Щільність грунту за різних систем його обробітку

Значної шкоди грунтам завдає агрофізична деградація, яка проявляється в ущільненні грунту і погіршенні його структури.

Основні причини ущільнення грунту:

•    високий ступінь розорюваності грунтів;
•    застосування інтенсивного обробітку грунту;
•    недотримання чергування культур у сівозміні;
•    недостатня кількість органічних добрив, що вносять у грунт.

Ходовi системи засобiв механiзацiї в землеробствi мають неоднакові конструктивнi параметри, а тому ущiльнюють грунт по-рiзному: гусеничнi трактори менше ущiльнюють грунт, нiж колiснi. Ходовi системи тракторiв, у яких гусеницi мають менший шаг, а опорнi котки — меншу вiддаль один від одного, здатнi меншою мiрою ущiльнювати грунт. Вiд конструкцiї шин залежать питомi навантаження на грунт, деформацiя його під час буксування, що впливає на ущiльнення грунту. Найбільше ущільнюється грунт на периферії поля.

Внаслідок випадання великої кiлькостi опадів ущiльнення грунту збільшується через збільшення його маси, або запливання. Зрошення ущільнених грунтів неефективне, оскільки нерідко призводить до цементації поверхні. Після підсихання на ній утворюються величезні тріщини.

Під час ущільнення грунту відбувається:

• збільшення питомої маси грунту;
• зниження загальної і особливо некапілярної пористості;
•  уповільнення росту кореневої системи — зменшується загальна маса коренів і утруднюється проникнення коріння в орні і підорні шари грунту;
• зменшення вологозабезпеченості рослин;
• погіршення водно-фізичних властивостей: вологоємності, швидкості вбирання поливної води, зменшення водопроникності;
• погіршення аерації і біологічних процесів;
• посилення поверхневого стоку води і змиву дрібнозему;
• погіршення поживного режиму грунту;
• зниження урожайності та якості сільськогосподарської продукції.

Найбільше зазнають ущільнення староорні грунти. У них утворюються плужні підошви, затримання води на яких призводить навіть до оглеєння. При цьому активізується анаеробна мікрофлора, посилюються відновні процеси, в результаті чого утворюються сірководень і аміак, що є токсичними для рослин. Найчастіше оцінку щільності грунту дають за Н. А. Качинським (табл. 1).

Щільність грунту тісно пов’язана з іншими показниками, оскільки вона впливає на режими грунту. В. В. Мєдвєдєв (2004) зазначає, що водний режим як сукупність процесів надходження, перерозподілу, акумуляції і випаровування вологи в грунті залежить від щільності складення. Загалом вважається, що пухкий грунт краще сприймає вологу, ніж щільний. Вбирання вологи пухким грунтом супроводжується його ущільненням, швидким настанням рівноважного стану. Водночас різко зменшується надходження вологи у грунт. Що пухкішим і гірше оструктуреним є грунт, то стрімкіше відбувається процес затухання вбирання ним вологи. Переміщення вологи всередині грунту також залежить від його щільності. В пухкому грунті глибина промочування більша, ніж у щільному. Щільність обумовлює також і висхідні потоки вологи: фізичне випаровування, транспірацію. Надмірно пухкий грунт швидко втрачає вологу, щільний — повільніше, оптимальна транспірація спостерігається за помірного ущільнення.

У формуванні повітряного режиму також особлива роль належить щільності складення. Повітрообмін грунту за найменшої вологоємності має зворотний лінійний зв’язок із щільністю складення, причому найтісніша залежність — у грунтах суглинкового та глинистого гранулометричного складу. Також існує зв’язок між складом газової фази грунту та динамікою і щільністю грунту.

Тепловий режим, як і два вищезазначені, регулюється щільністю складення. Від неї залежать теплопровідність і теплоємність грунту. Розпушування або коткування можна розглядати як прийоми теплової меліорації. Водночас щільність здійснює істотний вплив на біологічний режим грунту. Так, надмірне ущільнення грунту призводить до зниження біологічної і ферментативної активності, і, як наслідок, знижує доступність для рослин елементів живлення.
Результати досліджень змін щільності складення грунту, що були проведені нами в умовах АТЗТ «Агро-Союз» Синельниківського району Дніпропетровської області у ланці сівозміни ячмінь ярий — кукурудза на силос — пшениця озима, наведені у табл. 2. Найвищі показники щільності 0–30-сантиметрового шару чорнозему звичайного відмічено під пшеницею озимою (1,17–1,24 г/см³), дещо нижчі — під ячменем ярим (1,08–1,23) і найменші — під кукурудзою на силос (1,08–1,16 г/см³). Це пов’язано з біологічними особливостями культур і різницею в технологіях їхнього вирощування.

Унаслідок глибокого обробітку формується пухке складення орного шару на варіанті оранки (1,13 г/см³ за вирощування ячменю ярого, 1,10 — кукурудзи та 1,18 г/см³ — пшениці озимої в середньому за вегетацію) в шарі 0–30 см. У сезонній динаміці через природну усадку протягом вегетаційного періоду відбувається збільшення щільності в орному шарі чорнозему звичайного.

