Походження, склад і властивості ґрунтів

ЗЕМЛЕРОБСТВО

З ОСНОВАМИ

ҐРУНТОЗНАВСТВА

І АГРОХІМІЇ

Друге видання, перероблене та доповнене

За редакцією академіка АН ВШ України,

заслуженого працівника народної освіти,

доктора сільськогосподарських наук,

професора В. П. Гудзя

Затверджено

Міністерством освіти і науки України

як підручник для студентів

вищих навчальних закладів

Київ – 2007

УДК 631.4(075.8)

ББК67.400я73

Г93

Гриф надано

Міністерством освіти і науки України

(лист М1.4/18-Г-1102 від 15.112006 р.)

Рецензенти:

Прилшк І. Д. — професор Білоцерківського державного аграрного університету;

Тихоненко Д. Г. — професор Харківського національного аграрного університету ім. В. Д. Докучаєва.

Гудзь В. П., Лісовал А. П., Андрієнко В. О., Рибак М. Ф. Г 93 Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії:

Підручник. За редакцією В. П. Гудзя. Друге видання, перероблене та доповнене. - К.: Центр учбової літератури, 2007. - 408 с.

ISBN 978-966-364-514-8

Висвітлені питання походження ґрунтів, їх властивості, поширення, бонітування та шляхи підвищення родючості. Подано відомості про теорію живлення рослин, види і форми добрив, їх використання в системі удобрення культур у сівозмінах та вплив на формування величини та якості врожаю. Викладено основні теоретичні та практичні питання землеробства: умови життя рослин та їх регулювання, захист посівів від бур'янів, сівозміни, обробіток ґрунту, захист його від ерозії, підготовка насіння до сівби, висівання сільськогосподарських культур та системи землеробства в різних ґрунтово-кліматичних зонах України.

Для викладачів і студентів з економічних спеціальностей вищих навчальних закладів III – IV рівнів акредитації.

ISBN 978-966-364-514-8 © Гудзь В. П., Лісовал А. П.,

Андрієнко В. О., Рибак М. Ф., 2007

ВСТУП

Ґрунтознавство — це наука про ґрунти, їх утворення, склад, властивості, закономірності поширення, формування та розвиток головної властивості — родючості, про найраціональніше використання ґрунту. Воно вивчає ґрунт як природне тіло, як засіб виробництва, предмет людської праці та її продукт.

Як основний засіб виробництва в сільському господарстві ґрунт має такі важливі особливості: незамінність, обмеженість, непереміщення у просторі та родючість.

Першоджерела емпіричних знань про ґрунти сягають у дуже давні часи. Розвиток знань про ґрунти в епоху Відродження пов'язаний з іменем Леонардо да Вінчі (Італія), Б. Паліссі (Франція), Я. П. ван Гельмонта (Нідерланди), І. Р. Глаубера (Німеччина) та ін. У Росії М. В. Ломоносов уперше сформулював наукове поняття «чорнозем» та умови його утворення.

В. В. Докучаєва (1846-1903) вважають засновником науки про ґрунт. У докучаєвський період розвитку природничих наук ґрунт розглядався як верхній шар гірських порід або як інертний субстрат, що пасивно передає рослинам необхідні їм мінеральні солі. В. В. Докучаєв перший дав визначення поняття ґрунт. Ґрунтом він називав «денні» або поверхневі горизонти будь-яких гірських порід, що змінюються під сумісним впливом води, повітря та різних живих і мертвих організмів. Він сформулював вчення про природні фактори ґрунтоутворення, до яких відніс такі: материнську, або ґрунтотворну, гірську породу, клімат, рослинність, рельєф та вік формування ґрунту.

В. В. Докучаєв висунув і розвинув ідею про закономірне просторове поширення окремих типів ґрунтів, що покривають поверхню материка Євразія у вигляді широтних зон. Ним була встановлена вертикальна зональність гірських систем, або поясність, розподіл ґрунтів від підніжжя до вершин високих гір.

