В. П. Гудзь, А. П. Лісовал

В. О. Андрієнко, М. Ф. Рибак

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

© Центр учбової літератури, 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

1. Основні завдання агрохімічної служби.

2. Які основні роботи виконують проектно-розвідувальні станції хімізації, пункти хімізації господарств та районні об'єднання «Родючість»?

3. Економічна оцінка роботи агрохімічної служби.

4. Землеробство, як наука та галузь виробництва.

1. Походження, склад і властивості ґрунтів

1.1. Гранулометричний склад ґрунтів

Ґрунт як природне тіло складається з чотирьох фізичних фаз: твердої, рідкої, газоподібної та живої (сукупність організмів, що населяють його).

Тверда фаза ґрунту — це його основа, матриця, що сфор­мувалася протягом довготривалого процесу ґрунтоутворення на продуктах вивітрювання материнської гірської породи. Розрізня­ють продукти вивітрювання, які не зазнали переміщення у про­сторі — елювій, і ті, які привнесені зі сторони чинниками екзо­генної міграції речовин (з водою або вітром) — делювій. Тверда фаза складається з так званих первинних мінералів (уламків гірської породи різної величини і форми) і вторинних продуктів ґрунтоутворення: рослинних решток, продуктів їх часткового розкладання, гумусу, вторинних глинистих мінералів, простих солей та оксидів, переважно кремнію, алюмінію і заліза. Вона характеризується гранулометричним (механічним), мінералогі­чним та хімічним складом, з одного боку, та складенням, струк­турою і пористістю — з іншого. Часточки ґрунту різного розміру називаються механічними елементами. Вони мають різний мінералогічний та хімічний склад. Так, грубі часточки переваж­но складаються з кварцу, пилуваті — з кварцу та польових шпатів, тонкодисперсні — вторинних глинистих мінералів.

Ґрунтове тіло — це суміш механічних елементів різного роз­міру. Близькі за розмірами механічні елементи, об'єднані у певні групи, називаються гранулометричними фракціями. Існує кілька класифікацій механічних елементів за розмірами. Нині найчасті­ше застосовується класифікація механічних елементів, розроб­лена Н. А. Качинським (табл. 1).

Таблиця 1

Класифікація механічних елементів ґрунтотворних порід і ґрунтів (за н. А. Качинським, 1965)

Фракція	Діаметр часточок, мм	Фракція	Діаметр часточок, мм
Камінці	>3	Пил
Гравій	3-1	крупний	0,05-0,01
Пісок		середній	0,010-0,005
крупний	1-0,5	дрібний	0,005-0,001
середній	0,50-0,25	Мул
дрібний	0,25-0,05	грубий	0,001-0,0005
		тонкий	0,0005-0,0001
		Колоїди	< 0,0001

Часточки, крупніші за 1 мм, тобто камінці і гравій, називають скелетом ґрунту, а часточки, дрібніші за 1 мм, дрібноземом. У ме­жах фракції дрібнозему виділяють дві групи часточок: крупніші за 0,01 мм, об'єднані у групу під назвою «фізичний пісок», та дрібніші за 0,01 мм, об'єднані у групу «фізична глина».

Залежно від водно-фізичних та хіміко-мінералогічних власти­востей механічні елементи згруповані у певних межах за розмі­рами — гранулометричні фракції. Кожна із механічних фракцій характеризується відповідними фізичними властивостями.

Фракції гравію та крупного піску мають велику водопро­никність і незначну капілярність. Тому їхня вологоємкість дуже низька. Часточки середнього і дрібного піску мають також висо­ку водопроникність, слабку водопідіймальну здатність та воло­гоємкість, проте ці властивості помітно змінюються із зменшен­ням розміру піщаних часточок.

Фракція пилу за своїми властивостями неоднорідна. Грубий пил (0,05-0,01 мм), так само як і пісок, — це поверхнево пасив­на, а середній та дрібний — поверхнево активна фракції. Вони добре затримують вологу в ґрунті, мають задовільну водо­підіймальну здатність, незначне набухання, слабкопластичні та слабколипкі (за В. А. Ковдою).

Мул є найактивнішою фракцією твердої фази ґрунту. Милу-вата фракція має дуже погану водопроникність, здатна затриму­вати велику кількість вологи та поживні речовини. Водопідій­мальна здатність мулу менша, ніж у пилуватих часточок. За хімічним складом часточки < 0,001 мм є найціннішими у ґрун­тотворних породах та ґрунтах, оскільки в них зосереджені ос­новні запаси зольних елементів живлення.

Відносний вміст у ґрунті механічних елементів різного розміру називається гранулометричним складом. Існує кілька класифі­кацій ґрунтів за гранулометричним складом, однак нині в Україні найбільш поширена класифікація, яку розробив М. М.Сибірцев, а потім уточнив Н. А. Качинський. Вона побудована за співвідно­шенням у ґрунті фізичної глини та фізичного піску (табл. 2).

Таблиця 2