--PAGE_BREAK--Досить важливим з точки зору виникнення дефляції протягом усього весняного періоду є статистичний аналіз змін механічної зв’язності дефляційно-стійких агрегатів по групах культур методом Крамера-Уелча (табл. 2).
Механічна зв’язність ґрунтових агрегатів у середньому по агрофонах озимих культур у травні порівняно із березнем істотно зменшується майже на 5,6% і становить у березні та травні відповідно 74,68 та 69,08%.
На посівах ранніх ярих культур механічна зв’язність дефляційно-стійких агрегатів у березні та травні становить відповідно 71,39 та 76,98%. У середньому за роки досліджень механічна зв’язність по агрофонах “ярий ячмінь після попередника озима пшениця” та “горох після попередника соняшника” зростають відповідно на 6,54 та 4,64%.
На посівах пізніх ярих культур механічна зв’язність дефляційно-стійких агрегатів навесні зростає по всіх досліджуваних агрофонах у середньому на 6,75%. Найбільше механічна зв’язність зростає на посівах соняшника (попередники – озимий ячмінь, озима пшениця та кукурудза), а також на агрофоні соріз після попередника кукурудзи.
Таблиця 1
Оцінка суттєвості різниць між середніми значеннями показника грудкуватості ґрунту в ранньо- та пізньовесняний періоди в групах озимих, ранніх та пізніх ярих культур (у середньому за 2005-2007 роки)
№/№
С.-г. культура
Попередник
Середнє для березня
Середнє для травня
Різниця
1.
Озима пшениця
Горох
42,06
48,74
+6,67
2.
Озимий ячмінь
Соняшник
45,80
36,10
-9,70
3.
Озимий ячмінь
Кукурудза
49,38
42,94
-6,43
4.
Озима пшениця
Чорний пар
42,36
45,29
+2,93
Середнє (M) та помилка середнього (m)
44,90±2,19
43,27±1,77
-1,63
Критерій Крамера-Уелча (Т) емпіричний
0,54
1.
Ярий ячмінь
Озима пшениця
43,73
37,27
-6,45
2.
Горох
Соняшник
38,36
45,36
+7,00
Середнє (M) та помилка середнього (m)
41,05±3,73
41,32±1,32
+0,27
Критерій Крамера-Уелча (Т) емпіричний
0,07
1.
Соняшник
Озимий ячмінь
39,50
47,63
+8,14
2.
Кукурудза
Озима пшениця
43,73
37,12
-6,60
3.
Соняшник
Озима пшениця
43,73
46,02
+2,29
4.
Кукурудза
Ярий ячмінь
50,09
42,97
-7,12
5.
Соняшник
Кукурудза
39,83
45,51
+5,69
6.
Соріз
Кукурудза
39,83
51,21
+11,39
Середнє (M) та помилка середнього (m)
42,35±1,97
44,26±1,04
+1,91
Критерій Крамера-Уелча (Т) емпіричний
0,86
Таблиця 2
Оцінка суттєвості різниць між середніми значеннями механічної зв’язності дефляційно-стійких агрегатів ґрунту в ранньо- та пізньовесняний періоди в групах озимих, ранніх та пізніх ярих культур (у середньому за 2005-2007 роки)
№/№
С.-г. культура
Попередник
Середнє для березня
Середнє для травня
Різниця
1.
Озима пшениця
Горох
70,75
70,38
-0,37
2.
Озимий ячмінь
Соняшник
75,45
70,86
-4,59
3.
Озимий ячмінь
Кукурудза
78,95
65,62
-13,33
4.
Озима пшениця
Чорний пар
73,59
69,46
-4,13
Середнє (M) та помилка середнього (m)
74,68±1,28
69,08±0,85
-5,60
Критерій Крамера-Уелча (Т) емпіричний
3,3
1.
2.
Ярий ячмінь
Озима пшениця
68,00
74,53
+6,54
Горох
Соняшник
74,79
79,44
+4,64
Середнє (M) та помилка середнього (m)
71,39±2,49
76,98±1,26
+5,59
Критерій Крамера-Уелча (Т) емпіричний
2,03
1.
Соняшник
Озимий ячмінь
71,57
77,39
+5,82
2.
Кукурудза
Озима пшениця
68,00
68,74
+0,74
3.
