Ри­зи­ки під час пе­ре­хо­ду до мінімаль­но­го об­робітку грун­ту

Основою енергоощадної технології землеробства зони нестійкого зволоження Лівобережного Лісостепу України є мінімізація глибини основного обробітку грунту до 5–12 см. Завдяки збільшенню ширини захвату грунтообробних машин прискорюються темпи виконання польових робіт, знижуються витрати пально-мастильних матеріалів і затрати людських ресурсів у 2,5–3 рази.

А це, ра­зом із ре­сур­сом, грун­то- і во­ло­гоз­беріга­ю­чи­ми вла­с­ти­во­с­тя­ми грун­то­за­хис­них тех­но­логій, підви­щує вро­жайність сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур і зни­жує собівартість про­дукції, яка стає кон­ку­рен­то­с­про­мож­ною на внутрішньо­му та світо­во­му рин­ках. У су­час­них умо­вах гос­по­да­рю­ван­ня пи­тан­ня мінімізації об­робітку чор­но­земів на­бу­ває особ­ли­вої ак­ту­аль­ності, а стра­тегія і так­ти­ка пе­ре­хо­ду від інтен­сив­но­го об­робітку до мінімаль­но­го має за­без­пе­чи­ти стабілізацію про­дук­тив­ності куль­тур в аг­ро­це­но­зах Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу Ук­раїни.

Мінімальна обробка грунту: дослідницька мета і завдання

Досліджен­ня про­во­ди­ли у стаціонар­них і ви­роб­ни­чих дослідах Чер­кась­ко­го інсти­ту­ту АПВ НА­АН (Чер­кась­ка дер­жав­на дослідна станція) в умо­вах: у При­лу­ко-Ро­менсь­ко-Лу­бенсь­ко­му аг­ро­грун­то­во­му рай­оні ліво­бе­реж­ної лісо­сте­по­вої зо­ни на чор­но­зе­мах ти­по­вих ма­ло­гу­мус­них лег­ко­суг­лин­ко­вих (Драбівський ра­­йон Чер­кась­кої об­ласті); у південній ча­с­тині Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу Ук­раїни на чор­но­зе­мах ти­по­вих по­туж­них се­ред­нь­о­гу­мус­них лег­ко­гли­ни­с­тих на лесі (Карлівський рай­он Пол­тавсь­кої об­ласті).

Вив­ча­ли дов­го­ст­ро­ко­вий вплив різних спо­собів об­робітку чор­но­земів Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу Ук­раїни на фізичні вла­с­ти­вості у сівозмінах різно­го ти­пу. Інтен­сивність аг­рофізич­них умов грун­то­у­тво­рен­ня виз­на­ча­ли ме­то­дом ро­зущільнен­ня (%) ге­не­тич­них го­ри­зонтів віднос­но щільності бу­до­ви грун­то­вої по­ро­ди (Рк). За­га­лом об­сте­же­но 19 розрізів.

Результати досліджень технології мінімального обробітку ґрунту

На чор­но­зе­мах ти­по­вих Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу зо­ни нестійко­го зво­ло­жен­ня, вміст гу­му­су в яких ста­но­вить по­над 4–4,5%, во­достійких аг­ро­номічно цінних аг­ре­гатів — >40%, а струк­тур­них ок­ре­мо­с­тей — 65–75%, рівно­важ­на щільність бу­до­ви (1,22–1,28 г/см3), як пра­ви­ло, збігається з оп­ти­маль­ною для рос­ту прак­тич­но всіх сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур, що дає мож­ливість за­сто­со­ву­ва­ти без­по­ли­це­вий об­робіток чор­но­земів на 5–12 см у сівозмінах. У Ліво­бе­реж­но­му Лісо­сте­пу умо­ви ре­алізації кри­терію для за­сто­су­ван­ня мінімаль­но­го об­робітку чор­но­земів ти­по­вих зустріча­ють­ся до­сить ча­с­то. Про­те, по­при оп­ти­маль­не співвідно­шен­ня грун­то­вих па­ра­метрів, уп­ро­довж пер­ших чо­ти­рь­ох-п’яти років після пе­ре­хо­ду на си­с­те­ма­тич­ний без­по­ли­це­вий об­робіток чор­но­земів, які пе­ре­бу­ва­ють у стані аг­рофізич­ної де­гра­дації, мо­жуть ви­ни­ка­ти об­ста­ви­ни, що при­зво­дять до ча­ст­ко­вої або по­вної дис­кре­ди­тації ос­нов­ної ідеї без­по­ли­це­во­го об­робітку. Особ­ли­во гос­тро це про­яв­ляється в умо­вах різко­го погіршен­ня по­год­но-кліма­тич­них умов до кри­тич­но­го рівня, ко­ли ко­ефіцієнт зво­ло­же­ності (КЗ) за Шаш­ко зни­жується до зна­чень <0,55, а гідро­термічний ко­ефіцієнт Се­ля­ни­но­ва (ГТКС) — до зна­чень <0,5–0,6 уп­ро­довж 1–1,5 міся­ця від по­чат­ку ве­ге­тації куль­тур.