За сукупністю всіх важливих ознак і властивостей ґрунту як природно-історичного тіла В. В. Докучаєв уперше розробив науково-генетичну класифікацію ґрунтів, яка використовувалася для вирішення різних практичних завдань. Створивши основу та методи картографування ґрунтів, він склав першу карту ґрунтів північної півкулі Землі.

Великий внесок у розвиток науки про ґрунти вніс проф. П. А. Костичев (1845-1895). Свою наукову діяльність він присвятив дослідженню біологічних факторів ґрунтоутворення та способів підвищення родючості ґрунтів. Він заклав основи агрономічного ґрунтознавства та землеробства.

У подальшому вчення Докучаева-Костичева про ґрунт розвивали П. С. Коссович, К. Д. Глинка, К. К. Гедройц, Д. М. Прянишни-ков, Л. І. Прасолов, В. Р. Вільямс, Б. Б. Полинов та ін. Так, К. К. Гедройц (1872-1932) заклав основи колоїдної хімії ґрунтів! Він виявив у ґрунтах ґрунтовий вбирний комплекс, основою якого є мінеральні, органічні та органо-мінеральні часточки та колоїди ґрунту. Величина ґрунтового вбирного комплексу та склад обмінних катіонів характеризують фізичні й хімічні властивості ґрунтів, впливають на динаміку ґрунтових процесів. Значний внесок зробив Гедройц у вирішення питань оцінки потреби ґрунтів у поживних речовинах, їх хімічної меліорації — вапнування та гіпсування. В основу його праці «Вчення про вбирну здатність ґрунтів» було покладено дослідження ґрунтів Носівської дослідної станції на Чернігівщині.

Постійне вивчення еволюції ґрунтів та ґрунтового покриву в умовах інтенсивного землеробства за останні кілька десятиріч дало змогу вченим розробити новий номенклатурний список ґрунтів України, дати детальну діагностику їх. Ці та інші матеріали викладено в «Польовому визначнику ґрунтів» (1981), в «Атласі ґрунтів Української РСР» (1979), у двотомнику «Ґрунти України і підвищення їх родючості».

Агрономічна хімія, або агрохімія, — наука про взаємодію рослин, ґрунту і добрив у процесі вирощування сільськогосподарських культур, кругообіг речовин у землеробстві та використання добрив для підвищення урожаю, його якості і родючості ґрунту.

Д. М. Прянишников вважав, що завданням агрохімії є вивчення кругообігу речовин у землеробстві та виявлення засобів впливу на хімічні процеси, що відбуваються в ґрунті і рослині, які можуть підвищувати урожай або змінювати його склад. Головним засобом впливу на кругообіг поживних речовин є добрива.

Основним завданням агрохімії є створення регульованих умов живлення рослин і формування урожаю високої якості за рахунок освоєння процесів взаємодії добрив та ґрунту, процесів трансформації і метаболізму поживних речовин, використання біологічних особливостей культури, технології її вирощування і зберігання, підвищення родючості ґрунту з урахуванням економічної та агроекологічної оцінки.

Агрономічна хімія як наука почала формуватись ще в часи Давньої Греції, Римської імперії, коли стали застосовувати зелені добрива, попіл, вапно, гіпс, вивчати ґрунт як джерело мінеральних елементів живлення.

У 1563 р. французький природознавець Б. Паліссі висловив припущення, що сіль є основою життя і росту рослин. На його думку, гній не мав би такого значення, якби не містив солей, які залишаються після розкладання сіна і соломи.

Німецький хімік І. Р. Глаубер у 1656 р. показав, що внесення селітри в ґрунт значно впливає на підвищення урожаю рослин. Наприкінці XVIII ст. у Західній Європі набула поширення гумусова теорія живлення, яку висунув у 1761 р. шведський хімік Ю. Г. Валлеріус. Він вважав, що гумус є єдиним джерелом живлення рослин. А. Л. Лавуаз'є в 1775 р. писав, що рослина поглинає матеріали, які необхідні для її організації, з повітря, води, мінерального царства.

