65466

ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ АГРОЦЕНОЗУ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ В УМОВАХ ПОЛІССЯ

Автореферат

Экология и защита окружающей среды

Відповідно до мети було сформульовано наступні завдання: проаналізувати в умовах Полісся стан основних компонентів агроценозу пшениці озимої ґрунту мікробного ценозу фітоценозу за різних строків сівби культури та внесених норм мінеральних добрив...

Украинкский

2014-07-30

1.36 MB

0 чел.

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ЖИТОМИРСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

ШВАЙКА Ольга Вікторівна

УДК 504:633.11(477.41/.42)

ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ АГРОЦЕНОЗУ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ В УМОВАХ ПОЛІССЯ

спеціальність 03.00.16  екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня 

кандидата сільськогосподарських наук

Житомир


Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Житомирському національному агроекологічному університеті Міністерства аграрної політики України 

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, доцент, БОРИСЮК Борис Васильович, Житомирський національний агроекологічний університет

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, член-кореспондент НААНУ, ТАРАРІКО Юрій Олександрович, керівник відділення «Агроресурси» Інституту гідротехніки і меліорації НААНУ 

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник, ДЕГОДЮК Станіслав Едуардович, завідувач відділу агрохімії та фізіології рослин, ННЦ «Інститут землеробства НААНУ»

 

Захист відбудеться09 червня 2010 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 14.083.01 Житомирського національного агроекологічного університету за адресою: бульвар Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10001.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Житомирського національного агроекологічного університету.

Автореферат розісланий05 травня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради    Л.Д. Романчук


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Взаємодія людини з навколишнім середовищем викликає численні негативні наслідки, особливо у галузі сільського господарства (А.М. Алпатьєв, 1983; S.R. Gliessman, 2000). Здебільшого цьому сприяє спрощене розуміння агроценозу як «чорної скриньки», внутрішні особливості якої при веденні господарської діяльності не беруться до уваги, а розглядаються лише зовнішні впливи та їх результат (В.П. Сутягін, 2008). Однак в рамках переходу аграрної сфери до сталого розвитку (О.О. Созінов, 1999, 2001; В.М. Трегобчук, 2002) передбачається усунення антагоністичних суперечностей між діяльністю людини та функціонуванням агроекосистем (М.С. Соколов з співавт., 1999; Концепція..., 2003). 

Ефективне управління агроценозами уможливлюється шляхом врахування на практиці еколого-функціональних особливостей цих систем (С.Ф. Коваль, 2005; К.А. Шуркіна, 2007; J. Pretty, 2008). Тому пріоритетність сучасних екологічних досліджень пов’язана з вивченням ступеня трансформованості внутрішніх зв’язків динамічних аграрних систем за технологічних прийомів різної інтенсивності в контексті того, як тип структурної організації агроценозу впливає на його функціонування. 

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, що проводилися за темою дисертації, були складовою частиною тематичного плану НДР відділу рослинництва Інституту сільського господарства Полісся НААНУ згідно НТП «Зернові культури», завдання «Вивчити закономірності формування врожаю зернових колосових культур на основі застосування агротехнічних прийомів різної інтенсивності» (номер державної реєстрації 0106U0009288).

Мета і завдання дослідження. Мета досліджень  встановити екологічні особливості функціонування агроценозу пшениці озимої в градієнті зростання рівнів факторного навантаження природного та антропогенного походження. 

Відповідно до мети було сформульовано наступні завдання: 

  •  проаналізувати в умовах Полісся стан основних компонентів агроценозу пшениці озимої (ґрунту, мікробного ценозу, фітоценозу) за різних строків сівби культури та внесених норм мінеральних добрив;
  •  дослідити формування структури внутрішньо- та міжкомпонентних екологічних взаємозв’язків в системі «ґрунт-мікроорганізми-рослина» під впливом технологічних прийомів;
  •  встановити особливості формування продуктивності пшениці озимої сорту Подолянка залежно від строків сівби та норм мінеральних добрив;
  •  розробити модель функціонування агроценозу пшениці озимої в градієнті зростання рівнів антропогенного впливу.

Об’єкт дослідження  функціонування агроценозу пшениці озимої в умовах Полісся.

Предмет дослідження  дерново-підзолистий супіщаний ґрунт, його мікробний ценоз, фітоценоз пшениці озимої сорту Подолянка, еколого-функціональні зв’язки в системі «ґрунт-мікроорганізми-рослина».

