Вихідна характеристика досліджуваних ґрунтів

Об’єкт	Рік закладення досліду	Глибина, см	Загальна сума солей,%	СаСО3,%	Вміст гумусу,%	Увібрані катіони, % від суми			Сума увібраних катіонів,мекв/100г
						Сa	Mg	Na
Тривалі стаціонарні досліди
Солонець каштановий ГДС дослід С.П.Семенової-Забродіної	1954	0-20	0,06	0,3	2,0	61,8	34,5	3,7	27,2
		20-30	0,14	1,0	2,0	52,4	43,4	4,2	35,7
		30-40	0,10	7,4	1,8	48,2	46,1	5,5	34,7
		45-55	0,11	10,2	1,4	51,5	41,4	7,1	30,9
		60-70	0,11	13,4	0,9	51,2	42,4	6,4	26,2
		90-100	0,74	20,8	0,7	-	-	-	-
		140-160	0,54	-	0,4	-	-	-	-
		180-200	1,19	-	-	-	-	-	-
Темно-каштанові солонцюваті ґрунти, дослід ННЦ ІГА СТОВ „Воїнське”	1965	0-30	0,05	0,5	2,3	65,5	27,8	3,4	29,9
		30-42	0,10	3,3	1,9	63,3	31,8	2,1	41,4
		42-52	0,11	11,5	1,4	-	-	-	-
		55-65	0,09	19,3	0,9	-	-	-	-
		125-135	0,27	15,0	-	-	-	-	-
		205-210	1,08	10,8	-	-	-	-	-
Темно-каштанові солонцюваті ґрунти, ГДС дослід Ю.Є.Кізякова	1973	0-30	0,05	0,3	2,7	81,5	17,7	0,8	29,1
		30-40	0,09	1,2	2,3	78,1	21,1	0,8	29,4
		40-60	0,09	12,4	2,0	80,4	18,5	1,1	27,8
		80-100	0,14	20,1	-	-	-	-	-
		110-120	0,44	-	-	-	-	-	-
		160-180	1,85	-	-	-	-	-	-
Ділянки виробничого впровадження плантажної оранки
Солонець каштановий СТОВ „Новопавлівське”.	1955	0-20	Не визн.	0,5	2,4	90,5	5,7	3,8	22,0
		20-35	-	0,4	2,2	70,1	23,3	6,6	29,4
		37-47	-	0,3	2,1	60,7	26,8	3,7	29,6
		51-61	-	18,3	0,6	-	-	-	-
Солонець каштановий солончакуватий колг.”Заповіт Леніна”.	1955	0-25	-	0,3	1,6	62,8	24,6	12,6	28,4
		25-40	-	1,7	1,3	42,3	37,8	19,9	37,9
		40-61	-	21,2	0,7	43,0	40,3	16,7	28,6

Примітка. У таблиці використані фондові матеріали Генічеської дослідної станції та лабораторії родючості зрошуваних і солонцевих ґрунтів ННЦ ІГА

 

 

Дослід ННЦ ІГА розташований у СТОВ „Воїнське” Красноперекопського району Автономної Республіки Крим (рис.2.1). Дослід з меліорації темно-каштанових солонцюватих ґрунтів в умовах зрошення прісною водою закладено у 1965 році Г.М.Пікузою під керівництвом Г.В. Новікової. Згідно ґрунтової карти, складеної на час закладання досліду, ґрунтовий покрив досліджуваної ділянки представлено степовими комплексами темно-каштанових слабосолонцюватих (62,2 %), темно-каштанових середньосолонцюватих (35 %) та темно-каштанових сильносолонцюватих (2,8 %) ґрунтів [167,171,193]. Ґрунтоутворюючі породи – жовто-бурі карбонатні лесовидні глини та важкі суглинки. Підґрунтові води сульфатно-хлоридного магнієво-натрієвого складу залягають на глибині 10-15 м. У темно-каштанових слабосолонцюватих ґрунтах скипання від 10 % HCl спостерігається з глибини 45-48 см, гіпс з глибини 150-180 см. Показники інших вихідних властивостей досліджуваних ґрунтів наведено у таблиці 2.1. Досліджувані варіанти: варіант 1 – контроль (щорічний обробіток на глибину 25-27 см в залежності від вирощуваних культур); варіант 4 – оранка плантажним плугом ПП-50 з повним обертанням скиби на глибину 55-60 см у 1965 році та щорічний обробіток на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур у наступні роки. У 1976 році проведено обробіток на 40 см.

