Виступ доктора с.г. наук О.Ф. Стасіва в обговоренні доповіді президента НААН Гадзала Я.М. на засіданні загальних зборів Національної академії аграрних наук України (16 грудня 2021 року)
Глобальні зміни клімату, зменшення потенціалу біорізноманіття, забруднення води і повітря змушують вчених більше уваги приділяти ефективності екологічних функцій ґрунту, тобто здатності ґрунту зберігати свій ресурс на перспективу. Стихійним процесам трансформаційного розвитку ґрунтів і формування їх родючості ми повинні протиставити науково-обґрунтовану систему управління цими процесами.
Такі дослідження є особливо актуальними для регіону Лісостепу Західного, Передкарпаття і Карпат, де площі кислих, бідних за рівнем природної родючості ґрунтів становлять біля 2 млн га. Характерною особливістю кислих ґрунтів за умови зниження площ вапнування чи цілковитого припинення внесення вапна є зрушення кислотно-основної рівноваги в кислотний бік, що негативно відбивається на їх фізико-хімічних властивостях, біологічний активності. Водночас інтенсифікуються процеси вимивання двовалентних катіонів, важких металів у підґрунтові води. Як наслідок, це супроводжується деградацією, додатковою мінералізацією, що спричинюють зростання концентрації вуглекислого газу у повітрі, погіршення екологічного стану довкілля та втрату родючості.
Тому на порядок денний сьогодні, як ніколи, виступають завдання розробки прийомів вапнування та диференційованої системи оптимізації доз вапна, що забезпечують максимальну окупність затрат, агроекологічну стабільність довкілля і базуються на принципах ресурсозбереження.
Ці питання є особливо актуальними за умов глобального потепління, спричених збільшенням концентрації діоксиду вуглецю в атмосфері.
Потоки СО2 з ґрунту в атмосферу залежать в першу чергу від процесів, які відбуваються у ґрунті під впливом різних антропогенних чинників. Розбалансованість циклів кругообігу вуглецю у ґрунті призводить до втрат як органічних речовин, так і доступних елементів живлення, необхідних рослинному і мікробіологічному світу, та веде до додаткового надходження парникових газів в атмосферу.
Порушення кругообігу речовин в агроекосистемах, в тому числі вуглецю, є властивим явищем перехідного періоду економічних відносин, коли стан ґрунту погіршується внаслідок недотримання основного екологічного закону агрохімії, згідно з яким винос поживних речовин із ґрунту необхідно компенсувати внесенням екологічно та економічно обґрунтованих доз добрив.
В цьому зв’язку заслуговують на увагу результати досліджень емісії СО2 в умовах довготривалого стаціонарного досліду, закладеного у 1965 р. на кислому ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті із застосуванням різних доз і співвідношень мінеральних добрив, гною і вапна у чотирипільній сівозміні.
Саме завдяки наявності довготривалих дослідів та отриманих результатів Міжнародною спілкою ґрунтознавців прийнято новітню концепцію якості ґрунту, яка базується на його здатності до реалізації численних екологічних функцій, поскільки від якості ґрунту залежить якість життєвого середовища – передусім якість повітря і води, здоров'я та тривалість існування нашої цивілізації.
З метою обґрунтування оптимальних параметрів співвідношень і норм внесення органічних, мінеральних добрив та меліорантів, які забезпечуватимуть не тільки підвищення родючості ґрунтів, одержання стабільних високих врожаїв сільськогосподарських культур, але й зберігатимуть ефективність його екологічних функцій, крім агрохімічної оцінки якості необхідним є застосування принципово нових індикаторів стану ґрунту, що пропонують сучасні підходи до технологій управління родючістю кислих ґрунтів на принципах ресурсозбереження та екологічної безпеки.
В якості тест-індикатора, який миттєво реагує на наявність порушень врівноважених природних циклів кругообігу речовин, зокрема вуглецю, та об’єктивно відображає агроекологічний стан ґрунту, є динаміка інтенсивності виділення діоксиду вуглецю з ґрунту в атмосферу та акумуляція вуглецю в органічній речовині.