Соняшник
Озима пшениця
68,01
76,10
+8,08
4.
Кукурудза
Ярий ячмінь
69,53
74,48
+4,95
5.
Соняшник
Кукурудза
69,21
76,60
+7,39
6.
Соріз
Кукурудза
69,21
80,48
+11,27
Середнє (M) та помилка середнього (m)
69,73±1,43
75,48±0,76
+5,75
Критерій Крамера-Уелча (Т) емпіричний
3,57
Критичне значення критерію Крамера-Уелча (α=0,05): 1,96.
Отже, значення механічної зв’язності дефляційно-стійких агрегатів змінюється за роками дослідження під впливом метеорологічних факторів зимового періоду, а також у весняний період унаслідок проведення польових робіт. Зважаючи на те, що найнижчі значення механічної зв’язності в середньому за 2005 – 2007 роки встановлені в ранньовесняний період на посівах пізніх ярих культур, саме ці агрофони є найбільш дефляційно нестійкими до виникнення руйнування під час дефляції.
Дослідженнями встановлена математична залежність величини механічної зв’язності дефляційно-стійких агрегатів від показника грудкуватості (r=0,75).
Маса рослинних решток озимої пшениці по зяблевих агрофонах у березні становила відповідно біля 31 г/м2. Маса рослинних решток гороху на посівах озимої пшениці становила 28,0 г/м2, що лише на 10% менше маси решток озимої пшениці.
Найменша маса рослинних решток на зяблевих агрофонах у березні залишається після культури-попередника ячменю – біля 12,7-14,3 г/м2, що в 2,4 рази менше за масу решток озимої пшениці. Найбільша маса рослинних решток на зяблевих агрофонах у березні залишається після вирощування сорізу і становить 85,6 г/м2, що в 2,8 рази перевищує масу решток озимих культур. Маса решток соняшнику та кукурудзи, що збереглися в березні на досліджуваних агрофонах коливається відповідно у межах від 26,7 до 86 та від 25,2 до 53,9 г/м2. Причому, на зяблевих агрофонах маса решток соняшника та кукурудзи мала мінімальні значення, а на полях, зайнятих озимими, – максимальні.
У травні маса рослинних решток унаслідок механічної дії під час проведення весняних агротехнічних операцій (передпосівного обробітку, посіву тощо), а також інтенсивної мінералізації під дією мікробіологічної діяльності зменшується по всіх попередниках. У травні маса рослинних решток озимих культур становила 4,51-9,70 г/м2, соняшнику та кукурудзи відповідно – 10,80-24,31 та 11,81-24,47 г/м2, сорізу – 30,05 г/м2, ярого ячменю – 0,81 г/м2 та гороху – 8,04 г/м2. Проаналізувавши розклад рослинних решток у травні порівняно із березнем, можна зазначити, що найінтенсивніше розкладаються рослинні рештки ярого ячменю (відсоток розкладу дорівнює 94,35%), середню інтенсивність розкладу мають рослинні рештки озимих культур, гороху (в середньому 71,66%). Низька інтенсивність розкладу властива решткам соняшника (65,61%), кукурудзи (58,82%) та сорізу (64,89%).
Вплив мікроагрегатного складу ґрунту на його грудкуватість. Оскільки мікро- та макроагрегатний стани ґрунту взаємопов’язані, відповідно і на мікроагрегатному рівні структурної організації ґрунту найбільша руйнація агрегатів відбувається навесні 2005 та 2007 років, а найменша — в 2006 році.
Руйнування мікроструктури ґрунту проявилося по всіх досліджуваних агрофонах у збільшенні кількості ЕГЧ в 2005 та 2007 роках і в зменшенні їх кількості в 2006 році. Так, найменший вміст ЕГЧ у поверхневому шарі ґрунту навесні відмічено в 2006 році (від 4,8 до 8,2%). Навесні 2005 та 2007 років уміст ЕГЧ коливався відповідно від 11 до 14,5 та від 8,2 до 10,5%. Уміст ЕГЧ в ґрунті слугує показником оцінки ступеня його руйнування на мікроагрегатному рівні. Очевидно, що в осінньо-зимово-весняний період основним фактором руйнування мікроструктури ґрунту, як і макроструктури, є погодні умови в цей період. Мікроагрегатний стан ґрунту має чітку сезонну динаміку в часі. Уміст ЕГЧ у поверхневому 0-3 см шарі ґрунту навесні в значній мірі зумовлюється впливом метеорологічних факторів.
