ЛЕКЦІЯ 4" Методологічні аспекти оцінки і прогнозу якості земель"

Враховуючи важливу роль гумусу в родючості ґрунту, необхідно вміти регулювати його вміст і поліпшувати показники якості. Для різних грунтово-кліматичних зон потрібно розробити комплекс агротехнічних заходів, ефективних у конкретних умовах. Перш ніж перейти до розробки заходів щодо регулювання органічної речовини ґрунту, треба розрахувати баланс гумусу, який характеризує направленість процесів мінералізації та гуміфікації.

Під балансом гумусу в ґрунті розуміють різницю між статтями його надходження і витрат за однаковий проміжок часу. До статей надходження балансу гумусу належать: надходження органічної речовини із кореневими та пожнивними рештками; з гноєм та іншими органічними доб­ривами; з насінням та садивним матеріалом; зв'язування вуг­лекислого газу атмосфери синьо-зеленими водоростями. До статей витрат гумусу належать: мінералізація органічних речовин ґрунту; винос гумусу поверхневими та вертикальними стока­ми; втрати внаслідок ерозії.

   Надходження органічної речовини за рахунок діяльності синьо-зелених водоростей, з насінням і садивним матеріалом, за даними А.М.Ликова, коливається в межах 100-200 кг/га вуглецю, що повністю витрачається під час вертикального та поверхневого стоку. Для спрощення розрахунків ці статті балансу не враховують.

Виділяють три типи балансу:

бездефіцитний - коли витрати гумусу поповнюються його новоутворенням;

позитивний - новоутворення перевищує його витрати на мінералізацію;

від'ємний (дефіцитний) - витрати гумусу перевищують його новоутворення.

Визначення балансу гумусу і потреб в органічних і мінеральних добривах проводиться шляхом співставлення частин надходження і витрат. Баланс гумусу розраховується за різницею між сумарною середньозваженою величиною новоствореного внаслідок гуміфікації рослинних решток гумусу та мінералізованого з урахуванням втрат на ерозію в межах  допустимої  величини.

 Для цього використовується формула:

де  Бг - баланс гумусу, т/га сівозмінної площі;

 n - кількість культур у сівозміні;

 М_р - маса рослинних решток кожної культури (і), розрахована за рівнянням регресії, або взята з довідників;

 К_г - коефіцієнт гуміфікації рослинних решток для кожної культури;

 Г_м - мінералізація гумусу (т/га) за довідковими даними;

 S_і - площа кожної культури в сівозміні;

 П_ер.- втрати гумусу від ерозії.

   Важливо чітко розмежовувати втрати гумусу внаслідок ерозії та біологічної мінералізації. В середньому по Україні внаслідок ерозії втрачається щорічно 0,5-0,6 тон гумусу з гектара. Еродовані ґрунти займають більше 30% від загального фонду орних земель. В лісостепових і степових слабкозмитих різновидах ґрунтів вміст гумусу знижується у порівнянні з незмитими на 14-15%, а в середньо- і сильнозмитих – на 30-40%. У цих умовах основний шлях до покращення гумусового режиму на даному етапі є не збільшення кількості органічних добрив, а зменшення ерозійних втрат гумусу .

Середньорічні втрати ґрунту від дефляції та водної  ерозії розраховуються згідно з методикою, викладеною в навчальному посібнику „Формування екологічно сталих агроландшафтів” [Булигін С.Ю.,2001]. Потім, використовуючи показники вмісту гумусу в ґрунті і ерозійних втрат ґрунту, знаходять втрати гумусу від ерозії. 

Кількість гумусу, що втрачається внаслідок його мінералізації, залежить від багатьох агротехнічних факторів, серед яких основними є сівозміна, удобрення та обробіток ґрунту. Стабілізації вмісту гумусу можна досягти виключно за рахунок ретельного дотримання всього комплексу агротехнічних заходів, які збільшують надходження в ґрунт органічних речовин у вигляді кореневих і пожнивних решток та органічних добрив. Розрахунки показують, що для бездефіцитного балансу гуму­су в Україні треба щороку одержувати та вносити не менш як 340 млн. т органічних добрив, у тому числі на Поліссі - 16, в Лісостепу - 11, в Степу - 8 т/га ріллі.

