Надходження мікроелементів у ґрунт із побічною продукцією с/г культур

946
Надходження мікроелементів у ґрунт із побічною продукцією сільськогосподарських культур

Вміст мікроелементів, поряд із такими показниками родючості чорноземів, як гумус, азот, фосфор, калій, реакція ґрунтового розчину, є важливою характеристикою агрохімічного стану ґрунту. Чорноземи степової зони відрізняються наявністю значної кількості валових форм мікроелементів (МЕ), тим часом як рухомість окремих елементів залишається низькою. Це певною мірою може лімітувати урожайність сільськогосподарських культур і формування якості продукції.

Значна кількість мікроелементів надходить у ґрунт із гноєм, забезпечуючи їх позитивний баланс у сівозміні. Однак зменшення обсягів внесення органічних добрив до 0,5 т/га негативно впливає не тільки на гумусний стан ґрунту, а й на рівень надходження хімічних елементів. За таких умов увагу необхідно зосередити на рослинних рештках польових культур, значення яких у поповненні органічної речовини та макроелементів загальновідоме. Водночас дані щодо вмісту МЕ у господарсько-корисних частинах рослин та їх надходження у ґрунт в умовах степової зони обмежені. Тому метою досліджень є визначення мікроелементного складу побічної продукції сільськогосподарських культур як складової частини балансу елементів у сівозмінах зони Степу за умов її заробляння у ґрунт.

При підготовці статті було узагальнено і опрацьовано аналітичні дані про вміст мікроелементів у побічній продукції сільськогосподарських культур, отримані в лабораторії родючості ґрунтів за останніх 25 років зі стаціонарних дослідів Інституту зернових культур. Об’єкти досліджень: солома пшениці озимої, ячменю ярого, гороху, листостеблова маса кукурудзи та соняшнику. Мінералізацію рослинних зразків проводили методом сухого озолення з подальшою обробкою розчином азотної кислоти (ГОСТ 26657-85). Вміст мікроелементів визначали атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі С-115М1.

Об’єктом для балансових розрахунків обрано варіант біологічної системи удобрення стаціонарного досліду лабораторії сівозмін та природоохоронних систем обробітку ґрунту відділу землеробства (Ерастівська дослідна станція). У восьмипільній зерно-паро-просапній сівозміні з насиченням стерньовими культурами (пшениця озима, ячмінь ярий, горох) до 50% і просапними (кукурудза на зерно, соняшник) – до 38% впродовж ротації заробляли солому зернових і зернобобових культур. Отримані результати порівнювали з абсолютним контролем. Відповідні розрахунки виконано і на контрольному варіанті п’ятипільної зернової сівозміни (горох, озима пшениця, кукурудза, кукурудза, ячмінь) зі співвідношенням між стерньовими і просапними культурами 60:40 стаціонарного досліду лабораторії родючості ґрунтів (Красноградська дослідна станція). При розрахунках господарського балансу мікроелементів (різниця між надходженням і виносом елемента) до статті надходження включали їх привнесення з побічною продукцією та насінням, до статті витрат – винос МЕ врожаєм.

Ґрунтовий покрив дослідних ділянок – чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинковий на лесі з вмістом гумусу 4,0–4,2% та чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на лесі з вмістом гумусу 4,8–5,0%. Реакція ґрунтового розчину близька до нейтральної (рНвод. 6,5–6,9). Забезпеченість орного шару ґрунту рухомими формами азоту, фосфору та калію відповідно середня, підвищена і висока. Ґрунт має низький рівень забезпечення легкодоступними формами Zn, середній – Cu, високий – Co та Mn.

На підставі узагальнення й аналізу експериментальних даних можна зазначити, що показники вмісту МЕ у побічній продукції відповідають генетично зумовленим градаціям концентрацій, які характерні для кожної культури. Рівень накопичення МЕ соломою і листостебловою масою є відображенням функціонального значення елементів та вибірковості засвоювання. Загальною особливістю культур є високий рівень надходження, насамперед, біогенних елементів (Mn, Zn), частка яких від сукупного вмісту елементів досягає 73–87%. За кількісними показниками розподіл МЕ у нетоварній продукції ячменю ярого, гороху, кукурудзи має такий вигляд: Mn > Zn > Cu > Ni > Co; пшениці озимої – Mn > Zn > Ni > Cu > Co; соняшнику – Zn > Mn > Cu > Ni > Co, тобто простежується певний перерозподіл елементів у межах видових ознак культур.

