Г. М. ГОСПОДАРЕНКО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АГРОХІМІЯ

 

ПІДРУЧНИК

 

Затверджено Міністерством аграрної політики  та продовольства України як підручник  для  студентів аграрних вищих навчальних закладів

І–ІІ рівнів акредитації зі спеціальностей  5.09010103 “Виробництво і переробка продукції рослинництва” та  5.09010102 “Організація і технологія ведення фермерського господарства”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ

Аграрна освіта

2013

 

 

                                   

Рецензенти:

 

Копитко П.Г., доктор сільськогосподарських наук, професор Уманського національного університету садівництва;

Білоцерківець Т.Б.,  викладач Іллінецького державного аграрного коледжу;

Вишневський Б.С., викладач Коледжу Подільського ДАТУ

 

 

Господаренко Г. М.

Г 722 Агрохімія: підручник  /Г.М. Господаренко. – К.: Аграрна освіта, 2013. – 406 с.

 

ISBN 978-966-669-317-7                                   

 

Висвітлено теоретичні основи живлення рослин, наведено характеристики та способи використання органічних і мінеральних добрив, хімічних меліорантів і бактеріальних препаратів, досягнення агрохімії з оптимізації агрохімічних параметрів показників родючості ґрунту, системи застосування добрив у сівозмінах й удобрення польових, овочевих, плодових та інших сільськогосподарських культур. Розглянуто екологічні аспекти агрохімії та особливості проведення агрохімічних досліджень.

Рекомендовано для підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня “молодший спеціаліст” за спеціальностями 5.09010103 “Виробництво і переробка продукції рослинництва” та 5.09010102 “Організація і технологія ведення фермерського господарства”  у вищих навчальних закладах І–ІІ рівнів акредитації.

 

УДК 631.8 (075.8)

ББК 40.4я73

 

ISBN 978-966-669-317-7                             © Г.М. Господаренко, 2013 р.

ЗМІСТ

 

 

 

 

ВСТУП

 

Сучасна агросфера для підвищення виробництва продук­тів харчування використовує три способи: додаткове розорю­вання земель; підвищення врожаю за допомогою використання добрив і пестицидів та застосування гідромеліорації; впрова­дження нових культур, їх сортів і гібридів та порід худоби, використання бактеріальних препаратів, отриманих методами генної інженерії. Проте частина цих факторів нині вже обмежена. Крім того, у світі щорічно через недосконалу агротехніку втрачається близько 10 млн га землі.

Ключовою ланкою аграрного виробництва є ґрунт. Відомий німецький учений Юстус Лібіх (1840), аналізуючи розвиток сільського господарства, зазначав: “Причина виник­нення і занепаду націй полягає в одному і тому самому. Розкрадання родючості ґрунту зумовлює їхню загибель, підтримання цієї родючості – їхнє життя, багатство і могутність”.

Україна здавна відома як один з найбільших виробників сільськогосподарської продукції, що пояснюється досить сприятливими природно-кліматичними умовами, багатими ресурсами орних земель, серед яких значну частину (60,6%) займають чорноземи. Займаючи приблизно 6% площі Європи, вона має в розпорядженні не менше третини її потенціальних біоресурсів. На території України виникла славнозвісна трипільська хліборобська культура. Народ України упродовж тисячоліть історичного формування нації пройшов тяжкий шлях, на якому були не лише штучно створені голодомори, а й величезні досягнення, які прославили країну як “хлібний кошик” Європи.

Відомо, що потенціал виробництва продукції рослинництва можна реалізувати лише завдяки високій родючості ґрунтів та поліпшення їх функціональних властивостей. Відтворення родючості ґрунтів – один з основних важелів підвищення врожаю сільськогосподарських культур та продук­тив­ності агроекосистеми загалом. Світовий досвід переконливо доводить, що другим за важливістю фактором для сільсько­господарського виробництва є добрива.

Застосування добрив дає змогу значно ослабити вплив несприятливих погодних умов, підвищити культуру землеробства, врожайність і якість продукції рослинництва.

Найважливіші завдання агрохімії – створення оптимальних умов живлення рослин для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур і родючості ґрунту внесенням мінеральних добрив, вапнуванням і гіпсуванням та повторним задіянням у біологічному колообігу вже використаних рослинами елементів живлення, які перейшли в гній та інші органічні добрива.

Вивчення процесів живлення рослин і взаємодії рослин, ґрунту і добрив та погодних умов – це теоретичні основи агрохімії. Важливо навчитись керувати процесом формування врожаю та його якістю, забезпечуючи оптимальне живлення рослин упродовж вегетації та застосовуючи методи ґрунтової і рослинної діагностики. За влучним висловом відомого агрохіміка Д. М. Прянишникова, надлишком добрив не можна замінити нестачу знань. Тому знання взаємодії між кореневою системою рослин, ґрунтом, його мікрофлорою, добривами та свідоме врахування цих процесів на практиці сприяє підвищенню родючості ґрунтів, збереженню енергоресурсів та охороні довкілля.

 

Історія розвитку агрохімічних знань

 

Агрохімія та інші науки з’явилася, щоб дати відповідь на питання, які виникають у процесі практичної діяльності людини. Ще за часів античної Греції було відомо, що для життя рослин потрібні вода, ґрунт і повітря. У хліборобстві Римської імперії застосовували гній, зелені добрива, вапно, гіпс, попіл, хоча значення їх було невідоме. Чому гній підвищує врожай? Один з перших це спробував пояснити французький художник і природознавець Б.Паліссі. У 1563 р. він писав, що “сіль є основою життя і росту всіх посівів”. Гній, вважав він, має солі, які утворюються під час розкладання сіна і соломи. Лише через 300 років точними дослідами було доведено причини збіднення ґрунту і потреба повернення в ґрунт зольних речовин у вигляді добрив.

Пізніше німецький хімік І.Р.Глаубер (1604–1668) висунув гіпотезу, що основним фактором дії гною є селітра, яку до того часу вже давно отримували із гною для виготовлення пороху. Проте дію селітри було пояснено лише після відкриття азоту, тобто через 100 років. На жаль, погляди Паліссі і Глаубера в той час належно не оцінили.

На Заході тривалий час панувала помилкова “гумусова теорія” живлення рослин, висунута в 1761 р. шведським ученим Ю.Г.Валлеріусом і широко розрекламована німецьким ученим-агрономом А.Теєром (1752–1828). Згідно з нею, гумус є єдиним джерелом елементів живлення для рослин, а мінеральні речовини лише сприяють його перетворенню на засвоювані форми.

Лише в 1804 р. швейцарський вчений Н.Т.Соссюр довів, що джерелом мінеральних речовин для живлення рослин є ґрунт, а джерелом вуглецю – вуглекислий газ атмосфери. Німецький учений Карл Шпренгель (1787–1859) у своїй книзі “Вчення про добрива” фактично “розгромив” гумусову теорію. Проте остаточного краху ця теорія зазнала після виходу в світ знаменитої книги Юстуса Лібіха (1803–1873) “Органічна хімія до агрокультури і фізіології” (Die orqanisсhe Сhemiе in ihrer Anwedung auf Agricultur and Physioloqie» (1840). Ця книга зробила переворот у науці та практиці. Вперше було сформульовано теорію мінерального живлення рослин, основне положення якої – рослини засвоюють лише неорганічні речовини, а гумус є джерелом вуглецю в ґрунті. Різні рослини засвоюють з ґрунту неоднакову кількість елементів живлення, тобто збіднюють ґрунт у різних напрямах. Тому сівозміна лише уповільнює процес збіднення, яке рано чи пізно наступає, якщо не повертати в ґрунт елементи живлення, які відчужуються з урожаєм. Якщо господарство продає зерно, то в його землеробстві буде дефіцит фосфору. Солому і сіно використовують на корм худобі. Тому при внесенні лише гною ґрунт недотримує ті елементи, які були вивезені за межі господарства і, насамперед, фосфору. Ю.Лібіх запропонував виготовляти фосфорні добрива, обробляючи розмелені кістки сірчаною кислотою. Він постійно рекомендував вносити в ґрунт, у першу чергу, ті елементи, які знаходяться в мінімумі. За Лібіхом, приріст врожаю залежить від внесення елемента живлення, вміст якого в ґрунті знаходиться в мінімумі (пізніше це правило назвали законом мінімуму). У 1855 р. в книзі “55 тез” Лібіх зазначив незамінність елементів живлення для рослин: якщо в ґрунті мало фосфору, то внесення лише азоту і калію не створює оптимальних умов живлення.

Теорія Лібіха про мінеральне живлення рослин мала велике значення у розвитку агрохімічних знань. У багатьох країнах розгорнулися агрохімічні дослідження, розпочалося будівництво заводів з виробництва мінеральних добрив та їх застосування.

Значний внесок у науку про живлення рослин вніс німецький агрохімік Г.Гельрігель. У 1886 р. він опублікував власну працю про засвоєння азоту бобовими культурами з повітря. Проте бульбочкові бактерії на кореневій системі бобових виявив ще в 1865 р. ботанік і міколог М.С.Воронін.

У другій половині ХІХ ст. в Російській імперії розгорта­ються широкі наукові дослідження із застосування добрив і живлення рослин. Особливо важливе значення мали дослід­жен­ня О.М. Енгельгардта, Д.І. Менделєєва, П.А. Костичева,                 К.А. Тимирязєва.

Велика організаторська і наукова робота з вивчення взаємодії рослин, ґрунту і добрив у Росії пов’язана з діяльністю Д.М.Прянишникова (1865–1948). Він обґрунтував теорію аміачного і нітратного живлення рослин, розробив рекомендації відносно застосування аміачних добрив. Ним проведено класичні дослідження з азотного обміну рослин. Слід зазначити, що немає того напряму в агрохімії, в якому б не брав участь Д.М.Прянишников.

Значний внесок у розвиток агрохімії також зробили О. Н. Лєбедянцев, Д. А. Сабінін, Ф. В. Турчин, О. К. Кедров-Зіхман, О. В. Петербурзький, Т. Н. Кулаковська, В. М. Клечковський, Я. В. Пейве, Н. С. Авдонін, А. В. Соколов, С. І. Вольфкович, З. І. Журбицький та ін.

Дослідження з вивчення умов росту й розвитку рослин в Україні розпочалися в XVIII ст., коли було організовано так звані “аптекарські городи” та акліматизаційні сади.

У 1844 р. було створено Головне училище садівництва Росії (нині – Уманський національний університет садівництва). Тут було організовано дослідне поле для вивчення сівозмін, агро­техніки вирощування різних культур, перевірки сільськогосподарських знарядь, а також різних засобів удобрення.

У 1881–1902 рр. під керівництвом активного організатора дослідної справи, професора Харківського університету А. Є. Зайкевича (1842–1931) було організовано 37 дослідних полів, що мало велике значення для розвитку агрохімічних досліджень в Україні. Він одним з перших встановив, що чорноземи, незважаючи на високий вміст гумусу добре реагують на внесення мінеральних добрив. Він перший запропонував вносити в рядки під час сівби буряку цукрового добрива, вивчав залежність врожаю від сортів, обробітку ґрунту та інших факторів. Організовані А. Є. Зайкевичем деякі дослідні поля, але вже в іншому статусі, діють і нині. Так, Полтавське дослідне поле (нині – Інститут агропромислового виробництва) було створено в 1864 р.

На початку ХХ ст. в Україні організовано нові дослідні установи, в програмі досліджень яких важливе місце займали питання ґрунтознавства та агрохімії.

Значний внесок у розвиток агрохімічної науки в Україні в минулому столітті зробили Б.М.Рожественський, М.А.Єгоров, Е.П.Вотчал, К.Д.Глінка, К.К.Гедройц, О.Н.Соколовський, П.О.Дмитренко, О.І.Душечкін, П.А.Власюк, О.М.Грінченко, Г.С.Гринь, Т.Т.Демиденко, М.К.Крупський, О.М.Можейко, А.В.Манорик, І.Л.Колоша, Ф.П.Макців, С.С.Рубін, М.Г.Холодний, М.М.Шкварук, П.Д.Попович, П.О.Горшков, К.П.Афендулов, П.А.Гірко, О.М.Вишенський, О.В.Лазурський та ін.

За останні десятиріччя агрохімія досягла значних успіхів у вивченні взаємодії рослин, ґрунту і добрив. Дослідження збагатили новими даними теорію і практику надходження та перетворення в рослинах сполук елементів живлення, науку про родючість ґрунту, про колообіг речовин в агробіоценозах. Ці дані є науковою основою планування потреб регіонів та областей в добривах, їх асортименту, а також будівництва тукових заводів, складських приміщень, механізації внесення. Дослідження тривають й нині для вивчення перспективних форм добрив, строків і способів їх внесення, вдосконалення методів ґрунтової і рослинної діагностики живлення рослин та розрахунку норм добрив з метою підвищення їх окупності й запобігання забрудненню довкілля.

Наука агрохімія використовує та узагальнює результати досліджень наукових установ стосовно питань застосування добрив і хімічної меліорації ґрунтів. Провідною науковою установою з цих питань є Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського” НААН України. Великий обсяг із досліджень з вищезазначених питань проводять учені інших науково-дослідних інститутів з мережею своїх дослідних станцій, вищі навчальні аграрні заклади та ін.

Крім того, в кожній області є інститути агропромислового виробництва або обласні сільськогосподарські дослідні станції, які проводять дослідження з різних питань аграрного виробництва, зокрема застосування добрив.

У кожній області під методичним керівництвом Державного технологічного центру охорони родючості ґрунтів Міністерства аграрної політики та продовольства України діють обласні державні проектно-технологічні центри охорони родючості ґрунтів та якості продукції «Облдержродючість», які проводять обстеження ґрунтів господарств, організовують проведення польових дослідів з добривами, надають відповідні рекомендації відносно застосування добрив. Агрохімічна служба є ланкою, що поєднує науку з виробництвом, забезпечує впровадження наукових розробок у виробництво.

 

Предмет і методи агрохімії

 

 

 

 

 

 

 

 

Вона вивчає взаємодію між рослиною, ґрунтом і добривом у процесі росту й розвитку рослин з урахуванням природно-кліматичних умов та біологічних особливостей сільськогосподарських культур.

Д.М. Прянишников цей взаємозв’язок схематично зобразив у вигляді трикутника (рис. 1). Він писав, що вивчення взаємовідносин між рослинами, ґрунтом і добривами завжди було основним завданням агрохімії.

 

 

Рис. 1. Схема взаємодії між рослиною, ґрунтом і добривом  (трикутник Д. М. Прянишникова)

 

Внесені у ґрунт добрива, внаслідок перетворення, виявляють відповідну дію на його фізичні, хімічні й біологічні властивості, після чого змінюється вплив ґрунту на рослину, її живлення, ріст і розвиток, на врожай і його якість, стійкість проти несприятливих умов. Під впливом рослин і внесених добрив змінюються хімічний склад ґрунту і його родючість, відбувається перетворення добрив. Завдання полягає в тому, щоб відшукати найдосконаліші способи живлення рослин і дати практичні рекомендації для сільськогосподарського вироб­ництва.

Географічна мережа дослідів з добривами та численні зональні експерименти з уніфікованими методами досліджень дали змогу визначити роль такого фактора, як клімат, діалектичний взаємозв’язок якого виражається схемою, в центрі якої знаходиться рослина (рис. 2).

Застосування добрив – найбільш швидкодіючий засіб втручання людини в колообіг речовин у землеробстві. Воно становить основу застосування засобів хімізації, що поряд з комплексною механізацією і меліорацією земель є одним з основних шляхів інтенсифікації сільськогосподарського вироб­ництва та підвищення його ефективності.

 

Рис. 2. Взаємозв’язок основних факторів агрохімії

 

У сучасних умовах поняття “агрохімія” можна трактувати як науку про живлення рослин і закономірності трансформації добрив у системі ґрунт – рослина – вода – атмосфера з метою максимальної реалізації біологічного потенціалу культур і розширеного відтворення родючості ґрунту (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Трансформація добрив у системі

ґрунт – рослина – вода – атмосфера

 

Агрохімія є одночасно сільськогосподарською, біологічною і хімічною наукою, оскільки рослини – об’єкти сільськогосподарського виробництва. Вона вивчає добрива, їх властивості та вплив на врожай і якість сільськогосподарської продукції, а також на довкілля. Агрохіміки розробляють нові форми добрив, норми, строки і способи їх внесення, системи застосування добрив у сівозмінах господарств, удосконалюють методи аналізу рослин, ґрунту і добрив, а також діагностику живлення рослин. Новим технологіям застосування добрив, зазвичай, дають не лише агрохімічну й економічну оцінку. Отже, агрохімія тісно пов’язана з багатьма науками – ґрунтознавством, мікробіологією, землеробством, рослинництвом, економікою екологією тощо.

Основну суть агрохімії, як науки, можна показати у вигляді трьох розділів: хімія рослин, хімія ґрунту, хімія добрив.

Агрохімію не можна паралельно розглядати з ґрунтознавством, фізіологією рослин, землеробством і мікробіологією. Вона одночасно є складовою цих наук, охоплюючи те, що потрібно для дослідження з метою створення оптимальних умов живлення рослин.

Відповідно до мети і завдання агрохімії її методи досліджень поділяються на три групи: лабораторні, фізіолого-агрохімічні і польові досліди, які взаємно доповнюють один одного.

Лабораторні методи досліджень передбачають використання хімічних, фізико-хімічних, фізичних і мікробіологічних аналізів рослин, ґрунту і добрив (фотометрія, хроматографія, спектроскопія, рентгенофлуоресцентний, мас-спектроскопія та ін.) Для точніших досліджень використовують метод стабільних і радіоактивних ізотопів. Крім того, розроблено високопродуктивні поточні лінії для одночасного визначення кількох показників, широко застосовують портативні агрохімічні прилади.

До фізіолого-агрохімічних методів досліджень нале­жать:

·   вегетаційні (проводять у спеціальних посудинах, які розміщують у вегетаційних будиночках);

·   лізиметричні (застосовують посудини місткістю 1–2 м³) – для дослідження міграції і трансформації елементів живлення в ґрунті, проведення балансових експериментів;

·   дослідження у фітотронах, в яких контролюють всі агрохімічні показники.

До третьої групи належать польові досліди:

·   дрібноділянкові досліди – створюють для перевірки ґрунтів з високою родючістю, вивчення нових форм і видів добрив тощо;

·   короткотермінові досліди – мають практичний харак­тер. У зв’язку з різними погодними умовами їх повторюють упродовж 3–4 років.

Іноді досліди за однаковою схемою закладають у різних ґрунтово-кліматичних умовах (географічна мережа дослідів) для вивчення форм, строків і способів внесення добрив.

Тривалі стаціонарні досліди – дають цінну інформацію про різні системи удобрення, рівні насиченості ґрунту добри­вами, форми добрив, дають відповіді на питання моніторингу родючості ґрунту.

Виробничі досліди – проводять на великих площах у господарствах з метою підготовки практичних рекомендацій.

Для оцінки достовірності лабораторних і біологічних досліджень застосовують економічні й математичні методи.

 

Удобрення – основний фактор підвищення  врожаю

 

Винесення елементів живлення з ґрунту визначають за їх кількістю, яка відчужена з урожаєм основної і нетоварної продукції з одиниці площі, а повернення елементів живлення в ґрунт – за їх кількістю, яка повертається з добривами, надходить із насінним матеріалом, опадами, в процесі фіксації молеку­лярного азоту з атмосфери тощо.

Різниця між надходженням і відчуженням елементів живлення в ґрунті – це баланс елементів живлення.

Сільськогосподарські культури характеризуються різною потребою в елементах живлення, різним їх винесенням із ґрунту з урожаєм. Так, з урожаєм зерна пшениці озимої 5 т/га і з відповідною масою соломи з ґрунту виноситься 150 кг N, 50 –Р₂О₅ і 100 кг К₂О, з урожаєм картоплі в 30 т/га – 180 кг N, 60 – Р₂О₅ і  240 кг К₂О. У польовій сівозміні зернобурякового виду за врожайності буряку цукрового 30–40 т/га, пшениці озимої             4–5 т/га в середньому з 1 га щороку виноситься 270 кг NPK, зокрема N – 130, Р₂О₅ – 40 і К₂О – 100 кг. У разі вирощування сільськогосподарських культур без застосування добрив ґрунт виснажується, внаслідок чого врожаї з року в рік знижуються.

Вважається, що не менш як 50 % підвищення врожаю в                             ХХ ст. є наслідком застосування добрив, решта 50 % приросту припадає на інші фактори: агротехніку, сорти, меліорацію тощо.

За узагальненими даними Географічної мережі дослідів,         1 кг азотних добрив підвищує збір зерна пшениці озимої на         4–8 кг, 1кг фосфорних (Р₂О₅) – на 4–7, 1 кг калійних (К₂О) – на           2–4 кг.

З ростом урожаїв збільшується споживання елементів живлення рослинами, тому чим вища запланована врожайність будь-якої культури, тим більше потрібно вносити добрив. Простежується прямий зв’язок між використанням добрив і врожайністю. Країни, які використовують малі норми добрив, мають також низьку врожайність сільськогосподарських культур. Проте слід враховувати, що врожаї від збільшення норм добрив підвищуються прямо пропорційно лише до певного рівня, за якого досягається найвища оплата одиниці добрив вирощеною сільськогосподарською продукцією.

Отже, основою застосування добрив має бути землероб­ський закон повернення. У ґрунт мають повертатися елементи живлення, які винесено з урожаєм. Проте цього недостатньо. У ґрунт мають також бути повернені й органічні речовини, що є енергетичним матеріалом для ґрунтових мікроорганізмів, які сприяють повторному використанню елементів живлення та збереженню агрофізичного стану ґрунту.

На практиці причин низької ефективності застосування добрив багато. Насамперед це незбалансованість елементів живлення у певному асортименті добрив, наявність значної кількості кислих ґрунтів, які потребують вапнування, застосування неякісних органічних добрив, нерівномірність внесення добрив, недостатнє технічне забезпечення, іноді низький рівень вмісту в ґрунті рухомих сполук мікроелементів, наявність факторів, які не піддаються або складно піддаються регулюванню – посуха, перезволоження, сонячна радіація та ін.

Екстенсивне землеробство нездатне екологізувати ситуа­цію. Воно призводить до розкрадання природної родючості ґрунту та низької продуктивності землі (табл. 1).

Таблиця 1

 

Вплив різних факторів на формування врожаю, %

(В. Ф. Ладонін, 1999)

 

 

Тому потрібно створити гнучку систему застосування сучасних технологій з урахуванням особливостей кожного сорту та поля. Вони потребують чіткої відповіді на питання живлення рослин: коли, де, як і в якій формі чи поєднанні застосовувати добрива.

Виробництво добрив і їх ефективність

 

Вважають, що ХХ ст. було століттям запровадження агро­-хімічної науки. Агрохімія отримала небачений за масшта­бами розвиток і багато в чому сприяла різкому підвищенню продуктивності сільськогосподарських культур. Слід зазначити, що застосування добрив інтенсивно наростало переважно завдяки використанню фосфорних і калійних добрив, що сприяло значному поліпшенню забезпеченості ґрунтів рухомими сполуками фосфору і калію.

Найбільше добрив (300–500 кг/га) вносять у таких країнах, як Ірландія, Бельгія, Японія, Англія, Колумбія, Франція. Найбільше виробляють і купують добрив Китай і США. У десятку найбільших виробників мінеральних добрив у світі входять також Росія, Білорусь і Україна.

Нині (у зв’язку з економічною та енергетичною кризою) у багатьох країнах з інтенсивним веденням сільського господарства по-новому оцінюють значення використання органічних добрив.

Економічна ефективність застосування добрив насамперед залежить від співвідношення цін на добрива і продукцію рослинництва, що потрібно враховувати під час розрахунку норм добрив.

Окупність добрив залежить від природної родючості ґрун­ту. Так, на Поліссі з високою вологозабезпеченістю і низькою родючістю ґрунту за врожайності зернових понад 3 т/га завдяки використанню добрив отримують 70–80 % приросту врожаю. У Степу лише 50 % приросту врожаю припадає на добрива, де велике значення належить заходам накопичення та економні­шого використання вологи, підбору посухостійкого сорту тощо.

Одночасне внесення азотних, фосфорних і калійних добрив значно підвищує їх ефективність, порівняно з окремим внесенням, або парних їх комбінацій. Проте на ефективність добрив значно впливає кислотність ґрунту. Тому без проведення їх вапнування застосування добрив малоефективне.

Вартість продукції має окупляти витрати на добриво. Практичний досвід доводить, що для підвищення врожайності потрібно повертати азот і калій винесений з урожаєм не менш ніж на 80 %, а фосфор – на 100 % і більше. Недостатнє нині застосування органічних добрив – основна причина різкого дефіцитного балансу елементів живлення.

 

 

s Питання для самоконтролю

 

1. Роль українських учених у розвитку агрохімії.

2. Яка роль закордонних учених у розвитку агрохімії і в чому її суть?

3. Історія сучасної агрохімії.

4. Що вивчає агрохімія? Назвіть методи агрохімічних досліджень.

5.  Значення і застосування добрив у світі та в Україні.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АГРОХІМІЯ – ОСНОВА РОДЮЧОСТІ ҐРУНТІВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 1

 

ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Завдяки повітряному живленню рослини, порівняно з кореневим живленням, зазвичай, рівномірно забезпечуються вуглекислим газом (СО₂). Для фотосинтезу потрібні світло, волога, забезпеченість мінеральними елементами. Цими факторами та біологічними особливостями культур і визначається його інтенсивність.

Кореневе живлення залежить не лише від біологічних особливостей культур і забезпечення продуктами фотосинтезу, а й від інтенсивності росту кореневої системи, структури і вологості ґрунту, його реакції, вмісту та співвідношення рухомих сполук елементів живлення, діяльності ґрунтової біоти, кореневих виділень тощо.

 

1.1. ХІМІЧНИЙ СКЛАД РОСЛИН

 

 

 

 

 

 

 

Більшість сільськогосподарських культур у вегетативних органах містить 5–15 % сухих речовин, решта (85–95 %) – вода. У дозрілому насінні сухі речовини займають 85–90 %.

У зеленій масі злакових, бобових та інших культур значну частку займає вода –  75–85 %. Коренеплоди буряку і бульби картоплі містять 85–90 % води, капусти – 90–93, плоди помідора та огірка – 92–96 %.

У складі сухої речовини рослин 90–95 % становлять органічні сполуки, які в рослинах представлено білками та іншими азотистими сполуками, жирами, крохмалем, цукрами, клітковиною, пектиновими речовинами.

Якість сільськогосподарської продукції визначається вмістом органічних і мінеральних сполук. Так, якість зернових культур залежить від кількості білка і крохмалю, хлібопекарські якості зерна пшениці – від кількості та якості клейковини. У бобових міститься менше крохмалю, але більше білка. Насіння олійних культур оцінюють за вмістом жирів, а їх якість, у свою чергу, залежить від співвідношення в них насичених і ненасичених жирних кислот.

На якість і кількість органічних речовин у рослинах значно впливають умови живлення. Достатня кількість азоту й сірки в ґрунті сприяє утворенню в рослинах білків. Оптимальне фосфорне і калійне живлення зумовлює накопиченню вуглеводів – цукрів, крохмалю, клітковини, а також жирів. Мікроелементи сприяють поліпшенню якості врожаю.

Між хімічним складом ґрунту і хімічним складом рослин немає прямої залежності. Деяких хімічних елементів у ґрунті може бути багато, але в рослини вони або зовсім не надходять, або потрапляють у них у дуже невеликих кількостях, а інших хімічних елементів, яких у ґрунті мало, в рослинах накопи­чується велика кількість – рослини немовби вибирають, вичер­пують ці речовини з ґрунту. Отже, поглинання мінеральних речовин має вибірковий характер.

Різні види рослин здатні накопичувати у своїх тканинах переважно різні хімічні елементи. Зазвичай, чільне місце за обсягами акумулювання в рослинах посідають азот, фосфор і калій, іноді кремній. Так, жито при вирощуванні на тому самому ґрунті, що й пшениця, накопичує менше марганцю, молібдену й міді, але значно більше бору.

Кожен вид рослин характеризується вибірковою здатністю засвоювати елементи і висуває свої вимоги до довкілля. Різні вимоги дозволяють існува­ти більшій кількості видів рослин, ніж у випадку однакових потреб. Спільнота, зокрема і сівозміна, повніше використо­вує природні ресурси та є стійкішою в порівнянні з монокультурою.

Хімічні елементи, необхідні для росту і формування вро­жаю, називають біогенними. Інші елементи живлення потрап­ляють у рослини випадково, пасивно і фактично не потрібні для їх росту й розвитку. Тому такі хімічні елементи називають абіогенними, хоча практична їх важливість іноді може бути значною. Наприклад, астрагал та інші бобові рослини за росту на ґрунтах, багатих на селен, накопичують його у такій кількості, що стають отруйними для сільськогосподарських тварин.

Вуглець, кисень, водень і азот називають органогенними елементами, оскільки з них побудовані органічні речовини, і вони складають 95 % сухої маси рослин (вуглець 45 %, кисень – 42, водень – 6,5, азот – 1,5 %). Решту 5 % становлять зольні елементи (залишаються після спалювання рослин – калій, кальцій, магній, фосфор та ін.). У складі рослин виявлено більшість елементів таблиці Д. І. Менделєєва.

Нині доведено, що 20 елементів належать до необхідних, оскільки без них рослини не можуть жити і їх не можна замінити іншими елементами. Це – кисень, вуглець, водень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній, натрій, сірка, залізо, хлор, марганець, бор, цинк, мідь, молібден, кобальт, ванадій, йод. Ще 12 елементів вважають умовно необхідними, оскільки вони іноді позитивно впливають на рослини (кремній, літій, стронцій, кад­мій, селен, срібло, свинець, фтор, хром, нікель, алюміній, титан).

Проте деякі, але не всі, рослини потребують наявності натрію, кремнію, кобальту й нікелю. Так, натрій здебільшого необхідний для буряку і коренеплідних капустяних (редиска, редька), а в інших рослинах його замінює калій. Кремній також не універсальний біогенний елемент. Переважно його потребують злаки, оскільки він надає міцності соломині.

 

 

 

 

 

 

Елементи, вміст яких у рослинах не перевищує тисячних часток, називають мікроелементами. До них належать бор, марганець, мідь, цинк, молібден, кобальт та ін.

Поділ хімічних елементів на макро- і мікроелементи досить умовний. Так, залізо відносять до мікроелементів, хоча за вмістом у рослинах воно належить до макроелементів.

 

1.2. НАДХОДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЖИВЛЕННЯ

В РОСЛИНИ

 

Теорія надходження елементів живлення. Елементи живлення рослин належать до факторів зовнішнього середо­вища, але водночас принципово різняться від інших факторів (температури, кислотності та ін.), оскільки у процесі поглинання вони перетворюються із зовнішнього фактора середовища на внутрішній фактор рослинного організму.

Є два типи живлення живих організмів: автотрофний – засвоєння мінеральних солей, води, вуглекислого газу та синтез із них органічних речовин, і гетеротрофний – використання організмами готових органічних сполук. Рослини належать до автотрофних організмів, тоді як тварини і більшість мікроорганізмів – до гетеротрофних.

Завдяки процесу живлення (повітряному і кореневому) рослини ростуть та розвиваються і за оптимального живлення швидко нарощують масу.

Основним процесом, унаслідок якого створюються органічні речовини в рослинах, є фотосинтез, хоча рослини можуть у невеликих кількостях засвоювати амінокислоти, речовини росту, вітаміни, антибіотики.

Інтенсивність засвоєння елементів мінерального живлення залежить не лише від біологічних особливостей культур та умов зовнішнього середовища (наявність у ґрунті доступних сполук елементів живлення, необхідна температура, вологість та ін.), а й від кількості енергії та органічних речовин, які утворюються в процесі фотосинтезу.

Надходження мінеральних речовин у рослини лімітує багато чинників. Рослини через листки засвоюють 95 % і більше вуглецю. Крім того, вони можуть засвоювати внаслідок позакореневого живлення із водних розчинів зольні елементи, азот і сірку. Проте основна кількість азоту, води і зольних елементів у рослину надходить із ґрунту через кореневу систему.

Залежно від біологічних особливостей та умов вирощу­вання рослини формують кореневу систему різної потужності. На бідних ґрунтах та в засушливих умовах у пошуках води й елементів живлення вони створюють більшу кореневу систему.

Застосування добрив, зазвичай, частково знижує співвідно­шення підземної і надземної маси рослин, але збільшує масу кореневої системи та глибину її проникнення. Отже, добрива позитивно діють на розвиток кореневої системи.

У коренях багатьох рослин відкладаються про запас органічні сполуки, утворені в процесі фотосинтезу. За потреби вони повертаються в надземні органи і використовуються для росту рослин. Так, у коренях дворічних – буряку, моркви, петрушки у перший рік вегетації накопичуються запасні речовини, які витрачаються на другий рік для формування квіток і насіння.

Для коренів характерна видільна функція. У ґрунт виділяються як мінеральні, так і органічні речовини. Це також один із способів активного впливу коренів на ґрунт, оскільки під час його підкислення відбувається розчинення мінералів ґрунту, і корені отримують додаткову кількість елементів живлення.

До поверхні коренів рослин елементи живлення надходять за допомогою трьох механізмів:

1) кореневий перехват;

2) масовий потік;

3) дифузія.

Кореневий перехват – у процесі росту корені дотикаються до елементів живлення і поглинають їх. Значення цього механізму незначне, оскільки у шарі ґрунту 0–30 см корені займають лише близько 1 % його об’єму.

Масовий потік – корені поглинають з ґрунту воду, а з         нею – розчинені елементи живлення. Проте процеси забезпе­чення рослин водою і мінеральними елементами незалежні. Тут немає прямого зв’язку. Рослини поглинають іони вибірково.

Дифузія – створюється у поживному розчині завдяки засвоєнню елементів живлення кореневою системою рослин. Це спонтанний природний процес, під час якого часточки речовини переміщуються з місця з більшою концентрацією до місця з меншою концентрацією. Отже, внаслідок дифузії зростає гомогенність (однорідність) розчину.

Так, фосфор і калій переважно засвоюються рослинами завдяки дифузії, тоді як азот, кальцій і магній – з потоком ґрунтового розчину. Нітрати рухаються в ґрунті швидше, ніж фосфати, і поглинаються інтенсивніше: якщо фосфати погли­наються в радіусі 1 мм від кореня, то нітрати в радіусі 10 мм.

Рослини, зазвичай, засвоюють елементи живлення з ґрунтового розчину низької концентрації – 0,01–0,05 %. Різні види рослин по-різному реагують на ту чи іншу концентрацію ґрунтового розчину. Найчутливіші до концентрованих розчинів льон, люпин, огірок, морква та більшість рослин у молодому віці.

Як уже зазначалося, для рослин характерна вибіркова здатність засвоювати елементи живлення – лише ті, які необхід­ні, що пояснюють фізіологічними законами живих організмів.

Відомо, що іони можуть надходити проти градієнта концентрації, і багато елементів, майже відсутніх у поживному розчині, можуть накопичуватись у рослинах. Наприклад, рослини кукурудзи можуть накопичувати в насінні золото, огірка – срібло, капусти – йод і молібден.

Існує тісний зв’язок між повітряним і кореневим живлен­ням рослин. Іноді високі норми добрив можуть не підвищувати врожай, а, навпаки, знижувати його. Причиною цього є:

1) підвищення концентрації ґрунтового розчину до токсичної;

2) порушення оптимального співвідношення між елемен­та­ми живлення в ґрунтовому розчині;

3) нестача вологи в ґрунті та вуглекислого газу в повітрі;

4) зниження освітлення внаслідок самозатемнення (силь­ний ріст рослин), що знижує інтенсивність процесу фото­синтезу;

5) забур’яненість посівів.

Найважливішим фактором ефективності добрив є водозабезпечення.

Форми сполук, в яких рослини поглинають елементи живлення. У ґрунті внаслідок безперервних складних біологіч­них, фізичних, хімічних і фізико-хімічних процесів складні мінеральні та органічні сполуки розкладаються на прості. Ці продукти розкладання використовуються для живлення рослин, а також втрачаються в газоподібному стані, вимиваються по профілю ґрунту або внаслідок ерозії чи знову необмінно закріплюються ґрунтом. Основну кількість елементів живлення рослин засвоюють в іонній формі (у вигляді аніонів і катіонів) через кореневу систему. Крім того, з ґрунту корені рослин здатні поглинати СО₂ (до 5 % загальної їх потреби) та в незначних кількостях амінокислоти, цукри, вітаміни, ферменти та інші розчинні органічні сполуки.

Ще в XVIII ст. було з’ясовано, що органічні речовини ґрунту не засвоюються коренями рослин. Загалом це положення зберігає свою доцільність і понині, але доведено, що деякі органічні речовини, хоч і в невеликій кількості, але все-таки засвоюються з ґрунту.

Відкриття цієї здатності рослин дало змогу керувати їх мінеральним живленням, використовуючи так звані хелати, тобто комплексони – органічні речовини, до складу молекул яких входять ті або інші хімічні елементи, що є для рослин біогенними. Так, наприклад, етилендіамінтетраоцтова кислота (ЕДІТО) містить атоми заліза. У такій формі атоми заліза не зв’язуються ґрунтом, стійкі проти дії мікроорганізмів, не вимиваються дощовими водами, а сама кислота (ЕДІТО) добре поглинається коренями рослин. До складу хелатів можуть входити не лише залізо, а й інші макро- та мікроелементи. Наприклад, гумус ґрунту є природним хелатоутворювачем, тому це є однією з ознак високої родючості гумусових ґрунтів. Застосування елементів живлення у вигляді хелатів, як добрив, є перспективним напрямом в агрохімії.

Амінокислоти в рослинах зазнають дезамінування, і вивільнений аміак використовується в синтетичних процесах. При цьому азот переважно поглинається у вигляді аніонів нітрату NO₃^– і катіонів амонію NH₄^+. Ці іони постійно утворю­ються в ґрунті з органічних речовин унаслідок процесів амоні­-фікації та нітрифікації, які здійснюються мікроорганізмами.

Азот і сірка входять до складу білків і багатьох інших сполук. Сірка засвоюється рослинами у вигляді аніонів сірчаної кислоти SO₄^2–, а фосфор – у вигляді аніонів фосфорної кислоти:

 

H₂PO₄^–, HPO₄^2– або PO₄^3–.

 

Бор і молібден надходить у рослини у вигляді аніонів – боратів і молібдатів.

Кальцій, калій, магній, залізо, цинк надходять у рослини у вигляді відповідних катіонів, а марганець – у формі катіонів та аніонів.

Обмінним фондом під час живлення рослин є катіони водню H⁺ та аніонів вугільної кислоти HCO₃^–, що утворюються в процесі дихання клітин. Корені постійно дихають і виділяють CO₂ який, розчиняючись у клітинному соку, утворює вугільну кислоту, що дисоціює на іони H⁺ і HCO₃^–.

Мінеральні речовини можуть також адсорбуватися листям. Крім того, вони можуть проникати крізь продихи і кутикулу листків. Отже, листки рослин також певною мірою беруть участь у поглинанні мінеральних речовин. Це явище було встановлене ще Ж.Б.Буссенго.

Для позакореневого підживлення рослин використовують слабкі водні розчини макро- та мікроелементів. Найчастіше з цією метою застосовують мікроелементи, оскільки їх норми внесення малі і їх простіше розподілити на площі посівів. За такого способу використання ефект засвоєння рослинами мікроелементів вищий, ніж у разі внесення у ґрунт.

Осмотичний потенціал розчинів для проведення позакореневого підживлення має бути нижчим за осмотичний потенціал клітинного соку листків, щоб уникнути їх опіків. Тому на практиці застосовують розчини добрив, концентрація яких не перевищує 1,5–2,0 %.

Найефективнішим способом є використання елементів живлення у вигляді тонкої плівки, нанесеної на листки. Позитивна дія добрив зростає за їх сумісного використання з поверхнево активними речовинами (детергентами), які полег­шу­ють дифузію крізь кутикулу та надходження елементів живлення в клітини.

Позакореневе внесення елементів живлення скорочує час між їх застосуванням і використанням, що має велике значення для швидкого росту рослин.

Фізіологічна реакція солей. Рослини засвоюють різні катіони та аніони з ґрунту в певній кількості, що зумовлюється їх неоднаковим значенням для синтезу органічних сполук. Отже, вибіркову вбирну здатність рослин потрібно враховувати під час застосування добрив. Наприклад, якщо в ґрунтовому розчині міститься (NH₄)₂SO₄, що є джерелом азоту і сірки для рослин, то засвоєння аніонів і катіонів може бути неоднаковим. Рослинам у більшій кількості потрібний азот, тому катіони NH₄⁺ засвою­ються кореневою системою (в обмін на йони водню) інтенсив­-ніше, ніж аніони SO₄^2–. Під час взаємодії коренів рослин із цією сіллю в ґрунтовому розчині накопичуються вільні катіони H⁺, які, взаємодіючи з аніоном SO₄^2–, утворюють сірчану кислоту, яка призводить до підкислення розчину ґрунту. Аналогічно рослини засвоюють катіони із розчинів солей NH₄Cl, (NH₄)₂CO₃, K₂SO₄, KCl та ін. Тому добрива, які містять ці солі, в процесі живлення рослин можуть підкислювати ґрунтовий розчин.

Якщо джерелом азоту є NaNO₃, рослини активніше засвоюють аніони NO₃^–, ніж катіони Na⁺. У ґрунтовому розчині знаходиться вугільна кислота і вода, які дисоціюють на іони H⁺, OH^–, HCO₃^–. Катіони Na⁺, що в значній кількості залишаються в розчині, разом з аніонами OH^– та HCO₃^–, утворюють лужні сполуки –  NaOH і NaHCO₃, які підлуговують ґрунтовий розчин.

Отже, вибіркова поглинальна здатність рослин зумовлює фізіологічну реакцію солей та мінеральних добрив. Фізіологічна реакція солей виявляється під час взаємодії мінеральних добрив з рослинами в процесі живлення.

Фізіологічно кислими називають добрива, з яких рослини більше засвоюють катіони, а аніони, що залишаються в розчині, підкислюють ґрунтове середовище. Типовими фізіологічно кислими добривами є NH₄Cl та (NH₄)₂SO₄. Фізіологічна кислот­ність калійних добрив KCl, K₂SO₄ та інших нижча, ніж амонійних. У ґрунті фізіологічна кислотність найбільше виявля­ється в зоні діяльності молодих корінців.

Фізіологічно лужними називають добрива, з яких рослини засвоюють переважно аніони, а катіони, що залишаються в розчині, підлуговують ґрунтове середовище. До них належать NaNO₃, Са(NO₃)₂ та ін.

Фізіологічно нейтральними називають добрива, з яких рос­лини в однаковій кількості засвоюють катіони та аніони і які значно не змінюють реакцію ґрунтового розчину, наприклад, КNO₃.

Біологічно кислими є амонійні та амідні добрива, що частково окиснюються в ґрунті нітрифікуючими бактеріями, внаслідок чого утворюються азотна і сірчана кислоти:

 

(NH₄)₂SO₄ + 4О₂ → 2НNO₃ + Н₂SO₄ + 2Н₂O.

 

Біологічне підкислення ґрунту відбувається у разі внесення аміаку водного, карбаміду, дещо менше – сульфату амонію, ще менше – хлористого амонію, оскільки аніони двох останніх добрив пригнічують життєдіяльність нітрифікуючих бактерій.

Реакцію добрив потрібно враховувати під час удобрення культур, зокрема на малобуферних ґрунтах. Так, фізіологічно кислі добрива слід застосовувати на ґрунтах з нейтральною або лужною реакцією, а фізіологічно лужні – на кислих ґрунтах.

Буферність ґрунтового розчину виявляється у його здат­ності зберігати значення рН після внесення в ґрунт кислих або лужних сполук. Ця властивість дуже важлива, оскільки дає змогу певною мірою використовувати для добрив кислі та лужні солі.

 1.3. ВПЛИВ УМОВ ЗОВНІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА  НА ЗАСВОЄННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЖИВЛЕННЯ РОСЛИНАМИ

 

Засвоєння елементів живлення рослинами залежить від внутрішніх і зовнішніх умов живлення. До внутрішніх умов належать спадкові ознаки, що зумовлюють анатомічну й морфологічну будову кожного виду рослин, темпи росту, настання фази розвитку, спосіб розмноження, продуктивність і хімічний склад урожаю, вимоги до властивостей середовища та ін.

У природі кожної рослини закладено її здатність засво­ювати із зовнішнього середовища елементи живлення, характерні для всього рослинного світу, але у певному співвідношенні та в типовій для кожного виду динаміці впродовж вегетаційного періоду.

Засвоєння рослинами елементів живлення залежить від властивостей ґрунту, його водно-повітряних і температурних режимів, освітлення та інших умов зовнішнього середовища. Основна умова нормального живлення рослин – наявність елементів живлення.

Умови живлення рослин потрібно враховувати під час складання системи удобрення культур (визначення норм, доз, форм, строків і способів внесення органічних і мінеральних добрив).

Реакція ґрунтового розчину значно впливає на мінеральне живлення рослин. Так, для кожного з елементів мінерального живлення рослин є власна зона оптимальних значень показника рН ґрунту, за якої цей елемент доступніший для рослин (рис. 4).

Найкраще елементи живлення засвоюються зі слабокис­лого або близького до нейтрального ґрунтового розчину (рН сольової суспензії 6,2–6,5). Підкислення чи підлуження ґрунту впливає на доступність для рослин деяких елементів живлення.

 

 

 

Рис. 4. Доступність елементів живлення рослинам

залежно від реакції ґрунту

 

Концентрація поживного розчину і співвідношення в ньому елементів живлення. У природних умовах концентрація ґрунтового розчину незасолених ґрунтів, зазвичай, становить від 0,02 до 0,20 %. Оптимальною вважають концентрацію 0,03–0,20 %.

Природно, що концентрація ґрунтового розчину вища за високих норм мінеральних добрив і в суху погоду. Надзвичайно важливо, щоб осмотичний потенціал ґрунтового розчину не перевищував осмотичного потенціалу клітин коренів, інакше клітини коренів рослин віддаватимуть воду в ґрунт, внаслідок чого почнеться їх відмирання і висихання.

Ріст надземних органів рослин і розвиток кореневої системи залежать від фізіологічної врівноваженості поживного розчину. Фізіологічна врівноваженість ґрунтового розчину полягає в оптимальному співвідношенні в ньому іонів мінеральних речовин. Відомо, що окремий іон будь-якої мінеральної речовини у чистому стані для рослин токсичний. Проте якщо в ґрунтовому розчині знаходиться суміш іонів різних видів, то вони врівноважують токсичну дію один одного. Цей ефект називають антагонізмом іонів. Створення врівноважених розчинів дуже важливе для розробки системи удобрення культур у захищеному ґрунті, зокрема гідропонним методом.

Сильними антагоністами є пари іонів кальцій і натрій, кальцій і магній, мідь і залізо, молібден і залізо, молібден і марганець та ін.

Крім антагонізму, відоме явище синергізму іонів, яке полягає в тому, що одні іони підвищують поглинання та позитивну дію інших іонів (азот – магнію, магній – фосфору, калій – марганцю і заліза, молібден – азоту, сірка – азоту, калію, міді, магнію і марганцю).

Якщо елементи доповнюють один одного, то це явище називають адитивністю іонів. За адитивності іонів можна поліпшити умови мінерального живлення рослин, без підви­щення норм мінеральних добрив, забезпечивши врівноваженість ґрунтового розчину.

Наявність азоту, фосфору і калію в поживному середовищі значною мірою визначає інтенсивність росту рослин та вбирання ними інших елементів живлення. Поліпшення азотного жив­лення збільшує надходження в рослини фосфору, калію, кальцію, магнію, міді, заліза, марганцю, цинку. Надмірне фосфорне живлення знижує надходження в рослини міді, заліза, марганцю. Під дією калію зменшується надходження в рослини кальцію, магнію та деяких інших елементів.

За збільшення забезпеченості рослин основними елемен­-тами живлення (NРК) підвищується потреба рослин у мікро­-елементах. У свою чергу, мікроелементи мають важливу роль у підвищенні ефективності макроелементів та їх надходження в рослини.

Ріст рослин залежить насамперед від елемента, якого не вистачає або він у надлишку, за умови, що решта елементів живлення та інші фактори життєдіяльності не лімітують ріст.

За різних рівнів забезпеченості елементами мінерального живлення взаємодія між ними відбувається неоднаково і можуть спостерігатися швидкі переходи процесу антагонізму в синергізм, і навпаки. Зниження температури та освітлення посилює дію надмірних норм елементів мінерального живлення, а підвищення вологості дещо знижує негативну дію мінеральних елементів. Наприклад, спостерігалося підвищення вмісту нітратів у овочах під час вирощування їх у теплицях узимку в умовах недостатнього освітлення.

Для створення врожаю велике значення має здатність рослин багаторазово використовувати елементи живлення. Цей процес називають реутилізацією. Проте такі елементи, як кальцій, залізо, марганець, бор, мідь і цинк не реутилізуються; сірка частково переходить до складу органічних сполук, тоді як азот, фосфор, калій, магній – багаторазово.

Дефіцит елементів, які використовуються багаторазово, насамперед виявляється на старих листках. Крім того, на старих органах рослин чіткіше виявляються ознаки надлишку елементів, непридатних до реутилізації, та тих, що знаходяться у надлишку в поживному розчині.

Вологість ґрунту. Оптимальна вологість ґрунту (60–80 % повної польової вологоємності) – необхідна умова для нормаль­ного живлення рослин. Вода є середовищем для дифузії елемен­тів живлення з ґрунтового розчину і ґрунтового вбирного ком­плексу до коренів. На утворення органічних речовин рослини витрачають близько 0,2 % поглиненої води, решта – випаровується. Отже, мінеральне живлення рослин – незалежний фізіологічний процес, мало пов’язаний із водним режимом рослин. Добрива на 20–30 % знижують витрати води на утворення сухої речовини. У свою чергу, за достатнього забезпе­чення вологою підвищується віддача від внесених добрив, що доведено практикою застосування добрив в умовах зрошення.

Повітряний режим. Поглинання елементів живлення рослинами може відбуватися лише в умовах сприятливого повітряного режиму ґрунту. Для більшості сільськогосподарських культур достатнім є вміст у ґрунті 2–3 % кисню. За нестачі кисню в ньому більше утворюється відновлених форм заліза та інших сполук, шкідливих для рослин, і збільшується вміст вуглекислого газу, що знижує засвоєння коренями іонів амонію, нітратів і фосфатів, пригнічує діяльність мікроорганізмів. Для забезпечення коренів рослин киснем створюють сприятливу структуру ґрунту.