Методи досліджень: польовий  дослідження впливу технологічних прийомів на функціонування агроценозу пшениці озимої; лабораторний  визначення за допомогою фізичних, хімічних та мікробіологічних методів кількісних та якісних характеристик досліджуваних об’єктів; аналітичнийаналіз отриманих результатів, їх наукове обґрунтування; математико-статистичний  знаходження на основі математичної обробки експериментальних даних функціональних залежностей між показниками, що вивчалися, встановлення достовірності отриманих результатів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше для умов Полісся в рамках системного підходу досліджено екологічні особливості дерново-підзолистого ґрунту, його мікробного ценозу та фітоценозу пшениці озимої сорту Подолянка за різної інтенсивності природного (строки сівби) та антропогенного (норми добрив) впливу. У межах виконаної роботи уточнено напрямок трансформації структури екологічних взаємозв’язків системи «ґрунт-мікроорганізми-рослина» в градієнті зростання рівнів антропогенного впливу. Уперше отримано модель функціонування агроценозу пшениці озимої (на прикладі сорту Подолянка) та формалізовано передумови, що визначають рівень екологічної стійкості агроекосистеми.

Практичне значення отриманих результатів. Рекомендовано екологічно, економічно та енергетично обґрунтований ефективний прийом управління функціонуванням агроценозу пшениці озимої в умовах Полісся. Результати досліджень пройшли виробничу перевірку на землях ДП «Грозинське» Коростенського району Житомирської області. 

Матеріали, викладені у дисертаційній роботі, використовуються у навчальному процесі Житомирського національного агроекологічного університету та Житомирського державного технологічного університету.

Особистий внесок здобувача. Здобувач самостійно здійснив огляд літературних джерел за темою дисертації, брав безпосередню участь у розробці програми та методики досліджень, особисто провів польові дослідження, брав участь у проведенні лабораторних досліджень, систематизував, проаналізував та статистично обробив отримані результати, сформулював основні положення дисертаційної роботи, висновки, підготував рекомендації виробництву.

Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати досліджень доповідалися, обговорювалися і були опубліковані в матеріалах Міжнародної науково-практичної конференції «Проблеми підвищення адаптивного потенціалу системи рослинництва у зв’язку зі змінами клімату» (м. Біла Церква, 26-28 лютого 2008 р.), V Міжнародної наукової конференції студентів, магістрів та аспірантів «Сучасні проблеми екології та геотехнологій» (м. Житомир, 19-22 березня 2008 р.), Міжнародної науково-практичної конференції аспірантів, магістрів та студентів «Інновації для сільського господарства» (м. Житомир, 26 березня 2009 р.), міжвузівської наукової конференції «Екологія  шляхи гармонізації відносин людини та суспільства» (м. Умань, 23-24 квітня 2009 р.), V Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів «Молодь і поступ біології» (м. Львів, 12-15 травня 2009 р.), ІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Екологічна безпека сільськогосподарського виробництва» (м. Київ, 2-4 червня 2009 р.)

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 17 наукових праць, з яких 10у фахових виданнях.

Структура дисертації. Робота складається зі вступу, шести розділів, загальних висновків, списку опрацьованої наукової літератури, додатків. Дисертаційна робота містить 15 таблиць, ілюстрована 51 рисунком. Загальний обсяг дисертації разом із бібліографією становить 187 сторінок, з них основний текстсторінки. В додатках вміщено 14 таблиць та акт виробничої перевірки результатів досліджень. Бібліографія налічує 291 позицію літературних джерел, з яких 27іноземними мовами. 

 

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ АГРОЦЕНОЗУ ТА ЙОГО ОСНОВНИХ КОМПОНЕНТІВ В ГРАДІЄНТІ ЗРОСТАННЯ РІВНІВ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ 

(огляд літератури)

У розділі на підставі аналізу наукової літератури розкрито поняття агроекосистеми як особливого класу природно-антропогенних систем. Акцентовано увагу на тому, що об’єктивна оцінка функціональних можливостей агроценозів залежить від екологічного стану ґрунтової, мікробної та рослинної підсистем, поведінка яких істотно змінюється в умовах регульованого середовища. 

