Грунтозахисний обробіток під озиму пшеницю на схилах

У господарствах степової зони, що цілеспрямовано вирощують зерно в умовах схилового землеробства, є всі можливості досягти помітного підвищення зернової продуктивності озимої пшениці та суттєво знизити її собівартість.

В умовах недостатнього зволоження Північного Степу особливого значення в агропромисловому комплексі набуває вдосконалення основних елементів технології вирощування всіх сільськогосподарських культур, особливо озимих. У степовій зоні озима пшениця є важливою зерновою культурою і за врожайністю та валовим збором відіграє основну роль у формуванні продовольчих запасів нашої країни. Загалом у комплексі польових робіт під час вирощування озимої пшениці основний обробіток ґрунту є найважливішою і водночас достатньо енергоємною технологічною операцією.

Особливої уваги потребує обробіток ґрунту під озиму пшеницю, яку розміщують у ґрунтозахисних сівозмінах на схилових землях. Тому обґрунтування протиерозійного, менш енергоємного, способу та вологозберігаючого обробітку ґрунту має досить велике значення в технології вирощування озимих. Це один із універсальних засобів впливу на агрофізичні, хімічні та біологічні властивості ґрунту, що відіграють основну роль у регулюванні водного, поживного і повітряного режимів, розвитку чи послабленню ерозійних процесів, засміченості поля та його фітосанітарного стану.

За розміщення озимих на схилах спостерігаються гірші умови в разі застосування традиційного мілкого обробітку грунту через підвищення щільності, розпилення верхнього шару ґрунту. Влітку це досить часто спричинює посилення стоку води за інтенсивних ливневих опадів. Безполицевий обробіток із використанням плоскорізних знарядь на сучасному етапі далеко не досконалий і не завжди до кінця може вирішити питання захисту ґрунту від ерозії та забезпечити достатнє накопичення необхідних запасів продуктивної вологи.

Обробіток ґрунту під озимі культури має свої особливості. Основним його завданням є те, що для одержання повноцінних і дружних сходів потрібно накопичити та зберегти в посівному шарі ґрунту 8–10 мм, а в орному — 20–30 мм продуктивної вологи. Для цього слід створити дрібногрудочкуватий верхній та посівний шар із достатньою кількістю вологи, потрібної для проростання насіння. Під озимі культури після збирання попередника перевагу варто надати безполицевим способам розпушення без обертання ґрунтового пласта. А також, в період парування поля, слід забезпечити захист поверхні ґрунту від проявів ерозії шляхом використання рослинних решток і підвищення ґрунтової водопроникності.

Основним завданням аграрія під час вирощування озимих культур на схилах є збереження й накопичення вологи, створення високої ґрунтозахисної здатності, що залежить від багатьох факторів: строку збирання попередньої культури, агрофізичних властивостей ґрунту, кількості опадів, які випали. Всі ці фактори, за винятком опадів, що випадають непідконтрольно, піддаються цілеспрямованому впливу.

Завдяки науковим дослідженням і виробничій практиці на рівнинних площах, накопичено великий досвід про високу ефективність під озимі культури мілкого обробітку ґрунту. В умовах недостатнього зволоження після збирання парозаймаючих культур на площах, запланованих під озимі культури, проводять лущення або дискування (залежно від попередника) та виконують мілкий комбінований ґрунтообробіток важкими культиваторами разом із голчастою бороною в активному стані та кільчасто-шпоровим котком. За такого обробітку ґрунту досягається найкраще подрібнення його верхнього шару, пожнивні рештки виносяться на поверхню та прикочуються. Завдяки пожнивним решткам знижується швидкість вітру в приземному шарі, вони відбивають сонячне випромінювання, ґрунт менше нагрівається і втрачає вологу. Перепади температури впродовж доби зумовлюють конденсацію вологи під пожнивними рештками, а отже, створюються сприятливі умови для їхнього перегнивання та розкладання.