Зміна грудкуватості та зв’язності агрегатів ґрунту під дією пилової бурі 23-24 березня 2007 року. Найбільші зміни в агрегатному складі ґрунту під дією пилової бурі 23-24 березня відбулися на агрофоні “горох після соняшнику”, який на початку процесу видування дрібнозему характеризувався найменшими значеннями грудкуватості ґрунту (27,34%) та кількістю рослинних решток. На агрофонах “соняшник після кукурудзи”, “зяб після озимого ячменю” та “озима пшениця після гороху” зміни показника грудкуватості становили від 20,17 до 28,3% при вмісті дефляційно-стійких агрегатів до пилової бурі 28,43 — 30,11%. На агрофоні “кукурудза після ярого ячменю”, незважаючи на відносно більшу порівняно з іншими агрофонами грудкуватість ґрунту (42,33%), після пилової бурі дефляційно-стійких агрегатів стало менше на 19,25%.
Механічна зв’язність дефляційно-стійких агрегатів унаслідок видування дрібнозему під час пилової бурі на агрофоні “гороху після соняшнику” зростає на 5,1%, на агрофонах “кукурудза після ярого ячменю” та “озимій пшениці після гороху” – на 2,46 та 1,52%, а на агрофоні “соняшнику після кукурудзи“ та зяблевому фоні після озимого ячменю не змінюється.
Внутрішньорічна динаміка грудкуватості поверхневого шару ґрунту та зв’язності агрегатів ґрунту. Результати аналізу внутрішньорічної динаміки грудкуватості ґрунту в середньому за роки досліджень по всіх агрофонах доводять, що найвищі значення грудкуватості відмічені на осінньому зябу по всіх групах культур. Це пояснюється тим, що на поверхню вивертається добре оструктурений нижній шар ґрунту. За осінньо-зимовий період відбувається руйнування ґрунтової структури, що призводить до істотного зниження показника грудкуватості під впливом метеорологічного фактору. Щодо абсолютних значень, то протягом періоду вегетації ранніх і пізніх ярих, озимих культур грудкуватість чорнозему південного була нижчою від нормативного значення в 50%, що вказує на загальну низьку протидефляційну стійкість поверхневого 0-3 см шару чорнозему південного та велику вірогідність пилових бур.
Головні втрати грудкуватості припадають на зиму, тоді як упродовж весни вона практично не змінюється. Якщо порівняти розпорошеність ґрунту за роками досліджень (рис. 1), то видно, що за зиму 2004-2005 та 2006-2007 років відбулася інтенсивна руйнація вітростійкої структури ґрунту приблизно на 20-50%, але зимою 2005-2006 років така руйнація не спостерігалася.
Рис. 1. Умови формування весняної грудкуватості поверхневого 0-3 см шару чорнозему південного (1-2005-2006 рр.; 2-2004-2005 та 2006-2007 рр.)
Більше того, в березні 2006 року грудкуватість виросла порівняно з жовтнем 2005 року. Очевидно, що це пов’язано зі специфічними погодними умовами зим. Дійсно, дані метеостанції Миколаєва, показують, що середня температура трьох місяців зими 2004-2005 рр. складала +0,65єС, у 2005-2006 рр. – -3,09єС, а в 2006-2007 рр. – +2,06єС, тобто зима 2005-2006 рр. була виключно холодною, 2004-2005 рр. – у межах норми, а зима 2006-2007 рр. – теплою. Очевидно, що в умовах теплих зим 2004-2005 рр. та 2006-2007 рр. пройшло інтенсивне розпорошення структури поверхневого шару ґрунту, а зимою 2005-2006 року цього не сталося.
Таким чином, можна констатувати, що грудкуватість чорнозему південного має чітку динаміку в часі. Основним фактором зміни грудкуватості ґрунту в осінньо-зимово-весняний період є кліматичний фактор. По всіх досліджуваних групах культур структурний стан поверхневого шару ґрунту за показником грудкуватості можна оцінити як не вітростійкий.
