Розробка системи застосування добрив у короткоротаційній сівозміні Північного Степу України

Фізико-хімічне (обмінне) –  колоїди ґрунту вбирають різні катіони  з розчину в обмін на еквівалентну кількість інших катіонів, які  раніше були увібрані цими колоїдами.

Біологічне – з ґрунтового розчину мікроорганізми, які є  в ґрунті, та рослини, що ростуть  на ньому, вбирають різні речовини.

Ємність вбирання катіонів ґрунту – це максимальна кількість  обмінних катіонів що можуть бути ввібрані ґрунтовим вбирним комплексом, виражена в мілімолях на 100 г ґрунту.

Склад увібраних катіонів визначається сумою ввібраних основ  і ступенем насиченості ґрунту основами.

Сума ввібраних основ  – це загальна кількість усіх катіонів основ Са²⁺, Мg²⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺, увібраних ґрунтовим вбирним комплексом, тобто це загальна сума катіонів без водню й алюмінію.

Ступінь насиченості ґрунту основами – це частка в загальній ємності вбирання, що припадає на ввібрані основи. Воно виражається у відсотках від загальної кількості ввібраних катіонів.

Кислотність ґрунту – це властивість, зумовлена наявністю іонів водню в ґрунтовому розчині й обмінних іонів водню та алюмінію в ґрунтовому вбирному комплексі.

У ґрунтах розрізняють  два види кислотності: кислотність  ґрунтового розчину – актуальна, або активна та кислотність ґрунтового вбирного комплексу – потенціальна, або прихована.

Актуальна (активна) кислотність  – це кислотність ґрунтового розчину. Створюється наявністю в ґрунтовому розчині вугільної кислоти Н₂СО₃, водорозчинних органічних і мінеральних кислот та гідролітично кислих солей.

Актуальну кислотність визначають вимірюванням рН водної витяжки ґрунту. Реакція ґрунтового розчину зумовлюється концентрацією іонів водню і гідроксильних іонів, рН – це від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів водню.

Концентрація іонів водню,

Потенціальна кислотність – наявність ввібраних ґрунтовим вбирним комплексом іонів Н⁺ і АІ³⁺ і поділяється на обмінну та гідролітичну.

Обмінна кислотність проявляється при обробітку його розчинами  нейтральної солі.

Обмінна кислотність характерна для дерново-підзолистих і латеритних ґрунтів, для ґрунтів північної  частини чорноземної зони.

Обмінна кислотність враховує й активну кислотність, тому вона завжди більша за активну, а рН сольової суспензії відповідно нижча за рН водної.

Гідролітична кислотність проявляється при дії на ґрунт розчину гідролітично-лужних солей.

Величина гідролітичної  кислотності в різних ґрунтах  коливається від 0,1 до 10 мг-екв на 100 г ґрунту і більше.

Визначення гідролітичної  кислотності має значення для  встановлення дози вапна на 1 га площі  при вапнуванні, а також при  з’ясуванні можливості застосування фосфоритного борошна (на чорноземах).

Буферність ґрунту – це здатність ґрунту протистояти зміні реакції ґрунтового розчину в бік підкислення або підлуговування при внесенні фізіологічно кислих чи лужних добрив. Вона залежить від ємності вбирання та ступеня насиченості ґрунту основами. Чим більша ємність вбирання ґрунту, тим вища його буферність.

Внесення високих норм органічних добрив і проведення вапнування підвищують буферність ґрунту.

Лужність створює несприятливі властивості ґрунту, що призводить до пригнічення рослин і мікроорганізмів, погіршення агрофізичних властивостей ґрунтів. Розрізняють активну та потенціальну лужність.

Активна лужність зумовлена наявністю в ґрунті гідролітично лужних солей (Na₂СО₃, NаНСО₃ та ін.), які при дисоціації утворюють в основному іони ОН^–

Активну лужність виражають  величиною рН.

Потенціальна лужність дає  уяву про сумарний вміст лугів  у ґрунтовому розчині.

Найбільш токсичним є  карбонат натрію. Надлишкову лужність ліквідовують внесенням фізіологічно кислих мінеральних добрив, гною і  гіпсу.