Температура ґрунту. За температури 5–7^оС знижується надходження в рослини азоту, фосфору, кальцію, сірки, меншою мірою – калію. Амонійний азот може надходити в рослини за нижчої температури, ніж нітратний. Негативний вплив низької температури на азотне і фосфорне живлення у період появи сходів пояснюють слабким використанням молодими росли­-нами азоту й фосфору із запасів насіння і ґрунту. Оптимальна температура для азотного і фосфорного живлення – 23–25^оС. З підвищенням температури від 20 до 35^оС збільшується утво­рення білка в зерні пшениці озимої. Проте надмірно висока температура негативно впливає на надходження елементів живлення в рослину, що зумовлено зниженням активності ферментативних систем.

Освітлення. Живлення і продуктивність сільськогосподарських культур істотно залежить від інтенсивності освітлення. Затінення рослин у посівах унаслідок загущення знижує інтенсивність фотосинтезу і дихання, а відповідно, і врожайність.

За слабкого освітлення в рослинах може накопичуватись надмірна кількість нітратів. Це пояснюють тим, що активність ферменту нітратредуктази, за участю якого в рослинах відбувається відновлення нітратів до аміаку, залежить від інтенсивності освітлення.

Кореневі виділення. Під час дихання корені рослин виділяють вуглекислий газ, який, взаємодіючи з водою, утворює вугільну кислоту. Вона сприяє розчиненню сполук, елементи яких стають доступнішими для рослин. Крім того, корені рос­лин виділяють невеликі кількості яблучної, лимонної, щавлевої та інших органічних кислот. Тому в ризосфері коренів кислотність дещо підвищується. У різних рослин склад кореневих виділень також різний, що й зумовлює їх неоднакову здатність засвоювати елементи живлення з важкорозчинних сполук. Наприклад, люпин, гречка, гірчиця можуть засвоювати фосфор безпосередньо з фосфориту навіть за нейтральної і слабколужної реакції ґрунту, тоді як ячмінь, кукурудза і просо вико­ристо­вують його лише на кислих, не насичених основами ґрунтах.

Люпин настільки розчиняє фосфоритне борошно своїми кислими кореневими виділеннями, що не лише забезпечує фосфором себе, а й залишає достатню його кількість для живлення інших рослин.

Здатність деяких рослин засвоювати фосфор з фосфориту пояснюють також більшим використанням ними з ґрунту кальцію, ніж фосфору. Ґрунтовий розчин при цьому збіднюється на кальцій, кислотність його зростає, що й сприяє доступності для рослин фосфат-іонів. До таких рослин належать люпин, горох, еспарцет, чина, конюшина, гірчиця.

Крім органічних кислот, корені рослин виділяють цукри, амінокислоти, вітаміни та різні ферменти. За допомогою ферментів рослини розкладають органічні речовини до доступних для них сполук.

Роль ґрунтових мікроорганізмів у живленні рослин. Завдяки діяльності мікрофлори відбувається мінералізація органіч­них залишків та безперервне надходження в атмосферу вуглекислого газу, за допомогою якого здійснюється фотосинтез зеленими рослинами.

У безпосередній близькості до коренів на відстані 1–2 мм у ґрунті знаходиться зона, яку називають ризосферою. У цій зоні відчувається досить істотний вплив кореневих виділень на мікроорганізми ґрунту, які, у свою чергу, впливають на колообіг елементів живлення в ґрунті, отже, на кореневе живлення рослин. У ризосфері, багатій на органічні виділення коренів, чисельність мікроорганізмів у 10 і більше разів вища, ніж у навколишньому ґрунті.

Рослини не лише сприяють розвитку мікроорганізмів у ризосфері, а й селекціонують деякі їх групи. Тому мікрофлора ризосфери різниться від решти ґрунту за складом мікроорганізмів.

Між коренями рослин і ґрунтовими мікроорганізмами взаємовідносини різні. Деякі з них сприятливо діють на рослини, інші – пригнічують їх ріст і можуть знизити врожай. Розвиток великої кількості мікроорганізмів у ризосфері призводить до вбирання значної кількості елементів живлення і рослини тимчасово відчувають їх нестачу. Після відмирання клітин мікроорганізмів ці елементи знову повертаються в ґрунт. За допомогою агротехнічних і меліоративних заходів можна змінювати склад мікроорганізмів у ризосфері та активувати ті мікробіологічні процеси, які позитивно впливають на умови ґрунтового живлення рослин.

 

1.4. ЗАСВОЄННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЖИВЛЕННЯ РОСЛИНАМИ У РІЗНІ ПЕРІОДИ  ВЕГЕТАЦІЇ

 

Упродовж вегетації рослин (в онтогенезі) елементи живлення поглинаються нерівномірно. Раціональна система удобрення має враховувати життєві цикли потреб рослин в елементах живлення і своєчасно забезпечувати їх у необхідній кількості й співвідношенні у найбільш засвоюваних формах.

Недостатня забезпеченість тим чи іншим елементом в окремі періоди життя зумовлює зниження врожаю та погіршення його якості.

За час вегетації в рослин виділяють два періоди, які різняться характером вбирання елементів живлення: критичний, коли в рослини надходить невелика кількість елементів живлення, а їх нестача погіршує ріст і розвиток рослин, та період максимального засвоєння, коли рослини вбирають найбільшу їх кількість.

Для багатьох рослин критичним є період появи сходів, насамперед відносно фосфору. У цей період у рослин інтенсивно відбуваються процеси синтезу, але коренева система розвинена ще слабко. І навіть якщо в наступні фази розвитку фосфорне живлення буде достатнім, це не виправить ситуацію – врожай буде нижчим. Тому система удобрення має передбачати посилене живлення рослин фосфором порівняно з азотом і калієм на початку вегетації. Для цього фосфорні добрива невеликими дозами вносять у рядки під час сівби. Під деякі культури під час сівби вносять всі основні елементи живлення: азот, фосфор і калій, наприклад, під зернові, буряк, картоплю.

У зернових злаків закладання і диференціація репро­дук­тивних органів розпочинається вже в період 3–4 листків. Нестача азоту в цей період призводить до зменшення кількості колосків та зниження врожаю. Тому цей недолік наступним нормальним азотним живленням виправити не вдається.

Слід також зазначити, що тривалість періоду живлення, тобто інтервал часу, впродовж якого рослини засвоюють еле­менти живлення з довкілля, не завжди збіга­­ється з вегетаційним періодом. У перший період життя вони використовують елементи живлення з проростаючого насін­ня або бульб чи коренеплодів. Наприкінці вегетації багато рослин перестають засвоювати елементи живлення ззовні, але подовжують повторно використовувати ті, які були засвоєнні раніше.

За тривалістю періоду живлення сільськогосподарські культури істотно різняться між собою. Наприклад, буряк, картопля, кукурудза, горох, люпин, конюшина та інші культури засвоюють елементи живлення впродовж усієї вегетації, тоді як у ячменю період живлення триває перші 50–60 діб, хоча вегетаційний період становить 80–90 діб.

Інтенсивність засвоєння елементів живлення рослинами у різні періоди вегетації неоднакова. Кожна культура має свої періоди інтенсивного їх засвоєння. Так, трави, буряк, кукурудза, соняшник відрізняються тривалим періодом засвоєння елементів живлення, який подовжується майже до кінця їх вегетації. Всі зернові культури (за винятком кукурудзи), а також льон, рання картопля, деякі овочеві культури мають короткий період засвоєння основної кількості елементів живлення.

Наприклад, капуста найбільшу кількість елементів жив­лен­ня засвоює під час формування головки. Буряк цукровий за другий місяць життя засвоює у 50 разів більше азоту, у 15 – фос­фору і у 60 разів – калію, ніж за перший місяць.

Льон найчутливіший до рівня азотного живлення від фази ялинки до бутонізації, злакові культури — у період формування листкового апарату і в період диференціації репродуктивних органів, тобто від фази виходу в трубку до початку колосіння. Буряк цукровий потребує посиленого калійного живлення у період цукронакопичення.

Огірок вибагливий до живлення азотом у період форму­вання листкового апарату, а до живлення фосфором – перед цвітінням. У період плодоношення він потребує посиленого забезпечення азотом і калієм.

Потреба більшості рослин в азоті до початку плодоно­шення зменшується, причому значення фосфору і калію у живленні рослин зростає. Загалом у період плодоношення засвоєння елементів живлення знижується, наприкінці вегетації життєдіяльність рослин переважно відбувається завдяки повторному використанню раніше накопичених елементів.

Особливості засвоєння елементів живлення у різні фази вегетації потрібно враховувати під час складання системи удобрення сільськогосподарських культур, яка, зазвичай, включає три прийоми застосування добрив у різні строки: основне, рядкове і підживлення. Основне внесення добрив до сівби має забезпечувати живлення рослин упродовж усієї вегетації. Тому, зазвичай, вносять повну норму органічних і більшу частину мінеральних добрив. Внесення добрив у рядки має за мету “підтримати” рослини у перші 10–20 діб після появи сходів. Для цього використовують легкорозчинні форми фосфорних або комплексних добрив. У період максимального засвоєння росли­нами елементів живлення проводять кореневі та позакореневі підживлення.

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Що таке живлення рослин?

2. Які хімічні елементи входять до складу рослин?

3. Які основні органічні речовини входять до складу рослин?

4. У чому особливості кореневого живлення рослин?

5. Що таке пасивне та активне вбирання рослинами елементів живлення?

6. У формі яких сполук елементи живлення надходять у рослини?

7. Назвіть основні положення сучасної теорії живлення рослин.

8. Які зовнішні умови впливають на живлення рослин?

9. Яка роль ґрунтових мікроорганізмів у живленні рослин?

10. Назвіть вимоги рослин до живлення основними елементами живлення у різні періоди росту й розвитку?

 

 

 

 

 

Розділ 2

 

ХІМІЧНА МЕЛІОРАЦІЯ ҐРУНТІВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Надмірна кислотність ґрунту усувається вапнуванням, а надмірна лужність – гіпсуванням. Хімічну меліорацію проводять до внесення добрив з метою створення оптимальної реакції ґрунтового розчину, кращого засвоєння елементів живлення з ґрунту і внесених добрив. Її зазвичай проводять один раз за ротацію сівозміни або за кілька років.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. ВІДНОШЕННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР  ДО РЕАКЦІЇ ҐРУНТУ

 

Засвоєння елементів живлення рослинами відбувається за відповідної реакції ґрунтового середовища. За ступенем кислотності та лужності ґрунти поділяють на десять груп (табл. 2.1).

 

Таблиця 2.1

Групування ґрунтів за ступенем кислотності та лужності

 

 

Звичайні речовини мають такий показник рН: сік лимонний – 3, сік апельсиновий – 4, молоко – 6, чиста вода – 7, морська вода – 8, мильний розчин – 9. У чистій атмосфері, яка не має домішок, опади підкислюються вуглекислотою, яка утворюється із СО₂, забезпечуючи рівень рН у межах 5,6–6,0. “Кислими” вважаються опади у вигляді дощу або снігу при значенні рН < 5,6.

Для кожного виду рослин є сприятливіший для росту і розвитку інтервал реакції ґрунтового середовища. Для більшості рослин і ґрунтових мікроорганізмів оптимальною є слабкокисла і близька до нейтральної реакція ґрунтового середовища (рН_сол. = 6…7). Проте є культури, для яких найкращим є кисліше середовище, але вони добре ростуть за широкого інтервалу рН.

За відношенням до кислотності ґрунту, а відповідно і за реакцією на вапнування, сільськогосподарські культури умовно поділяють на п’ять груп:

Перша група культур – це найчутливіші до кислотності ґрунту рослини, які потребують нейтральної або слаболужної реакції ґрунтового розчину (люцерна, буркун, буряк, часник, капуста білоголова, салат, шпинат, селера, гірчиця, яблуня, вишня, слива, смородина). Вони активно реагують на внесення вапна навіть на слабокислих ґрунтах.

Друга група культур – потребують слабокислої та близької до нейтральної реакції ґрунтового розчину. Вони добре реагують на вапнування не лише сильно- і середньокислих, а й слабокислих ґрунтів (пшениця, кукурудза, ячмінь, соя, горох, соняшник, квасоля, боби кормові, вика, конюшина, лисохвіст, огірок, цибуля, капуста цвітна, груша, аґрус).

Третя група культур – слабочутливі до підвищеної кислотності ґрунтового розчину (жито, овес, просо, гречка, тимофіївка, редиска, помідор, морква, суниця). Вони задовільно ростуть у досить широкому діапазоні показника рН ґрунтового розчину – від кислих до слаболужних (від 4,5 до 7,5), але найкращі для їх росту ґрунти зі слабокислою і близькою до нейтральної реакцією (рН = 5,5…6,0). Ці культури позитивно реагують на вапнування середньокислих ґрунтів, що пояснюють не лише зниженням кислотності, й ефектом поліпшення мінерального живлення рослин після вапнування.

Четверта група культур – потребують вапнування лише середньо- і сильнокислих ґрунтів, але погано переносять у ґрунті надлишок кальцію. Так, картопля не реагує на невелику кислотність, а льон навіть краще росте за слабокислої реакції ґрунтового розчину.

П’ята група культур – досить стійка до кислого середовища. Рослини-ацидофіти: люпин, серадела, щавель, рис та інші ростуть на ґрунтах з рН 4,0…6,0, а оптимальним для них є рН 4,5…5,0. Вони погано ростуть на лужних і навіть нейтральних ґрунтах. Для них потреба у вапнуванні виникає лише на дуже сильно кислих ґрунтах. Наявність катіонів кальцію в ґрунтовому розчині знижує схожість насіння цих культур і негативно впливає на їх початковий ріст.

Загалом більшість вирощуваних сільськогосподарських культур позитивно реагують на ліквідацію надмірної кислотності ґрунту після вапнування.

Негативна дія кислотності ґрунту на рослини складається з прямої дії підвищеної концентрації іонів водню і багатьох побічних факторів. Прямим її наслідком є погіршення розвитку кореневої системи та її вбиральна здатність. Особливо чутливі рослини до підвищеної кислотності ґрунту на початку росту.

Побічна дія кислотності ґрунту багатостороння. Кислі ґрунти мають гірші властивості (фізичні, фізико-хімічні, струк­туру, ємність вбирання, буферність), знижується діяльність корисних ґрунтових мікроорганізмів, зокрема азотфіксувальних, мінералізація органічних речовин, що зменшує доступність для рослин елементів живлення.

За підвищеної кислотності ґрунту збільшується рухомість у ньому алюмінію, заліза, марганцю. До високої концентрації в ґрунтовому розчині алюмінію особливо чутливі конюшина, люцерна, жито і пшениця (під час перезимівлі), ячмінь, горох, буряк, льон, гречка.

У кислих ґрунтах зменшується рухомість молібдену, тому його може не вистачати для живлення рослин, зокрема бобових. У ґрунтах з кислою реакцією, особливо піщаних і супіщаних, мало рухомих сполук кальцію й магнію, внаслідок чого порушується живлення рослин цими макроелементами.

Отже, знаючи реакцію ґрунтового розчину, можна підбирати культури, які можуть добре рости в певних умовах. Питання хімічної меліорації земель також не можна вирішити без визначення цього параметру ґрунту. Реакцію ґрунтового розчину можна корегувати за допомогою добрив, виходячи з потреби культур. Потрібно також враховувати, що доступність рослинам фосфору і мікроелементів напряму залежить від реакції ґрунтового розчину.

 

2.2. ЗНАЧЕННЯ КАЛЬЦІЮ Й МАГНІЮ ДЛЯ ҐРУНТУ

І ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН

 

 

 

 

 

 

Це основний і найрадикальніший прийом поліпшення властивостей кислих ґрунтів. Він багатосторонньо впливає на поліпшення агрохімічних, агрофізичних і біологічних властивостей ґрунту, забезпечення живлення рослин кальцієм і магнієм, мобілізацію й іммобілізацію макро- і мікроелементів у ґрунті, створення оптимальних фізичних, водно-фізичних та інших умов життя культурних рослин. У ґрунтах кальцій буває у формі деяких мінералів (доломіт, кальцит та ін.) та різних солей. Водорозчинні солі кальцію утворюють у ґрунтовому розчині іони Са²⁺, які є доступними для рослин. Частина кальцію зв’язується ҐВК. Нестача кальцію в ґрунті призводить до уповільнення вбирання рослинами калію й бору, тому на вапнованих ґрунтах насамперед спостерігається їх калійне і борне голодування.

Вапно СаСО₃ майже не розчинне у воді (масова частка карбонату кальцію розчиняється в 100 тис. масових часток води). Збагаченню ґрунтового розчину кальцієм сприяє вуглекислий газ, що виділяється під час дихання коренів і мікроорганізмів. Внесене в ґрунт вапно взаємодіє з вугільною кислотою ґрунтового розчину і нейтралізує її. При цьому нерозчинний у воді карбонат кальцію поступово перетворюється на гідрокарбонат кальцію (або магнію), який набагато краще розчинний у воді та сприяє надходженню іонів кальцію в ґрунтовий розчин:

 

CаСО₃ + Н₂О + СО₂ = Са(НСО₃)₂.

 

Гідрокарбонат кальцію дисоціює на іони Са²⁺ і 2НСО₃^–  та частково зазнає гідролізу:

 

Са(НСО₃)₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + 2Н₂О + 2СО₂.

 

У ґрунтовому розчині підвищується концентрація катіонів Са²⁺  і  Мg²⁺, які витісняють з ҐВК катіони водню, алюмінію, заліза, марганцю і нейтралізують ґрунт.

Вугільна кислота, що утворюється в процесі обміну іонів водню ҐВК на іони кальцію, нейтралізується вапном, утворюючи при цьому гідрокарбонат кальцію, який знову вступає у відповідні реакції:

 

СаСО₃ + Н₂СО₃           Са(НСО₃)₂.

 

Внаслідок цих реакцій у ґрунтовому розчині збільшується концентрація іонів Са²⁺ і ОН^–, причому іони Са²⁺ витісняють іони Н⁺ з ҐВК та нейтралізують кислотність ґрунту.

Карбонати кальцію і магнію також безпосередньо взаємо­діють з органічними та мінеральними кислотами і нейтралізують їх.

Отже, після внесення у кислий ґрунт повної норми вапна усувається активна й обмінна кислотності, значно знижується гідролітична кислотність. Дія вапна на зміщення показника рН ґрунту максимально досягається у перших два роки. Впродовж наступних п’яти років знову відбувається поступове підкислення ґрунту і втрачається до 30 % досягнутого зміщення в нейтральну область. Через 7–8 років втрати досягають 50 % отриманого у перші два роки рівня показника рН.

Поряд зі зниженням кислотності, вапнування підвищує вміст кальцію в ґрунтовому розчині та ступінь насиченості ґрунту основами, впливає на інші властивості ґрунту. Кальцій, внесений з меліорантом, сприяє утворенню ґрунтових колоїдів, поліпшенню структури ґрунту, підвищує її водостійкість. Після вапнування поліпшуються водний і повітряний режими ґрунту та обробіток важких ґрунтів після дощу, на поверхні менше утворюється кірка, посилюється життєдіяльність мікроорганіз­мів і мобілізація ними азоту, фосфору та інших елементів живлення з органічних речовин ґрунту. Вапнування сприяє розвитку азотфіксувальних бактерій (вільноживучих і бульбоч­кових). Крім того, пригнічуються шкідливі мікроорганізми та знижується зараженість сільськогосподарських культур різними хворобами: капусти та інших капустяних – килою; картоплі й помідора – фітофторозом; ячменю – гельмінтоспорозом; коренеплодів – коренеїдом. Проте слід пам’ятати, що високі норми вапна можуть сприяти посиленому розвитку деяких шкідливих мікроорганізмів, наприклад, збудників парші картоплі, фузаріозу льону тощо.

Після вапнування ґрунтів поліпшується також живлення рослин фосфором. Під дією вапна важкорозчинні фосфати алюмінію і заліза переходять у доступніші для рослин фосфати кальцію та посилюється життєдіяльність мікро­організмів, які мінералізують органічні сполуки фосфору. Калій важко­роз­чинних мінералів інтенсивніше перетворюється у рухомі сполуки, а ввібраний ґрунтом – витісняється в розчин, але засвоєння його рослинами внаслідок антагонізму між катіонами К⁺ і Са²⁺ не збільшується.

Крім того, вапнування впливає на рухомість і доступність для рослин мікроелементів. Сполуки молібдену переходять у більш засвоювані форми, а рухомість сполук бору, міді, цинку і марганцю, навпаки, зменшується і рослини можуть відчувати їх нестачу. Тому на провапнованих ґрунтах ефективним є застосу­вання мікродобрив, особливо під чутливі до них культури – буряк, конюшину, люцерну, льон, картоплю, гречку, цибулю та ін.

Внесення вапняних добрив збагачує ґрунт кальцієм, а при використанні доломітового борошна і магнієм, що дуже важливо для підвищення врожайності сільськогосподарських куль­тур, зокрема тих, які засвоюють велику кількість цих елементів.

Найбільше кальцію втрачається з ґрунту внаслідок вими­вання. На різних за складом ґрунтах залежно від культур, норм і форм вапняних та мінеральних добрив із ґрунту за рік може бути вимито від кількох десятків до 200–400 кг/га і більше кальцію. Максимальні його втрати спостерігаються на чистих парах, а під посівами знижуються, досягаючи мінімуму під багаторічними культурами суцільної сівби. За інших рівних умов вимивання кальцію в 1,5–2,0 рази і більше на легких, ніж на важких за гранулометричним складом ґрунтах. Втрати також зростають у разі внесення високих норм фізіологічно кислих мінеральних добрив.

Порівняно з кальцієм, вміст магнію в ґрунтах менший. Особливо бідні на вміст магнію сильноопідзолені кислі ґрунти легкого гранулометричного складу. Тому застосування на них магнієвмісних добрив значно підвищує продуктивність культур.

Слід зазначити, що 20–30 % вимитого з орного шару кальцію і магнію в посушливі періоди року може повертатися в ґрунт з висхідними потоками води по капілярах.

Кальцій потрібний для нормального росту надземних органів і кореневої системи рослин. У рослини він надходить упродовж усього періоду активного росту. Іони кальцію, що потрапили в рослину, знаходяться у вільному стані, частина їх взаємодіє з органічними речовинами. Так, кальцій підвищує жаростійкість рослин, усуває токсичну дію деяких мікроелемен­тів (міді, заліза, цинку), сприяє кращому транспортуванню вуглеводів і білкових речовин, синтезу хлорофілу, росту коренів. Дефіцит кальцію затримує ріст листків, їх жилки буріють (провідні пучки забиваються бурими продуктами розкладання клітковини), на них спочатку з’являються світло-жовті плями (хлоротичність), потім вони відмирають. При цьому листки, які утворилися раніше, не відчувають його нестачі й залишаються нормальними: вони містять кальцію більше, ніж молоді листки, оскільки рослини не можуть його перерозподіляти.

Сільськогосподарські культури різняться за рівнем викорис­тання кальцію. Так, з 1 га посівів жито, пшениця, ячмінь та овес виносять 20–40 кг СаО; горох, вика, квасоля, гречка, льон – 40–60; картопля, люпин, кукурудза, буряк цукровий – 60–120; конюшина, люцерна – 120–250; капуста – 300–500 кг СаО. Потреба деяких культур у кальції і стійкість їх до кислотності не завжди збігаються. Наприклад, капуста, конюшина, люцерна, картопля, люпин засвоюють багато кальцію, але картопля і люпин нечутливі до кислотності ґрунту.

У різних частинах і органах рослин міститься різна кількість кальцію: в листках і стеблах його значно більше, ніж у насінні. Тому більша частина кальцію, винесена рослинами з ґрунту, в разі залишення нетоварної частини врожаю на полі, а також із кормами і підстилкою потрапляє в гній, тобто знову повертається в ґрунт.

Кальцій також входить до складу деяких фосфорних та азотних добрив і з них використовується для живлення рослин. Зокрема суперфосфат гранульований його містить близько 20 % (1/3 водорозчинного і 2/3 нерозчинного і важкодоступного для рослин). Найкращим кальцієвим добривом можна вважати кальцієву і вапняно-аміачну селітри.

Вміст магнію в рослинах становить 0,01–3,0 % на суху речовину. Магнію, як і фосфору, найбільше міститься в молодих органах рослин і насіння. Він засвоюється лише у формі іонів Mg²⁺. На відміну від кальцію, магній рухливіший і може перерозподілятися рослиною: зі старих листків він надходить у молоді, а після цвітіння – з листків у насіння. Нестача магнію більше впливає на розвиток репродуктивних органів рослин – насіння, бульби, коренеплоди.

Магній входить до складу молекул хлорофілу (до 15–20 %, що міститься в рослині), фітину, пектинових речовин. Він бере участь у переміщенні фосфору, активує деякі ферменти, пришвидшує синтез вуглеводів. За дефіциту магнію в рослинах листки стають блідими, часто з’являються плями на старих листках. Пізніше на листках між жилками з’являються бурі плями, тоді як жилки залишаються зеленими.

Господарський винос магнію (MgО) залежно від культури коливається від 10 до 100 кг/га. Найбільше його виносять картопля, буряк, тютюн, зернобобові культури і багаторічні трави. Чутливі до нестачі магнію кукурудза і просо, найчутли­віші – зернові колосові культури, зокрема овес, жито озиме. Значних кількостей магнію потребує ріпак. Оптимальна одно­разова доза внесення магнію становить 50–100 кг/га MgО.

Оскільки магній і калій є антагоністами, надмірне внесення калійних добрив може спричинити нестачу магнію. На відміну від калію, він легко вимивається з ґрунту, щорічні його втрати можуть досягати 20–40 кг/га.

Дефіцит магнію зумовлюється зменшенням обсягів застосування органічних добрив, висококонцентрованими мінераль­ними добривами, зведенням до мінімуму вапнування ґрунтів. На деяких ґрунтах потреба рослин у магнії більша, ніж у фосфорі.

Магній впливає на ріст рослин, тому він найбільш потрібний у молодому віці, отже, його слід вносити в основне удобрення. Цей елемент також добре засвоюється через листя, у 10–15 разів швидше, ніж калій або фосфор. Як магнієві добрива застосовують: магнезит – містить до 45 % магнію, доломіт – 18–20, кізерит – до 20, епсоліт – до 14, каїніт – до 10, лангбейніт – до 19, карналіт – до 14, магнійамонійфосфат – 21, калімагнезія – 8, калімаг – 8–9, борно-магнієве добриво – до 20 % магнію. За винятком магнезиту й доломіту, всі інші магнієві добрива розчинні у воді.

Якщо для зернових культур недостатньо магнію, його вносять позакоренево у фази кущіння і наприкінці виходу в трубку у вигляді розчину сульфату магнію. Доцільніше його вносити разом з карбамідом і мікроелементами.

2.3. ВИЗНАЧЕННЯ ПОТРЕБИ, НОРМ І МІСЦЯ ПРОВЕДЕННЯ ВАПНУВАННЯ В АГРОЦЕНОЗАХ

 

Ефективність вапнування залежить від рівня кислотності ґрунту: чим рівень кислотності вищий, тим гостріша потреба у внесенні вапняних добрив і більша віддача від їх використання.

Про кислу реакцію середовища свідчать деякі зовнішні ознаки. Кислі сильнопідзолисті ґрунти мають чітко виражений горизонт – 10 см і більше. На підвищену кислотність ґрунту вказують також поганий ріст і розрідження (самовипадання) посівів конюшини, люцерни, буряку, пшениці озимої після перезимівлі, активний розвиток стійких до кислотності бур’янів і диких рослин: щавель, осока, жабрій, жовтець повзучий, щучник, багно, ситник, верес, хвощ польовий та ін. Якщо в польових лісосмугах добре ростуть дуб, бук, біла акація, шипшина, то такі ґрунти вапнування не потребують. Велика кількість лободи і кропиви вказує на те, що ґрунт не лише нейтральний, але й багатий на елементи живлення.

Проте рівень кислотності ґрунту і потребу його у вапнуванні в агроценозах, сівозмінах точніше визначають за комплексом агрохімічних показників (обмінної і гідролітичної кислотності, ступеня насиченості ґрунту основами, вмістом органічних речовин, рухомих сполук алюмінію і марганцю) з урахуванням гранулометричного складу ґрунту та біологічних особливостей вирощуваних культур, оскільки за рН ґрунту понад 6,0 значно збільшуються втрати кальцію внаслідок вимивання.

За мірою кислотності та потребою у вапнуванні ґрунти поділяють на чотири групи (табл. 2.2).

Таблиця 2.2

 

Потреба ґрунтів у вапнуванні залежно від рНсол.

(за Т. О. Грінченком)

 

 

За ступенем насиченості ґрунту основами (V) додатково уточняють потребу його у вапнуванні: сильна – V < 50 %, середня – V = 50…70, мала – V = 70…80, потреби у вапнуванні немає – V > 80 %.

За однакового значення рН ґрунти більше насичені основами, менше потребують вапнування.

При визначенні потреби ґрунтів у вапнуванні враховують також гідролітичну кислотність (табл. 2.3).

Таблиця 2.3

 

Оцінка потреби ґрунтів у вапнуванні залежно від величини гідролітичної кислотності

 

 

Відомості про всі агрохімічні показники, які визначають потребу ґрунту у вапнуванні, є в ґрунтових і агрохімічних картах (картограмах) та паспортах полів, які на замовлення землекористувача періодично обновлює агрохімічна служба.

Основне вапнування проводять на сильнокислих ґрунтах, підтримуюче, розраховане на компенсацію підкислюючих факторів, на ґрунтах з відносно сприятливим рівнем кислотності з урахуванням типу сівозмін і насиченості їх кальцієфобними та кальцієфільними культурами.

Якщо в господарстві з фінансово-економічних причин не можна відразу провапнувати всі площі кислих ґрунтів, вигідніше провапнувати спочатку середньо- та слабкокислі, зазвичай найродючіші ґрунти.

Для визначення місця внесення вапна у сівозміні потрібно враховувати чутливість вирощуваних культур до кислотності ґрунту; період часу від внесення до прояву максимальної нейтралізуючої здатності певної форми вапняного добрива; організаційно-технічні можливості своєчасного та якісного проведення робіт з вапнування.

У сівозмінах з високою насиченістю льоном, картоплею і люпином вапнування слід проводити за показника рН_сол. = 5,5 і нижче (на піщаних ґрунтах – 5,2 і нижче). Рекомендують вносити вапно безпосередньо під ці культури або за чотири і більше років до їх сівби.

У сівозмінах з конюшиною і люцерною вапняні добрива вносять під покривну культуру або безпосередньо під конюшину та люцерну у разі безпокривного вирощування. У сівозмінах без багаторічних трав вапно вносять під буряк цукровий, пшеницю озиму, горох, боби кормові. Кукурудза, зазвичай, використовує його післядію. У польовій сівозміні зерно-бурякового виду повну норму вапняних добрив вносять під буряк цукровий один раз за ротацію. У сівозмінах із зерновими і кормовими культурами насамперед вапнують поля, які відводять під найчутливіші до кислотності ґрунту культури – багаторічні трави, коренеплоди, пшеницю озиму, зернобобові. В овочевих сівозмінах повну норму вапна вносять під капусту або коренеплоди. У сівозмінах, в яких люпин, серадела та інші культури використовують на зелене добриво, вапно вносять під час їх приорювання.  У процесі закладання садів і ягідників вапнування кислих ґрунтів потрібно проводити з урахуванням поглиблення орного шару ґрунту до 40 см та вимоги культури. На сильно- і середньокислих суглинистих ґрунтах під яблуню, грушу, сливу, вишню, смородину вносять 7–10 т/га СаСО₃, а на слабокислих легких – 5–6, для аґрусу і малини – 3–4 т/га СаСО₃. Якщо на площі вапнування не проводилося, то вапно можна вносити у посадочну яму, змішуючи його з ґрунтом: під сливу і вишню –    3–5 кг, яблуню і грушу – 2–3, аґрус і малину – 0,1–0,2 кг СаСО₃. Під дорослі плодоягідні культури, якщо ґрунт кислий, вапно можна вносити у пристовбурні смуги в рекомендованих нормах.

Повторне вапнування ґрунту після внесення повної норми вапна проводять через 8–10 років або один раз за ротацію сівозміни. У разі внесення половинних його норм вапнування повторюють через 4–5 років. Крім того, невеликі кількості вапна застосовують у суміші з мінеральними добривами для нейтралі­зації їх потенційної кислотності. Цей захід перешкоджає підкисленню ґрунту і значно підвищує ефективність добрив. Вважають, що для нейтралізації 1 т мінеральних добрив потрібно таку кількість вапна, т: для сульфату амонію – 1,2, хлористого амонію – 1,4, аміачної селітри – 0,75, аміаку безвод­ного – 1,5, аміачної води – 0,5, карбаміду – 0,8, суперфосфату гранульованого – 0,1, калію хлористого – 0,15.

Для проведення вапнування досить важливо встановити оптимальну норму вапна з урахуванням особливостей ґрунту та вирощуваних культур. Серед багатьох існуючих нині методів розрахунку найрозповсюдженішим в Україні є розрахунок норми вапна за результатами визначення гідролітичної кислотності за методом Каппена:

 

, т/га.

 

Формулу отримано після проведення таких розрахунків. Для нейтралізації 1 смоль кислотності в 1 кг ґрунту (Нг) потрібно 1 смоль (або 500 мг) СаСО₃. Якщо цю величину помно­жити на масу орного шару на 1 га (в середньому для середньо­суглинкових ґрунтів 3 · 10⁶ кг), а для перерахунку мілі­гра­мів у тонни поділити на 10⁹, то отримаємо повну норму СаСО₃. Якщо вміст діючої речовини у вапнуючих матеріалах зазначено не у вигляді СаСО₃, а у формі МgСО₃, СаО, МgО чи Са(ОН)₂, то одержану величину (з урахуванням еквівалентної маси цих сполук) відповідно помножимо на коефіцієнт 1,20; 1,79; 2,50; 1,35.

З огляду на світовий досвід, нормативи вапнування піддаються точному розрахунку та ретельному аналізу щодо економічної та екологічної доцільності його проведення. Нині увага до хімічної меліорації ґрунтів підвищилася. Так, у США норми внесення вапна залежно від реакції ґрунтового розчину коливаються від 6 до 12 т/га. У Німеччині щороку вапнується майже третина сівозмінної площі; тут вносять від 5 до 10 і більше т/га СаСО₃ під час докорінної меліорації ґрунтів, а за підтримувального вапнування – не більше 1 т/га СаСО₃. В Англії, країні з добре розвиненими традиціями вапнування ґрунтів, вносять в середньому по 4,4 т/га СаСО₃. Вчені Австралії вважають, що за розкидного внесення вапна не слід застосовувати більше 2,5 т/га, оскільки буде знижуватися доступність рослинам магнію і мікроелементів.

Нині на виробництві все частіше (поряд з вищезазна­ченим методом) застосовують розрахунок норми вапна за нормами його витрат на зміщення величини рН_сол. (табл. 2.3):

 

Н_СаСО3 = ∆ рН · А · 10,

де ∆рН – заплановане зміщення рН (рН оптимальне – рН фактичне);

А – витрати СаСО₃ для зміщення рН на 0,1, т/га (табл. 2.4);

10 – коефіцієнт для перерахунку в тонни на 1 га.

 

Таблиця 2.4

 

Нормативи витрат СаСО₃ для зміни показника рН_сол.

ґрунту  на 0,1 частки, т/га

 

 

Орієнтовні норми вапна можна визначити і за величиною рН_сол. з урахуванням гранулометричного складу ґрунту (табл. 2.5).

 

Таблиця 2.5

 

Норми СаСО₃ (т/га) залежно від показника рН і гранулометричного складу ґрунту за вмісту гумусу менш як 3 % (рекомендації ВІДА)

 

 

Для визначення потреби ґрунтів у повторному вапнуванні проводять додаткове агрохімічне обстеження.

Середня періодичність вапнування ґрунтів у різних регіонах України неоднакова: у Передкарпатті, Карпатах і Закарпатті – 4–6 років, Поліссі – 6–7, Лісостепу – 6–9 років.

Враховуючи різне відношення сільськогосподарських куль­тур до реакції ґрунтового розчину, вапно в ґрунт вносять з таким розрахунком, щоб його максимальна дія виявлялася на культурах першої і другої груп та меншою мірою – на культурах третьої і четвертої груп. У Лісостепу вапно найкраще вносити під попередники тих культур, які добре реагують на проведене вапнування. За безплужного обробітку ґрунту і монокультури кукурудзи вапнування проводять у два рази частіше половинними нормами вапна. Перенасичення ґрунту вапном знижує доступність рослинам мікроелементів. Наприклад, цинку – кукурудзі, магнію і заліза – сої.

 

2.4. ВАПНЯНІ ДОБРИВА

 

Вапняні добрива поділяють на три групи: промислового виробництва (отримують розмелюванням твердих карбонатних порід, наприклад, вапнякове і доломітове борошно); відходи промисловості, які мають високий вміст вапна (металургійні шлаки, цементний пил, дефекат, сланцева зола та ін.); місцеві добрива з пухких (м’яких) карбонатних порід (туф, гажа, мергель та ін.), які, зазвичай, не потребують розмелювання.

Тверді карбонатні породи залежно від вмісту кальцію і магнію називають вапняками (50–55 % СаО і до 1 % МgО), доломітизованими вапняками (40–55 % СаО і до 9 % МgО) та доломітами (25–32 % СаО і до 14–20 % МgО). За вмістом до 5 % домішок (глина, пісок та ін.) породу називають чистою.

Найм’якішою із твердих порід є крейда, яка містить до 55 % СаО і лише до 0,6 % МgО. Вона легко розмелюється, тому трохи ефективніша порівняно із вапняком, особливо у перший рік внесення.

Якість вапняних добрив оцінюють не лише за вмістом сполук, які нейтралізують кислотність ґрунту, а й за тониною (тонкістю) помелу. Чим тонше помел добрива, тим швидше і повніше воно взаємодіє з ґрунтом, та швидше нейтралізує кислотність ґрунту.

Вапняне борошно отримують розмелюванням вапняків. У воді воно важкорозчинне, тому ефективність його значно залежить від тонини помелу. Вапняне борошно має містити карбо­натів кальцію і магнію у перерахунку на СаСО₃ не менш як 85 %.

Доломітове борошно отримують розмелюванням доломіту, який має містити карбонатів кальцію і магнію в пере­рахунку на СаСО₃ – 80–110 %. Особливо ефективне доломітове борошно на бідних на магній піщаних і супіщаних ґрунтах. Під час внесення повної норми доломітового борошна негативний вплив вапнування на картоплю і льон відсутній або значно менший, ніж при внесенні повної норми інших вапняних добрив.

Відходи промисловості. За обсягами застосування вони займають значну частку серед вапняних добрив і за ефектив­ністю не поступаються вапняному борошну, оскільки до їх складу в значній кількості входять органічні речовини, фосфор, сірка, різні мікроелементи. Проте деякі з відходів містять домішки, що негативно впливають на розвиток рослин, зокрема на початку росту. Це слід враховувати при застосуванні їх для вапнування ґрунтів, особливо у високих нормах.

Палене і гашене вапно. При випалюванні твердих вапняних порід добувають палене вапно, основою якого є оксиди кальцію і магнію.

За тривалого відкритого зберігання палене вапно, взаємодіючи з вологою, утворює гідрооксиди – гашене вапно:

 

СаО + Н₂О         Са(ОН)₂.

 

Гашене вапно, як відходи виробництва, отримують на вапняних заводах та під час виробництва хлорного вапна. За нейтралізуючою здатністю 1 т гашеного вапна рівнозначна 1,35 т СаСО₃.

Розчинність гашеного вапна Са(ОН)₂ у 100 разів більша, ніж СаСО₃. Тому це швидкодіюче вапняне добриво найкраще використовувати для вапнування глинистих і важкосуглинкових ґрунтів. Вносять його за два тижні до сівби сільськогосподарських культур. Унаслідок більш швидкого вимивання кальцію післядія гашеного вапна менша, ніж вапняного борошна.

 

 

 

 

Сухий дефекат вологістю не більше ніж 20 % містить 60–75 % СаСО₃, 10–15 – органічних речовин, 0,2–0,7 – N, 0,2–0,9 – Р₂О₅, 0,3–1,0 % К₂О та інші еле­менти живлення. Тому за ефективністю для всіх культур дефекат значно переважає вапняне борошно. Дефекат ефективний на ґрунтах з гідролітичною кислотністю не менш як 2 смоль/кг ґрунту.

Для вапнування кислих ґрунтів серед відходів промислових підприємств також можна використовувати металургійні шлаки, цементний пил, флотаційні відходи, золу (сланців, кам’яного вугілля, торфу), доломітовий пил, дунітове борошно, газове і содове вапно, підзол, відходи целюлозно-паперового виробництва, карбідне вапно.

 

 

 

 

 

Вони швидше діють, тому ефективніші, ніж молоті вапняки. До них належать вапняні туфи, гажа, мергелі, торфотуфи, природне доломітове борошно.

 

2.5. ЕФЕКТИВНІСТЬ ВАПНУВАННЯ ҐРУНТІВ

 

Ефективність вапняних добрив залежить від форм, норм, строків і способів їх внесення у ґрунт, чутливості культур і властивостей ґрунту, поєднання вапнування із застосуванням органічних та мінеральних добрив. Що вища кислотність ґрунту і вища норма вапна, то більша ефективність від вапнування. Приріст урожаю від застосування оптимальних норм вапна значною мірою залежить від біологічних особливостей сільськогосподарських культур (табл. 2.6).

Таблиця 2.6

 

Приріст урожайності сільськогосподарських культур від застосування оптимальних норм вапна на кислих ґрунтах, ц/га

 

 

 

Ефективність мінеральних добрив на дерново-підзолистих ґрунтах, навіть у сівозміні з такими стійкими до кислотності ґрунту культурами, як картопля, люпин, льон, жито озиме, зростає за умов вапнування на 20–30 %, а гною – на 15–20 %.

За сумісного внесення добрив та вапна під культури, що дуже реагують на вапнування ґрунту (люцерна, конюшина, буряк, ріпак, ячмінь, кукурудза, пшениця, горох), ефективність мінеральних добрив залежно від умов їх застосування зростає на 30–90 %, а органічних – на 20–40 %.

Вапнування впливає також на якість вирощеної продукції: підвищується вміст білка в зерні, цукру в коренеплодах, каротину й аскорбінової кислоти в овочах і травах, поліпшується якість насіння.

Вапнування має поєднуватися з внесенням добрив, що значно підвищує їх взаємну ефективність. Вапно пришвидшує процеси мінералізації органічних добрив та одночасно посилює використання елементів живлення рослинами та впливає на властивості ґрунту. Окупність органічних добрив значно підвищується. Це іноді дає змогу зменшити їх норму, а, відповідно, збільшити удобрювану ними площу.

Оскільки вапняні добрива повільно взаємодіють з ґрунтом, найбільша ефективність від вапнування виявляється на 2–3-й рік після внесення. Позитивний вплив повної норми вапна на врожай виявляється впродовж 8–10 років. За цей час на середньо- і сильнокислих ґрунтах кожна тонна вапна в сівозміні забезпечує приріст урожайності культур 1,2–1,5 т/га у перерахунку на зерно.

З урахуванням кон’юнктури ринку і нових економічних умов окупність витрат на проведення вапнування може значно змінюватися. Проте незаперечно одне – кожний землекористу­вач має знати, що вапнування кислих ґрунтів – основний і обов’язковий елемент системи удобрення за будь-яких умов господарювання.

 

2.6. ГІПСУВАННЯ СОЛОНЦЮВАТИХ І СОЛОНЧАКУВАТИХ ҐРУНТІВ

 

 

 

 

 

 

 

Теоретичною основою гіпсування є концепція К.К.Гедройця про провідну роль обмінного натрію в солонцевому процесі ґрунтоутворення. Дія гіпсу виявляється в тому, що внесений кальцій витісняє обмінний натрій з ҐВК, створюючи перевагу іонів кальцію в ґрунтовому розчині, внаслідок чого зменшується рухомість ґрунтових колоїдів (гумусу, глини та ін.), нейтралізується лужність і створюються умови для окультурення ґрунту.

Гіпс ефективно діє лише в тому випадку, коли підґрунтові води розташовані глибше 1,2–1,5 м. В іншому випадку продукти обмінних реакцій (сульфат натрію та ін.) не виносяться вниз по ґрунтовому профілю й розсолювання не відбувається.

Лужна реакція ґрунту несприятлива для вирощування більшості сільськогосподарських культур, знижує доступність для рослин фосфору, заліза, марганцю й бору. Основною причиною загибелі рослин на засолених ґрунтах є високий осмотичний тиск ґрунтового розчину, який перевищує тиск їх клітинного соку, внаслідок чого зменшується надходження води в окремі тканини, збільшується транспірація, погіршується асиміляція, дихання та утворення цукрів, що призводить до висихання й загибелі рослин.

Потреба у хімічній меліорації солончакуватих ґрунтів зростає (від слабкої до середньої і сильної) зі збільшенням частки натрію в ҐВК з 5 до 20 %. Тому гіпсування більш потре­бують солончакуваті ґрунти (містять 10–20 % іонів Nа⁺) і солонці (містять більше 20 % іонів Nа⁺ у ҐВК).

Властивості слабосолонцюватих ґрунтів поліпшують за допомогою землювання і фітомеліорації.

 

 

 

 

 

 

 

Так, частка пару та інших культур у сівозміні (люцерна, буркун, багаторічні злакові трави та ін.) мають сприяти розсоленню і розсолонцюванню із застосуванням інших видів меліорації (гіпсування, кислування, землювання, самогіпсу­вання). Наприклад, конюшина і люцерна мають глибоку кореневу систему, завдяки чому відбувається переміщення з глибоких шарів ґрунту (материнської породи) кальцію та накопичення його в орному шарі. Кальцій витісняє з ҐВК натрій, що сприяє розсоленню ґрунту, і його лужна реакція зміщується у бік нейтральної.

У контексті проведення земельної реформи у районах поширення солонцевих ґрунтів передбачають виведення з ріллі сильносолонцюватих ґрунтів і солонцевих комплексів, де плями солонців займають 50 % і більше, для запровадження на них культурних сіножатей і пасовищ. Для їх створення залучають адаптовані до ґрунтових умов соле- та солонцестійкі трави (покісниця, канаркова трава, буркун, лядвинець, стоколос, суданська трава та ін.).

У посушливих районах Степу, де під солонцевим горизонтом на глибині 30–50 см залягають багаті на гіпс і карбонати кальцію шари ґрунту, гіпсування здійснюється за методом самогіпсування. Для цього проводять плантажну оранку на глибину 50–60 см (залежно від глибини залягання гіпсоносного шару ґрунту). Багатий на кальцій шар ґрунту під час оранки виноситься на поверхню і перемішується із солонцевим горизонтом. Сіль Nа₂SO₄ ∙ 10Н₂О (глауберова сіль), що утворюється внаслідок взаємодії кальцію гіпсу з ҐВК, поступово вимивається у нижні шари ґрунту, а кислотність ґрунтового розчину зміщується у бік нейтральної. Плантажна оранка солонців також сприяє руйнуванню досить щільного водонепроникного мулуватого горизонту, в якому затримуються всі мулувато-пилуваті часточки, що переважно розміщуються на глибині 18–20 см. Крім того, поліпшуються фізичні, фізико-хімічні властивості і водний режим солонців, створюються сприятливі умови для збагачення ґрунту рухомими формами елементів живлення та для вимивання легкорозчинних солей. Післядія плантажної оранки виявляється впродовж 50 років.

Норми гіпсу визначають за еквівалентною кількістю натрію в ҐВК, яка має бути замінена на кальцій. Різниця між загальною кількістю обмінного натрію і безпечною його кількістю в ґрунті (зазвичай 5–10 % ємності катіонного обміну) становить кількість натрію, яку потрібно замінити на кальцій. Для заміщення 1 г натрію за еквівалентною масою потрібно 0,086 г СаSO₄ ∙ 2Н₂О. Виходячи з цього, норму гіпсу Н (т/га) розраховують за такою формулою:

 

Н = 0,086(Nа – К · Т) Н · d,

 

де 0,086 – 1 мг-екв СаSО₄ ∙ 2Н₂О, г;

Nа – вміст натрію;

К – частка допустимого вмісту натрію в ємності катіон­ного обміну ґрунту (0,05–0,1), за якої гіпсування не проводять;

Т – ємність катіонного обміну, мг-екв/100 г ґрунту; 

Н – товщина меліорованого шару ґрунту, см;

d – об’ємна маса меліорованого шару ґрунту, г/см³.

Гіпс, попадаючи в ґрунт, знешкоджує в ґрунтовому розчині соду, яка є шкідлива для розвитку рослин:

 

СаSО₄ +Nа₂СО₃ = CаСО₃ + Nа₂SО₄,

 

а кальцій поступово витісняє натрій із ҐВК:

                     

Nа⁺

[ҐВК] + СаSO₄ → [ҐВК] Са²⁺ + Nа₂SО₄.

Nа⁺

 

Сульфат натрію, що утворюється, є нейтральною сіллю. У невеликих кількостях він не шкідливий для рослин, але при гіпсуванні солонців, де вміст натрію в ҐВК більше ніж 20 %, його потрібно видаляти, вимиваючи із кореневмісного шару ґрунту.

Взаємодіючи з ґрунтом, гіпс одночасно діє на рослини, оскільки є додатковим джерелом кальцію та сірки і може бути ефективним добривом на будь-яких (а не лише на лужних) ґрунтах.

Для гіпсування ґрунтів використовують гіпс та інші відходи хімічної промисловості (фосфогіпс, глиногіпс).

Нині як меліоранти використовують хлорид кальцію, сірку, сульфат заліза, сульфат алюмінію, дефекат, неорганічні кислоти (сірчану, соляну, азотну) тощо. Вибір меліоранта визначається ефективністю його впливу на ґрунт та відповідною властивістю ґрунту.

Ефективність гіпсування солонців у лісостеповій зоні досить висока. Після одноразового внесення гіпсу в нормі 10 т/га прибавка врожаю зерна колосових культур щороку впродовж 7–8 років становить 0,5 т/га, однорічних трав – 2,5, а багаторічних – 3,5 т/га. У середньому за 8–10 років у степовій зоні вона дещо нижча – 0,3–0,4 т/га.

Плантажна оранка забезпечує середньорічний приріст урожайності зернових культур у межах 0,4–1,0 т/га.

У богарних (незрошуваних) умовах меліорант повільніше взаємодіє з ґрунтом, тому його дія триваліша, а повний ефект досягається лише на 4–5-й рік. Отже, для підвищення ефективності гіпсування потрібно сприяти підвищенню вологозабезпеченості ґрунту.

Ефективність гіпсування ґрунтів підвищується за поєдна­ного внесення органічних і мінеральних добрив. Серед мінера­ль­них добрив у цьому разі ефективніші фізіологічно та гідролітично кислі форми.

Зміна агрохімічних і фізичних властивостей солончаку­ватих ґрунтів відбувається досить повільно, але зберігається тривалий час. Тому повторну меліорацію, якщо це потрібно, проводять не раніше ніж через 10 років.