Внутрішньорічна динаміка параметрів шорсткості поверхні ґрунту. Середньозважений діаметр агрегатів поверхневого шару ґрунту на озимих культурах зростає за осінньо-зимово-весняний період по всіх агрофонах у середньому на 1,06 мм і становить у березні 4,35 мм. Протягом вегетації озимих культур значення середньозваженого діаметра агрегатів знижується: в травні на 1,22 мм, а в серпні на 0,47 мм. Після проведення основного обробітку ґрунту середньозважений діаметр агрегатів ґрунту зростає.
У групі ранніх ярих культур величина середньозваженого діаметра агрегатів ґрунту протягом вегетації сільськогосподарських культур поступово знижується від 3,97 до 3,23 мм, а в жовтні після збору врожаю та проведення обробітку ґрунту зростає до 4,35 мм.
У групі пізніх ярих культур величина середньозваженого діаметра істотно змінюється протягом весняного періоду: після проведення посіву та культивацій значення середньозваженого діаметра знижується від 3,98 до 3,18 мм у середньому по всіх культурах. Також розмір середньозваженого діаметра істотно зростає в жовтні після проведення основного обробітку ґрунту на 0,43 мм.
У цілому по досліджуваних агрофонах істотні зміни середньозваженого діаметра агрегатів ґрунту відбулися в осінньо-зимовий та весняний періоди.
ЗАГАЛЬНА ОЦІНКА ВПЛИВУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ТА ПОПЕРЕДНИКІВ НА ПРОТИДЕФЛЯЦІЙНУ СТІЙКІСТЬ ГРУНТОВОГО ПОКРИВУ
Кількісна оцінка потенційних утрат ґрунту за моделлю вітрової ерозії. У результаті розрахунку потенційних утрат ґрунту в групі озимих культур встановлено, що лише на агрофоні озимого ячменю після кукурудзи величина дефляційних утрат не перевищує допустиму норму ерозії, що зумовлюється розвитком на поверхні ґрунту щільного рослинного покриву цієї культури (табл. 3). На агрофонах озимої пшениці після гороху та чорного пару потенційні втрати ґрунту в середньому за роки дослідження в березні становили відповідно 7,72 та 17,23 т/га, що перевищує норму ерозії в 15 та 34 рази. У середньому за 2005-2007 роки з урахуванням захисної дії посівів озимої пшениці високу дефльованість мали зяблеві поля під посіви соняшнику після таких попередників як озима пшениця, озимий ячмінь та кукурудза. У середньому навесні потенційні втрати ґрунту на посівах озимих культур становили 6,45 т/га.
Найбільші потенційні втрати ґрунту в середньому за 2005-2007 роки розраховані для групи ранніх ярих культур, зокрема гороху та ярого ячменю. Так, утрати ґрунту навесні по агрофонах цих культур становили в середньому 33,11 т/га, що більше за норму ерозії в 66 разів. Серед ранніх ярих культур найбільші втрати має агрофон гороху після соняшнику, які в березні в середньому за 3 роки досліджень становили 72,23 т/га, а в травні – 7,52 т/га.
Високою дефльованістю також характеризуються агрофони пізніх ярих культур, на яких потенційні втрати ґрунту навесні складають у середньому 21,3 т/га, що перевищує норму ерозії в 42,6 рази. На агрофоні чорному пару потенційні втрати ґрунту складали майже 23 т/га, що більше за норму ерозії в 46 разів.
