту, фосфору, калію та інших дефіцитних у землеробстві елементів, які містяться у відповідних типах мінеральних добрив, культурні рослини краще використовують енергію Сонця і ґрунтово-кліматичні фактори, що дає змогу одержувати додаткові врожаї. Нестачу цих елементів неможливо замінити ніякими іншими агротехнічними заходами.

Ефективність добрив залежить від потреб рослин у поживних елементах і здатності ґрунту задовольняти ці потреби. Таку взаємозалежність образно виразив Д. М. Прянишников [9] у вигляді трикутника, де у вершинах кутів розташовуються рослина — грунт — добрива, причому рослина розміщена у верхньому куті. Цим підкреслюється, що рослина і її врожайність — основа всіх проблем економічних і біологічних наук у практиці сільського господарства. Існують три загальноприйняті правила діагностики живлення.

• Впродовж вегетаційного періоду контролюють ступінь забезпечення посіву майбутнього врожаю основними елементами живлення. Основою діагностики живлення є хімічний склад рослин протягом вегетації. Одночасно з хімічним аналізом рослин слід враховувати етапи їхнього росту і розвитку.

• Визначають кілька поживних елементів, причому не менше трьох основних — азот, фосфор, калій.

• Зіставлення даних хімічної діагностики з урахуванням особливостей росту рослин та кліматичними умовами й агротехнікою.

Рослинна діагностика не замінює ґрунтових аналізів, а слугує для глибшого розуміння забезпечення рослин поживними речовинами в конкретних умовах їх вирощування.

Це дає змогу уточнити необхідний і ефективніший склад виду добрив. Облік винесення основних поживних елементів (азоту, фосфору, калію) сільськогосподарськими культурами — один з найважливіших показників, необхідних для встановлення раціональних доз добрив.

Показники винесення поживних речовин польовими культурами відображають зональний характер, що зумовлюється сортовими особливостями культур, зміною умов вирощування та зоною поширення окремих культур. Кількість доступних для рослин поживних речовин у ґрунті залежить також і від кількості внесених добрив. Тому в інтенсивних технологіях землеробства саме добривам належить основна функція створення в ґрунті оптимальних гармонійних співвідношень між елементами живлення [9].

Для визначення доз треба враховувати неврівноважене співвідношення між поживними речовинами ґрунту і вносити поправки в дози застосовуваних добрив, щоб привести кількісне співвідношення N : Р: К у ґрунті у відповідність до потреб кожної культури. У практиці землеробства найчастіше доводиться мати справу з азотними, фосфорними та калійними добривами.

Азотні добрива характеризуються високою ефективністю в усіх ґрунтово-кліматичних зонах. За підрахунком відомого агрохіміка О. В. Петербурзького [9], 1 кг азоту міндобрив за високої агротехніки забезпечує приріст урожаю зерна 20 кг/га. Залежно від форми азоту азотні мінеральні добрива поділяють на чотири групи:

аміачні (азот міститься у формі аміаку — амоній сульфат, амоній хлорид, аміачна вода);

нітратні (аніон нітратної кислоти — натрієва і кальцієва селітра);

аміачно-нітратні (аміачна і вапняно-аміачна селітра, сульфат і нітрат амонію);

амідні (азот в органічній амідній формі — сечовина, кальцій ціанід).

Нітратний азот не вбирається ґрунтом, легко розчиняється у воді, проникає у глибші шари і швидко поглинається рослинами. Тому нітратні, а також аміачно-нітратні солі слід використовувати для підживлення рослин під час вегетації, а також для внесення у невеликих дозах у рядки та гнізда під час сівби. Нітратний азот може легко вимиватися з ґрунту в разі достатнього зволоження, особливо в умовах зрошення, а також на легких дерново-підзолистих ґрунтах, унаслідок чого в таких умовах можливі значні його витрати.

Аміачний азот вбирається ґрунтом і локалізується в місцях внесення добрива й вимивається тільки після переведення його в нітратну форму під впливом нітрифікації. Ці добрива слід вносити восени.