У 1836 р. на основі праць французького вченого Ж.-Б. Буссен-го почали вивчати кругообіг поживних речовин у землеробстві. Було встановлено накопичення азоту бобовими культурами. Замість гумусової теорії Буссенго розвивав азотну теорію живлення.

Професор І. М. Комов (1750-1792) у книзі «О земледелии» писав про необхідність «удобрення худой земли», про значення гною не тільки як добрива, а і як сполуки, що сприяє збереженню вологи в ґрунті та його структури.

У 1840 р. у книзі «Химия в приложении к земледелию и фи-зиологии» німецький учений Ю. Лібіх сформулював теорію мінерального живлення рослин. Він пояснив причини зниження родючості ґрунтів, запропонував теорію застосування добрив для підтримання родючості землі, яка ґрунтувалася на повному поверненні в ґрунт засвоєних з нього рослинами мінеральних сполук.

Починаючи з 60-70-х років XIX ст. у Росії вивченням живлення рослин і застосуванням добрив займалися О. М. Енгельгардт, Д. І. Менделєєв, П. А. Костичев, К. А. Тимірязєв та ін. О. М. Ен-гельгардт вивчав застосування фосфоритного борошна, сидерації, пропагував застосування вапнування і мінеральних добрив у поєднанні з органічними. Д. І. Менделєєв брав участь у проведенні перших польових дослідів по вивченню ефективності добрив у різних районах Росії, запропонував основи Географічної мережі дослідів для вивчення закономірностей дії добрив у різних ґрунтово-кліматичних зонах. У 1884 р. вийшла у світ книга П. А. Костичева «Учение об удобрений», в якій він критикував «теорию полного возврата» Ю. Лібіха. П. А. Костичев вважав, що родючість ґрунту залежить не тільки від кількості поживних речовин, а й від його структури та інших фізичних властивостей.

З ім'ям Д. М. Прянишникова (1865-1948) пов'язаний розвиток агрохімії як науки у колишньому СРСР. Він вивчав умови живлення рослин фосфором, застосування фосфорних та калійних солей, роль біологічного азоту в землеробстві, виконав класичні роботи з азотного обміну та живлення рослин. На основі теоретичних і експериментальних досліджень, узагальнення результатів роботи Географічної мережі дослідів з добривами обґрунтував необхідність створення промисловості для виробництва мінеральних добрив. Д. М. Прянишников є автором першого підручника «Агрохимия». В Україні методику польових дослідів для вивчення мінеральних добрив уперше науково обґрунтував Б. М. Рожественський (1874-1943).

Великий внесок у розвиток агрохімії в Україні вніс О. І. Ду-шечкін (1874-1956). Внаслідок вивчення надходження поживних речовин у цукрові буряки ним були встановлені біологічні особливості їх живлення, роль мікрофлори та нітрифікації, гною і зеленого добрива у живленні рослин, що стало основою застосування системи удобрення у бурякових сівозмінах. О. І. Душечкін вивчив ефективність фосфоритів України, біологічне вбирання фосфорної кислоти ґрунтом та рекомендував використовувати фосфорити не тільки як добриво, а і як засіб хімічної меліорації. Значну увагу приділяв він використанню фосфоритного борошна для одноразового збагачення ґрунту фосфором на багато років. П. А. Власюк (1905-1980) — агрохімік, фізіолог, ґрунтознавець, талановитий педагог. Він вивчав живлення рослин макро-та мікроелементами, розробив теорію надходження і метаболізму елементів живлення. Ним були розроблені агрофізіологічні основи застосування методу мічених атомів, розпочате вивчення природної радіоактивності ґрунтів України. П. А. Власюк запропонував спосіб збагачення насіння рослин мікроелементами. Під його керівництвом було складено картограми вмісту мікроелементів (марганцю, молібдену, бору, кобальту, цинку, міді) в ґрунтах України, розроблено технології виробництва і застосування суперфосфатів, нітрофосок та інших добрив з мікроелементами.