Реакція середовища істотно  впливає на процеси вбирання мінеральних  речовин коренями і на ріст та розвиток рослини в цілому. За даними М.С. Авдоніна, рослини найбільш чутливі до кислої реакції середовища в перші три–чотири тижні після проростання. Кисла реакція ґрунтового розчину в перші 20–25 днів росту викликає глибокі порушення в білковому та вуглеводному обміні рослин, пригнічує розвиток та утворення генеративних органів, що призводить до зниження врожаю

До реакції ґрунту чутливі  не лише вищі рослини, а й бактерії та гриби, що живуть у ґрунті. Гриби  краще розвиваються в більш кислому середовищі (рН = 3–6), а бактерії – при реакції ґрунту, близькій до нейтральної або навіть слаболужної (рН=6,6–7,5). При рН < 5 життєдіяльність мікроорганізмів, що зв’язують азот повітря, а також нітрифікаторів різко пригнічується. Тому на кислих ґрунтах фіксація атмосферного азоту відбувається дуже слабко. Процеси амоніфікації і нітрифікації відбуваються дуже повільно, внаслідок чого погіршуються умови азотного живлення рослин.

Найхарактернішою властивістю  ґрунту як природного тіла є його родючість. Від неї залежать усі прояви життя  на Землі.

Розрізняють фактори та умови  родючості ґрунту

Родючість ґрунту ділять на:

природна – властивість гнуту, що формується у процесі його розвитку під впливом факторів ґрунтоутворення без втручання людини.

штучна – родючість якої набуває ґрунт у результаті впливу цілеспрямованої діяльності людини (різні види обробітку, внесення добрив тощо);

потенційна – сумарна родючість ґрунту, що визначається тими його властивостями, які набуті в процесі ґрунтоутворення та в результаті впливу діяльності людини;

ефективна – частина потенціальної родючості, яка реалізується у вигляді врожаю рослин за певних кліматичних і агротехнічних умов;

відносна – родючість ґрунту відносно певної групи або окремих видів рослин;

економічна – оцінка ґрунту у зв’язку з його потенціальною родючістю та економічною характеристикою земельної ділянки;

відтворення родючості – сукупність природних ґрунтових процесів або системи цілеспрямованих меліоративних та агротехнічних заходів для підтримання ефективної ґрунтової родючості.

Родючість ґрунту – це сукупність властивостей, що забезпечують здатність ґрунту задовольняти вимоги рослин до земних факторів життя.

Важливою властивістю  ґрунту, що є родючість, яка залежить від наявності в ньому поживних речовин. Потрібні для рослин азот, фосфор, калій, магній, сірка, залізо та різні мікроелементи містяться  в ґрунті в складі мінеральних  і органічних сполук. Вміст основних поживних речовин у ґрунті  залежить від типу, вмісту гумусу, механічного  складу, ступеня окультуреності та інших факторів.

Запаси поживних речовин  у ґрунті перебувають у формі, мало –  доступній для засвоєння  рослинами. Внесені в ґрунт добрива  обмінюються основами з ґрунтовим вбирним комплексом, внаслідок чого змінюється розчинність добрив, доступність для рослин елементів живлення та реакція ґрунту.

Вміст азоту в ґрунті залежить від вмісту гумусу. Азот міститься  в органічних сполуках рослинних  решток у недоступній для рослин формі. Щоб азот перейшов у мінеральні, доступні для рослин форми, потрібні сприятливі умови для біологічних  процесів, що відбуваються під впливом  мікроорганізмів.

У природних умовах значну роль в живленні рослин азотом відіграють ґрунтові мікроорганізми, які мінералізують  органічні сполуки азоту в  ґрунті за схемою: білки, гумінові речовини → амінокислоти, аміди → аміак  → нітрити → нітрати.

Процес розпаду органічних речовин до аміаку і до утворення  нітратів проходить у два етапи:

амоніфікація – розпад органічної речовини до аміаку;

нітрифікація – окислення  аміаку мікроорганізмами до азотної  кислоти.

Амоніфікація – процес біологічного розпаду білків та інших азотовмісних органічних речовин з утворенням аміаку.

Нітрифікація – процес, де при аеробних умовах аміак і амонійні солі окислюються мікроорганізмами до азотної кислоти з утворенням солей цієї кислоти – нітратів.