У виробничих умовах для успішного формування бобово-ризобіального симбіозу важливим моментом, поряд із внесенням мінеральних добрив, є зараження кореневої системи рослин бульбочковими бактеріями. Досягається це шляхом передпосівного обробітку насіння бобових культур бульбочковими бактеріями або через внесення їх у ґрунт як спеціального препарату — нітрагіну. Передпосівна інокуляція зерна нітрагіном — досить ефективний агроприйом, який забезпечує підвищення врожаю бобових культур на 5...30 %. Успіх нітрагінізації значною мірою залежить від штаму бактерій, внесення в ґрунт фосфорно-калійних добрив, а також сірки, кальцію і молібдену. Використовується також азотобактерин, який збагачує ґрунт азотфіксаторами, що вільно існують.

Ефективність дії фосфорних добрив залежить від властивостей ґрунту і особливостей культур, у разі правильного застосування яких приріст урожаю на 1 кг Р_>2>О_>5> становить для зернових у середньому 5... 10 кг/га. Ці добрива не тільки підвищують урожай, а й прискорюють достигання сільськогосподарських культур. Особливо помітний вплив їх у більш ранні фази розвитку рослин. З фосфорних добрив найбільше використовують суперфосфат (звичайний порошкоподібний або гранульований і марганізований, а також подвійний), фосфатшлак мартенівський, фосфоритне борошно, знефторений фосфат.

Суперфосфат — найпоширеніше фосфорне добриво. Найкращі результати від його внесення на солонцюватих ґрунтах, бо на кислих за ефективністю він поступається нейтральним фосфорним добривам.

Фосфатшлак (фосфоритне борошно) слід вносити на кислих дерново-підзолистих і опідзолених ґрунтах, а знефторений фосфат — На дерново-підзолистих і опідзолених та вилугуваних чорноземних Ґрунтах.

За даними багатьох дослідів, приріст товарної продукції від 1 кг К_>2>О (діючої речовини калійного добрива) для зернових культур становить 3,8 кг/га. До концентрованих калійних добрив належать калій хлорид, калійна селітра, калій сульфат, калімагнезія. Остання — особливо цінне добриво на легких дерново-підзолистих ґрунтах для культур, які негативно реагують на хлор [9].

До складних мінеральних добрив належать азотно-фосфорні: амофос, діамофос, нітрофос, амонізований суперфосфат; азотно-калійні: калійна селітра; азотно-фосфорно-калійні: нітроамофоски, діамонітрофоски, нітрофоски (останні найпоширеніші з усіх складних мінеральних добрив).

Нормами (дозами) добрив називають розраховану чи фактичну кількість добрив, яку вносять на 1 га. Як правило, норму виражають у кілограмах діючої речовини (N, Р_>2>О_>5> і К_>2>О), яку вказують за відповідного поживного елемента (наприклад, N_>60>P_>80>K_>90>).

Щоб виразити норму внесення мінеральних добрив у їхній фізичній масі, слід задану норму в кілограмах поживних речовин розділити на відсотковий вміст поживної речовини у відповідному добриві.

Для того щоб окремі типи мінеральних добрив перерахувати на умовні одиниці поживних елементів (азотні добрива в перерахунку на амоній сульфат із вмістом 20,5 % N, фосфорні — на простий суперфосфат із вмістом 18,7 % Р_>2>О_>5>, калійні добрива — на калійну сіль із вмістом 41,6 % К_>2>О) та фізичну масу, використовують такі коефіцієнти: азотні добрива — 4,88; фосфорні — 5,35; калійні добрива — 2,40.

Для переводу мінеральних добрив у 100 %-й вміст поживних речовин фізичну масу даного добрива множать на величину відсоткового вмісту в них поживних речовин і ділять на 100.

У складних добривах кількість поживної речовини визначають так само окремо за азотом, фосфором, калієм. Останнім часом усі поживні речовини в добривах, ґрунті та рослині виражають в елементарній формі, тобто не в формі оксидів, а у вигляді елементів. Наприклад, коефіцієнти перерахунку з оксидів на елементи пожив них речовин і, навпаки, для фосфору і калію такі: Р_>2>О_>5> — 0,4364 Р; Р — 1,2911 Р_>2>О_>5>; К_>2>О — 0,8301 К; К — 1,2046 К_>2>О.