Землеробство — це дуже стара і складна сфера людської діяльності. Розвиток землеробства став значною подією в становленні людської цивілізації, дав змогу людині перейти до осілого способу життя. Це одна з найважливіших галузей сільського господарства, що об'єднує всі рослинницькі галузі, починаючи з обробітку ґрунту, — рослинництво, кормовиробництво, овочівництво, плодівництво, виноградарство та ін. Землеробство має велике народногосподарське значення, оскільки забезпечує населення продуктами харчування, тваринництво — кормами, переробну промисловість — сировиною.

Правильне поєднання землеробства з тваринництвом значною мірою визначає належний розвиток сільського господарства, їх взаємодія забезпечує постійний біологічний кругообіг у системі ґрунт — рослина — ґрунт, що за певних умов сприяє збереженню біологічної рівноваги у природі та підтриманню природної родючості ґрунту.

Сучасне землеробство — це наука про раціональне використання землі, захист її від ерозії, про закономірності відтворення родючості ґрунту для вирощування та одержання високих і сталих урожаїв сільськогосподарських культур.

Землеробство як складова частіша агрономічного циклу наук тісно пов'язане з хімією, фізикою, фізіологією рослин метеорологією, мікробіологією, ґрунтознавством та агрономією. Ці взаємозв'язки окремих наук зумовлені тим, що землеробство як наука вивчає і розробляє методи регулювання водного, повітряного, поживного, світлового та теплового режимів для оптимізації факторів життя вирощуваних культур. Ці завдання здійснюють за допомогою раціонального обробітку ґрунту та впровадження науково обґрунтованих сівозмін, сівби та садіння культур, комплексу заходів по підвищенню родючості ґрунту та захисту посівів від бур'янів, належної організації території і використання всіх сільськогосподарських угідь.

Основоположник землеробства перший агроном у Росії А. Т. Болотов у своїй роботі «О разделении полей» вперше ввів поняття про сівозміну.

І. М. Комов (1750-1792) написав працю «О земледелии», яка являє собою енциклопедію землеробських знань. Будучи активним прибічником плодозмінної системи землеробства, І. М. Комов надавав великого значення науковому розвитку землеробства. Пропагандистом нових наукових поглядів у землеробстві був професор Московського університету М. Г. Павлов (І793-1840), що написав «Курс сельского хозяйства». Він зробив висновок, що заходи щодо підвищення родючості ґрунту в різних умовах повинні бути не однаковими. Він застережував, що родючість ґрунту — природна основа всього сільськогосподарського виробництва і її зниження є загрозою підриву всього сільського господарства.

У XIX ст. в галузі агрономії працювали О. В. Совєтов, І. О. Сте-бут, В. В. Докучаєв, П. О. Костичев, К. А. Тімірязєв та інші.

О. В. Совєтов (1826-1901) вважав антинауковим введення єдиної системи землеробства в усіх ґрунтово-кліматичних зонах і надавав великого значення польовому травосіянню.

І. О. Стебут (1833-1923) вперше поставив питання про підбір культур і сортів для різних кліматичних умов, його капітальна праця «Основы полевой культуры и меры к ее улучшению в России» не втратила своєї актуальності й нині. За ініціативою І. О. Стебута та при безпосередній його участі в 1904 р. були організовані вищі жіночі сільськогосподарські курси.

Великий внесок у розвиток агрономічної науки внесли Д. М. Прянишников, М. І. Вавилов, М. М. Тулайлов, В. Р. Вільямс, Б. М. Рождественський, О. О. Ізмаїльський, В. Г. Ротмістров, О. Г. Дояренко, С. С. Рубін, М. М. Годлін, А. Г. Михайловський, Ф. А. Попов, В. М. Ремесло, О. М. Соколовський, О. Ф. Глянцев, П. П. Лук'яненко та інші.

У нашій країні налагоджена і плідно працює широка мережа наукових закладів. На основі наукових висновків і досягнень виробництва розробляються енергозберігаючі технології вирощування сільськогосподарських культур, раціональні ґрунтозахисні системи землеробства, спрямовані на оптимізацію умов життя рослин та розширеного відтворення родючості ґрунту. Сільськогосподарське виробництво має ряд особливостей, які необхідно враховувати при плануванні та організації робіт.