Зрошення здійснюється водою з Північно-Кримського каналу установкою ДДА-100М. Оцінка придатності цих вод для зрошення за ДСТУ 2730-94 [262] засвідчує їх належність до першого класу – придатних для зрошення. Зрошувальні норми в залежності від вирощуваних культур і погодних умов коливаються від 1000-1200 до 3700-4000 м³/га. Характеристику гідротермічних умов проведення досліду наведено у додатку А.

Дослід Ю.Є.Кізякова знаходиться у Генічеському районі Херсонської області в межах Генічеської дослідної станції Інституту зернового господарства УААН (рис.2.1). Дослід закладено у 1973 році з метою вивчення впливу зрошення слабомінералізованими водами на властивості та продуктивність темно-каштанових легкоглинистих ґрунтів. Підґрунтові води гідрокарбонатно-хлоридного магнієво-натрієвого складу залягають на глибині близько 10 м. Ґрунтовий покрив досліджуваної ділянки однорідний, скипання від 10 % HCl спостерігається з глибини 44-48 см [95]. Показники вихідних властивостей досліджуваних ґрунтів наведено у таблиці 2.1. Досліджувані варіанти: варіант 1 – контроль (щорічний обробіток на глибину 25-27 см в залежності від вирощуваних культур); варіант 2 – оранка плантажним плугом на глибину 65 см у 1973 р. та щорічний обробіток на 26-28 см в залежності від вирощуваних культур у наступні роки.

Зрошення гідрокарбонатно-хлоридними магнієво-натрієвими водами з мінералізацією 0,9 г/л проводилося у період з 1973 по 2001 роки установкою ДДА-100М. Джерело зрошувальних вод – артезіанська свердловина. Оцінка придатності цих вод для зрошення за ДСТУ 2730-94 [262] засвідчує їх належність до обмежено придатних (2 клас) за небезпекою засолення та токсичного впливу на рослини. За даними Ю.Є.Кізякова, у періоди проведення зрошення суворо дотримувалися технологія і режими зрошення, рекомендовані для даної зони Українським НДІЗЗ. Зрошення припинено у 2001 році.

СТОВ «Новопавлівське» - ділянка виробничого впровадження меліоративної плантажної оранки, знаходиться у Красноперекопському районі Автономної Республіки Крим (рис.2.1). Згідно ґрунтової карти, складеної на час проведення меліоративної плантажної оранки, грунтовий покрив досліджуваної ділянки представлено комплексом солончакуватих і глибоко солончакуватих солонців (60-70%) з каштановими слабосолонцюватими ґрунтами на четвертинних жовто-бурих глинах [170,171]. Підґрунтові води хлоридно- сульфатного магнієво-натрієвого складу залягають на глибині 7-10 м. У солонцях скипання від 10% HCl спостерігається з глибини 32-46 см, гіпс - з глибини 100-120 см. Інші показники основних властивостей досліджуваних ґрунтів до проведення меліоративної плантажної оранки наведено у таблиці 2.1. Досліджувані варіанти: варіант 1 – контроль (щорічний обробіток на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур); варіант 2 – оранка плантажним плугом ПП-50 на глибину 55-60 см і залученням 7-10 см шару карбонатного горизонту у 1955 р. та щорічний обробіток на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур у наступні роки.

КСП «Заповіт Леніна» - ділянка виробничого впровадження плантажної оранки, знаходиться у Джанкойському районі Автономної Республіки Крим (рис.2.1). Згідно ґрунтової карти, складеної на час проведення меліоративної плантажної оранки, ґрунтовий покрив представлено комплексом солонців солончакуватих (30 %) і темно-каштанових слабосолонцюватих ґрунтів (70 %)[170,171]. Ґрунтоутворюючі породи – жовто-бурі карбонатні лесовидні глини. Підґрунтові води сульфатно-хлоридного магнієво-натрієвого складу залягають на глибині 5-10 метрів. У солонцях скипання від 10 % HCl спостерігається з глибини 35-45 см, гіпс- з глибини 100-120 см. Інші показники основних властивостей досліджуваних ґрунтів до проведення меліоративної плантажної оранки наведено у таблиці 2.1. Досліджувані варіанти: варіант 1 – контроль (щорічний обробіток на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур); варіант 2 – оранка плантажним плугом ПП-50 на глибину 55-60 см і залученням 7-10 см шару карбонатного горизонту у 1955 р. та щорічний обробіток на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур у наступні роки. Зрошення здійснювалося водою з Північно-Кримського каналу з 1969 до 1993 р. способом дощування.