Таблиця 3
Потенційні втрати ґрунту за моделлю вітрової ерозії (дефляції)
Агрофони
Потенційні втрати ґрунту, т/га
у середньому за 2005-2007
у середньому по групах культур / відносно допустимих норм
с.-г. культура
попередник
бере-
зень
тра-
вень
бере-
зень
тра-
вень
весна
озима пшениця
горох
7,72
4,75
7,07*
14,1
5,84*
11,7
6,45*
12,9
озима пшениця
чорний пар
17,23
9,62
озимий ячмінь
соняшник
3,31
8,47
озимий ячмінь
кукурудза
0,00
0,52
горох
соняшник
72,23
7,52
56,04*****
112,1
10,19**
20,4
33,11****
66,22
ярий ячмінь
озима пшениця
39,86
12,85
соняшник
озима пшениця
38,37
12,05
27,15****
54,3
15,42***
30,8
21,29***
42,6
соняшник
озимий ячмінь
57,89
12,51
соняшник
кукурудза
2,90
2,11
кукурудза
озима пшениця
38,25
32,25
кукурудза
ярий ячмінь
22,60
31,46
соріз
кукурудза
2,89
2,17
чорний пар
соріз
23,08
22,84
23,08***
46,2
22,84***
45,7
22,96***
45,9
продолжение
--PAGE_BREAK--Примітка: Стан агроландшафту * — нормативний сприятливий, ** — передкризовий, *** — кризовий, **** — надкризовий, ***** — катастрофічний
На основі розрахованих потенційних утрат ґрунту від дефляції можна зробити висновок, що відносно найкращими протидефляційними характеристиками серед груп досліджуваних агрофонів мають посіви озимих культур. Необхідно відмітити, що залежно від стану рослинності на агрофонах озимого ячменю та озимої пшениці потенційні втрати становили 6 т/га, що в 13 раз перевищує норму ерозії.
Незадовільну протидефляційну стійкість мають агрофони пізніх ярих культур (соняшнику, кукурудзи та сорізу) після стерньових попередників, а також чорний пар. Потенційні втрати ґрунту на цих агрофонах складають від 21 – 23 т/га, що перевищує допустиму норму ерозії в 43-46 разів.
Найгірші протидефляційні властивості мають агрофони ранніх ярих культур після просапних попередників, особливо соняшника. Утрати ґрунту в середньому за весну в групі ярих ранніх культур складають 33 т/га, що перевищує допустиму норму ерозії в 66 разів.
Залежно від перевищення потенційних утрат ґрунту від допустимих норм ерозії стан агроландшафтів, представлених озимими культурами, характеризується як нормативний сприятливий. Агроландшафти з пізніми ярими культурами та чорним паром навесні мають кризовий стан. Агроландшафти з ранніми ярими культурами навесні мають надкризовий стан, який може погіршитись у ранньовесняний період до катастрофічного.
Утрати ґрунту з різних агрофонів під час пилової бурі 23-24 березня 2007 року. За результатами обліку втрат ґрунту із поверхонь досліджуваних агрофонів польового досліду, найбільше від пилової бурі 23-24 березня постраждали агрофони гороху після соняшника, кукурудзи після ярого ячменю. Втрати ґрунту на цих агрофонах становили відповідно 10,4 та 6,0 т/га. Також видуванню підлягали й агрофони, залишені під посіви пізніх ярих культур після озимої пшениці та озимого ячменю, втрати ґрунту на яких становили відповідно 3,5 та 4,2 т/га. Агрофони, де були посіяні озимі культури, зокрема, озима пшениця мало постраждали від дефляції (втрати ґрунту становили лише 0,3 т/га, що не перевищує допустимі норми ерозії). Отже, за результатами обліку втрат ґрунту після пилової бурі, найменшу протидефляційну ефективність мали агрофони ранніх ярих культур після соняшника та агрофони пізніх ярих культур після стерньових попередників. На агрофоні озимої пшениці після гороху дефльованість була в межах норми.
Еколого-енергетична оцінка протидефляційної ефективності технологій вирощування сільськогосподарських культур. Найменші втрати ґрунтової енергії в середньому за роки дослідження спостерігаються в групі озимих культур і становлять -25378,84 МДж/га (табл. 4). Серед озимих культур інтенсивно проходять процеси витрачання ґрунтової енергії під озимою пшеницею після чорного пару, оскільки втрати енергопотенціалу ґрунту -31925 МДж/га перевищують середнє в цій групі культур в 1,25 рази. Утрати ґрунтової енергії під озимим ячменем після гороху становлять мінімальні значення серед усіх досліджуваних агрофонів і складають -18182,5 МДж/га.
На агрофонах пізніх ярих культур у середньому втрати ґрунтової енергії становили -49786 МДж/га, що більше ніж на озимих культурах майже в 2 рази. На агрофоні гороху після соняшнику енергопотенціал ґрунту за період вегетації знизився на -61088 МДж/га, що перевищує середні втрати по групі ранніх ярих культур в 1,23 рази, а по групі озимих культур – в 2,41 рази.