 

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Охарактеризуйте групи культур за відношенням до кислотності ґрунту і вапнування.

2. Як впливає підвищення кислотності на властивості ґрунту і рослини?

3. Яке значення має кальцій для ґрунту і живлення рослин?

4. Яке значення має магній для ґрунту і живлення рослин?

5. Як визначити потребу ґрунту у вапнуванні та норму вапна?

6. Назвіть способи і строки внесення вапняних добрив?

7. Назвіть вапняні добрива та охарактеризуйте їх.

8. Які особливості проведення вапнування у різних типах сівозмін?

 

 

 

 

 

Розділ 3

 

МІНЕРАЛЬНІ ДОБРИВА, ЇХ ВЛАСТИВОСТІ ТА ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ

 

 

 

 

 

3.1. КЛАСИФІКАЦІЯ АГРОХІМІЧНИХ ЗАСОБІВ

 

Важливою умовою сільськогосподарського виробництва є підвищення врожаїв різних культур і їх збереження від шкідливих організмів – бур’янів, шкідників і хвороб. Поряд з добривами у сільському господарстві використовують велику кількість агрохімічних засобів для поліпшення властивостей ґрунту, захисту врожаю (боротьба з тваринами, рослинами та мікроорганізмами, що завдають шкоди сільськогосподарському виробництву), регулювання фізіологічних процесів у рослині.

 

 

 

 

 

 

За характером дії на рослини поділяють на добрива прямої і побічної дії. Добрива прямої дії використо­вують для безпосереднього забезпечення рослин необхідними елементами живлення (азотні, фосфорні, калійні та ін.). Добрива побічної дії вносять у ґрунт для їх впливу на фізико-хімічні та мікробіологічні властивості (вапно, гіпс, цеоліт та ін.).

За походженням добрива поділяють на мінеральні, органічні та органо-мінеральні. Виділяють також бактеріальні препарати. Мінеральні або штучні добрива – це спеціально вироблені на хімічних підприємствах неорганічні речовини або природні поклади руд (переважно мінеральні солі). До них належать також і деякі органічні речовини, наприклад, карбамід. Органічні добрива містять елементи живлення, переважно у складі органічних сполук і є зазвичай продуктами природного походження – торф, солома, гній та ін. Органо-мінеральні добрива – це суміші органічних і мінеральних добрив. Бактеріальні препарати містять культури мікроорганізмів, здатних накопичувати в ґрунті доступні для рослин форми поживних речовин. Речовини, які використовують для боротьби з бур’янами, шкідниками і хворобами рослин, нази­вають пестицидами, або сільськогосподарськими отрутохімікатами.

Отрутохімікати, які застосовують для боротьби із шкідливими для рослин комахами, називають інсектицидами. Препарати, призначені для боротьби з паразитуючими на рослинах грибними і вірусними хворобами, називають фунгіцидами, а для боротьби зі збудниками бактеріальних хвороб рослин – бактерицидами.

Багато препаратів використовують як антисептичні засоби для знезараження ґрунту, зерна і сховищ, а також як консервуючі засоби для харчових продуктів і товарної сировини. Для активізації або затримання росту і розвитку рослин вико­-ристо­вують фізіологічно активні речовини – стимулятори, або регулятори росту рослин. Залежно від умов і норм вони по-різному впливають на рослини: у малих нормах вони, зазвичай, активізують їх ріст, а у великих, навпаки, затримують або повністю припиняють його. Особливо ефективно використо­вувати регулятори росту для знищення бур’янів. Препарати, які застосовують із цією метою, називають гербіцидами.

Для підвищення продуктивності праці в сільському господарстві застосовують багатофункціональні комплексі препарати – гранульовані продукти, до складу яких входять добрива, інсектофунгіциди, гербіциди, стимулятори росту тощо.

У багатьох випадках одні й ті самі речовини використо­вують для різних потреб. Наприклад, карбамід – одне з найкращих азотних добрив, але його можна застосовувати як гербіцид, кормову добавку або напівпродукт для виробництва пластмас тощо.

У зв’язку з цим встановлено певні вимоги до якості продуктів, які узгоджені між виробником і споживачем відповід­ними нормативними актами. Згідно з ними, добрива та інші солі випускають різних сортів за вмістом основних і баластних речовин, величини гранул, вологості та ін. Вони передбачають застосування певних видів тари і методів проведення аналізу продуктів.

 

 

 

 

Іноді їх називають туками, а промисловість мінеральних добрив – туковою промисловістю. Мінеральні добрива класифікують за хімічним і фізичним станом, характером взаємодії з ґрунтом, способом виробництва.

 

 

 

 

 

Макроелементи містяться в ґрунті та в рослинах у кількостях від кількох до сотих часток відсотка (на суху речовину). До них належать: N, P, K, Ca, Mg, S. Три елементи живлення — азот, фосфор, калій — називають основними і їх засвоюють рослини у найбільших кількостях.

Мікроелементи – це бор, марганець, мідь, молібден, цинк тощо, вміст яких у ґрунтах і рослинах не перевищує тисячних часток відсотка.

Діюча речовина добрив – це вміст у добривах основних елементів живлення. За видами елементів живлення мінеральні добрива поділяють на азотні, фосфорні (фосфатні), калійні (калієві), магнієві (або магнезіальні) та ін.

Форми мінеральних добрив характеризують їх види за хімічним складом, наприклад, аміачна селітра, суперфосфат гранульований, калій хлористий та ін. Кількісне відношення діючої речовини, винесеної з урожаєм, до внесеної з добривом називають коефіцієнтом використання діючої речовини добрив.

За вмістом основних елементів живлення добрива поділяють на однокомпонентні або прості (містять один основний елемент живлення) і комплексні (містять два або три основних елементи живлення). За кількістю основних елементів живлення комплексні добрива називають подвійними (NP, PK, NK) і потрійними (NPK), останні називають також повними.

Крім того, за консистенцією комплексні добрива поділяють на змішані та складні. Змішаними називають добрива, отримані внаслідок простого механічного змішування готових порошкоподібних (кристалічних) або гранульованих однокомпонентних або складних добрив. Якщо добрива, що містять кілька елементів живлення, отримано внаслідок хімічної реакції в заводських умовах, його називають складним (амофос, калієва селітра тощо). Складні добрива містять однорідні часточки, кристали чи гранули і мають однаковий або близький хімічний склад. Крім того, вони можуть містити елементи живлення в кількох формах. Складні добрива можуть бути рідкими. Поділ добрив на складні та змішані певною мірою умовний. Змішані добрива під час зберігання нерідко стають складними внаслідок реакції, що відбувається між компонентами суміші.

Складнозмішаними називають добрива (наприклад, кристалон), отримані після змішування готових однокомпонентних і складних добрив та введенням до них газоподібних і рідких сплавів (розчинів) з наступним затвердінням суміші, що супроводжується перекристалізацією та іншими процесами.

Добрива, всі компоненти яких використовуються для живлення рослин, називають безбаластними, наприклад, KNO₃, NH₄NO₃.

Багатофункціональними називають мінеральні добрива, що містять, крім елементів живлення, речовини, які специфічно впливають на рослини і ґрунт – затримують або прискорюють дію добрив, стимулюють розвиток рослин, поліпшують структуру ґрунту тощо.

За агрегатним станом добрива поділяють на тверді, рідкі і газоподібні (застосовують під накриттями, наприклад, діоксид вуглецю). Тверді добрива бувають порошкоподібними (розмір часточок < 1 мм), кристалічними (розмір кристалів > 5 мм) і гранульованими (розмір гранул 1–5 мм).

Вплив добрив на врожайність сільськогосподарських культур, якість продукції і родючість ґрунту визначає їх ефективність. Дію добрив на продуктивність сільськогосподарської культури впродовж одного вегетаційного періоду називають прямою. Дію добрив, внесених під попередник на другий і наступні роки, називають післядією. Ефективність взаємодії добрив визначається сумісною дією двох і більше елементів живлення порівняно з роздільним їх внесенням.

Вміст елементів живлення в добриві – це наявність елементів живлення, які засвоюються рослинами і розчиняються у воді, нейтральному цитратному розчині, розчині лимонної кислоти, 2 %-му розчині мурашиної кислоти. У більшості країн світу елементи живлення виражають в елементах. В Україні позначення вмісту елементом використовують лише для азоту. Інші елементи живлення виражають поки що в перерахунку на оксиди – Р₂О₅, К₂О тощо. Для перерахунку вмісту елементів живлення із оксидів на елементи живлення і навпаки користуються такими коефіцієнтами:

 

 

Відсотковий склад комплексних добрив найчастіше записують скорочено. Вміст елементів живлення виражають цифрами, розділеними між собою, зазвичай, рисками. При цьому перша цифра завжди показує вміст N, друга – Р₂О₅,         третя – К₂О. У двокомпонентних добривах елемент, який відсутній, позначають нулем. Співвідношення елементів живлення у комплексних добривах також виражають цифрами, наприклад, якщо склад добрива 10–15–10, то розуміють, що воно містить 10 % N, 15 – Р₂О₅ і 10 % К₂О, а співвідношення елементів живлення у ньому становить 1 : 1,5 : 1.

Під сільськогосподарські культури добрива вносять у певних кількостях, що визначаються нормами і дозами. Норма добрив – це загальна кількість добрив, внесених під сільськогосподарські культури за період їх вирощування, а кількість добрив, внесених за один раз, називають дозою добрив.

 

3.2. АЗОТ I АЗОТНІ ДОБРИВА

 

3.2.1. Особливості живлення рослин азотом

 

Азот – один з основних біогенних елементів. Він входить до складу білкових речовин і багатьох інших природних життєво важливих для рослин органічних сполук: ліпоїдів, хлорофілу, алкалоїдів, фосфатидів, нуклеопротеїдів, різних ферментів. Вміст азоту в деяких рослинних білках становить 14,7–19,5 %. У сухій речовині рослин його вміст коливається від 0,4 до 5 %. Найбільше азоту в насінні зернових (1,5–3 %) і зернобобових (2,5–5 %) культур на суху речовину, тоді як у соломі зернових злаків не більш як 0,4–0,6 %. Потреба сільськогосподарських культур в азоті порівняно з іншими елементами живлення виявляється частіше і більшою мірою. Ефективність удобрення азотом щодо впливу на врожай – найвища.

Проблему азоту в живленні рослин і землеробстві пояснюють кількома причинами. По-перше, вищі рослини неспроможні безпосередньо використовувати вільний азот із повітря. Лише бобові та деякі інші рослини за допомогою бульбочкових бактерій можуть частково засвоювати цей елемент з атмосфери. По-друге, в земній корі вміст азоту дуже незначний. Отже, більшість ґрунтів містять обмежені його запаси. По-третє, в умовах сучасного землеробства значна кількість азоту непродуктивно втрачається як із самого ґрунту, так і з внесених добрив.

У природних умовах основним джерелом живлення рослин азотом є аніони NO₃^–, катіони NH₄⁺, а в обмеженій кількості – органічні аніони NO₂^–, легкорозчинні аміди та найпростіші амінокислоти. При цьому слід пам’ятати, що бобові рослини завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями здатні поглинати азот з атмосфери. Відношення бульбочкових бактерій і живих рослин взаємокорисні. Рослини однаково використовують амонійну та нітратну форми азоту. За певних умов кращим джерелом азоту для рослин можуть бути катіони NH₄⁺, за інших – аніони NO₃^–. Перевага однієї форми азоту над іншою залежить від реакції середовища, його іонного складу, концентрації в розчині кальцію, магнію, амонійних і нітратних солей, забезпеченості рослин вуглеводами. Так, за кислої реакції середовища рослини краще засвоюють нітратну, а в умовах нейтральної – амонійну форму азоту. Кінцевим продуктом засвоєння тієї чи іншої форми азоту є білкові речовини, що утворюються внаслідок синтезу амінокислот.

Рослини поглинають азот і синтезують білок та інші азотисті речовини впродовж усієї вегетації, але інтенсивність цих процесів та вміст азоту як загалом у рослині, так і в окремих її органах різний у різні фази росту й розвитку. Під час проростання насіння запасні білки ендосперму розщеплюються і продукти гідролізу використовуються для побудови білків інших органів рослин.

Найбільше азоту містять молоді рослини. В міру накопи­чення органічної маси вміст азоту знижується, хоча абсолютне винесення збільшується завдяки безпосередньому надхо­дженню його в рослину у мінеральній формі, яка поглинається з ґрунту. Змінюється також і вміст азоту в деяких органах рослин. Так, наприкінці вегетації азот листкового апарату буряку цукрового впливає на ріст коренеплодів. У зернових культур під час формування зерна відбувається переміщення азоту з листків у зерно. У багаторічних рослин значна частина азоту перед листопадом надходить із листків до стебел і коренів, а навесні знову використовується для росту молодих частин рослин. Процес повторного, іноді багаторазового використання рослиною елементів живлення, засвоєних нею раніше, називають реутилізацією.

Участь азоту у важливих процесах життєдіяльності дає змогу регулювати азотне живлення рослин і збільшувати їх продуктивність. Підвищення рівня азотного живлення збільшує засвоєння рослинами інших елементів: Р, К, Са, Мg, S, Cu, Fe, Mn, Zn. Оптимальне азотне живлення рослин підвищує синтез білкових речовин, пришвидшує ріст і затримує старіння рослинного організму, посилює і подовжує життєдіяльність листків. При цьому рослини інтенсивніше ростуть, утворюють міцні стебла і листки яскраво-зеленого кольору, поліпшується формування репродуктивних органів, підвищується продуктивність. Проте посилене живлення рослин азотом не завжди зумовлює підвищення їх продуктивності. Підтвердженням цьому є приклади із практичної агрохімії. Наприклад, надмірне азотне живлення олійних культур знижує вміст у насінні жиру та підвищує вміст білків. При цьому льон не лише полягає, а й знижується якість його волокна.  У рослин тютюну підвищується вміст білків, що погіршує смак, аромат і тонкість диму. Крім того, під час його горіння можливе утворення шкідливих для організму людини концерогенних нітрозамінів. У плодових культур уповільнюється достигання плодів, підвищується їх чутливість проти фізіологічних захворювань, погіршується забарвлення. Знижуються також смакові якості й аромат, текстура і консистенція м’якоті плодів, що зменшує їх стійкість проти механічного пошкодження під час збирання і зберігання. Овочеві культури, зокрема буряк столовий, листкові овочі тощо, накопичують у великих кількостях нітрати.  У буряку цукрового знижується цукристість коренеплодів, підвищується вміст небілкового азоту, що знижує вихід цукру.

За недостатнього азотного живлення затримуються ріст і розвиток рослин, внаслідок чого знижується їх продуктивність. Нестача азоту насамперед впливає на зміну забарвлення листків. Спочатку знебарвлюються нижні листки: колір змінюється від інтенсивно-зеленого до світло-зеленого, починаючи від верхівки до країв. Поступово листя жовкне, набуває оранжевого і червонуватого відтінків. Жовкнення супроводжується відмиранням листків. Якщо рослини потерпають не від нестачі азоту, а від посухи, то жовкнуть і нижні, і верхні листки.

Внаслідок азотного голодування гальмується ріст рослин, що спостерігається візуально. Стебла стають тонкими, витягнутими, слабко галузяться, розмір листків зменшується, формування репродуктивних органів погіршується. Найчастіше азотне голодування рослин відмічається на погано окультурених ґрунтах, у разі приорювання значної кількості нерозкладеного гною, соломи чи інших рослинних залишків з низьким вмістом азоту. Це явище спостерігається, коли весна холодна, сира і в ґрунті повільно накопичується доступний для рослин азот, а також під час посухи після висихання верхнього шару ґрунту та ослаблення життєдіяльності кореневих систем рослин.

Ознаки азотного голодування легко розпізнати на молодих рослинах. Це дає змогу виправити становище їх підживленням. Крім того, в пізніші фази розвитку рослин на забезпеченість їх азотом впливають різні хвороби, агрометеорологічні умови та інші фактори, що ускладнює візуальну діагностику. Тому для більшої впевненості, зокрема у пізні фази розвитку рослин, слід проводити їх діагностику хімічними чи іншими методами.

 

3.2.2. Азотний фонд ґрунту

 

Вміст загального азоту в орному шарі різних ґрунтів коливається від 0,05 до 0,3 % і знаходиться в прямій залежності від наявності в них органічних речовин. Найбільше його міститься в чорноземах типових глибоких Лісостепу і чорно­земах звичайних північного Степу. Найменший його вміст у дерново-слабопідзолистих і середньопідзолистих ґрунтах Полісся.

Основним джерелом азоту в ґрунті є відмерлі залишки рослин, тварин і мікроорганізмів. У процесі сільськогоспо­дарського використання ґрунтів додаткова кількість азоту надходить з органічними і мінеральними добривами. Залежно від характеру й напряму ґрунтоутворювального процесу і виробничої діяльності людини загальний запас азоту в орному шарі ґрунту коливається від 2 до 8 т/га, а в метровому шарі – від 4 до 30 т/га.

Забезпеченість сільськогосподарських культур азотом залежить не стільки від загального його вмісту в ґрунті, скільки від наявності мінеральних форм — нітратів та обмінного амонію, вміст яких у ґрунті близько 1 % загальної кількості азоту. Решта азоту міститься в складі органічних, гумусових, білкових та інших сполук (94–95 %) або у формі, необмінно фіксованого глинистими мінералами амонію (3–5 %), що майже недоступний або важкодоступний для засвоєння рослинами. 

Перетворення азоту в ґрунті поділяють на такі процеси: мінералізацію, тобто утворення мінеральних сполук (амонію, нітратів, нітритів) з органічних речовин, та іммобілізацію — перетворення мінерального азоту на органічні азотні сполуки внаслідок використання його мікроорганізмами для будови білка свого тіла. Після відмирання мікроорганізмів азот знову частково мінералізується, а частково закріплюється в гумусі ґрунту. Обидва ці процеси мікробіологічні. У вищих рослин відбувається процес, аналогічний іммобілізації. У зв’язку з цим нормальне живлення рослин азотом залежить від швидкості процесів мінералізації азотовмісних органічних сполук до доступ­них амонійних і нітратних форм. Процес відбувається під дією ферментів, що виділяються ґрунтовими мікроорганізмами, за такою схемою: білки, гумінові речовини → амінокислоти,         аміди → аміак → нітрити → нітрати.

Цей процес здійснюється у два етапи: амоніфікація – органічні азотовмісні речовини розкладаються мікроорганіз­мами з утворенням аміаку, нітрифікація – аміак за допомогою нітрифікуючих бактерій окиснюється до нітритів і нітратів.

Амоніфікації зазнають білки, сечовина, хітин, органічні добрива, гумус тощо. Процес амоніфікації здійснюється посту­пово впродовж усього вегетаційного періоду за доступу та без доступу повітря, за різної реакції середовища і залежить від типу ґрунту, температури, наявності органічних речовин, вологи тощо. Амоніфікацію зумовлюють численні аеробні та анаеробні мікроорганізми — гнильні бактерії, уробактерії, актиноміцети, гриби.

Амоніфікація відбувається за різної реакції ґрунту, в аеробних і анаеробних умовах, але без доступу повітря за сильнокислої і лужної реакції різко уповільнюється. На її швидкість впливають також температура і вологість ґрунту.

В анаеробних умовах розкладання азотовмісних сполук закінчується виділенням аміаку, а в аеробних умовах азот аміаку і солей амонію окиснюється до нітратів (солей азотної кислоти). Нітрифікація відбувається в два етапи і здійснюється двома групами нітрифікуючих бактерій. Спочатку нітрифікуючі бактерії (Nitrosomonas, Nitrosolobus та ін.) окиснюють аміак до азотистої кислоти, а потім нітрифікуючі бактерії (Nitrosobacter, Nitrococcus та ін.) окиснюють азотисту кислоту до азотної. Енергію, що виділяється внаслідок цих процесів, бактерії-нітрифікатори використовують для створення органічних речовин свого тіла. Азотна кислота, що утворюється, нейтралізується карбонатами кальцію і магнію або ввібраними основами ґрунту.

Цим і пояснюють посилення процесів нітрифікації під час вапнування кислих ґрунтів. За оптимальних умов основна маса амонійного азоту окиснюється до нітратів за 2–3 тижні (достатній доступ повітря в ґрунт відбувається за 60–70 %-ї його капілярної вологоємності, температури 20–30°C, рH 6...8). У разі зниження температури ґрунту нижче ніж 10—5°С нітрифікація майже припиняється. У посушливих умовах інтенсивність нітрифікації підвищує штучне зрошення, правильний і своєчасний обробіток ґрунту, внесення органічних, фосфорних і калійних добрив.

Інтенсивність нітрифікації залежить також від співвідношення в ґрунті C : N (органічного вуглецю і валового азоту). Якщо співвідношення цих елементів менше ніж 10, то мінералізація здійснюється досить енергійно, якщо перевищує 10 (наприклад, під час внесення в ґрунт соломи або інших органічних залишків з низьким вмістом азоту), то мікроорганізми, розмножуючись, використовують нітратний азот з ґрунту, що зменшує його доступність для рослин.

Процес нітрифікації в ґрунті вважають показником культурного його стану. За високих нітрифікаційних процесів у ґрунті утворюються оптимальні умови для життєдіяльності як мікроорганізмів, так і вищих рослин.

Частина газоподібного азоту з ґрунту втрачається внаслідок мікробіологічних процесів у формі N₂, N₂O, NO, NO₂, NH₃. При цьому переважаючими формами втрат азоту є N₂ і NO₂. Слід зазначити, що основні втрати азоту з ґрунту відбуваються внаслідок денітрифікації.

Денітрифікація – відновлення нітратів біологічним або хімічним шляхом до молекулярного азоту або його оксидів. Цей процес відбувається під дією великої групи бактерій-денітрифікаторів. Найінтенсивніше він здійснюється в умовах без доступу повітря, за наявності великої кількості органічних речовин, багатих на клітковину або інші вуглеводи (солома, соломистий гній), і лужній реакції середовища. Навіть у разі зниження температури ґрунту до 1–5°С денітрифікація відбува­ється досить активно. Збільшення вологості ґрунту з 60 до 90–100 % його вологоємності посилює газоподібні втрати азоту добрив у 1,5–2,5 раза. Тому цю особливість потрібно враховувати як при внесенні азотних добрив восени і напровесні, коли ґрунт тривалий час насичений вологою.

Азотний фонд ґрунтів умовно поділять на певні фракції.

Азот мінеральних сполук – основне джерело азотного живлення рослин. До його складу входять нітрати, нітрити, обмінний і фіксований амоній. Нітрати та обмінний амоній є основною частиною мінерального азоту ґрунту. Тому під час його визначення найчастіше враховують лише ці дві форми азоту, які характеризують забезпеченість рослин азотом ґрунту на період визначення.

Азот легкогідролізованих сполук – це найближчий резерв для поповнення мінеральних сполук азоту. Він складається з нітратів, нітритів, амонію, амідів, амінокислот, аміноцукрів. Ці форми азоту легко зазнають гідролізу під час оброблення ґрунту слабкими розчинами кислот, лугів, окиснювачів і солей. Дія цих речовин на ґрунт аналогічна дії виділень кореневих систем рослин та інших біологічних об’єктів, що здійснюють мінералізацію азотовмісних сполук. Тому ця фракція сполук азоту в ґрунті характеризує забезпеченість рослин азотом упродовж усього періоду вегетації.

Азот важкогідролізованих сполук становить основну частину валового азоту ґрунту. Це резерв для забезпечення ґрунту мінеральним азотом, до якого входять азот амінів, амінокислот, частина фіксованого амонію. Групування ґрунтів за ступенем забезпеченості рослин азотом, за вмістом у ньому азоту гідролізованих сполук та нітрифікаційною здатністю наведено у табл. 3.1.

                               

Таблиця 3.1

 

Групування ґрунтів за вмістом азоту легкогідролізованих сполук щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури

 

 

Азот негідролізованих сполук майже не бере участі в азотному живленні рослин з ґрунту. У негідролізованій фракції залишається азот гетероциклічних сполук (гумінові кислоти, гуміни) та азот сполук, що міцно зв’язані з мінеральною частиною ґрунту.

Для визначення забезпеченості сільськогосподарських культур азотом під час вегетації найчастіше визначають вміст у ґрунті його мінеральних форм — амонійної NH₄⁺_обм. і нітратної NO₃^– (N_мін. = NH₄⁺_обм. + NO₃^–). Вміст мінерального азоту в ґрунті залежить від вмісту в ньому гумусу і змінюється від незначної кількості (слідів) до 2 % (валової кількості). Упродовж вегетаційного періоду спостерігається два максимуми та один мінімум вмісту мінерального азоту в ґрунті. Перший максимум припадає на весну (на початок вегетації), другий – на осінь (після збирання врожаю), мінімум при цьому припадає на літній період.

Залежно від ґрунтово-екологічних умов частка нітратного азоту в складі мінерального значно залежить від типу ґрунтів. У малородючих ґрунтах частка нітратного азоту становить 20–30 %. З підвищенням родючості вона збільшується до 40–50 %. Слід зазначити, що завдяки легкому перетворенню цих форм азоту кількість їх постійно змінюється без прямої залежності від загальних запасів азоту в ґрунті. Внесення азотних добрив підвищує частку нітратного азоту в ґрунті в складі мінерального до 80 %, а на високородючих ґрунтах навіть більше.

Виділений під час мінералізації органічних речовин та внесений у ґрунт з добривами амоній, маючи позитивний заряд, засвоюється негативно зарядженими колоїдами ґрунту, частково залишається в ґрунтовому розчині та частково закріплюється в необмінній (фіксованій) формі. У зв’язку з цим він мало переміщується в ґрунті.

Амоній окиснюється мікроорганізмами до нітратів, які в ґрунті досить рухомі. Маючи негативний заряд, нітрат-іони не адсорбуються ҐВК та не утворюють нерозчинних солей із жодним з катіонів. Вони постійно перебувають у розчиненому стані й пересуваються по профілю ґрунту з водою. Тому такі фактори, як водопроникність і водоутримувальна здатність ґрунту, пов’язані з його гранулометричним складом, кількість опадів, що проникає в ґрунт в осінньо-зимово-весняний період та під час зрошення, концентрація нітратів, форма добрив і час їх внесення постійно впливають на цей процес. Найбільше нітрати пересуваються вниз по профілю ґрунту навесні, коли він має найменшу вологоємність.

Порівняно з іншими елементами мінерального живлення рослин, зміни азотного режиму в часі (впродовж року) і в просторі (на площі і по профілю ґрунту) створюють значні ускладнення для діагностики та завчасного прогнозування ефективності азотних добрив.

 

3.2.3. Колообіг азоту в природі

 

Малий колообіг азоту – це процес перетворення азоту в ґрунті. Він включає біологічну фіксацію атмосферного (молекулярного) азоту, його мінералізацію (амоніфікацію і нітрифікацію), денітрифікацію й іммобілізацію. У центрі цього колообігу знаходиться біомаса ґрунту. Мінералізація й іммобілізація азоту відбуваються в протилежних напрямках і визначають його трансформацію. Мікробна маса, на яку припадає 2–3 % загального вмісту азоту ґрунту, при цьому відіграє важливу роль. Вона одночасно є тимчасовим резервом для продуктів мінералізації, джерелом трансформованого азоту для рослин і каталізатором для процесів перетворення азоту в ґрунті.

Співвідношення процесів мінералізації і накопичення органічних азотовмісних речовин визначає азотний режим ґрунту. Воно залежить також від антропогенних факторів, тобто впливу діяльності людини на ґрунт у процесі його сільськогосподарського використання.

У внутрішньогосподарському колообігу азоту, крім того, беруть участь тварини. Тому азот, що виноситься з ґрунту врожаєм сільськогосподарських культур, повертається знову разом з органічними добривами. У господарському колообігу сучасного виробництва втрати азоту переважають над його надходженням у ґрунт. Це відбувається внаслідок виведення з колообігу азоту врожаю культур і продуктів тваринництва, що вивозяться за межі господарства.

Геологічний колообіг охоплює широке коло процесів, що відбуваються в природі, внаслідок чого одночасно проходить поповнення запасів азоту в ґрунті та його втрати (рис. 3.1).

 

 

Рис. 3.1. Схема колообігу азоту в природі

 

Запаси азоту в ґрунті поповнюються переважно внаслідок азотфіксувальної здатності мікроорганізмів (біологічний азот) і надходження з атмосферними опадами. Розрізняють симбіотичну і несимбіотичну азотфіксацію. Бобові рослини, які завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями здатні засвоювати атмосферний азот і збагачувати ним ґрунт, називають азотонакопичувачами. Найбільшу азотфіксувальну здатність мають багаторічні бобові трави – люцерна, конюшина, еспарцет, буркун, з однорічних – люпин, кормові боби. Найменшою азотфіксувальною здатністю відзначається горох. Азотфіксація значно змінюється залежно від культури, її врожайності, властивостей ґрунту, внесених добрив і т. ін.

Фіксація азоту з повітря також відбувається несимбіотичними (вільноіснуючими) азотфіксувальними мікроорганізмами ґрунту (азотобактерії, клостридіум та ін.), ризосферними мікроорганізмами (асоціативна азотфіксація).

За рахунок цих мікроорганізмів, численні представники яких населяють ґрунт, за рік накопичується 5–15 кг/га зв’язаного азоту; за сприятливих умов у дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтах ця величина може сягати 20–25, в чорноземах – 30–40, в умовах, тропіків і субтропіків – 80 кг/га і більше. Фіксований мікроорганізмами в ризосфері рослин азот бере участь у живленні рослин, як і азот, фіксований бульбочковими бактеріями. Атмосферний азот зв’язують також гриби, водорості, які знаходяться в симбіозі з деякими вищими рослинами.

На основі азотобактера (вільноіснуючого азотфіксатора) методами генної інженерії створено бактеріальні препарати, які дають змогу в системі удобрення культур замінити частину азоту мінеральних добрив біологічно фіксованим азотом.

Високі норми мінеральних добрив (понад 60 кг/га д. р.) різко знижують продуктивність вільноіснуючих мікроорганізмів. Депресія триває 2–2,5 міс. після внесення добрив, потім рівень азотфіксації відновлюється і значно перевищує початковий. На ґрунтах із вмістом гумусу більш ніж 2,5 % депресія не спостерігається. Процеси денітрифікації і несимбіотичної азотфіксації спряжені, тобто кількість несимбіотично фіксованого азоту прирівнюється до сумарної кількості його газоподібних втрат з ґрунту, мінеральних і органічних добрив.

Поліпшити азотне живлення небобових культур (пшениці, ячменю, кукурудзи, буряку та ін.) здатні асоціативні азотфіксатори. Наприклад, азоспірілла. Ці мікроорганізми розміщуються в зоні кореневих систем рослин і за сприятливих умов можуть на 30–40 % забезпечити потребу рослин в азоті.

Слід зазначити, що активізації біологічної азотфіксації сприяє вапнування кислих ґрунтів, оптимізація фосфорного і калійного живлення рослин, внесення фізіологічно виправданих норм мінерального азоту або його повне виключення.

Запаси азоту в ґрунті деякою мірою поповнюються за рахунок азоту атмосферних опадів. У вигляді аміаку та нітратів у ґрунт за рік надходить від 2 до 10 кг/га азоту. Ці сполуки азоту утворюються в атмосфері під час грозових розрядів та надходять у вигляді промислових викидів. За даними спостережень, з останніми щороку надходить від кількох до 100 кг/га азоту.

У процесі сільськогосподарського використання запаси азоту в ґрунті також поповнюються за рахунок насіння і садивного матеріалу. Ці джерела поповнення природних запасів азоту мають практичний інтерес, але вони відновлюють лише частину азоту, який виноситься з урожаями культур. Найбільш реальний шлях поповнення запасів азоту – використання органічних і мінеральних добрив.

Нестача азоту досить часто є фактором, що лімітує приріст урожаю.  У природі є багато шляхів зниження доступності для рослин азоту, основними з яких є такі:

1) винос з господарською частиною врожаю;

2) втрати внаслідок водної і вітрової ерозії;

3) газоподібні втрати аміаку, оксидів азоту і молекуляр­ного азоту;

4) вимивання нітратної форми азоту в ґрунтові води;

5) іммобілізація азоту ґрунтовою мікрофлорою;

6) фіксація амонію в ґрунті або необмінне його погли­нання.

Втрати азоту внаслідок водної і вітрової ерозії можуть сягати значних величин. Разом з часточками ґрунту виноситься гумус та інші азотовмісні сполуки. Так, на чорноземних ґрунтах втрата азоту за рахунок водної ерозії становить 12–17 кг/га.

Найбільша кількість газоподібного азоту втрачається у вигляді аміаку NH₃, молекулярного азоту N₂ та оксиду азоту N₂O. Серед цих втрат значне місце займає аміак, який втрачається із сечі та гною домашніх тварин, унаслідок виділення з ґрунту та внесених добрив. Що вища карбонатність ґрунту, то більші втрати аміачного азоту. Крім того, втрати значно зростають на ґрунтах легкого гранулометричного складу і за високої температури.

Вимивання нітратів у нижчі шари ґрунту та в підґрунтові води відбувається тому, що нітрати, зазвичай, утворюють у ґрунті водорозчинні сполуки і не поглинаються негативно зарядже­ними колоїдами ґрунту. Найбільші втрати азоту від вимивання виявляються на ґрунтах легкого гранулометричного складу з низьким вмістом органічних речовин, під час високого зволоження або надмірного зрошення.

У природних фітоценозах утворення мінерального азоту і вбирання його рослинами урівнюються так, що надлишок його в ґрунтах не накопичується. Теоретично в ґрунті до періоду збирання врожаю не має залишатися азоту, який був внесений з добривами.

В умовах інтенсивного землеробства міграція нітратів по профілю ґрунту і підґрунтя може мати цілу низку негативних наслідків насамперед унаслідок потрапляння їх у підґрунтові води, оскільки вже з глибини двох метрів вони майже не можуть бути використані польовими культурами.

Отже, лише азот біосфери підтримує життєдіяльність живих організмів на Землі. У біосфері відбувається складне його перетворення: з інертного газу за допомогою азотфіксувальних мікроорганізмів атмосферний азот перетворюється на органічні сполуки, які надалі вступають в азотний обмін мікроорганізмів, рослин і тварин. Ґрунт при цьому є середовищем, в якому здійснюється повний цикл перетворення азоту: азотфіксація, амоніфікація, нітрифікація, денітрифікація. Застосування мінеральних добрив дає змогу керувати колообігом азоту в землеробстві. Це одна з найважливіших умов інтенсивного землеробства. Мінеральні добрива за хімічним складом ідентичні живій природі і за правильного їх використання є могутнім фактором її розвитку.

3.2.4. Форми азотних добрив

 

Сучасний асортимент азотних мінеральних добрив, що випускаються промисловістю, поділяють на шість груп: аміачні, амонійні, нітратні, амонійно-нітратні, амідні та аміакати. В окрему групу виділяють тривалодіючі азотні добрива.

Виробництво азотних добрив ґрунтується переважно на використанні синтетичного аміаку. За оцінкою вчених, що вивчають азотні цикли в природі, не менш як 40 % населення Землі живе лише завдяки відкриттю синтезу аміаку. Внести таку кількість азоту в ґрунт з органічними добривами неможливо, навіть якби все людство цим займалося. Сучасне вітчизняне виробництво азотних добрив відповідає міжнародним стандартам. Основними твердими азотними добривами є аміачна селітра і карбамід. Збільшуються поставки безводного аміаку та розчинів нітрату амонію і карбаміду (КАС). Кількість деяких форм азотних добрив (натрієва і кальцієва селітри, сульфат амонію, аміачна вода) в перспективі не будуть перевищувати кількох відсотків усіх поставок азоту.

Аміачні добрива. До цієї групи азотних добрив належать добрива, що містять азот в аміачній формі (NН₃). Це рідкий (безводний) і водний (або аміачна вода) аміак.

Аміак рідкий NH₃ (аміак рідкий безводний, аміак зріджений, охолоджений аміак) – це найбільш концентроване і дешеве азотне добриво, що містить 82 % азоту. Тому його зберігають і перевозять у спеціальних товстостінних стальних цистернах або балонах, що витримують тиск 2–3 МПа. Густина зрідженого аміаку за температури 20°С становить 0,61 г/см³. Під час попадання на шкіру рідкий аміак спричиняє опіки, а під час випаровування – обморожування.

Рідкий аміак вносять у ґрунт восени або навесні спеціальними машинами. У ґрунті аміак поглинається ґрунтовим розчином, адсорбується його колоїдами і не вимивається. При цьому утворюється гідроксид амонію, який взаємодіючи з аніонами ґрунтового розчину, утворює різні солі. Аміак краще закріплюється на важких і суглинистих ґрунтах за помірної їх вологості (50–60 % повної вологоємності). За таких умов супіщані ґрунти можуть утримувати 1,6, суглинисті – 2,7 т аміаку на 1 га. Втрати аміаку при цьому становлять близько 1,5 %.

У разі внесення в сухий або дуже перезволожений ґрунт втрати аміаку збільшуються, зокрема за неглибокого загортання і на ґрунтах легкого гранулометричного складу. Тому важливо правильно встановити глибину внесення рідких азотних добрив.

Зріджений аміак на важких і середніх ґрунтах вносять на глибину 10–12 см. На ґрунтах легкого гранулометричного складу це добриво зберігається довше у вигляді NH₃, тому можливі його газоподібні втрати; глибина внесення має бути не менше ніж 14–16 см. На недостатньо оброблених ділянках, перезволо­жених або сухих ґрунтах, а також після вапнування глибину внесення аміаку збільшують на 3–5 см.

Аміак водний (аміачна вода) NH₃ + NH₄OH + H₂O – розчин аміаку у воді (в одному об’ємі води розчиняється близько                  700 об’ємів аміаку). У добриві аміаку значно більше, ніж амонію. Втрати азоту під час його перевезення, зберігання і внесення пояснюються звітрюванням аміаку. У концентрованому розчині міститься 20,5 % азоту (в перерахунку на NH₃ – 25 %), густина при цьому становить 0,91 г/см³. У такому стані його поставля­ють сільському господарству. Це – прозора рідина, яка іноді має жовтуватий колір. Допускається виготовлення аміачної води влітку (травень – серпень) із вмістом аміаку не менш як 22 % (у перерахунку на азот – не менш як 18 %). Вміст азоту в аміачній воді контролюють за допомогою ареометра, оскільки зі зміною концентрації аміаку змінюється і питома маса вмісту азоту в добриві.

Із води аміак випаровується у 5–6 разів швидше, ніж бензин. Для зменшення втрат азоту під час зберігання в резервуари добавляють спеціальну герметизуючу самозатікаючу плівкоутворювальну суміш. Аміачна вода, як і рідкий аміак, спричиняє корозію кольорових металів (міді, цинку, олова) і їх сплавів (бронзи, латуні). Тому насоси, крани і клапани виготовляють із чорних металів або чавуну. Алюміній і гума цими добривами не пошкоджуються.

Наявність в аміачній воді великої кількості вільного аміаку потребує внесення її, як і рідкого аміаку, безпосередньо на глибину 10–12 см на глинистих і 12–15 см на супіщаних ґрунтах.

На глинистих ґрунтах аміачну воду, як і безводний аміак, можна вносити і восени майже під усі культури, коли температура ґрунту знижується до +10°С і нижче, і навесні перед сівбою та для підживлення просапних культур (буряк, кукурудза, соняшник). На ґрунтах легкого гранулометричного складу це добриво рекомендують вносити навесні.

Для культур суцільної сівби відстань між лапами культиватора (наконечниками) під час внесення аміачної води має бути 20—25 см, а для просапних — дорівнювати ширині одного міжряддя.

Амонійні добрива. До цієї групи належать азотні добрива, що містять азот в амонійній формі NH₄⁺ (сульфат амонію, сульфат амонію-натрію, хлористий амоній, карбонат амонію).

Сульфат амонію (NH₄)₂SO₄ містить 21 % азоту. Це слабо­гігроскопічна сіль, добре розчинна у воді. Сульфат амонію – агресивна речовина, особливо під час зволоження, оскільки містить вільну сірчану кислоту (0,03 %). Синтетичний сульфат амонію має білий колір, а коксохімічний завдяки домішкам містить великі кристали жовтуватого, червонуватого або сіруватого відтінків. Малогігроскопічний, тому за нормальних умов зберігання майже не злежується і зберігає добру розсипчастість. Внесення його в ґрунт не зумовлює труднощів. Добриво містить 24 % сірки, тому використання його ефективніше для тих культур, які під час живлення потребують багато цього елемента (бобові, капуста, картопля, ріпак тощо). Недоліком є низький вміст азоту і висока фізіологічна кислотність. За його систематичного застосування ґрунт, якщо він не містить достатньої кількості основ, поступово підкислю­ється, що потребує періодичного проведення вапнування.

Після внесення в ґрунт сульфат амонію швидко розчиняється в ґрунтовій волозі та вступає в обмінні реакції з катіонами ҐВК:

 

 Ca²⁺ NH₄⁺

[ҐВК] + (NH₄)₂SO₄ = [ҐВК] NH₄⁺ + CaSO₄ .

  H⁺ H⁺

 

Амоній обмінно добре закріплюється в ґрунті і залишається доступним для рослин.

Нітратні добрива. До цієї групи належать добрива, які містять азот у нітратній формі NO₃^–. Це натрієва і кальцієва селітри. Азотну кислоту для виробництва азотних добрив добувають, окиснюючи синтетичний аміак. Солі цієї кислоти називаються нітратами або селітрами.

Селітри добре розчинні у воді, не поглинаються ґрунтом, добре засвоюються рослинами, дуже ефективні для піджив­лення сільськогосподарських культур, що потребують азоту у великих кількостях (озимі й просапні культури). Азот цих добрив може легко вимиватися з орного шару ґрунту атмосферними опадами та під час зрошення. Це потрібно враховувати для визначення строків їх внесення.

Амонійно-нітратні добрива. До цієї групи належать добрива, що містять азот в амонійній і нітратній формах (аміачна селітра, вапняно-аміачна селітра). Аміачна селітра є одним з основних азотних добрив.

Аміачна селітра (нітрат амонію, амонійна селітра) NH₄NO₃ – це традиційна назва нітрату амонію, але правильніше її називати амонійною селітрою. Містить 34,4 % азоту (другий сорт – 34 %). Виробництво ґрунтується на нейтралізації 47–60 % розчину азотної кислоти аміаком з наступним випарову­ванням і гранулюванням. Гранули мають кулеподібну форму білого кольору з жовтуватим або червонуватим відтінком, розміром 1–4 мм, добре розчинні у воді та в аміачній воді.

Аміачна селітра містить швидкодіючий нітратний і менш рухомий амонійний азот. Із розчину аміачної селітри рослини швидше поглинають катіон NH₄⁺, ніж аніони NO₃^–. Тому добриво є фізіологічно кислим, але підкислювальна дія його на ґрунт майже не виявляється.

У ґрунті аміачна селітра взаємодіє з ҐВК. Катіони NH₄⁺ поглинаються, а катіони NO₃^– залишаються в ґрунті й зберігають високу рухомість.

На ґрунтах з високим ступенем насиченості основами в розчині утворюються нітратні солі кальцію і магнію, ґрунтовий розчин не підкислюється, тоді як на кислих ґрунтах утворюється азотна кислота. Проте підкислення це не тривале, оскільки воно зникає завдяки засвоєнню рослинами та мікроорганізмами нітратного азоту.

З агрономічного погляду – це універсальне і швидкодіюче азотне добриво. Наявність у кожній гранулі рухомого нітратного і менш рухомого амонійного азоту дає змогу широко диференціювати способи, норми й строки його застосування залежно від ґрунтово-кліматичних умов та біологічних особливостей культур. Аміачну селітру використовують майже під усі культури для основного, рядкового удобрення та для підживлення. Крім того, аміачну селітру застосовують для виготовлення твердих і рідких комплексних добрив.

Вапняно-аміачна селітра (ВАС, кальцієво-аміачна селітра, нейтралізована аміачна селітра, азотно-вапнякове добриво) NH₄NО₃ + СаСО₃ марка А містить 25–28 % азоту і 18–34 % карбонатів кальцію та магнію, марка Б відповідно 20–24 і 34–46 %. Її добувають сплавленням або змішуванням нітрату амонію з тонко розмеленим вапном, доломітом або крейдою. Порівняно з аміачною селітрою гранульована вапняно-аміачна селітра має кращі фізико-механічні властивості і під час зберігання майже не злежується. Наявність у її складі карбонату кальцію нейтралізує фізіологічну кислотність нітрату амонію. Тому на кислих ґрунтах вона ефективніша, особливо за систематичного внесення. Досить широко ВАС використовують за кордоном, зокрема в країнах Західної Європи.

Амідні добрива. До цієї групи належать добрива, що містять азот в амідній формі.

Карбамід (сечовина) CO(NH₂)₂ – найбільш концентроване з твердих азотних добрив, що містить 46 % азоту.

Гранульований карбамід має вигляд кулястих напівпрозорих гранул розміром від 1–2,5 до 4 мм. Має добрі фізичні властивості. Насипом (без тари) може зберігатися, не злежуючись, близько 6 міс., після чого, на відміну від аміачної селітри, насип покривається зцементованою кіркою, але всередині не злежується.

Гранульований карбамід містить до 1% біурету. За ефективністю дії він не поступається не гранульованому, оскільки за 10–15 діб біурет розкладається в ґрунті. Велика кількість біурету (2,5–5%) токсична для рослин. Для позакореневого підживлення рослин можна використовувати гранульо­ваний карбамід з вмістом біурету, меншим за 0,3%.

Карбамід добре розчиняється у воді. Насичений розчин за температури 20°С містить 52 % CO(NH₂)₂. У водних розчинах карбаміду досить стійкий аж до температури 80°С.

Порівняно з аміачною селітрою застосування карбаміду має свої особливості. Високий ступінь сипучості, незначна щільність засипки, малі гранули і невелика густина не дають змоги високопродуктивно використовувати відцентрові розкидачі. Ширина їх захвату має бути на 1/3 меншою, ніж під час внесення селітри.

Ефективність карбаміду залежить від багатьох факторів. Так, через кореневу систему азот карбаміду в молекулярній формі поглинається досить мало, але стає доступним після гідролітичних перетворень амідної форми на амонійну. Під дією ферменту уреази, який продукується уробактеріями і корінням рослин, карбамід зазнає гідролізу і впродовж 2–3 діб (на родючих ґрунтах за оптимальних умов зволоження і температури) перетворюється на карбонат амонію:

 

CO (NH₂)₂ + 2H₂O = (NH₄)₂CO₃.

 

Карбонат амонію – сполука малостійка. На повітрі швидко розкладається на гідрокарбонат амонію та аміак, внаслідок чого відбуваються газоподібні втрати аміаку, особливо на малобуферних ґрунтах:

 

(NH₄)₂CO₃ → NH₄HCO₃ + NH₃.

 

Тому за поверхневого внесення карбаміду без негайного загортання в ґрунт та за відсутності опадів спостерігаються втрати азоту у вигляді аміаку, зокрема на ґрунтах з нейтральною або лужною реакцією, на посівах багаторічних трав, де висока активність уробактерій, а також після підживлення зернових культур. Газоподібні втрати аміаку при цьому можуть сягати 30–50 % маси внесеного азоту, тоді як при внесенні аміачної селітри становлять 1–3 %.

Карбамід найефективніше використовувати для основного удобрення, рядкового підживлення просапних і овочевих культур та для позакореневого підживлення рослин, оскільки це органічна сполука. Карбамід також можна вносити локально при сівбі (70–100 кг/га) на 5–8 см від рядка.

На відміну від інших азотних добрив рослини здатні частково засвоювати азот з карбаміду без попереднього перетво­-рення. Карбамід при цьому поглинається клітинами листків у вигляді цілих молекул і включається у цикл перетворення азотних речовин, пов’язаний з утворенням диамінокислот.

Позакореневе підживлення карбамідом можна поєднувати із заходами для захисту рослин проти шкідників, хвороб і бур’янів.

Аміакати або рідкі аміни – це концентровані розчини нітрату амонію, карбаміду, карбонату амонію та інших компонентів у водному середовищі. Азот із цих добрив під час засвоєння рослинами дає такий самий ефект, як й інші азотні добрива, але виробництво аміакатів простіше і дешевше, ніж твердих добрив. Застосування аміакатів дає змогу повністю механізувати роботи щодо їх застосування, що зумовлює менші втрати азоту в навколишнє природне середовище, рівномірно розподіляти по площі поля. Деякі форми аміакатів, які не містять аміаку, можна розпилювати по полю і використовувати для позакореневого підживлення рослин.

Поряд з перевагами у виробництві та застосуванні, аміакати мають певні недоліки. Так, за високої їх концентрації можливе висолювання і кристалізація солей під час зниження температури. Застосування менш концентрованих розчинів призводить до перевезення і внесення великої кількості розчинника (води). Крім того, потрібно мати великі місткості, оскільки аміакати використовують відносно короткий період. Застосування аміакатів, як й інших рідких добрив, потребує значних капіталовкладень в організацію розподільних пунктів, внесення добрив та придбання цистерн для їх перевезення.

Істотним недоліком аміакатів є їх корозійна дія. Особливо це відноситься до розчину нітрату амонію, який має підвищену корозійну здатність відносно чорних металів.

За дією на продуктивність сільськогосподарських культур аміакати здебільшого рівноцінні твердим азотним добривам.

Добрива рідкі азотні КАС (початкові букви – це умовне позначення назви компонентів, що входять до його складу: карбамід—аміачна селітра) – суміш концентрованих водних розчинів карбаміду та аміачної селітри. Промисловість випускає три форми цього добрива: КАС-28, КАС-30, КАС-32 відповідно із вмістом загального азоту 28; 30 і 32 %, проте азоту може бути і менше – 20–25 %.

КАС – це прозора або світло-жовта рідина із незначним запахом аміаку, густина 1,26–1,31 г/см³, рН 7...8. Фізико-хімічні властивості цього добрива дають змогу впродовж року зберігати його в резервуарах, виготовлених із звичайної вуглецевої сталі. Вносити КАС можна за допомогою машин, призначених для внесення рідких комплексних добрив, оскільки добриво не містить вільного аміаку. Щодня після закінчення робіт місткості та всі деталі машин, що контактували з розчинами КАС, потрібно добре промити. КАС використовують як для основного внесення, так і для підживлення. Можливі різні способи основного внесення: поверхневе і безпосередньо в ґрунт. Це добриво можна також використовувати для позакореневого підживлення зернових колосових культур. При цьому перше підживлення проводять у період весняного відновлення вегетації в дозі N_30—60, друге – у фазу виходу в трубку – N₃₀ і третє – у фазу початку колосіння – N₂₀. Кількість підживлень може бути різною залежно від забезпеченості рослин азотом, але разова його доза не має перевищувати рекомендовану. Виходячи з технічних можливостей агрегатів, розчини КАС перед використанням розбавляють водою (витрати робочої рідини 200–300 л/га). Слід також враховувати, що 100 кг КАС-28 відповідає 78 л і містить 28 кг азоту (N₂₈), а 100 л містить 36 кг азоту (N₃₆) і відповідає 128 кг КАС-28.

