Материал: Управління обігом азоту і вуглю в агроценозах кліматичної системи Лісостепу України

Додатність балансу N за внесення побічної продукції не забезпечувало додатність балансу органічного вуглецю (-38,8 тонн) в агроценозах сівозмін з горохом і травами, тоді як у зазначених сівозмінах з внесенням гною формувався від’ємний баланс вуглецю, який виявився менш дефіцитним у 1,30-1,5 рази. Проте, додатність балансу N при використанні побічної продукції вплинула на баланс органічного вуглецю у ґрунті (+2,0-2,7 т або +0,40-0,54 т/га) у сівозміні з горохом та багаторічними травами. З внесенням гною від’ємність балансу N визначав від’ємність балансу вуглецю у ґрунті: -3,12 т (-0,63 т/га) у сівозміні з горохом та -0,93 т (-0,06 т/га) у сівозміні з багаторічними травами. При цьому Іб з вуглецю в агроценозах сівозмін незалежно від виду органічних добрив становив 56,6-62,2 %, а Іб балансу вуглецю у ґрунті за використання побічної продукції у сівозміні з горохом становила 114,2 %, а у сівозміні з багаторічними травами - 107,6 %. За внесення гною у першому випадку Іб=59,4 %, а у другому - 102,6 %, що свідчить про ефективність використання гною і побічної продукції саме при насиченні сівозмін багаторічними травами.

Розрахунки показують, що на рівні з впливом виду органічних добрив і типу сівозміни, обробіток також впливав на колообіг N. Так, за систематичної оранки винос N урожаєм становив 645 кг; за безполицевого обробітку 628 кг, а за безполицевого мілкого обробітку - 475 кг. За квартильним розмахом винос N більш стабільним був за безполицевого обробітку, тоді як за оранки і поверхневого обробітку винос N був вищим у 1,24 і 1,23 рази.

Загальний винос N з агроценозу був найвищим за оранки (813 кг), тоді як за безполицевого і поверхневого обробітків меншим на 17 і 252 кг або 3,4 кг/га і 50,4 кг/га. Надходження N з побічною продукцією за оранки і безполицевого обробітку було однаковим (488 кг), а за поверхневого обробітку - нижчим на 38 кг. Загальне надходження N в агроценоз за глибоких обробітків становило 717-742 кг (143-148 кг/га), а за неглибокого безполицевого обробітку знижувалося на 105+ і 80 кг відповідно. Баланс N за оранки і безполицевого обробітку був від’ємним: -68,4 кг і -80,4 кг, тоді як за неглибокого безполицевого обробітку виявився додатнім +103 кг (20,6 кг/га). Інтенсивність балансу за глибоких обробітків становила 94,1-94,6 %, а за неглибокого безполицевого обробітку - 122%.

Інтенсивність балансу вуглецю агроценозу і ґрунту мало значення нижче за 100 % незалежно від способу обробітку ґрунту: 55,3-62,7 % для вуглецю в агроценозах та 93,5-98,2 % для балансу вуглецю у ґрунті. При цьому викиди СО2 і NО2 внаслідок мінералізації органічної речовини мають стійку тенденцію до зниження від оранки (СО2 - 77,5 т або 15,5 т/га) до безполицевого обробітку (67,9-68,5 т або 13,5 т/га) та 60,2 т (12,4 т/га) за неглибокого безполицевого обробітку. На величину викидів NО2 спосіб обробітку впливав мало: 21-23 кг (4,2-4,6 т/га).

Розрахунок показав (табл. ), що вид органічних добрив впливає на рівень кореляційних зв’язків між виходом кормових одиниць та складовими азотного балансу. За внесення гною між продуктивністю сівозмін, загальним виносом азоту, надходженням з побічної продукції і загальним надходженням азоту виявлено прямий кореляційний зв’язок R=0,69±0,02; R=0,57±0,03 та R=0,87±0,02 відповідно, тоді як за внесення побічної продукції зв’язок підсилювався до рівня прямої сильної кореляції: R=0,82-0,88±0,03. При цьому баланс органічного вуглецю у ґрунті зі зростанням продуктивності сівозмін з внесенням гною був від’ємним, тоді як за внесення побічної продукції мав додатнє значення в усьому інтервалі типізованої продуктивності. В останньому випадку на одиницю зростання продуктивності припадала у 2,1 рази менша кількість виносу загального азоту, а надходження азоту з побічної продукції було у 2,13 рази вищим, ніж за внесення гною. За внесення гною між викидами СО2 від мінералізації та надходження азоту зв’язок був на рівні слабкого кореляційного зв’язку (R=0,28-0,30±0,05), тоді як при внесенні побічної продукції зв’язок був на рівні прямої сильної кореляції (R=0,79-0,85±0,02), а на одиницю виділеного СО2 від мінералізації побічної продукції приходилось 5,59 кг/га і 8,44 кг/га N побічної продукції та загального надходження азоту.

