Спецможливості
Агрохімія

Забезпеченість ґрунтів України доступними рослинам формами елементів живлення

13.08.2017
661
Забезпеченість ґрунтів України доступними рослинам формами елементів живлення фото, ілюстрація

Ґрунтовий покрив України неоднорідний — відрізняється за рівнем природної й ефективної родючості. Переважна більшість ґрунтів, особливо чорноземні лісостепової та степової зон країни, мають високий валовий запас основних елементів живлення рослин, але реалізація потенційної їхньої родючості стримується низкою природних та соціально-економічних чинників.

 

Ще в ХІХ ст. було встановлено, що зв’язок між загальним вмістом поживних речовин у ґрунті та ефективністю добрив практично відсутній, у зв’язку з чим стан родючості за забезпеченістю поживними речовинами найоб’єктивніше характеризує вміст їхніх рухомих (тобто доступних рослинам) форм.

Азотний стан ґрунтів

Наявність азоту в ґрунті є одним із найважливіших показників його родючості. Як правило, у неудобреній ріллі рослинам не вистачає азоту, що міститься у ґрунті в мінеральній формі, а також мобілізованого з органічної речовини. Унаслідок цього для одержання високих урожаїв культур на всіх типах ґрунтів необхідно вносити азотні добрива. Точна діагностика азотного ґрунтового режиму дає можливість відчутно знизити непродуктивні витрати азотних добрив та зменшити їхній негативний вплив на довкілля. Для цього розроблено низку лабораторних методів характеристики ґрунтів щодо їхньої здатності забезпечити рослини азотом та прогнозу дії азотних добрив. Визначення запасів азоту після припинення осінньої вегетації дає змогу перейти від внесення середньої дози азотних добрив на всіх полях господарства до диференційованого підживлення залежно від рівня реальної забезпеченості ґрунту, що значно (на 10–20%) підвищує ефективність удобрення, зменшує непродуктивні втрати азоту та допомагає додатково одержати 150–250 грн прибутку із кожного гектара посівів. По суті, це є першим найпростішим кроком на шляху до точного землеробства. Окрім того, впродовж весняно-літньої вегетації можна проводити корегування азотного живлення рослин за результатами рослинної експрес-діагностики на різних етапах органогенезу рослин.

Однак для азотного живлення неможливо скласти довгострокові прогнози, оскільки в природних умовах величини азоту, що мобілізується з органічної речовини одного й того самого ґрунту, дуже мінливі. Ступінь мобілізації залежить від багатьох факторів: інтенсивності мінералізації органічної речовини, особливо гною, яка визначається біохімічними процесами, які, своєю чергою, пов’язані із властивостями ґрунту, агротехнікою вирощування культури та гідрометеорологічними умовами (Методичні рекомендації, 2000). У зв’язку з цим вибір найкращої форми, строків і способів внесення добрив залежить від стану посівів та погодних умов весняного періоду. 

Практично весь азот в орних ґрунтах України перебуває в негідролізованих органічних сполуках, тобто у важкорозчинній і недоступній рослинам формі. Дослідження, проведені на основі великого масиву даних, показали, що є пряма залежність (коефіцієнт кореляції, r > 0,9) між вмістом у ґрунтах загального азоту і гумусу (рис. 1). 

 Незалежно від вмісту гумусу або загального азоту частка мінерального азоту (найдоступнішого рослинам), становить, як правило, менш ніж 1% та визначається не стільки типом ґрунту, скільки рівнем застосування азотних добрив і насиченістю сівозміни багаторічними бобовими травами. Підвищений або високий вміст у ґрунтах мінерального (нітратного й амонійного) азоту, безпосередньо доступного рослинам, зазвичай спостерігається за наявності трьох факторів: після внесення підвищеної дози органічних і азотних добрив, після чорного пару і після розорювання пласта багаторічних бобових трав. 

Основна причина невисокої забезпеченості більшості ґрунтів України (від дерново-підзолистих до чорноземних) доступним азотом — низький вміст детриту та новоствореної органічної речовини в умовах практичної відсутності органічних добрив, а також багаторічних бобових трав у структурі сівозмін і недостатнього використання пожнивних решток.

Фосфатний стан ґрунтів

Однією із невирішених проблем сучасного землеробства України є оптимізація фосфатного живлення сільськогосподарських культур. Це пов’язано, з одного боку, з важливою роллю фосфору в житті рослин, з іншого — невисоким природним вмістом доступних його сполук в орних ґрунтах і обмеженістю ресурсів фосфатної сировини. 