На різних варіантах обробітку щільність за профілем орного шару розподілена нерівномірно. За оранки — найпухкіший верхній, 0–10-сантиметровий, шар. Наявність надмірно пухкого верхнього шару зумовлює непродуктивні втрати вологи, що особливо небажано в посушливих умовах Степу. На варіанті мінімального обробітку в середині вегетації культур (у червні) найущільненішим був шар грунту 10–20 см — 1,24 г/см³ під ячменем і пшеницею озимою та 1,19 — під кукурудзою. Наявність ущільненого прошарку поблизу поверхні позитивно впливає на збереження вологи в грунті.

В. В. Мєдвєдєв (2006) підкреслює, що система агротехнічних заходів має бути направлена не просто на покращання певної властивості грунту, а на приведення її параметрів у відповідність до потреб конкретної культури. Оптимальні значення щільності коливаються в широких межах. Потреби рослин до щільності залежать від вологопостачання, а також від рівня забезпечення поживними елементами. Так, в умовах недостатнього зволоження зернові культури краще відгукуються на підвищену щільність.

Одним із шляхів профілактики агрофізичної деградації є мінімізація обробітку грунту. Проте досить поширеною є думка, що зниження інтенсивності обробітку грунту призведе до ущільнення орного шару. Науковою підставою щодо вибору глибини обробітку є різниця між фактичними й оптимальними (встановленими для конкретної культури) параметрами щільності посівного і підпосівного шарів грунту. Якщо ці показники збігаються або є близькими — є підстава для зменшення глибини основного обробітку грунту. Особливо актуальним є аналіз показників щільності грунту за впровадження технології прямого висіву культур (нульового обробітку грунту), за якого висів культур здійснюють у необроблений грунт спеціальними сівалками. Цю технологію активно впроваджують в Україні, особливо у посушливих регіонах.

Рівноважною вважають щільність горизонтів, які довгий час не оброблялись. У табл. 3 наведено узагальнені дані значень рівноважної щільності грунтів.

Оптимальною вважається така щільність, за якої за інших рівних умов отримують найбільші врожаї сільськогосподарських культур. Численними дослідженнями у грунтово-кліматичних зонах України було встановлено оптимальні параметри агрофізичних властивостей грунтів за вирощування  сільськогосподарських культур (табл. 4).

У лісостеповій зоні на сірих опідзолених грунтах, чорноземах опідзолених і типових, залежно від гранулометричного складу, оптимальна щільність становить 1,0–1,4 г/см³; у степовій зоні на чорноземах звичайних і південних, темно-каштанових грунтах — 1,1–1,3 г/см³. Наведені інтервали щільності не є константами. Вони змінюються у часі і, насамперед, залежно від вологості грунту. За підвищеної вологості оптимум змінюється до нижчих значень, за умов недостатнього зволоження — до вищих (А. М. Малієнко, 1989).

Для пшениці озимої оптимальний діапазон щільності становить 1,00–1,30 г/см³. За всіх варіантів технологій вона знаходилась у цих межах. Для кукурудзи вищенаведені показники для чорнозему звичайного становлять 1,10–1,25 г/см³. За оранки грунт був надмірно пухким як на початку вегетації (1,08 г/см³), так і в період молочно-воскової стиглості (1,09 г/см³). Найвимогливіші до щільності грунту культури — у період проростання і сходів. Для ярих зернових культур оптимальні параметри щільності — 1,16–1,20  г/см³. Такі значення були на всіх варіантах обробітку й становили 1,16 г/см³ на оранці, 1,17 — на мінімальному і 1,20 г/см³ на нульовому обробітку у шарі грунту 0–30 см. Щільніший грунт у нульовому варіанті обробітку містив до висіву ярих більше продуктивної вологи, що створило умови для кращого перебігу біологічних процесів, росту та розвитку рослин.

Оптимізація агрофізичних властивостей грунту найтісніше пов’язана з його обробітком і вирощуваними культурами.

Ефективні напрями мінімалізації обробітку грунту і послаблення негативної дії на нього засобів механізації:

•  використання комбінованих агрегатів;
• застосування широкозахватних агрегатів для зменшення кількості їх проходів полем;
• заміна полицевих обробітків менш витратними безполицевими і поверхневими;
• використання на весняних польових роботах гусеничних тракторів або колісних, але з широкопрофільними шинами;
•  обгрунтована заміна механічних обробітків застосуванням гербіцидів.

Мінімальний і нульовий обробітки створюють оптимальну щільність у 0–30-сантиметровому шарі чорнозему звичайного. З огляду на вищезазначене, зауважимо, що найефективнішим способом покращання фізичного стану грунтів є зменшення на них дії сільськогосподарських машин і тракторів, а також дотримання науково обгрунтованих сівозмін і внесення достатньої кількості органічних добрив.

О. Піковська, канд. с.-г. наук,

Національний університет біоресурсів і природокористування України