Нітрифікація відбувається в дві фази:

Спочатку за допомогою  нітратних бактерій роду (Nitrobakter) аміак окислюється до НNO₂, а потім бактерії окислюють НNO₂ до НNO₃

Азотна кислота, що утворюється  в ґрунті, нейтралізується увібраними основами ґрунту або гідрокарбонатами та карбонатами кальцію і магнію

Денітрифікація – це відновлення нітратного азоту в ґрунті деякими мікроорганізмами до вільного молекулярного азоту, який втрачається з ґрунту в атмосферу. Відновлення нітратів до нітритів відбувається за участю ферменту нітритредуктази

Нагромадження азоту в  ґрунті деякими сільськогосподарськими рослинами, кг/га

Вміст фосфору в ґрунті залежить від гранулометричного  складу ґрунту та від вмісту в ньому  органічної речовини – гумусу.

Рослини засвоюють фосфорну кислоту тільки з розчинних сполук фосфору. Фосфор у ґрунті перебуває  у вигляді мінеральних і органічних сполук.

Органічні сполуки фосфору  в ґрунті містяться в гумусі у  вигляді фітину та його похідних. Органічні  сполуки фосфору в ґрунті поступово  мінералізуються мікроорганізмами і фосфорна кислота з цих сполук переходить у доступні для рослин форми.

Вміст калію в ґрунті залежить від гранулометричного складу ґрунту. Вміст калію в ґрунтах вищий, ніж вміст фосфору та азоту.

     За доступністю  для рослин розрізняють такі  форми калію в ґрунті:

     Калій, який  входить до складу мінералів  силікатів та алюмосилікатів. Цей  калій майже не вбирається  рослинами і на його частку  припадає 98–99% валової кількості  калію в ґрунті.

     Калій, обмінно адсорбований колоїдами ґрунту. Цю форму калію добре використовують рослини.

     Водорозчинний  калій, який міститься в ґрунтовому  розчині у вигляді розчинних  у воді солей різних мінеральних  і органічних кислот (вугільної,  азотної, фосфорної, соляної та  ін.), водорозчинного калію значно  менше, ніж адсорбційно зв’язаного – 2–3 мг на 1 кг ґрунту.

     Калій, який  входить до складу живої протоплазми,  мікроорганізмів, що населяють ґрунт. Ця форма калію не доступна для рослин.

     Агрохімічні  картограми – план землекористування в масштабі, на яких забарвленням виділяють площі полів і їх ділянок з різними групами (класами) ґрунтів за кислотністю, вмістом рухомих форм поживних речовин і іншими показниками.

     За результатами  досліджень вмісту головних елементів  живлення ґрунти господарств  на агрохімічних картограмах  поділяють на шість груп 

ні, чай, цитрусові, виноград) – показники п’ятої групи.

     Паспорт полів – це спеціальні бланки, де вносять всі дані про природно-господарський і грунтово-агрохімічний стан поля або окремої ділянки. Паспорт поля має три загальні частини – адресну, грунтово-агрохімічну і оперативну.

 

1.4 Вплив різних факторів  зовнішнього середовища на ефективність  органічних і мінеральних добрив 

 

   Ґрунтові умови. Вибір добрив, строків внесення і способів їх загортання необхідно проводити з урахуванням типу і різновидності ґрунту, його гранулометричного й хімічного складу, ступеня окультуреності, реакції ґрунтового розчину та вмісту в ньому засвоєних поживних речовин. Так на чорноземах в більшою мірою використовуються фосфорні добрива. Залежно від типу і різновидності ґрунту мінеральні добрива застосовують у різних співвідношеннях. На світло-сірих і сірих лісових ґрунтах мінеральні добрива доцільно вносити у співвідношенні (N, Р2О5, К2О) 1,2-1,3:1:1,2-1,3; на темно-сірих лісових ґрунтах, опідзолених і вилугуваних чорноземах — 1:1:1. Залежно від біологічних особливостей культур ці співвідношення можуть змінюватися.

     Гранулометричний  склад ґрунту має істотне значення  для переміщення добрив, поглинання  і закріплення їх ґрунтом, а  це впливає на характер засвоєння  рослинами поживних речовин. На  ґрунтах з важким гранулометричним  складом добрива поглинаються  і закріплюються сильніше, отже  рухаються з водою повільніше. Крім цього, від гранулометричного  складу ґрунту залежить інтенсивність мінералізації органічної речовини його та органічних добрив, вміст поживних речовин, особливо калію, а також норма хімічних меліорантів. На ефективність добрив великий вплив має ступінь окультурення ґрунту. Істотною ознакою є його структурність. Ступінь окультурення ґрунту впливає на мікробіологічну діяльність, водний і повітряний режими, вміст легкозасвоюваних форм поживних речовин, що необхідно враховувати при використанні добрив.