Нестача фосфору зумовлює незбалансованість живлення, що призводить не тільки до зниження врожаю і неефективного використання інших добрив, але й спричинює погіршення якості продукції: зниження цукристості коренів буряків і кількості білка у зерні, накопичення нітратів в овочевих і кормових культурах. На Міжнародному симпозіумі «Проблеми фосфатної геології» зниження вмісту фосфору у ґрунтах Росії було визнано «внутрішньою загрозою економічній безпеці країни», що може призвести до катастрофічного падіння врожаю в окремі, особливо в несприятливі за погодними умовами, роки (И.Н. Чу­­ма­­ченко, Ф.В. Янишевский, 1999). Аналогічно до цього, в оприлюдненій у 2012 р. доповіді об’єднаного дослідницького центру Єврокомісії «NPK: чи буде достатньо живлення рослин для того, щоб нагодувати 9 млрд населення у 2050 р.» фосфор визнано стратегічним ресурсом, оскільки потреба сільськогосподарського виробництва у цьому елементі постійно зростає, а поклади сировини для добрив обмежені. Такий стан речей повністю стосується й України 
(J.P. Malingreau et al., 2012).

Ґрунти України істотно вирізняються валовими запасами фосфору, кількість яких визначається його вмістом у материнській породі (переважно у вигляді малодоступних рослинам апатитоподібних сполук) і кількістю органічної речовини. Ці запаси фосфору дають змогу підтримувати стабільний фосфатний рівень екстенсивно використовуваних орних ґрунтів протягом невизначено тривалого періоду. На жаль, цей рівень відповідає межі низьких і середніх значень. Додаткова мобілізація природного фосфору практично неможлива. Єдиний відомий спосіб — це створення сприятливих умов для росту і розвитку рослин. Практика вирощування культур, у тому числі на зрошуваних землях, показує, що можливості рослин до додаткового поглинання фосфору навіть у такому разі обмежені.

Ґрунти на лесових породах важкого гранулометричного складу (також і чорноземні) містять підвищену кількість фосфоровмісних апатитів, а також польових шпатів і тришарових алюмосилікатів. Фосфор або калій, що містяться у цих мінералах, перебувають у недоступній рослинам формі, але добре екстрагуються розчинами кислот, зокрема 0,5 н оцтовою кислотою (ГОСТ 26204-91, метод Чирикова). Це і створює видимість різної забезпеченості неудобрених або малоудобрених ґрунтів, тобто веде до штучного викривлення (завищення або заниження) оцінки їхньої родючості. 

Це підтверджують емпіричні дані численних польових дослідів: на всіх типах орних ґрунтів із природним рівнем вмісту NPK ефективність усіх видів добрив досить висока. Причому ефективність фосфорних добрив на чорноземах — найвища в Україні. Один із засновників агрохімічної науки, вчений Д.М. Прянишніков, ще на початку XX ст. зазначав: «Ґрунти, за різного ставлення до азоту, проявляють загальну потребу у фосфорі, й чорнозем у районах старої культури землеробства не тільки не є винятком із цього правила, але нерідко в найрельєфнішій формі його підтверджує» (Д.М. Прянишніков, 1963).

Безумовно, чорноземи є родючими ґрунтами, але оцінка їхньої забезпеченості фосфором істотно завищена. Також є висока імовірність завищення оцінки родючості легких піщаних і супіщаних ґрунтів Полісся та ґрунтів річкових терас у інших природних зонах. Тому для одержання високих і сталих урожаїв сільськогосподарських культур на всіх без винятку неокультурених або малоокультурених орних ґрунтах України слід вносити фосфорні добрива. 

Спостереження під час тривалих стаціонарних дослідів показують, що після створення високого фосфатного фону і припинення внесення добрив середньорічне падіння вмісту Р2О5 становить 4,8 мг/кг ґрунту (рис. 2). У зв’язку з цим регулювання забезпеченості ґрунту доступними рослинам формами фосфору має передбачати регулярне поповнення пулу залишкових фосфатів.

Калійний стан ґрунтів

Калій є елементом живлення, без якого неможливий нормальний розвиток сільськогосподарських культур. Оптимізація калійного живлення суттєво підвищує посухостійкість ярих культур, а також стійкість рослин проти грибних та бактеріальних захворювань. Використання калійних добрив не тільки підвищує урожай цих культур, а й поліпшує якість одержуваної продукції, у тому числі покращує виповненість зерна.

