Особливості застосування системи No-till в точному землеробстві в умовах Західного Лісостепу

Сучасний етап розвитку аграрного виробництва висуває перед землеробством комплексні завдання, що полягають у досягненні високої та стабільної врожайності сільськогосподарських культур, поліпшенні якості продукції рослинництва за обов’язкового збереження та підвищення родючості ґрунтів і охорони навколишнього природного середовища. Вирішення цього триєдиного завдання ускладняється наслідками попередньої господарської діяльності. 

Екстенсивний шлях розвитку землеробства в минулому призвів до надмірного розорювання земель в Україні, яке сягнуло критичних позначок. Так, загальна розораність території становить 79,7 %, а в зоні Степу та Лісостепу цей показник досягає 82,8 % та 85,4 % відповідно. Для порівняння, у США розораність земель становить 43,5 %, у Великій Британії — 36,7 %, у Німеччині — 66 %. Таке високе антропогенне навантаження, посилене зростанням маси та інтенсивності впливу сільськогосподарської техніки, спричинило суттєве погіршення фізичного стану ґрунтів. Дослідження фіксують порушення структури, зростання рівноважної щільності, що має негативні екологічні, економічні та агрономічні наслідки. 

Встановлено, що за період тривалого та інтенсивного механічного обробітку ґрунт ущільнюється до глибини 100 см і більше. У профілі формується щільна плужна підошва, тоді як структура верхнього шару розпилюється, а в нижніх горизонтах набуває пластинчасто-глинистої форми, що погіршує водно-повітря­ний режим. Інтенсифікація сільського господарства у 60-90-х роках ХХ століття, орієнтована на максимальне відчуження біомаси, призвела до формування дефіцитного балансу гумусу та елементів живлення. Навіть внесення високих норм органічних добрив не компенсувало втрат, що ослаблювало функції ґрунтової біоти та знижувало мікробіологічну активність едафотопу. 

У пошуках виходу з протиріч між необхідністю здешевлення виробництва продукції рослинництва, збереження родючості ґрунтів та екологічною безпекою, в Україні значно зросла увага до систем землеробства з мінімізацією обробітку, зокрема до технології No-till (нульового обробітку). Світовий та вітчизняний досвід засвідчує очевидні екологічні переваги цієї системи у збереженні родючості ґрунту, а також суттєві економічні вигоди. Крім того, дослідники виявляють позитивні соціологічні та організаційні аспекти впровадження No-till, пов’язані з оптимізацією використання ресурсів і часу. 

За узагальненнями В. В. Медведєва, найбільш придатними для мінімальних обробітків є чорноземи типові середньосуглинкові з оптимальними параметрами структури та щільності. Однак впровадження No-till потребує подолання перехідного періоду (3–5 років), який часто супроводжується тимчасовим зниженням урожайності та погіршенням фізичних властивостей ґрунту. Світовий досвід свідчить, що інтеграція No-till з технологіями точного землеробства дає змогу суттєво підвищити ефективність використання ресурсів, враховуючи просторову неоднорідність агроландшафтів. 

Світовий та вітчизняний досвід засвідчує очевидні екологічні переваги системи No-till у збереженні родючості ґрунту, а також суттєві економічні вигоди

За даними досліджень, понад 70 % фермерів, які застосовують No-till, використовують GPS-автопілотування, 56 % застосовують картографування полів, а 37,8 % використовують диференційоване внесення добрив. Тому висвітлення успішного довгострокового досвіду комплексного застосування No-till та елементів точного землеробства у конкретних ґрунтово-кліматичних умовах є актуальним науковим і практичним завданням. 

Метою досліджень було проаналізувати ефект від впровадження технології No-till у поєднанні з елементами точного землеробства на сіро лісових ґрунтах типових середньосуглинкових у зоні південно-західного Лісостепу України порівняно з традиційними системами обробітку ґрунту. Для досягнення мети вирішувалися такі завдання: 

• оцінити організаційні аспекти переходу на No-till (зміна кадрового складу, потреби в техніці); 
• дослідити динаміку агрофізичних (щільність, структура, вологість) та агрохімічних (гумус, поживні елементи) показників чорнозему типового за тривалого застосування No-till; 
• проаналізувати застосування елементів точного землеробства в умовах господарства; 
• провести порівняльний аналіз урожайності основних сільськогосподарських культур;
• визначити економічну ефективність технології No-till. 

Дослідження проводилися у виробничих умовах СТОВ аграрна фірма «Нефедівське» Кам’янець-Подільського району Хмельницької області протягом 2014–2024 рр. 

Ґрунтовий покрив — сірі лісові ґрунти на лесоподібних покривних суглинках. Господарство застосовує систему No-till на всій площі ріллі (950 га) з 2014 року. Спеціалізація — зернове виробництво (пшениця озима, ячмінь ярий, кукурудза на зерно, соняшник, соя, ріпак озимий). Як контроль використовували суміжні поля сусіднього господарства з традиційною системою обробітку (оранка на 22–25 см). 