В результаті проведених досліджень було встановлено, що оптимальною глибиною обробітку ґрунту під озимі після зайнятого пару є розпушення на глибину 10–12 см, а після непарових попередників — на 8–10 см. Цю операцію виконують важкими дисковими боронами та культиваторами. Такий вибір ґрунтообробної техніки і технології пояснюється отриманням бажаного результату: кращим забезпеченням вологою в посівному шарі ґрунту, рівномірнішим загортанням насіння за глибиною висіву, що дає можливість одержати дружні й повноцінні сходи. На ділянках із мілким обробітком краще перебігали мікробіологічні процеси, що сприяло покращенню поживного режиму. Завдяки правильному догляду під час парування поля знижувалась кіль- кість бур’янів, оскільки сегетальна рослинність пригнічувалась добре розвинутим травостоєм озимої пшениці.

На еродованих площах у зоні з недостатнім зволоженням для гарантованого одержання сходів і високих урожаїв озимих культур обґрунтовано ведуть пошук місця в ґрунтозахисних сівозмінах для зайнятого пару. Зайнятий пар — один із найпоширеніших і відносно хороших попередників. Його призначення — забезпечити високу ґрунтозахисну здатність та формування високої врожайності озимої пшениці. Відомо, що зайняті пари за правильного догляду відіграють велику роль у збереженні вологи в ґрунті, забезпечують достатнє її накопичення та як наслідок — сприяють підвищенню врожаю озимої пшениці. Проте не завжди у виробництві по цьому попереднику одержують стабільно високі врожаї культури, особливо на схилових землях. Ефективність зайнятих парів в умовах Степу все ще залишається досить низькою. Неправильний обробіток значно посилює водну ерозію, знижує родючість ґрунту через втрати поживних речовин, що в цілому призводить до суттєвого зниження продуктивності рослин озимої пшениці. По-перше, це обумовлено низьким рівнем використання літніх опадів, особливо за застосування мілкого обробітку на схилах, а по-друге — уразливістю їх до водної ерозії ґрунту влітку в разі випадання заливних дощів, а також рано навесні — через вплив талих вод під час відлиг.

В умовах недостатнього зволоження Північного Степу лімітуючим фактором одержання високих і сталих урожаїв озимої пшениці є волога. Накопичення запасів продуктивної вологи відбувається, в основному, в осінньо-зимовий період, тому досить важливу роль у цьому процесі відіграє основний обробіток ґрунту. Проте цьому питанню під час вирощування озимої пшениці на схилах ще не приділяють належну увагу, зокрема не враховують біологічні особливості та вимоги культури до агрофізичних властивостей ґрунту, тепла й вологи, добрив, що призводить до спрощення елементів технології вирощування та зниження її продуктивності.

Період парування поля характеризується найнерівномірнішим надходженням опадів. До того ж останні мають здебільшого зливовий характер і на схилах можуть спричинювати сильне змивання ґрунту. Тому підготовку ґрунту під озимі слід проводити диференційовано, особливо на ерозійно небезпечних площах. Зокрема, потрібно чітко дотримуватись таких вимог: підтримувати поле з максимальною ґрунтозахисною здатністю, не розпилювати ґрунт надмірним обробітком та зберігати на ґрунтовій поверхні якнайбільше пожнивних решток. Інтенсивність ерозійних процесів за мілкого обробітку зумовлена, насамперед, вирівняною площею, високою щіль- ністю та низькою водопроникністю у верхньому шарі. У посушливих умовах степової зони, де майже впродовж усього вегетаційного періоду відчувається постійний дефіцит вологи, особливе значення має розробка та вдосконалення агротехнічних заходів, спрямованих на максимальне накопичення вологи в ґрунті, її збереження та раціональне використання.