ПРОГРАМА, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ 

ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводилися у тимчасових дослідах (2006-2009 рр.) в сівозміні відділу рослинництва Інституту сільського господарства Полісся НААНУ з наступним чергуванням культур: 1. Багаторічні трави (конюшина + тимофіївка) –Р45К45; 2. Жито озимеN60P60K60; 3. Картоплят/га гною +  N60P60K90; 4. ЯчміньN30P60K60; 5. Ріпак ярийN120P90K120; 6. Кукурудза на силост/га гною + N60P60K90; 7. ЛюпинР45К45; 8. Пшениця озимаN60P60K60.

Двохфакторний дослід було закладено методом розщеплених ділянок. На ділянках першого порядку вивчалися строки сівби пшениці озимої, на ділянках другого порядкунорми мінеральних добрив. Варіанти досліду включали чотири строки сівби пшениці озимої сорту Подолянка (фактор А): І строк (А1) –вересня, ІІ строк (А2) –вересня, ІІІ строк (А3) –вересня, ІV строк (А4) –жовтня, та три фони удобрення (фактор В): І фон (В1)  N60P60K60, ІІ фон (В2)  N90P90K90, ІІІ фон (В3)  N120P120K120. Фосфорні та калійні добрива (суперфосфат простий і калій магнезія) залежно від варіантів досліду в дозах P60K60-P120K120 вносили восени під передпосівну культивацію, азотні (аміачна селітра)  згідно схеми: N30 під культивацію восени + N30 у фазу весняного кущіння (І фон) + N30 у фазу виходу в трубку (ІІ фон) + N30 (карбамід) у фазу колосіння (ІІІ фон). 

Посівна площа ділянок І порядку220,5 м2, ІІ порядку73,5 м2. Облікова площа ділянок ІІ порядку36 м2. Повторність у досліді триразова.

Ґрунт дослідної ділянки дерново-середньопідзолистий супіщаний, в орному шарі якого міститься: гумусу,2%, рухомого фосфору  –,2, обмінного калію,1 мг/100 г ґрунту, рНсол,2. Вапнування проводили під картоплю та люпин у розрахунку 0,75 норми за гідролітичною кислотністю.

Система обробітку ґрунту під пшеницю озиму включала: лущення стерні на глибину 6-8 см лущильником ЛДГ-10, оранку на глибину 18-20 см плугом        ПЛН-3-35, передпосівну культивацію на глибину 6-8 см культиватором КПС-4Г.

Технологія вирощування пшениці озимої загальноприйнята для зони Полісся. У дослідженнях вирощували сорт пшениці озимої інтенсивного типу Подолянка, створений спільними зусиллями Інституту фізіології рослин і генетики НАН України та Миронівського інституту пшениці ім. В.М. Ремесла НААНУ. Сорт занесений до реєстру сортів рослин України з 2003 року для вирощування у зонах Полісся, Лісостепу та Степу. Польовий дослід було закладено у відповідності до вимог методики дослідної справи (Доспєхов Б.О., 1985). Відбір зразків ґрунту та рослин проводили у основні фази вегетації пшениці озимої  кущіння (осінній та весняний періоди), виходу в трубку та молочно-воскової стиглості. 

Зразки ґрунту відбирали з шарів 0-20 та 20-40 см згідно з ДСТУ 4287:2004. Вологість ґрунту визначали ваговим методом (Агрохімічний аналіз, 2004). Визначення агрохімічних показників ґрунту проводили за стандартними методиками: органічну речовину  титриметрично методом за ДСТУ 4289:2004; лужногідролізований азот  за Корнфілдом в модифікації ЦІНАО; загальний азот  колориметрично з реактивом Неслера (ГОСТ 26107-84); нітратний азот  іонометричним методом (ГОСТ 26951-86); азот обмінного амонію  за методом ЦІНАО (ГОСТ 26489-85); рухомі сполуки фосфору та калію  за Кірсановим в модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26207-91). 

Мікробіологічні аналізи проводили у свіжих зразках ґрунту за загальноприйнятими методиками (Теппер Є.З. з співавт., 1993). Після попередньої пробопідготовки здійснювали кількісний облік наступних мікроорганізмів: бактерій, що споживають органічний азот  на м’ясопептонному агарі (МПА); бактерій, що утилізують мінеральний азот, та актиноміцетів  на крохмальаміачному агарі (КАА); Azotobacter chroococсum  на безазотистому середовищі Ешбі за методом обростання грудочок ґрунту. Спрямованість мікробіологічних процесів в ґрунті визначали за коефіцієнтом мінералізації-іммобілізації (Андреюк. К.І. з співавт., 2001).

