4.3. Оцінка структури ґрунту
Спочатку розглянемо деякі критерії оптимальності структурного стану ґрунту за даними “сухого” просіювання. Вважається, що агрономічно цінними фракціями є всі фракції, які входять в діапазон від 10 до 0,25 мм. Агрегати більше 10 мм – це брили, а брилувата структура, як відомо, далеко не найкращий стан ґрунту, так само як домінування часток менше 0,25 мм – пилуватої частини. Тому і користуються переважно наступними якісними оцінками структури на основі кількості агрегатів саме цього, агрономічно цінного діапазону 10-0,25 мм:
> 60 % – відмінний агрегатний стан;
60-40 % – добрий;
< 40 % – незадовільний.
Або використовують так званий коефіцієнт структурності Кстр:
Як видно з вираження Кстр, цей коефіцієнт також базується на кількості агрономічно цінних агрегатів. Відповідно і діапазони Кстр, які використовуються для якісної оцінки структури, складають:
> 1,5 – відмінний агрегатний стан;
1,5-0,67 – добрий;
< 0,67 – незадовільний.
Оцінку структури ґрунту у відношенні її водостійкості проводять за кількістю агрегатів визначеного розміру, які одержують після “мокрого” просіювання. У даному випадку – за кількістю агрегатів > 0,25 мм. Чим більше грубих агрегатів (> 0,25 мм), одержаних в результаті просіювання ґрунту у воді, тим краща водостійкість структури. Класифікаційні діапазони для якісної характеристики водостійкості структури за сумою агрегатів розміром >0,25 мм:
< 30 % – незадовільна;
30-40 – задовільна;
40-75 – добра;
> 75 % – надлишково висока.
А для чого взагалі потрібні дані про структуру ґрунту? Насамперед варто згадати, що “структурний ґрунт – культурний ґрунт”, внутрішньоагрегатний простір – основне сховище ґрунтової продуктивної вологи, поживних речовин, основне “житло” мікроорганізмів. Крім того, оцінка водостійкості необхідна для оцінки і прогнозу стійкості ґрунту до водної ерозії, спротиву дії важкої техніки. Однак головне призначення структури – забезпечувати високу продуктивність ґрунту. Зупинимось детальніше на відповідності структури ґрунту і врожаю рослин.
4.4. Структура ґрунту і врожай
Яким же чином ґрунтова структура впливає на врожай рослин? Прямого впливу практично не має, оскільки формування грубих і дрібних ґрунтових грудок суттєво не може вплинути на проникнення коріння. Але структура – один із основних факторів, що визначає врожай. Структура має вплив на рослини не безпосередньо, а через формування водного, повітряного, поживного, теплового режимів, тобто цей вплив є функціональним. Тому, вивчаючи проблеми, пов’язані з взаємозалежністю структури ґрунту і врожаю, потрібно перш за все мати на увазі, що хороша структура – це сприятливі фізичні режими, які і формують в кінцевому випадку врожай культур.
Це підтверджують результати досліджень агрофізика В. В. Медведєва (1988, 2008). Вчений детально вивчав вплив структури ґрунту на врожай рослин. Досліди проводились у степовій зоні з відсіяними (через сито) агрегатами чорнозему розмірами 20-5 мм, 5-2 мм, 2-0,25 мм і < 0,25 мм. Ці агрегати змішували у різних пропорціях у вегетаційних посудинах. У результаті вегетаційних мікропольових дослідів враховувався врожай культур, причому досліди проводились у оптимальних і засушливих умовах зволоження. У результаті дослідів було встановлено, що в залежності від агрегатного стану врожай культур може відрізнятись в 9 раз – врожай змінювався від 0 до 9 умовних одиниць. Це значить, що завдяки зміні агрегатного стану можна значно підвищити продуктивність ґрунту.
Найбільша маса врожаю при оптимальних умовах зволоження приходиться на діапазон структурних окремостей від 20 до 5 мм. Ймовірно, при хорошому водозабезпеченні саме такого розміру агрегати і сприяють найкращому проростанню насіння, наступному росту і розвитку. А при засушливих умовах рослини краще розвивались на агрегатах розміром < 5 мм. Це значить, з одної сторони, що практично не існує однозначного, встановленого на всі умови найкращого діапазону: в умовах засушливого літа кращі результати можуть бути одержані на більш дрібних агрегатах. З другої сторони, результати цього досліду підтверджують і наведене вище основне положення: структура ґрунту у вигляді її агрегатного стану не впливає безпосередньо на продуктивність. Вона впливає через формування водного, повітряного і поживного режимів рослин. Структура у вигляді агрегатного стану – це основний фактор, який формує ґрунтовий шпаровий простір, у якому містяться всі необхідні речовини для рослин. Це, перш за все, вода, повітря і поживні речовини.
І ще один важливий висновок зроблений із дослідів В. В. Медведєва. Урожай зерна і біомаса рослин підвищуються при значному переважанні агрегатів розмірами 5-2 мм, тобто розмірами агрегатів, які близькі до розмірів насіння (ячменю), з яким проводились досліди. Втім, загальне правило агротехнічного обробітку орного шару давно відоме землеробам: агрегатний склад посівного шару повинен бути представлений агрегатами з розмірами, близькими до розмірів насіння. У цьому випадку здійснюється найкращий контакт насіння з ґрунтовими частками, найкраще відбувається постачання насіння водою.
Із вище сказаного можна зробити два основних висновки:
1. Фундаментальні фізичні властивості, такі як гранулометричний склад, щільність будови ґрунту, мікро- і макроструктура, мають вплив на врожай у вигляді створення оптимальних діапазонів вмісту води, повітря, тепла. Або, враховуючи динамічність цих характеристик, – у підтриманні оптимальних водного, повітряного і теплового режимів для проростання рослин. Фактори агрохімічні – внесення добрив, різних стимулюючих речовин – проявляють себе лише при сприятливих ґрунтово-фізичних умовах.
2. Всі фізичні властивості мають свій оптимальний діапазон, який слід створити і підтримувати для нормального розвитку рослин. Крива залежності врожаю від фізичних факторів має вигляд куполоподібної функції з діапазоном оптимуму.
Отже, один із основних висновків стосується того, що саме водний і повітряний режими визначають врожай, тобто умови вмісту і статусу води та повітря є основними ґрунтово-фізичними факторами розвитку агроценозу. Зупинимось на визначенні оптимальних діапазонів вмісту води та повітря в ґрунті.