Лісняк А.А. Вилучені зі зрошення землі: спрямованість грунтових процесів, оцінка агроекологічного стану та шляхи його поліпшення

Краткое содержание

Стан вивченості проблеми. Проаналізовано та узагальнено матеріали з проблем стану земель, що вилучені зі зрошення та з післядією добрив і хімічних меліорантів. Відзначено, що в сучасний період, зрошення мінералізованими водами можна розглядати як постійно діючий екологічний фактор, що негативно впливає на властивості ґрунтів. В наукових роботах з проблем вилучення земель зі зрошення та зниження рівня інтенсивності зрошуваного землеробства розглядаються зміни окремих властивостей ґрунтів (Балюк С.А., Гусєв М.Г., Сніговий В.С., Сухорукова Г.С, Сич В.А., Шевель І.В, Хітров М.Б. та інші), а досліджень системного характеру практично немає. Виявлено неузгодженість літературних даних, щодо сучасного розвитку досліджуваних ґрунтів, а також недостатність вирішення питання їх оцінки, стану, використання та охорони. В той же час, саме комплексний підхід забезпечує високу інформативність відносно достовірного стану вилучених зі зрошення земель та ґрунтів зі зниженим рівнем зрошуваного землеробства і прогнозу його змін на майбутнє, що підкреслює актуальність досліджень. Висвітлено недостатньо вирішені питання впливу довготривалої післядії добрив і хімічних меліорантів як на зрошуваних, так і на вилучених зі зрошення землях на основні показники та родючість ґрунту, обґрунтовано напрямки та доцільність проведення досліджень.

Об’єкти та методи дослідження. Вивчалися ґрунти, які вилучені зі зрошення та ґрунти, зі зниженим рівнем інтенсивності зрошуваного землеробства і вирощувані на них сільськогосподарські культури. Дослідженнями було охоплено 5 тривалих задокументованих стаціонарів у Лісостеповій і Степовій зонах України.

1. Граківський стаціонар (ГДП) знаходиться в Чугуївському районі Харківської області Лівобережного Лісостепу України на чорноземі типовому глибокому середньогумусному легкоглинистому. Дослідження проводили на задокументованих фонах багаторічного стаціонарного польового досліду № 45 по вивченню ґрунтів, вилучених зі зрошення та післядій системи удобрення (з 1991 р.). Дослід закладено в 1967-68 рр. З 1991 р. поливи не проводились та добрива не вносились. Варіанти, що вивчалися: Вар. 1 – незрошуваний без добрив, контроль; Вар. 2 – вилучений зі зрошення без добрив; Вар. 3 – вилучений зі зрошення з післядією NPK; Вар. 4 – незрошуваний з післядією NPK. Внесено добрив за 1967 – 1991 рр. на фоні без зрошення – N₂₆₉₀ P₁₅₃₀ K_1630, на фоні зрошення – N₂₇₁₀ P₁₅₉₀ K₁₆₅₀; азот вносився у формі аміачної селітри, фосфор – суперфосфату простого гранульованого, калій  – хлориду калію. Мінералізація зрошувальної води у період проведення поливів становила 0,4-0,7 г/л (1 клас, придатна для зрошення за ДСТУ 2730-94).

2. Коротичанський стаціонар (КорС) розташований в Харківському районі Харківської області Лівобережного Лісостепу України на чорноземі опідзоленому  слабогумусованому середньосуглинковому. Дослідження проводили в мікропольових дослідах по вивченню ґрунтів, вилучених зі зрошення (з 1999 р.). Площа ділянки – 4 м², повторність досліду – 5-кратна. Варіанти, що вивчалися: Вар. 1 – вилучений зі зрошення; Вар. 2 – зрошуваний; Вар. 3 – незрошуваний. Мінералізація зрошувальної води у період проведення поливів становила 0,2-0,5 г/л (1 клас, придатна для зрошення).

                3. Харківський стаціонар ІОБ (ХС) знаходиться в Харківському районі Харківської області Лівобережного Лісостепу України на чорноземі типовому глибокому малогумусному важкосуглинковому. Дослідження проводили в тривалому стаціонарному досліді в полі №2 (польові досліди інституту овочівництва та баштанництва УААН) по вивченню післядій системи удобрення (з 1994 р.) при зрошенні. Внесення добрив тривало з 1970-1993 рр. Період з 1994 року вважається післядією добрив. Варіанти, що вивчалися: Вар. 1 – зрошення без добрив; Вар. 5 – зрошення з післядією NPK; Вар. 10 – зрошення з післядіями NPK та гною. На варіанті 5 – вносилося 285 кг д. р. на га (всього внесено за 6 ротацій: N – 1980 кг/га д. р., Р₂О₅ – 2700, К₂О – 2160); на варіанті 10 – 205 кг/га д. р. та гною 15 т/га (всього внесено за 6 ротацій: N – 1742,1 кг/га д. р., Р₂О₅ – 1080, К₂О – 2160 та гною – 417,4 т/га). Добрива внесені в формі аміачної селітри, суперфосфату і 40%-ї калійної солі. Мінералізація зрошувальної води у період проведення поливів становила 0,5-0,8 г/л (1-2 клас, придатна і в окремі періоди – обмежено придатна для зрошення через небезпеку підлуження та осолонцювання ґрунтів).