Відбір рослин для обліку біометричних показників проводили за методикою Мойсейченко В.Ф. з співавт. (1996). У кожен строк відбору визначали (в середньому з 10 рослин) висоту, сиру та повітряно-суху масу надземної та підземної частин рослин, кількість листків, стебел. У фазу молочно-воскової стиглості додатково встановлювали кількість продуктивних стебел, вимірювали довжину колоса, підраховували число колосків в колосі. Вміст вологи та сухої речовини в рослинах встановлювали термогравіметрично, хлорофілу в листках  фотоелектроколориметрично (Грицаєнко З.М. з співавт., 2003). Загальний вміст азоту, фосфору та калію після мокрого озолення визначали за методом Гінзбург: азоту  фотоколориметричним методом з використанням реакції індофенольної зелені; фосфору  ванадо-молібдатним методом; каліюполуменево-фотометричним методом (Руководство..., 1982). Структуру врожаю визначали методом пробного снопа, відбираючи для обліку двадцять п’ять рослин (Мойсейченко В.Ф. з співавт., 1996). Облік врожаю проводили прямим комбайнуванням з поділяночним зважуванням і перерахунком на 100% чистоту та стандартну вологість зерна. 

Структуру системних зв’язків встановлювали методом кореляційних плеяд шляхом побудови кореляційних циліндрів (Айвазян С.А. з співавт., 2001). Рівень структурної інтеграції систем визначали за Ю.А. Злобіним (2007). Статистичну обробку результатів проводили за Б.О. Доспєховим (1985) в середовищі програм Microsoft Excel 2003 та Аgrostat.

ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ  ДЕРНОВО-ПІДЗОЛИСТОГО ҐРУНТУ ЯК СИСТЕМИ В УМОВАХ ПОЛІССЯ

У розділі з метою встановлення екологічних особливостей функціонування дерново-підзолистого ґрунту як системи досліджено процеси, які визначають поведінку його абіотичних та біотичних компонентів, а також структуру екологічних зв’язків між ними в градієнті зростання рівнів мінерального живлення пшениці озимої.

Поведінка абіотичної складової ґрунту в градієнті зростання рівнів мінерального живлення пшениці озимої. Виявлено, що за внесення під пшеницю озиму норми N60P60K60 ґрунтова екосистема функціонує оптимально, про що свідчить характеристика основних агрохімічних показників дерново-підзолистого ґрунту (табл. 1). 

Таблиця 1

Агрохімічні показники дерново-підзолистого ґрунту в шарі 0-20 см залежно від внесених доз мінеральних добрив, середнє за вегетацію (2006-2009 рр.)

Показники 

N60P60K60

N90P90K90

N120P120K120

Органічна речовина, %

1,37±0,03

1,21±0,01

1,22±0,02

Загальний азот, %

0,072±0,002

0,066±0,003

0,064±0,003

Азот лужногідролізований, мг/кг

68,36±4,01

59,16±4,64

57,40±3,97

3, мг/кг

7,31±3,60

,58±3,81

,35±3,28

NH4, мг/кг

6,05±2,28

,04±2,07

,59±3,10

Nмін, мг/кг

13,35±5,51

,63±5,68

,94±6,13

P2O5, мг/кг

215,25±4,71

199,45±4,39

193,54±5,47

K2O, мг/кг

122,43±15,48

105,09±11,15

114,25±8,22

Зі зростанням норми добрив спостерігаємо тенденцію до погіршення агроекологічного стану ґрунту. За внесення під пшеницю озиму норм N90P90K90 та N120P120K120 порівняно з N60P60K60 вміст в ґрунті органічної речовини знижується на 10-12%, загального азотуна 8-11%, лужногідролізованого азоту  на 13-15%, рухомого фосфору та обмінного калію на 7-14%. Вважаємо, це зумовлено активізацією механізмів, які змінюють напрямок протікання усіх біологічних процесів в ґрунті.

Екологічна взаємозалежність показників абіотичної та біотичної підсистем ґрунту. Доведено, що стан абіотичної складової ґрунту, зокрема його азотного фонду, функціонально взаємообумовлений поведінкою біотичної підсистеми, яка згладжує викликані внесенням підвищених доз мінеральних добрив зміни в педосистемі. 