Характеристика за основними агрофізичними показниками різних способів основного обробітку ґрунту

За вирощування озимої пшениці на схилах особливу увагу слід приділити фізичному складу ґрунту. Його щільність — це важливий динамічний показник, який перебуває в складній залежності між основними факторами, такими як: гранулометричний склад, вміст органічної речовини, вологість та структура ґрунту, застосований попередник — та особливостями технології ґрунтообробітку. Динамічність цього показника на еродованих схилових землях виявляється особливо чітко: навіть за одночасного розпушення зростає під впливом опадів, зміщення центра ваги сільськогосподарських машин і знарядь на одну зі сторін по схилу, значно меншого рівня вмісту гумусу. Тому процес самоущільнення ґрунту перебігає швидше, порівняно з площами на рівнині, й часто за декілька місяців ущільнені площі на полі досягають величин, що перевищують оптимальні параметри, визначені для нормального розвитку сільськогосподарських культур.

Важливе значення має фізичний стан ґрунту, що формує насіннєве ложе, а щільність ґрунту в шарі, що розміщується над насінням, має незначний вплив. За оптимальних умов для формування сходів і подальшого росту на високо ущільнених ґрунтах може призвести до загибелі рослин озимих культур від притертої льодяної кірки підчас зимових відлиг. Залежно від різних типів основного обробітку ґрунту під озиму пшеницю формувався різний його стан за щільністю будови, а відповідно, й створювались різні умови для росту та розвитку рослин.

Озима пшениця задовільно витримує незначне ущільнення ґрунту й негативно реагує на його надлишкове розпушення. За такого розпушення збільшуються витрати вологи у верхньому шарі, порушується контакт між ґрунтом і висіяним насінням, що досить часто призводить до одержання недружних і неповноцінних сходів рослин озимих культур, зумовлює підвищення рівня засміченості посівів та зниження зернової продуктивності. За високої щільності ґрунту різко знижується інтенсивність водопоглинання, погіршується повітряний режим, гальмується ріст кореневої системи рослин, зростають інтенсивність стікання води та процес ерозії ґрунту. Для повної реалізації потенційних можливостей озимої пшениці й збереження достатньо високої водопроникності ґрунту щільність чорноземів звичайних у північній степовій зоні в шарі 0–10 см не має перевищувати 1–1,15 г/см³, а на глибині 10–20 см — 1,15–1,25 г/см³.

У наших дослідженнях із обробітку ґрунту від закладання посіву до входження в зиму структура ґрунту була неоднорідна по всій будові, особливо за вузькосмугового чизельного розпушення. Це головним чином зумовлювала наявність вертикальних мікросмуг ґрунту у вигляді прихованих гребенів, що чергуються, які виникли внаслідок часткового нерозпушення робочими органами чизельних знарядь. За такого обробітку ґрунт краще протистояв переущільненню під впливом енергонасичених тракторів і важкої техніки, яку використовували під час догляду за паровим полем. Щільність ґрунтобудови перед сівбою озимої пшениці хоча й залишалась в оброблених гребенях вищою на 0,09–0,13 г/см³, ніж між ними, проте в усіх випадках, порівняно з мілким ґрунтообробітком, не виходила за межі оптимальних величин (табл. 1).

За мілкого обробітку щільність на еродованих ґрунтах понад 10 см за роки досліджень була на критичному рівні для озимої пшениці й перевищувала ці величини на 0,03–0,05 г/см³. За використання чизельних знарядь відбувалося руйнування плужної підошви й відзначали явно виражену диференціацію складу ґрунту (розпушений та щільний шар) із чергуванням гребенів, закритих ґрунтом. Чизельний обробіток на глибину 8–26 см, порівняно з мілким розпушенням на 10–12 см, у 1,4–1,5 рази підвищував ґрунтову водопроникність. Способи основного обробітку ґрунту суттєво впливали не тільки на його агрофізичні властивості, а й сприяли накопиченню ґрунтової вологи.