Після припинення ерозійних втрат гумусу, його баланс у сівозміні розраховують за методом Г.Я.Чесняка, рекомендованим для чорноземних ґрунтів, або О.М.Ликова – для дерново-підзолистих ґрунтів.

За методом Г.Я.Чесняка (чорноземні ґрунти):

де Б- баланс гумусу сівозміни, т/га;

n - кількість полів у сівозміні;

К_гум. - коефіцієнт гуміфікації сухої маси органічних решток вирощуваних культур у частках одиниці;

А і В - параметри рівняння регресії виду х =Ау ± В, що застосовується для розрахунку сухої маси органічних решток даної культури, якщо врожайність основної продукції (ВРОЖ) складає у, ц/га;

  Н _гн. - норма гною, що вноситься під дану культуру, т/га;

  К_мінер. - величина щорічної мінералізації гумусу під даною культурою, т/га.

За методом О.М.Ликова (дерново-підзолисті ґрунти):

де Б - баланс вуглецю гумусу в сівозміні, кг/га;

К_мех. - поправочний коефіцієнт до біологічного виносу азоту, що враховує гранулометричний склад ґрунту;

К_культ. - поправочний коефіцієнт до біологічного виносу азоту, що враховує тип культури (просапні, багаторічні трави, зернові суцільного посіву);

ВИНОС N - табличний винос азоту культурою, кг/га на 1 т основної продукції;

ДОЗА N - доза азоту, що вноситься під дану культуру, кг/га.

Якщо баланс гумусу (чи вуглецю гумусу) від'ємний, то для розрахунку додаткової норми гною, т на 1 га сівозміни користуються формулами:

а) для методу Г.Я.Чесняка:   

б) для методу О.М.Ликова:    

Потребу в органічних добривах встановлюють, виходячи з конкретних умов і завдання щодо досягнення врівноваженого або позитивного балансу гумусу.

Для підтримання бездефіцитного балансу гумусу норму гною розраховують за формулою Г.Я.Чесняка:

де Н_м - мінімальна норма гною на 1 га сівозмінної площі, що забезпечує бездефіцитний баланс гумусу, т/га;

     Н₁ - норма гною, що використовується у сівозміні, т/га;

       Б_г - баланс гумусу у сівозміні, т/га;

     Кг - кількість гумусу, що утворюється з 1 т гною (в умовах Полісся -0,042, Лісостепу -  0,054; Степу - 0,059 т/га).

Існує також й інша методика визначення норми гною в сівозміні для забезпечення бездефіцитного балансу гумусу. Для цього використовують наступну формулу:

де Н - норма гною на 1 га сівозмінної площі, т/га;

  П - середньорічні втрати гумусу, т/га;

  К - кількість гумусу, що утворюється з 1 т гною на 1 га;

  У - утворення гумусу за рахунок рослинних решток, т/га;

  Т - середньорічна кількість гумусу, що утворюється під багаторічними травами (у перерахунку на гній), т/га.

Робоча формула розрахунку середньорічного балансу гумусу за методом Г.Я.Чесняка має такий вигляд:

де Бс - середньорічний баланс гумусу в ґрунті на 1га за ротацію сівозміни, т/га;              

 П₁ - сума новоутвореного за рахунок рослинних решток гумусу під культурами за ротацію сівозміни; т/га;

П₂ - сума новоутвореного за рахунок органічних добрив гумусу за ротацію сівозміни, т/га;  

 Р - сумарна кількість гумусу, що мінералізується під культурами за ротацію сівозміни, т/га;

 t_p - тривалість ротації, років.

Для стабілізації гумусного стану ґрунтів потрібно збільшити обсяги застосування органічних добрив, оптимізувати співвідношення між просапними культурами і культурами суцільного посіву, збільшити посівні площі багаторічних трав, мінімізувати обробіток ґрунту, проводити хімічну меліорацію (вапнування, гіпсування), що зумовлює закріплення гумусу на поверхні мінеральної частини ґрунту.