Найбільші втрати ґрунтової енергії відмічаються в групі ранніх ярих культур і складають у середньому -40821 МДж/га.
У структурі енергетичних утрат ґрунту найбільша частка втрат по всіх досліджуваних агрофонах зумовлюється насамперед зниженням енергоємності гумусу внаслідок його інтенсивної мінералізації в період вегетації сільськогосподарських культур, а також у меншій мірі втратами енергії азоту. Для оцінки ефекту дефляції в зміні енергопотенціалу ґрунту важливо проаналізувати частку втрат енергії від дефляції (табл. 4).
Найбільші потенційні втрати енергії ґрунту від дефляції, включаючи зниження енергоємності гумусу та елементів живлення, відчужених при дефляції, встановлені в групі ранніх ярих культур на рівні -26504,43 МДж/га, що складає 53,52% від зміни енергії ґрунту.
Таблиця 4
Еколого-енергетична ефективність технологій вирощування
сільськогосподарських культур з урахуванням змін під впливом дефляції енергопотенціалу ґрунту (у середньому за 2005-2007 роки)
Сільсько-господарські
культури
та їх групи
Антропо-генні витрати енергії, МДж/га
Потенційні втрати від дефляції
Зміни енерго-потенцілу ґрунту,
МДж/га
Потенційні втрати енергії ґрунту за рахунок дефляції, %
Показник еколого-енерге-тичної ефектив-ності
ґрунту, т/га
енергії ґрунту, МДж/га
Озима пшениця по гороху
12270,89
6,23
-4990,13
-25857,98
19,30
-2,60
Озима пшениця по чорному пару
12270,89
13,43
-10747,14
-31925,22
33,66
-2,11
Озимий ячмінь по кукурудзі
12494,11
5,89
-210,29
-25549,64
1,16
-2,04
Озимий ячмінь по соняшнику
12494,11
0,26
-4717,26
-18182,51
18,46
-1,46
Озимі
12382,5
6,45
-5166,20
-25378,84
18,14
-2,05
Ярий ячмінь по озимій пшениці
10774
26,35
-21094,34
-38483,81
54,81
-3,57
Горох по соняшнику
8813
39,87
-31914,52
-61088
52,24
-6,93
Ранні ярі
9794
33,11
-26504,43
-49786
53,52
-5,25
Соняшник по озимій пшениці
9350
25,21
-20176,87
-47719
42,28
-5,10
Соняшник по озимому ячменю
9350
35,20
-28177,48
-55988
50,33
-5,99
Соняшник по кукурудзі
9350
2,50
-2004,63
-29621
6,77
-3,17
Кукурудза по озимій пшениці
13910
35,25
-28212,86
-50644
55,71
-3,64
Кукурудза по ярому ячменю
13910
27,03
-21631,93
-44260
48,88
-3,18
Соріз по кукурудзі
7619
2,53
-2022,99
-16694
12,12
-2,19
Пізні ярі
10581,5
21,29
-17037,80
-40821
36,01
-3,88
Чорний пар
5065,50
22,96
-18377,81
-62038,91
29,62
-12,25
У групі пізніх ярих культур втрати енергії ґрунту від дефляції становили -17037,8 МДж/га або 36,0% від змін енергії ґрунту. Найменші втрати енергії від дефляції мають агрофони озимих культур -5166,2 МДж/га або 18,14% зміни енергопотенціалу ґрунту. На чорному пару втрати енергії гумусу від дефляції становлять -18377,8 МДж/га або 29,6% від змін енергії ґрунту.
Під час вирощування сільськогосподарських культур частка недоотриманої антропогенної енергії компенсується насамперед за рахунок ґрунтової енергії. Показник екологічної ефективності Кек вказує на розміри компенсації антропогенної енергії через зниження енергоємності ґрунту. Так, показник екологічної ефективності в групі озимих культур у середньому за роки дослідження становить -2,05, у групі ранніх ярих культур -5,25, у групі пізніх ярих культур -3,88 та для чорного пару -12,25.
Отже, енергопотенціал ґрунту по всіх досліджуваних агрофонах та групах сільськогосподарських культур і чорному пару знижується. Найбільші втрати енергії ґрунту зафіксовані на агрофонах ранніх ярових культур та чорному пару. У структурному відношенні основна частина енергії ґрунту втрачається за рахунок зміни енергоємності гумусу. У результаті прояву дефляції відбувається енергетична деградація ґрунтового покриву, що при довготривалому процесі може призвести до зниження продуктивності агроландшафтів, а також росту прогресуючих витрат антропогенної енергії при зниженні рівня її ефективності.