Визначаючи дози добрив, важливо враховувати потреби різних культур в окремих елементах живлення. Розрізняють господарський, винос, тобто такий, де поживні речовини у рослинах є частиною врожаю, і біологічний, що становить максимальну кількість поживних речовин, яку винесено з ґрунту протягом вегетаційного періоду. Різні культури значно відрізняються за величиною поживних речовин. Якщо озима пшениця для створення врожаю 40 ц/га потребує в середньому 132...150 кг азоту, 43...60 кг фосфору і 85...112 кг калію, то для вирощування 400 ц/га цукрових буряків ці цифри становлять відповідно 180...220; 60...80 і 220...300.

За науково обґрунтованого програмування врожайності і визначення оптимальних доз добрив слід враховувати такі основні умови:

• загальну потребу даної культури в поживних елементах залежно від запрограмованого врожаю (основної і побічної продукції) та умов вирощування;

• можливе використання рослинами поживних речовин ґрунту;

• техніку внесення добрив;

• коефіцієнти використання рослинами поживних речовин запланованих добрив;

• економічні й організаційно-господарські умови, які визначають економічну ефективність різних доз добрив.

В Україні в усіх природних зонах у разі внесення мінеральних добрив спостерігається певна закономірність ефективності дії добрив на різних ґрунтах:

• на дерново-підзолистих і підзолистих ґрунтах високу ефективність, якщо провести вапнування, дають азотні, фосфорні та калійні добрива, на невапнованих ґрунтах — високоефективне - фосфоритне борошно;

• на сірих лісових ґрунтах, вилугуваних і опідзолених глибоких Малогумусних чорноземах найефективніші азотні добрива, а на їхньому фоні — й фосфорні та калійні;

• на звичайних, карбонатних і південних чорноземах високий ефект дають фосфорні добрива і середній — азотні; дія калійних добрив дещо слабша;

• на темно-каштанових і каштанових ґрунтах можна вносити у рядки фосфорні добрива.

Слід зауважити, що в умовах зрошення на цих ґрунтах високоефективні всі добрива. Для одержання високоякісних врожаїв сільськогосподарських культур, крім мінерального живлення, необхідно забезпечити оптимальний водний режим і найкращі умови для функціонування фотосинтетичного апарату рослинного організму.

Розділ 2. Класифікація добрив

2.1 Мінеральні добрива

Азотні добрива. Азот входить до складу найважливіших рослинних сполук, що відіграють провідну роль у всіх процесах життєдіяльності. . Він міститься в білках, нуклеїнових кислотах, фосфатидах, пептонах, поліпептидах, амінокислотах, хлорофілі, ферментах, токсинах, антитоксинах, вітамінах та ін. Нестача азоту призводить до зниження вмісту в рослині сполук, які містять азот, і в результаті — до порушення нормального перебігу життєвих процесів. Особливо сильно нестача азоту позначається на рості рослин. В результаті підсилення азотного живлення рослини розвивають міцну вегетативну масу, в них збільшується вміст білка, спостерігається загальне зростання урожайності. Регулюючи азотне живлення рослин, можна не тільки впливати на абсолютну величину врожаю, а й на його якість та структуру. Так, під час посиленого живлення рослин азотом збільшується кількість зеленої маси (наприклад, при вирощуванні силосних культур) і білка (наприклад, у зерні пшениці). Навпаки, при зниженні азотного живлення зменшується вміст азотних речовин у рослинах (наприклад, високий вміст азотних речовин в цукровому буряку знижує його якість).

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 NO_>3>^-), аміачні (з азотом у формі NH_>4>⁺), аміачно-нітратні (азот як у формі NO_>3>^-, так і NH _>4>⁺)та амідні добрива (форма азоту NH_>2>^-).