Позакореневе підживлення розчинами КАС найкраще проводити в ранкові (за відсутності роси) і вечірні години, а в похмуру прохолодну погоду – впродовж усього дня. За температури понад 20°С і низької відносної вологості повітря можливі опіки рослин, тому в цей час рослини не підживлюють. На оброблених розчинами КАС посівах випасати худобу і проводити зрошення дощуванням дозволяється не раніше, ніж через 5 діб.

Під час внесення КАС без розведення водою слід дотримуватися таких рекомендацій: добриво вносять спеціально обладнаними обприскувачами – плоскоструменевими розпилювачами з великими отворами. Робочий тиск має бути низьким, щоб утворювалися великі краплі добрива, які будуть стікати з листків, не обпікаючи їх. КАС також можна вносити волокушними обприскувачами, штанги яких обладнано розливними гнучкими трубочками, щоб через них добриво попадало на поверхню ґрунту в міжряддях або смужками, не контактуючи з рослинами.

Добриво вносять на добре укорінені рослини з достатнім восковим шаром. Внесення їх за високої вологості повітря і похмурої погоди знижує небезпечність опіків.

Не обробляють посіви за сонячної погоди і температури понад 25°С (за температури понад 20°С обробку проводять вранці після висушування роси або ввечері); у період вегета­ційного спокою озимих культур за температури нижче 5°С.

КАС вносять лише на суху листкову поверхню рослин. З вологої поверхні листків навіть великі краплі добрива не стікають, що призводить до їх опіків. Тому не можна вносити КАС перед або безпосередньо після дощу, ввечері та ранком, коли є роса.

Найбільше непорозумінь щодо внесення КАС пов’язано з тим, що їх вносять так як пестициди, тобто недостатньо розводять водою. Найнадійнішим є контрольне внесення добрива на дослідній ділянці за кілька діб до основного внесення на всьому полі.

Розчини КАС – це не лише ефективне однокомпонентне азотне добриво. На їх основі можна виготовляти комплексні добрива, до складу яких входять мікроелементи, пестициди, регулятори росту. Це відкриває широку можливість їх застосування за інтенсивних технологій вирощування сільськогосподарських культур та знижує витрати на їх застосування.

Зазвичай, під час внесення КАС з гербіцидами витрати робочої рідини становлять 200–300 л/га. Бакові суміші готують за такими правилами.

1. Бак наполовину заповнюють КАС, додають гербіцид (за потреби, змішують його заздалегідь з водою), наповнюють бак КАС. Змішувач повинен бути постійно увімкненим.

2. Спочатку у бак наливають від 1/3 до 1/5 води, потім добавляють гербіцид, наповнюють бак КАС. Змішувач повинен бути постійно увімкненим.

На відміну від інших рідких азотних добрив, розчини КАС можна змішувати з рідкими комплексними добривами (РКД    10–34–0).

Тривалодіючі азотні добрива – ці добрива, здатні поступово впродовж одного або кількох вегетаційних періодів віддавати свій азот і не втрачатися з ґрунту. Їх поділяють на дві групи. Перша група об’єднує важкорозчинні у воді добрива, елементи живлення яких стають доступними для рослин лише після поступового хімічного і мікробіологічного розкладання в ґрунті. Це конденсати карбаміду і різних альдегідів, амонієві гумати – азотні сполуки на основі лігнінсульфонової кислоти (карбамідформальдегідне добриво, карбамідформацетальдегід, кротонілоденкарбамід, оксамід та ін.). Друга група – це добрива, добре розчинні у воді, гранули яких покриті тонкими важкорозчинними оболонками – фенолформальдегідною  смо­лою, сіркою, амінами, стеарином тощо.

Найбільше тривалодіючих добрив виробляється в США і Японії. Основні переваги тривалодіючих добрив такі: зменшуються втрати елементів живлення у період між внесенням добрив, підвищується їх засвоєння, зменшується забруднення довкілля, знижуються затрати праці внаслідок поліпшення зберігання і транспортування добрив, замість роздрібного внесення проводять внесення за один прийом. Використання тривалодіючих добрив перспек­тивне в районах надмірного зволоження, на зрошуваних землях, під час удобрення культур з подовженим вегетаційним періодом, де розчинні азотні добрива потрібно застосовувати у кілька прийомів. Застосування цих добрив сприяє зменшенню вилягання зернових колосових, льону та інших культур, їх можна використовувати при вирощуванні рису, плодових і овочевих культур, на луках і пасовищах, а також у теплицях з ґрунтом і гідропонікою.

3.2.5. Особливості застосування азотних добрив

 

В інтенсивному сільськогосподарському виробництві азотні добрива – основний засіб забезпечення рослин азотом. Однією з негативних властивостей цих добрив є їх висока рухомість. Перетворення азоту мінеральних добрив у ґрунті відбувається різними шляхами (рис. 3.2).

 

 

Рис. 3.2.  Схема перетворення азоту мінеральних добрив у ґрунті

 

Отже, азот мінеральних добрив майже повністю витрачається у рік його внесення. Для підвищення ефективності азотних добрив слід максимально знизити фізичні втрати азоту та запобігати виділенню в атмосферу його газоподібних сполук, що утворюються в процесі нітрифікації та денітрифікації.

На ефективність застосування азотних добрив значно впливають такі фактори: географічні закономірності їх дії; комплекс агрохімічних і меліоративних заходів, які застосовують у сівозміні або під певну культуру; технологія застосування азотних добрив, тобто строки, способи, форми і т. д.; удосконалення форм азотних добрив і застосування інгібіторів нітрифікації; використання найефективніших методів встанов­лення норм і доз азотних добрив.

Найбільша ефективність азотних добрив виявляється на дерново-підзолистих ґрунтах за достатнього зволоження та на ґрунтах у південних районах в умовах зрошення. На сірих лісових ґрунтах, чорноземах опідзолених і вилужених без зрошення азотні добрива менш ефективні. Так, на дерново-підзолистих ґрунтах Полісся половину приросту врожаю пшениці озимої та ячменю ярого дають азотні добрива. У Лісостепу провідна роль також належить азотним добривам. На чорноземах звичайних у Степу приріст урожаю озимої пшениці лише на 1/3 зумовлений дією азотних добрив. У формуванні врожаю сільськогосподарських культур під впливом азотних добрив простежується загальна закономірність – зниження їх ефективності з півночі на південь та із заходу на схід (табл. 3.2).

 

Таблиця 3.2

Окупність помірних норм азотних добрив за збалансованого фосфорного  і калійного живлення рослин (за даними польових дослідів агрохімслужби України)

 

Поєднання органічних і мінеральних добрив особливо важливе під час застосування високих норм азоту. Органічні добрива запобігають негативній дії мінерального азоту, сприяють кращому та ефективному їх засвоєнню. Азот мінеральних добрив також має знаходитися в ґрунті в оптимальному співвідношенні з іншими необхідними для культур, які вирощують, елементами живлення.

Ефективність азотних добрив істотно підвищується після вапнування кислих ґрунтів, що пояснюють кращим засвоєнням азоту, підвищенням іммобілізації азоту ґрунтом, поліпшенням фосфорного живлення рослин. У засушливих степових районах позитивна дія азотних добрив посилюється під час зрошення, особливо за поєднання оптимальних норм азоту та режимів зрошення.

У зв’язку з тим, що різні сорти та гібриди сільсько­господарських культур мають неоднакові біологічні особливості розвитку і по-різному реагують на родючість ґрунту, поперед­ники, гідротермічні умови, норми добрив, строки і способи їх застосування диференціюють залежно від запланованої врожайності на кожному полі. Чим вищий заплановано врожай і чим нижча родючість ґрунту, тим більше потрібно вносити азотних добрив. В умовах недостатнього зволоження їх норми мають бути менші, ніж за достатнього зволоження та в умовах зрошення. Для запобігання зниженню врожайності й погіршенню якості продукції та забрудненню довкілля сполуками азоту норми азотних добрив не мають перевищувати максимально допустимих величин.

Внесення підвищених норм азотних добрив, особливо на ранніх стадіях росту зернових культур, спричиняє вилягання рослин, зниження врожаю і погіршення умов їх збирання. Поси­лення азотного живлення зернових культур підвищує вміст у рослинах азоту, амінокислот і різних цукрів, що призводить до ушкодження їх попелицями, борошнистою росою та іржею. Тому для зернових, порівняно з іншими культурами, під час визначення норм азотних добрив потрібно ретельніше врахову­вати ґрунтові і погодні умови, дію попередників та інших агротехнічних факторів.

Упродовж вегетації сільськогосподарські культури мають різні періоди найбільш інтенсивного використання азоту. Тому залежно від біологічних особливостей культур і сортів наближення строків застосування азотних добрив до періоду активного засвоєння азоту рослинами є одним із засобів підвищення ефективності добрив.

Цінність різних форм азотних добрив, внесених завчасно до початку використання азоту рослинами, однакова. Ефектив­ність аміачних і нітратних добрив залежить від умов їх використання.

Особливу увагу приділяють підбору форм мінеральних добрив в умовах зрошення, де досить тяжко поєднувати оптимальні режими зрошення та удобрення.

Нітратні й аміачно-нітратні азотні добрива вносять у рядки під час сівби в дозі 7–10 кг/га азоту, а також для підживлення (у разі потреби). Підживлення проводять у період найбільшої потреби рослин в азоті. Азотні добрива можна також вносити восени під час зяблевого обробітку ґрунту (за винятком районів з достатнім зволоженням і штучним зрошенням). Азот амонійних добрив добре вбирається ґрунтом, але у разі завчасного внесення за оптимальних умов зволоження і температури ґрунту відбувається його нітрифікація. Нітратний азот, що при цьому утворюється, вимивається з орного шару ґрунту осінньо-зимовими опадами та зазнає денітрифікації. За поверхневого внесення амонійних добрив, зокрема на лужних ґрун­тах, можливі втрати азоту внаслідок таких хімічних перетворень:

2NH₄Cl + CaCO₃ = CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ .

 

Карбонат амонію, що утворюється, легко розкладається з виділенням аміаку:

(NH₄)₂CO₃ → 2NH₃↑ + H₂O + CO₂ .

Рідкі азотні добрива використовують для основного удобрення та підживлення. Найкраще їх вносити в ґрунт наприкінці березня – на початку травня. Амоній при цьому майже без втрат нітрифікується до кінця червня. За ефектив­ністю рідкі азотні добрива рівноцінні твердим, але вони мають деякі переваги: дають змогу майже повністю механізувати всі роботи при їх застосуванні; вносити разом з мікроелементами, пестицидами, регуляторами росту, поєднувати внесення з іншими агротехнічними заходами, дотримуючись встановлених правил техніки безпеки і гігієни праці. Щоб запобігати газоподібним втратам аміаку, рідкі аміачні добрива вносять на достатню глибину, а амонійні та амідні після поверхневого розбризкування негайно загортають у ґрунт. Ефективним є також пізньоосіннє їх внесення, коли температура ґрунту знижується до 10–5°С і процеси нітрифікації пригнічуються. Більша частина азоту взимку зберігається в ґрунті у формі амонію, що зводить до мінімуму його втрати.

Ефективність азотних добрив можна також підвищити використанням інгібіторів нітрифікації і застосуванням тривалодіючих азотних добрив.

Ефективність азотних добрив знаходиться у протилежній залежності від запасів мінерального азоту в кореневмісному шарі ґрунту. Тому всі методи встановлення оптимальних норм азотних добрив, які нині використовують, зводяться до обліку вмісту мінерального азоту в ґрунті перед сівбою або у ранні фази росту й розвитку рослин. Значні труднощі для практичної діагностики мають дуже швидкі, порівняно з іншими елементами мінерального живлення рослин, зміни азотного режиму ґрунту в часі та в просторі.

Зазвичай, загальна кількість азоту (азот, що зберігся в зоні кореневої системи рослин після зими плюс азот, що утвориться в ґрунті під час росту рослин) недостатня для одержання високих урожаїв. Вважається, що через короткий сільськогоспо­дарський сезон, тільки 25–40 % всього азоту, необхідного для формування високого врожаю культур, рослини беруть з ґрунту. Кількість доступного азоту в ґрунті значно впливає на кількість азоту, яку потрібно внести з добривами.

Теоретичну норму азотних добрив розраховують так:

H_N = (Кількість азоту у запланованому врожаї + Мінеральний азот N_мін. у профілі ґрунту під час збирання врожаю) – (N_мін. перед сівбою чи садінням + кількість N_мін., що утворюється у процесі мінералізації органічних речовин упродовж вегетаційного періоду).

За цим методом азот мінеральних сполук ґрунту визначають на глибині до 60–90 см. Його кількість (від 20 до 100 кг/га і більше) сильно змінюється залежно від умов (ґрунт, погода, сівозміна, удобрення, обробіток ґрунту і т. д.).

Вважають, що кількість мінерального азоту в профілі ґрунту 0–60 см після збирання врожаю залежно від культури не має перевищувати 30–50 кг/га.

Під впливом азотних добрив посилюються мінералізація і використання рослинами азоту ґрунтового гумусу («екстра-азот»). Цей процес відбувається з різною інтенсивністю залежно від типу ґрунту, форм гумусу (здатності до розкладання), погодних умов, норм азотних добрив, еродованості ґрунту, застосування засобів хімізації тощо.

 

 

 

 

 

Застосування інгібіторів нітрифікації з аміачними, амонійними й амідними добривами сприяє підвищенню коефіцієнта використання їх азоту рослинами. Пригнічуючи процеси нітрифікації, інгібітори зменшують втрати азоту внаслідок зменшення вимивання нітратів і виділення газоподібних сполук в атмосферу. Азот при цьому залишається у верхніх шарах ґрунту, що збільшує його доступність для засвоєння рослинами. Тривалість дії інгібіторів нітрифікації залежить від різних факторів (типу ґрунту, його температури, вологості, біологічної активності, кислотності, вмісту органічних речовин, гранулометричного складу, норм і способів внесення добрив та інгібіторів) і в середньому становить 4–8 тижнів.

Ефективність азотних добрив при застосуванні інгібіторів нітрифікації найкраще виявляється в умовах зрошення, в районах надмірного і достатнього зволоження, на ґрунтах легкого гранулометричного складу, де можливі значні втрати азоту внаслідок вимивання нітратів. Інгібітори нітрифікації сприяють зниженню надмірної кількості нітратів у кормах і харчових продуктах, дають змогу зменшити кратність внесення азотних добрив і застосування їх в осінній період без зниження ефективності. Поєднання інгібіторів нітрифікації з пізньоосіннім внесенням азотних добрив підвищує їхню ефективність, тоді як внесення їх навесні виправдане лише під культури з тривалим вегетаційним періодом.

Інгібітори нітрифікації підвищують коефіцієнт використання азоту з добрив на 10–15 % і більше. Втрати азоту з добрив при цьому знижуються в 1,5–2 рази.

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Яке значення має азот для землеробства?

2. Назвіть основні особливості живлення рослин азотом.

3. В якій кількості та в яких сполуках знаходиться азот у ґрунті?

4. Що таке мінералізація, амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація? Які оптимальні умови потрібні для проходження цих процесів?

5. Як запобігти й знизити втрати азоту з ґрунту?

6. Назвіть статті надходження і відчуження азоту з ґрунту.

7. Які особливості колообігу азоту в землеробстві?

8. Як класифікують азотні добрива?

9. Назвіть особливості застосування деяких форм азотних добрив.

10. Назвіть умови підвищення ефективності азотних добрив.

3.3. ФОСФОР І ФОСФОРНІ ДОБРИВА

 

3.3.1. Особливості живлення рослин фосфором

 

Фосфор – один із трьох основних елементів живлення. За об’ємами використання фосфорні добрива посідають друге місце після азотних.

Рослини засвоюють фосфору значно менше, ніж азоту, але він має надзвичайно важливу роль у їх житті. Вміст його в рослинах становить 0,5–1 % сухої речовини, зокрема, на мінеральні сполуки припадає близько 10–15 %, на органічні – 85–90 %. Співвідношення мінеральних і органічних сполук фосфору залежить від віку рослин і загального забезпечення їх фосфором. У молодих рослинах частка органічного фосфору значно більша, ніж у старих.

Мінеральні сполуки фосфору в рослинах представлені фосфатами кальцію, магнію, калію, амонію тощо. Накопичення їх у стеблах рослин є ознакою високої забезпеченості рослин фосфором.

Органічні сполуки фосфору – це ефіри фосфорної кислоти. До них належать фосфатиди, фосфопротеїди, фітин, сахарофосфати, нуклеїнові кислоти, нуклеопротеїди, макро­ергічні та інші сполуки.

Найбільше фосфору міститься в репродуктивних органах, де його у 3–6 разів більше, ніж у вегетативних частинах рослин, що сприяє інтенсивному перебігу процесів синтезу органічних речовин. У насінні має бути достатній запас фосфору для формування кореневої системи, яка почне поглинати його з ґрунту. При цьому рослини краще засвоюють воду і поживні речовини з ґрунту, швидше формують надземну масу. Основну частину фосфору рослини використовують у початковій фазі росту й розвитку, створюючи відповідні його запаси. Потім фосфор легко переміщується зі старих тканин у молоді, тобто відбувається його реутилізація.  У разі підживлення рослин розчином солей фосфору через листки він переміщується в інші органи досить повільно і в невеликій кількості. Тому фосфорне живлення рослин треба забезпечувати через кореневу систему. Цим і пояснюють потребу внесення в рядки 10–15 кг/га д. р. легкорозчинних фосфорних добрив. Негативну дію нестачі фосфору в ранній період неможливо виправити достатнім його надходженням у наступні періоди росту. Рослини залишаються низькорослими, загальмованими у розвитку, пізніше цвітуть і дають низький урожай. Це пов’язано з тим, що не відбувається поділ клітин унаслідок нестачі фосфору чи інших елементів живлення для утворення додаткового ядра. Отже, на відміну від рослин, які відчувають нестачу азоту і мають при цьому скорочений цикл розвитку, рослини за нестачі фосфору фізіологічно молодші. Фосфор поліпшує їх водний режим і значно пом’якшує дію на них посухи завдяки накопиченню у вузлах кущіння більшої кількості цукрів, сприяє перезимівлі озимих культур і багаторічних трав, підвищує стійкість рослин проти хвороб, врівноважує дію азотних добрив.

Оптимальне фосфорне живлення рослин стимулює всі процеси, пов’язані із заплідненням квіток, зав’язуванням, формуванням і достиганням плодів. Надлишок фосфору призводить до передчасного розвитку та відмирання листкового апарату, раннього достигання плодів, внаслідок чого рослини не встигають сформувати достатній урожай.

Нестача фосфору виявляється у затримці росту й розвитку рослин – утворюються дрібні листки, запізнюється цвітіння і достигання плодів. Нижні листки набувають тьмяно-сірого або темно-зеленого відтінку. З часом вони скручуються і передчасно відмирають. Крім того, за нестачі фосфору внаслідок утворення антоціану нерідко виявляються червонуваті та фіолетові відтінки, насамперед на основних стеблах, у пазухах листків, на черешках. Більш виражені ознаки нестачі фосфору спостеріга­ються на старих і нижніх листках. Проте слід пам’ятати, що антоціанове забарвлення листків є спадковою ознакою, наприклад у деяких сортів і гібридів кукурудзи. До того ж подібне забарвлення, наприклад у капусти, виявляється після холодної і затяжної весни, яке з часом зникає.

В умовах значного фосфорного дефіциту часто спостерігаються ознаки азотного голодування, що пояснюють зменшенням використання азоту для синтезу органічних сполук унаслідок нестачі фосфору. Тому ознаки азотного і фосфорного голодування досить часто збігаються.

Основним джерелом живлення рослин фосфором є аніони ортофосфорної кислоти – Н₂PO₄^–, НРO₄^2–, РO₄^3–, частково вони можуть засвоювати полі- та метафосфати, деякі органічні сполуки фосфору, найкраще засвоюють аніони Н₂РO₄^–, гірше – аніони НРO₄^2–. Для рослин аніони РO₄^3– малодоступні, їх використовують лише бобові культури, гречка та деякі інші культури. Рівень засвоєння рослинами фосфору залежить не лише від вмісту його в ґрунті, а й від забезпеченості іншими елементами живлення. Так, за нестачі цинку знижується надходження і використання рослинами фосфору, за високого забезпечення міддю, навпаки, потреба в ньому знижується.

Існує тісний зв’язок між азотним і фосфорним живленням. Фосфор відіграє роль супутника азоту і білкових сполук. У рослинах його у 2–3 рази менше, ніж азоту. За нестачі фосфору уповільнюється синтез білків, накопичується більше нітратів. Тому норми азотних і фосфорних добрив мають бути збалансовані, зокрема за внесення високих норм азоту.

Фосфор позитивно впливає на підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Крім того, він сприяє форму­-ванню високих харчових і технологічних якостей продукції. Оптимальне фосфорне живлення рослин збільшує частку товарної продукції в біологічному врожаї (зерна відносно соломи у зернових, коренеплодів відносно гички у буряку тощо). Одночасно підвищується вміст крохмалю в картоплі, цукру в коренеплодах, овочах і фруктах, олії – в насінні олійних культур. У прядивних культур збільшується вихід довгого волокна, зростає його міцність. Проте надлишок фосфору також несприятливий для розвитку рослин. Так, вони містять багато мінеральних фосфатів, зокрема у вегетативних органах, пришвидшується їх вегетація, не встигає сформуватись високий урожай. За надлишку фосфору погіршується живлення рослин цинком, що призводить до захворювання плодових на розетковість.

 

3.3.2. Фосфатний фонд ґрунту

 

Вміст загального фосфору в орному шарі ґрунту коливається від 1,3 у дерново-підзолистих до 5,4 т/га в чорноземі звичайному. Основна маса фосфору міститься в ґрунті у формі мінеральних і органічних сполук, недоступних для рослин. У дерново-підзолистих ґрунтах мінеральних сполук фосфору більше, ніж органічних, у чорноземних і торфових — навпаки. Органічні сполуки фосфору представлені переважно нуклеопротеїдами, фітином, фосфоліпідами, фосфопротеїдами та іншими органічними сполуками, що входять до складу тварин, рослин і мікроорганізмів.

Мінеральні сполуки знаходяться в ґрунті у вигляді солей кальцію, заліза та алюмінію, тобто склад їх значною мірою визначається складом катіонів у ґрунтовому вбирному комплексі. Наприклад, фосфати кальцію переважають у нейтральних і лужних ґрунтах, а фосфати алюмінію і заліза — у кислих (рис. 3.3).

Після внесення фосфорних добрив фосфор, що міститься у їх складі, внаслідок хімічних, фізико-хімічних та біологічних процесів, які відбуваються в ґрунті, зазвичай, перетворюється на сполуки, характерні для певного типу ґрунту. За тривалого застосування добрив зі зміною агрохімічних властивостей ґрунту може дещо змінюватися склад фосфорних сполук. При цьому вміст загального фосфору в ґрунті збільшується порівняно з іншими елементами живлення та підвищується вміст рухомих фосфатів.

 

 

Рис. 3.3. Форми фосфатів у ґрунтах

 

Основна роль у живленні рослин фосфором належить його мінеральним сполукам, які представлені в ґрунті апатитами, фосфоритами, вторинними мінералами їх розкладання і солями фосфорних кислот. Мінеральні сполуки фосфору ґрунту перебувають у постійній взаємодії (рис. 3.4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.4. Перетворення фосфорних сполук у ґрунті

За ступенем участі у фосфорному живленні рослини поділяють на три великі групи, які знаходяться в динамічній рівновазі: сполуки фосфору, що перебувають у ґрунтовому розчині; сполуки, адсорбовані ґрунтовими колоїдами або осаджені; важкорозчинні фосфати первинних і вторинних мінералів мінерального скелету ґрунту.

Ортофосфати ґрунтового розчину – це однозаміщені водорозчинні фосфати кальцію і магнію, фосфати одновалент­них катіонів калію, натрію, амонію та інших елементів. Це основні та найкраще засвоювані сполуки фосфору для рослин, зокрема на початку їх росту і розвитку.

Лабільні фосфати – це фосфати, які осіли або адсорбовані на поверхні твердих часточок ґрунту, ґрунтово-вбирного комплексу, оксидами заліза і алюмінію, а також вторинні фосфати, які утворилися після формування ґрунту. Вважають, що 4–10 % усього ґрунтового фосфору зв’язано адсорбційно. На відміну від первинних мінералів, вторинні є активною мобільною складовою ґрунту. Для визначення величини запасу рухомих фосфатів використовують (залежно від типу і складу ґрунту) кислотні, лужні й буферні розчинники, іонообмін­ні смоли, радіоізотопний метод та ін.

Стабільні фосфати – важкорозчинні сполуки, які знаходяться в ґрунті в первинних і вторинних мінералах (оклюдовані гідратами півтораоксидів, карбонатами та ін.).

Тризаміщені фосфати двовалентних катіонів слабороз­-чинні у воді, тому вони більшістю рослин майже не засвоюються. Проте в процесі вивітрювання вони можуть ставати доступнішими для рослин. Свіжоосаджені тризаміщені фосфати кальцію в аморфному стані дещо краще засвоюються рослинами. За їх старіння і перетворення у кристалічний стан засвоюваність рослинами фосфору різко знижується, але є група рослин, які поглинають фосфор і в такому стані. До них належать люпин, гречка, гірчиця, дещо меншою мірою – еспарцет, буркун, горох.

Внесення фосфорних добрив сприяє накопиченню в ґрунті органічних і мінеральних сполук фосфору. Для встановлення оптимального фосфатного режиму важливо знати ступінь доступності для рослин фосфору ґрунту і залишків фосфорних добрив.

Доступність фосфору добрив залежить від хемосорбції, адсорбції, біологічного перетворення та інших процесів. Вони мають досить складну природу, тому сполуки, що зумовлюють закріплення фосфору в ґрунті, залежать від їх типів. Оскільки більшість ґрунтів за відношенням до фосфору добрив мають високу вбирну здатність, вважають, що рослини використовують не фосфат-іони добрив, а різні за розчинністю і доступністю сполуки, що утворюються внаслідок швидкої трансформації фосфорних добрив у ґрунті. Спочатку фосфор фіксується у місцях внесення, залишаючись у розчинній, доступній для рослин формі (25 % внесеної кількості).

Для різних ґрунтових відмін характерні певні сполуки фосфору. Тому залежно від їх складу вибирають певний метод для визначення запасу рухомих сполук фосфору. Наприклад, у зоні дерново-підзолистих ґрунтів вміст фосфору визначають за методом Кирсанова (у витяжці 0,2 н розчину НС1), в зоні сірих лісових ґрунтів і не карбонатних чорноземів – за методом Чирикова (у витяжці 0,5 н розчину СН₃СООН), у зоні карбонатних ґрунтів – за методом Мачигіна (у витяжці 1 %-го розчину (NH₄)₂СО₃), за кордоном застосовують методи Bray P-1, Mehlich P-3, Olsen тощо.

Зазначені методи ґрунтуються на імітації дії на ґрунт кореневих систем рослин, здатних виділяти в ґрунтовий розчин певну кількість вугільної та органічної кислот, але жодний із реактивів не здатний замінити живе коріння рослин. Між ґрунтовим розчином і твердою фазою ґрунту встановлюється динамічна рівновага. Засвоюючи фосфат-іони, корені рослин її порушують і сприяють переходу нових порцій фосфат-іонів із ґрунту в розчин. Корені можуть поглинати фосфор, який знаходиться від них не більш ніж на 2 мм. Тому навіть у період максимального розвитку кореневої системи рослини використо­вують фосфор лише з незначного об’єму орного шару ґрунту.

Невикористана частина фосфорних добрив зазнає іммобілізації, перетворюється на важкозасвоювані форми внаслідок хімічного поглинання твердою фазою ґрунту, біологічною фіксацією мікроорганізмами, накопичення фосфатів у гумусі. Фосфор цієї фракції може бути доступний для рослин лише в процесі біологічного колообігу речовин.

Хімічне осадження або ретроградація характерне для певного типу процесу ґрунтоутворення. Спочатку дигідрофосфати перетворюються на ґідрофосфати, що зменшує їх розчинність і засвоюваність рослинами. Потім у кислих дерново-підзолистих ґрунтах утворюються малорозчинні фосфати алюмінію та заліза.  У нейтральних і карбонатних ґрунтах (чорноземи і сіроземи) основними фіксаторами фосфору є кальцій і магній. Спочатку сполуки фосфору перебувають в аморфній формі і їх фосфор частково доступний для рослин. У міру старіння (кристалізації) фосфат кальцію і магнію стають менш доступними.

Здатність ґрунту до поглинання фосфору настільки велика, що для повного його насичення потрібно внести від 5 до 10 т/га Р₂О₅, тоді як валовий його вміст у ґрунті сягає лише 3–6 т/га.

Порівняно низький коефіцієнт використання фосфору добрив у перший рік їх внесення (10–15 %) пов’язаний не лише з переходом фосфатів у недоступні форми, а й з обмеженою доступністю для кореневих систем продуктів їх взаємодії з ґрунтом, тобто корені рослин можуть поглинати фосфати лише з тієї частини ґрунту, з якою вони контактують. З урахуванням післядії коефіцієнт використання фосфору добрив становить 35–40 % і може сягати 100 %, якщо впродовж 4–10 років не вносити фосфорних добрив. Тому в умовах інтенсивного землеробства добрива потрібно вносити систематично, не чекаючи їх післядії. При цьому не лише повертається винесений з урожаєм фосфор, а й створюються запаси його рухомих форм у ґрунті.

Отже, для підвищення родючості ґрунту і раціонального застосування фосфорних добрив необхідна оптимізація фосфорного живлення рослин за рахунок внесення добрив з урахуванням вмісту рухомих сполук фосфору в ґрунті.

На основі польових і лабораторних дослідів встановлено оптимальні фосфатні рівні для основних типів ґрунтів, мг/кг: для дерново-підзолистих ґрунтів – 100–150 (за методом Кірсанова), для чорноземів – 100–150 (за методом Чирикова), для карбонатних чорноземів і каштанових ґрунтів – 30–45 (за методом Мачигіна) (табл. 3.3).

Таблиця 3.3

 

Групування ґрунтів за вмістом рухомих сполук фосфору щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури

 

 

Щоб підвищити рівень рухомих фосфатів у ґрунті на 10 мг/кг за низького забезпечення ґрунтів фосфором, слід на супіщаних і піщаних ґрунтах вносити на 40–60 кг/га Р₂O₅ більше, ніж винесено з урожаєм, на легких і середньосуглинкових –         60–90, на важкосуглинкових – 90–120 кг/га. Створення оптималь­ного фосфатного рівня і внесення фосфору за виносом з урожаєм забезпечує високу продуктивність усіх сільськогоспо­дар­ських культур.

3.3.3. Колообіг фосфору в природі

 

Поповнення запасів фосфору в ґрунті практично здійснюється лише за рахунок внесення фосфорних добрив (рис. 3.5). Водночас основна кількість фосфору біологічного врожаю, що міститься в зерні та іншій товарній продукції, в умовах сучасного землеробства відчужується з господарства і лише частково повертається в ґрунт з органічними добривами. У перспективі проблема фосфору як біогенного елемента виникне в землеробстві у першу чергу.

 

 

Рис. 3.5. Схема колообігу фосфору в природі

Для виробництва фосфорних добрив у зв’язку з обмеженістю і невідновлюваністю природних ресурсів мінеральної сировини слід бережно ставитися до їх використання і різко знижувати втрати.

Порівняно з мінеральними й органічними добривами незначна частина фосфору надходить у ґрунт з насінним і садивним матеріалом та з атмосферними опадами (близько 0,3 кг/га за рік).

Поряд з виносом фосфору з урожаями сільськогосподарських культур відбуваються його втрати внаслідок вимивання та ерозії ґрунтів. Середньо- і важкосуглинкові ґрунти міцно фіксують фосфор добрив, тому він майже не вимивається. Внаслідок ерозії щорічні втрати фосфору з ґрунту становлять         4–5 кг/га. На жаль, діяльність людини спричиняє посилення втрат фосфору, знижує досконалість його обігу в біосфері.

 

3.3.4. Форми фосфорних добрив

 

Вихідною сировиною для промислового виробництва фосфорних добрив є природні поклади фосфорних руд – апатитові й фосфоритові.

Зважаючи на дороговизну фосфорних добрив, які виготовляють з імпортної сировини або завозять з-за кордону, в Україні відкриваються широкі перспективи використання фосфатної сировини з місцевих покладів. В Україні фосфорити є на Волино-Подільській плиті, у Дніпровсько-Донецькій впадині, в Автономній Республіці Крим, у Передкарпатті та Закарпатті, у басейні р. Горинь. Проте особливістю їх є низька концентрація фосфору. Для виготовлення фосфоритного борошна в Україні придатна руда понад 20 родовищ.

Збільшення випуску фосфорних добрив – складне технологічне завдання, де основним є перетворення сполук фосфору у розчинний стан. Хімічне перероблення природних фосфатів здійснюється трьома основними способами. Найпоширенішим способом є розкладання фосфатів кислотами – сірчаною, фосфорною, азотною та ін. Для кислотного розкладання придатні природні фосфати, що не містять значної кількості карбонату кальцію, карбонатів і силікатів магнію, сполук заліза та алюмінію (ці та інші домішки ускладнюють перероблення фосфатів).

Іншим способом є відновлення фосфатів вуглецем за наявності оксиду кремнію (IV) з вивільненням елементарного фосфору і його наступним переробленням на фосфорну кислоту та її солі. Цей спосіб дає змогу використовувати менш якісну сировину, але значне підвищення вмісту в останній заліза, алюмінію, лужних металів та оксиду кремнію (IV) негативно впливає на техніко-економічні показники процесу.

Третій спосіб – це термічне оброблення фосфатів, наприклад, лужне розкладання під час сплавлення або спікання з солями лужних і лужноземельних металів, гідротермічне перероблення за наявності водяної пари.

За ступенем розчинності та доступністю засвоєння рослинами фосфорні добрива поділяють на три групи.

Водорозчинні – легкодоступні для засвоєння рослинами (суперфосфати).

Напіврозчинні – менш доступні для засвоєння рослинами, ніж водорозчинні форми. Фосфати цих добрив нерозчинні у воді, але переходять у розчин лимонної кислоти (лимонно-розчинні) або в лужний розчин цитрату амонію (цитратно-розчинні). До них належать преципітат, томасшлак, фосфатшлак, знефторені фосфати та ін.

Нерозчинні у воді та погано розчинні у слабких кислотах важкорозчинні фосфати, які важкодоступні для засвоєння більшістю сільськогосподарських культур (фосфоритне і кісткове борошно).

В окрему групу виділяють конденсовані фосфати, для яких розчинність як характеристика вмісту засвоюваних форм фосфору великого значення не має. Після внесення в ґрунт вони перетворюються, внаслідок чого відбувається накопичення легкодоступних для рослин форм фосфору.

Водорозчинні фосфорні добрива. Суперфосфат гранульований (суперфосфат простий) Ca(H₂PO₄)₂·H₂O+H₃PO₄+2CaSO₄·2H₂O добувають дією сірчаної кислоти на фосфорити й апатити. Суперфосфат містить 19–21 % Р₂O₅, зокрема не більш як 2,3 % у вигляді вільної фосфорної кислоти, що надає йому характерного запаху.

Суперфосфат містить до 50 % гіпсу CaSО₄, який має практичне значення як джерело сірки і як меліорант на засолених ґрунтах.

За зовнішніми ознаками суперфосфат – це гранули розмі­ром від 1 до 4 мм темно-сірого (продукт перероблення фосфо­риту) або світло-сірого (продукт перероблення апатиту) кольору. Добриво можна застосовувати під усі культури і на всіх типах ґрунтів. При цьому рослини одночасно забезпечуються сіркою. Невисока концентрація фосфору в добриві дає змогу вносити його рівномірно в рядки під час сівби у мінімальних дозах –          10–15 кг/га P₂O₅.

Суперфосфат подвійний Са(Н₂РO₄)₂ · Н₂О + H₃РO₄ добувають розкладанням фосфоритів фосфорною кислотою.

За зовнішніми ознаками він подібний до суперфосфату гранульованого, але гранули крупніші, вирівняні за розміром і темніші (сірого або темно-сірого кольору). Подвійний суперфосфат містить менше домішок і майже не містить сірки.

Хімічні та фізичні властивості подвійного суперфосфату, застосування і ефективність його такі самі, як і суперфосфату гранульованого. Проте він поступається суперфосфату гранульованому при удобренні культур, що позитивно реагують на сірку (капустяні, конюшина та ін.). Суперфосфат подвійний застосо­вують на всіх типах ґрунтів під усі культури.

Залежно від сировини і технології виробництва гранульований подвійний суперфосфат містить 42–50 %  засвоюваного фосфору.

Напіврозчинні фосфорні добрива. Преципітат СаНРО₄ · 2H₂О – порошок білого або кремового кольору, який погано розчиняється у воді, малогігроскопічний, не злежується, містить 38 % Р₂О₅. Фосфор у преципітаті переважно знаходиться у вигляді гідрофосфату кальцію СаНРО₄, що нерозчинний у воді, але добре розчинний у лужному розчині цитрату амонію, і тому доступний для рослин.

Використовують преципітат лише для основного внесення. При цьому він не поступається суперфосфату подвійному. На кислих ґрунтах він має деяку перевагу перед ним (менше зв’язується з ґрунтом).

Термофосфати Na₂О · 3CaO · Р₂O₅ + SiO₂ добувають сплавленням або спіканням за високої температури (1200–1400°С) природних фосфатів з піском, лужними солями та іншими сполуками. При цьому утворюються різні хімічні речовини, що містять від 20 до 40 % цитратно-розчинного фосфору, мають лужну реакцію та за своїми властивостями близькі до томасшлаку і мартенівського фосфатшлаку. За зовнішніми ознаками – це тонкорозмелені порошки з добрими фізичними властивостями. До термофосфатів належать також шлаки (томасшлак, фосфатшлак мартенівський), плавлені магнієві та знефторені фосфати та ін.

Нерозчинні фосфорні добрива. Фосфоритне борошно Са₁₀(РO₄)₆ · [(ОН, F)]₂ містить фосфор у вигляді Са₃(РO₄)₂. Його виготовляють розмелюванням збагачених природних фосфатів без попереднього хімічного оброблення. Тому вартість добрива невисока. За зовнішніми ознаками – це тонкорозмелений порошок сірого, темно-сірого або коричневого кольору. Вміст фосфору в добриві 19–30 %. Добриво не гігроскопічне, не злежується, добре розсіюється, але пилить. Тому його потрібно вносити машинами, що одночасно виконують роботи з транс­порту­вання, розвантаження, завантаження і внесення в ґрунт.

Фосфоритне борошно застосовують лише для основного удобрення.

Ефективність фосфоритного борошна тим вища, чим більше в ньому міститься фосфору і чим тонший помел фосфориту. Перспективною є грануляція фосфоритного борошна з фізіологічно кислими азотними і калійними добривами, що підвищить його ефективність.

Конденсовані фосфати – це продукти дегідратації дигідро- і гідрофосфатів. Вони є поліаніонними агрегатами, що утворилися внаслідок виникнення між тетраедрами РO₄^3– зв’язків Р–О–Р.

Конденсовані фосфати – хімічно досить стійкі сполуки, але за певних умов зазнають гідролізу у водних розчинах, кінцевим продуктом якого є фосфат-іони.

Як мінеральні добрива перспективні поліфосфати амонію, калію і кальцію. Виробництво рідких комплексних добрив (РКД) ґрунтується на використанні суперфосфорної кислоти, що є сумішшю ортофосфорної і поліфосфорних кислот (див. “Комплексні добрива”).

Залежно від фізичних, хімічних і біологічних факторів внесені в ґрунт поліфосфати (впродовж від кількох діб до кількох місяців) гідролітично розкладаються і їх фосфор стає доступним для живлення рослин.

 

3.3.5. Особливості застосування фосфорних

добрив

 

Ефективність фосфорних добрив залежить від їх властивостей, способів внесення, зональних особливостей ґрунтів та оптимально встановлених норм. Майже на всіх типах ґрунтів України фосфорні добрива дають значні прирости врожаю сільськогосподарських культур, але вони найефективніші на дерново-підзолистих ґрунтах і чорноземах (табл. 3.4).

Таблиця 3.4

 

Окупність помірних норм фосфорних добрив за збалансованого азотно-калійного живлення рослин

(за даними польових дослідів агрохімслужби України)

 

 

Під час використання фосфорних добрив спостерігається така залежність: що вищий вміст рухомих сполук фосфору в ґрунті, то нижча їх ефективність. Підвищення їх вмісту на 10 мг/кг ґрунту забезпечує підвищення врожайності пшениці озимої на 0,8–1 ц/га, а буряку цукрового – на 8–9 ц/га. Проте така закономірність виявляється лише до певної межі. Так, при узагальненні численних дослідів з удобренням пшениці озимої в Україні було встановлено, що її продуктивність після внесення фосфору понад 120 кг/га не зростала навіть тоді, коли норми азотних і калійних добрив підвищували в 1,2–2 рази. Після внесення фосфорних добрив можна додатково отримати або втратити без їх внесення до 7 ц/га пшениці озимої і 80 ц/га буряку цукрового.

Норми фосфорних добрив встановлюють з урахуванням рівня запланованої врожайності, біологічних особливостей сільськогосподарських культур, типу, гранулометричного складу й агрохімічних властивостей ґрунту, попередників, інших видів добрив. В основне удобрення, зазвичай, вносять від 40 до 120 кг/га Р₂О₅ залежно від виду сільськогосподарської культури. Вищі норми застосовують під плодові, овочеві й технічні культури, зокрема на малородючих ґрунтах, середні – під картоплю, кормові та інші культури. Достовірність підвищення врожаю від внесення фосфорних добрив за низького вмісту рухомих сполук фосфору в ґрунті: дуже висока – в пшениці озимої, буряку цукрового; висока – в гороху, люцерни, кукурудзи, ріпаку; середня – в сорго, сої, соняшнику; низька – у проса. Ці особливості потрібно враховувати під час розробки системи удобрення в сівозміні. Як зазначалося, пшениця і буряк цукровий дуже добре реагують на внесення фосфорних добрив. Тому під них економічно вигідно застосовувати підвищені норми фосфорних добрив з наступною післядією, наприклад, під кукурудзою і сорго.

Якщо довести вміст рухомих фосфатів у ґрунті до оптимального рівня (табл. 3.4), то в подальшому фосфорні добрива можна вносити лише для компенсації винесеного фосфору рослинами та втраченого внаслідок ерозії й отримувати стабільні врожаї сільськогосподарських культур. Перенасичення ґрунтів фосфором неефективне та економічно невиправдане.

Проте навіть і за досить високих запасів рухомих сполук фосфору в ґрунті концентрація фосфат-іонів у ґрунтовому розчині для повного забезпечення на перших етапах росту й розвитку молодих рослин може бути недостатньою. Тому обов’язковим агротехнічним заходом на всіх типах ґрунтів є стартове (рядкове) внесення фосфорних добрив у дозі 7–20 кг/га P₂O₅. Проте насіння деяких культур (кукурудза, соняшник) дуже пригнічується від контактування з добривами. Тому між ними має бути прошарок ґрунту, а доза добрив — мінімальною. Під час сівби можна вносити різні форми фосфорних добрив – суперфосфати, суперфос, амофос, амофосфат тощо. Рядкове внесення 1 ц/га суперфосфату гранульованого забезпечує підвищення врожайності зернових на 5–6 ц/га, тоді як за розкидного – на 1–2 ц/га.

В умовах нестійкого і недостатнього зволоження ефектив­ність добрив значно залежить від глибини загортання їх у вологий ґрунт. Фосфор із добрив найкраще засвоюється тоді, коли вони загорнуті в шар ґрунту 12–25 см. У зв’язку з малою рухомістю фосфатів у ґрунті перенесення частини фосфору з основного удобрення для підживлення або заміна ним основного удобрення недоцільна навіть тоді, коли використовують його легкодоступні форми. Отже, рядкове удобрення використовують для поліпшення умов живлення рослин фосфором на початку вегетації, а основне – для забезпечення їх цим елементом упродовж усього вегетаційного періоду.

Ступінь розчинності фосфорних добрив не завжди збігається з їх удобрювальною цінністю.

Напіврозчинні та нерозчинні фосфорні добрива насамперед використовують під такі культури, як люпин, гречка, жито, горох, гірчиця, що засвоюють фосфор краще, ніж інші культури. Ефективність фосфорних добрив підвищується під час внесення їх на фоні гною та інших органічних добрив. При цьому відбувається зв’язування заліза й алюмінію органічними речовинами, що зменшує осадження нерозчинних фосфатів та підвищує їх розчинність.

Ефективність фосфорних добрив пов’язана також з реакцією ґрунтового розчину. На дерново-підзолистих ґрунтах позитивна дія фосфорних добрив, внесених під пшеницю озиму, підвищується зі зменшенням кислотності ґрунту до рН 5,6, а на більш лужних ґрунтах вона знижується. Тому вапнування кислих ґрунтів є одним із заходів підвищення ефективності фосфорних добрив. На слабокислих і лужних ґрунтах ефективність малорозчинних фосфорних добрив порівняно з суперфосфатом знижується. Тому їх потрібно насамперед вносити на кислих ґрунтах, щоб використати кислотність ґрунтового середовища для підвищення їх розчинності. Суперфосфати на кислих ґрунтах доцільно вносити локально до сівби або одночасно із сівбою сільськогосподарських культур, оскільки вони швидко перетворюються у важкорозчинні форми. Рядкове удобрення забезпечує розміщення добрив біля насіння рослин і скорочує тривалість їх взаємодії з ґрунтом до періоду їх активного засвоєння. Позитивний вплив локалізації добрив пояснюють зниженням фіксації фосфору внаслідок взаємодії добрива з меншим об’ємом ґрунту, створення поблизу коренів рослин зон з підвищеним вмістом рухомих фосфатів.

У дослідженнях з ³²Р встановлено (Носко Б.С., 1987), що за рівномірного перемішування фосфору з ґрунтом близько половини фосфору поглинається вже впродовж перших двох годин, а інша частина – впродовж кількох діб. Отже, рослини використовують фосфор уже із сполук, що утворюються в результаті взаємодії фосфорних добрив з ґрунтом та притаманних такому типу ґрунтів. Тільки цим можна пояснити однакову ефективність суперфосфату, внесеного за рік до сівби й перед сівбою сільськогосподарських культур. На швидкість поглинання фосфору ґрунтом можна впливати двома способами: насиченістю ґрунтових колоїдів фосфатами та локалізацією фосфорних добрив. За розкидного внесення фосфорних добрив для повного насичення ґрунтових колоїдів потрібні занадто високі норми фосфорних добрив. За локального внесення поглинання фосфатів відбувається тільки по периферії стрічки добрив, у середині ж вогнища фосфати залишаються у легкодоступній для рослин формі. Це сприяє кращому забезпеченню рослин фосфором упродовж вегетації, причому зростає врожай і коефіцієнт використання фосфору добрив. Локальне внесення фосфорних добрив під зернові, картоплю та інші культури на 20–25 % підвищує їх ефективність. На ґрунтах, достатньо забезпечених рухомими формами фосфору, а також під час вирощування культур, які інтенсивно його засвоюють (люпин, горох, гречка та ін.), різна розчинність форм мінеральних добрив не має великого значення. Проте на ґрунтах слабокислих або близьких до нейтральних, з низьким вмістом рухомих фосфатів, зокрема під час вирощування культур, які потребують багато фосфору на початку росту, перевагу потрібно надавати легкорозчинним формам фосфор­них добрив.

Підживлення фосфорними добривами, що містять водо­розчинні сполуки фосфору, за міжрядного обробітку просапних культур дає позитивний результат лише тоді, коли з певних причин вони були в недостатній кількості внесені в основне удобрення. Перенесення частини фосфору в підживлення недоцільне.

Позакореневі підживлення фосфорними добривами економічно невиправдані, оскільки приходиться застосовувати низькоконцентровані розчини, щоб не обпалити листя, і їх майже не використовують у виробничих умовах, за винятком сумісного внесення з іншими агрохімікатами і пестицидами.

Нині спостерігається значний дефіцит фосфору в землеробстві України, тому внесення основних норм фосфорних добрив потрібно сконцентрувати на орних ґрунтах з недостатнім вмістом рухомих сполук фосфору (менш як 100 мг/кг ґрунту). На ґрунтах, з підвищеним вмістом рухомих фосфатів (100–150 мг/кг) потрібно передбачати рядкове внесення фосфорних добрив під найцінніші культури – пшеницю озиму, кукурудзу, зернобобові, ріпак, буряк цукровий, льон. На ґрунтах з високим вмістом (150 мг/кг і більше) фосфорних добрив можна тимчасово (впродовж кількох років) не застосовувати. Такий підхід дає змогу отримати найвищу окупність цих дорогих туків у господарстві.

Засвоєння фосфору рослинами, ефективність добрив і залишкових фосфатів у ґрунті збільшується за достатнього забезпечення рослин іншими елементами живлення, зокрема мікроелементами. У свою чергу, оптимальний вміст фосфору в ґрунті підвищує ефективність інших видів добрив.

 

 

s Питання для самоконтролю

 

1. Яке значення має фосфор для живлення рослин?

2. Які сполуки є джерелом фосфору для живлення рослин?

3. В яких формах міститься фосфор у ґрунті?

4. Що є сировиною для виробництва фосфорних добрив?

5. Як взаємодіють фосфорні добрива з ґрунтом?

6. Схарактеризуйте властивості та особливості застосу­вання різних форм фосфорних добрив.

7. Що потрібно враховувати при визначенні способів вне­сення фосфорних добрив?

8. Назвіть основні умови ефективного застосування фосфорних добрив.

9. Які прирости врожаїв отримують від застосування фосфорних добрив?

 

 

3.4. КАЛІЙ І КАЛІЙНІ ДОБРИВА

 

3.4.1. Особливості живлення рослин калієм

 

Поряд з азотом і фосфором калій є основним елементом живлення рослин. У рослинах він знаходиться в іонній формі, тому не входить до складу органічних сполук клітин. Він переважно зосереджений у цитоплазмі та вакуолях. Калій вимивається з рослин дощем, особливо зі старих листків. Молоді органи рослин містять його значно більше, ніж старі. У процесі росту й розвитку рослин калій переміщується зі старих органів і тканин у молоді органи, що ростуть, де він використовується повторно. Тому у вегетативних органах вміст калію завжди більший, ніж у насінні, бульбах і коренеплодах. Так, у листках картоплі, соняшнику, буряку цукровому міститься 4–6 % К₂О, в соломі зернових – 1,0–1,5, в капусті – до 0,5 % у перерахунку на суху речовину, тоді як у насінні зернових його близько 0,5 %, у коренеплодах – 0,3–0,6 %.