Водний режим у довисівний період

Розроблені та вдосконалені агротехнічні заходи під час вирощування озимої пшениці на схилах мають забезпечити максимальне накопичення, збереження й раціональне використання вологи. В довисівний період кількість ґрунтової вологи в зайнятому пару залежить від величини її залишкових запасів після збирання попередника та погодних умов у період парування поля. В занятому пару, коли парозаймаюча культура звільняє поле, за 1,5–2,0 місяця до оптимальних строків сівби в більшості років досліджень умови складаються для проведення обробітку ґрунту за типом напівпару. Проте за малих залишкових запасів вологи в орному шарі ґрунту через низьку якість післязбирального обробітку сходи озимої пшениці можна одержати тільки в разі надходження достатньої кількості опадів.

На схилових землях особливо велика кількість вологи втрачається через випаровування та водостік (до 80–90%). Опади, що випадають у вигляді ливнів на рівні до 30 мм, у другій половині літа під час парування ґрунту на схилах досить часто зволожують його лише на глибину не більше ніж 10 см. Водночас за посушливих умов і значного висушування ґрунту втрати вологи на теплих південних і східних схилах сягають більшої глибини, порівняно з рівнинними площами, в 1,5–2 рази.

Проведені дослідження показують, що швидкість капілярного переміщення вологи до поверхні випаровування знижується і стає незначною за умов, якщо ґрунт на південних і східних схилах перебуває в повітряно-сухому стані в шарі завтовшки до 8 см, на північній експозиції — 4–5 см, а на рівних площах — 5–6 см. За такої товщини сухого ізолюючого шару капілярне переміщення вологи ґрунтовим профілем вгору призупиняється, навіть якщо підорний шар перебуває в стані польової вологоємності. Подальші втрати вологи відбуваються в основному, через повільне випаровування пароподібної вологи, що надходить із нижніх горизонтів ґрунту. За використання чизельного розпушення можна знизити ці втрати вологи, оскільки ця операція забезпечує глибоке проникнення води в ґрунт, замість її накопичення у верхньому шарі за мілкого обробітку.

Мульчування ґрунту соломою і пожнивними рештками також сприяє зменшенню втрат вологи. Проте повністю припинити втрати вологи неможливо. Якщо дощі проходять часто, то мульча зберігає більшу частину вологи, навіть за інтенсивного випаровування. Вода, що проникає глибоко в ґрунт, на 25–30 см (після чизельного обробітку), має більше можливостей зберегтись, аніж та, що міститься у верхньому шарі (за мілкого розпушення ґрунту).

Мульча забезпечує гальмівний вплив на випаровування вологи та посилює водопроникність ґрунту. В зв’язку з цим ефективність опадів, що надійшли в довисівний період, невисока через велику пористість ґрунту. Для одержання своєчасних і повних сходів важливе значення має накопичена й повністю збережена волога в орному та посівному шарі. Мінімальна вологість посівного шару, за якої проростає насіння озимої пшениці, для чорнозему звичайного важкосуглинкового має становити не нижче як 17%, а оптимальна — в межах 22–24%. Повні сходи й добрий їхній розвиток з осені забезпечують достатні запаси продуктивної вологи (не менше ніж 20 мм) перед сівбою в посівному шарі завтовшки більше ніж 10 мм, а у фазі третього листка — в шарі 0–20 см.

Залежно від способу обробітку більш суттєві зміни вологості ґрунту відзначали в шарі ґрунту завтовшки 0–10 см, а стосовно глибини обробітку — в шарі 20–30 см. За мілкого розпушення на глибину 10–12 см волога проникала вглиб до 15–20 см і краще зберігалась у посівному ґрунтовому шарі. За обробітку ґрунту на 20 см і більше, окрім кращого проникнення води вглиб, спостерігали й зворотне явище — інтенсивніше випаровування вологи з обробленого посівного шару. В цих умовах на схилах кращим виявився чизельний обробіток із вузькосмуговим вертикальним розпушенням ґрунту на глибину 8–26 см. Це забезпечувало швидке проникнення води, яка надійшла з опадами під час ливня, в глибокі шари в розпушених смугах і краще зберігалась завдяки прикритому зверху шару із ґрунту й мульчі.