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 (Р_>2>О_>5>) 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(Н_>2>РО_>4>)_>2>, СаНРО_>4> та Са_>3>(РО_>4>)_>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(Н_>2>РО_>4>)_>2>, значно вища, ніж доступність фосфору фосфоритного борошна— Са_>3>(РО_>4>)_>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 К_>2>О) 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, Na_>2>SO_>4> 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 — KNO_>3>, амофос — NH_>4>H_>2>PO_>4>, діамофос — (NH_>4>)_>2>HPO_>4>. Комбінованими називають добрива, елементи яких сполучаються не тільки хімічним, а й фізичним способом (наприклад, сплавлюванням): амонізований суперфосфат (NH_>4>H_>2>PO_>4>_> >+ CaSO_>4>), 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, СаС1_>2>) 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, KNO_>3>), 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 % Р_>2>О_>5> до 10—13 % К_>2>О, до 40 % і більше СаО, а також мікроелементи (табл. 2.2.).

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

Рослина	Р>2>О>5>	К>2>О	СаО
Стебла соняшнику і солома гречки Житня і пшенична солома Дрова Торф	2—4 4—7 2—7 1—2	30-35 10—14 3—14 0,5—2	18—20 8—10 30—40 15—25

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, %

Складові частини	Свіжий гній	Після зберігання протягом місяців
2	4	5—8
Вода	72,0	75,5	74,0	68,0
Органічні речовини	24,5	19,5	18,0	17,5
Азот загальний	0,52	0,60	0,66	0,73
Азот аміачний	0,15	0,12	0,10	0,05
Фосфор (Р>2>О>5>)	0,31	0,38	0,43	0,48
Калій (К>2>О)	0,60	0,64	0,72	0,84

Як видно з таблиці, у гною міститься багато основних елементів живлення рослин. Середній вміст їх у гною можна прийняти таким: N — 0,5%; Р_>2>О_>5> — 0,2; К_>2>О — 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

Характер надбавки	Зона
нечорноземна	чорноземна	степова посушлива (південний схід)
Абсолютна, ц/га Відносна, до % урожаю без гною	6,5 100	4,5 65	2,2 27

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 СО_>2>, 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%, К_>2>О — 0,46, Р_>2>О_>5> — 0,01 % і менше. Тому, щоб поліпшити поживну якість гноївки, до неї перед внесенням у грунт добавляють суперфосфат з розрахунку 2 кг Р_>2>О_>5> 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 % Р_>2>О_>5> 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

Фон	Урожайність картоплі, ц/га, при внесенні добрив
0	18	36	54
Гній Торф	132 132	152 139	157 146	— 155

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

Вид компосту або суміші	Культура	Урожайність, ц/га
без удобрень	гній	фосфоритне борошно	гній + фосфоритне удобрення
в суміші	в компості
Гній з фосфоритним борошном Те саме Гній з суперфосфатом Те саме	Картопля Цукрові буряки Картопля Яра пшениця	234 273,7 233,8 12,1	307 358,1 - -	272 - - -	314 360,6 364,6 17,6	354 385,8 403,6 19,6

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)

Культура	Продукція	Надбавка врожаю від застосування нітрагіну
ц/га	%
Горох Люпин Конюшина	Зелена маса Зерно Зелена маса Зерно Сіно	12,9 1,4 46,0 3,1 21,9	14,0 18,4 36,9 50,0 38,0

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.

Розділ 3. Агротехнічні вимоги до внесення органічних і мінеральних добрив

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, Р_>2>О_>5>, К_>2>О 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.