Ос­нов­не за­вдан­ня різног­ли­бин­но­го грун­то­за­хис­но­го об­робітку на гли­би­ну від 15–18 до 22–32 см (за­леж­но від рівня аг­рофізич­ної де­гра­дації та фіто­санітар­но­го ста­ну полів у період си­с­те­ма­тич­ної оран­ки на 22–32 см) у перші ро­ки після відмо­ви від оран­ки — це зба­га­чен­ня верх­ньої тре­ти­ни гу­мус­но­го го­ри­зон­ту чор­но­зе­му рос­лин­ни­ми ор­ганічни­ми решт­ка­ми різної стадії роз­кла­дан­ня та за­без­пе­чен­ня ви­со­кої біологічної ак­тив­ності у цьо­му шарі. Сфор­мо­ва­ний ор­га­но­ген­ний шар (0–15 см) чор­но­зе­му обов’яз­ко­во має бу­ти при­кри­тий свіжи­ми подрібне­ни­ми по­жнив­ни­ми решт­ка­ми зер­но­бо­бо­вих та про­сап­них куль­тур без роз­ме­жу­ван­ня між ша­ром рос­лин­ної мульчі і грун­то­вою по­верх­нею (тоб­то слід за­побіга­ти по­трап­лян­ню ша­ру мульчі на біологічно не­ак­тив­ну по­верх­ню по­ля).

У табл. 1 по­ка­за­но орієнтовні інтер­ва­ли вмісту струк­тур­них ок­ре­мо­с­тей та во­достійких аг­ре­гатів у шарі грун­ту 0–30 см, які відповіда­ють різним рівням про­яву ро­дю­чості чор­но­зе­му за дов­го­ст­ро­ко­во­го за­сто­су­ван­ня грун­то­за­хис­них тех­но­логій, які грун­ту­ють­ся на мінімаль­но­му об­робітку чор­но­зе­му.

У співвідно­шенні впли­ву фак­торів збе­ре­жен­ня ро­дю­чості — ролі мульчі і рівня аг­рофізич­них умов про­яву грун­то­ро­дю­чості в про­цесі стабілізації та оп­тимізації зв’язків у си­с­темі грунт — рос­ли­на — ат­мо­сфе­ра на пе­рехідно­му етапі (п’ятий-шо­с­тий рік) — пе­ре­ва­жає дру­гий, тоб­то аг­рофізич­ний стан чор­но­зе­му. Спо­с­те­ре­жен­ня по­ка­зу­ють, що рос­линні решт­ки на по­верхні по­ля зберіга­ють­ся до се­ре­ди­ни черв­ня, а в липні прак­тич­но вся муль­ча вже роз­кла­дається і її за­хис­на функція ніве­люється.

Відтво­рен­ня при­род­ної ро­дю­чості чор­но­земів ти­по­вих Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу Ук­раїни під впли­вом без­по­ли­це­во­го об­робітку пов’яза­не із фак­то­ром ча­су: що більше відда­ляється рішен­ня про відмо­ву від оран­ки та пе­рехід до без­по­ли­це­вих об­робітків, то ви­щий рівень по­тре­би відтво­рен­ня ро­дю­чості чор­но­земів у аг­ро­це­но­зах. Та­ких ру­бежів п’ять: пер­ший — після чо­ти­рь­ох-п’яти років відбу­вається віднов­лен­ня при­род­но­го ста­ту­су грун­ту як при­род­но­го ут­во­рен­ня; після вісьми-де­ся­ти років впли­ву грун­то­за­хис­них тех­но­логій віднов­люється при­род­ний стан грун­ту, а йо­го про­дук­тивність мен­ше за­ле­жить від по­год­но-кліма­тич­них фак­торів; після 10–15 років за­сто­су­ван­ня грун­то­за­хис­них тех­но­логій грунт як си­с­те­ма ви­хо­дить на ви­со­кий рівень са­мо­ре­гу­ляції та са­мо­збе­ре­жен­ня про­цесів і ре­жимів про­яву роз­ши­ре­но­го відтво­рен­ня ро­дю­чості. На 20–25-й рік за­сто­су­ван­ня без­по­ли­це­во­го об­робітку за­без­пе­чується мак­си­маль­на ав­то­номізація товщі чор­но­зе­му від по­год­но-кліма­тич­них фак­торів, а після 30–35 років мак­си­маль­но віднов­лю­ють­ся про­це­си грун­то­у­тво­рен­ня чор­но­земів ти­по­вих в аг­ро­це­но­зах.