Також необхідно звернути увагу на більш широкий діапазон мікроелементного складу побічної продукції порівняно з зерном внаслідок дії таких чинників, як властивість ґрунту, мінливість клімату, добрива тощо. Відхилення вмісту МЕ від середніх значень у межах культур досягає: цинку – в 1,8–4,0 разу, марганцю – 2,1–11,0; міді – 2,3–6,0; кобальту – 1,9–3,8; нікелю – 2,0–4,8 разу (табл. 1).

Таблиця 1. Вміст мікроелементів у побічній продукції сільськогосподарських культур, мг/кгЩе більший інтервал варіювання спостерігається між мінімальною та максимальною їх кількістю. Особливо істотним (22–39 разів) він був у соломі озимини для Сu та Mn.

Рівень накопичення МЕ побічною продукцією суттєво різниться і залежно від біологічних особливостей культур. За вмістом Zn та Сu домінують кукурудза і соняшник, оскільки концентрація цих елементів (12,4–13,2 та 3,52–5,12 мг/кг відповідно) в їхній листостебловій масі в 2–6 разів перевищує показники цих елементів у соломі озимини і ячменю ярого (2,28–5,17 і 0,93–1,61 мг/кг). Близький до соняшнику і вміст Ni та Co в побічній продукції гороху. Досить високе значення накопичення Mn зафіксовано у листостебловій масі кукурудзи – 25,7 мг/кг, що майже в 2–3 рази вище, ніж у рослинних рештках ранніх зернових культур (ячмінь, пшениця, горох) та соняшнику.

Розрахунок виносу мікроелементів побічною продукцією у восьмипільній зерно-паро-просапній сівозміні дає змогу визначити обсяг елементів, який теоретично можна повернути у ґрунт із рослинними рештками. Слід зазначити, що для показників виносу МЕ соломою та листостебловою масою характерні більш значні коливання, ніж для аналогічних показників зерна. Так, відповідно до отриманих даних, з вегетативними рештками рослин у ґрунт може надійти від 10 до 64 г/га цинку, 15–93 г/га марганцю, 2–15 г/га міді, 4–11 г/га нікелю, 1,9–4,7 г/га кобальту (табл. 2).

Таблиця 2. Надходження мікроелементів у ґрунт із побічною продукцією сільськогосподарських культур сівозміни, г/га, % від загального виносуСеред культур сівозміни найбільшим рівнем повернення мікроелементів з нетоварною частиною врожаю характеризується соняшник: з його листостебловою масою у ґрунт може потрапити в 2,5–7,7 разу більше цинку (63,7 мг/кг), марганцю (92,9 мг/кг), міді (15,1 мг/кг), в 1,4–4,0 разу – нікелю та кобальту (10,9 і 4,69 мг/кг відповідно), ніж із соломою пшениці, ячменю та гороху. За кількістю біогенних елементів (Zn, Mn), які можуть надійти з вегетативною масою, також вирізняється кукурудза – 28,6 і 69,9 мг/кг, що в 1,7–4,6 разу перевищує обсяг їх надходження з рослинними рештками ранніх зернових культур. Також слід зазначити, що у загальному виносі цинку та марганцю врожаєм (зерно + побічна продукція) на частку вегетативної маси пшениці озимої, ячменю ярого і гороху в середньому припадає тільки 15 і 32%, в той час як кукурудзи і соняшнику – 37 і 82%, тобто в 2,6 разу більше. Що ж до Cu, Co, Ni, то відмінності між ранніми та пізніми ярими культурами були мінімальними або навіть відсутніми (28–26, 66–73 та 72% відповідно).

Отже, значення листостеблової маси соняшнику та кукурудзи у компенсації виносу врожаєм біогенних елементів (Zn, Mn) за умов заробляння їх у ґрунт більш вагоме порівняно з соломою ранніх зернових культур. Відповідне положення підтверджують проведені нами балансові розрахунки.

Загальновідомо, що баланс елементів живлення дає змогу не тільки оцінити ту чи іншу систему удобрення, а й визначити напрям коригування живлення рослин та попередити негативні наслідки щодо стану родючості ґрунту. Співставлення статей надходження і виносу мікроелементів свідчить, що в зерно-паро-просапній сівозміні в абсолютному контролі для всіх елементів він складався різко негативно (табл. 3).