Що важчий гранулометричний склад ґрунтів, то більше у них валового вмісту калію. На жаль, зв’язок між валовими запасами калію і реально доступними рослинам його сполуками практично відсутній.
Застосування методу Чирикова дає змогу одержати найоб’єктивнішу оцінку калійного стану ґрунтів лише за вмісту в них 40–45% фізичної глини, тобто на середньосуглинкових ґрунтах. Водночас природний вміст К2О в орному шарі ґрунтів такого гранулометричного складу, як правило, перебуває у межах 70–90 мг/кг ґрунту за методом Чирикова (середня забезпеченість калієм).

 Зі збільшенням у ґрунті кількості тонкодисперсних часточок зростає кількість калієвмісних мінералів. Тобто що важчий гранулометричний склад, то переконливіша ілюзія збільшення вмісту «рухомого» калію. Аналогічна закономірність спостерігається і щодо методу Кірсанова (рис. 3). Здебільшого порівняно невисока ефективність калію на деяких ґрунтах зони Лісостепу і Степу, особливо на чорноземах звичайних, південних і темно-каштанових ґрунтах, пояснюється не їхньою доброю забезпеченістю рухомим калієм, а нестатком вологи і невисокою, у цілому, культурою землеробства. Як відомо, ефективність застосування мінеральних добрив (особливо калійних) в Україні знижується від західних, більш зволожених, до східних і південно-східних, посушливіших, провінцій. 

Згідно з отриманою математичною моделлю за значення ГТКV-IX, наприклад, 1,6, окупність 1 кг К2О добрив становить 5,2 кг, а за значення ГТКV-IX 1,2 – 2,7 кг зерна озимої пшениці (рис. 4). Зменшення значення ГТКV-IX на 0,1 знижує окупність ка­лій­них добрив, відповідно, на 0,51 кг/кг. Близькі закономірності було отримано і за аналізу ефективності добрив, внесених під інші культури. 

Зрозуміло, модель відображає лише основну закономірність. Залежно від умов конкретного року, рівня культури землеробства, використовуваних технологій та інших факторів рівень окупності добрив може істотно змінюватися. Із підвищенням рівня агротехніки, широким використанням прийомів, спрямованих на накопичення і збереження ґрунтової вологи та оптимізацією азотно-фосфорного живлення агрохімічний і економічний ефект від застосування калійних добрив істотно зростає. 

 Закономірності стану родючості ґрунтів України, які встановлено на основі використання національних стандартів і викладено вище, повністю підтверджуються історією і практикою землеробства, а також даними, отриманими під час проведення численних польових дослідів із рослинами.

Рекомендовані дози добрив не тільки не знижуються із урахуванням диференціації від «бідних» дерново-підзолистих до «багатих» чорноземних ґрунтів, але, для окремих культур, мають тенденцію до підвищення (таблиця). Зрозуміло, ці норми застарілі, але важливо інше. Аксіома агрохімічної науки: що вища родючість ґрунтів, то нижча оптимальна доза добрив. Майже однакова реакція рослин на дози добрив є прямим доказом того, що немає істотної природної різниці у рівні забезпеченості орних ґрунтів різних типів поживними речовинами. 

Згідно із прогнозом середньозважений вміст рухомих форм фосфору і калію у 2015 р. у більшості ґрунтів України залишиться практично на рівні природного, а саме — на межі низького і середнього рівнів забезпеченості фосфором і в межах середнього значення забезпеченості калієм (А.О. Христенко, 2009). 
Таким чином, поширена думка про високу забезпеченість чорноземних ґрунтів лісостепової і степової зон України, що певною мірою визначає невисокий попит землеробства на мінеральні добрива, помилкова. Використовуючи тільки потенційну родючість ґрунтів, неможливо реалізувати генетичний потенціал сучасних сортів і гібридів (А.А. Христенко та ін. 2013).

Забезпеченість ґрунтів рухомою сіркою

Забезпеченість ґрунтів рухомою сіркою тісно пов’язана зі складом материнських порід, напрямом ґрунтотворного процесу, віддаленістю від промислових джерел емісії, а також особливостями агровиробництва. 