Відбір ґрунтових зразків проводили згідно з ДСТУ 4287:2004. Фізичні властивості визначали: щільність складення — методом ріжучих кілець за Н.А. Качинським, твердість — пенетрометром (в PSI), вологість — термостатно-ваговим методом. Агрохімічні показники: вміст гумусу — за Тюріним (ДСТУ 4289:2004), гідролітичну кислотність — за Каппеном (ДСТУ 7537:2014), лужногідролізований азот — за Корнфілдом, рухомі сполуки фосфору та калію — за Чириковим (ДСТУ 4115-2002). Облік чисельності дощових черв’яків проводили методом ґрунтових розкопок (0,25 м²) на глибину 0–30 см. 

Урожайність культур визначали на основі виробничих даних господарства (валовий збір/площа). Економічну ефективність розраховували за фактичними технологічними картами. Статистичну обробку даних здійснювали методами варіаційної статистики (середнє арифметичне, варіабельність V,%) з використанням MS Excel. 

Результати досліджень

Організаційні аспекти впровадження No-till. Впровадження технології No-till у СТОВ аграрна фірма «Нефедівське» розпочалося у 2014 році. Спонукальними мотивами стали: нестача кваліфікованих механізаторів, прогресивне мислення керівника, прагнення досягти високих результатів з мінімальним екологічним навантаженням. Як показав досвід, перехід на нульовий обробіток дав змогу більш ніж утричі скоротити чисельність виробничого персоналу. Якщо до застосування технології у 2014 р. у виробничих процесах брали участь 21 особа та використовувалось 9 тракторів, то на час досліджень (2024 р.) — лише 12 осіб та 6 тракторів. Це є критично важливим для господарства в умовах хронічного дефіциту робочої сили. 

Варто окремо зупинитися на психологічній складовій переходу. Аграріям з багаторічним професійним досвідом у розвинених сільськогосподарських регіонах важко сприймати поле, не зоране, із залишками стерні та рослинних решток. Часто, навіть спробувавши прямий посів упродовж 2–3 років і зіткнувшись із тимчасовим зниженням урожайності та погіршенням фізичних властивостей ґрунту, вони повертаються до традиційного обробітку. Як наслідок, попри наявність у багатьох районах сівалок прямого посіву, широкомасштабного впровадження No-till не відбувається. Тому вкрай важливим є висвітлення успішного досвіду переходу не лише у науковій літературі, але й у засобах масової інформації, проведення днів поля у господарствах-лідерах, надання якісних дорадчих послуг науковими установами. 

Світовий досвід засвідчує, що поєднання нульового обробітку з технологіями точного землеробства забезпечує суттєве підвищення ефективності виробництва

Елементи точного землеробства в системі No-till. Важливою складовою успішного функціонування системи No-till у СТОВ аграрна фірма «Нефедівське» стало впровадження окремих елементів точного землеробства, які дають можливість максимально ефективно використовувати ресурси з урахуванням просторової неоднорідності ґрунтового покриву. Світовий досвід засвідчує, що поєднання нульового обробітку з технологіями точного землеробства забезпечує суттєве підвищення ефективності виробництва. 

Картографування полів та диференційоване внесення добрив. У господарстві запроваджено систему ґрунтового картографування з використанням координатної прив’язки. Попередній аналіз просторової варіабельності вмісту гумусу засвідчив суттєву неоднорідність поля: коефіцієнт варіації V становив 13,33 % у 2014 р. та 12,30 % у 2024 р. Це обґрунтовує необхідність диференційованого підходу до внесення добрив замість усереднених норм. Як свідчать дослідження, диференційоване внесення азотних добрив з урахуванням вологозабезпеченості різних ґрунтових зон допомагає оптимізувати живлення рослин та підвищити ефективність використання добрив на 20–30 %. 

GPS-навігація та паралельне водіння. Для проведення польових робіт у господарстві використовуються трактори, обладнані системами GPS-навігації та автопілотування. Це забезпечує точність проходження агрегатів з відхиленням не більше 2–3 см, що особливо важливо за проведення міжрядних обробітків та внесення засобів захисту рослин. За даними науковців, застосування систем автопілотування в умовах No-till дає змогу мінімізувати ущільнення ґрунту ходовими системами за рахунок контролю трафіку. 

Точний висів. Сівалка для прямого посіву, яка використовується в господарстві, обладнана системою контролю глибини загортання насіння та автоматичного відключення секцій. Це дає можливість уникнути подвійного засіву на поворотних смугах та стиках рядків, економити насіннєвий матеріал (економія сягає 5–8 %) та забезпечувати рівномірні сходи. Сучасні сівалки точного вису здатні забезпечувати стабільну глибину загортання насіння навіть в умовах великої кількості рослинних решток, що є критичним для No-till. 

Моніторинг урожайності. Комбайни господарства обладнані системами картографування урожайності, що дає змогу щорічно отримувати просторову інфор­мацію про продуктивність різних ділянок поля. Ці дані використовуються для коригування системи удобрення та прийняття управлінських рішень. За визна­ченням фахівців, саме моніторинг урожайності є основою для розуміння взаємо­зв’язку між ґрунтовими умовами та продуктивністю культур. 