Таблиця 3. Баланс мікроелементів у сівозміні при зароблянні соломи зернових культур, г/га Особливо це стосується Zn та Mn. Так, дефіцит цинку досягав 85,9; марганцю – 79,7; міді – 14,6; кобальту – 2,86; нікелю – 7,97 г/га сівозмінної площі. У варіанті біологічної системи за систематичного впродовж ротації заробляння соломи ранніх ярих зернових культур також формувався від’ємний баланс елементів. При цьому дефіцит Zn, Mn, Cu утримувався на рівні неудобреної ділянки (–83,2; –79,1; –14,6 відповідно). Тільки за рахунок додаткового надходження кобальту і нікелю у ґрунт з цією біомасою відбулося скорочення дефіциту балансу даних МЕ на 28–29%.

Отже, використання соломи ярих зернових культур за насичення ними сівозміни до 50% не компенсує навіть частково винос врожаєм біогенних елементів (Zn, Mn, Cu) і не забезпечує скорочення дефіциту балансу. Поряд з цим, беручи до уваги значне перевищення їх вмісту в листостебловій масі соняшнику й кукурудзи порівняно з соломою ранніх зернових, ми змоделювали умови формування балансу мікроелементів за умов заробляння побічної продукції усіх сільськогосподарських культур у сівозміні (табл. 4).

Таблиця 4. Прогнозований баланс мікроелементів у сівозміні за умов заробляння побічної продукції сільськогосподарських культур, г/гаОтримані дані свідчать про підвищення показника компенсації втрат мікроелементів при виносі врожаєм за рахунок їх привнесення з усією біомасою. Баланс мікроелементів хоча й залишається від’ємним, але при цьому дефіцит Zn скорочується на 22%, а порівняно з варіантом мінеральної системи (N68P68K49) удобрення – на 38%. Аналогічна залежність проявлялась і по відношенню до інших МЕ. Так, від’ємне значення балансу Cu зменшувалось на 32%, Mn – на 47%, а Co і Ni – на 71%.

Відповідна закономірність спостерігалась і щодо зернової сівозміни на Красноградській дослідній станції за умов наявності рослинних решток (табл. 4). При використанні побічної продукції всіх культур на фоні збереження від’ємного значення балансу елементів показники відшкодування їх виносу були більшими за рахунок зростання привнесеної кількості МЕ з кукурудзою, частка якої у структурі посівів становить 40%. Так, дефіцит цинку зменшився з 114,1 г/га до 75,6 г/га, або на 34%, а міді й марганцю – в 2,1–2,4 разу (з 15,7 до 7,61 та з 74,2 до 31,5 г/га відповідно). Також зафіксовано скорочення дефіциту нікелю і кобальту на 76–79%.

Отже, використання побічної продукції сільськогосподарських культур, насамперед, вегетативної маси соняшнику та кукурудзи, хоч і залишає баланс від’ємним, дає змогу частково компенсувати винесення МЕ врожаєм. Особливо важливо це для біогенних елементів (цинк, мідь) на фоні низької та середньої забезпеченості зональних чорноземів їх рухомими формами.

ВИСНОВКИ

  1. Побічна продукція сільськогосподарських культур за відсутності гною є додатковим джерелом надходження мікроелементів у ґрунт. За вмістом Zn і Сu листостеблова маса соняшнику і кукурудзи в 2–6 разів перевищує показники цих елементів у соломі озимини та ячменю, відповідно більша їх кількість повертається у ґрунт.
  2. Заробляння соломи стерньових культур сприяло лише скороченню на 28–29% дефіциту Co і Ni. Баланс Zn, Mn, Сu утримувався на рівні контролю, тобто залишався від’ємним.
  3. Моделювання умов формування балансу МЕ у сівозміні шляхом залучення вегетативної маси кукурудзи та соняшнику поряд із соломою ранніх ярих культур сприятиме скороченню дефіциту балансу біогенних елементів. При насиченні ріллі просапними культурами до 38–40% дефіцит Zn буде скорочуватись на 22–34%, Cu – на 32–52%, Mn – на 47–58%.

В. І. Чабан, канд. с.-г. наук, О. Ю. Подобед, ДУ Інститут зернових культур НААН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2018