З усіх зольних елементів рослини найбільше засвоюють калій. За середньої врожайності зернові виносять 50–90, а буряк цукровий, картопля, овочеві культури – 200–400 кг/га К₂О. Засвоєння калію рослинами впродовж вегетації залежить від їхніх біологічних особливостей. Так, зернові культури найбільше засвоюють його у фази виходу в трубку – колосіння, льон – під час цвітіння, картопля і буряк цукровий – у період найбільшого приросту біомаси.

До найбільш калієфільних культур належать буряк, картопля, ріпак, овочі, соняшник, льон. У системі їх удобрення (у співвідношенні N : Р : К) має переважати калій, тоді як для зернових найбільше потрібний азот.

Калій у рослинах бере активну участь у білковому і вуглеводному обмінах, активує діяльність ферментів, регулює про­цеси відкривання і закривання продихів на листках, поглинання вологи кореневою системою, що сприяє раціональному й ефективному використанню води. Тому забезпеченість рослин калієм підвищує їх стійкість проти посухи та несприятливої дії високих і низьких температур. Під впливом калію рослини стають більш морозостійкими, що пов’язано зі збільшенням у клітинах вмісту цукрів, підвищенням осмотичного тиску; потовщуються стінки соломини, що збільшує стійкість рослин до вилягання, поліпшуються вихід і якість волокна льону, конопель тощо; накопичується більше цукрів у буряку цукровому та інших коренеплодах, крохмалю – в бульбах картоплі, підвищується стійкість рослин проти грибних і бактеріальних захворювань, наприклад картоплі, коренеплодів, овочевих культур – проти збудників гнилі, зернових – проти борошнистої роси, іржі. Крім того, калій позитивно впливає на смакові якості плодів.

Нестача калію гальмує деякі біохімічні процеси в рослині, що негативно впливає на обмін речовин. Спочатку молоді рослини жовкнуть, потім буріють і поступово відмирають. Відмирання старіших листків починається з верхівки, поширюється вниз по їх краях, а потім між жилками. Характерною ознакою калійного голодування є “опіки” країв листків, дрібні іржаві плями на їх пластинках. Рослини в’януть, стебла стають ламкими, що спричинює вилягання зернових культур, гальмується розвиток репродуктивних органів, зерно формується щуплим і має погану схожість. За нестачі калію клітини ростуть нерівномірно, що викликає гофрованість, куполоподібне закручування листків. У картоплі на листках також з’являється характерний бронзовий наліт. Недостатнє живлення калієм збільшує витрати цукрів на дихання, знижує врожайність та якість продукції, погіршує здатність до зберігання овочів і фруктів. Найчастіше від нестачі калію потерпають картопля, коренеплоди, капуста, силосні культури, багаторічні трави, оскільки їм потрібно багато цього елемента. Менш чутливі – зернові культури, але за гострого його дефіциту вони погано кущаться, міжвузля стебел вкорочується, а листки, переважно нижні, в’януть навіть за достатньої вологості ґрунту.

За надмірного калійного живлення рослин спочатку між жилками листків з’являється мозаїка блідих плям, які з часом буріють, і листки обпадають. Ріст і цвітіння рослин затримуються, у бульбах картоплі знижується вміст крохмалю, погіршуються їх смакові якості. Крім того, за надлишку калію в ґрунті спостерігається магнієве голодування рослин.

 

3.4.2. Калійний фонд ґрунту

 

Загальний вміст калію в ґрунтах коливається від 0,5 до 3 %, що у 10–15 разів перевищує запаси азоту і фосфору. У ґрунті калій знаходиться переважно в мінеральній частині:

1) в складі кристалічної ґратки первинних і вторинних мінералів;

2) в обмінно і необмінно поглиненому стані в колоїдних часточках;

3) у складі післязбирально-кореневих залишків і мікроорганізмів;

4) у вигляді мінеральних солей ґрунтового розчину.

Калій органічних речовин. Оскільки калій не утворює в живих організмах стійких органічних сполук, його кількість в органічних речовинах ґрунту незначна. Ця форма калію переважно міститься у верхніх шарах ґрунту в складі свіжої біомаси; вона досить недовговічна тому, що в процесі її мінералізації калій швидко переходить у ґрунтовий розчин.

Калій мінерального скелета досить повільно перетворюється на обмінну і розчинну форми і тому не має особливого значення в живленні рослин. Переважна частина калію в ґрунті знаходиться в кристалічній ґратці польових шпатів (ортоклаз, мікроклін), слюд (мусковіт, біотит, флогопіт) та іллітів. Його вміст майже повністю залежить від наявності в ґрунтоутворювальних породах калієвмісних мінералів.

Найкращим джерелом живлення рослин є розчинні солі калію. Найближчим резервом живлення є гідрослюди, вермикуліти, вторинні хлорити, монтморилоніт, необмінні катіони. Потенційним резервом – польові шпати, слюди, піроксени і первинні хлорити.

Найбільше калію міститься в глинистих чорноземних ґрунтах. У засолених ґрунтах його вміст значно більший, і тому досить часто відпадає потреба у застосуванні на них калійних добрив. У ґрунтах легкого гранулометричного складу (піщаних і супіщаних) вміст калію значно менший. Найбідніші на калій торф’яні ґрунти, де вміст цього елемента коливається від 0,03 до 0,15 %. У ґрунтах калій, зазвичай, перебуває в недоступних для рослин формах.

Валовий або загальний  калій об’єднує у своєму складі різні форми калійних сполук, які класифікуються таким чином:

1) водорозчинний калій (легкодоступний рослинам);

2) обмінний калій (добре доступний рослинам);

3) рухомий калій (сума водорозчинного і обмінного калію), вилучається з ґрунту сольовими і кислотними витяж-ками;

4) необмінний гідролізований калій (важко обмінний, інертний або резервний), додатково вилучається з ґрунту киплячим розчином сильної кислоти (0,2 н або 10 %-ним розчином соляної кислоти) і є найближчим резервом для живлення рослин;

5) кислоторозчинний калій, об’єднує всі чотири попередні форми і вилучається з ґрунту киплячим розчином сильної кислоти;

6) необмінний калій (різниця між валовим і кислоторозчинним калієм).

Обмінний і необмінний гідролізований калій можна визначити розрахунковим методом – за різницею між рухомим і водорозчинним калієм, а необмінний гідролізований – за різницею між кислоторозчинним і рухомим.

Водорозчинний калій – це калій водорозчинних солей мінеральних і органічних кислот, а також калій, що переходить у водорозчинну форму з ҐВК і калієвмісних мінералів під час взаємодії з водою. Його вміст у ґрунтах невисокий (5–20 мг/кг), за винятком засолених, де його вміст досягає 50 мг/кг і більше. Водорозчинний калій найкраще і найлегше засвоюється рослинами, але його вміст неповністю відображає умови калійного живлення. За вмістом водорозчинного калію ґрунти поділяють на малозабезпечені (< 10 мг/кг), середньозабезпечені (10–30) і високозабезпечені (> 30 мг/кг).

Обмінний калій – основний показник забезпеченості ґрунту доступним для рослин калієм. Він представлений іонами калію, що знаходяться на поверхні негативно заряджених колоїдних часточок ґрунту. Вміст обмінного калію характеризує генетичні особливості ґрунту та інтенсивність антропогенної дії.

Найчастіше на практиці визначають вміст рухомих сполук калію в ґрунтах за методами Кирсанова (0,2 н розчин НС₁), Чирикова (0,5 н розчин СН₃СООН), Мачигіна (1 %-й розчин (NH₄)₂СО₃) (табл. 3.5).

Таблиця 3.5

 

Групування ґрунтів за вмістом рухомих сполук калію щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури

 

 

Вміст у ґрунті рухомих сполук калію, який є основною формою для живлення рослин, становить лише 0,5–2 % від валового.

Необмінний калій. Майже половину валового вмісту калію становить калій, здатний поступово перетворюватися на обмінні форми (рис. 3.6).

 

 

Рис. 3.6. Модель калійного стану грунту

(за Т.О. Соколовою; товщина стрілок умовно відображає

силу зв’язків між окремими компонентами системи)

 

К.К.Гедройц ще в 1912 р. за допомогою вегетаційних дослідів довів, що за завчасного видалення обмінного калію з ґрунту рослини нормально розвиваються і не виявляють явних ознак його нестачі. Це доводить те, що поповнення запасів обмінного калію відбувається за рахунок необмінних його форм.

Між формами калію в ґрунті існує динамічна (рухома) рівновага:

Калій водорозчинний ⇄ Калій обмінний ⇄ Калій необмінний.

 

Використовуючи калій, рослини знижують його концентрацію в ґрунтовому розчині, яка відновлюється із ҐВК, за рахунок обмінного і необмінного калію. Цей процес пришвид­шує підсушування і зволоження ґрунту. Тому вважають, що джерелом калію для живлення рослин є всі його форми, що містяться в ґрунті. Темпи поповнення запасів водорозчинного калію за рахунок інших форм калію ґрунту, зазвичай, відстають від темпів його засвоєння рослинами, що зумовлює потребу застосування калійних добрив.

Застосування калійних добрив – досить ефективний засіб поліпшення живлення рослин калієм, але створити оптимальний вміст рухомих сполук калію в ґрунті значно складніше, ніж, наприклад, фосфору. Внаслідок різного складу глинистих мінералів у дерново-підзолистих ґрунтах під час внесення калійних добрив збільшується вміст обмінних форм калію, а в чорноземах – необмінних.

За рухомістю по профілю ґрунту калій займає проміжне положення між азотом і фосфором. Тому за спроби створити оптимальний калійний режим на глинистих, важких за гранулометричним складом ґрунтах значна частина калію перетворюється на недоступні форми внаслідок його фіксації мінералами. На ґрунтах легкого гранулометричного складу калій добрив вимивається з орного шару, а іноді навіть за межі шару ґрунту, де знаходяться корені, в підґрунтові води.

 

3.4.3. Колообіг калію в природі

 

Середній вміст калію в земній корі становить 2,5 %. Це один з основних біогенних елементів. Його вміст у біомасі коливається від 20 (в пустелях) до 2000 кг/га (у дубових лісах). Щороку в ґрунт з біомасою повертається від 3–5 до 300 кг/га калію. Водночас в умовах сільськогосподарських угідь з урожаєм виноситься від 20 до 500 кг/га калію. Проте його колообіг в землеробстві більш сприятливий, ніж фосфору. На відміну від азоту і фосфору, основна частина калію міститься в нетоварній частині рослинницької продукції – листках, стеблах, соломі, які використовують на корм і підстилку. Тому за раціонального використання нетоварної частини врожаю і гною значна його частина може повертатися в ґрунт.

Незначна кількість калію надходить у ґрунт з насінням (близько 2 кг на 1 га) і атмосферними опадами (5 кг). Проте ні цей калій, ні повернений з органічними добривами не може компенсувати винос його з урожаєм і втрати з ґрунту.

На інтенсивність вимивання калію з шару ґрунту, де ростуть корені, впливають гранулометричний склад ґрунту, його зволоженість (опади, поливи), рівень залягання ґрунтових вод, норми добрив, сільськогосподарське використання. Частина калію сільськогосподарських угідь втрачається внаслідок ерозії.

 

3.4.4. Форми калійних добрив

 

Сировиною для виробництва калійних добрив є природні поклади калійних солей і ропа солоних озер. Із 120 калієвмісних мінералів і руд для виробництва калійних добрив використовують лише сильвін, сильвініт, карналіт, каїніт, шепіт, лангбейніт, алуніт, полігаліт.

Значні поклади калійних солей є в Канаді, Німеччині, Росії, Білорусі, Україні, Ізраїлі, США, Іспанії та в інших країнах.

В Івано-Франківській і Львівській областях знаходиться найбільше в світі (запаси понад 2,5 млрд т) Прикарпатське родовище калійних солей сульфатно-хлоридного типу.

Калій хлористий КСl – калійне добриво, яке добувають під час перероблення сильвінітових і карналітових руд. Залежно від способу виробництва калій хлористий містить від 57 до 60 % К₂О. За зовнішніми ознаками – це спресовані гранули неправильної форми сірувато-білого або з відтінками червоно-бурого кольору.

Сульфат калію K₂SO₄ – висококонцентроване безхлорне калійне добриво. За зовнішніми ознаками – це дрібнокристалічний порошок білого кольору з жовтим відтінком, добре розчинний у воді, не злежується. Містить 48–54 % К₂О. Це фізіологічно кисле добриво..

Сульфат калію можна застосовувати на всіх типах ґрунтів і під усі культури. Порівняно з хлоровмісними добривами він забезпечує достовірні прирости врожаю винограду, гречки, тютюну та інших культур у засушливих районах. Сульфат калію досить широко застосовують в овочівництві, зокрема в захищеному ґрунті, та в плодівництві.

З 1 кг калію, внесеного у формі K₂SО₄, ґрунт отримує близько 1 кг сірки. Наявність сірки в добриві позитивно впливає на продуктивність капустяних, бобових та деяких інших культур.

Калімагнезія (сульфат калію-магнію, потенкалі) K₂SO₄ · MgSO₄  містить 25–30 % К₂О, 8 % MgO і не більш як 15 % хлору. Випускають у вигляді спресованих гранул неправильної форми білого кольору, іноді з рожевим або сірим відтінком. Добриво не гігроскопічне, не злежується, добре розсіюється. Виробляють калімагнезію кристалізацією з природних сульфатних солей, переважно з шеніту. Тому його іноді називають шенітом.

Калімагнезію можна застосовувати на всіх типах ґрунтів під усі культури, але найдоцільніше її використовувати під культури, чутливі до хлору. Завдяки вмісту в добриві магнію воно особливо ефективне на дерново-підзолистих ґрунтах легкого гранулометричного складу.

Концентрат калійно-магнієвий (калімаг, калімаг флотаційний, збагачений каїніт) K₂SO₄ · MgSO₄ містить 18–20 % К₂O, 8–9 MgO і до 8 % хлору. Калімаг Супер містить не менш ніж 40 % K₂О. Випускають у вигляді гранул сірого кольору внаслідок збагачення природного каїніту. За ефективністю близький до калімагнезії.

Змішана калійна сіль (КСl · nNaCl) + КСl містить 40 % K₂О, близько 20 – Na₂O і 50 % хлору. Добувають механічним змішуванням калію хлористого з меленим каїнітом або сильвінітом. За зовнішніми ознаками — це суміш сірих, білих і червонуватих кристалів дрібного й середнього розмірів. Добриво малогігроскопічне, добре розчиняється у воді. За тривалого зберігання може злежуватися. Змішані каліє- і натрієвмісні добрива використовують під коренеплоди, а також під помідор, капусту, лучні й злакові трави. Для культур, чутливих до вмісту хлору, воно менш придатне, ніж калій хлористий.

Екоплант (зола соняшникова) містить 49 % К₂О, 7–8 – Р₂О₅, 12 – СаО і 10 % МgО.

Деревний попіл – цінне калійно-фосфорно-вапняне добриво, що містить до 15 % K₂O вигляді K₂CO₃, 7 – P₂O₅ і близько 40 % CaO. На відміну від промислових добрив не містить хлору.

Зберігати деревний попіл потрібно в сухих закритих приміщеннях, оскільки на відкритому повітрі з атмосферними опадами з нього вимиваються легкорозчинні сполуки калію, після чого його можна використовувати лише як вапняно-фосфорне добриво. Найефективніше застосовувати деревний попіл на кислих ґрунтах легкого гранулометричного складу і торфовищах. Норму внесення попелу розраховують за вмістом у ньому калію і фосфору. Попіл вносять під час основного обробітку ґрунту. Фосфор із деревного попелу за ефективністю близький до преципітату і термофосфатів.

Усі калійні добрива добре розчинні у воді. Після внесення в ґрунт вони швидко розчиняються ґрунтовою вологою і вступають у реакції обміну з ҐВК:

 

[ҐВК]H+ + КСl = [ҐВК]К⁺ + НСl;

[ҐВК] Са²⁺ + 2КСl = [ҐВК]2К⁺ + СаСl₂.

 

Завдяки обмінним реакціям калій вбирається ґрунтовими колоїдами, що знижує його рухомість у ґрунті, але при цьому він залишається доступним для живлення рослин. Іони хлору залишаються в ґрунтовому розчині, тому легко вимиваються з орного шару ґрунту.

Усі калійні добрива – фізіологічно кислі солі, але значне підкислення ґрунтового розчину спостерігається лише за тривалого їх застосування у великих нормах. Збільшення концентрації хлору в ґрунтовому розчині під час застосування калійних добрив негативно впливає на продуктивність деяких культур – картоплі, льону, гречки, тютюну, винограду, цитрусових та інших, але цей вплив іноді перебільшують. Для зменшення негативної дії хлору хлоровмісні калійні добрива потрібно вносити восени в оптимальних нормах під час основного обробітку ґрунту. Під дією атмосферних опадів в осінньо-зимовий період іони хлору вимиваються з шару ґрунту, де ростуть корені, а іони калію залишаються у місці внесення добрива.

Залежно від гранулометричного складу ґрунту і норм калійних добрив необмінне поглинання (фіксація) калію добрив може становити від 15 до 80 %. Фіксація значно знижує доступність калію для рослин.

Характер взаємодії калійних добрив з ҐВК доводить про досить слабку міграцію калію по ґрунтовому профілю, за винятком піщаних і супіщаних ґрунтів. Зазвичай, на ґрунтах середнього і важкосуглинкового гранулометричного складу калій добрив не переміщується із метрового, тобто кореневмісного шару ґрунту.

 

3.4.5. Особливості застосування калійних добрив

 

Калійні добрива найефективніші на легких за грануло­метричним складом дерново-підзолистих ґрунтах Полісся, на осушених торф’яниках, сірих лісових ґрунтах і чорноземах вилужених Лісостепу (табл. 3.6).

У Степу, де природний вміст калію високий, калійні добрива насамперед доцільно вносити на незасолених чорноземах, в першу чергу, на зрошуваних полях. Калійні добрива на солонцюватих і засолених ґрунтах не вносять.

Чорноземні ґрунти Лісостепу і Степу містять значну кількість доступного для рослин калію. Вони також багаті на необмінний калій, який активно перетворюється на рухомі форми, тому ефективність калійних добрив на цих ґрунтах незначна. Навіть під час вирощування культур, що споживають велику кількість калію (просапні й технічні), вони слабо реагують на внесення калійних добрив. Особливо це простежується на ґрунтах важкого гранулометричного складу. Проте з часом, зокрема, за систематичного вирощування калієфільних культур та при внесенні високих норм азотних і фосфорних добрив, ефективність калійних добрив зростає. Пояснюють це збідненням неудобрених ґрунтів на калій унаслідок його виносу врожаями культур.

Таблиця 3.6

 

Окупність помірних норм калійних добрив за збалансованого азотного і фосфорного живлення рослин

(за даними польових дослідів агрохімслужби України)

 

 

Систематичне внесення добрив, навіть з урахуванням виносу врожаями, істотно не збільшує вміст рухомих форм калію в чорноземах, що пов’язано з високою насиченістю ҐВК двовалентними основами, які запобігають поглинанню калію.

У зв’язку з цим калій, порівняно з фосфором, можна вносити про запас лише на 2–3 роки, але цей спосіб внесення калійних добрив для луків і пасовищ не рекомендують, оскільки підвищений вміст калію в кормах негативно впливає на його якість.

Для більшості сільськогосподарських культур середні норми калійних добрив становлять 45–60 кг/га K₂O. Під куль­тури, які виносять з урожаєм багато калію (буряк, картопля, тютюн, соняшник, плодові та деякі овочеві), норми добрив збільшують до 90–120 кг/га К₂О. Оптимальний вміст обмінного калію в ґрунті для калієфільних культур порівняно із зерновими, зернобобовими, однорічними і багаторічними травами вищий.

Закономірна дія калійних добрив виявляється тоді, коли вміст рухомих сполук калію в ґрунті становить 60–100 мг/кг, тобто для більшості орних земель ефективність калійних добрив нестійка.

Незважаючи на те, що оптимальні рівні вмісту рухомих сполук калію в ґрунті встановлено, вони потребують уточнення і диференціації, оскільки залежать від багатьох причин і умов.

1. Внесення калійних добрив сприяє поповненню всіх форм калію в ґрунті. Кожна ґрунтова відміна має свою і лише їй характерну ємність щодо засвоюваних форм калію. У ґрунтах дерново-підзолистого типу більше накопичується обмінної фор­ми калію, а в чорноземах – необмінної, яка може досягати 60 % внесеного калію. В усіх випадках доступні форми калію в міру їх використання поновлюються за рахунок необмінних його форм. Тому їх потрібно враховувати як потенційно доступні форми.

2. Калій за рухомістю в ґрунті займає проміжне положення між азотом і фосфором, тому при спробі створення оптимального калійного рівня за одноразового внесення високих норм калійних добрив на ґрунтах важкого гранулометричного складу калій перетворюється на необмінно-фіксовану, менш доступну для рослин форму, але в ґрунтах легкого гранулометричного складу калій у значній кількості мігрує по його профілю.

3. У зв’язку з антагонізмом кальцію і калію під час вапнування кислих ґрунтів рівень вмісту рухомих сполук калію має бути вищим. Для цього норму калійних добрив збільшують на 30–50 %.

4. Культурні рослини по-різному реагують на рівень калійного живлення, тому в сівозміні необхідний диференційо­ваний підхід щодо його оптимізації. Насамперед удобрюють калієфільні культури – буряк, картоплю, соняшник тощо.

5. Зазвичай, сільському господарству поставляють хлоро­вмісні калійні добрива. Негативну дію хлору усувають оптимізацією норм, строків і способів внесення добрив.

Ефективна дія деяких форм калійних добрив виявляється залежно від ґрунтово-кліматичних умов та біологічних особливостей культур. На формування врожаю сільськогосподарських культур і його якість, крім калію, впливають також й інші елементи, що містяться в калійних добривах, – натрій, магній, сірка, хлор тощо.

На ґрунтах легкого гранулометричного складу важливе значення мають калійно-магнезіальні добрива (калімагнезія, калімаг та ін.), які, крім калію, містять ще й магній. На чорноземних ґрунтах усі форми калійних добрив за ефективністю майже рівноцінні. Майже всі форми калійних добрив підкислюють ґрунт, тому на кислих ґрунтах їх застосування потрібно поєднувати з вапнуванням.

На ґрунтах середнього і важкого гранулометричного складу калійні добрива вносять під час осіннього обробітку ґрунту. Добрива при цьому потрапляють у вологий шар ґрунту, де знаходиться основна маса коренів, і краще засвоюються рослинами. Внаслідок адсорбції калій утримується в орному шарі ґрунту, а хлор під дією атмосферних опадів переміщується (вимивається) вниз по профілю ґрунту. На ґрунтах легкого гранулометричного складу в умовах достатнього зволоження калійні добрива краще застосовувати навесні під час передпосівного обробітку ґрунту. Для підживлення калійні добрива менш ефективні, ніж за разового внесення всієї норми до сівби, оскільки коренева система рослин розвивається в пошуках вологи у глибших горизонтах. Лише в умовах зрошення на ґрунтах легкого гранулометричного складу іноді доцільно частину норми калію застосовувати для підживлення просапних культур.

Невеликі дози калійних добрив (10–15 кг/га К₂О) вносять у рядки під час сівби сільськогосподарських культур. Особливо ефективне рядкове внесення калійних добрив одночасно з фосфорними під час сівби озимих культур, що сприяє підвищенню їх зимостійкості. Проте підвищення доз рядкового внесення калійних добрив знижує схожість насіння.

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Яке значення має калій у житті рослин?

2. Назвіть зовнішні ознаки калійного голодування рослин.

3. Які запаси і форми калію є в ґрунті? Як їх поділяють за доступністю для рослин?

4. Назвіть основні родовища калійних руд і способи добування калійних добрив.

5. Як взаємодіють калійні добрива з ґрунтом?

6. Які особливості застосування різних форм калійних добрив?

7. Назвіть умови ефективного застосування калійних добрив.

8. Як впливають калійні добрива на якість урожаю?

 

 

3.5. СІРКА І СІРЧАНІ ДОБРИВА

 

 

 

 

 

 

Потреба у ній приблизно така ж сама, як і в фосфорі.

За потребою у живленні сіркою рослини поділяють на три групи:

·  найвибагливіші: ріпак, гірчиця, капуста, ріпа, цибуля, часник. Із середнім урожаєм вони виносять 40–80 кг/га сірки. Найнебезпечнішою є нестача сірки у ґрунті для ріпаку;

·  середньовибагливі: бобові (горох, соя, люцерна, коню­шина та ін.), кукурудза, буряк. Ці культури засвоюють 20–40 кг/га сірки;

·  менш вибагливі: зернові, трави, картопля. Вони засвою­ють 10–25 кг/га сірки.

Рослини засвоюють сірку з ґрунту у вигляді іонів SO₄^2– кореневою системою, а з атмосфери – у формі окисненої сірки SO₂ листковою поверхнею. У рослинах відбуваються перетво­рення сірки, і вона входить до складу амінокислот (цистеїну, цистину, метіоніну), білків, вітамінів, ферментів тощо. Сірка відіграє важливу роль в окисно-відновних процесах, активізації ферментів, синтезу білків, бере участь у синтезі хлорофілу. Окиснена форма сірки – вихідний продукт для синтезу білків, вона є кінцевим продуктом її розкладання. Сірка бере участь в асиміляції нітратів рослинами, стримує їх накопичення в бульбах картоплі та інших культурах. Для оптимального росту рослин вміст сірки у їх сухій речовині має становити від 0,1 до 0,65 %. Для злакових зернових культур співвідношення N : S більше як 16 : 1 вказує на порушення в сірчаному живленні, тоді як для культур родини Капустяних – 1 : 9.

За нестачі сірки в живленні рослин затримується синтез білків, накопичується азот у небілковій формі або у формі нітратів. За зовнішніми ознаками голодування рослин за нестачі сірки досить подібне до нестачі азотного живлення, оскільки азот і сірка мають загальні властивості в метаболізмі рослин. Це іноді призводить до помилок, унаслідок чого завищуються норми азотних добрив, що знижує врожай і його якість. В умовах нестачі сірки рослини припиняють ріст і розвиток, листки стають світло-жовтими і навіть білими, зменшується їх стійкість проти хвороб, посухи і низьких температур. Реутилізація сірки, тобто її переміщення від старих листків до молодих, незначна. Тому за дефіциту сірки від хлорозу першими потерпають молоді листки, а азоту – старі, хоча обидва елементи використовуються для будови білка. Особливо чітко нестача сірки виявляється у рослин родини Капустяних. У бобових культур знижуються життєдіяльність бульбочкових бактерій та синтез хлорофілу.

Застосування різних сірчаних добрив сприяє такому приросту врожаю, ц/га: пшениці озимої – 2–4, жита озимого – 1,5–3, ячменю ярого – 2–3, сіна конюшини – 15, бульб картоплі – 30. Крім того, під дією сірки, як уже зазначалося, поліпшується якість продукції. Так, вміст білка в зернових культур підвищується на 1–2 %.

На мінеральну форму сірки в ґрунті припадає 10–20 % її валового вмісту. Вона представлена сульфатами і сульфідами кальцію, магнію та одновалентних катіонів. Рухома легко­доступна для рослин сірка знаходиться у формі сульфатів одновалентних катіонів. Концентрація S–SO₄^2– у верхньому горизонті ґрунтів коливається від 0,5 до 20 мг/л. Для нормаль­ного росту й розвитку рослин потрібна концентрація більша, ніж 3–5 мг S–SO₄^2– /л ґрунтового розчину. Сульфідні сполуки сірки трапляються лише в глибоких шарах ґрунту, куди не надходить кисень. Запаси мінеральної сірки в ґрунтах різні. Вони становлять від 100 (у малогумусних підзолистих піщаних ґрунтах і жовтоземах) до 500 кг/га (у торф’яниках і чорноземах). Під дією атмосферних опадів сульфатна сірка подібно до нітратного азоту, переміщується вниз по ґрунтовому профілю, і тому забруднює ґрунтові й природні води. Залежно від ґрунтово-кліматичних умов, рослинного покриву, норм і форм внесених добрив втрати сірки внаслідок вимивання досягають 15–80 кг/га, або майже 50 % її надходження з мінеральними добривами й атмосферними опадами.

Основним джерелом надходження сірки в ґрунт є органічні та мінеральні добрива. Так, з 1 т органічних добрив (гній, компости) в ґрунт вноситься 0,5 кг сірки, з 1 т сульфату амонію – 240, сульфату калію – 180, суперфосфату – 130 кг. Незначна кількість сірки надходить у ґрунт з насінням і садивним матеріалом. Важливим джерелом збагачення ґрунту цим елементом є сірка атмосфери, куди вона потрапляє переважно у вигляді газоподібних викидів із промислових підприємств, що утворюються під час згоряння палива, виплавляння матеріалів із сірчаних руд тощо. Близько 50% сірки потрапляє в атмосферу за рахунок біологічного перетворення її сполук у ґрунті і воді, в яких провідну роль відіграють мікроорганізми. Основна частина сірки з атмосфери адсорбується ґрунтом у вигляді SO₂ і незначна її кількість (5–15 кг/га, в промислових районах 25–45 кг/га за рік) надходить з атмосферними опадами. Значним джерелом сірки для рослин є сульфати в поливній воді. Інколи вміст сульфатів у поливній воді є досить значним, так що потреби у додатковому внесенні сірчаних добрив немає. Вважається, що концентрація сірки більш ніж 8–10 мг/л S–SO₄^2– є оптимальною для живлення рослин.

Питання внесення сірчаних добрив набуває великого значення, оскільки все частіше у різних регіонах спостерігається від’ємний, а то і різко дефіцитний баланс у ґрунті сірки. Основними причинами цього є постійне зменшення надхо­дження сірки в ґрунт і збільшення виносу її з урожаями сільськогосподарських культур. Скорочення надходження сірки з добривами зменшується внаслідок підвищення випуску концентрованих добрив. Так, під час виробництва азотних добрив знижується частка сульфату амонію, виробництва фосфорних – суперфосфату гранульованого. Майже не застосовують сульфат калію, а також пестициди, до складу яких входить сірка. Використання промисловими підприємствами рідкого палива, газу, електроенергії, очищення газоподібних викидів зменшує надходження сірки в атмосферу. Тому дефіцит сірки трапляється частіше і значно серйозніший у разі високих норм внесення азотних і фосфорних добрив, зокрема на піщаних і суглинистих ґрунтах та на ґрунтах з низьким вмістом органічних речовин, а також за умови випадання дощів та при вирощуванні культур з високими потребами сірки. Для підтримання зрівноваженого балансу сірки в ґрунті потрібно щороку вносити сірчані добрива.

Джерелами надходження сірки можуть бути різні її сполуки і навіть елементарна сірка (табл. 3.7).

Таблиця 3.7

Вміст сірки в сірчаних добривах, %

 

 

Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва потребує майже повсюди застосовувати сірчані добрива. Винятком можуть бути лише райони з великою кількістю промислових підприємств. Сірчані добрива слід вносити під час основного обробітку ґрунту або перед сівбою сільськогосподарських культур, а на луках і пасовищах – поверхнево. Для більшості культур норма внесення сірки на ґрунтах легкого гранулометричного складу становить 50–60 кг/га, а на середніх і важкосуглинкових – 60–90 кг/га. Під культури, чутливі до вмісту сірки, норму її збільшують на 10–15 %. У першу чергу, сірчані добрива вносять під капустяні (капуста, ріпак), бобові (соя, горох, вика), коренеплоди, картоплю, кукурудзу. У разі, коли існує ймовірність дефіциту сірки, внесення невеликої її кількості (10–20 кг/га S) буде дешевшим, ніж проведення аналізу ґрунту. Для засвоєння елементарна сірка повинна бути окислена до    SO₄^2–. Оскільки окиснення проводять мікроорганізми, може пройти кілька місяців для переходу всієї кількості елементарної сірки в сульфат. Тому, якщо потрібно терміново внести сірку, застосовувати елементарну сірку недоцільно. Так як сірка після переходу в сульфат піддається вимиванню, сірчані добрива потрібно вносити щорічно.

На ґрунтах з низьким вмістом доступної сірки під час внесення мінеральних добрив на одну частину сірки має припадати 5–7 частин азоту. На ґрунтах, бідних на фосфор і сірку, співвідношення між ними в добриві має становити 3 : 1.

 

3.6. КОМПЛЕКСНІ ДОБРИВА

 

Крім односторонніх мінеральних добрив, що містять лише один основний елемент живлення (азот, фосфор або калій), тукова промисловість випускає також комплексні мінеральні добрива. Це можуть бути як одинарні солі, які містять різні елементи живлення, наприклад КNO₃, (NH₄)₂HPO₄, так і їх композиції із солей, що містять два (N + P, N + K, Р + К) або три (N + P + K) елементи живлення. Такі композиції отримують взаємодією азотної, фосфорної і сірчаної кислот з аміаком, природними фосфатами, солями калію, амонію тощо. Що більший загальний вміст діючої речовини в добриві, то воно цінніше. Крім того, до складу добрив можуть входити сірка, магній, мікроелементи.

Залежно від способу виготовлення комплексні добрива поділяють на три основних види: змішані, складнозмішані і складні. Промисловість випускає також рідкі (РКД) і суспен­довані (СРКД) комплексні добрива.

Нині у розвинених країнах простежується тенденція до збільшення в асортименті частки комплексних добрив. Так, в Японії їх частка в загальному об’ємі виробництва добрив становить 66 %, у Фінляндії – 90, у Польщі – 75 %.

Виготовлення комплексних добрив економічно вигідніше, оскільки на практиці вносять одночасно не один елемент живлення, а два і більше, тоді як роздільне внесення кожного добри­ва зумовлює додаткові витрати коштів і відповідних затрат праці.

 

3.6.1. Змішані добрива

 

Змішані добрива виготовляють механічним змішуванням двох або більшої кількості односторонніх або комплексних добрив. Цей захід застосовують тоді, коли потрібно одночасно внести на одне поле кілька елементів живлення, а комплексні добрива з необхідним співвідношенням елементів живлення у господарстві відсутні. При цьому скорочуються витрати на внесення добрив, а їх агрономічна ефективність прирівнюється до роздільного внесення. Змішані добрива досить легко можна виготовляти необхідних концентрації і співвідношення елементів живлення з урахуванням потреби в них різних культур за результатами агрохімічного аналізу певного ґрунту. Саме цим вони відрізняються від складних добрив, що, зазвичай, мають сталий склад.

Тукосуміші готують з різним співвідношенням елементів живлення, при чому кожний елемент може входити до складу суміші у вигляді різних компонентів, наприклад, азот у вигляді нітрату амонію, карбаміду, фосфату амонію і т. д. Залежно від форм змішуваних добрив загальний вміст елементів живлення в тукосуміші може змінюватися в широких межах – від 25–30 % при використанні суперфосфату гранульованого, аміачної селітри або сульфату амонію до 40 % і більше в сумішах на основі суперфосфату подвійного, карбаміду, амофосу та інших концентрованих добрив.

Застосування змішаних добрив дуже поширене. У загаль­ному балансі виробництва мінеральних добрив у високо­роз­винених країнах змішані добрива становлять більше третини. У деяких країнах (Англії, США) тукосумішей випускають 60–70 % загального виробництва добрив.

Під час змішування добрив слід дотримуватися певних правил, порушення яких може призвести до зниження їх ефективності унаслідок зволоження, злежування, сегрегації (розшарування компонентів суміші), втрат елементів живлення, перетворення на важкодоступні для рослин форми. Під час підбору компонентів потрібно враховувати можливу їх хімічну взаємодію (табл. 3.8).

Таблиця 3.8

 

Допустимість змішування різних форм добрив

 

 

 

 

Примітка. “+” – змішувати можна; “0” – змішувати можна незадовго перед внесенням у ґрунт; “–” – змішувати не можна.

 

Унаслідок небажаних хімічних процесів між добривами можливі втрати елементів живлення (газоподібні або внаслідок ретроградації в незасвоювану форму) і погіршення фізичних властивостей добрив. Це явище зумовлює так званий антагонізм добрив. Так, не можна завчасно змішувати суперфосфат з аміачною селітрою, оскільки при цьому утворюється досить гігроскопічний нітрат кальцію. Суміш досить швидко зволожується, зокрема в умовах підвищеної вологості повітря, і перетворюється на липку тістоподібну масу. Наявна в суперфосфаті фосфорна кислота реагує з аміачною селітрою, внаслідок чого утворюється азотна кислота, що розкладається до оксидів азоту, які виділяються в атмосферу. Тому аміачну селітру з суперфосфатом можна змішувати лише у суху погоду безпосередньо перед внесенням у ґрунт.

У разі змішування суперфосфату з сульфатом амонію суміш спочатку розігрівається і зволожується, а через деякий час після утворення гіпсу відбувається цементація суміші, яку перед внесенням у ґрунт потрібно подрібнювати і просіювати.

Не рекомендують змішувати амонійні добрива з лужними, оскільки можливі втрати азоту у вигляді аміаку. Якщо компонентом змішаних добрив є карбамід, слід враховувати його високу реакційну здатність, особливо в сумішах з хлори­дами. При цьому утворюється досить гігроскопічний хлорид амонію, що призводить до злипання і злежування суміші.

Під синергізмом добрив розуміють підвищену ефектив­ність агрохімічної дії їх сумішей порівняно з сумою ефектів, отриманих від кожного зокрема. Умовно синергізмом добрив можна назвати їх здатність утворювати суміші з відповідними агрохімічними й фізичними властивостями без прояву шкідливих хімічних процесів.

Для поліпшення фізичних властивостей поширеніших сумішей добрив (аміачної селітри, суперфосфату гранульованого і калію хлористого), для нейтралізації вільного компонента суперфосфату і зниження його гігроскопічності добавляють 10–15 % доломітового борошна. Така суміш зберігає сипучість більше ніж 4–5 міс. Добрі фізичні властивості мають суміші з гранульованих добрив, зокрема за однакових розмірів гранул. Для виготовлення тукосуміші з високим вмістом NPK і належними фізичними властивостями насамперед використовують карбамід або аміачну селітру, суперфосфат подвійний або амофос, калій хлористий пресований. Вологість змішуваних аміачної селітри, сульфату амонію і карбаміду не має переви­щувати 3 %, калійних добрив – 2, суперфосфату – 5 %.

Цінними компонентами змішаних добрив можуть бути складні добрива. Такі суміші добре зберігають сипучість, малогігроскопічні і, що дуже важливо, забезпечують високу концентрацію елементів живлення. Виготовлення сумішей з використанням складних добрив дає велику економію під час зберігання, транспортування і внесення їх у ґрунт.

Під час завантажувально-розвантажувальних і транспортних робіт, а також внесення змішаних добрив машинами відцентрового типу відбувається їх розшарування, що пов’язано з різними величиною і густиною часточок вихідних компонентів. Із двох добрив, що значно різняться за розміром часточок, не вдається отримати якісні суміші незалежно від тривалості перемішування.

Розрахунки кількості окремих добрив для виготовлення сумішей проводять за такою формулою:

 

Д = а : b,

 

де Д – доза добрив у фізичній масі, ц/га;

а – доза добрив у діючій речовині, кг/га; 

b – вміст діючої речовини в добриві, %.

Наприклад, під буряк цукровий в основному удобренні, згідно з розрахунками, потрібно внести N₉₀P₉₀K₉₀. Щоб внести на 1 га таку кількість елементів живлення у вигляді суміші добрив, слід узяти: 90 : 34 = 2,6 ц аміачної селітри, 90 : 19,5 = 4,6 ц суперфосфату гранульованого і 90 : 58 = 1,6 ц калію хлористого. Загальна маса суміші добрив, яку потрібно внести на 1 га площі, становитиме 2,6 + 4,6 + 1,6 = 8,8 ц. Під час розрахунків потреби у складних добривах (у суміші) обчислення ведуть за тим елементом живлення, вміст якого у добриві найбільший.

 

3.6.2. Складнозмішані добрива

 

Складнозмішані добрива виготовляють “мокрим” способом, змішуючи порошкоподібні мінеральні добрива з аміакатами, різними кислотами та іншими азото-, фосфоро- та калієвмісними продуктами. Внаслідок механічного змішування компонентів і хімічних реакцій утворюється суміш з різними співвідношенням і вмістом елементів живлення. У процесі виробництва до складу таких добрив можуть бути введені мікроелементи, деякі пестициди, регулятори росту тощо.

На основі аміачної селітри, сульфату амонію, суперфосфату, водного розчину аміаку, сірчаної кислоти виготовляють складнозмішані добрива: добриво мінеральне NP, добриво мінеральне NPK, добриво складне азотно-фосфорно-калійне різних марок: 5–10–10, 5–10–20, 5–20–20, 8–16–16, 16–16–16, 8–24–0, 12–12–12 та ін. Під час використання різних компонентів співвідношення і вміст елементів живлення в добриві можна змінювати.

До складнозмішаних добрив належать також двокомпонентні азотно-фосфорні і фосфорно-калійні добрива, виготовлені з нітрату амонію, суперфосфату і калію хлористого пресуванням шихти цих компонентів. Вміст азоту і фосфору в цих добривах однаковий — по 20 %, або фосфору і калію – по 14 %.

Для роздрібної торгівлі випускають поживні суміші 9–9–9 з мікроелементами (на основі суперфосфату, калімагнезії, сульфату амонію і сполук мікроелементів), удобрювальну суміш різних марок із вмістом елементів живлення від 22 до 56 % (на основі суперфосфату, нітрату амонію, хлориду і сульфату калію, вапняку, доломіту та інших компонентів) та удобрювальну тукосуміш марки 12–12–12.

В Україні широко застосовують висококонцентровані водорозчинні добрива різних торгових марок, до складу яких поряд з макроелементами входять мікроелементи, які знахо­дяться в хелатній формі.

 

3.6.3. Складні добрива

 

Комплексні складні добрива мають підвищений вміст елементів живлення. Тому перевезення, зберігання і внесення їх у ґрунт порівняно з односторонніми добривами знижують виробничі витрати на 10–15 %, дають змогу рівномірніше вносити в ґрунт елементи живлення.

Виробництво складних добрив здійснюється за єдиним технологічним процесом, що забезпечує наявність у кожній молекулі, кристалі або гранулі не менш ніж два елементи живлення. Добрива виробляють за двома групами технологіч­них процесів: розкладанням нітратів фосфорної сировини (нітрофоси, нітрофоски) та після використання фосфорних кислот (нітроамофоси, нітроамофоски, амофоси, діамофоси, карбоамофоси, різні фосфати амонію).

Нітрофос і нітрофоска. Нітрофос містить азот і фосфор, а нітрофоска – азот, фосфор і калій. Особливістю нітрофосів і нітрофосок є невисокий вміст у них водорозчинного фосфору, який не перевищує 50–60 % загальної кількості. Тому для рядкового внесення і підживлення вони менш ефективні. При внесенні в основному удобренні вони майже рівноцінні сумішам еквівалентної кількості водорозчинних добрив.

Азофос і азофоску добувають після розкладання азотною кислотою апатитового концентрату. Випускають таких марок: 23–21–0, 26–13–0; 16–16–16; 21–11–11, в яких не менш як 85 % фосфору знаходиться у водорозчинній формі.

Нітроамофос NH₄NO₃ + NH₄H₂PO₄ – добувають у результаті нейтралізації азотної і фосфорної кислот аміаком. Випускають трьох марок: 23–23–0, 6–24–0, 25–20–0. До його складу входять нітрати та різного ступеня заміщення фосфати амонію. Переважна більшість фосфору (> 95 %) у ньому знаходиться у водорозчинній формі. Нітроамофос – цінне добриво для всіх сільськогосподарських культур і ґрунтів за будь-яких способів внесення.

Нітроамофоска – складне азотно-фосфорно-калійне добриво. Добувають, як і нітроамофос, але добавляють калій. Якщо джерелом калію є хлорид калію, то добувають нітроамофоску з різним співвідношенням між елементами живлення (16–16–16, 17–17–17, 10–22–18, 10–26–26, 13–19–19 та ін.). Якщо джерелом калію є сульфат калію, то добувають безхлорну нітроамофоску.

Амофос (МАФ, фосфат амонію) NH₄Н₂РO₄ + (NH₄)₂HPO₄ добувають унаслідок нейтралізації фосфорної кислоти аміаком і отримують суміш моно-, ди- і триамонійфосфатів. У промисловому амофосі моноамонійфосфати становлять 75 %. Залежно від виду сировини амофос виробляють двох марок: з апатитової сировини — марка А із вмістом 11–13 % N і 44–52 % Р₂О₅, з фосфоритної сировини —  марка Б із вмістом 9–12 % N і 41–44 % Р₂О₅. Амофос має добрі фізико-хімічні властивості. Його використовують як один з компонентів змішаних добрив.  Це високоефективне фосфорно-азотне добриво, але значна різниця у вмісті азоту та фосфору (1 : 4) є його основним недоліком. Тому під час застосування амофосу до нього добавляють певну кількість азотних добрив.

 

3.6.4. Рідкі комплексні добрива

 

 

 

 

 

Розрізняють дві основні форми РКД, що виготовляють з використанням орто- та поліфосфорної (суперфосфорної) кислот. Кожну із цих форм добрив можна випускати у вигляді розчинів або суспензій. Порівняно з рідкими азотними добривами вони не мають у своєму складі вільного аміаку, тому відпадає потреба в герметичній тарі під час транспортування і зберігання, а також під час внесення в ґрунт на певну глибину. РКД рівномірніше, ніж тверді добрива, розподіляються по поверхні площі. Роботи з ними повністю механізовані. Втрати цих добрив під час перевантаження і зберігання не перевищують 1 %, тоді як втрати твердих мінеральних добрив становлять 10–15 % і більше. За потреби до складу РКД можна вводити мікроелементи, деякі пестициди та стимулятори росту. РКД неотруйні та вибухо­небезпечні.

Суспендовані рідкі комплексні добрива (СРКД). Концентрацію елементів живлення у РКД можна значно підвищити введенням у розчин стабілізувальних добавок (тонкодисперсних бентонітових та палигорськітових глин, кремнієвих кислот, фосфогіпсу тощо), що запобігають пересиченню розчину і випаданню осаду. Ці компоненти, введені в добриво з розрахунку 10–20 кг на 1 т розчину, забезпечують високу їх в’язкість упродовж 10 діб.

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Як класифікують комплексні добрива?

2. У чому полягають переваги комплексних добрив?

3. Які ви знаєте складні добрива? Їх характеристика і застосування.

4. Які вимоги ставлять до виготовлення змішаних добрив?

5. Що таке рідкі комплексні добрива? Їх характеристика і особливості застосування.

6. Які властивості мають складнозмішані добрива.

7. Що таке суспендовані комплексні добрива? Особливості їх виготовлення і застосування.

 

 

3.7. МІКРОЕЛЕМЕНТИ І МІКРОДОБРИВА

 

3.7.1. Значення мікроелементів для живлення рослин

 

Для вирощування високих і сталих урожаїв сільсько­господарських культур поряд з макроелементами (N, Р, К, Са, Mg, S) важливими у живленні рослин є ще 14 елементів. Найбільше значення мають шість елементів – B, Mn, Cu, Zn, Co, Mo. У зв’язку з тим, що їх вміст у рослинах і ґрунтах досить малий (0,01–0,001 % на суху речовину), їх називають мікроелементами, а добрива, які їх містять, –  мікродобривами. Більшість мікроелементів потрібні для нормального росту і розвитку рослин, оскільки вони виконують важливі фізіологічні функції. Так, мікроелементи входять до складу ферментів, вітамінів, гормонів, інших біологічно активних речовин і відіграють важливу роль у процесах синтезу білків, вуглеводів, жирів, вітамінів. За оптимального забезпечення рослин мікроелеметами пришвидшується їх розвиток і достигання насіння, підвищується стійкість проти хвороб і шкідників, ослаблюється дія зовнішніх несприятливих факторів – посухи, низьких і високих температур повітря та ґрунту.

Крім того, вони захищають рослини від бактеріальних і грибних хвороб (бактеріозу льону, пробкової плямистості яблук, гнилі сердечка буряку, сірої плямистості і пустозернистості злаків, розеткової хвороби плодових, різних хлорозних захво­рювань), але на відміну від пестицидів це відбувається внаслідок підвищення імунітету рослин. Упродовж усього вегетаційного періоду рослини відчувають потребу в основних мікроелемен­тах. Деякі мікроелементи не реутилізуються, тобто не переміщуються зі старіших органів у молодші.

Мікроелементи не можна замінити на інші речовини, а їх нестача обов’язково має бути компенсована. Лише тоді можна отримати якісну продукцію, яка відповідає оптимальному вмісту для певного сорту цукрів, амінокислот, вітамінів.

Рослини можуть використовувати мікроелементи лише у водорозчинній формі (рухомі форми мікроелемента), нерухомі їх форми стають придатними після перебігу складних біохімічних процесів за участю гумінових кислот ґрунту. У більшості випадків ці процеси відбуваються дуже повільно, в умовах зрошення значна частина рухомих форм мікроелементів може вимиватися. Всі мікроелементи, крім бору, входять до складу тих чи інших ферментів. Бор не входить до складу ферментів, а локалізується в субстраті й бере участь у переміщенні цукрів крізь мембрани, завдяки утворенню вуглеводно-боратного комплексу.

Нестача мікроелементів у ґрунті не призводить до загибелі рослин, але спричинює порушення обміну речовин, захворювання рослин і тварин. Основи застосування мікроелементів у сільському господарстві мають ґрунтуватися не лише на потребах у них тієї чи іншої культури, а й більшою мірою на їх вмісті у ґрунті. Встановлено, що вміст мікроелементів у ґрунті визначає їх вміст у рослинах, впливає на продуктивність і якість урожаю. Тому основою розробки заходів з виробництва і застосування добрив має бути вміст рухомих форм мікроелементів у ґрунтах, їх географічна поширеність і розподіл по ґрунтовому профілю. Водночас мікроелементи як важкі метали у концентраціях, що перевищують потреби у них рослин, можуть спричинити порушення біологічних циклів, зумовити пригнічення, а іноді й загибель рослин. Особливо токсичні для живих організмів високі концентрації таких елементів, як Pb, Cd, Co, Cu, Zn, Ni.

Найвиразніша ознака нестачі мікроелементів у рослинах – порушення нормального росту. Насамперед це стосується В, Мn, Zn, Mo, Cu тощо.

Основним джерелом мікроелементів для рослин є ґрунт. Їх доступність визначають за наявністю рухомих форм, які для міді, цинку, молібдену і кобальту становлять 10–15 % валового вмісту, для бору – 2–4 %.