Вплив метеорологічних та кліматичних факторів на протидефляційні властивості ґрунту
Сучасні зміни клімату в Південному Степу України. Нашими дослідженнями підтверджено факт загального потепління клімату в Південному регіоні Україні. У результаті аналізу даних за змінами середньорічної температури в часі по метеостанціях Одеси, Миколаєва, Херсона, Запоріжжя, Генічеська встановлено, що в Південному Степу вона зростає за останні п’ятдесят років, і особливо в останні десять-двадцять років.
Зростання середньорічної температури повітря як в Україні, так і в зоні Південного Степу України відбувається за рахунок підвищення температури в зимові місяці (рис. 2).
Рис. 2. Динаміка середньої температури повітря зимових місяців (t Cє) у Південному Степу України
Так, при від’ємних загальних середніх багаторічних температурах зими (“грудень – лютий”) аналіз даних рисунка 2 показує, що за останні 20-25 років поступово температури зростають, досягнувши, зокрема в останній період спостережень, уже додатних значень у приморських районах.
Вплив потепління клімату в регіоні на кількість циклів “промерзання-танення” та ґрунтові фактори дефляції. Збільшення зимових температур призводить до нестійких зим, що характеризуються великою кількістю відлиг та переходів температури ґрунту через 0°С. Узагальнення метеорологічних даних по регіону з цього приводу дали можливість встановити приблизний зв'язок між середньою температурою зими та кількістю переходів температури повітря (а отже і температури поверхневого 0-3 см шару ґрунту) через 0єС. Максимальне значення циклів “промерзання-танення” спостерігається при температурах, близьких до 0єС, та їх зменшення і збільшення — при більш високих та більш низьких температурах. Такі температури зими призводять до 50-70-кратного переходу температури повітря через 0єС, а значить до повної руйнації вітротривкої структури ґрунту.
Залежність величини грудкуватості та зв’язності ґрунту від кількості циклів “заморожування-танення” (лабораторний експеримент). У результаті проходження циклів “заморожування-танення” в ґрунтових моделях спостерігається інтенсивне руйнування ґрунтових агрегатів розміром понад 1 мм. Найбільш інтенсивного руйнування під впливом метеорологічних факторів зазнавали агрегати розміром > 10, 2-3 та 1-2 мм, у той же час відносно стійкими до руйнування виявились агрегати розміром 3-5, 5-7 та 7-10 мм.
Під впливом проходження циклів заморожування-танення ґрунту відбувається руйнування макроагрегатів, що відображається в зниженні значень їх механічної зв’язності. Так, при проходженні 25 циклів заморожування-танення ґрунту механічна зв’язність дефляційно-стійких агрегатів знижується від 86 до 74%.
Дослідження показали, що для чорноземів південних важкосуглинкових досягнення рівня дефляційно допустимого вмісту ґрунтових агрегатів 1 мм в 50 – 52% спостерігалося під дією лише 25-30 циклів “заморожування-танення” при початковому вмісту дефляційно-небезпечних частинок в 38,62±9,34%. Безперервне заморожування та танення поверхні ґрунту призводить до збільшення вмісту дефляційно-небезпечних фракцій в агрегатному складі південного чорнозему. Допустимі межі безпечного агрегатного складу ґрунту переходять через 25-30 циклів “заморожування-танення”.
Очевидно, що сучасні зміни клімату в регіоні, пов’язані із зростанням зимових температур повітря і ґрунту та із загальною нестабільністю зимових погод, імовірно призводить до збільшення небезпеки виникнення пилових бур.
висновки
У дисертації наведені результати польових та лабораторних досліджень щодо протидефляційної стійкості ґрунтового покриву Південного Степу України. Встановлено вплив різних видів агрофонів та погодних умов зимового періоду на протидефляційну стійкість поверхневого шару чорнозему південного у весняний період. Проведено оцінку протидефляційної стійкості ґрунтового покриву залежно від агрофонів та еколого-енергетичну оцінку технологій вирощування сільськогосподарських культур. Результати досліджень мають значення для проектування протидефляційних заходів.