Умо­ва по­пе­ре­д­жен­ня ри­зи­ку за пе­ре­хо­ду до мілко­го без­по­ли­це­во­го об­робітку чор­но­земів криється у пе­ре­гру­пу­ванні струк­тур­них ок­ре­мо­с­тей у ме­жах аг­ро­номічно цінно­го інтер­ва­лу в бік ук­руп­нен­ня із ут­во­рен­ням ок­ре­мо­с­тей розміром 2–5 мм та во­достійких аг­ре­гатів 0,5–3 мм. Зни­жен­ня за­леж­ності во­достійкості струк­ту­ри від рівня зво­ло­же­ності і підпо­ряд­ку­ван­ня гу­мус­но­го ста­ну у се­зон­но­му і річно­му цик­лах зміні во­достійкості струк­ту­ри чор­но­зе­му є оз­на­кою при­пи­нен­ня йо­го аг­рофізич­ної де­гра­дації, а відтво­рен­ня та­ко­го ста­ну після відмо­ви від оран­ки слу­гує кри­терієм зни­жен­ня ри­зи­ку за пе­ре­хо­ду до беззмінно­го без­по­ли­це­во­го об­робітку у по­чат­ко­вий період йо­го ви­ко­нан­ня. Го­ло­вне за­вдан­ня, яке по­кла­дається на без­по­ли­це­вий об­робіток, — підтри­му­ва­ти взаємо­о­бу­мов­ле­ну пуль­сацію гу­му­су і ста­ну во­достійкості струк­ту­ри та по­си­лю­ва­ти дію за­зна­че­но­го ме­ханізму за­гор­тан­ням у 0–15-сан­ти­ме­т­ро­вий шар чор­но­зе­му до­стат­ньої кількості ор­ганічних до­б­рив у ви­гляді гною і побічної рос­лин­ної про­дукції, ство­рю­ю­чи шар ор­ганічної мульчі на по­верхні по­ля.

На­ве­дені дані по­яс­ню­ють при­ро­ду не­стабільності вро­жай­ності куль­тур сівозміни у кри­тич­них по­год­но-кліма­тич­них умо­вах. Невіднов­ле­на взаємо­пов’яза­на пуль­сація річних та се­зон­них циклів гу­му­су й аг­рофізич­них вла­с­ти­во­с­тей, по­верх­не­ве за­гор­тан­ня міне­раль­них до­б­рив, що сти­му­лює роз­ви­ток ко­ре­не­вої си­с­те­ми за ти­пом дер­ни­ни, у кри­тич­них по­год­но-кліма­тич­них умо­вах по­ру­шує го­мео­ста­тич­ну зба­лан­со­ваність у си­с­темі грунт — рос­ли­на — ат­мо­сфе­ра.

За та­ких умов по­тенційні мож­ли­вості ша­ру мульчі, що за­ли­шається на по­верхні по­ля, до­сить об­ме­жені, а са­мо­ре­гу­лю­ю­ча аг­рофізич­на здатність чор­но­зе­му пе­ре­бу­ває на до­сить низь­ко­му рівні. З цієї при­чи­ни різног­ли­бин­ний без­по­ли­це­вий об­робіток на 22–32 см за пе­ре­хо­ду до по­верх­не­во­го, а далі — до мінімаль­но­го об­робітку грун­ту зо­ни нестійко­го зво­ло­жен­ня бу­де «бу­фер­ним» періодом, го­ло­вним за­вдан­ням яко­го є за­без­пе­чен­ня умов дис­крет­но­го (пе­рерв­но­го) відтво­рен­ня ро­дю­чості чор­но­земів від про­сто­го до роз­ши­рен­но­го.