Порівняно з макроелементами вміст мікроелементів у ґрунтах невисокий. Так, середній вміст рухомого бору в ґрунтах України коливається в межах 0,1–2,0 мг/кг, молібдену – 0,03–0,60, цинку – 0,2–2,0, марганцю – 25–190 мг/кг. Тому не всі ґрунти можуть повністю задовольнити потреби рослин у мікро­елементах. Основною причиною дефіциту мікроелементів є насамперед їх слабка доступність для рослин. Більшість ґрунтів Полісся добре забезпечені марганцем і задовільно міддю, але вони мало містять бору, молібдену, цинку. Ґрунти Лісостепу багаті на марганець, достатньо забезпечені міддю, задовільно молібденом, слабо бором і цинком. У ґрунтах з високим вмістом гумусу і важким гранулометричним складом вміст мікро­елементів досить високий. Але і тут спостерігається їх нестача в доступній для рослин формі.

У зв’язку з інтенсифікацією землеробства потреба у застосуванні мікродобрив набуває все більшого значення, що пов’язано з різними причинами:

1) внаслідок вилучення з поля значної кількості продукції ґрунт поступово збіднюється на мікроелементи;

2) підвищення врожайності сільськогосподарських культур та поліпшення якості продукції супроводжується збільшенням потреб рослин у мікроелементах; крім того, внесення високих норм макродобрив часто зміщує рівновагу ґрунтового розчину, знижує засвоюваність мікроелементів;

3) збільшення використання висококонцентрованих добрив, що майже не містять мікроелементів.

Ґрунт поповнюється мікроелементами в результаті внесення органічних добрив лише частково, наприклад, 1 т сухої речовини підстилкового напівперепрілого гною містить, г: марганцю – 201, міді – 16, бору – 20, кобальту – 1, цинку – 96, молібдену – 2. Мікродобрив потребує більшість орних земель. Внесення мікродобрив у необхідних кількостях є додатковим резервом для підвищення врожайності та поліп­шення якості сільськогосподарської продукції.

Мікроелементи у вигляді неорганічних солей виявляють ефективність лише на кислих ґрунтах. У ґрунтах з реакцією близькою до нейтральної їх ефективність знижується в десятки разів. У нейтральних і слаболужних ґрунтах неорганічні солі не можуть утримувати мікроелементи у водорозчинній, тобто доступній для рослин формі, і їх ефективність наближається до нуля. Це пов’язано з переходом їх у важкорозчинні форми (гідрооксиди, карбонати) і різким зниженням доступності для засвоєння рослинами.

Для рослин застосування мікроелементів ефективніше у формі комплексонатів (хелатів) металів, які мають низку переваг. Так, хелати стійкі на всіх типах ґрунтів незалежно від їх кислотності.

В Україні перші дослідження щодо застосування комплексонатів металів, як мікродобрив, були проведені в шестидесятих роках ХХ ст. Вже тоді академік П. А. Власюк виразив думку про доцільність виробництва комплексонатів металів, які дають досить міцні, але розчинні у воді сполуки мікроелементів. Учений передбачав, що застосування цих речовин дає змогу підвищити також рухомість мікроелементів і самого ґрунту. За його виразом: комплексонати – це добрива майбутнього. Найсучасніші розробки – це полімерні халатні комплекси та сполуки на основі амінокислот. До їх складу входять антивипаровувачі (захищають міркокраплини від випаровування до моменту проникнення їх у листок, що сприяє швидкому поглинанню і підвищенню ефективності застосування), прилипачі (ад’юванти – захищають поживні речовини від змивання опадами або поверхневим зрошенням), поверх­нево активні речовини (сприяють рівномірному розподіленню робочого розчину по листковій поверхні), зволожувачі з ефектом реактивації (навіть після висушування відносна вологість повітря забезпечує ре активацію поживних речовин на поверхні рослин, що сприяє продовженню періоду їх поглинання). Ці сполуки практично не втрачають ефективності при застосуванні за дуже низьких і високих температур, крім того, високий ступінь чистоти сполук забезпечує їх більшу ефективність.

 

3.7.2. Бор

 

Із ґрунтового розчину рослини поглинають бор лише у формі іонів ВО₃^3–. Достатня забезпеченість рослин бором підвищує інтенсивність фотосинтезу, поліпшує вуглеводний і білковий обміни, активує діяльність ферментів, позитивно впли­ває на процеси поділу клітин. Під впливом бору поліпшуються синтез і переміщення вуглеводів, зокрема цукрів, із листків до органів плодоношення і коренів. Найбільше бору міститься в капусті і шпинаті, а у фруктових – у яблуках і цитрусових. Він має важливу роль у процесах запліднення. У разі виключення бору з поживного середовища пилок рослин проростає погано або не проростає зовсім.

Сільськогосподарські культури засвоюють бор у значних кількостях – від 30 до 300 г/га. У рослинах бор зі старих органів у молоді не переміщується, тому ознаки борного голодування у них насамперед виявляються у посвітлінні листків біля черешків, закручуванні верхніх молодих листків, відмиранні точок росту, пагонів і коренів, деформації й обпаданні квіток. Старі листки грубішають і твердішають. За нестачі бору в поживному середовищі спостерігається порушення анатомічної будови рослин, наприклад, слабкий розвиток ксилеми, роздробленість флоеми, основної паренхіми і дегенерації камбію. Коренева система розвивається слабо. Бор потрібний рослинам упро­довж усієї вегетації. У різних культур борне голодування виявляється неоднаково, але можна навести низку загальних ознак, які характерні для більшості рослин. Спочатку припи­няються ріст кореня і стебла, потім виявляється хлороз верхівкової точки росту, пізніше за сильного борного голодування настає повне її відмирання. Із пазух листків розви­ваються бічні пагони, рослини посилено кущаться, однак нові пагони також швидко припиняють ріст і знову повторюються всі ознаки захворювання головного стебла. Особливо сильно потерпають від нестачі бору репродуктивні органи рослин. При цьому хвора рослина може зовсім не утворювати квіток, або їх утворюється дуже мало, багато пустоцвіту, зав’язь обпадає. Наприклад, у буряку молоді листки буріють, точки росту відмирають і загнивають. Цю хворобу називають гниль сердечка. У картоплі верхівки стебел відмирають або закручуються, тому її кущі здаються густими, бульби формуються дрібними, мають потріскану поверхню і буруваті в середині. Нестача бору в льону посилює розвиток бактеріозу. Люцерна, конюшина, овочеві культури та кормові коренеплоди різко знижують насінну продуктивність. Особливо чутливі до нестачі бору рослини родини Капустяних, льон, буряк, конюшина. Так, у капусти цвітної спостерігається побуріння головок або вони зовсім не розвиваються, стебло стає порожнистим, у середині коренеплід буріє і втрачає смакові якості.

Отруєння бором рослин виявляється в бронзовінні листків, часто лише країв листкової пластинки. У випадку більшої концентрації бору рослина всихає. Шкідливий вплив бору можна зменшити проведенням вапнування.

Валовий вміст бору в ґрунті коливається від 2 до 200 мг/кг, з яких менш як 5 % є доступним для рослин.

Особливо реагують на борні добрива буряк, люцерна, конюшина (насінні посіви), овочеві культури, льон, соняшник, коноплі, ефіроолійні та зернові культури.

Як борні добрива можна використовувати хімічно чисті сполуки (борну кислоту Н₃ВО₃ і буру Nа₂B₄O₇ · 10Н₂О), сирі боратові руди (борацити і гідроборацити), відходи хімічної промисловості, а також боровмісні односторонні та комплексні добрива. Крім того, бор міститься у місцевих добривах, наприклад, в 1 кг деревного попелу – 200–700 мг, в 1 кг сухої речовини гною і торфу – близько 40 мг. Невелика кількість бору (4–8 мг/кг) міститься в сирих калійних солях.

Бор рекомендують вносити в ґрунт під різні культури у таких нормах, кг/га: льон – 0,5; плодоягідні культури – 0,75; під насінники багаторічних трав, коренеплоди, овочеві культури – 1,0–1,5.

 

3.7.3. Марганець

 

Марганець у рослинах переважно активує дію різних ферментів (або входить до їх складу), що мають велике значення в окисно-відновних процесах, фотосинтезі, диханні тощо. Поряд із кальцієм він забезпечує вибіркове засвоєння іонів з навколишнього середовища, знижує транспірацію, підвищує здатність рослинних тканин утримувати воду, пришвидшує загальний розвиток рослин, позитивно впливає на їх плодоношення. Під дією марганцю посилюється синтез вітаміну С, каротину, глютаміну, підвищується вміст цукру в коренеплодах буряку цукрового і в помідорі, а також вміст крохмалю в бульбах картоплі тощо. Марганець бере участь в окисненні аміаку, відновленні нітратів. Отже, що вищий рівень азотного живлення, то важливіша роль марганцю для розвитку рослин.

Різні сільськогосподарські культури з урожаєм виносять від 100 (ячмінь) до 600 г/га (буряк цукровий) марганцю. Основна його кількість локалізується в листках, зокрема у хлоропластах. У рослинах марганець, як і залізо, малорухомий, тому ознаки його нестачі насамперед виявляються на молодих листках і подібні до хлорозу – листки вкриваються жовто-зеленими плямами з бурими і білими ділянками, гальмується їх ріст. На відміну від залізного хлорозу, в однодольних у нижній частині пластинки листків з’являються сіро-зелені або бурі плями, які часто мають темне обрамлення. Ознаки марганцевого голодування у дводольних такі самі, як і за нестачі заліза, лише зелені жилки, зазвичай, не так різко виділяються на пожовклих тканинах. Крім того, дуже швидко з’являються бурі некротичні плями. Листки відмирають навіть швидше, ніж за нестачі заліза. У тканинах рослин при цьому підвищується концентрація основних елементів, порушується оптимальне співвідношення між ними. Нестачу марганцю в ґрунті особливо гостро відчувають зернові колосові, зокрема овес, а також кукурудза, зернобобові, буряк, картопля, яблуня, черешня, малина.

У плодових культур поряд з хлорозним захворюванням листків відмічається слабка облистяність дерев, раніше, ніж звичайно обпадання листків, а за сильного марганцевого голодування – засихання і відмирання верхівок гілок. Водночас за надмірного марганцевого живлення молоді листки набувають жовто-білого забарвлення, старі – стають плямистими і швидко відмирають. Коренева система рослин розвивається погано внаслідок гальмування росту клітин. Крім того, марганцева недостатність загострюється за низької температури та високої вологості, тому озимі зернові найчутливіші до його нестачі напровесні.

Незважаючи на значний вміст марганцю в ґрунтах (від 100 до 4000 мг/кг), більша його частина знаходиться у вигляді важкорозчинних сполук. Рослини засвоюють з ґрунту лише двовалентний марганець. Тому ступінь забезпеченості та рівень засвоєння марганцю рослинами тісно пов’язані з реакцією ґрунтового розчину. У нейтральних і слаболужних ґрунтах він знаходиться у малодоступних для рослин три- і чотиривалентних сполуках. Ознаки дефіциту марганцю в рослин спостерігаються насамперед на карбонатних, сильновапнованих, на деяких торф’яних та інших ґрунтах із pH > 6,5.

Кислі ґрунти багатші на вміст рухомого двовалентного марганцю, на сильнокислих – можлива навіть його токсична дія. Так, у яблуні це може виявлятися у вигляді некрозу кори, в картоплі – у крихкості стебел.

Марганцеві добрива найефективніші на чорноземах звичайних, карбонатних і вилужених та солонцюватих і каштанових ґрунтах, на кислих ґрунтах після вапнування за використання їх під овес, пшеницю, кукурудзу, соняшник, картоплю, коренеплоди, люцерну, плодоягідні та овочеві культури. Особливо ефективне застосування марганцевих добрив тоді, коли вміст рухомих сполук марганцю в ґрунті менший за 10–20 мг/кг.

Як марганцеві добрива використовують переважно відходи промисловості, сульфат марганцю та марганізовані мінеральні добрива. Значна частина марганцю повертається у ґрунт з органічними добривами. Втрати марганцю часто пов’язані з опадами, які його вимивають головним чином з кислих ґрунтів, де він знаходиться в розчинній двовалентній формі. У помірній зоні атмосферні опади вимивають упродовж року 250 г/га марганцю.

Марганець досить інтенсивно поглинається колоїдами ґрунту, тому норма його внесення не має перевищувати 2,5 кг/га. Добрі результати дає оброблення насіння буряку, кукурудзи, пшениці розчином сульфату марганцю. За дефіциту марганцю найефективніше проводити багаторазове обприскування польових культур 0,05–0,10 %-м розчином MnSО₄ із розрахунку 300–500 л/га.

 

3.7.4. Мідь

 

Мідь разом із марганцем входить до складу ферментів, які відіграють важливу роль в окисно-відновних процесах. Вони поліпшують інтенсивність фотосинтезу, сприяють утворенню хлорофілу, позитивно впливають на вуглеводний та азотний обміни, підвищують стійкість рослин проти грибних і бактеріальних захворювань. Під впливом міді збільшується вміст білка в зерні, цукру – в коренеплодах, жиру – в зерні олійних культур, крохмалю – в бульбах картоплі, цукру та аскорбінової кислоти в плодах і ягодах.

Потреба рослин у міді невелика. З урожаєм сільськогосподарських культур її виноситься від 10 до 300 г/га. Найхарактерніше нестача міді виявляється в зернових культур. Так, унаслідок розкладання хлорофілу кінчики молодих листків біліють і закручуються, краї їх стають жовтими. У разі значної нестачі міді рослини починають дуже кущитися, але продуктивних стебел не утворюють. Цю хворобу іноді називають “білою чумою” злаків. Характерним за мідного голодування є в’янення рослин, гальмування їх росту, зменшення кількості генеративних органів (волоті, колосків, головок тощо), може спостерігатися вилягання. Двосім’ядольні рослини втрачають листки на верхівках стебел. Плодові культури за нестачі міді хворіють на так звану суховерхість, або екзантему, спостерігається поникнення гілок і крони. При цьому на листкових пластинках сливи і абрикосу між жилками чітко виявляються ознаки хлорозу. У цитрусових спостерігається хвороба листків, збудником якої помилково вважали патогенні гриби. Обробка листків мідьвмісними фунгіцидами рятувала дерева, оскільки через листки мідь проникала в рослини.

У помідора за нестачі міді затримується ріст пагонів, слабко розвивається коренева система, виявляється темно-синьо-зелене забарвлення листків і їх закручування, квітки не утворюються.

Нестача міді часто збігається з нестачею цинку, а на піщаних ґрунтах – також із нестачею магнію. Внесення високих норм азотних добрив посилює потребу рослин у міді та сприяє загостренню ознак її нестачі. Найчутливіші до нестачі міді овес, ячмінь, пшениця, рис, яблуня, груша та цитрусові; досить чутливі – просо, соняшник, горох, буряк, картопля, овочеві культури, льон, лучні, бобові та злакові трави; менш чутливі – жито, кукурудза, гречка, капуста. За відсутності візуальних ознак дефіциту мікроелементу спостерігається істотне зниження врожаю культур. Застосування мідних добрив на ґрунтах, бідних на мідь, дає змогу підвищувати врожайність зернових культур на 2–3 ц/га. Характерною особливістю дії міді є підвищення стійкості рослин проти грибних і бактеріальних хвороб. Мідь знижує захворюваність зернових культур різними видами сажки, підвищує стійкість рослин проти бурої плямистості і т. д. Найбільша потреба рослин у міді відмічається у ранні фази росту, а до початку цвітіння її засвоєння майже завершується. Мідь може надходити до рослин не лише через коріння, але й через листки, тому при нестачі цього мікроелементу в ґрунті проводять позакореневі підживлення розчинами її солей. Мідь не підлягає процесу реутилізації.

Від надлишку міді листки між жилками набувають жовтого кольору, потім буріють і відмирають. Коренева система розвивається з утворенням великої кількості бічних корінців коричневого кольору, внаслідок чого гальмується ріст рослин. Посилює мідне голодування жарка погода. Надлишок міді в ґрунті зумовлює недостатнє живлення рослин залізом.

Валовий вміст міді в ґрунтах коливається від 1,5 до 100 мг/кг і більше. Кількість рухомої міді також знаходяться в досить широких межах – від 0,05 до 10 мг/кг ґрунту.

Рослини відчувають нестачу міді, коли вміст її рухомих форм у кислих ґрунтах менший за 0,2, а в нейтральних – за 0,3 мг/кг. Так як і цинк, мідь більш рухлива за низького значення рН ґрунтового розчину, але при рН 5,5 випадає в осад у вигляді гідрооксиду. Вапнування ґрунту і високий рівень вмісту фосфатів знижує рухомість міді в зв’язку з поганою розчинністю карбонатів і фосфатів міді. На доступність міді сприятливо впливають калійні добрива. Перешкоджають засвоєнню міді високий вміст у ґрунті іонів-антагоністів: N, P, Ca, Mo, Zn.                І навпаки, сприяє наявність рухомих сполук сірки. Засвоєння міді рослинами значно пов’язане з вологістю ґрунту. Ознаки нестачі міді насамперед виявляються на сухих ґрунтах.

Як мідні добрива використовують піритні недогарки, мідний купорос, іноді шлаки з низьким вмістом міді.

Мідні добрива діють упродовж 4–5 років, але на осушених торф’яниках їх доцільно вносити щороку. При застосуванні мідних добрив потрібно бути обережним у зв’язку з високою токсичністю міді. На ґрунтах з високим вмістом органічних речовин норми міді не мають перевищувати 2–3 кг/га, а на бідних піщаних ґрунтах – 1,5 кг/га. Піритні недогарки вносять під час зяблевого обробітку ґрунту, а мідний купорос – також навесні під час культивації. На бідних на рухому мідь ґрунтах внесення високих норм добрив, зокрема азотних, знижує продуктивність сільськогосподарських культур, посилює схиль­ність зернових культур до вилягання. Мідні добрива бажано вносити також на луках і пасовищах.

 

3.7.5. Цинк

 

Цинк у рослинах активує дію ферментів, входить до складу ферментативних систем, що беруть участь у диханні, синтезі білків та ауксинів, підвищує тепло-, посухо- і холодостійкість рослин, відіграє важливу роль у регулюванні процесів росту. Винос цинку з урожаєм польових культур коливається від 50 г до 2 кг/га. Значну його кількість містить часник, цибуля, листя мальви, зате надзвичайно мало його у фруктах,  моркві і капусті.

Найчутливіші до нестачі цинку плодові й цитрусові культури, виноград, кукурудза, хміль, соя, льон, помідор, сорго, бобові; менш чутливі – буряк, соняшник, конюшина, цибуля, картопля, капуста, огірок, ягідники; майже нечутливі – овес, жито, пшениця, ячмінь, морква. Особливо велике значення має цинк для розвитку рису, що пов’язано зі специфікою вирощування цієї культури.

За нестачі цинку в ґрунті сформовані листки рослин набувають жовто-зеленого забарвлення, вкриваються плямами і відмирають; молоді листки дрібні, з хвилястими краями, асиметричні; на деревах, зокрема на яблуні, груші, горіхові, погано закладаються плодові бруньки, на верхівках гілок утворюються пагони з укороченими міжвузлями та дрібними листками – так звана розетковість. Проте нестача цинку сильніше впливає на розвиток насіння, ніж на розвиток вегетативних органів. Ознаки цинкового голодування широко виявляються у різних плодових (яблуня, черешня, айва, горіх, пекан, абрикос, авокадо, лимон, виноград), особливо, у цитрусових культур. Плоди стають дрібними, спотвореними, знижується врожайність, сік набуває водянистого та “дерев’янистого” смаку. Високі норми фосфорних і азотних добрив посилюють ознаки нестачі цинку в рослин. Особливо цинкові добрива потрібні у разі внесення високих норм фосфору і вапна, за низької температури ґрунту. Сприяють засвоєнню цинку кислотність ґрунту на рівні рН 5,0 – 6,5 та оптимальний вміст іонів-синергістів – калію і молібдену. Слід також врахувати, що цинк майже не піддається процесу реутилізації.

Надлишок цинку в живленні рослин трапляється досить рідко. Ріст рослин при цьому ослаблюється, молоді пагони відмирають, листки вкриваються іржаво-бурими плямами. Високий вміст цинку в ґрунті знижує засвоюваність міді рослинами.

Рухомість цинку та його надходження в рослини залежить від кислотності ґрунту, вмісту і рухомості сполук інших елементів, інтенсивності мікробіологічних процесів. Так, рухомість сполук цинку в ґрунті підвищується зі збільшенням вмісту гумусу і кислотності, а знижується – за наявності в ґрунті розчинних фосфатів, карбонатів кальцію і лужної реакції середовища. Майже 60 % орних ґрунтів України мають низький його вміст – в середньому 2 мг/кг ґрунту, а цього недостатньо для формування високих урожаїв багатьох сільськогосподарських культур. Цинкові добрива ефективні на ґрунтах із вмістом рухомих сполук цинку менш як 3 мг/кг.

Кислі дерново-підзолисті ґрунти характеризуються досить високим вмістом цинку і майже не потребують застосування цин­кових добрив. Найчастіше нестача цинку для рослин виявляється на піщаних слаболужних або близьких до нейтральних і карбонатних ґрунтах, де вміст рухомих форм цього елемента у зв’язку з осадженням його у вигляді карбонатів досить незначний.

З польових культур нестача цинку найчастіше виявляється на кукурудзі у вигляді утворення білого проростка або побіління верхівки. Показником цинкового голодування у бобових (квасоля, соя) є наявність хлорозу на листках, іноді асиметричний розвиток листкової пластинки.

Як цинкові добрива використовують сульфат цинку, цинковмісні відходи мідноплавильних заводів.

Якщо в ґрунті міститься 4–5 мг/кг цинку, рекомендують проводити лише передпосівне оброблення насіння та позакореневе підживлення. Ефективність цинкових добрив залежить також від чергування культур у сівозміні. Так, кукурудза, попередником якої був буряк цукровий, особливо чутлива до внесення цинкових добрив. Дія цинку досить ефективна при внесенні його на фоні фосфорних добрив.

Враховуючи можливість накопичення цинку в ґрунті, слід бути обережним і здійснювати суворий контроль за викорис­танням цинкових добрив, щоб запобігти його токсичній дії та негативній взаємодії з іншими елементами живлення. Норма внесення цинку не має перевищувати 3–5 кг/га.

 

3.7.6. Молібден

 

Молібден є незамінним металокомпонентом багатьох ферментів. Він бере участь у вуглеводному, азотному і фосфор­ному обмінах, синтезі вітамінів і хлорофілу, підвищує інтенсивність фотосинтезу, входить до складу ферменту нітратредуктази, за участю якого в рослинах відбувається відновлення нітратів до аміаку.

Важлива роль належить молібдену в процесах фіксації азоту з атмосфери бульбочковими і вільноіснуючими бактеріями.

Потреба рослин у молібдені значно менша, ніж у борі, цинку, міді, марганці. З середнім урожаєм зернові культури виносять до 6 г/га молібдену, бобові – до 10 г/га. Найчутливіші до нестачі цього елемента бобові культури, деякі рослини родини Капустяних (капуста цвітна і білоголова, салат, шпинат, редиска, гірчиця), цитрусові та буряк. Позитивно реагують на наявність молібдену пшениця, овес, кукурудза, льон, помідор, картопля, гречка. Під його впливом значно підвищується якість продукції, збільшується вміст білка в зерні та сіні бобових трав, вітамінів і цукрів в овочах тощо.

Зовнішні ознаки помірної нестачі молібдену в рослинах подібні до ознак азотного голодування. За значного дефіциту моліб­дену виявляються яскраво-жовто-зелені або блідо-оранжеві плями між жилками старих листків, переважно з верхнього боку. При цьому молоді листки скручуються в середину у вигляді ложечок, точки росту відмирають, а жилки листків залишаються світло-зеленими. Ослаблюється ріст рослин, затримується цвітіння. Так, у рослин помідора квітки виявляються майже сидячими на стеблі й передчасно обпада­ють, у капусти цвітної суцвіття розділяється на неоднакові групи приквітків, у гороху на коренях не утворюються бульбочки, а бактерії нездатні фіксувати азот. У багатьох рослин ознаки нестачі молібдену спостерігаються значно раніше, наприклад у капусти, редиски, гірчиці, помідора, буряку та інших культур нестача молібдену виявляється вже на сім’ядолях, а через кілька діб або тижнів і на інших органах.

Молібденові добрива насамперед потрібно застосовувати на дерново-підзолистих і лісових ґрунтах, чорноземах вилужених та опідзолених. Нестача молібдену, зазвичай, виявляється на кислих ґрунтах, які мають показник pH < 5,2. Вапнування цих ґрунтів підвищує рухомість молібдену і доступність його для рослин, знижує або повністю усуває потребу в застосуванні молібденових добрив. Молібденові добрива потрібно вносити лише на ґрунтах, де вміст рухомих форм молібдену не перевищує 0,2 мг/кг. Як молібденові добрива використовують його солі та різні відходи промисловості.

Молібдат амонію використовують для передпосівного оброблення насіння обприскуванням розчином (50–75 г молібдену для оброблення норми насіння на 1 гa). Для позакореневого підживлення витрачають 100–300 г/га молібдату амонію, розчиненого в 200–400 л води. Молібденові добрива також доцільно вносити під час передпосівного обробітку ґрунту, в рядки під час сівби, а також поверхнево на посівах багаторічних бобових трав, луках і пасовищах. Норма молібденових добрив не має перевищувати 1 кг/га молібдену.

 

3.7.7. Залізо

 

Залізо – мікроелемент, який засвоюється рослинами у найбільшій кількості, тому його іноді відносять до макроелементів. Проте за фізіологічними функціями це типовий мікроелемент. Залізо має провідну роль серед усіх металів, що є в рослинах. Це доводить, що воно міститься в тканинах рослин у більших кількостях, ніж інші метали. Не піддається процесу реутилізації, тому ефективним є листкове внесення заліза.

Залізо є функціональною складовою частиною фермента­тивних систем рослин. Особливо важлива його роль в окисному й енергетичному обмінах, в утворенні хлорофілу.

З урожаєм культур виноситься від 0,6 до 9 кг/га цього елемента. Надлишок заліза зумовлює відмирання листків без зміни їх темно-зеленого забарвлення. Крім того, пригнічується ріст рослин, вони утворюють мало квіток, в’януть, верхівки пагонів відмирають.

Особливо чутливі до нестачі заліза кукурудза, бобові, картопля, капуста, помідор, виноград, плодові, цитрусові та декоративні культури. За гострої нестачі заліза неминуче настає загибель рослин. У дерев і кущів зелене забарвлення верхівкових листків зникає повністю, вони стають майже білими і поступово всихають.

Характерною ознакою нестачі заліза у живленні рослин є захворювання молодих листків на хлороз. Вони набувають жовто-білого забарвлення, старі листки стають світло-зеленими. Рослини відстають у рості, квітки формуються дрібні, в окремих випадках молоді пагони відмирають. Найчастіше дефіцит заліза виявляється у кукурудзи, сорго, бобових, плодових та овочевих культур. У злакових культур хлороз проявляється у вигляді чергування жовтих і зелених смуг уздовж листків.

Валовий вміст заліза (Fе₂O₃) у ґрунтах коливається від 1 до 11 %. Важкі за гранулометричним складом ґрунти містять його більше. Найчастіше нестача заліза для рослин спостерігається на карбонатних або перевапнованих ґрунтах. Перешкоджають засвоєнню заліза високий вміст у ґрунті іонів-антагоністів: фосфору, кальцію, міді, цинку. Сприяють – кислотність ґрунту на рівні рН менш ніж 5,5 та оптимальне співвідношення іонів-синергістів – калію і молібдену.

Як залізні добрива використовують залізний купорос і хелати заліза.

Хелати заліза – сполуки органічних речовин із залізом, що не поглинаються ґрунтом і легко засвоюються рослинами. У сільському господарстві застосовують комплекс заліза з діетилентриамінпентаоцтовою (Fe-ДТПО) і поліетиленполіамінполіоцтовою (Fe-ПППO) кислотами.

Аналогічні комплексонати цинку, міді, марганцю, а також кальцію і магнію та інших елементів також використовують як добрива. Лігандами в них переважно є тетраоцтова, етилендіамінди (О-гідроксифеноцтова), гідроксилендіамін тетраоц­това і пентаоцтова кислоти, солі глюконової і глюкокептонової кислот. Добрива у вигляді хелатів вносять у ґрунт та використо­вують для позакореневого підживлення і вирощування овочів гідропонним способом. Вони розчинні у воді, що полегшує їх застосування, не руйнуються мікроорганізми ґрунту і тому довго зберігаються в ґрунтовому розчині. Крім того, введення комплексонатів у ґрунт дає змогу мобілізувати мікроелементи, що знаходяться в ньому в недоступних для рослин формах.

Нині найбільшого поширення у виробництві і застосуванні набули спеціальні композиції з повним набором мікроелементів для оброблення насіння і позакореневого підживлення рослин, а також для тепличних господарств, насамперед для гідропонних теплиць, де без цих композицій вирощування рослин просто неможливе.

Залізні добрива використовують переважно для позакореневого підживлення, оскільки в ґрунті мінеральні форми заліза швидко зв’язуються у малодоступні для рослин сполуки. На лужних ґрунтах хелати заліза утворюють стійкі, але розчинні та засвоювані рослинами сполуки, але широке внесення хелатів у ґрунт обмежується високою їх вартістю. Тому залізні добрива застосовують для позакореневого підживлення – 0,5–1 %-й розчин залізного купоросу або 0,15–0,5 %-й розчин залізного комплексу. Розчини виготовляють у залізних, пластмасових або скляних резервуарах. При цьому вони не повинні контактувати з мідними, цинковими чи латунними деталями. Позакореневе підживлення рослин з ознаками хлорозу проводять 2–3 рази в ранкові або вечірні години.

 

3.7.8. Особливості застосування мікродобрив

 

Застосування мікродобрив є невід’ємною складовою подальшого підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Ефективність мікроелементів помітно зростає за достатнього забезпечення рослин макроелементами, з підви­щенням рівня застосування макродобрив. Так, при внесенні високих норм азоту збільшується потреба рослин у молібдені, міді, борі, кобальті. Ефективність фосфорних добрив зростає при внесенні цинку, молібдену, марганцю. Після вапнування кислих ґрунтів зменшується доступність для рослин бору, міді, марганцю, цинку, кобальту, але підвищується рухомість молібдену.

З підвищенням норм макродобрив зростає рухомість мікроелементів у ґрунтах, що призводить до вимивання їх із шару ґрунту, де розміщені корені. Тому мікродобрива потрібно застосовувати на ґрунтах не лише з достатнім, а й з помірним вмістом мікроелементів.

Найчастіше на практиці визначають вміст рухомих сполук мікроелементів у ґрунтах у витяжках амонійного буферного розчину з рН 4,8 (марганець, цинк, мідь, кобальт), оксалатно-буферного розчину з рН 3,3 (молібден), кип’ячою водою (бор). При цьому за вимогами до них виділяють три групи рослин. До 1-ої групи відносять культури невисокого виносу мікроелементів і порівняно високої засвоювальної здатності (зернові хліба, кукурудза, зернобобові, картопля). До 2-ої групи – культури підвищеного виносу мікроелементів, з високою і середньою засвоювальною здатністю: коренеплоди, овочі, трави (бобові, злакові, різнотрав’я), соняшник, сади і виноградники. До 3-ої групи – культури високого виносу мікроелементів – всі перераховані вище культури за інтенсивного вирощування (зрошення, високі норми добрив, застосування високоінтенсив­них сортів, належ­ного догляду за ґрунтом і рослинами тощо) (табл. 3.9).

 

Таблиця 3.9

 

Групування ґрунтів за здатністю забезпечувати сільськогосподарські культури мікроелементами (Панников В.Д. та ін., 1983)

 

 

Норми, способи і строки застосування мікродобрив залежать від багатьох факторів: хімічних і фізичних властивостей мікродобрив, типу ґрунтів і забезпеченості їх рухомими фор­мами макро- й мікроелементів, видів сівозмін, біологічних особливостей культур, сумісності мікродобрив з іншими засобами хімізації (макродобривами, пестицидами, регулято­рами росту), рівня механізації і технології застосування інших засобів хімізації. Тому єдиного стандарту щодо застосування міндобрив у різних ґрунтово-кліматичних умовах для різних культур бути не може.

На практиці нестачу мікроелементів для рослин за їх зовнішніми ознаками виявити досить важко. Найчастіше доводиться зустрічатися з нестачею того або іншого мікроелемента тоді, коли зовнішні ознаки чітко не виявляються, але ріст і розвиток рослин затримується, а продуктивність їх знижується. Потребу застосування мікродобрив у певних умовах встановлюють за результатами польових дослідів. Розподіл мікродобрив під різні культури сівозміни здійснюють використовуючи агрохімічні картограми за вмістом рухомих форм мікро­елементів у ґрунтах та розроблені рекомендації (табл. 3.10).

 

 

Таблиця 3.10

 

 

Оптимальні параметри вмісту рухомих сполук мікроелементів у ґрунті  (за Л.П. Головіною та ін.), мг/кг

 

 

 

Мікроелементи потрібні для рослин у малих кількостях, але вони значно впливають на їх продуктивність. Виділяють кілька біологічних груп рослин, що характеризуються підвищеною потребою в тих або інших мікроелементах. Так, зернові насамперед реагують на марганець, бобові – на молібден і кобальт, кукурудза – на цинк, соняшник – на бор і мідь, ріпак – на бор і марганець (табл. 3.11)

Таблиця 3.11

Чутливість сільськогосподарських культур до нестачі мікроелементів  (В. В. Лихочвор, 2008)

 

 

Примітка. Ступінь чутливості: + – низька, ++ – середня, +++ – висока.

 

Реакція культур на мікродобрива залежить також від типу ґрунту (табл. 3.12).

Таблиця 3.12

 

Оптимальний вміст рухомих сполук мікроелементів у ґрунті для отримання високих урожаїв зернових культур, мг/кг (Городній М.М., 2008)

 

 

Завищені норми мікродобрив призводять до негативних наслідків, а занижені не дають бажаного ефекту. Використо­вуючи мікроелементи як добрива, слід дотримуватися певного співвідношення між ними та враховувати, що вплив мікроелементів на рослини виявляється лише за умови повного забезпечення рослин макроелементами.

Найефективнішим засобом використання мікроелементів є введення їх до складу макродобрив. Важливою умовою застосування мікродобрив, особливо тоді, коли їх застосовують окремо, є рівномірність розміщення в ґрунті. Практичний інтерес має застосування мікроелементів разом з деякими рідкими добривами та іншими засобами хімізації.

Поряд з безпосереднім внесенням мікродобрив у ґрунт широко застосовують передпосівне оброблення ними насіння (табл. 3.13).

Таблиця 3.13

 

Норми мікроелементів для передпосівного оброблення насіння, г/т (Крамарьов С.М., 2010)

 

 

Цей захід доцільно поєднувати з протруюванням насіння інсектофунгіцидами, особливо при застосуванні інкрустації.

Оскільки мікроелементи можуть засвоюватися рослинами через листки, доцільно також проводити позакореневі підживлення. Їх здійснюють 2–4 рази впродовж вегетації рослин у комбінації з іншими агротехнічними заходами.

Позакореневі підживлення добривами, в яких мікроелементи перебувають у хелатній або органо-мінеральній формі, є найперспективнішим способом ліквідації дефіциту мікроелементів. Внаслідок кращого засвоєння рослинами, норми їх внесення значно менші порівняно з мінеральними солями. Коефіцієнт використання елементів живлення підвищується на 90–95 %.

Мікроелементи у вигляді неорганічних солей доступні для рослин лише на кислих ґрунтах (рН до 6). У ґрунтах, близьких до нейтральних, карбонатних і лужних ґрунтах доступність мікроелементів із солей наближається до нуля. Тому мікро­елементи краще використовувати в рухомій біологічно активній формі у вигляді хелатів.

Отже, диференційоване застосування мікродобрив має бути невід’ємною складовою системи удобрення.

Внесення мікродобрив у ґрунт з іншими способами застосування мікроелементів дає найвищі прирости врожаю, а також створює певний рівень кореневого живлення рослин мікроелементами впродовж вегетації. Передпосівне оброблення насіння забезпечує рослини мікроелементами на початку росту, зумовлюючи певну перебудову процесів життєдіяльності зародка. Позакореневі підживлення дають змогу поліпшити живлення рослин мікроелементами у відповідні періоди їх вегетації.

Профілактичні норми біологічно активних мікроелементів, які вносять незалежно від складу ґрунту, не впливають на загальний вміст мікроелементів у ґрунті, але сприятливо впливають на стан рослин. Повністю виключається стан фізіологічної депресії рослин, що призводить до підвищення стійкості їх проти захворювань, а в кінцевому результаті – сприяє підвищенню врожаю культур і поліпшенню якості вирощуваної продукції.

З практичного погляду в межах окремого господарства потрібно визначити вміст у ґрунтах рухомих сполук мікроелементів. Це дасть змогу виявити ділянки з недостатнім вмістом певних мікроелементів і, залежно від культури, застосовувати композиції мікродобрив.

sПитання для самоконтролю

 

1. Яке значення мають мікроелементи для живлення рослин?

2. Які культури найчутливіші до нестачі бору?

3. Назвіть вміст рухомих сполук мікроелементів в основних типах ґрунтів.

4. Під які культури і в яких нормах насамперед потрібно застосовувати мідні добрива?

5. Назвіть умови найефективнішого застосування молібде­нових добрив.

6. Розкажіть про особливості застосування залізних доб­рив.

7. Які є способи і строки застосування мікродобрив?

8. Назвіть умови, що сприяють ефективному застосуванню мікродобрив.

 

 

3.8. ТЕХНОЛОГІЯ ЗАСТОСУВАННЯ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ

 

Питання підвищення окупності мінеральних добрив були актуальними завжди, а на сучасному етапі розвитку сільського господарства, за різкого підвищення вартості та зменшення їх застосування, воно ще актуальніше.

Мінеральні добрива – це продукти безперервного вироб­ництва і сезонного використання. Від початку виробництва до застосування вони деякий час (до 9 міс.) зберігаються у складських приміщеннях. Більшість мінеральних добрив розчиняється у воді. Тому при зберіганні їх під відкритим небом із них вимивається значна частина елементів живлення, погіршуються фізичні властивості, втрачається сипучість, що ускладнює їх використання. При цьому втрати добрив можуть сягати 10–15 %.

Для запобігання втратам під час перевезення незатарених добрив автомобілями їх кузови повинні мати металеву кришку або брезентовий тент. Затарені добрива в мішках або контей­нерах можна перевозити бортовими машинами. Застосування контейнерів (гумокордових багаторазового використання, поліетиленових разового використання, складаних, на зразок плодових, з поліетиленовим вкладнем) дає змогу різко знизити втрати добрив, повністю механізувати завантажувально-розвантажувальні роботи. Під час перевезення добрив із складів потрібно отримати сертифікат, в якому зазначені маса добрива та вміст елементів живлення. Відпускати добрива зі складу потрібно також лише за їх масою з відповідним оформленням документації.

У міжсезонний період мінеральні добрива зберігають у типових складах з водонепроникними покрівлею і стінами. Складські приміщення обладнують примусовою вентиляцією для підтримання відповідної вологості повітря. За її відсутності у теплу і в сонячну суху погоду вікна і двері відкривають, а в сиру – закривають.

У зв’язку з сезонністю застосування добрив і нерівно­мірністю надходження впродовж року виникає необхідність у їх складуванні. Типи і розміри складів визначать з урахуванням річної оборотності добрив. Розмір складу господарства залежить від перспективної потреби в мінеральних добривах і коефіцієнта їх обертання. Вони мають відповідати таким вимогам: повна ізоляція добрив від атмосферних опадів, талих і ґрунтових вод, підтримання мікроклімату, який виключає надходження повітря, механізація навантажувально-розвантажувальних робіт, наявність бетонних або асфальтованих підлог.

 

 

 

 

 

Засіки повинні мати таблички з назвою добрива, його масою, вмістом елементів живлення, датою надходження.

Схильні до злежування незатарені добрива укладають навантажувачами і конвеєрами в купи заввишки 1,5–2 м, а добрива, які не злежуються, укладають у купи заввишки до 2,5–3 м, суперфосфат гранульований – до 5 м. Щоб не допускати руйнування складу внаслідок механічного тиску добрив, висота їх насипу під стіною не має перевищувати 1,5 м.

Затарені добрива до місця штабелювання подають стрічковими конвеєрами. Мішки з аміачною селітрою і карбамідом складають вручну на дерев’яні щити хрест-навхрест до 15 ярусів у штабелі, а складні добрива і суперфосфат – до 20 ярусів. Пошкоджені й підмоклі мішки, а також добрива з підвищеною вологістю зберігають окремо.

Для зберігання рідких добрив на складах хімізації виділяють спеціальні майданчики, огороджені вогнетривкими матеріалами. На майданчиках встановлюють металічні верти­кальні або горизонтальні резервуари з комплектом устаткування, що забезпечує їх герметичність. Місткість слід заповню­вати не більше ніж на 95 %, щоб не допускати втрат добрив від нагрівання (переливання через край місткості).

Технологічні схеми підготовки, транспортування і внесення мінеральних добрив. Сипучі незатарені добрива завантажують у розкидачі або автосамоскиди безпосередньо в складських приміщеннях за допомогою мостових грейферних кранів, механічних лопат тощо. За потреби добрива подрібнюють і просіюють крізь сита.

Деякі види добрив транспортують і вносять на поля окремо. Під час перевезення на невеликі відстані (до 5 км) можна застосовувати також суміші добрив. Якщо відстань для перевезення суміші більша, то вона може розшаровуватися на компоненти. Виготовлення сумішей проводять на спеціальних установках або за допомогою автонавантажувачів-змішувачів.

Оскільки розмір часточок добрив під час внесення непо­винен перевищувати 5 мм, їх у разі потреби подрібнюють. Для цього використовують подрібнювачі або розтарювачі-подрібню­вачі.

Залежно від потреби в добривах, забезпеченості транспортними засобами та відстані до поля вибирають відповідну технологію внесення добрив.

 

 

 

 

 

Найчастіше використо­вують такі технології внесення добрив:

безперевальна (прямоточна) – добрива завантажують в автомобілі або тракторні причепи, якими їх транспортують до поля і вносять у ґрунт;

перевантажувальна – застосовують за відстані 7–15 км від складу до поля. Добрива транспортують до поля спеціальними транспортно-перевантажувальними засобами, наприклад авто­мо­білями-самоскидами, і перевантажують їх на тракторні машини, які використовують лише для внесення добрив;

перевальна – застосовують, як виняток, за сприятливих погодних умов у разі масового завезення добрив у господарство. Добрива транспортують автомобілями-самоскидами до поля і вивантажують на спеціальні майданчики, звідки їх завантажують на тракторні машини і вносять у ґрунт.

Поле розбивають на загінки, враховуючи його рельєф та напрям вітру, відбивають поворотні смуги, проводять лінію першого проходу агрегату, після чого починають вносити добрива. Основним показником якості внесення добрив є дотримання заданих доз і співвідношення між елементами живлення, рівномірність розподілу їх по всьому полю.

Способи внесення мінеральних добрив. Розширене відтворення родючості ґрунтів і забезпечення сільськогоспо­дарських культур елементами живлення відповідно до їх біологічних потреб у певних ґрунтово-кліматичних умовах потребує застосування різних способів внесення добрив.

 

 

 

 

Розрізняють такі способи внесення добрив:

основне (допосівне, передпосівне) – внесення основної маси добрив у ґрунт до сівби або садіння;

рядкове (припосівне) – внесення добрив під час сівби або садіння;

підживлення – внесення добрив у період вегетації рослин;

позакореневе підживлення – підживлення рослин розчинами добрив за допомогою обприскування надземної частини рослин.

Оскільки основним способом живлення рослин є кореневе живлення, то внесення добрив у ґрунт з метою його регулювання й оптимізації має першочергове значення.

Основне внесення добрив забезпечує живлення рослин упродовж усього періоду вегетації. До сівби вносять гній та інші органічні добрива і зазвичай переважну більшість загальної норми мінеральних добрив. Основне внесення проводять восени або навесні залежно від ґрунтово-кліматичних умов, особли­востей удобрення, наявності добрив та інших причин.

Основне внесення фосфорних і калійних добрив проводять переважно восени під зяблеву оранку, щоб добрива потрапили у постійно зволожений шар ґрунту, де розміщується основна маса коренів.

Під час сівби вносять легкозасвоювані форми елементів живлення, які необхідні для рослин на самому початку росту. Це переважно фосфорні добрива, потрібні рослинам, у першу чергу, на ювенільних стадіях розвитку. Під час сівби добрива завжди вносять локально, що значно підвищує їх використання. Так, коефіцієнт засвоєння фосфору з суперфосфату гранульованого зерновими підвищується до 40–60 %, а врожайність підвищується на 1,5–3 ц/га за окупності 1 кг фосфору 12–15 кг зерна.

Дози рядкового удобрення невисокі, оскільки розраховані на дію впродовж короткого терміну. Під зернові й зернобобові – це 10–20 кг/га P₂O₅, під картоплю і розсаду овочевих культур дози можуть бути збільшені до 20–30 кг/га. Для культур, які негативно реагують на високі концентрації ґрунтового розчину (кукурудза, льон, морква, цибуля, огірок та інші), дози рядкового удобрення не мають перевищувати 10 кг/га.

Незважаючи на те, що рядкове удобрення розраховане на початок росту рослин, воно важливе для всього їх життя. За сприятливих умов живлення у молодих рослин формується потужніша коренева система, рослини швидше розвива­ються і легше переносять тимчасові посухи, менше пошкоджуються шкідниками і хворобами, краще конкурують з бур’янами.

Під час сівби в рядки насамперед вносять фосфорні добрива, значно менше – азотні, а калійні часто не дають ефекту (за винятком посівів калієфільних рослин) і навіть можуть знижувати врожай, зокрема дрібнонасінних культур. Рядкове внесення азоту під час сівби зернових після добре удобреного попередника, зазвичай, не дає збільшення врожаю. Позитивна дія рядкового удобрення значно слабша або не виявляється зовсім, якщо до сівби вносили високі дози добрив.

Після сівби добрива вносять, щоб підтримати рослини у період інтенсивного росту, коли вони засвоюють багато елементів живлення. Особливо ефективне ранньовесняне підживлення озимих культур. Воно є обов’язковим і високо­окупним заходом у технології їх вирощування (12–15 кг зерна на 1 кг азоту). Крім того, підживлення широко застосовують на багаторічних сіяних сінокосах і пасовищах, природних кормових угіддях, на посівах багаторічних трав, які вирощують у сівозміні.

Підживлення необхідне, якщо до сівби добрив не вносили зовсім або вносили недостатньо. За високих норм під просапні, зокрема в умовах достатнього зволоження на ґрунтах легкого гранулометричного складу, частину їх доцільно вносити для підживлення. За середніх норм воно не ефективне. У разі неглибокого загортання в міжряддя ефективність підживлень значною мірою залежить від вологості ґрунту впродовж вегетації.

Для підживлення озимих і ярих зернових культур застосовують розчини азотних добрив (КАС, карбаміду) з метою підвищення якості зерна (насамперед білковості). Механізм поглинання листками мінеральних речовин такий самий, як і коренями. Першим етапом поглинання іонів із розчину є обмінна адсорбція – процес, який відбувається на поглинальній поверхні майже миттєво. У коренів і листків поглинання солей із розчину значною мірою залежить від показника pH середовища, концентрації розчину, тривалості контактування з поглинальною поверхнею.

Дози добрив для післяпосівного внесення визначають за результатами ґрунтової і рослинної діагностики.

Внесення мінеральних добрив упродовж вегетаційного періоду називають роздрібним. Одночасне внесення кількох норм мінеральних добрив на два і більше років називають періодичним. Проте воно не отримало широкого поширення. Періодичне внесення добрив можна проводити у посушливіших районах на ґрунтах важкого гранулометричного складу. При цьому потрібно враховувати чергування культур на полі. Для плодових та інших багаторічних рослин періодичне внесення мінеральних добрив є скоріше правилом, ніж винятком. Його також застосовують за підпокривного вирощування багаторічних трав, під час створення культурних пасовищ, а також у господарствах, які купують багато добрив. За недостачі добрив недоцільно застосовувати їх про запас на частині площі (крім наведених випадків) та не удобрювати інші поля. Періодично (про запас) можна вносити фосфорні й калійні добрива та деякі мікроелементи.

Є різні оцінки цього способу внесення добрив. В одних випадках він має переваги перед щорічним, в інших – його ефективність рівна або поступається останнім. На ґрунтах, де інтенсивно відбувається закріплення фосфору добрив і необмін­на фіксація калію, запасне внесення добрив поступається щорічному.

Не можна вносити калійні добрива про запас на піщаних і супіщаних ґрунтах, з яких калій вимивається. Внесення високих норм калію, крім того, підвищує його вміст в урожаї (понад 3 % K₂O в сухій речовині), що шкідливо для тварин, а у разі використання хлоровмісних добрив може погіршуватися і якість рослинницької продукції.

Азотні добрива періодично не вносять унаслідок їх вимивання і газоподібних втрат.

За характером розміщення мінеральних добрив під час їх внесення розрізняють поверхневе і внутрішньоґрунтове внесення (рис. 3.7).

 

 

Рис. 3.7. Класифікація способів внесення мінеральних добрив

 

Поверхневе внесення — розсіювання добрив на поверхні ґрунту з наступним загортанням їх ґрунтообробними знаряддями або без загортання, коли добрива вносять на сіножатях, пасовищах чи посівах сільськогосподарських культур. Поверхневе внесення добрив здійснюють розкидним (суцільним) або локальним способом.

Розкидне (суцільне) внесення – це суцільний розподіл добрив на поверхні ґрунту. Його проводять розкидачами добрив, сівалками та машинами для внесення рідких добрив. Добрива при цьому можуть залишатися на поверхні ґрунту або загортатися в нього ґрунтообробними знаряддями.

Поверхнево-локальне внесення – це розміщення мінеральних добрив на поверхні ґрунту концентрованими осередками, переважно у вигляді стрічок різної ширини. Загортання добрив у ґрунт з максимальним збереженням стрічок проводиться під час наступного його обробітку.

Внутрішньоґрунтове внесення – це внесення добрив з одночасним загортанням їх у ґрунт. Здійснюється переважно локальним способом або внаслідок суцільного перемішування добрив з певним об’ємом ґрунту комбінованими ґрунто­обробними знаряддями.

Локальне внутрішньоґрунтове внесення – це внесення добрив з розміщенням їх у ґрунті осередками різних форм і розмірів (суцільними або окремими стрічками і проміжками, екраном, гніздами тощо), зорієнтованих відносно рослин або поверхні ґрунту. Локальне внесення добрив дає змогу збільшити врожайність культур, ц/га: зернових – на 2–5; картоплі – на 20–50; овочевих, кормових і силосних – на 20–40; соняшнику, сої – на      2–3. Крім того, за такого способу внесення добрив зменшується забруднення довкілля. Ефектив­ність цього способу внесення добрив значною мірою залежить від таких умов: рівня родючості ґрунтів та їх гранулометричного складу, вологозабезпеченості, біологічних особливостей культур, форм, видів і норм добрив, параметрів розміщення їх у ґрунті тощо. Проте систематичне щорічне стрічкове внесення середніх і високих норм добрив знижує результативність цього способу.