Таблиця . Значення коефіцієнтів кореляції та коефіцієнти регресії азото-вуглецевого обігу залежно від складових системи землеробства в агроценозах Лісостепу України

*коефіцієнти кореляції ® лінійної залежності між параметрами

коефіцієнти регресії (b) у лінійних рівняннях залежностей між параметрами

При цьому баланс Сорг у ґрунті у типізованому інтервалі викиду СО2 був додатнім, тоді як за внесення гною додатність балансу вуглецю супроводжувалась дефіцитністю балансу азоту у типізованому інтервалі викидів СО2 від мінералізації. Встановлено, що між продуктивністю сівозміни з горохом, загальним виносом азоту та надходженням азоту з побічної продукції та загальним його надходженням виявлено пряму кореляцію з виносом азоту на рівні R=0,57±0,03, а з надходженням азоту на рівні R=0,79-0,91±0,03. У сівозміні з травами зв’язок між продуктивністю та складовими балансу азоту послаблюється до середнього рівня за виносом і надходженням азоту від побічної продукції R=0,58-0,61±0,03, а за загальним надходженням азоту і продуктивністю культур виявлено пряму сильну кореляцію (R=0,73-0,83±0,02), а з балансом азоту зв’язок послаблюється до слабкого рівня (R=0,82-0,87±0,03). На одиницю зростання продуктивності культур у сівозмінах приходиться однакова кількість азоту незалежно від обробітку ґрунту. При цьому баланс Сорг у ґрунті в обох випадках був додатнім, а баланс Сорг в агроценозах складається спадаючи дефіцитним.

Оцінка впливу обробітку ґрунту на зв’язок продуктивності культур в агроценозах короткоротаційних сівозмін з складовими балансу азоту показує, що незалежно від способу обробітку між загальним виносом і надходженням азоту з побічної продукції виникають кореляційні зв’язки на рівні прямої сильної кореляції (R=0,73-0,83±0,02), тоді як зв’язок з загальним виносом азоту послаблюється до слабкого кореляційного зв’язку (R=0,32-0,37±0,02).

Визначено зв’язок між кількістю виділень СО2 від мінералізації та складовими балансу азоту. Незалежно від обробітку ґрунту між надходженням азоту з побічної продукції і кількістю СО2 установлено пряму сильну кореляцію (R=0,85-0,87±0,03), а з загальним надходженням азоту та його балансом зв’язок послаблюється до R=0,55-0,65±0,03, що свідчить про несуттєвість способів обробітку на взаємозв’язки між складовими азото-вуглецевого циклу в агроценозах різноротаційних сівозмін. На передній план управління азото-вуглецевим обігом впливають вид органічних добрив та тип сівозміни, спосіб обробітку ґрунту є підпорядкованим фактором в агроценозах.

Продукування СО2 залежно від типу сівозміни пов’язано з загальним надходженням азоту (R=0,71-0,94±0,03), а баланс азоту у сівозміні з горохом корелював з продуктивністю на рівні сильної прямої кореляції (R=0,72±0,03), тоді як у сівозміні з травами зв’язок послаблювався до слабкого рівня (R=0,41±0,03). Визначення впливу сівозмінного фактору на баланс Сорг у ґрунті показує, що у сівозміні з травами забезпечується додатність балансу у типізованому інтервалі викидів СО2, тоді як у сівозміні з горохом тренд балансу Сорг був зростаючим, а додатність балансу Сорг у ґрунті досягається за максимального надходження азоту побічної продукції та загального надходження, що одночасно знижує дефіцитність Сорг агроценозу до -30 т/га, тоді як у сівозміні з травами відбувається зростання дефіцитності балансу Сорг в агроценозі за рахунок вилучення маси багаторічних трав.

Маса виділеного СО2 від мінералізації органічної речовини була у прямій залежності з надходженням з побічної продукції (R=0,85-0,87±0,02), а з загальним надходженням азоту до агроценозу та балансом азоту зв’язок послаблювався до прямої кореляції середнього рівня (R=0,53-0,66±0,02). Коефіцієнти регресії у лінійних рівняннях між загальним виносом і надходженням азоту зменшилися у 1,21-1,79 рази, а з загальним надходженням зросли у 3,15 рази. Маса виділеного СО2 внаслідок мінералізації за поверхневого обробітку корелювала з складовими балансу азоту аналогічно глибоким обробіткам, але за коефіцієнтами регресії рівнянь залежності на одиницю викиду СО2 приходилося менша у 1,25 рази кількість азоту побічної продукції та у 1,9 рази менша зміна балансу азоту. У рівняннях регресії залежності продуктивності сівозмін та викидів СО2 з складовими балансу азоту коефіцієнти регресії були близькими за значеннями, що свідчить про несуттєвість впливу способу обробітку у зазначених процесах обігу біогенних елементів. За систематичного поверхневого обробітку вихід к. о. з 1 га в агроценозах сівозмін (аналогічно глибоким обробіткам) пов’язаний з загальним виносом та надходженням азоту сильною прямою кореляцією (R=0,72-0,79±0,02). Між продуктивністю та загальним виносом N рівень кореляційного зв’язку зріс до сильного прямого у противагу глибоким обробіткам.