 

Методи досліджень

 

Вивчення закономірностей сучасних ґрунтових процесів у агроперетворених ґрунтах солонцевих комплексів проводилось нами з використанням стаціонарного, порівняльно-географічного та порівняльно-аналітичного методів. В основі досліджень було порівняльне вивчення властивостей різною мірою агроперетворених (плантажованих і неплантажованих) орних солонцевих ґрунтів у зрошуваних та незрошуваних умовах.

На початковому етапі написання дисертаційної роботи нами було проведено систематизацію та узагальнення опублікованих та фондових матеріалів за об’єктами досліджень. У роботі використані фондові матеріали лабораторії родючості зрошуваних і солонцевих ґрунтів ННЦ ІГА імені О.Н. Соколовського (дані про дослідження, проведені Г.В.Новіковою та Г.М. Пікузою в СТОВ «Воїнське» у 1965-1974 р.), та Генічеської дослідної станції Інституту зернового господарства (дані про дослідження С.П.Семенової-Забродіної та М.М.Лаврентьєва за 1954-1967р.), а також матеріали, люб’язно надані нам для роботи доктором сільськогосподарських наук Ю.Є.Кізяковим - інформація щодо вивчення тривалості впливу меліоративної плантажної оранки у стаціонарному польовому досліді С.П.Семенової-Забродіної за 1969 та 1971 роки та закладеного ним досліду з вивчення впливу зрошення слабомінералізованими водами на властивості і продуктивність темно-каштанових ґрунтів (дані за 1969-1986 роки).

В польових умовах усі стаціонари і ділянки виробничого впровадження були прив’язані нами до географічної мережі за допомогою засобу багатоспектрального позиціонування - GPS і можуть бути використані в єдиній моніторинговій мережі системи екологічного моніторингу.

На обстежуваних ділянках, згідно ґрунтового плану, складеного на час закладання дослідів, обирали варіанти ґрунтів (плантажовані та неплантажовані солонці каштанові та темно-каштанові слабосолонцюваті ґрунти), на яких закладали по 2 ґрунтових розрізи, глибиною до 1,5-2,0 м, вивчали морфологічну будову профілю, щільність складення до глибини 1,0 м методом ріжучого кільця за Н.А. Качинським [39] у п’ятикратній повторності, визначали вологість. Зразки ґрунту відбирали у трикратній повторності по генетичних горизонтах і з кожного 10-сантиметрового шару за методикою відбору ґрунтових зразків у мозаїчних профілях, описаній у роботах Е.О.Корнблюма, І.М.Любімової, Я.М.Мініна [112,135,151]. Додатково відбирали зразки на кожному досліджуваному варіанті шляхом буріння свердловин суцільною колонкою до глибини 2 м у п’ятикратній повторності.

Для вивчення хімічного складу і фізико-хімічних властивостей досліджуваних ґрунтів у відібраних зразках були проведені наступні аналітичні роботи:

- катіонно-аніонний склад водної витяжки визначали за стандартними методиками (ГОСТ 26424-85, ГОСТ 26425-85, ГОСТ 26426-85, ГОСТ 26427-85, ГОСТ 26428-85) [41,42,43,44,45];

- визначення вмісту обмінно-увібраних катіонів проводили методом Шолленбергера у модифікації ННЦ ІГА за МВВ 31-497058-007-2005 [150];

- вміст карбонатів визначали методом В.Є. Соколовича за МВВ 31-497058-021-2005 [150];

- активність іонів натрію та кальцію у ґрунтових пастах потенціометричним методом за МВВ 31-497058-001-2001 та МВВ 31-497058-002-2001 [149];

- вуглець органічної речовини за методом І.В. Тюрина згідно ДСТУ 4289 [260];

- груповий гумус визначали прискореним методом за М.М. Кононовою та Н.П.Бєльчіковою (МВВ 31-497058-006-2002) [149];

- вміст доступної (лабільної) органічної речовини визначали методом М.А.Єгорова (ДСТУ 4732) [259];

- гранулометричний склад визначали методом Н.А. Качинського за ДСТУ 4730 [245];

- мікроагрегатний склад визначали методом піпетки за МВВ 31-497058-011-2005 [150];

- визначення структурно-агрегатного складу методом М.І.Саввінова за ДСТУ 4744 [248];

- визначення нітратного і амонійного азоту проводили за ДСТУ 4729 [247];