Локальне внесення добрив, порівняно з розкидним, значно підвищує ступінь використання добрив: азоту – на 10–15 %, фосфору – на 5–10, калію – на 10–12 %, що робить передумови для зниження норми їх внесення на 25–30 %.

Вибираючи строки, прийоми і способи внесення добрив, потрібно прагнути вирішити такі завдання: створити умови максимальної доступності для рослин елементів живлення, забезпечити рослини оптимальним живленням упродовж всієї вегетації, зокрема в критичні періоди, тобто у період найбільшої потреби в добривах; скоротити втрати елементів живлення від вимивання, зменшити хімічне необмінне їх поглинання і перехід у недоступні для рослин форми. Крім того, потрібно врахову­вати також біологічні особливості культур, особливо формуван­ня їх кореневих систем, розподіл вологи по профілю ґрунту – за надлишку вологи добрива можуть вимиватися, а за нестачі зволоження і пересихання погано використовуватися росли­нами.

Технології внесення мають забезпечувати розміщення добрив у зоні розвитку кореневої системи і мінімальну фіксацію їх ґрунтом. Добрива повинні бути загорнені у стабільно зволожуваний шар ґрунту, що забезпечить їх добру доступність упродовж усієї вегетації. Потрібно також враховувати, що елементи живлення можуть вимиватися та переміщуватися внаслідок дифузії. Вимиваються переважно азотні добрива у формі нітратів. Вимивання добрив характерне для ранньої весни і пізньої осені. Тому важливо правильно вибрати час внесення азотних добрив з метою його наближення до періоду найінтенсив­нішого засвоєння азоту рослинами.

Фосфорні добрива зберігаються у місцях внесення і, навіть, на ґрунтах легкого гранулометричного складу майже не мігрують по ґрунтовому профілю.

Калійні добрива, зазвичай, обмінно поглинаються ҐВК і лише на піщаних, супіщаних і торф’яних ґрунтах калій вимивається в незначних кількостях.

На зв’язних ґрунтах за осіннього внесення закріплення фосфору і калію майже однакове. Проте на кислих ґрунтах, чим раніше будуть внесені важкорозчинні фосфорні добрива, тим більше утворюється доступних форм фосфору. При цьому суперфосфат гранульований навпаки, щоб зменшити закріп­лення фосфору ґрунтом, краще вносити ближче до сівби або під час неї.

У разі мілкого загортання фосфорних і калійних добрив у зв’язку з пересиханням ґрунту вони не будуть використовуватися рослинами. Це також спостерігається за рядкового підживлення рослин культиваторами, що дає менший ефект, ніж у разі загортання добрив плугом.

Отже, під час вибору технології внесення добрив потрібно враховувати ці та інші особливості поведінки добрив у ґрунті та живлення рослин.

Нині більшість машин для поверхневого внесення мінеральних добрив обладнано тарілчастими і дисковими відцентровими механізмами, які досить нерівномірно розподіляють добрива за шириною захвату агрегату. У виробничих умовах нерівномірність внесення добрив нерідко досягає 60–80 %, що знижує їх ефективність: азотних – на 45–50 %, фосфорних – на 15–20, калійних і складних – на 36–40 %. Лише за використання якісних добрив та кваліфікованого налагодження механізмів нерівномірність внесення для машин з відцентровими робочими органами становить ± 25 %, для машин точного внесення – ± 15 %. Навіть використання різних способів обробітку ґрунту не дає змоги виправити допущену нерівномірність внесення добрив і, як наслідок, забезпечити рослини елементами живлення.

Поряд з нерівномірністю внесення добрив до втрат урожаю призводить також незадовільне загортання їх у ґрунт. Особливо це стосується фосфорних добрив, оскільки фосфор у ґрунті майже не переміщується. Ці недоліки майже усуваються під час заміни розкидного способу внесення добрив локальним.

Внесення мінеральних добрив з поливною водою називають фертигацією. Цей захід проводять як до сівби, так і в період вегетації рослин. Висока ефективність цього методу досягається внаслідок збільшення коефіцієнта використання елементів живлення добрив, зниження концентрації ґрунтового розчину та підтримання його на певному рівні, надходження елементів живлення в доступній формі відповідно до біологічних потреб рослин.

Оцінка якості підготовки добрив до внесення. У добривах вологість і гранулометричний склад мають відповідати встановленим вимогам, не мати домішок і грудочок діаметром понад 5 мм. Злежані мінеральні добрива завчасно подрібнюють. Фосфорні добрива можна подрібнювати за 30 діб до внесення, калійні – за 10, азотні – за 3 доби. Для контролю за якістю подрібнення добрив періодично відбирають 2–3 проби масою близько 1 кг з буртів подрібнених добрив і просівають крізь сито з отворами 5 мм.

За наявності у добривах часточок понад 5 мм машини для подрібнення потрібно регулювати.

Для виготовлення однорідних за хімічним складом сумішей добрив вихідні компоненти повинні мати однаковий або близький гранулометричний склад. Завантаження агрегатів різними добривами без попереднього змішування не допускається.

Оцінка якості основного удобрення. Контроль та оцінку якості робіт потрібно проводити під час налагодження агрегатів (періодично),  виконання роботи, приймання і здавання її після закінчення за такими показниками: дотримання заданих доз і співвідношення окремих елементів живлення, рівномірність розподілу добрив по полю, глибина їх загортання.

Під час руху агрегату тракторист має дотримуватися прямолінійності (викривлення шляху виправляється під час наступного проходу), правильно керувати агрегатом на поворотах (повороти агрегату і подача його назад здійснюється лише після відключення дозувальних пристроїв та після підняття робочих органів), дотримуватися постійної поступальної швидкості і рівномірного завантаження добрив. Суміжні проходи агрегату мають дорівнювати робочій ширині його захвату. Перекриття суміжних проходів машин має становити не більш як 5 % ширини їх захвату, або не більш як 10 см (машини для внутрішньоґрунтового внесення добрив).

Під час внутрішньоґрунтового внесення добрив забивання робочих органів рослинними залишками і ґрунтом не допускається. Глибину внесення добрив визначають лінійкою, відкриваючи борозни. Середню величину кількох замірів приймають за фактичну глибину внесення добрив. Відхилення від заданої величини не має перевищувати ± l,5 см.

Якщо для внесення добрив використовують машини, в яких дозувальні апарати мають привід від вала відбору потужності двигуна трактора, агрегат має постійно працювати на тій передачі, за якої встановлювали дозу внесення добрив. Швид­кість руху агрегату контролюють на відстані не менш як 50 м.

Під час роботи агрегатів контролюють відповідність заданої дози внесення добрив до фактичної. Відповідно до агротехнічних вимог вона не має перевищувати 10 %.

Після закінчення внесення мінеральних добрив на полі не має бути просівів, необроблених ділянок і поворотних смуг. Лише після усунення виявлених недоліків приймають та оцінюють якість виконаної роботи.

Оцінка якості підживлення. До різних способів піджив­-лення сільськогосподарських культур встановлені відповідні вимоги. Контроль за їх дотриманням проводять за такими показниками: правильний вибір форм добрив, строків і способів їх внесення; підготовка добрив до внесення, дотримання заданих дози і рівномірності розподілу добрив.

Просапні культури слід підживлювати якомога раніше (картоплю — після появи сходів, буряк, кукурудзу і соняшник – не пізніше як після появи 4–5-го листків). Залежно від культури, ступеня розвитку рослин, гранулометричного складу ґрунту та його вологості добрива вносять на глибину 8–14 см. Виходячи з цих умов, безпосередньо у відповідних умовах визначають глибину внесення і відстань стрічки добрив від рядка. Під час під­живлення просапних культур внесення добрив кожним робочим органом не має відрізнятися від заданої дози більш ніж на 8 %.

 

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Які вимоги ставляться до зберігання мінеральних добрив?

2. Які особливості транспортування мінеральних добрив?

3. У чому полягає суть підготовки мінеральних добрив до внесення?

4. Назвіть основні способи внесення добрив.

5. Визначити відхилення дози внесення азотних добрив (%), якщо задана доза становить 100 кг/га д. р., а фактична – 90 кг/га д. р.

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 4

 

ОРГАНІЧНІ ДОБРИВА І БАКТЕРІАЛЬНІ ПРЕПАРАТИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ці добрива, зазвичай, містять багато вологи та різні елементи живлення, тобто ті, які були в живих організмах. Тому їх ще називають повними добривами. У зв’язку з низьким вмістом елементів живлення органічні добрива недоцільно транспортувати на значні відстані. Тому їх використовують на місці виробництва (або близько). Звідси і назва – місцеві добрива.

Застосування місцевих органічних добрив – основний засіб впливу людини на колообіг елементів живлення в землеробстві. Він дає змогу не лише підтримувати, а й збільшувати ємність цього колообігу.

Деякі органічні добрива (гній, курячий послід, фекалії та ін.) дають змогу повторно використовувати значну частину елементів живлення, які вже були використані, з ґрунту і добрив. Отже, чим повніше на місцях використовують усі резерви органічних добрив, тим менше потрібно буде застосовувати мінеральних добрив.

Інші види органічних добрив тобто тих, які безпосередньо не виробляються в господарстві (торф, сапропелі, комунально-побутові відходи міст та ін.), є додатковим джерелом надходження елементів живлення в ґрунт.

Крім елементів живлення, органічні добрива – джерело надходження вуглекислого газу, який сприяє поліпшенню повітряного і кореневого живлення рослин. Вони також є енергетичним матеріалом для ґрунтових мікроорганізмів. Більшість органічних добрив самі багаті на мікрофлору. Вважають, що застосування їх в оптимальних нормах на 20–30 % підвищує ефективність від внесення мінеральних добрив, згладжує післядію несприятливих погодних умов. “Яким би не було великим виробництво мінеральних добрив у країні, гній ніколи не втратить свого значення як одне з основних добрив у сільському господарстві”, – писав Д.М.Прянишников.

На ґрунтах, зайнятих зерновими культурами, щороку мінералізується близько 0,8 т/га гумусу, просапними культурами – від 1,2 до 1,5 т/га залежно від типу ґрунту, вмісту в них гумусу та інших умов. На суглинкових ґрунтах за рахунок рослинних залишків відновлюється близько 50 % гумусу, а на супіщаних – близько 40 %. Решту гумусу має бути поповнено за рахунок органічних добрив. Прийнято, що на утворення одиниці доступного для рослин азоту мінералізується 20 одиниць гумусу.

Різке зменшення кількості застосування органічних добрив в Україні створює значний дефіцитний баланс гумусу в орних ґрунтах. За цих умов виникає потреба розширювати площі під посівами багаторічних бобових трав і бобово-злакових траво­сумішей, що сприятиме “оживленню” ґрунтів. Крім того, по­тріб­но скорочувати площі просапних культур у структурі посівів.

Досить важливою проблемою деяких органічних добрив, які регулярно продукуються, є необхідність їх постійної утилізації. Особливо це стосується великих тваринницьких комплексів, де виробляються значні обсяги рідкого і напіврідкого гною. Співвідношення у цих добривах вуглецю і азоту становить 1 : 7, що несприятливо впливає на накопичення гумусу в ґрунті. Тому їх внесення має поєднуватися з внесенням добрив з високим вмістом вуглецю – соломи, тирси, торфу, лігніну та ін.

 

4.1. ПІДСТИЛКОВИЙ ГНІЙ

 

 

 

 

 

Його склад залежить від кіль­кості і співвідношення цих складових, а вони неоднакові для різ­них видів (і віку) тварин і залежать від якості та кількості кормів.

У великої рогатої худоби, коней та овець твердих виділень більше, а у свиней менше, ніж рідких. За складом і удобрю­вальною цінністю ці виділення також нерівноцінні: понад 90 % усього фосфору міститься у твердих, а 50–75 % азоту і 80–90 % калію – у рідких виділеннях. Що більше в раціоні концентро­ваних кормів, засвоєння яких значно вище, ніж грубих кормів, то менше у виділеннях сухої речовини, але більше азоту і фосфору.

Азот, фосфор і сірка твердих виділень усіх тварин входять до складу різних органічних сполук і можуть бути доступними для рослин лише після мінералізації.

У рідких виділеннях усі елементи живлення знаходяться в легко мінералізованих або легкорозчинних формах і завдяки мікробіологічним перетворенням дуже швидко стають доступ­ними для рослин. У твердих і рідких виділеннях у найбільш рухомих, отже, і доступних для рослин формах, знаходяться калій та кальцій і меншою мірою магній.

Свіжі виділення тварин як добриво не використовують, оскільки вони можуть містити багато насіння бур’янів, хворобо­творних бактерій тварин і людини, забруднювати довкілля.

За ступенем розкладання підстилковий гній умовно поділяють на:

свіжий слабкорозкладений – це залишки кормів і підстилка, які майже не змінили колір і міцність;

напівперепрілий – це залишки кормів і підстилка, що набули темно-коричневого забарвлення, втратили міцність і легко розриваються; маса гною порівняно з вихідною зменшилася на 10–30 %;

перепрілий — це однорідна темно-коричнева маслоподібна маса, складові якої майже не розрізняються; на цій стадії втрачаються половина вихідної маси й органічних речовин;

перегній – це однорідна чорна сипуча маса; його вихід становить до 25 % свіжого гною.

Найбільшу удобрювальну цінність має напівперепрілий гній. Доведення його до перепрілого стану і перегною зменшує в 2–3 рази вміст органічних речовин, значно змінюється хімічний склад: унаслідок амоніфікації азотистих сполук відбуваються значні втрати азоту.

Для підстилки використовують солому зернових і зернобобових культур, торф, тирсу та інші матеріали. Залежно від виду і кількості підстилки вона збільшує вихід гною і впливає на його хімічний склад і втрати елементів живлення з нього. Підстилка поглинає рідкі виділення тварин та аміак, що знижує втрати азоту, калію й інших розчинних у воді елементів і газів.

Підстилка зменшує вологість гною. Він стає пухкішим, що пришвидшує мікробіологічне розкладання, полегшує його навантаження, зберігання, транспортування і внесення. Вона має велике санітарно-гігієнічне значення, створюючи м’яке тепле і сухе ложе для тварин. Тому досить важливою якістю підстилки є здатність поглинати рідини і гази.

Для поліпшення поглинальної здатності соломи її потрібно застосовувати у вигляді різки розміром 8–10 см. Гній на такій підстилці щільніше укладається в штабель і під час зберігання втрачає менше азоту та краще загортається в ґрунт.

Верховий торф, порівняно із соломою, має велику вологоємність: якщо одна масова частка соломи поглинає 3-и частини води, то торф – 10–15 частин, тирса – 4–4,5 частин.

Середньодобова кількість різних видів підстилкового матеріалів на одну голову худоби змінюється залежно від виду тварин, кількості та якості згодовуваних кормів і матеріально-технічних можливостей господарства (табл. 4.1).

Таблиця 4.1

Середньодобова кількість підстилки, кг,

на одну голову худоби

 

 

Вихід гною залежить від кількості підстилки, виду тварин і тривалості їх стійлового періоду. Його можна розрахувати кількома способами. Наприклад, при використанні на одну голову ВРХ за добу 2 кг соломи за стійловий період (200 діб) накопичується близько 7 т гною, а при використанні низинного торфу – 20 кг за добу вихід гною становить 12 т. Свині продукують за рік 1–1,5 т гною на одну голову, коні – 7 т, вівці – 0,5 т на одну голову.

Якщо виходити з того, що суха речовина корму засвоюється тваринами лише на 50 %, а інша половина її перетво­рюється на гній і підстилка поглинає рідкі виділення у відповідності 1 : 4, то вихід гною (Н) можна розрахувати за формулою:

Н = 4 (К : 2 + П),

де К – суха речовина корму;

П – маса підстилки.

Вихід гною також розраховують за формулою: Н = 2 (К + П). Наприклад, у Франції кількість гною визначають множенням маси всього стада худоби на коефіцієнт 25.

Для розрахунку виходу виділень для всього поголів’я худоби в господарстві його переводять в умовні голови за такими коефіцієнтами: корови й коні – 1,0; телята – 0,6; свині – 0,3; вівці й кози – 0,1; птиця – 0,02. Вихід твердих і рідких виділень від однієї умовної голови худоби становить 40 кг за добу. Як річний норматив виходу рідких і твердих виділень з урахуванням 15 % втрат під час зберігання прийнято 9,5 т на умовну голову. До цієї кількості виділень для всіх тварин, що є у господарстві, додають масу підстилкових матеріалів і отримують загальний вихід органічних добрив за рік.

Під час розрахунку маси гною, що зберігається в гноєсховищах або штабелях, потрібно враховувати його об’ємну масу, т/м³: свіжого – 0,4, ущільненого – 0,7, напівперепрілого – 0,8, перепрілого – 0,9.

Залежно від способів накопичення і зберігання та до внесення гною в ґрунт процеси розкладання його органічних речовин і втрати азоту можуть дуже відрізнятися. Використо­вують три способи зберігання гною: гарячий (пухкий), холодний (щільний) і гаряче-холодний (пухко-щільний). За гарячого способу зберігання гній складають у вузькі, не ширше ніж 3 м, штабелі без ущільнення, де він досить швидко розігрівається до температури 60–70°С. При цьому відбуваються великі втрати (20–30 %) азоту й органічних речовин. Гній має погану якість, що зумовлено нерівномірністю його розкладання: в одних місцях, зазвичай у середині штабеля, він дуже розігрівається, в інших (по краях) – пересихає і погано розкладається. За такого способу зберігання відбуваються значні втрати гноївки.

За холодного способу зберігання видалений з тваринниць­ких приміщень гній складають у штабелі завширшки 5 м і заввишки 1,5–2 м і відразу ущільнюють. Зверху його накривають шаром 10–15 см торфу, різаної соломи або ґрунту. В ущільненому штабелі температура взимку не піднімається вище 25°С, а влітку – 30–35°С. Мікробіологічні процеси уповільню­-ються, тому втрати органічних речовин і азоту мінімальні. Напівперепрілий гній взимку утворюється через 3–4 міс., перепрілий – через 7–8 міс. після закладання штабелю. За гаряче-холодного способу зберігання гній спочатку вкладають шарами 80–100 см, а після підвищення температури в шарі до 55–60°С його ущільнюють. При цьому температура знижується до 30–35°С, що відповідає холодному зберіганню. За такого способу зберігання напівперепрілий гній утворюється через 1,5–2 міс., а перепрілий – через 4–5 міс.

Найкращий гній отримують при утриманні худоби на глибокій підстилці. На початку стійлового періоду в приміщенні шаром 20–30 см розсипають торф вологістю не більше як 50 % із розрахунку 300 кг на одну корову. Потім на шар торфу кладуть шар соломи. Через кожні 10 діб насипають новий шар торфу або солом’яної різки.

У групових секціях з глибокою незмінною підстилкою застосовують солому злакових культур. Підстилку замінюють         1–2 рази на рік за кожної заміни поголів’я худоби. Спочатку настеляють шар 20–30 см. Через кожні 3–7 діб кладуть свіжу солому шаром 10 см. Цю технологію застосовують на фермах з виробництва молока з безприв’язним утриманням корів, під час вирощування ремонтних теплиць і нетелів за групового утримання молодняку.

Гній заготовляють також на вигульних майданчиках і у польових загонах, де як підстилку використовують солому і торф. Забирають його один – два рази на рік і вивозять у поле, складуючи в ущільнені штабелі. Такий гній досить високої якості. Він майже не втрачає аміаку.

Гноєсховища (котлованного або наземного типу) будують не ближче ніж 50 м від тваринницького двору і 200 м від житло­-вих приміщень. Дно гноєсховища має бути водонепроникним і мати нахил у бік збірника гноївки. Збірник гноївки будують із розрахунку 1,3 м³ на кожні 100 т гною.

Для вивезення гною на поле взимку під штабель готують майданчик – очищають його від снігу і застеляють шаром 20 см торфу або солом’яної різки. Штабель формують заввишки 1,5–2 м і завширшки 4–5 м, укривають шаром торфу або солом’яної різки (до 25 см). Штабелі розміщують по полю так, щоб при внесенні гною було якнайменше холостих проїздів гноєрозкидачів.

Гній є одним із джерел забур’янення полів. У середньому в 1 кг свіжого гною міститься від 50 тис. до 5 млн насінин бур’янів, значна частина яких життєздатна.

Насіння бур’янів потрапляє в гній кількома шляхами: разом з кормами, проходячи через травний канал коней, 10–12 % насіння зберігає схожість, корів – 24–27, свиней – 7–8 %; найбільш життєздатне насіння щавлю малого, лободи, ромашки та ін.; із підстилкою; внаслідок потрапляння насіння рослин, що ростуть на буртах, за тривалого зберігання гною.

За неправильного зберігання гною в буртах бур’яни дружно проростають, що зумовлює сильне вторинне забур’янення органічних добрив. Так, кількість життєздатних насінин за літній період може збільшуватися у 10–50 разів.

Застосування підстилкового гною розпочинають із розподілу наявної його кількості в господарстві між сівозмінами і поза ними в такому порядку: овочеві, прифермські кормові, польові.

Овочеві культури найвибагливіші до родючості ґрунту, але реакція їх на органічні добрива неоднакова. Найкраще на них реагують сланкі культури (огірок, кабачок, гарбуз, кавун, диня і т. д.), а також цибуля, часник, капуста білоголова і цвітна, зелені культури, редиска.

Гній вносять під кормові культури на полях поблизу ферм, що знижує транспортні витрати. Найчутливіші з них – кукурудза, однорічні, особливо багаторічні трави, кормові коренеплоди.

У польових сівозмінах гній вносять під кукурудзу на зерно, буряк цукровий, картоплю, озимі зернові. Широко практикують його внесення в чистих і зайнятих парах.

Норми гною залежать від ґрунтово-кліматичних умов, його кількості і якості, способів внесення, біологічних особли­востей сільськогосподарських культур, економічної доцільності та екологічної безпечності. На Поліссі під просапні культури вносять 30–60 т/га, зокрема під буряк цукровий – 40–50, картоплю – 50–60, кукурудзу – 30–40, під зернові – 20–30 т/га; в Лісостепу під просапні культури вносять 40–50 т/га, в районах недостатнього зволоження – 20–35, під зернові – 20–25, на еродованих ґрунтах – 40–60 т/га; в Степу на богарних землях під зернові колосові вносять 20–25 т/га, під просапні – 30–40, на зрошуваних землях під просапні – 60–80 т/га.

Підстилковий гній вносять на поля гноєрозкидачами і в той же день загортають у ґрунт, оскільки не заораний упродовж доби гній втрачає до 50 % аміачного азоту. Глибина загортання гною в ґрунт залежно від ґрунтово-кліматичних умов і ступеня його розкладання коливається від 15 до 30 см. За мілкого загортання у вологому ґрунті розкладання його пришвид­шується, за глибокого – уповільнюється. За нестачі вологи (в засушливих умовах) мілке загортання затримує розкладання гною і ще більше висушує ґрунт. На ґрунтах легкого грануло­метричного складу гній потрібно загортати глибше.

У разі локалізації основного внесення гною (у борозни, в рядки) мінімальні норми його зменшують у 2-а рази, а за локального внесення під час садіння (в ямки) – в 4-и рази.

Локалізація та зменшення норм внесення за будь-якого способу застосування гною значно підвищує оплату його одиниці приростом урожаю першою культурою. Залежно від норми і ґрунтово-кліматичної зони 1 т гною окуплюється такими приростами врожаю, ц: картоплі – 1,3–2,2, буряку цукрового – 1,9–3,8, зернових колосових – 0,13–0,29, кукурудзи – 0,2–0,3; при внесенні гною з мінеральними добривами прирости врожаю відповідно становлять, ц: 0,27–2,0, 1,1–3,0 і 0,14–0,22. Зазвичай, 1 т гною, внесеного у сівозмінах Полісся, забезпечує приріст урожаю 1,2 ц, в Лісостепу – 0,8, у Степу – 0,6 ц у перерахунку на зерно.

Із внесеного у ґрунт гною в перший рік рослини використовують 20–30 % азоту, 30–40 – фосфору і 60–70 % калію загального їх вмісту. Отже, порівняно з мінеральними добривами азот у перший рік засвоюється гірше, фосфор — майже вдвічі краще, а калій майже однаково як і з мінеральних добрив. Тому гній насамперед потрібно доповнювати мінеральними азотними добривами. Це підтверджується і відповідними розрахунками. Наприклад, якщо напівперепрілий солом’яний гній містить 0,5 % азоту, 0,25 – Р₂О₅ і 0,6 % К₂О, то при його внесенні 30 т/га в ґрунт надходить відповідно 150 кг азоту, 75 кг Р₂О₅ і 180 кг К₂О. У перший рік культури засвоюють відповідно: азоту (30 %) 45 кг/га, Р₂О₅ (35 %) 26,3 кг/га і К₂О (60 %) 108 кг/га за співвідношення N : Р₂О₅ : К₂О, що дорівнює 1,7 : 1,0 : 4,1.

Більшість сільськогосподарських культур найбільше засвоює азоту, потім калію і менше фосфору у таких (N : Р₂О₅ : К₂О) співвідношеннях: зернові колосові – 2,8 : 1 : 1,9, трави – 3,5 : 1 : 3,0, зернобобові – 5 : 1 : 2. Калієфільні культури засвоюють більше калію: картопля 3 : 1 : 4, коренеплоди                    3–4 : 1 : 4–6, соняшник 2 : 1 : 6–7 і т. д. Отже, всі культури, за винятком соняшника, при удобренні гноєм потребують додаткового внесення азоту мінеральних добрив. На другий і в наступ­ні роки елементи живлення з гною продовжують використовуватися культурами сівозміни. Використання азоту, фосфору і калію іншою культурою на другий рік відповідно становлять        15–20, 10–15, 10–15 %, на третій рік – 10–15, 15–10, 0–10 %.

Тривалість післядії гною залежить від ґрунтово-кліматичних умов, зокрема від гранулометричного складу ґрунту. На піщаних і супіщаних ґрунтах сумарна його дія триває 3–4-и роки, на легко- і середньосуглинкових – 6–8, на важко­суглинкових і глинистих – 10–12, іноді 16 років. За дією на продуктивність культур гній не поступається мінеральним добривам, внесеним у нормах в еквівалентних кількостях, а на легких, бідних на органічні речовини ґрунтах навіть переважає їх.

Найвищий ефект спостерігається за сумісного внесення гною (органічних добрив) і мінеральних добрив, тобто у разі доповнення недостатньої кількості елементів живлення гною елементами живлення мінеральних добрив. Проте на практиці гній вносять лише під одну – дві культури сівозміни, а під інші культури, з урахуванням післядії гною, вносять лише мінеральні добрива.

Внесення органічних добрив має сприяти підтриманню бездефіцитного балансу в ґрунті органічних речовин. Вважають, що для цього щороку потрібно їх вносити (в перерахунку на напівперепрілий солом’яний гній) на Поліссі 14–18 т, у Лісостепу – 11–13, у Степу – 9–10 т на 1 га площі сівозміни.

У середньому 1 т внесеного гною забезпечує утворення такої кількості гумусу в ґрунті, кг: на Поліссі – 42, в Лісостепу – 54, в Степу – 59.

Під час зберігання із гною стікає гноївка – цінне швидкодіюче добриво. Гноївка, яка збирається у гноївко­збірниках біля тваринницьких приміщень, містить 0,1 % азоту, 0,03 – Р₂О₅, 0,28 % К₂О, тоді як гноївка, яка збирається у гноєсховищах, містить 0,26 % азоту, 0,06 – Р₂О₅ і 0,58 % К₂О. Отже, гноївка — це азотно-калійне добриво.

Для зниження втрат азоту в гноївку добавляють відпрацьо­ване моторне мастило із розрахунку 3–4 л на 1 м² поверхні. Із свіжого гною виділяється 10–15 % гноївки, а за гарячого способу зберігання – ще більше.

Гноївку найкраще використовувати для виготовлення компостів. Без компостування норма її внесення становить 10–20 т/га. Підживлення просапних культур нормою 5–7 т/га для першого підживлення і 8–12 т/га – для другого проводять на глибину 8–12 см. Для підживлення озимих, пасовищ і сінокосів гноївку (3–5 т/га) у 2–3 рази розводять водою. Проте якщо вміст у ній азоту менш як 0,2 %, розведення не потрібне. Вважають, що 1 т гноївки підвищує врожайність культур на  1 ц (у перерахунку на зерно).

 

4.2. БЕЗПІДСТИЛКОВИЙ ГНІЙ

 

Ведення тваринництва на промисловій основі не передбачає застосування підстилки.

 

 

 

 

Залежно від кількості води, що зумовлено технологією його виділення, безпідстилковий гній поділяють на напіврідкий (містить більш ніж 8 % сухої речовини), рідкий (3–8 %) та гнойові стоки (лише 3 % сухої речовини).

Для розрахунку кількості отриманих органічних добрив застосовують коефіцієнт для перерахунку на умовний гній із вмістом 25 % сухої речовини і 75 % води. Коефіцієнт для перерахунку (К) розраховують за такою формулою:

 

К = (100 – В_факт) : (100 – В_умов),

 

де В_факт – фактична вологість, %;

В_умов – умовна вологість (75 %). Якщо, наприклад, вологість гною 90 %, то К = (100 – 90) : (100 – 75) = 10 : 25 = 0,4.

Якщо вологість безпідстилкового гною не визначають, то можна використати такі коефіцієнти для перерахунку в умовний гній: гнойові стоки – 0,06; рідкий безпідстилковий гній – 0,2; напіврідкий – 0,5; підстилковий гній і різні компости – 1.

Приблизний вихід безпідстилкового гною на добу від однієї голови великої рогатої худоби (ВРХ) становить 40–55 л   (25–35 л калу, 10–15 л сечі та 5–10 л води), від однієї свині – 10–12 л. Потрібно також враховувати, що 1 м³ рідкого гною важить близько 0,95 т, напіврідкого – 0,9 т. Такий гній досить текучий, він легко рухається по трубопроводах самопливом і його можна перекачувати за допомогою насосів, що значно спрощує очищення тваринницьких приміщень та створює умови для повної механізації його внесення в ґрунт.

Кількість і якість рідкого безпідстилкового гною залежить від виду і віку тварин, типу годівлі, тривалості періоду відгодівлі або стійлового утримання, кількості води, що витрачається на прибирання гною з приміщень, технології зберігання. Так, збільшення кількості води призводить до зростання об’єму гною. Наприклад, під час збільшення вологості лише на 2 % (з 90 до 92 %) його об’єм збільшується на 25 %. У середньому рідкий гній усіх видів тварин містить 0,3 % азоту, 0,13 – Р₂О₅ і 0,3 % К₂О. Після розшарування гною в рідку фракцію переходить 80 % азоту, 70 – фосфору і 90 % калію.

Місткість гноєсховища розраховують з урахуванням виходу гною і тривалості періоду зберігання, коли його не вносять (відсутність вільних полів або коли вони вкриті снігом, бездоріжжя тощо). Це, зазвичай, триває 2–6 міс. Виходячи з цього, гноєсховища розраховують на зберігання рідкого гною впродовж 10 міс.

Останнім часом досить широко застосовують різні способи оброблення безпідстилкового гною під час зберігання.

Анаеробне оброблення – за допомогою метанових бактерій проводять зброджування гною за температури 30–58°С. Це ефективний спосіб його знезараження, дегельмінтизації і дезодорації, а отриманий при цьому метан можна використовувати на виробництві та у побуті. За удобрювальною цінністю такий гній майже не різниться від вихідного.

Термічне оброблення – знезараження гною, яке ґрунтується на зсіданні білків за температури понад 56°С. Прогрівання його впродовж доби за температури 56°С майже не зумовлює втрат азоту, тоді як його втрати під час висушування за температури 105°С до сталої маси досягають 50–75 %.

Оброблення формаліном – у гній додають 1–5 л формаліну із розрахунку на 1 т. Це затримує мікробіологічні процеси, усуває неприємний запах, зменшує втрати азоту (формалін з аміаком утворює уротропін – повільнодіюче азотне добриво).

Найпростішим способом накриття є природна кірка на поверхні гною, яка утворюється з гною великої рогатої  худоби завдяки грубим, волокнистим складовим корму. Залежно від товщини вона може зменшити випаровування аміаку до 70 %. Ще одним простим способом накриття гноєсховищ є солом’яна різка. На 1 м² поверхні потрібно 5–7 кг соломи, що забезпечує товщину шару покриття 15–25 см. Для подрібнення соломи і вистилання нею гною застосовують кормозбиральний комбайн. З часом солома перегниває і після перемішування з гноєм вноситься на поля. Вкриття гною запобігає також утворенню дурманного газу – закису азоту N₂O.

Для накриття гноєсховища використовують різні грану­ляти, якими вкривають поверхню гною, змішуючи з кіркою. Після досягнення товщини шару 15 см вони забезпечують необхідне зменшення випарів. Під час перемішування, завдяки незначній питомій масі, гранулят знову спливає на поверхню. Кожного року разом з гноєм на поля вноситься 5–10 % гранулятів, тому цей матеріал потрібно регулярно поповнювати.

Для накриття гноєсховищ використовують плавучі елементи – шестикутні плитки діаметром 25 см. Вони щільно прилягають одна до одної і таким чином вкривають поверхню гною у сховищі на 98 %, зменшуючи звітрення газів до 90 %. Плавучі елементи можна застосовувати лише на рідкому гною, який не має природної кірки.

 

 

 

 

Щоб плівку не зірвало вітром, її кріплять до боків сховища так, щоб вона могла змінювати висоту у міру наповнення сховища. Однак при цьому виникає проблема з перемішуванням гною.

Найефективнішим, але й найдорожчим, способом затримування випарів є дах над гноєсховищем. При цьому передбачають вентиляційні отвори, які зменшують надмірний тиск та небезпеку спалаху й вибуху та проводять антикорозійні заходи.

Норми внесення рідкого гною під сільськогосподарські культури визначають за вмістом азоту (табл. 4.2).

 

Таблиця 4.2

Норми внесення рідкого гною

 

 

Максимальні норми органічного азоту залежать від гранулометричного складу ґрунтів: важко- і середньосуглинкових – 250 кг/га, легкосуглинкових – 230, супіщаних і піщаних – 200 кг/га.

Безпідстилковий гній вносять як для основного удобрення, так і для підживлення. На важких за гранулометричним складом ґрунтах його можна вносити впродовж року, а на легких, з метою запобігання втрат азоту, – лише влітку під озимі та навесні під ярі культури. За поверхневого внесення його негайно потрібно загортати в ґрунт.

На луках і пасовищах рідкий гній вносять улітку із дощувальних установок відразу після випасання худоби або скошування трави, з тим, щоб до чергового використання пройшло не менш як 3-и міс. Для поліпшення якості корму отаву можна полити чистою водою.

Найбільш екологічно безпечним і найефективнішим є вне­сення рідкого гною в ґрунт під час міжрядного обробітку посівів.

У рік внесення безпідстилковий гній ефективніший, ніж підстилковий. Це пояснюють у 2-а рази вищою доступністю азоту та на 10 % і більше – фосфору і калію. Тому його ефективність значно підвищує сумісне застосування з фосфорними і калійними добривами. У наступні роки дія безпідстилкового гною ниж­ча, ніж підстилкового, а загалом він не поступається останньому.

Слід зазначити, що у разі порушення технології внесення безпідстилкового гною є небезпека забруднення ґрунту, повітря, поверхневих і ґрунтових вод.  В останніх може збільшуватися вміст нітратів. При внесенні у великих кількостях або впродовж тривалого часу може погіршуватися санітарний стан ґрунту, відбуватися накопичення важких металів, що негативно позначається на фізико-хімічних і агрохімічних показниках родючості ґрунту.

Для запобігання забрудненню поверхневих і ґрунтових вод слід поєднувати внесення гною з подрібненою соломою, сівбою проміжних культур (редьки, ріпаку, гірчиці та ін.), які будуть перехоплювати рухомі форми елементів живлення з гною і ґрунту.

 

4.3. ПТАШИНИЙ ПОСЛІД

 

 

 

 

 

Вміст елементів живлення в пташиному посліді залежить від складу кормів і менш істотно – від способу утримання птахів. Азоту і фосфору в безпідстилковому курячому посліді значно більше, ніж у підстилковому гною сільськогосподарських тварин (табл. 4.3).

Таблиця 4.3

Середній вміст води і елементів живлення у пташиному посліді,  відсоток сирої маси

 

 

Половина азоту, що є в пташиному посліді, 4 % фосфору і 60 % калію знаходяться у водорозчинній формі. До складу посліду також входить значна кількість мікроелементів, мг/кг сухої речовини: марганцю – 150–400, цинку – 120–400, кобальту – 10–13, міді – 5–10, заліза – 3500–8000.

Залежно від особливостей технології вирощування птахів послід може бути підстилковий і безпідстилковий.

Пташиний послід застосовують до початку сівби культур та під час їх вегетації – для підживлення. Вносять його перед сівбою під просапні культури і овочі в нормі 4–5 т/га, під зернові культури – 2,5 т/га. Норми сухого посліду в два – три рази менші. Для підживлення культур застосовують 0,5–1 т/га безпідстил­кового посліду, а при внесенні в борозни і ямки – 0,4–0,5 т/га. Норми підстилкового посліду на 20–30 % вищі, а сухого втричі менші. Для позакореневого підживлення послід розбавляють водою у 7 разів. Пташиний послід можна застосовувати для весняного підживлення озимих культур (2 т/га), а також для удобрення сінокосів і пасовищ (10–15 т/га).

Сухий пташиний послід широко застосовують у тепличному овочівництві. Наприклад, під огірок його вносять із розрахунку 1–5 кг/м². З нього можна приготувати “штучний” гній, змішавши з соломою у співвідношенні 1:10. Для цього подрібнену солому укладають шарами 15–20 см, пересипаючи послідом і поливають водою. За 5–10 діб температура в середині бурта піднімається до 60°С. Через місяць бурт перелопачують і поливають водою.

У рік після внесення пташиного посліду в середньому засвоюється 50 % N, 20 – Р₂О₅ і 70 % К₂О. За впливом на врожай і якість продукції пташиний послід у перший рік наближається до мінеральних добрив, а в наступні – до гною.

 

4.4. ТОРФ

 

 

 

 

 

Залежно від ступеня розкладання він містить у різному співвідношенні негуміфіковані рослинні залишки, перегній і мінеральні сполуки.

Торф поділяють на дві великі групи: нормальнозольні (до 12 % золи на суху речовину) і високозольні. Залежно від розміщення болота за елементами рельєфу і складу його рослинності виділяють три типи торфу: верховий, перехідний і низинний. Верховий торф утворюється на підвищених елементах рельєфу, переважно із сфагнового моху, пухівки, багна та інших рослин, не вибагливих до елементів живлення. Низинний торф утворюється на понижених елементах рельєфу із гіпнових мохів, трав’янистих, дерев’янистих та інших вологолюбних і вибагливих до елементів живлення рослин. Перехідний торф займає проміжне положення між верховим та низинним і трапляється порівняно рідко. Отже, тип торфу визначають рослини-торфоутворювачі, від яких і залежать його властивості (зольність, забезпеченість елементами живлення, ступінь гуміфікації, кислотність, вологоємність, ємність поглинання та ін.).

За ступенем розкладання торфи поділяються на слаборозкладені (до 20 % гумусових речовин), середньорозкладені (від 20 до 40) та сильнорозкладені (понад 40 %). Його встановлюють за допомогою спеціальних аналізів (під мікроскопом або після центрифугування). Візуально це можна визначити і за зовніш­німи ознаками. Якщо торф не продавлюється між пальцями і з нього легко виділяється вода, яка має жовтуватий відтінок, – це торф із низьким ступенем розкладання. За високого ступеня розкладання торф продавлюється між пальцями, мажеться, а вода, що виділяється окремими краплями, має коричневий колір.

Торф має високий вміст азоту, але малий фосфору і дуже малий калію й міді. Азот у торфі знаходиться в органічній формі і може бути доступний для рослин лише після мінералізації (розкладання), яку прискорюють, додаючи вапно і проводячи компостування з рідкими біологічно активними компонентами (гноєм, пташиним послідом, гноївкою та ін.). Під час виро­щування на осушених торф’яниках будь-яких культур їх насамперед потрібно удобрювати калійними і мідними добривами.

Торфи мають велику кислотність. Тому навіть низинні розкладені торфи з показником рНсол < 5,5 не можна викорис­товувати як добриво без попереднього компостування з вапном.

Поглинальна здатність торфу має велике значення при використанні його на підстилку худобі або птиці. Залежно від типу торфу максимальна його вологоємність змінюється від 500 до 2000 % на суху масу. Ємність поглинання торфів значно вища, ніж чорноземів типових.

Торф у сільськогосподарському виробництві використо­вують для підстилки птахам і тваринам, компостування, приго­ту­вання горщиків для вирощування розсади, як мульчувальний матеріал, субстрат для вирощування культур у захищеному ґрунті, як самостійне добриво і т. д. Проте обмежені запаси торфу роблять актуальним його раціональне застосування. Для підстилки і приготування компостів його потрібно використо­вувати у мінімальних об’ємах (для утилізації 1 т виділень тварин у середньому потрібно 300 кг торфу).

Ефективність торфу як добрива залежить від швидкості розкладання органічних речовин, яку активізують компостуван­ням. При цьому збільшується кількість мікроорганізмів, які мінералізують органічні речовини торфу. Тому ефективність компостованого торфу у 3–5 разів вища, ніж внесеного у чистому стані. Норми чистого торфу (50–100 т/га) можна значно зменши­ти, якщо одночасно з ним вносити та заорювати у невеликих нормах (5–10 т/га) безпідстилковий гній, гноївку, пташиний послід.

На ґрунтах легкого гранулометричного складу високий ефект може давати внесення провітреного низинного торфу, але це потребує високих норм внесення, а відповідно швидкої виробки родовищ. Проте низинний торф краще використо­вувати для мульчування ґрунту.

Верховий торф використовують лише для підстилки. Удобрювальна цінність отриманого гною вища, ніж торфо­гнойових компостів.

 

4.5. СОЛОМА

 

Основа простого відтворення родючості ґрунту в землеробстві – застосування закону повернення поживних речовин у ґрунт. Крім елементів живлення, винесених урожаєм, у ґрунт мають повертатися органічні речовини – надземна біомаса (нетоварна частина врожаю). Тому, крім підстилки для худоби та для інших господарських потреб, решта соломи має бути використана як органічне добриво. Вміст сухих речовин у соломі досягає 85 %, у підстилковому гною – 20, зеленому добриві – 10, рідкому гною – 3 %. Отже, солома має велике значення у регулюванні балансу органічних речовин, що надходять у ґрунт, зокрема на віддалених від ферм полях, або в господарствах, де відсутнє тваринництво.

Нині органічні добрива майже не вносять. За умови, що всі рослинні залишки основних і пожнивних культур залишаються на полі, досягається навіть додатний баланс органічного вуглецю, і що важливо зазначити, це економічно вигідніше, ніж тоді, коли залишки використовують для потреб тваринництва і вони повертаються на поле вже як гній. За такого способу господарювання органічні добрива непотрібні. Не витримує критики і той аргумент, що солома є кормом. В умовах високо­технологічного тваринництва солому на корм не вико­ристо­вують, а залишають на полі і зазвичай подрібнюють(табл. 4.4).

 

Таблиця 4.4

 

Класифікація післязбиральних залишків культур

 

 

Примітка. Якщо комбайн обладнано подрібнювачем під час жнив, то рослинні залишки вважаються ламкими.

 

Хімічний склад соломи залежить від властивостей ґрунту, удобрення і погодних умов. Солома зернових культур у середньому містить 0,5 % N, 0,25 – Р₂О₅, 0,8 % К₂О, 35–40 % органічного вуглецю та незначну кількість кальцію, магнію, сірки і мікроелементів. Співвідношення С:N в соломі досить широке (50–100). Тому для її розкладання мікроорганізмами потрібне додаткове живлення азотом, який вони перехоплюють у рослин з ґрунту і добрив.

Отже, удосконалення методів управління рослинними залишками має велике значення не лише в плані одержання необхідної кількості, але й з метою тимчасового усунення блокування поживних речовин.

Негативна дія соломи. Солома діє на культуру депресивно, під яку її вносили, як добриво. Крім високого співвідно­шення С : N, пригнічувальна дія пов’язана із наявністю у ній розчинних форм органічних сполук – саліцилової і дигідро­стеаринової кислот та ваніліну. Водна витяжка зі свіжої соломи затримує розвиток рослин. У соломі та продуктах її розкладання виявлено похідні фенолу, які токсично впливають на рослини.

Органічні речовини рослинних решток розкладаються тим швидше, чим більший у них вміст азоту і чим менше співвідно­шення азоту і вуглецю. Якщо солому використовують як добриво, потрібно також вносити азотні добрива з розрахунку 10–12 кг д. р. на кожну тонну соломи. Активність мікроорганізмів можна підвищити, якщо замість мінерального азоту добрив до соломи додати безпідстилковий гній, гноївку або інші органічні добрива. Ефективним також є застосування біо­деструк­тора стерні – це комплексний за складом та багато­функціональний за дією мікробний препарат промислового виробництва, розчином якого обприскують ґрунт і післязби­ральні залишки рослин.

 

 

Основні агротехнічні вимоги до внесення соломи

як добрива

 

Солому насамперед варто вносити на бідних, виораних ґрунтах, на полях, віддалених від тваринницьких ферм більш ніж 5 км, а також якщо в господарстві бракує гною.

Солому можна вносити під усі сільськогосподарські культури. Найкраще солома розкладається у разі загортання її при основному обробітку ґрунту на полях, призначених для вирощування просапних культур.

Рівномірність розподілу подрібненої соломи завдовжки     5–10 см має становити не менш як 75 % безпосередньо під час обмолоту зерна.

Подрібнену солому можна залишати в полі впродовж                  1–2 тижнів після збирання врожаю. У такому разі вона є мульчею, яка запобігає висушуванню ґрунту.

Після розкидання соломи потрібно внести азотні добрива із розрахунку 10–12 кг д. р. на 1 т соломи та обробити поле дисковою бороною на глибину 8–12 см.

Оранку, зазвичай, проводять в оптимальні строки.

Досить ефективне внесення соломи з додаванням азотних і вирощуванням зелених добрив (сидератів) під просапні культури з тривалим вегетаційним періодом (буряк, кукурудза).

У перший рік після внесення соломи культурні рослини отримують 15–25 % N, 20–30 – Р₂О₅ і 25–40 % К₂О.

За систематичного внесення соломи ефективність її зростає, а нестача азоту виявляється лише у перший рік. У наступні роки азоту вивільняється більше, ніж закріплюється, тому післядія соломи часто виявляється і без додаткового внесення азоту з іншими добривами.

Ефективність соломи за систематичного внесення в сівозміні зростає з 0,1 т/га до 0,2–0,3 т/га у перерахунку на зернові одиниці від кожної тонни соломи.

За тривалого систематичного внесення соломи і вирівнюванні її норм за елементами живлення мінеральними добривами солома за своєю дією на продуктивність культур не поступається гною.

Солома поліпшує фізичні і фізико-хімічні властивості ґрунту, посилює активність мікроорганізмів, їх азотфіксувальну здатність, зменшує втрати азоту, підвищує доступність фосфору, сприяє збереженню гумусу в ґрунті. Будь-які аргументи, якими виправдовують спалювання соломи незалежно від місця проведення – на полі, в скирті або в пічці, є необґрунтованими. Так, солома згоряє на 1 м² поля за 30–40 с. При цьому темпе­ратура на поверхні ґрунту може досягати 360°С, а на глибині 5 см – близько 50°С. При цьому відбувається вигоряння гумусу в шарі ґрунту 0–5 см, та втрата води до глибини 10 см. Крім того, зменшується біологічна активність ґрунту, погіршу­ються водно-фізичні властивості – збільшується бриластість, змен­­шується частка агрономічноцінних, зокрема водостійких, агрегатів.

 

4.6. САПРОПЕЛЬ

 

 

 

 

 

Його утворюють залишки рослин і тварин, мінеральні та органічні домішки, які переносяться вітром і водою. Сапропель на повітрі сохне повільно, важко віддаючи вологу. Після висихання стає твердим, змінює природне (від рожевого до темно-коричневого) забарвлення і знову не намочується.

Сапропель добувають земснарядами з намиванням пульпи у відстійники, де в перший рік він зневоднюється, а на другий після промерзання (внаслідок чого він стає пухким) його сушать до вологості 50 %. Залежно від родовища він може містити 0,5–2,5 % N, 0,15–0,20 – Р₂О₅, 2–4 – СаО і 0,5–2,5 % MgO. У сапропелі майже не міститься калію. Доступного азоту і фосфору в сапропелі втричі менше, ніж у гною. Вміст органічних речовин коливається від 12 до 80 %, золи — від 20 до 90 % на суху речовину.

За вмістом кремнезему (SiО₂) та оксиду кальцію (СаО) сапропелі поділяють на кремнеземисті, вапнякові та змішані. Вапнякові сапропелі використовуються для вапнування ґрунтів.

Сапропель доцільно застосовувати для удобрення культур на піщаних і супіщаних ґрунтах за нестачі гною і насамперед на полях, розміщених поряд з місцями його видобутку. Норми його внесення у 2–3 рази вищі, ніж гною. Кремнеземистий сапропель немає удобрювальної цінності.

Як добриво використовують також мул із прісних водойм (землиста маса), який утворюється впродовж кількох десятків років на дні річок і штучних водоймищ. Він містить від 10 до 30 % органічних речовин, 0,5–2 % N, 0,25–0,5 – Р₂О₅ і 0,2–0,8 % К₂О.

Заготовляють мул у такій послідовності: з водоймищ спускають воду і мул складають у невеликі купи для стікання води; потім купи згортають у бурти, де він остаточно підсихає, провітрюється і проморожується. Це триває близько 6-и міс.

Мул не слід прирівнювати до сапропелю, оскільки він утворюється за короткий період існування штучного водоймища, переважно після знесення з навколишніх сільськогоспо­-дарських угідь органічних і мінеральних речовин. Тому за хімічним складом мул майже не різниться від складу навколишніх ґрунтів. Мул можна використовувати як добриво, але перевозити його на значні відстані недоцільно. Норми внесення провітреного мулу залежно від його хімічного складу становлять 50–200 т/га.

 

4.7. КОМПОСТИ

 

 

 

 

 

 

При цьому в одному з компонентів зменшуються втрати елементів живлення (гній, гноївка, пташиний послід, фекалії та ін.) з одночасним прискоренням розкладання іншого (торф, солома, тирса, побутове сміття та ін.) і перетворенням у доступні для рослин форми їх елементів живлення. У процесі компостування відбувається їх біотермічне знезараження внаслідок нагрівання до температури 60°С, за якої гинуть яйця й личинки мух і гельмінтів та хвороботворних неспорових мікроорганізмів.