Спостереження за інтенсивністю нагромадження СО2 з допомогою інфрачервоного газового аналізатора в полі кукурудзи показали, що на контролі без добрив та у варіанті мінеральної системи удобрення інтенсивність нагромадження діоксиду вуглецю на поверхні ґрунту була найвищою порівняно з іншими варіантами під час весняного періоду вегетації кукурудзи і становила відповідно 13,3-6,0 та 9,7-5,6 ррm/хв. при рН 4,0-4,2. Восени, після зяблевої оранки ґрунту інтенсивність виділення СО2 теж зростала у варіантах контролю та мінеральної системи удобрення і становило 8 ррm/хв. порівняно із 5,3 ррm/хв за органо-мінеральної та мінеральної системами удобрення на фоні вапнування (рис.).
Динаміка виділення СО2 залежно від різних систем удобрення
та кислотності ґрунту
Зростання інтенсивності виділення СО2 за високої кислотності ґрунтового розчину свідчать про активний перебіг процесів мінералізації органічної речовини на кислих ясно-сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтах як під впливом інтенсивного мінерального удобрення, так і за умов використання в системі землеробства даного ґрунту без добрив. Попередніми дослідження в умовах довготривалого стаціонарного досліду встановлено, що за сильнокислої реакції ґрунтового розчину (в даному випадку рНКСl становить 4,0-4,2) у складі гумусу відбувається переважне нагромадження менш цінних для ґрунтової родючості «агресивних» фульвокислот, що здатні до швидкої мінералізації та вимивання в умовах промивного водного режиму. Очевидним є також в плив самого фактору ранньовесняного обробітку, що покращуючи умови аерації, спричинює додаткові втрати СО2 через пожвавлення газообміну.
Зменшення показника інтенсивності виділення діоксиду вуглецю в осінній період після зяблевої оранки у варіантах органо-мінеральної та мінеральної систем удобрення на фоні вапнування свідчить про зниження мінералізаційних процесів у ґрунті агроекосистеми та інтенсифікацію гумусоутворення, що підтверджує виключно важливу роль хімічної меліорації і внесення гною у відтворенні, збереженні родючості та підтриманні агроекологічної стабільності кислих ясно-сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтів.
За внесення однакових доз гною і мінеральних добрив (N65P68K68 + 10 т/га сівозмінної площі гною) у варіанті вапнування дозою СаСО3, розрахованою за гідролітичною кислотністю, інтенсивність виділення діоксиду вуглецю становила 4,7-6,5 ррm/хв. при рН 5,18. проти 6,5-7,7 ррm/хв. аналогічної системи удобрення на фоні вапнування дозою СаСО3 розрахованою за кислотно-основною буферністю (при рН 5,0).
У варіантах мінеральної системи удобрення за внесення на 1 га сівозмінної площі N105P101K101 на фоні вапнування 1,5 н СаСО3 за г.к інтенсивність виділення СО2 у фазі сходів становила 7,8 проти 6,4 ррm/хв. варіанту аналогічної системи удобреня з внесенням 2,5 т/га СаСО3 розрахованої за кислотно-основною буферністю. Перед збиранням врожаю показники інтенсивності вирівнювались у вказаних варіантах відповідно до 9,3-9,7 ррm/хв.
Дослідженнями встановлено, що внесення на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті у короткоротаційній чотирипільній сівозміні 1,0 і 1,5 норми вапна розрахованих за гідролітичною кислотністю на фоні органо-мінеральної та мінеральної систем удобрення є не тільки високозатратним заходом, але спричинює значні втрати карбону у вигляді СО2 внаслідок додаткової мінералізації. Як відомо, це супроводжується в умовах періодично промивного водного режиму вимиванням кальцію, що створює екологічні проблеми.
Встановлено, що органо-мінеральна система удобрення з внесенням 10 т/га сівозмінної площі гною + N65P68K68 на фоні вапнування дозою СаСО3 розрахованою за рН-буферністю (2,5 т/га) в найбільшій мірі сприяє оптимізації ґрунтових процесів, послаблюючи негативний вплив екстремальних умов зовнішнього середовища (перезволоження, викликане надмірною кількістю опадів, високі температури повітря, тощо), а також надмірну мінералізацію, пов’язану із обробітками ґрунту весною та восени. Водночас вона забезпечує раціональне використання добрив та меліорантів, збереження родючості, оптимізує процеси гумусоутворення. За цих умов формується високий рівень продуктивності ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту – 7,38 т/га зернових одиниць.
Тому з метою гармонізації екологовідтворних та продуктивних функцій кислих ґрунтів, оптимізації процесів мінералізації-гуміфікації шляхом зменшення інтенсивності виділення СО2 у короткоротаційній сівозміні дозу вапнування слід розраховувати за кислотно-основної буферністю.