- визначення рухомих сполук фосфору та калію виконували за Б.П. Мачігіним (ДСТУ 4114) [52];

- валовий вміст азоту визначали за Кьєльдалем (ДСТУ 4726), фосфору – за Труогом-Мейером, калію – за Воробйовою (ДСТУ 4290) [246,258];

- визначення рухомих форм важких металів виконували методом атомно-адсорбційної спектрометрії на приборі С-115. Для екстракції рухомих форм використовували ацетатно-амонійний буферний розчин з рН-4,8, згідно ДСТУ 4770.1-4770.9 [249,250,251,252,253,254,255,256,257];

- валовий хімічний склад ґрунту визначали рентген-флуоресцентним методом на рентгенівському багатоканальному спектрометрі CPM - 25 в лабораторії рентгенівських методів дослідження мінеральної речовини Київського університету імені Тараса Шевченка. Згідно методики визначення, результати розрахунків компонентів у досліджуваній пробі з урахуванням попередньо визначених гравіметричним методом концентрацій Н₂О і витрат після прожарювання (ППП) нормували на 99,6%.

Польові дослідження проведені нами з дотриманням правил і вимог стандартної методики [40,63].

Для вивчення динаміки агрокліматичних показників (температура повітря, атмосферні опади, запаси продуктивної вологи у кореневмісному шарі) використовували дані гідрометеорологічної служби (метеопункт Ішунь, Красноперекопського району АРК).

Для вивчення динаміки урожаю сільськогосподарських культур у тривалій післядії меліоративної плантажної оранки використовували фондові та опубліковані матеріали досліджень, проведених у різні роки на Генічеській дослідній станції та у СТОВ «Воїнське».

У період з 1955 по 1978 облік врожаїв вирощуваних сільськогосподарських культур на довготривалому стаціонарному досліді з вивчення впливу меліоративної плантажної оранки на властивості та продуктивність солонців каштанових (дослід С.П.Семенової-Забродіної) проводився співробітниками ГДС (М.М.Лаврентьєв, З.М.Неред та ін.). У стаціонарному досліді з меліорації темно-каштанових солонцюватих ґрунтів в умовах зрошення прісною водою у СТОВ «Воїнське» облік врожаїв сільськогосподарських культур у 1965-1985р.р. проводився співробітниками лабораторії родючості зрошуваних і солонцевих ґрунтів ННЦ ІГА (Г.М.Пікуза, В.Я.Ладних, Н.Ю.Гаврилович та ін.). Облік врожаїв вирощуваних сільськогосподарських культур у досліді з вивчення впливу зрошення слабомінералізованими водами на властивості та продуктивність темно-каштанових ґрунтів у 1973-1986 р.р. проводився співробітниками ГДС за участі Ю.Є.Кізякова.

Облік урожаїв сільськогосподарських культур в польових дослідах у 2003-2006 роках проводили за участю автора методом пробного снопа вручну у п’ятикратній повторності.

Результати аналітичних досліджень ґрунтів та дані врожайності сільськогосподарських культур дослідів оброблені за допомогою дисперсійного аналізу. Математичну обробку отриманих даних проводили шляхом систематичного використання методів обчислювальної статистики за допомогою пакету стандартних програм “Excel” та “Statistica” (інтегрований пакет для статистичного аналізу).

 

РОЗДІЛ 3. Природні умови районів досліджень

 

Кліматичні умови

 

Згідно загального кліматичного районування [206,239] усі об’єкти розташовані у континентальній кліматичній зоні, яка охоплює Степову фізико-географічну зону. Для цілей нашого дослідження більш пристосоване агрокліматичне районування, згідно якого об’єкти досліджень належать до дуже посушливої, помірно жаркої, з м’якою зимою зони. Гідротермічний коефіцієнт 0,7-0,5, сума активних температур 3300-3400 ⁰С, середня річна температура 10,4-10,6 ⁰С при середній температурі січня від 0,6 до -2,5 ⁰С і середній температурі липня +23 ⁰С, вірогідність посух 40-60 %, кількість днів з суховіями 16-20 за теплий період, середня тривалість безморозного періоду 180-200 днів, вегетаційного 225-230 днів, річна сума опадів – 300-325 мм. Негативною рисою клімату є нестійкість зволоження внаслідок чергування вологих і посушливих років, кількість опадів на території розташування об’єктів досліджень недостатня і випадають вони нерівномірно. В літні періоди дощі часто випадають у вигляді злив, і більша їх частина зберігається на схилах балок і подів і мало вбирається ґрунтом. Основний запас вологи у ґрунті створюється восени та взимку, в період затяжних дощів при незначному випаровуванні. Сумарно випаровується з поверхні суші за рік 732-810 мм, а за вегетаційний період – 220-270 мм, що не компенсується опадами, кількість яких за цей період становить лише 215-220 мм. Тобто випаровуваність в два і більше разів перевищує кількість атмосферних опадів. Це сприяє встановленню непромивного типу водного режиму і накопиченню водорозчинних солей у ґрунтах. М’яка зима з незначними від’ємними температурами і частими відлигами сприяє циркуляції ґрунтових розчинів і продовженню біохімічних процесів взимку [105,141].