4. Первомайський стаціонар (ПС) знаходиться в Первомайського району Харківської області в межах північної частини Лівобережного Степу України на чорноземі звичайному глибокому середньогумусному легкоглинистому. Дослідження проводили в тривалому виробничому досліді по вивченню ґрунтів, вилучених зі зрошення (з 1996 р.). На даному стаціонарі експериментальні ділянки були розташовані на вилученій зі зрошення ріллі при автоморфному та гідроморфному меліоративних режимах (досліди № 1, 2, 3, 4). У досліді 1, 3, 4 зрошення тривало з 1977 по 1995 рр., а у досліді № 2 – до 1990 року. Варіанти, що вивчалися: Вар. 1 – незрошуваний, контроль; Вар. 2 – вилучений зі зрошення. Мінералізація зрошувальної води у період проведення поливів становила 0,8-1,2 г/л (2 клас, обмежено придатна для зрошення через небезпеку підлуження, засолення та осолонцювання ґрунтів).

5. Кутузівський стаціонар (КутС) на Дунай-Дністровській зрошувальній системі (КСП ім. Кутузова Татарбунарського району Одеської області) на чорноземі звичайному малогумусному важкосуглинковому. Дослідження проводили в тривалому науково-виробничому досліді по вивченню ґрунтів, вилучених зі зрошення та післядій комплексу агроприйомів (з 1998 р.). Зрошення мінералізованою водою 2-3 класів проводилося протягом 1986-1997 років. Зрошення на стаціонарі припинено в 1997 р., після чого була припинена також хімічна меліорація ґрунту відповідних варіантів. Варіанти, що вивчалися: Вар. 1 – незрошуваний, контроль; Вар. 2 – вилучений зі зрошення, контроль; Вар. 3 – вилучений зі зрошення з післядією фосфогіпсу (щорічно з 1986-1997 рр. вносилось 3 т/га, сумарно за 12 років  внесено 36 т/га); Вар. 4 – вилучений зі зрошення з післядією агромеліоративних заходів (з 1986-1997 рр. вносилось: фосфогіпс – 3 т/га щорічно (сумарно за 12 років – 36 т/га); гній – 18 т/га сівозмінної площі (сумарно за 12 років – 216 т/га); мінеральні добрива – 300 кг д.р./га N₁₅₀P₉₀K₆₀ щорічно (сумарно за 12 років: N –1800 кг д.р./га, Р – 1080 кг д.р./га, К – 720 кг д.р./га). Мінералізація зрошувальної води у період проведення поливів коливалася в межах 1,2-2,2 г/л (2-3 клас, обмежено придатна для зрошення через небезпеку засолення та токсичного впливу на рослини і в окремі періоди – непридатна через  небезпеку осолонцювання).

В лабораторному модельному досліді методами фізичного моделювання виявляли динаміку процесів розсолення, розсолонцювання та закономірності впливу меліорантів на якість ґрунтів. Післяполивний період моделювався шляхом промивання ґрунту дистильованою водою (імітація атмосферних опадів з доведенням ґрунту до 1,5 НВ) і водою, насиченою катіонами Са²⁺ (фосфогіпс з розрахунку 2 г/л – імітація хімічної меліорації післязрошуваного ґрунту).

У відібраних зразках, вміст та хімічний іонний склад водорозчинних солей визначали за стандартними методиками (ГОСТ 26424-26428); склад увібраних катіонів методом витискання оцтовокислим амонієм з наступним визначенням Са²⁺, Mg²⁺ - трилонометрично, Na⁺ і K⁺ - полум’яно-фотометричним методом; загальний вміст гумусу в ґрунтах за методом І.В. Тюріна в модифікації В.Н. Симакова, фракційний склад гумусу - прискореним методом за М.М. Кононовою та М.П. Бєльчиковою; гранулометричний та мікроагрегатний склад за методом Н.А. Качинського; рухомі форми важких металів (ВМ) у ґрунті - атомно-абсорбційним методом в амонійно-ацетатному буферному розчині з рН = 4,8; діагностика мінералогічного складу мулистої фракції ґрунту за методиками МВВ 31-497058-003-2001 та МВВ 31-497058-004-2001; легкогідролізуємий азот за методом Корнфілда; нітрати дисульфофеноловим методом; аміачний азот - колориметричним методом з реактивом Неслера; визначення рухомих форм фосфору та калію за методом Чирикова; вміст загального азоту за методом Кьєльдаля; загального фосфору за методом Труога-Мейера; загального калію за методом Воробйової. Чисельність основних груп мікроорганізмів виконано в секторі мікробіології ґрунтів ННЦ „ІҐА ім. О.Н. Соколовського” за методикою Д.Г. Звягінцева.