1. Протидефляційна стійкість поверхні агроландшафту складається з вітростійкості ґрунту та шорсткості поверхні. Вітростійкість ґрунту є функцією його грудкуватості та зв’язності. У свою чергу шорсткість поверхні агроландшафту залежить від стану рослинності, кількості рослинних решток та шорсткості власне поверхні ґрунту, яка визначається середньозваженим діаметром агрегатів.
2. Встановлено, що у найбільш дефляційно небезпечний весняний період грудкуватість по агрофонах істотно не змінювалася і складала менше 50%, що свідчить про загальний низький протидефляційний стан ґрунту. Поверхневий шар ґрунту навесні 2005 та 2007 років на відміну від 2006 року знаходився у більш розпиленому стані по всіх агрофонах. Уміст агрегатів розміром понад 1 мм у ці роки складав 28-39%, а 2006 – 54-65%.
3. Доведено пряму статистичну залежність між грудкуватістю та зв’язністю, а тому зв’язність ґрунту найбільшою була весною 2006 року, а найменшою в 2005 та 2007 роках. На зв’язність ще впливають рух та дія робочих знарядь сільськогосподарських машин під час проведення польових робіт. Зокрема, на посівах озимих культур протягом весни механічна зв’язність агрегатів ґрунту знижувалась (з 77% до 69%), а на посівах ранніх та пізніх ярих культур, навпаки, зростала (з 71 до 77% по ранніх ярих та з 70% до 76% по пізніх ярих).
4. У дефляційно небезпечний період на зяблевих агрофонах найбільша кількість рослинних решток утворювалася після вирощування сорізу (58 г/м2), на відміну від озимого та ярого ячменю (7-9 г/м2), озимої пшениці (19 г/м2), кукурудзи (25 г/м2) та соняшника (18 г/м2). На озимих агрофонах значну кількість рослинних решток утворював соняшник (55 г/м2).
5. Визначення мікроагрегатного стану ґрунту вказує на наявність певного взаємозв’язку між умістом елементарних ґрунтових часток (ЕГЧ) та вмістом дефляційностійких агрегатів розміром понад 1 мм. Уміст ЕГЧ у поверхневому шарі ґрунту навесні в значній мірі зумовлюється впливом зимових метеорологічних факторів, зокрема кількістю циклів “заморожування-танення” ґрунту.
6. Виявлені зміни в агрегатному складі поверхневого шару чорнозему південного після пилової бурі 23-24 березня 2007 року залежно від типу сільськогосподарської культури та попередників. Але загальною для всіх агрофонів закономірністю є те, що в ґрунті після процесу дефляції знижувався вміст агрегатів розміром менше 1 мм, особливо менше 0,5 мм, та зростав уміст грудок розміром понад 10 мм. Проте, зв’язність агрегатів під дією пилової бурі практично не змінювалася.
7. Грудкуватість чорнозему південного має певну динаміку в часі. Однак, по всіх групах культур, які досліджувалися, поверхневий шар ґрунту за показником грудкуватості можна оцінити як невітростійкий – показник грудкуватості в середньому за 3 роки коливався в межах до 50%. Лише по ранніх ярих культурах середня грудкуватість тільки восени досягала 55%. Найвищі значення грудкуватості по всіх групах культур відмічені восени, а істотно грудкуватість змінювалася лише впродовж зими за рахунок метеорологічних чинників, зокрема кількості циклів „заморожування-танення” поверхні ґрунту. Якщо порівняти розпорошеність ґрунту за роками досліджень, то видно, що за зиму 2004-2005 та 2006-2007 років пройшла інтенсивна руйнація вітростійкої структури ґрунту приблизно на 20-50%, але зимою 2005-2006 років така руйнація не спостерігалася.
8. Істотні зміни шорсткості поверхні спостерігалися лише в осінньо-зимовий та весняний періоди. Середньозважений діаметр агрегатів ґрунту з осені до весни дещо зріс (з 3,5 мм до 4,1 мм), причому таке зростання сталося за рахунок лише 2006 року, коли винятково холодна зима 2005-2006 років не призвела до руйнації вітростійких агрегатів.
продолжение
--PAGE_BREAK--