Регулювання та оптимізація агрофізичних властивостей ґрунту

Технологічні заходи (перевертання, перемішування, подрібнення, розпушування, вирівнювання, ущільнення, підрізання бур’янів, утворення гребенів) є наслідком процесу обробітку ґрунту.

Відповідно до чин­но­го Національно­го стан­дар­ту Ук­раїни «За­гальне зем­ле­роб­ст­во. Терміни і визна­чен­ня» термін «роз­пу­шен­ня ґрун­ту» (Looscening of soil) пе­ред­ба­чає зміну взаємно­го роз­та­шу­ван­ня аг­ре­гатів зі збільшен­ням об­ся­гу ґрун­ту. Чим про­води­ти роз­пу­шен­ня та яким во­но має бу­ти, за­ле­жить від ґрун­то­вих вла­с­ти­вос­тей, особ­ли­во­с­тей тех­но­логій у гос­подарстві та за­вдань, які слід ви­ко­на­ти. Роз­пу­шен­ня мо­же бу­ти мілке або взагалі не­знач­не ко­ли мо­ва йде про но­ву (про­ти­е­розійну) ну­ль­о­ву тех­но­логію — з пря­мим висівом без ме­ханічної дії на ґрунт. Як­що ж ос­нов­ним за­вдан­ням є роз­пу­шен­ня ґрун­ту й руй­ну­ван­ня плужної підо­шви, то од­но­знач­но — це бу­де гли­бо­ке роз­пу­шен­ня або й вза­галі нарізан­ня щілин за­для ре­гу­лю­ван­ня вод­но­го ре­жи­му ґрун­ту та фор­му­ван­ня спри­ят­ли­во­го ор­но­го ша­ру для на­ко­пичен­ня та зберіган­ня во­ло­ги в осінньози­мо­вий або вес­ня­но-літній періоди.

Су­час­ний рівень роз­вит­ку аг­ро­форму­вань, для яких ха­рак­терні сівозміни з ко­рот­кою ро­тацією, на­си­чен­ня їх ви­соколіквідни­ми куль­ту­ра­ми зер­но­во­го на­пря­му, дефіцит ор­ганічних до­б­рив із заміною їх побічною про­дукцією культур за­для підтри­ман­ня спри­ят­ли­во­го ба­лан­су ор­ганічної ре­чо­ви­ни в ґрунті — все це при­зве­ло до по­ру­шень кла­сич­них сівозмін і си­с­тем ґрун­то­об­робітку в них. Удо­с­ко­на­лен­ня си­с­те­ми ос­нов­но­го об­робітку ґрун­ту спря­мо­вується на оп­тимізацію аг­рофізич­них вла­с­ти­во­стей, змен­шен­ня ви­т­рат про­дук­тив­ної во­ло­ги та по­жив­них ре­чо­вин, за­хист ґрунтів від вод­ної і вітро­вої ерозії.

Вод­ний ре­жим ґрун­ту, який складається із над­хо­д­жен­ня, пе­ре­роз­поділен­ня, на­ко­пи­чен­ня та ви­па­ро­ву­ван­ня во­ло­ги, за­ле­жить від аг­рофізич­них влас­ти­во­с­тей профілю. Се­ред ос­нов­них за­вдань об­робітку ґрун­ту — зміна бу­дови, фор­му­ван­ня оп­ти­маль­но­го структур­но-аг­ре­гат­но­го ста­ну ґрун­ту, які, у свою чер­гу, ма­ють за­без­пе­чу­ва­ти форму­ван­ня спри­ят­ли­вих вод­но-повітря­ного, теп­ло­во­го та по­жив­но­го ре­жимів, по­си­лен­ня кру­го­обігу по­жив­них ре­човин шля­хом за­гор­тан­ня та пе­ремішуван­ня в ґрунті рос­лин­них ре­ш­ток і до­брив, тоб­то інтен­сифікація мікробіологічних про­цесів.

Слід зазначити, що для от­ри­ман­ня ста­лих уро­жаїв та ре­алізації про­дук­тивності сор­ту чи гібри­да пев­ної аг­ро­культу­ри потрібно постійно про­во­ди­ти моніто­ринг аг­рофізич­них вла­с­ти­во­с­тей ґрун­ту та ре­гу­лю­ва­ти су­путні чин­ни­ки ре­алізації по­тенціалу. Роз­гля­да­ю­чи аг­рофізич­ну ча­с­ти­ну ґрун­ту, вар­то звер­ну­ти ува­гу на су­часні, до­сить зручні в ко­ри­с­ту­ванні, при­ла­ди — пе­не­т­роме­т­ри (Datafield GPS, Wile Soil та ЛАНМ, які уз­го­д­жені із стан­дар­том ASAE S313.3). За їхньою до­по­мо­гою в стислі стро­ки мож­на оціни­ти ті чи інші зміни в ґрунті та на­не­с­ти дані графічно на кар­ту кон­крет­но­го по­ля гос­по­дар­ст­ва.

Для встановлення ефективності способів основного обробітку як заходу регулювання агрофізичних властивостей науковці проводили низку досліджень, зо­се­ре­д­же­них у три­ва­ло­му стаціонар­но­му досліді відділу об­робітку ґрун­ту й бо­роть­би з бур’яна­ми ННЦ «Інсти­тут зем­ле­роб­ства НА­АН». Ґрунт дослідно­го по­ля — сірий лісо­вий круп­но­пи­лу­ва­то-лег­косуг­лин­ко­вий. Спо­со­би об­робітку ґрунту: різног­ли­бин­на оран­ка на 28–30 см (кон­троль), пло­с­корізне роз­пу­шу­ван­ня на 28–30 см, чи­зель­не роз­пу­шу­ван­ня на 43–45 см та дис­ку­ван­ня на 10–12 см.

Установлено, що за­ко­номірності зміни щільності (про­це­су ро­зущільнення) ґрун­ту пов’язані зі спо­со­бом і глиби­ною ос­нов­но­го об­робітку, прин­ципом дії ро­бо­чих ор­ганів і кількістю побічної про­дукції по­пе­ред­ни­ка, яку за­гор­та­ють у ґрунт. За без­по­ли­це­вих спо­собів об­робітку ос­нов­на ма­са побічної про­дукції по­пе­ред­ни­ка розміщується у верх­нь­о­му, 0–10 см, шарі ґрун­ту, тоді як за по­ли­не­вих, зо­к­ре­ма оран­ки, — во­на ло­калізується в шарі 20–30 см. За оран­ки ство­рюється більш го­мо­генне се­ре­до­ви­ще з на­си­чен­ням біома­сою куль­тур ор­но­го ша­ру, що об­роб­ляється, порівня­но із без­по­ли­це­ви­ми об­робітками, що зу­мов­лює фор­му­ван­ня більш пух­ко­го верх­нь­о­го ша­ру (0–10 см) та ущільне­но­го ниж­нь­о­го ша­ру в ме­жах 10–30 см.

У се­ред­нь­о­му за сівозміну в ґрунт із побічною про­дукцією та ко­ре­не­ви­ми решт­ка­ми над­хо­ди­ло 10,2 т/га. Зо­к­ре­ма, під ку­ку­руд­зу за по­ли­це­вої та ди­ференційо­ва­ної си­с­тем об­робітку в ґрунт за­гор­та­ли 6,03 т/га со­ло­ми пше­ниці озимої, тоді як за од­но­гли­бин­ної дис­ко­вої її бу­ло на 8% мен­ше. Кількість побічної про­дукції після куль­тур ко­рот­ко­ротаційної зер­но­вої сівозміни бу­ла різна: на­при­клад, після ку­ку­руд­зи над­хо­ди­ло 12,36 т/га, або 49%, пше­ниці — 5,8 т/га, або 23%, яч­ме­ню — 4,76 т/га, або 19%, та сої — 2,41 т/га, або 9%, за­галь­но­го об’єму за сівозміну (рис. 1). Відповідно, найбільшу кількість біома­си за­орю­ва­ли в ґрунт після ку­ку­руд­зи, де не­то­вар­на ча­сти­на вро­жаю ра­зом із ко­ре­не­ви­ми рештка­ми ста­но­ви­ла 18,9 т/га, що на 9 т більше від кількості біома­си, яка за­ли­шалась після пше­ниці ози­мої.

Вне­сок бо­бо­вої куль­ту­ри — сої в над­хо­д­жен­ня ор­ганічної ма­си був наймен­ший: її сте­бел і ко­ре­не­вих ре­ш­ток у полі за­ли­ша­лось 3,86–4,27 т/га, що ста­но­ви­ло­ло 9% за­галь­ної ма­си побічної про­дукції. Над­хо­д­жен­ня ор­ганічної ма­си після куль­тур ко­рот­ко­ро­таційної сівозміни мож­на розмісти­ти у по­ряд­ку змен­шен­ня та­ким чи­ном: ку­ку­руд­за на зер­но (49%) — пше­ни­ця ози­ма (23%) — ячмінь ярий (19%) — соя (9%).

На фор­му­ван­ня аг­рофізич­но­го стану ґрун­ту істот­но впли­ва­ло за­гор­тан­ня побічної про­дукції куль­тур сівозміни, що ви­ко­нує роль «кар­ка­са» та дре­на­жу, особ­ли­во на без­струк­тур­них ґрун­тах, які силь­но за­пли­ва­ють. Для та­ких ґрунтів ха­рак­тер­ною особ­ливістю є істотні зміни вихідних па­ра­метрів фізич­них вла­с­ти­во­с­тей. У се­ред­нь­о­му по сівозміні за різног­ли­бин­ної по­ли­цевої (на 10–28 см) і ди­фе­ренційо­ва­ної (на 10–45 см) си­с­тем зем­ле­о­б­робітку в ґрунт над­хо­ди­ла од­на­ко­ва кількість побічної про­дукції — 6,53–6,68 т/га, або на 7 і 10% більше, ніж за різног­либин­ної пло­с­корізної — на 10–30 см та од­но­гли­бин­ної дис­ко­вої — на 10–12 см си­с­тем ос­нов­но­го об­робітку. За оран­ки спо­с­терігав­ся рівномірніший, порівняно з пло­с­корізним роз­пу­шу­ван­ням і дис­ку­ван­ням, роз­поділ ре­ш­ток по­перед­ни­ка профілем ґрун­то­во­го ша­ру 0–30 см. Най­мен­ша кількість ре­ш­ток (27%) ло­калізу­ва­лась у шарі 0–10 см. При­чо­му щільність ґрун­ту в шарі 0–10 см бу­ла ви­ща на 0,08–0,11 г/см³ порівня­но з ана­логічним зна­чен­ням за дис­ку­ван­ня та чи­зель­но­го об­робітку, тоді як у шарі 10–30 см — бу­ла ниж­ча на 0,03–0,05 г/см³ (рис. 2).

За без­по­ли­це­вих об­робітків ос­нов­на ма­са ре­ш­ток по­пе­ред­ни­ка (50–72%) ло­калізу­ва­лась у шарі 0–10 см, тоді як у шарі 10–30 см її бу­ло 28–50%. Відповідно, щільність ша­ру ґрун­ту 0–10 см ста­но­ви­ла 1,21–1,24 г/см³. У шарі 10–30 см за кількості ре­ш­ток по­пе­редни­ка 1,03 і 0,62 т/га відбу­лось знач­не ущільнен­ня ґрун­ту на час зби­ран­ня вро­жаю — до 1,48 і 1,51 г/см³. За три­валих без­по­ли­це­вих об­робітків шар ґрунту 0–30 см істот­но ди­фе­ренціював­ся за ос­нов­ни­ми аг­рофізич­ни­ми по­каз­ни­ка­ми ґрун­ту на верхній пух­кий шар 0–10 см зі щільністю скла­ден­ня 1,3–1,33 г/см³ і твердістю 6,0–6,5 кгс/см² та ущільнений нижній (10–30 см) із відповідни­ми по­каз­ни­ка­ми — 1,48–1,54 г/см³ і 11,6– 13,2 кгс/см². За оран­ки й чи­зель­но­го роз­пу­шу­ван­ня шар 0–30 см ха­рак­те­ризу­вав­ся го­мо­ген­ним фізич­ним се­ре­дови­щем із па­ра­ме­т­ра­ми 1,4–1,44 г/см³ і 8,8–9,3 кгс/см² відповідно.

Низь­кий рівень над­хо­д­жен­ня побічної про­дукції сої під пше­ни­цю, в се­реднь­о­му на фоні ос­нов­но­го об­робітку — 1,24 т/га, зу­мо­вив підви­щен­ня щільності скла­ден­ня ґрун­ту до 1,46 г/см³. Побічна про­дукція, яку за­гор­та­ли під на­ступ­ний посів ку­ку­руд­зи, бу­ла в 4,5 ра­за мен­ша від кількості, яку за­горта­ли під пше­ни­цю. Відповідно, щільність скла­ден­ня ґрун­ту в полі ку­ку­рудзи, під яку за­гор­та­ли 5,5–6 т/га со­ломи пше­ниці ози­мої, бу­ла в ме­жах 1,37– 1,4 г/см³. У полі яч­ме­ню яро­го, під який за­гор­та­ли побічну про­дукцію ку­ку­руд­зи — 10 т/га, щільність складен­ня ґрун­ту бу­ла най­ниж­ча се­ред куль­тур у сівозміні — 1,32 г/см³ (рис. 3). Та­ким чи­ном, вста­нов­ле­но тісну за­лежність щільності сіро­го лісово­го ґрун­ту від кількості та по­ша­ро­вої ло­калізації післяз­би­раль­них ре­ш­ток куль­тур сівозміни у профілі ша­ру, що об­роб­ляється. У будь-яко­му разі цей вплив був не мен­ший, аніж від гли­би­ни та спо­со­бу ос­нов­но­го об­робітку ґрун­ту.

Твердість є одним із основних показників, за яким характеризують фізичний стан ґрунту, оціню­ють се­ре­до­ви­ще, в яко­му рос­те й роз­вивається рос­ли­на. Фор­му­ван­ня по­казників твер­дості ґрун­ту на рівні 35–40 кгс/см², що є однією з оз­нак на­яв­ності плуж­ної підо­шви, різко сповільнює про­ник­нен­ня ко­ренів у нижні ша­ри, а інко­ли й уза­галі стає на за­ваді цьо­му. Досліджен­ня­ми вста­нов­ле­но, що за пло­с­корізно­го та чи­зель­но­го об­робітків твердість ґрун­ту в 0–10-санти­ме­т­ро­во­му шарі бу­ла най­ниж­ча — 2,2 кгс/см², що бу­ло зу­мов­ле­но особливістю без­по­ли­це­вих об­робітків — пе­ремішу­ван­ня верх­нь­о­го ша­ру ґрун­ту з решт­ка­ми по­пе­ред­ни­ка (пше­ни­ця озима). Це істот­но зни­жу­ва­ло за­пли­ван­ня ґрун­ту після дощів, особ­ли­во зли­во­вих, які до­сить ча­с­то ви­па­да­ли після сівби ку­ку­руд­зи. За оран­ки твердість ґрун­ту в шарі 0–10 см, де ло­калізу­ва­лось 27% ре­ш­ток по­пе­ред­ни­ка, бу­ла ви­ща на 1,9 кгс/см² порівня­но з без­по­ли­це­ви­ми об­робітка­ми. У шарі ґрун­ту 10–30 см твердість ґрун­ту за без­по­ли­це­вих об­робітків та оран­ки не пе­ре­ви­щу­ва­ла оп­ти­мальні зна­чен­ня (5–8 кгс/см²) та ста­но­ви­ла 3,5 кгс/см², тоді як за дис­куван­ня во­на бу­ла ви­ща від кон­тро­лю на 2,2 кгс/см² (рис. 4).

Роз­ра­хун­ки, про­ве­дені у пе­ребігу досліджень, свідчать про різний вплив си­с­тем ос­нов­но­го об­робітку ґрун­ту на аг­рофізичні вла­с­ти­вості, про­дук­тив­ність куль­тур та сівозміни в ціло­му. У ко­рот­коро­таційній зер­новій сівозміні на сіро­му лісо­во­му ґрунті за ви­ко­ри­с­тан­ня побічної про­дукції на до­б­ри­во за ди­фе­ренційо­ваної си­с­те­ми ос­нов­но­го об­робітку ґрун­ту фор­му­ва­лись спри­ят­ливіші вод­нофізичні вла­с­ти­вості та по­жив­ний ре­жим ґрун­ту. Це за­без­пе­чи­ло фор­му­ван­ня продук­тив­ності на рівні 5,3 зер­но­вих та 6,4 т/га кор­мо­вих оди­ниць. За пло­с­ко­різно­го роз­пу­шу­ван­ня та дис­ку­ван­ня продук­тивність куль­тур бу­ла ниж­ча, ніж за по­ли­це­вої си­с­те­ми, на 6–7%. В ціло­му, ча­ст­ка участі ку­ку­руд­зи у фор­му­ванні про­дук­тив­ності ко­рот­ко­ро­таційної зерно­вої сівозміни ста­но­ви­ла 41% за­галь­ної про­дук­тив­ності сівозміни, що ви­ще, ніж про­дук­тивність рос­лин сої, пше­ниці і яч­ме­ню, на 14, 15 і 19% відповідно.

В ре­зуль­таті досліджень от­ри­ма­но но­ве ро­зуміння оп­ти­маль­но­го профілю ор­но­го ша­ру, в яко­му мінімаль­ний вплив на про­дук­тивність ку­ку­руд­зи має роз­пу­шу­ван­ня верх­нь­о­го ша­ру ґрун­ту, 0–10 см, за про­ве­ден­ня без­по­ли­це­во­го об­робітку й суттєво по­зи­тив­но впли­ває на зни­жен­ня щільності ґрун­то­во­го скла­ден­ня в ша­рах ґрун­ту 10–20 і 20–30 см за оран­ки й чи­зель­но­го розпу­шу­ван­ня. За ве­ге­таційний період спос­терігається ди­намічність по­каз­ни­ка рівно­важ­ної щільності сіро­го лісо­во­го круп­но­пи­лу­ва­то-лег­ко­суг­лин­ко­во­го ґрун­ту, яка в по­лях сівозміни виз­начається ма­сою побічної про­дукції, яку за­гор­та­ють у полі по­пе­ред­ни­ка, її ло­калізацією профілем ша­ру, що об­роб­ляється, за різних си­с­тем ос­новно­го об­робітку ґрун­ту.

Н. Борис, канд. с-г. наук, старш. наук. співробітник відділу агроґрунтознавства і ґрунтової мікробіології, ННЦ «Інститут землеробства НААН»

Журнал «Пропозиція», №11, 2019 р.