Інтеграція даних. У господарстві ведеться робота з накопичення та аналізу просторової інформації за роками, що дає можливість виявляти стабільні зони з різним рівнем продуктивності та відповідно коригувати технологічні карти. Такий підхід відповідає сучасній концепції «точного землеробства 4.0», де ключову роль відіграють дані та їх аналіз. 

Агротехнологічні та агроекологічні наслідки застосування No-till

 Фізичні властивості ґрунту. У перші роки впровадження No-till (2014–2016) спостерігалося істотне погіршення структури та фізичних властивостей ґрунту. У перший рік щільність ґрунту зросла порівняно з розораними ділянками на 0,15–0,20 г/см³. Проте після 3–4 років відбулося суттєве покращення: структура набула грудочкувато-зернистої форми, сприятливої для росту рослин, а щільність складення знизилася до оптимальних значень — 1,10–1,20 г/см³, ставши нижчою, ніж за оранки. Покращилася також водопоглинальна здатність ґрунту. У ґрунті без обробітку сформувалися багаторівневі агрегати та розгалужені пори, подібні до цілинних і перелогових чорноземів. 

Результати весняних досліджень 2024 р. (фаза кущення–початок виходу в трубку пшениці озимої) підтверджують позитивні зміни фізичних властивостей за No-till (табл. 1). На ділянці з традиційною оранкою, яку проводять на глибину 22–25 см, чітко простежується ущільнений підорний шар, починаючи з глибини 25–27 см до 46–50 см. Тут об’ємна маса ґрунту в шарі 30–50 см сягає 1,34–1,35 г/ см³, а показники пенетрометра — 280–300 PSI. На полі, яке вже 10 років не ореться, плужна підошва частково зруйнувалася: показники об’ємної маси становлять 1,27–1,28 г/см³, а пенетрометра — 250-260 PSI (рис. 1, 2). 

Погана структура ґрунту з ділянки з оранкою

Хороша структура ґрунту за технології No-till

Якісна зміна структури ґрунту є надзвичайно важливою. На ділянці з оранкою, починаючи з 25–30 см, ґрунт безструктурний, липкий, брилистий. Натомість за технології No-till у шарі 0–60 см сформувалася горіхувато-призматична структура, ґрунт добре розсипається. Водночас слід зазначити, що за відносно короткий час впровадження No-till у нижніх шарах (глибше 60 см) кардинального покращення фізичних властивостей не відбулося — для цього потрібен триваліший період та додаткові заходи зі зменшення техногенного навантаження. 

Висновки та перспективи подальших досліджень

1. Впровадження технології No-till у СТОВ аграрна фірма «Нефедівське» на сіро-лісових ґрунтах типових середньосуглинкових південно-західного Лісостепу забезпечило суттєві організаційні переваги: скорочення чисельності працівників у 1,75 рази (з 21 до 12 осіб), зменшення кількості тракторів з 9 до 6 одиниць, що є критичним в умовах дефіциту робочої сили. 

2. Перехідний період (3–4 роки) супроводжувався тимчасовим погіршенням фізичних властивостей ґрунту (підвищення щільності на 0,15-0,20 г/см³) та зниженням урожайності на 15–20 %, що вимагає психологічної готовності агровиробників та потребує активного поширення успішного досвіду через засоби масової інформації, дорадчі служби та наукові установи. 

3. Після стабілізації системи (5–10 років) відбулося відновлення структури ґрунту до грудочкувато-зернистої, оптимізація щільності (1,10–1,20 г/см³) та часткове руйнування плужної підошви. Встановлено підвищення вологозабезпеченості верхнього шару ґрунту на 1,7–3,9 % завдяки мульчуючому шару з рослинних решток (10–15 т/га). 

4. Застосування No-till сприяє підвищенню біологічної активності ґрунту: чисельність дощових черв’яків зросла до 210–230 шт./м² проти 45­55 шт./м² за традиційного обробітку. Зафіксовано збільшення середньозваженого вмісту гумусу на 0,61 % (з 2,62 % до 3,23 %) та тенденцію до зниження гідролітичної кислотності. 

5. Впровадження елементів точного землеробства (GPS-навігація, картографування полів, диференційоване внесення добрив, моніторинг урожайності) дає змогу враховувати просторову неоднорідність ґрунтового покриву, оптимізувати використання ресурсів та підвищити загальну ефективність системи No-till на 8–12 %.

6. Економічна ефективність технології підтверджена стабілізацією врожайності на рівні 44 ц/га (пшениця), 86,5 ц/га (кукурудза), 32 ц/га (соя), економією пального 50–80 % та річною економією коштів 700–800 тис. грн.

В цілому ж, отримані результати підтверджують доцільність впровадження системи No-till в умовах Західного Лісостепу як екологічно та економічно обґрунтованої моделі сучасного землеробства. 

О. Ткач, доктор с.-г. наук, професор, М. Хомовий, канд. с.-г. наук, доцент, С. Тимчук, магістр
ЗВО «Подільський державний університет»; С. Тимчук, канд. с.-г. наук, директор СТОВ аграрна фірма «Нефедівське»