В цілому для клімату району досліджень характерним є недостатня зволоженість, значні теплові ресурси, тривалий вегетаційний період. Клімат формується під переважним впливом континентальних повітряних мас помірних широт, а також трансформованих тропічних і арктичних мас повітря. Основна частина атмосферних опадів, що випадають на території району досліджень, пов’язана з океанічними масами повітря помірних і тропічних широт [206]. Загалом кліматичні умови сприятливі для розвитку сільськогосподарського виробництва, проте наявність негативних природних факторів (зокрема недостатня кількість опадів, нестійкість зволоження, існування тривалих бездощових періодів, невисока відносна вологість повітря, за високих температур літніх місяців) викликає низьку забезпеченість продуктивною вологою сільськогосподарських рослин у весняно-літній період і потребує певних меліоративних заходів, а саме – застосування зрошення для створення більш сприятливого водного режиму.

Погодні умови останніх років дещо відрізняються від середніх багаторічних (Додаток А). Зокрема температура повітря в останні роки у цілому вища за середні багаторічні показники при деякому зниженні загальної зволоженості. Так, з 40 років спостережень за кліматичними показниками 5 останніх – з температурою вищою за середню багаторічну норму та 7 останніх з кількістю опадів нижчою за середню багаторічну норму. Цю тенденцію ми схильні пов’язувати з глобальними планетарними змінами клімату. Такі тенденції у зміні кліматичних умов (подальше поступове підвищення річних температур, за умови деякого зменшення атмосферних опадів та загального зменшення величини гідротермічного коефіцієнта) зумовлюють внесення відповідних коректив у сучасний розвиток процесів ґрунтоутворення, надаючи цим процесам цілеспрямованого характеру та забезпечуючи високу якість та стійкість функціонування ґрунтів за різних умов зовнішніх впливів [227].

 

Рослинність

 

Докладну характеристику про будову, сучасне поширення й закономірності розміщення та походження і класифікацію фітоценозів можна отримати за аналізом геоботанічного районування [33]. За ним дослідження були проведені у Європейсько-Азіатській степовій (Причорноморській (Понтичній) степовій провінції) області. Геоботанічним округом проведених досліджень був Присиваський, в рослинному покриві якого в минулому переважали лучні степи та справжні різнотравно-типчаково-ковилові степи з асоціаціями які нині майже повністю розорані. На цілинних ділянках що залишилися, поширені ковилові і житнякові асоціації за участі полині кримської. Поблизу Сивашу поширені галофіти: сарсазан, солесос, свіда, лобода бородавчаста, полин морський. У вузькій приморській частині, де переважають солонці, рослинність представлена галофітами: полином з типчаком і тонконогом живородячим. У понижених місцях Примор’я і подах найбільш розповсюджені галофіти: солянка, кермек, полин таврійський, петросимонія, франкенія, обіона бородавчата, полинь приморська, полинь солончакова, полинь кримська, ковила волосяна і Лессінга, типчак, житняк гребеневидний. На розораних ділянках Присивашшя часто зустрічаються курай водоносний, мар біла, гірчак рожевий [61,141].

Серед дерев та чагарників переважають акація, гледичія, лох вузьколистий, тамариск, ясен, скумпія, абрикос.

Найбільш розповсюдженими сорно-польовими рослинами на посівах є кореневищні - пирій повзучий, свинорий, осот рожевий, молочай; одно- і дворічні-курай, лобода, різак, гірчак рожевий [207,208].

Природна степова трав’яниста рослинність зі значною надземною масою й розвиненою кореневою системою сприяла формуванню темно-каштанових та каштанових солонцюватих ґрунтів в комплексах з солонцями каштановими, які й стали об’єктами наших досліджень.