Компоненти компостів змішують і витримують доти, поки вміст їх не перетвориться на однорідну темну розсипчасту масу. Вологість компосту має бути не більш як 75 %, з реакцією, близькою до нейтральної. Він має містити елементи живлення в доступній для рослин формі.

Компостування дає змогу повніше використовувати природні, побутові та промислові джерела органічних речовин, сприяти збільшенню виходу добрив.

Найактивніше процес компостування відбувається за плюсових температур довкілля, оптимальних умов вологості та достатнього доступу повітря на початку процесу. Взимку цей процес майже припиняється. Для прискорення розкладання органічних речовин, скорочення втрат аміачного азоту й підвищення концентрації елементів живлення в компості у разі високої кислотності додають вапняні матеріали.

Торфогнойові компости готують біля тваринницьких приміщень, у гноєсховищах, або на полі, де їх будуть вносити. Відношення гною до торфу в компості взимку, зазвичай, становить 1 : 1, а влітку 1 : 3. Для компостування придатні всі типи торфів з вологістю до 60 %. Компости можна виготовляти різними способами: осередковим, пошаровим, площадковим, цеховим та ін.

Торфогноївкові компости готують у полі навесні та влітку. Торф викладають у вигляді корита і на кожну тонну додають          1–3 т гноївки. Потім масу бульдозером згрібають у бурти, які за потреби утеплюють.

Із сечею, рідким і напіврідким гноєм та фекаліями торф компостують так само, як і з гноївкою.

На 1 т торфу добавляють близько 0,5 т фекалій. Фекалії містять 0,5–0,8 % N, 0,2–0,4 – Р₂О₅ і 0,3–0,4 % К₂О. Потрібною умовою є те, щоб температура у компостованій масі піднялася до 60°С. Торфофекальні компости найкраще вносити на другий рік після закладання. Проте не рекомендують застосовувати ці компости під овочеві культури.

Висушені фекальні маси (пудрети), які містять близько 2 % N, 4 – Р₂О₅ і 2 % К₂О, застосовують як високоефективне добриво під декоративні культури у нормі 2–3 т/га.

Торфопослідні компости готують з 1-ієї частини пташиного посліду і 2-ох частин торфу на птахофабриках або в господарствах. Компости з посліду (1 частина) і ґрунту (1,5 частин) готують на краю удобрюваного поля. На птахофабриках також виготовляють компост із пташиного посліду (3 частини) і тирси (2 частини). Дуже повільно розкладається тирса хвойних порід дерев.

Тирсу можна застосовувати і без компостування, обробивши її розчином азотних добрив або коров’яком (на 10 л води 200 г карбаміду або 3 л свіжого коров’яку). Співвідношення тирси до розчину 3 : 1.

Вермикомпост (торгова назва біогумус та ін.) – це високомолекулярні органічні сполуки, що утворюються внаслідок життєдіяльності черв’яків у процесі перероблення ними органічних речовин (гною ВРХ і свиней, крім кролячого), пташиного посліду, соломи, листя дерев, відходів харчової промисловості, побутових відходів, які пройшли ферментацію) та виділення їх у навколишнє середовище травним каналом. Копроліти черв’яків не злежуються та не мають запаху. Вони містять макро- і мікроелементи, біологічно активні речовини. При цьому зменшується кількість сальмонел і вірусів. Черв’яки здатні розмножуватися за температури від 4 до 28°С з бажаною кислотністю середовища (рН = 6,5…7,5) і тривалістю життя 800–900 діб.

Для вермикультури придатні такі види черв’яків: гнойові, звичайні дощові, малі червоні, червоний каліфорнійський та деякі інші види. Проте найчастіше використовують червоний каліфорнійський черв’як. На відміну від диких родичів, він здатний швидко розмножуватися й давати 15–25-разове відтворення за цикл культивування на відкритих майданчиках і 500-разове в умовах закритих приміщень.

Вермикомпост готують у купах або місткостях. Щільність заселення 30–100 тис. черв’яків на 1–1,5 т органічних відходів у рік. Спочатку відходи витримують у купах, щоб почалася ферментація, яка супроводжується сильним нагріванням. Через 1—1,5 міс., коли температура знизиться до 20°С, в купах роблять отвори і запускають туди черв’яків (приблизно по 100 шт. у кожний отвір). Через 3–4 міс. відходи перетворюються на компост. Для відокремлення черв’яків від готового компосту застосовують різні способи, зокрема додають нову порцію органічних відходів, в які черв’яки перелазять самі у пошуку корму. Потім цей шар відходів з черв’яками знімають і переносять до нової купи.

З 1 т органічних речовин виробляється близько 600 кг вермикомпосту та до 100 кг біомаси тіла черв’яків. Для проведення вермикомпостування рекомендують такий субстрат: 1/3 частина гною, 1/3 – грубих залишків та 1/3 частина землі або старого компосту, в якому жили черв’яки. Проте на виробництві застосовують таку суміш: 1/6 частина старого компосту, а         решта – гній, з якого повністю виділилися гази. Грубого корму не додають, оскільки гній містить чимало підстилкової соломи. Догляд за черв’яками, переважно, полягає у регулярному поливанні субстрату.

Вермикомпост – це збалансоване органічне добриво, що містить 30 % органічних речовин (на суху речовину), 0,8–3,0 % N, 0,8–5 – Р₂О₅, 1–2 % К₂О та інші макро- і мікроелементи. За суцільного внесення норма його становить 3–3,5 т/га, локального – 0,25–0,3 т/га. Досить ефективно застосовувати вермикомпости в овочівництві як відкритого, так і захищеного ґрунту.

Компости найкраще вносити восени під зяблеву оранку або навесні під культивацію. Вони ефективні на всіх типах ґрунтів для всіх сільськогосподарських культур, але найкраще їх застосовувати під просапні та овочеві культури.

 

4.8. ЗЕЛЕНІ ДОБРИВА

 

 

 

 

 

 

Рослини, які вирощують на зелене добриво, називають сидератами, а сам захід – сидерацією. Заорювання сидератів, як і будь-яких інших органічних добрив, збагачує ґрунт на органічні речовини, знижує його кислотність, забур’яненість полів, підвищує буферність, поліпшує структуру ґрунту, активізує життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів. Їх вирощування запобігає втратам елементів живлення внаслідок ерозії та міграції по профілю ґрунту. Сидерацію застосовують на віддалених від ферм полях, куди економічно не вигідно завозити гній, а також у господарствах з малим виробництвом органічних добрив, у спеціалізованих господарствах без тваринництва.

Сидерати мобілізують елементи живлення нижніх шарів ґрунту і переміщують їх в орний шар. Якщо внесення гною – це повернення в ґрунт елементів живлення, що були використані рослинами для створення врожаю, то застосування зеленого добрива – це мобілізація поживних речовин із сонячної енергії, атмосфери та нижніх шарів ґрунту, які мало використовуються.

У світовій практиці на зелене добриво вирощують турнепс, капусту кормову, люпин, фацелію, редьку олійну, гірчицю, гречку, багаторічні трави (люцерну, конюшину, буркун, еспарцет), зернобобові (вику, горох, боби кормові), капустяні (ріпак, редьку олійну, гірчицю, свиріпу), злакові (жито, тритикале, райграс, суданську траву). Широкою популярністю користуються суміші озимих – вики і жита,               ярих – вики і вівса, гороху і вівса, пелюшки і кормових бобів, вики ярої, пелюшки й ріпаку.

Ґрунтово-кліматичні умови України дають змогу висівати на зелене добриво велику кількість культур. У регіонах з достатнім зволоженням слід висівати люпин, конюшину, вико-вівсяні суміші, райграс, капустяні культури, у більш посушливих умовах – вико-житню, вико-вівсяну, горохово-вівсяну та гречано-соняшникову суміші, горох, буркун, еспарцет. За низьких запасів азоту в ґрунті та на бідних землях сидерація капустяними культурами є неефективною.

Вибираючи сидеральну культуру, зважають на вартість насіння, яке використовують на 1 га посівної площі. При використанні на зелене добриво злакових культур доцільно третину або половину норми азоту і всю фосфору і калію, призначену для основної культури, внести під сидерат. Біомаса сидерату в такому випадку може збільшуватися майже вдвічі.

Застосовуючи на сидерацію капустяні культури, слід мати на увазі, що біомаса редьки олійної, ріпаку, суріпки та інших культур визначається наявністю в ґрунті азоту та рівнем ґрунтової родючості взагалі. При низьких запасах азоту і на бідних ґрунтах капустяні сидерати, зазвичай, не вдаються зовсім. Тому для отримання високої врожайності їх зеленої маси потрібно обов’язково вносити мінеральні добрива у нормах 60—90 кг/га д. р. Доцільніше висівати бобові сидерати, які можуть мобілізувати 100—200 кг/га біологічного азоту, якого вистачає не лише для вирощування першої, але й наступних культур.

В одиниці рослинної маси бобових сидератів міститься така сама кількість азоту, як і в одиниці гною, але фосфору і калію менше, тому останні додатково вносять з мінеральними добривами. У ґрунті зелені добрива розкладаються значно швидше, ніж інші органічні добрива.

Розрізняють такі способи застосування зелених добрив: підпокривний, самостійний, проміжний, або вставний, укісний, отавний, укісно-отавний.

Підпокривний. Насамперед висівають еспарцет, люпин, конюшину, буркун.

Самостійний – культура займає все поле впродовж вегетаційного періоду або навіть кілька років підряд (сидеральний пар).

Проміжний, або вставний – культура займає поле у період між збиранням однієї і сівбою іншої культури. Залежно від строків сівби сидерату воно може бути підсівним (наприклад, люпин навесні підсівають під жито озиме на зелений корм, а після скошування жита сидерат відростає, після чого його приорють) і пожнивним (люпин сіють після збирання ярих або озимих культур). Це найпоширеніший спосіб застосування сидератів. Критерієм можливого використання культур на сидерат у поукісних посівах є температура, за якої припиняється вегетація. Найчастіше як сидерат використовують горох, вику, гірчицю білу, райграс, фацелію, ріпак, свиріпу.

Сівбу пожнивних посівів проводять відразу після збирання основної культури. До зниження температури до 5°С накопичується достатня кількість зеленої маси (10–20 т/га), яку заорюють. У цих випадках ґрунт не обробляють, а застосовують пряму сівбу.

Укісне зелене добриво. Сидерат вирощують на одному полі, а використовують на іншому у вигляді скошеної, подрібненої маси, яку розкидають по полю та заорюють. Найчастіше для цього використовують люпин багаторічний, який вирощують у запільних клинах.

Отавне, або укісно-отавне зелене добриво. Перший укіс сидератів використовують на корм худобі, а отаву, що відростає, заорюють у ґрунт.

Глибина заорювання сидератів впливає на врожай сільськогосподарських культур і гумусовий стан ґрунту. Так, мілке їх загортання істотно підвищує врожай, але незначно впливає на накопичення гумусу в ґрунті, глибоке – навпаки. Глибоке заорювання особливо важливе на ґрунтах легкого гранулометричного складу. Після заорювання разом із сидератом торфу, соломи процес розкладання першого уповільнюється, а додавання гною або гноївки, навпаки, пришвидшує розкладання зеленого добрива.

Особливо велике значення має те, в якій фазі росту й розвитку заорюють рослини. Заорювання сидеральних культур у фазі до цвітіння бобових або колосіння злакових активізує мікробіологічні процеси в ґрунті, підвищує врожайність наступних культур, але не впливає на кількість і якість гумусу. Це пояснюють тим, що ніжна зелена маса сидерату бідна на лігнін, швидко мінералізується і в гумусні сполуки не закріплюється.

Слід зазначити, що заорювання сидератів у ранні строки може спровокувати мінералізацію органічних речовин ґрунту та висушувати його орний шар. Тому сидеральну культуру подрібнюють і загортають перед замерзанням ґрунту восени. Крім того, можна проводити кулісну сидерацію для снігозатримання у зимовий період із загортанням маси рослин навесні дисковими боронами з наступним заорюванням.

За ступенем впливу на врожайність культур сидерати наближаються до підстилкового гною в нормі 20–30 т/га, причому витрати на їх виробництво та застосування в 2–4 рази нижчі.

Використання сидератів має такі позитивні наслідки: вони запобігають ерозії і деградації ґрунту; регулюють ґрунтово-мікробіологічні процеси, стимулюючи розмноження мікроорганізмів; поліпшують структуру і водні властивості ґрунту; знижують ураженість рослин хворобами; мобілізують елементи живлення ґрунту; знижують забур’яненість полів.

Післязбиральні залишки рослин (стерня і коріння) – важлива стаття надходження у балансі органічних речовин і трансформації елементів живлення в ґрунті. Отже, їх можна розглядати як різновид отавного зеленого добрива.

Кількість і якість післязбиральних залишків залежить від культури, сорту та врожайності і змінюється у досить широких межах, т/га: люпин багаторічний – 2–3, конюшина – 3–7, люцерна – 4–9, горох – 1,5–3, озимі жито і пшениця – 2,2–6,5, ячмінь – 2–4,5, кукурудза – 1,5–6, картопля – 1–1,2, буряк цукровий – 1–1,5, жито на зелений корм – 1–2, гірчиця – 0,4–1, багаторічні злакові трави – 5–11.

Слід зазначити, що поряд з поліпшенням балансу органічних речовин, післязбиральні залишки бобових і зернобобових культур внаслідок азотфіксації поліпшують також і баланс азоту. Вміст азоту в коренях бобових культур досягає 2—2,5 %, тоді як в інших культур воно не перевищує 0,5—1 % на суху речовину. Тому післязбиральні залишки багаторічної люцерни за вмістом у них сухої речовини та азоту на 1 га можуть бути еквівалентні 40 т/га гною, а конюшини — 20—25 т/га.

Злакові багаторічні трави за масою післязбиральних залишків серед усіх культур займають перше місце, але містять мало азоту (0,5–0,7 %), що створює широке співвідношення С : N. Тому під час їх мінералізації мікроорганізми використовують з ґрунту і добрив значну кількість азоту, приблизно таку, як і при заорюванні соломи на добриво.

Кількість і якість післязбиральних залишків можна регулювати структурою посівних площ, проміжними культурами, висотою зрізування стеблостою під час збирання врожаю, що потрібно обов’язково враховувати при визначенні норм і місця внесення органічних добрив у сівозміні.

 

4.9. БАКТЕРІАЛЬНІ ПРЕПАРАТИ

 

У підвищенні продуктивності сільськогосподарських культур і родючості ґрунтів поряд з органічними добривами важлива роль належить використанню бактеріальних препаратів.

 

 

 

 

 

Крім того, відносно низька вартість, висока окупність, простота застосування, безпечність для довкілля зумовлюють їх широке застосування. Так, у країнах Євросоюзу мікробні препарати застосовують на третині площ, зайнятих сільськогосподарськими культурами.

Бактерії, що заселяють кореневу систему, утворюють своєрідний біологічний “чохол” – ризосферу і є посередниками між ґрунтом і рослинами у забезпеченні їх поживними речовинами.

Діяльність корисних мікроорганізмів багатогранна. Особливо актуальним є широке використання здатності мікроорганізмів до засвоєння молекулярного азоту з атмосфери. Це дає змогу вирішити важливу проблему – створення достатньої кількості білка.

Мікробіологічна фіксація атмосферного азоту – екологічно чистий шлях забезпечення ним рослин. Він потребує відносно невеликих енергетичних витрат. Газоподібний азот повітря майже недоступний для більшості вищих рослин. Молекули азоту хімічно інертні, а його хімічні зв’язки між атомами досить стійкі. Потрібні великі зусилля, щоб їх розірвати і фіксувати азот. На відміну від промислових установок, де відновлення молекулярного азоту на аміак здійснюється за високих температури і тиску, в біологічних система зв’язування газо­подібного азоту відбувається за звичайних тиску і температури.

За джерелами доступної енергії азотфіксувальні мікроорганізми умовно поділяють на дві групи: авто- та гетеротрофи. Автотрофи (ціанобактерії і фотосинтезуючі анаеробні бактерії) мають істотне значення лише на перезволожених ґрунтах, де фіксують до 20–50 кг/га азоту за рік. Проте в природі найпо­ши­реніші гетеротрофні фіксувальні організми. Азотфіксувальна активність у фітоплані – у ризосфері (прикореневій зоні) і філосфері (на поверхні листків) небобових рослин, називають асоціативною азотфіксацією. Експериментально це підтвер­джено беззмінним вирощуванням небобових культур. При цьому в ґрунті не спостерігається значного зниження вмісту азоту, не зважаючи на щорічне відчуження його з урожаєм, тоді як під паром його вміст безперервно зменшується.

Обсяги фіксації азоту асоціативною мікрофлорою досить значні – 30–40 кг/га азоту за рік.

Українські вчені на чолі з академіком В.П.Патикою виділили з ризосфери деяких сільськогосподарських культур високоактивні штами асоціативних мікробів-азотфіксаторів і на їх основі розробили низку бактеріальних препаратів: ризоагрин (для оброблення насіння пшениці й рису); ризоентерин (для передпосівного оброблення насіння ячменю й рису); флавобактерин (пшениці, буряку кормового, трав); агрофіл (огірок, помідор, перець, салат та інші овочеві культури).

На поверхні листків рослин також відбувається несимбіотичне гетеротрофне зв’язування мікроорганізмами атмосферного азоту. Внесок його у загальний баланс азотонакопичення в системі рослина – мікроорганізми не перевищує 15 %. Найбільший продуктивний симбіоз бульбочкових бактерій (Rhizobium) спостерігається з бобовими рослинами. За оптимальних умов величина біологічної фіксації азоту досягає 300 кг/га і більше за рік (табл. 4.4).

Таблиця 4.4

 

Ефективність симбіотичної азотфіксації у різних бобових культур  (І.А. Тихонович, 2007)

 

У ґрунті полів, зазвичай, поширені бульбочкові бактерії тих бобових культур, які на них перед цим вирощували. У дуже малих кількостях вони можуть переноситися у мікротріщинах насіння, куди вони потрапляють з ґрунту за комбайнового збирання врожаю. Здебільшого ці бактерії неактивні або мало­активні. Застосування підвищених норм мінеральних добрив і пестицидів негативно впливає на життєдіяльність корисної ґрунтової мікрофлори, зокрема на бульбочкові бактерії. Тому застосування препаратів бульбочкових бактерій є важливим агротехнологічним заходом для вирощування бобових культур.

Бактеріальні препарати розрізняють за препаративною формою: сухі, рідкі, желеподібні.

Мікробні препарати на основі азотфіксувальних бактерій. Найпоширенішим бактеріальним препаратом є ризоторфін. Ризоторфін використовують для оброблення насіння лише тієї культури, назву якої зазначено на етикетці препарату.

Щеплення бульбочкових бактерій бобовим культурам називають інокуляцією. Традиційним способом інокуляції є передпосівне оброблення насіння суспензією ризоторфіну. Технологія її проведення подібна до протравлювання насіння вологим способом. Для цього до рівномірно змоченого насіння (1,5–2 % води від маси насіння) добавляють потрібну кількість ризоторфіну і добре перемішують. Оброблення насіння можна поєднувати з обробленням його мікродобривами чи стимуляторами росту вручну або в машинах для протруювання, заздалегідь ретельно очищених від пестицидів. Його проводять лише у день сівби в місцях, захищених від прямих сонячних променів, під дією яких бактерії гинуть. Оброблене насіння відразу висівають. Слід зазначити, що через 4–5 год після оброблення насіння близько 50 % клітин ризобіуму гине, а не висіяне у день оброблення насіння потрібно знову обробляти. Різні форми бактеріальних препаратів можуть мати свої особливості застосування (строки проведення інокуляції, норми витрати, поєднання з пестицидами тощо), про які слід читати на етикетці їх упаковки, або у рекомендаціях виробника.

Оброблення насіння ризоторфіном забезпечує приріст урожайності бобових культур (гороху, бобів, люпину) – 2,0–3,5 ц/га, сіна конюшини, люцерни – 5,0–10,0 ц/га. Вищу ефективність препарату встановлено на ґрунтах легкого гранулометричного складу, що пов’язано з меншою активністю природних популяцій азотфіксаторів. Ефективність інокуляції підвищується після вапнування ґрунту та внесення мікроелементів, насамперед молібдену і бору.

Встановлення оптимального поєднання біологічного азоту та азоту мінеральних добрив у живлені рослин дає змогу збалансувати його колообіг у землеробстві. Розмір симбіотичної азотфіксації залежить від забезпечення рослин азотом та інтенсивності фотосинтезу.

Інокуляція насіння бобових культур має бути обов’язковим агротехнічним заходом. Витрати на його проведення не перевищують 3–5 % отриманого прибутку, а врожайність бобових культур збільшується на 10–15 %. При цьому також значно зменшуються потреби у внесенні азоту мінеральних добрив.

Якщо створити оптимальні умови, бульбочки формуються рожевого забарвлення, а якщо вони набувають сірого чи зеленкуватого забарвлення, то азотфіксація в них не відбувається. Симбіотична азотфіксація починається лише у фазу 2–3 листків і досягає максимуму у фазу бутонізації – початку цвітіння, а потім сповільнюється до фази наливання зерна.

Потрібно зазначити, що за внесення мінерального азоту рослини переходять на його засвоєння і бульбочки не утворюються. Азот мінеральних добрив є інгібітором азотфіксації. Але невисокі стартові дози азотних добрив (20–30 кг/га д. р.) сприяють кращому розвитку рослин на початку вегетації і зазвичай не знижують, а навіть поліпшують природну властивість бобових культур до симбіозу.

Для виробництва бактеріальних препаратів використо­вують також асоціативні азотфіксатори-діазотрофи, здатні в асоціації з небобовими рослинами поліпшувати їх азотне живлення. Фіксація атмосферного азоту таким способом на порядок нижча, ніж у бобових культур, і не може бути достатньою для повноцінного формування врожаю. Залежно від виду рослин і ґрунтово-кліматичних умов розміри асоціативної азотфіксації можуть становити від 3–50 кг/га азоту за рік у регіонах з помірним кліматом та до 200–600 кг/га у регіонах з тропічним кліматом.

Активність несимбіотичної азотфіксації залежить від за­без­печеності ґрунту легкодоступними органічними речовинами, його вологості, температури, гранулометричного складу, аерації, концентрації вуглекислого газу, наявності доступних сполук макро- і мікроелементів. На думку Є. Н. Мишустіна, використо­-вуючи на добриво 1 т соломи, можна додатково отримати 5 кг фіксованого азоту.

Позитивну дію асоціативних азотфіксаторів можна звести до чотирьох основних факторів: збільшення кількості доступного біологічного азоту, кількість якого становить 30–50 кг/га на рік; створення бактеріями стимулювальних речовин гормональної природи, зокрема, внаслідок кореневих виділень; збільшення поверхні кореневої системи, що сприяє підвищенню використання інших елементів живлення та захист від патогенної ґрунтової мікрофлори. Спостерігається також поліпшення якості врожаю (збільшення вмісту цукру в коренеплодах буряку; крохмалю в бульбах картоплі; зниження вмісту нітратів в овочах) і прискорення строків його дозрівання.

Нині створено низку мікробних препаратів на основі азотфіксувальних бактерій для різних видів сільськогосподарських культур. Це, зокрема, ризогумін для передпосівної інокуляції сої і гороху; ризобофіт – для широкого спектра бобових культур; діазофіт – для попередньої бактеризації пшениці й рису; діазобактерин – для бактеризації жита, гречки, злакових трав; мікрогумін – для інокуляції ячменю і гречки; біогран, азотобактерин, агрофіл – для бактеризації овочевих культур.

Для деяких культур застосування мікробних препаратів – незамінний агрозахід. Крім бобових культур, мікробні препарати застосовують для гречки, оскільки вона має певні особливості азотного живлення. За умови надмірного азотного живлення рослини починають “жирувати”, формуючи велику вегетативну масу та знижуючи зернову продуктивність. При застосуванні бактеріальних препаратів азот надходить у рослини в оптимальних кількостях відповідно до їх росту й розвитку, що сприяє підвищенню продуктивності рослин.

Мікробні препарати на основі фосфатмобілізувальних мікроорганізмів. Ці бактерії здатні впливати на доступність фосфору для рослин із важкодоступних сполук ґрунту. Фосфатмобілізувальні мікроорганізми ферментативно гідролізують органічні форми фосфатів, кількість яких іноді досить висока в ґрунтах. Тому це може значно поліпшувати фосфорне живлення інокульованих рослин. Крім того, мікробні метаболіти активно розчиняють мінералофосфати, залучаючи їх із неактивної частини ґрунту до обміну речовин у рослинах.

В Україні зареєстровано такі мікробні препарати на основі фосфатмобілізувальних мікроорганізмів: поліміксобактерин та альбобактерин – для інокуляції буряку цукрового, кукурудзи, льону, пшениці, ріпаку й соняшнику.

Мікробні препарати-деструктори (UG max, унікал та ін.) призначені для прискореної переробки різних органічних залишків у цінні органічні добрива.

Біодеструктор стерні – служить для обробки післязби­раль­них залишків урожаю зернових, технічних та інших культур. Це комплексний за складом та багатофункціональний за дією препарат. Його діючою основою є активні ґрунтові мікроорганізми – продуценти целюлоз та інших ферментів, бактерії-антагоністи патогенних для рослин грибів і бактерій, фосфат- та азотмобілізувальних бактерій, продукти життєдіяльності мікроорганізмів (ферменти, вітаміни, гормони та ін.). Препарат прискорює розкладання післязбиральних залишків, нейтралізує негативний вплив рослин-попередників (алопатія) та токсинів, які можуть утворюватися під час їх розкладання.

Біодеструктор Унікал – засіб для прискореної переробки органічних відходів у вигрібних ямах, септиках, вуличних туалетах та швидкого перетворення інших рослинних і харчових залишків, що накопичуються у господарстві в органічне добриво, збагачене корисною мікрофлорою та біологічно активними речовинами.

 

sПитання для самоконтролю

 

1. Яке значення мають органічні добрива?

2. Які є види органічних добрив? Як можна збільшити їх кількість та поліпшити якість?

3. Порівняйте хімічний склад різних органічних добрив.

4. Назвіть способи зберігання гною. У чому їх особливості?

5. Як встановити норму внесення гною?

6. Як відбувається розкладання гною в ґрунті?

7. Які особливості використання пташиного посліду?

8. Що таке сапропелі? Їх застосування.

9. Назвіть способи використання зелених добрив.

10. Як особливості використання соломи на добриво?

11. Які вимоги ставлять до якості торфу, який використо­вують на добриво?

12. Як виготовити компости? Назвіть види компостів.

13. Що таке вермикомпости?

14. Розкажіть про бактеріальні препарати та їх застосування.

 

 

 

 

Розділ 5

 

СИСТЕМА ЗАСТОСУВАННЯ

ДОБРИВ

 

 

 

 

 

 

5.1. ПРИНЦИПИ СКЛАДАННЯ СИСТЕМ  УДОБРЕННЯ

 

Основою раціонального вирощування культур є чітко розроблена система удобрення під певну сівозміну і заплановану врожайність. Ефективність добрив забезпечується застосуванням їх з урахуванням певних ґрунтових і кліматичних умов, особливостей живлення культур, видів сівозмін, агротехніки, складу і властивостей добрив, норм, строків і способів їх внесення та багатьох інших факторів. Ці обставини зумовлюють необхідність переходу від удобрення окремих культур до системи застосування добрив у сівозмінах (або іншого агроценозу) в кожному господарстві. Тому систему удобрення можна поділити на три поняття:

1) система застосування добрив у господарстві;

2) система удобрення в сівозміні або на іншому об’єкті застосування добрив (на луках, пасовищах, у багаторічних насадженнях, захищеному ґрунті тощо); 

3) система удобрення окремих культур сівозміни, складена з оптимальних норм, доз, форм, строків і способів внесення добрив.

Мета системи застосування добрив у господарстві – раціональне застосування добрив та охорона довкілля. Система удобрення є важливою умовою інтенсифікації сільськогосподар­ського виробництва. До комплексу заходів належать накопичення, закупівля, зберігання та облік добрив; вапнування кислих і гіпсування солонцевих ґрунтів; контроль за дією добрив і облік їх агрономічної й економічної ефективності.

Система удобрення в сівозміні є частиною загальної системи застосування добрив у господарстві, де всебічно обґрунтовано види, норми, дози, форми, співвідношення, строки і способи застосування добрив (і меліорантів) із урахуванням біологічних потреб культур в елементах живлення і фактичного рівня родючості ґрунту для отримання високих урожаїв культур доброї якості за наявних ресурсів добрив і меліорантів з одночасним регулюванням параметрів показників родючості ґрунту в певних природно-кліматичних умовах.

Загальну схему удобрення культур розробляють на ротацію сівозміни, а луків, пасовищ, багаторічних насаджень та інших – на період їх використання. При цьому враховують можливу середньобагаторічну (5–10 років) забезпеченість господарства добривами і середньозважені (за результатами останнього агрохімічного обстеження) параметри показників родючості ґрунту всіх полів сівозміни, а також можливий баланс елементів живлення і гумусу за реалізації системи удобрення.

Норми і співвідношення добрив у прийнятій системі удобрення щороку уточнюють у річному плані застосування добрив з урахуванням родючості ґрунту на полі, погодних умов, фактичної наявності добрив у господарстві. На основі цього плану складають календарний план придбання (накопичення) добрив, де зазначають загальну кількість певних видів і форм добрив та черговість їх придбання.

Кількісно систему удобрення в сівозміні характеризує середня кількість (на 1 га) добрив, які вносять щороку та за ротацію сівозміни (в останньому випадку – це насиченість 1 га площі сівозміни добривами). Якісно вона характеризується окупністю 1 кг д. р. мінеральних добрив і 1 т органічних добрив урожаєм усіх культур сівозміни (в перерахунку на зернові або кормові одиниці залежно від типу сівозміни).

Система удобрення окремих культур за їх чергування у сівозміні – це план застосування органічних і мінеральних добрив, в якому передбачають норми, дози, форми, строки і способи їх внесення з урахуванням рівня запланованого врожаю, чергування культур у сівозміні та особливостей їх агротехніки, параметрів агрохімічних показників родючості ґрунту на певному полі, погодних умов, поєднання органічних і мінеральних добрив, економічних умов у господарстві.

Загалом під час розроблення системи удобрення потрібно враховувати такі положення: підвищувати врожайність і якість усіх культур; усувати відмінності (вирівнювати) в родючості окремих ділянок поля, а також окремих полів сівозміни і доводити параметри показників родючості ґрунту до оптимального рівня; підвищувати оплату одиниці добрив приростами врожаю; широко використовувати місцеві добрива; використовувати результати досліджень науково-дослідних установ, практичний досвід передових господарств та дані періодичного агрохімічного обстеження ґрунтів господарства.

Найбільша ефективність добрив виявляється на фоні високої культури землеробства, тобто із застосуванням усього комплексу агротехнічних заходів. Роль агротехніки зростає з підвищенням норм внесення добрив. Слід також пам’ятати:

·  високими їх нормами не можна компенсувати невиконання або неякісне виконання деяких агротехнічних заходів;

·  органічні та мінеральні добрива за тривалого їх застосування приблизно однаково ефективні;

·  важливо враховувати попередники, їх удобрення, зокрема органічними, фосфорними і калійними добривами;

·  здійснювати постійний контроль за відтворенням родючості ґрунту, балансом елементів живлення і гумусу в ґрунті з урахуванням вимог культур сівозміни і реалізації потенціалу їх продуктивності;

·  сприяти підвищенню продуктивності праці під час застосування добрив;

·  постійно виконувати зростаючі вимоги відносно охорони довкілля під час застосування агрохімікатів.

 

5.2. ОСОБЛИВОСТІ ЗОНАЛЬНИХ СИСТЕМ УДОБРЕННЯ

 

В усіх природно-кліматичних зонах України важливою умовою для складання системи удобрення є спеціалізація господарства, типи сівозмін і склад їх культур. Максимальні врожаї забезпечуються за відповідного чергуванні культур на полі (культурообіг) або в сівозміні. У сівозміні виявляється післядія добрив, що сприяє зростанню врожаїв наступних культур і родючості ґрунту.

Ґрунти зони Полісся (дерново-підзолисті й сірі лісові) переважно мають низькі параметри показників родючості ґрунту: кисла реакція, вміст гумусу і рухомих сполук елементів живлення. На цих ґрунтах насамперед потрібно проводити вапнування та застосовувати високі норми органічних і мінеральних добрив.

Як уже зазначалося, обов’язковою умовою ефективної системи удобрення нечорноземних ґрунтів є вапнування. Для цього визначають місце першочергового його проведення і норми вапняних добрив. Максимальну ефективність органічні й мінеральні добрива проявляють в умовах нейтральної і слабокислої реакції ґрунту.

Поєднання органічних і мінеральних добрив – важлива умова ефективності системи удобрення у сівозміні. Органічні добрива насамперед вносять під просапні культури (коренеплоди, картоплю, кукурудзу на силос та ін.); під покривні культури з підсіванням трав, які будуть використовувати в наступні роки післядію органічних добрив; на ґрунтах легкого гранулометричного складу.

Мінеральні добрива вносять насамперед під овочеві й технічні культури (льон, буряк цукровий та ін.), які найкраще їх окупляють, а також під картоплю, зернові культури. Крім того, достатню увагу приділяють удобренню культурних луків і пасовищ. Підвищені норми мінеральних добрив вносять на провапнованих ґрунтах або з близькою до нейтральної реакцією середовища ділянках з регульованим водним режимом.

Система удобрення деяких культур сівозміни в зоні дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтів складається з основного, передпосівного внесення та підживлення. Роздрібне внесення азотних добрив у цій зоні підвищує ефективність їх використання.

Ефективним є рядкове удобрення, зокрема, за недостатньої кількості внесення добрив в основне удобрення і на бідних ґрунтах. Для цього використовують суперфосфати, амофос та інші складні добрива.

Підживлення культур переважно проводять азотними добривами. Насамперед це стосується озимих культур, які вийшли із зими, та багаторічних трав, які у травостої мають найменше бобових. Підживлення фосфорними і калійними добривами проводять лише за умови недостатнього їх внесення в основне удобрення. При цьому ефективніше їх внести в ґрунт у міжряддя культур (овочевих, буряку цукрового та ін.).

У сівозмінах на ґрунтах легкого гранулометричного складу значну увагу приділяють посівам бобових культур, особливо люпину, сераделі (на корм, зерно, зелене добриво). Під них вносять достатню кількість фосфорних і калійних добрив, що сприяє поліпшенню фіксації атмосферного азоту.

У зоні дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтів досить ефективним є застосування мікроелементів, зокрема, після внесення високих норм мінеральних добрив, проведення вапнування та недостатньої кількості внесення органічних добрив.

В Україні найпоширеніші чорноземні й каштанові ґрунти, особливо в зонах Лісостепу і Степу. Ці зони значно різняться за ґрунтово-кліматичними умовами, спеціалізацією сільськогоспо­дар­ського виробництва та іншими факторами.

Зона Лісостепу. Ґрунти цієї зони, у зв’язку з інтенсивним їх використанням у сільському виробництві, відчувають значний дефіцит у добривах. Тому баланс елементів живлення в ґрунтах Лісостепу характеризується високим дефіцитом, що призводить до зниження їх родючості та погіршення фізико-хімічних властивостей.

Для реалізації потенціалу продуктивності сільськогоспо­дарських культур ґрунти цієї зони потребують середньорічного внесення 200–250 кг/га елементів живлення органічних і мінераль­них добрив. У сівозмінах оптимальні норми добрив першочергово вносять під буряк цукровий, соняшник, кукурудзу на зерно і силос, озимі зернові культури. Під ярі зернові, зернобобові і круп’яні культури, які використовують післядію добрив, внесені під попередник, вносять невисокі норми добрив або застосовують лише рядкове удобрення.

У сівозміні важливо правильно вибрати місце внесення гною. З урахуванням післядії, у 8–10-пільній сівозміні його вносять два рази за ротацію, а в 4–6-пільній – достатньо внести один раз. Найкраще гній вносити під попередники озимих, безпосередньо під озимі, які висівають після чистого пару, або під буряк цукровий, кукурудзу, овочеві культури та ін. Оптимальну норми внесення гною (30–40 т/га) не слід як перевищувати, так і занижувати. У першому випадку буде удобрено меншу площу, у другому – не вдається досягти рівномірності розподілу гною по поверхні поля, крім того, значно збільшуються витрати його внесення.

В основне удобрення, з осені, азотних дорив не вносять, за винятком озимих культур після гірших попередників. У цій зоні досить поширене внесення добрив під час передпосівної культивації, але ефективність його, порівняно з основним, нижча. Підживлення сільськогосподарських культур проводять лише азотними добривами в рекомендованих дозах та в оптимальні для кожної культури строки. Особливо ефективні підживлення озимих культур.

У системі удобрення сільськогосподарських культур на темно-сірих і сірих лісових ґрунтах та чорноземах опідзолених і вилужених один раз за ротацію сівозміни потрібно передбачити проведення вапнування. Найкращим місцем для внесення вапняних матеріалів є буряк цукровий. Для цього можна використовувати відходи цукрового виробництва – дефекат.

Як і в зоні Полісся, так і в зоні Лісостепу досить часто виявляється сильна дія мікродобрив, які містять бор, молібден, мідь, марганець, цинк та ін. Застосовують їх з урахуванням біологічних потреб сільськогосподарських культур і даних агрохімічного обстеження ґрунтів у полях сівозміни.

У зоні Степу переважно знаходяться чорноземи і каштанові ґрунти. Ці ґрунти мають нейтральну реакцію, тому не потребують вапнування.

У системі удобрення в степових районах має переважити основне удобрення, яке застосовують під зяблевий обробіток ґрунту. Це забезпечує розміщення добрив у шарі ґрунту з гарантованим зволоженням, що підвищує доступність елементів живлення для рослин.

У степових районах вологозабезпеченість є основним лімітуючим фактором для формування врожаю. Тому заходи, спрямовані на накопичення і збереження вологи, сприяють підвищенню ефективності добрив. У свою чергу, добрива сприяють ефективнішому використанню вологи на створення врожаю. За оптимального удобрення витрати води на створення одиниці сухої речовини рослин знижуються на 15–20 %. Потрібно враховувати, що внесені фосфорні та калійні добрива в основне удобрення мають значну післядію на наступних культурах. Іноді їх післядія перевищує ефект прямої дії. Це значно підвищує ефективність добрив, що потрібно враховувати під час розрахунку їх окупності. Оскільки основне удобрення можна вносити один раз у 2–3 роки, особливу увагу потрібно звертати на рядкове удобрення всіх культур.

Підживлення сільськогосподарських культур у цій зоні малоефективне, за винятком зрошуваних земель та озимих культур.

 

5.3. ФАКТОРИ, ЯКІ ВРАХОВУЮТЬ ПІД ЧАС СКЛАДАННЯ СИСТЕМИ УДОБРЕННЯ

 

Біологічні потреби культур в елементах живлення. На ефективність добрив насамперед впливають біологічні особливості культур, видові особливості їх живлення, які склалися у процесі еволюції. Неоднакову потребу різних культур в елемен­тах живлення в одних і тих самих умовах вирощування поясню­-ють різним речовинним (білки, жири, клітковина, цукор, крохмаль та ін.) і, відповідно, елементним (азот, фосфор, калій і т. д.) складом товарної (основної) і нетоварної (побічної) продукції, її співвідношенням у господарському врожаї та його рівні.

Для визначення потреби рослин в елементах живлення за вегетацію використовують показники їх виносу з урожаєм. Неоднакову потребу культур в елементах живлення наочно виражають в абсолютних величинах у вигляді біологічного, а найчастіше господарського виносу їх з відповідним урожаєм (кг/га) або у вигляді їх витрат (відносний винос) на одиницю товарної та відповідну масу нетоварної продукції (кг/т). Максимальне накопичення елементів живлення рослинами припадає на початок достигання. Пізніше, у зв’язку з обпадан­ням листя і відтоком поживних речовин у ґрунт, їх стає менше.

Кількість елементів живлення, які засвоюють рослини для створення біологічної маси врожаю (зерно, солома, пожнивно-кореневі залишки, а також елементи живлення, які переходять у ґрунт з опалим листям, з коренів), називають біологічним виносом елементів живлення врожаєм. Його поділяють на господарський і залишковий винос.

 

 

 

 

 

Якщо солома і гичка залишаються на полі, то елементи живлення, які в них містяться, в господарському виносі не враховують.

 

 

 

 

 

 

На залишковий винос припадає значна, а іноді й більша частина біологічного виносу елементів, які були використані рослинами для створення врожаю.

Господарський винос елементів живлення, як уже зазначалося, є лише частиною біологічного і не відображає повної фізіологічної потреби рослин. Проте частина елементів живлення після збирання врожаю залишається в ґрунті (залишковий винос) і стає поступово доступною для наступних культур сівозміни. Тому для характеристики потреби в них рослин використовують величину відносних їх витрат на одиницю товарної (на 1 т) з урахуванням відповідної маси нетоварної частини врожаю (табл. 5.1).

Таблиця 5.1

 

Нормативи виносу елементів живлення сільськогосподарськими культурами з ґрунту

 

 

 

 

 

За сприятливих ґрунтово-кліматичних умов при високому рівні технології вирощування досягається більш економне використання елементів живлення на формування одиниці товарного врожаю.

У разі залишення нетоварної частини врожаю на полі у вигляді органічних добрив для проведення балансових розрахунків використовується показник витрат елементів живлення на одиницю товарної продукції.

Для формування врожаю рослини використовують елементи живлення з ґрунту і внесених добрив. Частку засвоєння елементів із цих джерел прийнято виражати коефіцієнтами.

Кількість елементів живлення в орному шарі (0–30 см) визначають, помноживши його вміст за картограмою (мг/кг ґрунту) на коефіцієнт для перерахунку (останній з урахуванням щільності ґрунту і його маси на 1 га дорівнює 3). Наприклад, якщо за картограмою вміст рухомих сполук фосфору становить 100 мг в 1 кг ґрунту, то запаси його в орному шарі будуть становити 300 кг/га (100 · 3).

Частку засвоєння із запасів ґрунту елемента живлення рослинами виражають коефіцієнтом (у відсотках або десятко­вим дробом), який розраховують за такою формулою:

 

Кґ = a : b · 100,

 

де а – кількість елемента живлення, винесеного врожаєм з неудобреного ґрунту,  кг/га;

b – вміст рухомих сполук елемента живлення в орному шарі ґрунту, кг/га.

Коефіцієнт використання елементів живлення з ґрунту змінюється залежно від біологічних особливостей культур, рівня їх урожайності та ін. Чим вищий вміст елементів живлення в ґрунті в доступній формі, тим нижчий коефіцієнт їх засвоєння рослинами. Проте він підвищується (в 1,5–2 рази) в умовах зрошення, після вапнування та внесення добрив. Коефіцієнт враховує засвоєння елементів живлення лише з орного шару ґрунту, тоді як рослини засвоюють їх і з глибших шарів. Усе це ускладнює використання коефіцієнтів для розрахунку норм добрив.

Середні значення коефіцієнтів використання рослинами елементів живлення з ґрунту наведено в табл. 5.2.

 

Таблиця 5.2

 

Коефіцієнти використання сільськогосподарськими культурами елементів живлення з ґрунту за різного

вмісту їх рухомих сполук, %

 

 

 

Використання рослинами азоту з ґрунту залежить від вмісту в ньому гумусу та рівня його мінералізації. Вважають, що в розрахунку на 1 % гумусу в ґрунті сільськогосподарські культури у середньому засвоюють 20–25 кг азоту з 1 га, тобто за вмісту гумусу 3 % може бути засвоєно 60–75 кг/га азоту.

Коефіцієнти використання елементів живлення з добрив варіюють у менших межах, ніж коефіцієнти використання елементів живлення з ґрунту (табл. 5.3).

Таблиця 5.3

 

Коефіцієнти використання елементів живлення сільськогосподарськими культурами з гною і

мінеральних добрив, %

 

 

Для визначення загальних норм і співвідношення добрив, розрахунку балансу елементів живлення в сівозміні потрібно мати дані про витрати елементів живлення на одиницю товарної з урахуванням відповідної нетоварної продукції. Для раціонального розподілу норм на основне і припосівне удобрення та для підживлення потрібно мати дані про динаміку засвоєння окремих елементів за вегетацію. Такі дані є в довідниках і рекомендаціях науково-дослідних установ, або в агротехнічній характеристиці сортів сільськогосподарських культур.

Ґрунтові умови. Ґрунти утворилися під впливом факто­рів, які діяли з різною інтенсивністю. Тому властивості ґрунтів значно впливають на ефективність добрив. Максимальні при­рости врожаю від їх застосування досягають на малородю­-чих (бідних) ґрунтах. З підвищенням родючості та окультуреності ґрунтів ефективність добрив, зазвичай, знижується. Для певних типів і підтипів ґрунтів це зниження можна показати таким рядом: дерново-підзолисті, сірі- і темно-сірі лісові ґрунти, чорноземи опідзолені та вилужені, чорноземи звичайні та південні, каштанові ґрунти.

У межах кожного підтипу ґрунту ефективність добрив залежить від його гранулометричного складу. Так, на ґрунтах легкого гранулометричного складу спостерігається більший відносний приріст (відсоток до контролю) урожаю культур. Проте абсолютні прирости врожаю (у т/га) на більш родючих ґрунтах вищі, ніж на менш родючих.

Значення певних видів добрив у формуванні врожаю також залежить від властивостей ґрунтів. Азотні добрива найефективніше використовувати на дерново-підзолистих, сірих лісових ґрунтах, чорноземах опідзолених і вилужених та в умовах зрошення. З поліпшенням вологозабезпеченості ефективність добрив зростає на всіх відмінах ґрунтів.

Фосфорні добрива найефективніше застосовувати в умовах недостатнього зволоження на чорноземах звичайних і південних та на каштанових ґрунтах, а також на слабоокультурених ґрунтах інших підтипів.

Калійні добрива найкраще діють на торф’яних, потім на дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтах. На інших типах ґрунтів (каштанових і чорноземах) ефективність їх значно нижча, а іноді відсутня.

На ґрунтах легкого гранулометричного складу ефектив­ніші азотні, калійні та мікродобрива, а на важких – фосфорні добрива (це пов’язано із закріпленням фосфору у важкодоступні сполуки).

Ефективність усіх видів добрив під усі культури зростає після нейтралізації кислих і лужних ґрунтів та досягає максимуму за оптимальної для вирощування культур реакції середовища. Тому хімічна меліорація (вапнування і гіпсування) має передувати застосуванню добрив.

З підвищенням забезпеченості будь-якого типу, підтипу або відміни ґрунту рухомими сполуками елементів живлення ефективність кожного виду добрив знижується. При досягненні високого і дуже високого їх вмісту в ґрунті добрива перестають діяти. Тому їх вносять лише з метою покриття виносу елементів живлення з урожаєм.

Кліматичні і погодні умови (освітлення, температура і вологість ґрунту й повітря) в загальному комплексі факторів, які визначають ефективність добрив, часто мають вирішальне значення. Зміна погодних умов на 25–60 % впливає на ефектив­ність добрив на дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтах та на 35–70 % на чорноземах.

Світло діє на живлення рослин не лише завдяки фотосинтезу, а й транспірації, яка зумовлює переміщення елементів живлення і визначається сонячною радіацією, вологістю й температурою повітря.

Ефективність добрив залежить не лише від кількості, а й від рівномірності випадання опадів у період вегетації культур. На суглинистих ґрунтах у роки з нестачею або надлишком опадів вона знижується, при чому в першому випадку істотніше. На ґрунтах легкого гранулометричного складу за надлишку вологи може спостерігатися зниження врожаю зернових культур унаслідок вилягання посівів.

Агротехнічні умови. Строки, способи та глибина загортання добрив і меліорантів, обробіток ґрунту, боротьба зі шкідниками, хворобами й бур’янами, видовий і сортовий склад та чергування культур у сівозміні – ці та інші агротехнічні фактори значно впливають на водний, температурний і пожив­ний режим ґрунту, а, відповідно, і на ефективність добрив.

Обробіток ґрунту різними знаряддями на різну глибину сприяє різному розподілу добрив по профілю орного шару ґрунту. За локального внесення добрив повніше використовуються їх елементи живлення, знижуються втрати, що дає змогу знизити їх норми на 25–30 % порівняно з розкидним внесенням.

Прийоми внесення добрив. Основне завдання технології внесення добрив — забезпечити для рослин оптимальні умови живлення впродовж усієї вегетації. При цьому розрізняють три прийоми внесення добрив: основне (допосівне, передпосівне), припосівне (рядкове) і для підживлення (післяпосівне).

При виборі прийому внесення добрив важливо враховувати потребу культур в елементах живлення по фазах росту й розвитку та можливість розміщення їх у зоні найбільшої доступності для кореневих систем рослин. На вибір прийому внесення добрив значно впливають властивості самих добрив, їх взаємодія з ґрунтом і рухомість у ґрунтовому розчині, наявність у добривах баластних речовин та відношення до них сільськогосподарських культур.

Баланс елементів живлення і гумусу в ґрунті. Завдання агрохімії полягає в тому, щоб оцінити спрямованість колообігу біогенних елементів і ступінь інтенсивності антропогенної дії на систему ґрунт – рослина за балансом елементів живлення в агроценозі.

Баланс елементів живлення – це прогнозований показник продуктивності культур, родючості ґрунту і ступінь відповідності до кількості внесених добрив і винесених з урожаєм елементів живлення та одночасно показник хімічного навантаження на ґрунт, рослини і довкілля.

Баланс елементів живлення в ґрунті оцінюють за різницею між сумарною їх кількістю, яка в нього надходить, і відчужується з нього. Він відображає ступінь інтенсифікації сільськогосподарського виробництва та є основою для планування і прогнозування застосування добрив, дає змогу цілеспрямовано регулю­вати родючість ґрунту, запобігати забрудненню тими чи іншими елементами довкілля.

Теоретично рівень застосування добрив за оптимального рівня родючості ґрунту має бути таким, що повністю компенсує відчуження елементів живлення, які виносяться з урожаєм і втрачаються внаслідок вимивання, ерозії та з інших причин, тобто баланс цих елементів має бути нульовим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрізняють біологічний, господарський і внутрішньогосподарський баланси.

Біологічний баланс (повний або екологічний) найповніше охоплює всі статті надходження елементів живлення, які задіяні в колообігу. Зазвичай, його розраховують лише в теоретичних дослідженнях. При цьому в частині надходження враховують такі джерела:

1) мінеральні добрива;

2) органічні добрива;

3) меліоранти;

4) елементи живлення з атмосфери, включаючи надхо­дження з опадами;

5) насінний матеріал;

6) рослинні залишки;

7) біологічна фіксація азоту симбіотичними, вільноісную­чими та асоціативними мікроорганізмами.

У витратній частині враховують такі складові:

1) на створення товарної і нетоварної частин врожаю;