На збереження вологості посівного та орного шару в період парування ґрунту суттєвий вплив мало боронування після дощів та культивація після проростання бур’янів. Установлено, що дія розпушеного ізолюючого шару ґрунту на зменшення випаровування вологи буде краща, якщо цей шар складається із ґрунтових агрегатів розміром від 0,25 до 3 мм. Без суттєвого зниження ефективності в ізолюючому шарі допускається наявність пилу до 5% та стільки ж або дещо більше — брилистої фракції. В наших умовах досягали кращого ефекту, коли поверхня поля на 50% була покрита пожнивними рештками, а мульчувальний шар складався із грудочок землі розміром 3–10 мм. У такому разі ґрунт краще протистояв руйнівній дії зливових опадів, а волога в ньому зберігалась довше на 8–12 днів, аніж на ділянках із більшою товщиною розпушеного шару, проте без пожнивних решток на його поверхні.

На період сівби кількість продуктивної вологи за мілкого й чизельного обробітку становила 33,1 і 36,4 мм. Особливо помітна ця різниця за недостатнього зволоження в літній період, коли способи мульчувального обробітку ґрунту за мілкого та чизельного розпушення помітно знижували втрати через випаровування ґрунтової вологи, такої потрібної у верхніх шарах для проростання насіння.

Вологість ґрунту під посівами озимої пшениці

В осінньо-зимовий період рівень накопичення вологи в глибоких шарах ґрунту на озимому полі до початку відновлення весняної вегетації визначався, в основному, кількістю опадів, що надходили, і меншою мірою — способами й глибиною ґрунтообробітку. За умов, коли ґрунт сильно зволожений у верхньому шарі, він рано промерзає, і при цьому погіршується водний режим.

У наших дослідах у глибоких шарах ґрунту за зиму до початку весняної вегетації більше накопичувалось вологи на ділянках, оброблених чизельним знаряддям за схемою вузькосмугового вертикального розпушення. Ґрунт на таких частково глибокорозпушених ділянках менше ущільнювався завдяки нерозпушеним гребеням усередині ґрунту. Вода, що надходила з опадами восени та під час відлиг, менше концентрувалась у поверхневих шарах і швидше проникала в нижні горизонти ґрунту завдяки більш розпушеному складу орного шару. В осінній період головними критеріями вологонакопичення є висока водопроникність і стан відносно сухого ґрунту.

Мінімальний обробіток ґрунту в осінньо-зимовий період у результаті низької водопроникності не забезпечував достатньо високого рівня вологонакопичення, що й визначало менші запаси вологи на період поновлення вегетації озимої пшениці. Рівень продуктивної вологи, що накопилась у півтораметровому шарі ґрунту на початок весни, суттєво не змінювався впродовж усього періоду весняно-літньої вегетації і, в основному, залежав від надходження опадів у цей період. Найкращі умови щодо зволоження рослин упродовж усієї вегетації озимої пшениці відзначали на ділянках із чизельним обробітком, де запаси вологи перевищували її кількість, наявну в ґрунті за мілкого його розпушення (табл. 2). 

Наприкінці вегетації озимої пшениці запаси продуктивної вологи зменшувались і у фазі повної стиглості культури були майже однаковими, але на ділянці з чизельним обробітком ґрунту вони дещо перевищували показники на ділянках із мілким розпушенням. За чизельного ґрунтообробітку з вертикальним розпушенням орного шару на невеликій глибині формувались закриті ґрунтом гребені, що підвищувало вологопроникну й водопідіймальну здатність. При цьому забезпечувалась повніша реалізація накопиченої вологи рослинами озимої пшениці в умовах посухи. Також відзначали кращий розвиток рослин і на 8,2% більше збереження продуктивних стебел до початку збирання врожаю.