Відда­лені наслідки дов­го­ст­ро­ко­вої (15–25 років) мінімізації об­робітку чор­но­земів пов’язані з тим, що вже на п’ятий-шо­с­тий рік відтво­рюється гідро­ген­но-аку­му­ля­тив­ний про­цес кар­бонізації шля­хом вто­рин­ної аку­му­ляції Са­СО3 у профілі чор­но­земів за­вдя­ки по­си­лен­ню сту­пе­ня гідро­морфізму та біоген­ності грун­то­вих умов у літній період ро­ку. Відбу­вається роз­чи­нен­ня стійких форм кар­бо­натів за ілювіаль­ної аку­му­ляції, про що свідчить на­явність ве­ли­кої кількості інкру­с­таційних (на­льо­ти, вицвіти, псев­доміцелій, при­маз­ки, про­жил­ки) та кор­ко­вих (тонкі про­шар­ки, на­тьо­ки, кірки, «борідки») форм Са­СО3 на внутрішніх по­верх­нях грун­то­вої товщі чор­но­земів ти­по­вих, що пов’я­за­но з підси­лен­ням при­род­них про­цесів грун­то­у­тво­рен­ня в аг­ро­це­но­зах.

На до­ступність ру­хо­мих фо­с­фатів та вміст обмінно­го калію впли­ває кількість Са­СО3 у гу­му­со­ва­но­му го­ри­зонті. Під час оран­ки кар­бо­на­ти ски­па­ють із гли­би­ни 65–70 см (вміст Са­СО3 — 0,01–0,42% у 100 г грун­ту), за без­по­ли­це­во­го об­робітку — з гли­би­ни 50–55 см (0,04–0,75%). За по­верх­не­во­го об­робітку лінія ски­пан­ня кар­бо­натів пе­ре­бу­ва­ла на рівні 15–25 см від по­верхні грун­ту, вміст кар­бо­натів збільшу­вав­ся до 0,25–1,61%, а то­му в кру­го­обіг жив­лен­ня куль­тур в аг­ро­це­но­зах за мінімізації об­робітку за­лу­чається не весь гу­му­со­ва­ний го­ри­зонт (0–70 см) чор­но­зе­му. Обмінна кис­лотність на­бу­ває сла­бо­луж­ної ре­акції (рНсл>7,0), що «кон­сер­вує» ру­хо­му фор­му фо­с­фатів та обмінно­го калію за їхньо­го ви­со­ко­го за­галь­но­го вмісту в гу­му­со­ва­но­му го­ри­зонті.

Вод­но­час галь­мується ут­во­рен­ня спо­лук азо­ту. Вста­нов­ле­ний вміст Са­СО3 за дов­го­ст­ро­ко­во­го (15–36 років) по­верх­не­во­го об­робітку є гра­нич­ним що­до скла­до­вих ефек­тив­ної ро­дю­чості чор­но­земів ти­по­вих (табл. 2).

Ди­наміку зер­но­вих куль­тур у сіво­змінах різно­го ти­пу пред­став­ле­но на ри­с. 1, 2. У сівозміні з го­ро­хом за­сто­су­ван­ня без­по­ли­це­во­го об­робітку з вне­сен­ням оди­нар­ної та подвійної доз до­б­­рив за­без­пе­чи­ло от­ри­ман­ня 28,91–29,77 т з. о. (зер­но­вих оди­ниць) з 1 га сівозміни, що рівноцінно оранці.

Беззмінне ви­ко­нан­ня по­верх­не­во­го об­робітку за­без­пе­чи­ло вихід зер­но­вих оди­ниць із 1 га сівозміни на рівні оран­ки. Най­ви­ща про­дук­тивність зер­но­вих куль­­­тур (пше­ни­ця ози­ма та ку­ку­руд­за) бу­ла за си­с­те­ма­тич­ної оран­ки (13,13 тонни з га), тоді як у разі за­сто­су­ван­ня по­верх­не­во­го об­робітку за ви­хо­дом зер­но­вих оди­ниць про­дук­тивність бу­ла ниж­чою в 1,09–1,12 ра­за.

Про­дук­тивність п’ятипільної сіво­зміни із ба­га­торічни­ми тра­ва­ми за си­с­те­ма­тич­ної оран­ки і вне­сен­ня оди­нар­ної та подвійної доз до­б­рив (за ви­хо­дом зер­но­вих оди­ниць) ста­но­ви­ла 35,28–37,89 т/га, що в 1,25–1,32 ра­за пе­ре­ви­щує про­дук­тивність сівозмін із го­ро­хом. За без­по­ли­це­во­го об­робітку про­дук­тивність сівозміни зро­с­тає до 36,07–38,37 т з. о./га, тоді як за по­верх­не­во­го об­робітку про­дук­тивність сіво­зміни зни­жується на 2,46 т/га.