Проведений аналіз показав, що рівень азотного живлення пшениці озимої залежав не тільки від внесених доз мінеральних добрив, але й діяльності мікроорганізмів. Так, максимальна кількість амонійного азоту в ґрунті в межах 9,5-14,4 мг/кг спостерігається восени у варіантах за внесення доз N30P90K90 та N30P120K120. Встановлено, що додатковому накопиченню амонійного азоту в цей період (на 1,2-5,0 мг/кг більше ніж за внесення дози N30P60K60) сприяє діяльність сапротрофних мікроорганізмів, зокрема амоніфікувальних бактерій (r=0,67) та актиноміцетів (r=0,59). Також на високих агрофонах відмічено тенденцію до ускладнення подальшої трансформації амонійного азотукількість нітратного азоту в ґрунті, що утворювалася за внесення дози N30P120K120, становила 13,9 мг/кг, N30P60K60 – 15,4 мг/кг (НІР05=0,8 мг/кг). 

Таким чином, фосфорні та калійні добрива, внесені під передпосівну культивацію у кількості P90K90 та P120K120, з одного боку стимулюють процеси розкладу органічних сполук ґрунту, з іншогопровокують ланцюг стабілізуючих перетворень: пригнічують процес нітрифікації та активізують процес іммобілізації. 

Трансформація внутрішньої структури екологічних зв’язків дерново-підзолистого ґрунту під впливом мінеральних добрив. Окрім тенденції до зміни агрохімічних показників ґрунту під впливом підвищених норм мінеральних добрив нами спостерігалася трансформація внутрішньої структури екологічних зв’язків ґрунтової екосистеми. 

Максимальну взаємопов’язаність агроекологічних показників дерново-підзолистого ґрунту відмічено за внесення під пшеницю озиму норми N60P60K60, за якої в ґрунтовій системі налічувалося 24 зв’язки (рис. 1). 

13

2

1

14

12

3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68945. Передача об’єктів функціям. Повернення об’єктів 37.5 KB
  Об’єкти можна передавати функціям, як звичайні змінні. Для цього застосовується звичайний механізм передачі параметрів по значенню. Не дивлячись на зовнішню простоту, цей процес може привести до несподіваних наслідків, що стосуються конструкторів і деструкцій.
68946. Покажчик this 29 KB
  При виклику функції-члена їй неявно передається покажчик на зухвалий об’єкт. Цей покажчик називається this. Розглянемо програму, в якій описаний клас pwr, призначений для обчислення ступеня деякого числа.
68947. Вказівники на члени класу 32 KB
  Вказівник такого вигляду називається вказівником на член класу. Цей незвичайний вказівник задає зсув усередині об’єкту відповідного класу. Оскільки вказівники на члени класу не є вказівниками в звичайному сенсі слова до них не можна застосовувати операторів.
68948. Перевантаження операторів 40 KB
  Перевантаження скорочених операторів присвоєння Обмеження на перевантаження операторів З перевантаженням функцій тісно пов’язаний механізм перевантаження операторів. У мові C можна перенавантажувати більшість операторів набудувавши їх на конкретний клас.
68949. Перевантаження операторів new і delete 53.5 KB
  У мові C++ можна перенавантажувати операторів new і delete. Це доводиться робити, якщо виникає необхідність створити особливий механізм розподілу пам’яті. Наприклад, можна зажадати, щоб процедура розподілу пам’яті використовувала жорсткий диск як віртуальну пам’ять, якщо купа вичерпана.
68950. Перевантаження операторів [], () 49.5 KB
  Ці оператори також можна перенавантажувати, що породжує масу цікавих можливостей. На перевантаження цих операторів розповсюджується одне загальне обмеження: вони повинні бути нестатичними функціями-членами. Дружні функції застосовувати не можна.
68951. Деформация кристалла 142 KB
  Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов.
68952. Наслідування. Доступ до членів класу 31.5 KB
  Наслідування — один з наріжних каменів обєктно-орієнтованого програмування, оскільки воно дозволяє створювати ієрархічні класифікації Використовуючи Наслідування, можна створювати загальні класи, що визначають властивості, характерні для всієї сукупності споріднених класів.
68953. Конструктори похідних класів 44 KB
  У звязку із наслідуванням виникають два питання, що стосуються конструкторів і деструкцій. По-перше, коли викликаються конструктори і деструкції базового і похідного класів? По-друге, як передаються параметри конструкторів базового класу? Відповіді на ці питання містяться в наступному розділі.