Внесені врозкид поверхнею поля добрива під час мілкого розпушування слабо перемішуються з ґрунтом — вони зосереджуються в шарі 5– 10 см, що на еродованих землях із нестій- ким зволоженням часто зумовлює їхню фізіологічну недоступність для вегетуючих рослин озимої пшениці та призводить до зниження їхньої продуктивності.

За вузькосмугового розпушування чизелем завдяки специфічному виконанню робочих органів відбувалась сепарація ґрунту та внесених добрив. Вони більшою мірою локалізувались на глибині 10–17 см, що збагачувало елементами живлення ґрунт у зоні максимального розміщення кореневої системи рослин культури й забезпечувало високу водопроникність ґрунту та створювало сприятливі умови для стабільнішого зволоження. Також внесені добрива зменшували втрати поживних речовин від ерозії та біологічної іммобілізації під час розкладання на поверхні пожнивних залишків.

У дослідах найсприятливіші умови для формування врожаю озимої пшениці склались за проведення чизельного ґрунтообробітку. Спостереження за ростом і розвитком рослин озимої пшениці показали, що мілкий обробіток ґрунту сприяв інтенсивнішому кущенню рослин і формуванню більшої надземної маси в початковий період вегетації пшениці озимої. Це пов’язано з кращими умовами зволоження й наявністю добрив у верхньому шарі ґрунту, що забезпечувало повнішу їхню доступність для рослин у ранні фази їхнього розвитку.

Зі збільшенням кореневої системи й проникненням її в глибші шари різниця у вологозабезпеченні суттєво зменшилась і майже повністю вирівнювалась на початку виколошування рослин. Наявність поживних речовин із добрив у верхньому шарі ґрунту та підвищена його щільність за мілкого обробітку обумовили поверхневе розміщення кореневої системи рослин. Дещо більше коренів відзначали в нижніх шарах ґрунту за чизельного розпушення. В посушливих умовах за добре розвинутого травостою та поверхневого розміщення кореневої системи рослини озимої пшениці часто відчували нестачу вологи у весняно-літній період. Все це призводило до збільшення кількості непродуктивних стебел та втрат вологи. Умови, які склались у посівах озимої пшениці протягом усієї вегетації, певною мірою позначились на складових елементах урожаю. Залежно від способів обробітку, відзначали позитивні зміни за показниками маси 1000 насінин і співвідношенням зерна до соломи.

Чизельний обробіток забезпечував вищу зернову продуктивність посівів озимої пшениці. Урожайність без внесення добрив зростав, порівняно із відповідним показником на посіві з мілким розпушенням ґрунту, на 0,18 т/га. Використання мінеральних добрив забезпечило подальше зростання зернової продуктивності за всіх досліджуваних способів основного обробітку ґрунту. Проте переваги за чизельним обробітком збереглись — на тій площі посіву була найбільша врожайність зерна — 4,59 т/га, що перевищувала відповідний показник на ділянці з мілким розпушенням ґрунту на 0,35 т/га (табл. 3).

На основі проведених розрахунків установлено, що чизельний обробіток як на неудобрених площах, так і на ділянках, де вносили добрива, сприяв підвищенню продуктивності гектара обробітку за суттєвого зниження собівартості вирощеної продукції. Досвід практичного впровадження ефективного чизельного обробітку ґрунту під озиму пшеницю свідчить про те, що цей спосіб не тільки зменшує енергетичні витрати, водну та вітрову ерозію ґрунту, а й стабільно забезпечує підвищення продуктивності посівів цієї культури.

І. Пабат, д-р c.-г. наук

С. Артеменко, канд. с.-г. наук

Інститут зернових культур НААН України

Журнал «Пропозиція», №9, 2018 р.