Розділ 4. Екологічний стан грунтів

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

Основні фактори	Найважливіші зміни ґрунтів
Щорічна глибока оранка ґрунтів з перевертанням пластів	Порушуються оптимальні фізичні властивості ґрунтів (структура, водно-повітряний режим та ін.), збільшується інтенсивність площинної ерозії, знижується вміст гумусу
Розорювання цілинних земель	Різка зміна процесів ґрунтоутворення, виникнення ерозій
Застосування важкоколісної сільськогосподарської техніки	Ущільнення ґрунту і різке зниження його родючості, часті пилові бурі та знесення родючого шару, забруднення ґрунту пальним і мастилами
Знімання врожаю культурних рослин; сінокосіння і заготовляння силосу	Без добрив - зменшення поживних речовин і через кілька років зниження родючості, посилення випаровування вологи після видалення вегетативної маси рослин
Випасання худоби	Ущільнення ґрунту тваринами, при перевипасанні - знищення скріплючої ґрунт рослинності і виникнення ерозії, збіднення хімічного складу ґрунту, осушення
Випалювання сінокосів і пасовищ	Загибель великої кількості ґрунтових організмів у поверхневому шарі, посилення випаровування
Осушення	Порушення гідрологічного режиму, на торф'яних ґрунтах - виникнення вітрової ерозії
Зрошення	Зволоження, а при неправильному поливі -заболочування, за відсутності достатнього дренажу - засолення
Хімічне і радіоактивне забруднення	Загибель багатьох видів ґрунтових організмів, зміна процесу ґрунтоутворення, біокумуляція хімічних забруднювачів та радіонуклідів у живих організмах
Створення звалищ промислових і побутових відходів	Знищення ґрунтів під відвалами, отруєння ґрунтових організмів на прилеглих ділянках
Будівництво приміщень та різних споруд (аеродромів, водосховищ, автошляхів, ангарів та ін.)	Знищення ґрунтів, накопичення відходів, вплив на ґрунти засобів транспорту, докорінні зміни процесів ґрунтоутворення під спорудами
Добування корисних копалин відкритим способом	Знищення ґрунту на місці кар'єру і під відвалами породи, різке зниження рівня ґрунтових вод і часткове осушення ґрунту
Наземний транспорт	Ущільнення ґрунту, забруднення пальним, мастилами і солями важких металів
Викиди промислових відходів в атмосферу	3 опадами та при осіданні забруднюють ґрунт, змінюють його хімізм, кислотність
Знищення лісів (вирубування, лісові пожежі та ін.)	Підсилення вітрової і водної ерозії, випаровування вологи з ґрунту

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.

Експериментальна частина

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

Роки	1975	1975	1980	1985	1990	1995	2000	2005
Мінеральні добрива	-	-	93,5	118	124	74	12	27
Органічні добрива	7,6	8,9	10,4	8,5	12,3	7,8	3,1	1,3

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

Роки	1970	1975	1980	1985	1990	1995	2000	2005
Калійні добрива	28,3	40,2	44,6	53,4	70,6	36,6	10	122
Фосфатні добрива	26	28	20	37	35	14	20	20
Азотні добрива	35	52,3	44,7	55	56,9	32	9	23

кг/га

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

кг/га

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

Культура	Роки	Врожайність, ц/га	Внесення різних добрив, кг/га
Мінеральні	Органічні	Калійні	Фосфорні	Азотні
Яра пшениця	1975	33,5	125	10,7	53,0	22	50
1980	25,0	113	10,4	46,6	20	47
1985	33,1	135	10,4	58,4	27	53
1990	37,6	164	10,6	70,6	35	59
1995	15,2	74	7,8	26,6	14	32
2000	13,2	12	3,1	1,0	2	9
2005	18,9	27	1,3	2,0	2	23

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

Культура	Роки	Врожайність, ц/га	Внесення різних добрив, кг/га
Мінеральні	Органічні	Калійні	Фосфорні	Азотні
Цукровий буряк	1975	205	125	10,7	53,0	22	50
1980	218	113	10,4	46,6	20	47
1985	240	135	10,4	58,4	27	53
1990	281	164	10,6	70,6	35	59
1995	180	74	7,8	26,6	14	32
2000	155	12	3,1	1,0	2	9
2005	128	27	1,3	2,0	2	23

Внесення добрив, кг/га

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

Внесення добрив, кг/га

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

ц/га

Р

роки

ис. 5.5. Урожайність сільськогосподарських культур по Шосткинському району Сумської області

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

Висновки

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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