У сільському господарстві країни помітно виявлена сезонність виробництва, яка зумовлена нерівномірністю надходження сонячної енергії по періодах року, біологією вирощуваних культур і необхідністю дотримання агротехнічних строків сільськогосподарських робіт залежно від місцевих природних умов.

В умовах інтенсивного ведення землеробства помітно посилюються процеси мінералізації органічної речовини ґрунту, що призводить до зниження в ньому загальних запасів гумусу. Внаслідок цього погіршуються властивості ґрунту, знижується його родючість. Збереження і підвищення вмісту гумусу в ґрунті в сучасному землеробстві є важливішим завданням сільськогосподарського виробництва.

У землеробстві основним засобом виробництва є земля — поверхневий шар земної кори, придатний для вирощування рослин, Земля — невідтворений засіб виробництва, одночасно виступає в якості об'єкта вкладу і акумуляції людської праці. Як основний засіб виробництва він характеризується важливими особливостями: незамінністю, непереміщеністю і родючістю.

Родючість ґрунту — це здатність забезпечувати рослини поживними елементами, водою, повітрям. Природна родючість — результат розвитку природного ґрунтотворного процесу; штучна — виникає під час окультурення ґрунтів. Ґрунт, що знаходиться в землеробському використанні, характеризується економічною, або ефективною родючістю. Показником ефективної родючості є рівень урожайності сільськогосподарських культур.

Родючість будь-якого ґрунту може характеризуватися потенційними запасами елементів живлення кількістю їх у водорозчинній формі, товщиною гумусового шару, гранулометричним складом ґрунту, його структурністю, інтенсивністю мікробіологічних процесів, особливостями водно-повітряного, теплового і світлового режимів, реакцією ґрунтового розчину.

У природних умовах родючість ґрунту створюється дуже повільно, і лише при умові раціонального господарювання людини з використанням досягнень науково-технічного прогресу відкриваються більш широкі можливості помітного прискорення цього процесу.

Важливим етапом у подальшому вдосконаленні землеробства є обґрунтування і розробка моделей родючості різних типів ґрунтів і їх використання в конкретних умовах господарських підрозділів.

Модель родючості — це експериментально встановлене поєднання найважливіших властивостей ґрунту, що знаходиться в тісному зв'язку з величиною врожаю при інших рівних умовах його одержання.

Основними факторами родючості ґрунту є вміст гумусу, фіто-санітарний стан (наявність бур'янів, шкідників та збудників хвороб сільськогосподарських рослин), глибина орного шару, гранулометричний склад, структура, вміст рухомих форм елементів живлення, реакція ґрунтового розчину. На основі моделі родючості можна робити програмування врожаїв сільськогосподарських культур для конкретних умов кожного поля сівозміни.

Інтенсивне ведення землеробства потребує застосування великої кількості добрив, засобів захисту рослин, раціонального обробітку ґрунту, проведення меліоративних заходів, вдосконалення технологій та техніки.

В основу сучасного землеробства покладено нормативно-технологічний принцип виробництва сільськогосподарської продукції. З врахуванням природних і економічних умов кожного господарства передбачається раціональне використання всіх ресурсів виробництва — ґрунту, добрив, машин, робочої сили. Особливе місце відводиться заходам, спрямованим на охорону навколишнього середовища, захист ґрунтів від водної та вітрової ерозії, підвищення ефективності меліоративних земель, удосконалення методів управління продуктивністю рослин тощо.

Контрольні запитання

Основні завдання агрохімічної служби.
Які основні роботи виконують проектно-розвідувальні станції хімізації, пункти хімізації господарств та районні об'єднання «Родючість»?
Економічна оцінка роботи агрохімічної служби.
Землеробство, як наука та галузь виробництва.

ПОХОДЖЕННЯ, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТІВ