Рекомендації щодо відновлення родючості чорноземів

Площа ґрунтового покриву України, яку займають ясно-сірі лісові, сірі лісові, темно-сірі опідзолені, — 4,33 млн га та дерново-підзолисті, опідзолені, оглеєні ґрунти — 3,85 млн га, рілля — 80,5 та 74,1% відповідно (рис. 1). Якщо чорноземи славляться високим умістом органічної речовини (зовнішня ознака забарвлення), оптимальними агрофізичними, фізико-хімічними властивостями, то названі вище ґрунти мають низький рівень природної родючості. Так, вміст органічної речовини у легких піщаних, глинисто-піщаних ґрунтах становить 0,5–0,8%, а в легкосуглинкових — 1,1– 2% (сірі лісові та темно-сірі — містять гумусу 1,31–2,80%); сума обмінних основ — 8,5–25 мг-екв./100 г ґрунту (темно-сірих лісових — 11–35); реакція ґрунтового розчину рН_КСl — 4,0–5,7, Нг — 1,65–3,15 мг-екв./100 г ґрунту. Тому ці ґрунти постійно потребують окультурення та ретельного управління з проведенням меліоративних заходів.

Сучасний стан ведення інтенсивного землеробства проявляється в підвищенні рівня щорічної деградації ґрунтів

Площа деградованих і малородючих ґрунтів в Україні становить понад 10 млн га (2019 р.), втрати гумусу й поживних речовин — 43%, переущільнення, замулення ґрунту та кіркоутворення — 39 та 38% від показника проаналізованої площі — 32 млн га (рис. 2). За ступенем засолення, що є поширеним явищем на чорноземних, темно- каштанових ґрунтах, їх поділяють на слабо-, середньо-, сильно- й дуже сильно засолені. Відповідно, втрати основної продукції і продуктивності агрокультур на слабозасолених ґрунтах у середньому знижується до 25%, на середньозасолених — до 50, на сильнозасолених — до 75%, а для культур із середньою і високою чутливістю втрати можуть сягати 85–90%. На сильнозасолених ґрунтах культури з середньою чутливістю взагалі можуть не сформувати врожаю. Слід зазначити, що вплив токсичної дії солонцевих ґрунтів зростає за комплексної дії факторів, особливо за зниження вмісту вологи та попередньо проведеного внесення мінеральних добрив.

Вирощування більшості агрокультур і досягнення високого рівня їхньої продуктивності на лужних ґрунтах неможливе, адже відбувається зниження рівня доступності фосфору, заліза, мангану й бору. Високий осмотичний тиск ґрунтового розчину перевищує тиск клітинного соку, знижує надходження води в рослину, відтак зростає транспірація, погіршуються процеси дихання рослин і утворення цукрів, що призводить до висихання та загибелі рослинного організму. Тобто такі умови погіршують здоров’я рослини, і мова про повноцінне та якісне її функціонування не йде. Залежно від меліоративно-технологічної групи солонцевих ґрунтів, яких є п’ять, проводять різні технологічні заходи.

Вирощування культур на кислих ґрунтах може призвести до втрат урожайності, які можуть становити 9–11%, за середнього рівня закислення ґрунтів — 22–30%, а за сильного, в яких рНКСl ≤4,5, — навіть перевищувати 30–45%. Без належного рівня хімічної меліорації на таких ґрунтах щороку погіршується якість ґрунту, спостерігаються ґрунтовтома та зниження врожайності через нереалізацію продуктивності культур відповідно до фізіологічного і генетичного їхнього потенціалу.

Завдяки аеробним процесам у ґрунті, що сприяють розкладанню рослинної органічної біомаси, відбувається відтворення потенційної родючості чорноземів та інших, менш продуктивних і родючих, ґрунтів. Відтворити природний ґрунтотворний процес і попередити втрати родючості за формування високих урожаїв та запобігти хімічній і фізичній деградації земель можливо завдяки низці ефективних заходів, зокрема:

• залученню в систему живлення органічних добрив, нетоварної частини врожаю, висіванню сидератів, що поліпшить стан ґрунту;

• формуванню правильного чергування культур у сівозміні, що є ефективним заходом боротьби з бур’янами, хворобами;

• правильно сформованій системі удобрення культур, що забезпечить рівномірне витрачання елементів живлення без істотних перепадів та відчутного дефіциту в процесі споживання культурними рослинами;

• залученню бобових культур (на рівні 40–50%) у сівозміну — сприяє накопиченню органічної речовини в ґрунті;

• застосуванню мікробіологічних препаратів та мобілізаторів, що впливатиме на агрохімічні та фізико-хімічні показники ґрунту та на доступність елементів живлення для рослини;

• системі обробітку ґрунту та культурі ведення землеробства — оптимізація агрофізичних властивостей, які змінюються під дією ґрунтообробного знаряддя з різним принципом дії на ґрунт: перевертання скиби, розрізання її та підривання або взагалі мінімальна дія на ґрунт, що передбачає лише прорізання вузької щілини для насіннєвого ложа.

Зміни, які постійно й динамічно відбуваються в ґрунті, потребують досить чіткого й стабільного моніторингу, без якого неможливо досягнути бажаного результату, адже їхній вектор і інтенсивність теж мають бути контрольовані та цілеспрямовані з урахуванням умов господарювання. На сьогодні проблема хімічної деградації, певно без перебільшень, в окремих випадках поступається фізичній. А також дія на ґрунт низки негативних чинників: зниження гранично допустимого продуктивного рівня запасів вологи; зростання температури повітря й ґрунту; поширення нетривалих, але досить інтенсивних ерозійних вітрових процесів, особливо інтенсивний вплив яких спостерігається на піщаних і супіщаних ґрунтах. І одночасна дія в комплексі — дефіцит вологи, зростання добової температури повітря та поширення атмосферної посухи навіть у тих районах, для яких це нетипово, — в цілому ці фактори негативно впливають на загальний стан системи «ґрунт — рослина — поживне середовище».

Що ж до питання вітрової ерозії, яка проявляється шляхом здування вітром ґрунтового покриву та розвіюванням, переміщенням (перенесенням) і руйнуванням часточок із поверхні ґрунтового пилу, залежить від інтенсивності, швидкості й тривалості дії вітру (рис. 3), експозиції ґрунтової поверхні, гранулометричного складу ґрунту, поверхні, яка піддається дії вітру (відкрита, без рослинності, чи вкрита рослинним покривом. Причому має значення і стадія вегетації рослин на поверхні ґрунту — початок чи інтенсивне наростання рослинної маси. Або ж, коли поверхня вкрита рослинними решками, має значення локалізація побічної продукції попередника, яку залишають на поверхні поля залежно від принципу застосовуваної технології рільництва та дії робочих органів ґрунтообробного агрегату. Тобто чи виконували полицевий обробіток, чи безполицевий (дискування, плоскорізне розпушування, чизельне рихлення), чи застосовували технологію no-till, яка в цій ситуації буде найактуальніша.

Заходами, що знизять інтенсивність вітрової ерозії та втрати родючого шару й поживних елементів із ґрунту (які можуть становити від 0,5 до понад 10 т/га щороку — рис. 4), агрономічно цінної структури ґрунту та зупинять поширення інших деградаційних процесів, є:

• насадження лісових і противітрових ерозійних смуг;

• поширення безполицевих способів основного ґрунтообробітку;

• залишення стерні на поверхні поля;

• застосування жаток для вичісування рослин за вирощування зернових колосових культур;

• проведення хімічної меліорації (вапнування безструктурних, із низькою природною родючістю ґрунтів, гіпсування — з насиченням ГВК Ca2+ та зменшенням дії Na+) із насиченням ґрунту основами та відновлюючи його родючість, яка є передумовою формування структури ґрунту та регулювання водного режиму.

Допустимі щорічні втрати ґрунту за дефляційної ерозії не мають перевищувати норми, яка становить: для малородючих ґрунтів — 0,25–0,5 т/га та ≥0,5 т/га — для родючих продуктивних ґрунтів, до яких належать, згідно з класифікацією та розподілом, зокрема й чорноземи. Звичайно, що в разі пилових бур дія такого заходу, як вичісування, буде меншою, ніж запровадження контурно-меліоративної технології, але все ж таки інтенсивність дії бурі буде меншою, особливо за короткочасної її дії. Пилові бурі є характерним явищем для пустель і напівпустель, а також для польових поверхонь, не вкритих рослинним покривом, що можемо спостерігати в посівах широкорядних культур (кукурудза, соняшник та ін.) у стартовий період. В Україні зазвичай це явище характерне для центрального та південного регіону (Херсонська, Миколаївська, Одеська області), однак в умовах весни 2020 року було зафіксовано пилові бурі інтенсивного типу, які спостерігали і в північній, і в західній частині України, що є нехарактерним явищем для цих регіонів.

Здебільшого це явище викликане зниженням густоти лісових насаджень, а також нетиповими гідротермічними умовами (не лише для цих регіонів, а й для всієї території) осінньо-зимового періоду — зниженням рівня опадів і дефіцитом снігового покриву (рис. 5) Особливість і небезпека ерозійних процесів пов’язана з тим, що вони відбуваються на основі повноцінного функціонування ґрунтового профілю, який постійно збіднюється на органічну речовину. Саме це значно впливає на звітрювання мінералів, іммобілізацію і переміщення елементів живлення, сорбцію пестицидів і інших ЗЗР, формування іонообмінних властивостей і водотривких структурних ґрунтових агрегатів та агрономічно цінної структури ґрунту.

Детальніше проаналізуємо контрольовані чинники впливу на показники та властивості ґрунту. Це, зокрема, система основного обробітку, догляд за посівами, система удобрення, сівозміна, та ін. Система обробітку ґрунту (основний і догляд за посівами) — це комплексна дія ґрунтозахисного принципу, що забезпечує водний, повітряний (аерація), тепловий і поживний режими в оптимальному стані і не призводить до деградації та щорічних втрат у системі ґрунт — рослина.

В науковій літературі переважно подається інформація, що серед сучасного адаптивного землеробства система основного обробітку ґрунту, яка спрямована на збереження та формування оптимальних його агрофізичних властивостей, забезпечується, в основному, проведенням безполицевого обробітку з мінімальною глибиною оброблюваного шару та дією на ґрунт. До таких систем належать дисковий мілкий обробіток, а також mini-till і no-till, які мають абсолютно інший принцип дії на ґрунт і не руйнують його структуру по всій поверхні горизонтально та вертикально, як це прослідковується під час оранки чи розпушення плоскорізом або чизелем.

У комплексі з правильно дібраною системою основного обробітку ґрунту доповнення дії можливе завдяки залишенню на полі нетоварної частини врожаю культур, застосуванню пожнивних посівів і сівби сидеральних культур (гірчиця біла, редька олійна, люпин, еспарцет, люцерна, фацелія, амарант, сорго) з потужно розвиненою кореневою системою, що забезпечує у ґрунті аерацію та локалізацію свіжої органічної речовини. Це дає змогу вкрити поверхню ґрунту рослинною біомасою, яка слугує живильним субстратом для ґрунтових мікроорганізмів, а також позитивно впливає на поживний режим культур, особливо за вирощування бобових культур, після яких залишається 200 кг і більше азоту, сприяє відновленню родючості ґрунту.

Застосування біомаси культур, особливо за інтенсивного типу виробництва, після яких залишається понад 6–8,5 т/га рослинних решток (пшениця озима, кукурудза на зерно, соняшник) у якості мульчі, є досить ефективним заходом у боротьбі з вітровою і водною ерозіями ґрунту, а також заходом відновлення його родючості, що безпосередньо впливає на структуру та формування міцних водоутримувальних ґрунтових агрегатів. Ґрунт, що вкритий напіврозкладеними (біомаса із втраченою анатомічною будовою та формою) рослинними рештками, не перегрівається навесні, коли поверхня поля ще не вкрита рослинами. Відтак знижуються непродуктивні втрати вологи, а також формується стійкість ґрунту до опадів зливового характеру (що посилюють інтенсивність водної ерозії і процеси агрофізичної деградації); стійкість до змивання верхнього родючого шару ґрунту, навіть із посівним матеріалом та мінеральними добривами, що локалізуються нижче на 2–5 см від посівного шару; не відбувається запливання поверхні завдяки наявності буферної зони — шару рослинної біомаси, яка зменшує і «гасить» силу удару крапель. Щодо особливостей прогрівання верхнього посівного шару ґрунту за no-till технології для ранніх ярих культур, то це питання є досить актуальним. Дещо інтенсивніше відбувається прогрівання посівного шару ґрунту за висіву пізніх ярих культур, однак щорічні, нетипові для весни, гідротермічні умови не дають можливості зробити висновок щодо впливу та безпосередньої дії цієї системи ґрунтообробітку.

Завдяки сукупній дії системи основного обробітку ґрунту, висіванню сидеральних культур, залученню нетоварної частини врожаю формується загальний об’єм біомаси на поверхні та у верхньому 0–10-сантиметровому шарі. Це є попереджувальним заходом деградації ґрунту — як фізичної, так і хімічної.

У цілому всі зазначені вище агротехнічні заходи спрямовані на збереження і відтворення родючості, зокрема:

• формування грудкуватої структури на поверхні ґрунту, де вміст ґрунтових агрегатів має становити 50–60% розміром ≥1 мм;

• зниження загальної частки або взагалі відмова від літньої і осінньої оранки — саме через «оголення» ґрунту від рослинних решток та створення сприятливих умов для деградації ґрунту;

• запровадження безполицевих систем основного обробітку ґрунту або інших обробітків, які забезпечуватимуть укривання поверхні рослинами; перемішування рослинної біомаси пожнивних решток із ґрунтом — формування ерозійно стійкої поверхні ґрунту;

• збільшення висоти зрізу стерні під час збирання зернових колосових культур (мінімально на рівні 18–22 см від поверхні ґрунту), а в районах із постійною ерозією — до максимально можливої висоти зрізу);

• подрібнення біомаси кукурудзи і соняшнику лущильником, мульчувачами, що забезпечить рівномірний розподіл рослинних решток і за можливості — часткове перемішування з ґрунтом для створення більшого контакту та кращого заселення їх мікроорганізмами;

• проведення глибокого чизельного чи плоскорізного розпушування або щілювання один раз на декілька років для попередження водної ерозії ґрунту.

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

Журнал «Пропозиція», №5, 2020 р.