Із яви­щем вто­рин­но­го кар­бонізу­ван­ня чор­но­земів Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу в істо­рич­но­му вимірі зем­ле­ро­би сти­ка­ли­ся під час за­сто­су­ван­ня пе­ре­ло­го­вої си­с­те­ми зем­ле­роб­ст­ва, ко­ли мілкий об­робіток со­хою або ра­лом спри­яв підтя­гу­ван­ню кар­бо­натів до по­верхні грун­то­во­го профілю, що зни­жу­ва­ло про­яв ефек­тив­ної ро­дю­чості че­рез кар­бо­нат­не «за­со­лен­ня», не­га­тив­но­го впли­ву яко­го мож­на поз­бу­ти­ся пе­ре­ве­ден­ням зе­мель у стан пе­ре­ло­гу, а у на­ших досліджен­нях — за­лу­жен­ням ба­га­торічни­ми зла­ко­ви­ми тра­ва­ми, які на 8–10-й рік зни­жу­ва­ли лінію ски­пан­ня Са­СО3 до при­род­но­го рівня за­ля­ган­ня, як і за ут­ри­ман­ня пе­ре­ло­гу.

Мінімальна обробка грунту: висновки з результатів дослідження

1. У Ліво­бе­реж­но­му Лісо­сте­пу Ук­раїни на чор­но­зе­мах ти­по­вих се­ред­ньо- та ма­ло­гу­мус­них важ­ко­го і лег­ко­го гра­ну­ло­ме­т­рич­но­го скла­ду слід за­сто­со­ву­ва­ти грун­то­за­хисні тех­но­логії ви­ро­щу­ван­ня сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур, в ос­нові яких ле­жить без­по­ли­це­вий об­робіток на гли­би­ну від 22–25 см до 5–12  см із муль­чу­ван­ням по­верхні по­ля по­жнив­ни­ми решт­ка­ми по­пе­ред­ньої куль­ту­ри.

2. У перші ро­ки (від 5-го до 8–10-го) за­сто­су­ван­ня грун­то­за­хис­них тех­но­логій слід ви­ко­ну­ва­ти різног­ли­бин­ний без­по­ли­це­вий об­робіток грун­ту, потім кількість гли­бо­ких об­робітків мож­на змен­ши­ти до од­но­го-двох. А вже після 15-го ро­ку гос­по­да­рю­ван­ня за та­кою тех­но­логією слід пе­ре­хо­ди­ти до си­с­те­ма­тич­но­го без­по­ли­це­во­го об­робітку на гли­би­ну 5–12 см на чор­но­зе­мах се­ред­нь­о­гу­му­со­вих важ­ко­го гра­ну­ло­ме­т­рич­но­го скла­ду, а на чор­но­зе­мах ма­ло­гу­мус­них лег­ко­суг­лин­ко­вих — за­сто­со­ву­ва­ти різног­ли­бин­ний без­по­ли­це­вий об­робіток.

3. За дов­го­ст­ро­ко­во­го без­по­ли­це­во­го об­робітку зав­глиб­шки 10–12 см відтво­рюється гідро­ген­но-аку­му­ля­тив­ний про­цес кар­бонізу­ван­ня шля­хом вто­рин­ної аку­му­ляції Са­СО3 у профілі чор­но­земів за­вдя­ки по­си­лен­ню сту­пе­ня гідро­морфізму та біоген­ності грун­то­вих умов у най­по­су­ш­ливіший період ро­ку. Відбу­вається ди­фе­ренціація гу­му­со­ва­но­го го­ри­зон­ту за про­явом ефек­тив­ної ро­дю­чості, а «кон­сер­ву­ю­чий» вплив на ефек­тив­ну ро­дючість підси­люється: до­ся­гається пе­рехід від чор­но­земів ти­по­вих се­ред­нь­о­гу­мус­них лег­ког­ли­ни­с­тих до чор­но­земів ти­по­вих ма­ло­гу­мус­них лег­ко­суг­лин­ко­вих, на яких доцільнішим та ефек­тивнішим є ви­ко­нан­ня гли­бо­ко­го без­по­ли­це­во­го об­робітку.

4 Дов­го­ст­ро­ко­ве (від 10 до 35 років) за­сто­су­ван­ня по­верх­не­во­го об­робітку в су­час­них умо­вах гос­по­да­рю­ван­ня до­по­ма­гає зем­ле­ро­бам по­до­ла­ти не­га­тивні наслідки вто­рин­но­го кар­бонізу­ван­ня чор­но­земів шля­хом за­сто­су­ван­ня грун­то­за­хис­но­го різно­гли­бин­но­го об­робітку чор­но­земів Ліво­бе­реж­но­го Лісо­сте­пу Ук­раїни.

О. Де­ми­ден­ко,
Чер­кась­ка дер­жав­на сільсько­го­с­по­дарсь­ка дослідна станція, ННЦ «Інсти­тут зем­ле­роб­ст­ва НА­АН»