У польових дослідах і на стаціонарних площадках, закладених на ділянках з різним меліоративним станом, відбір ґрунтових зразків проводився в два строки – на періоди сівби та збирання с.-г. культур, як із індивідуальних, так і зі змішаних зразків. Глибина відбору зразків – 0-30 (0-25), 30-50 (25-50), 50-75, 75-100 см та глибше на КутС.

Польові і мікропольові досліди проведені з дотриманням правил і вимог стандартної методики при дотриманні оптимальних агротехнічних строків та якості.   

Облік урожаїв сільськогосподарських культур проводився методом повного збирання на облікових ділянках. Врожайні дані дослідів оброблені за допомогою дисперсійного аналізу. Математичну обробку отриманих даних проводили шляхом систематичного використання методів обчислювальної статистики.

Фізико-географічні умови об’єктів дослідження. У зв’язку зі значною просторовою розгалуженістю досліджуваних стаціонарів наводиться характеристика їх природних умов із застосуванням порівняльно-географічного методу: описується клімат, рельєф, гідрогеологічні умови, поливні води, ґрунтотворні та підстилаючі породи, структура ґрунтового покриву, вплив господарської діяльності. Згідно з агроґрунтовим районуванням стаціонари ГДП, КорС і ХС належать до Східнолісостепової височинної провінції (переважно чорноземів типових та опідзолених); ПС і КутС – до Північностепової підзони чорноземів звичайних. За агрокліматичним районуванням ГДП, КорС і ХС належать до недостатньо вологої, теплої зони; ПС – до посушливої, дуже теплої зони; КутС – до дуже посушливої, помірно жаркої зони з м’якою зимою. Метеорологічні умови в роки досліджень в основному були типовими для даних зон, проте мали місце деякі відхилення від середньобагаторічних показників.

Закономірності розвитку сучасних ґрунтових процесів і режимів в умовах вилучення земель зі зрошення та при зниженні інтенсивності зрошуваного землеробства

Сольовий режим досліджуваних ґрунтів. Характер соленакопичення вилучених зі зрошення ґрунтів закономірно визначається іонно-сольовим складом поливних вод та меліоративним станом земель у періоди, коли на них проводили тривале зрошення (Балюк С.А., Кізяков Ю.Є., Полупан М.І., Тихоненко Д.Г., Хітров М.Б. та інші). Після припинення зрошення водами 1-2 класів в орному шарі відбувається поступова трансформація якісного складу водорозчинних солей: передусім, зменшується вміст катіону натрію, сольові характеристики наближаються до значень, притаманних незрошуваним ґрунтам. У верхніх шарах величина відношення Са : Nа збільшується з кожним наступним роком вилучення зі зрошення, за рахунок зменшення вмісту натрію. Повне відновлення ґрунтів, які зрошувались водами 1-2 класів, до незрошуваних аналогів проходить за 4-12 років у залежності від умов атмосферного зволоження, гранулометричного складу ґрунту. На вилучених зі зрошення варіантах з післядією добрив в порівнянні з контрольним варіантом відмічається вищий вміст іонів натрію, за рахунок колишнього привнесення в ґрунт цих іонів з добривами і відповідно звуженим залишається відношення Са : Nа. З кожним наступним роком вилучення та післядії добрив, величина відношення Са : Nа закономірно збільшується до рівня контрольних незрошуваних аналогів.

 За умов припинення зрошення водами 2-3 класів має місце аналогічна закономірність, але зі збереженням підвищеного вмісту натрієвих солей. Рівня богарних аналогів у польових умовах протягом терміну досліджень ґрунт ще не досягає. У цілому можна констатувати, що 6-ти річного періоду перебування поза зрошенням недостатньо для відновлення сольових характеристик чорнозему звичайного КутС, що поливався водами 2-3 класів до значень, притаманних незрошуваним ґрунтам. На вилучених зі зрошення варіантах з післядією фосфогіпсу в порівнянні з контрольним варіантом відмічається дещо вищий вміст кальцію, за рахунок колишнього привнесення його в ґрунт з меліорантом і також відповідно розширюється відношення Са : Nа. На варіанті з післядією комплексу агромеліоративних заходів відмічено найбільший вміст кальцію і відповідно – найвище відношення Са : Nа з тієї ж причини.

У профільному розподілі водорозчинних солей у ґрунті незрошуваного контролю всі солі розподілені більш-менш рівномірно до глибини 150 см. У вилученому зі зрошення ґрунті загальна кількість водорозчинних солей у верхньому півтораметровому шарі найвища в перший рік вилучення зі зрошення, протягом наступних шести років виявлено закономірне зниження вмісту всіх водорозчинних солей по профілю ґрунту, тобто чітко має місце явний процес розсолення під впливом прісних атмосферних опадів. Акумуляційним горизонтом для водорозчинних солей стає шар 100-150 см.