Найбільше накопичення сірки, незалежно від типу ґрунтоутворення, відбувається в гумусово-акумулятивному шарі, де на органічні сполуки сірки припадає 70–80%, а в торф’яних ґрунтах — майже 100% усіх запасів сірки. Кількість сірки у гумусових кислотах чорноземів становить понад половину (57%) валового вмісту в ґрунтах, для темно-сірих ґрунтів — близько половини (51%), а для дерново-підзолистих ґрунтів — менше половини (46%). Що вища ступінь мінералізації гумусу в ґрунті, то більше рухомої сірки, оскільки кожна тон­на органічної речовини містить 50 кг азоту і 5,9 кг сірки. Отже, найбільший дефіцит сірки спостерігається на ґрунтах із низьким вмістом гумусу (Л.М. Державін, 1989; З.К. Крупська, 1974; Є.Г. Мамонтова, 1973).

Джерелами надходження сірки у ґрунт є атмосферні опади, органічні та мінеральні добрива. Основна частина сірки з атмосфери адсорбується ґрунтом у вигляді SО42- і незначна її кількість (5–15 кг/га, у промислових районах — 25–45 кг/га за рік) надходить з атмосферними опадами. З 1 т органічних добрив (гній, компости) у ґрунт вноситься 0,5 кг сірки, із 1 т сульфату амонію — 240, сульфату калію — 180, суперфосфату — 130 кг. Незначна кількість сірки надходить у ґрунт із насінням і садивним матеріалом. Істотним джерелом сірки для рослин є також сульфати у поливній воді.

Оскільки мінеральні сполуки сірки у ґрунті дуже рухомі, значна їхня кількість може вимиватися у нижні ґрунтові шари, за межі розвитку кореневої системи рослин (рис. 5). Для більшості ґрунтів (незасолених) вміст рухомої сірки збільшується вниз по профілю і досягає свого максимуму у ґрунто­творній породі. Залежно від ґрунтово-кліматичних та інших умов величина вимивання сірки коливається у досить широких межах — від 11 до 80 кг/га. Таким чином, у ґрунті можуть формуватися тимчасові шари підвищеної концентрації рухомої сірки або, навпаки, низької концентрації, що, без­переч­но, впливатиме на сезонні умови мінерального живлення рослин.
Вимивання мінеральної сірки з орного шару ґрунту до нижче розташованих горизонтів несе небезпеку виникнення тимчасового дефіциту цього елемента, який дійсно спостерігається у багатьох країнах за умов невеликого надходження з атмосфери та значної кількості зимових опадів (M. Sager, 2012). Слід також зазначити, що вміст рухомої сірки в орному шарі ґрунтів за останні 20 років має чітку тенденцію до зниження, що засвідчують результати агрохімічної паспортизації. Таке явище є закономірним наслідком поступової відмови агровиробників від сірчаних добрив та зменшенням обсягів атмосферних викидів, що спостерігається у глобальному масштабі із 70-х років минулого століття (P.J.A. Withers, 1997).Практично весь азот в орних ґрунтах України перебуває в негідролізованих органічних сполуках, тобто у важкорозчинній і недоступній рослинам формі

Отже, для об’єктивного оцінювання забезпеченості ґрунту рухомою сіркою доцільно враховувати її вміст не тільки в орному шарі, але й у нижчих ґрунтових горизонтах. Аналогічний підхід уже застосовують деякі практики, зокрема відомий агроном Рей Вард (2007), а деякі лабораторії США проводять тестування ґрунту тільки за наявності проб ґрунтоутворювальної породи (Singh Rabinder, 2012).

Сучасна рамкова концепція раціональних систем застосування добрив (Fertilizer Best Management Practice) грунтується на чотирьох основних правилах: добрива слід вносити у найвідповіднішій формі, в оптимальній дозі, в найсприятливіші терміни і у найкращий спосіб. Для виконання цих умов, перш за все, слід враховувати специфіку мінерального живлення рослин і трофічний стан ґрунтів.

Для України, яка має 32 млн га ріллі, підвищення віддачі від застосування добрив є надзвичайно актуальним завданням. Відсутність об’єктивної інформації про поживний режим ґрунтів, шаблонне застосування мінеральних і органічних добрив зумовлюють їхнє неефективне використання, тобто фактично «закопування грошей у землю», що не дозволяють собі навіть економічно розвинені країни. 

А. Христенко, М. Мірошниченко, Ю. Круподеря

 

Інтерв'ю
У Нідерландах існує сумна приказка: «Фермерові належать тільки його жінка й діти, все інше на фермі належить банку». Тобто, банки понавидавали всім фермерам аж до найменших стільки кредитів, скільки
Олена Березовська, президент громадської спілки «Органічна Україна»
Громадська Спілка виробників органічних сертифікованих продуктів «Органічна Україна» була створена у 2012 році. Її ініціаторами стали шість підприємств, що виробляли молоко, бакалію, овочі, чай та

1
0