Взаємодія між вуглецевим і азотовим обігом в агроценозах суттєво впливає на уміст азоту і вуглецю в сільськогосподарських культурах, дериті та органічній речовині грунту, а інтенсивність обігу N і вуглецю визначається співвідношенням С до N, як у ґрунті, так і у агроценозах вцілому [8,10]. Використання різних видів органічних добрив впливає на винос, як азоту та вуглецю. При внесенні гною винос азоту за межі агроценозів перевищує його надходження на 154 кг, тоді як при використанні побічної продукції, навпаки, надходження азоту в агроценоз перевищує його винос на 145 кг за рахунок надходження азоту з побічної продукції, яке перевищує надходження за внесення гною у 1,75 рази. Відповідно, винос Сорг. за внесення побічної продукції зростає на 7,6 тонн, а надходження Сорг. зростає у 2,10 рази у порівнянні з використанням гною.

Незалежно від від виду органічних добрив в агроценозах сівозмін залучено від 1424 до 1468 кг азоту (зростання за використання побічної продукції), а вуглецю в останньому випадку залучається у 1,48 рази більше, ніж за ви користання гною. Співвідношення С до N за загальним виносом при використанні побічної продукції у середньому становив 67 бо 1, проти 45 до 1 за використання гною, а за статтями надходження співвідношення С до N становило 53 до 1 та 28 до 1. За загальним обігом: 54 до 1 і 37 до 1 відповідно.

Вплив типу сівозміни на співвідношення С до N мало свої певні особливості: у сівозміні з горохом загальний винос азоту був вищим у 1,19 рази у порівнянні з сівозміною з травами. Надходження азоту з побічної продукції було вищим у 1,10 рази; загальне надходження було вищим у 1,05 рази, а кількість азоту у загальному обігу була вищою у 1,15 рази порівняно з сівозміною з травами.

У сівозміні з горохом винос Сорг. з агроценозів незалежно від типу становив 36,0-39,0 тонн, а надходження Сорг. було вищим у 1.23 рази, хоча загальна кількість Сорг. у агроценозах з горохом і травами було у межах 59,4-60,8 тонн. Співвідношення С до N за виносом у сівозміні з травами було вищим у 1,53 рази. Надходження азоту і вуглецю було у межах 39,5-41,7 тонн незалежно від типу агроценозу, хоча об’єм загального обігу С і N у сівозміні з травами було вищим у 1,24 рази порівняно із сівозміною з горохом. Вплив способу обробітку ґрунту на колообіг N зводився до того, що за безполицевого обробітку загальний винос, надходження і об’єм N в агроценозах зменшувався у 1,05, 1,03 і 1,09 рази відповідно, а надходження і загальна кількість Сорг. мав стійку тенденцію до зниження у 1,14, 1,12 і 1,13 рази, впливало на співвідношення С до N, значення якого за безполицевого обробітку зменшувалося у 1,05, 1,08 та 1,09 рази у порівнянні з використанням гною та соломи за оранки, що свідчить про зниження інтенсивності колообігу С і N за безплицевого обробітку, у ґрунті, так і агроценозі вцілому.

Виявлено, що більша кількість достовірних кореляційних обернених зв’язків між співвідношенням С до N перелічених вище статей балансуазоту і вуглецю була за використання різних видів органічних добрив: R= -0,55÷-0,81±0,02 за внесеного гною та R= -0,56÷-0,73±0,02 за внесення побічної продукції.

За різних способів обробітку ґрунту кореляційні зв’язки послаблювалися до слабкої оберненої кореляції з виносом та надходженням азоту за оранки, а суттєве посилення кореляційного зв’язку відбувалося між виносом та загальним обігом С і N та їхнім співвідношенням: R= -0,65÷-0,73±0,02. За безполицевого обробітку обернені достовірні кореляційні зв’язки виявлено з загальним обігом С і N та їх співвідношенням, а пдсилення зв’язку до середнього рівня значень з загальним виносом азоту.

У сівозміні з горохом між зазначеними параметрами азото-вуглецевого обігу кореляційні зв’язки були на рівні слабкої оберненої кореляції, а у сівозміні з травами до рівня значень R= -0,55÷-0,77±0,02. Еміся СО2 від мінералізації Сорг. у агроценозах за нормованим інтервалом значень становила 10,9-14,9 тонн при зростанні до 16,7 тонн за внесення побічної продукції. Емісія СО2 від мінералізації побічної продукції була вищою у 3,85-6,83рази, ніж від мінералізації гумусу і становила 41,4-102 тонни, зростаючи до 139 тонн за максимально-типовим значенням. Частка емісії СО2 від мінералізації гною і побічної продукції становила від 74 % до 85 %, а за максимальним значенням досягала 89-90 %.