Розділ. V. Вплив способів обробітку ґрунту на вміст водостійких агрегатів чорноземів типових

Відомо, що самоорганізуючий стан ґрунту найкраще проявляється під цілиною і перелогом, структурні агрегати набувають зернистого характеру, а великі грудки мають грудкувато-розсипчасту будову. Тривале розорювання ґрунту призводить до формування брилувато-грудкуватої та грудкувато-пилуватої структури ґрунту, отже до її погіршення та втрати агрономічної цінності за рахунок утворення брил, також відбувається зниження вмісту водотривких агрегатів. Ці зміни відбуваються, в основному, в орному шарі ґрунту.

Академік О.Н.Соколовський (1919) підкреслював необхідність знання факторів, що сприяють утворенню та збереженню агрономічно цінної зернистої структури. Він вказував, що основними факторами структури є цементуючі речовини ґрунту, ґрунтові колоїди - гумус та глина. Але їх зв'язуюча здатність проявляється лише в тому випадку, якщо вони в достатній мірі насичені іоном кальцію. Заміщення іону Са²⁺ на Na⁺, К⁺, Н⁺, NH₄⁺ веде не тільки до пептизації ґрунтових колоїдів (цементуючих речовин), але і до переміщення їх в більш глибокі шари ґрунту та формування ущільнених горизонтів.

У той же час не досить лише наявності структури, а необхідно, щоб структурні агрегати не руйнувались під дією води, що відбувається при змочувані та промиванні атмосферними опадами, які містять в собі СО₂, в результаті чого кальцій вилуговується з ґрунту. У цьому випадку в якості структуроутворюючого факторі виступає гумус, який під впливом періодичного висушування та віку частково втрачає здатність пептизуватись, навіть після видалення коагулятора - Са²⁺. Руйнування структури можливе тільки після руйнування гумусу внаслідок дії мікроорганізмів або хімічних реагентів.

За К.К.Гедройцем (1975), механізм утворення водотривкої структури в тучних чорноземах такий: ґрунти ці багаті гумусом, отже, і органічними колої­дними речовинами; кількість мінеральних колоїдних часточок буде залежати від ступеня глинистості материнської породи. Вбирний ґрунтовий комплекс насичений кальцієм і частково магнієм; навколо колоїдних часточок вбирно­го комплексу ґрунтова волога завжди багата сильним коагулятором - гідро­ксидом кальцію; тому такі ґрунти, незважаючи на багатство їх колоїдними фракціями, ніколи не мають вільних колоїдних часточок; часточки ці склеєні у мілкі агрегати, утворюючи мікроструктуру, яка не руйнується навіть при збовтуванні з водою. Внаслідок високої клеючої здатності, головним чином високодисперсної органічної частини вбирного комплексу, здатність ця збе­рігається і у тих первинних агрегатів, хоча і в меншій мірі, ніж у колоїдних часточок. Тому первинні агрегати дають у подальшому більш крупні струк­турні елементи, виконуючи, разом з тим, роль цементу для склеювання час­точок більш крупних механічних фракцій; утворюються макроструктурні елементи, які, в той же час, не можуть досягати більш-менш крупних розмі­рів, оскільки клеюча здатність колоїдних часточок у тій чи іншій своїй час­тині витрачена вже на утворення первинних агрегатів. Але ця мілка структу­ра (зерниста) має велику стійкість відносно розпиляючої дії води і подрібнюючої дії знарядь обробітку. Вчений Вершинін П.В. [43] підкреслює, що не кожна органічна речови­на, що входить до складу ґрунтового гумусу, може надавати ґрунтовим агре­гатам водотривкості, а лише та, яка розчиняється в лугах і не розчиняється у кислотах, тобто гумінова кислота. Вчені зазначають важливу роль ґрунтових мікроорганізмів у створенні водотривкої структури.[36,18] Мікроорганізми сприяють накопиченню у ґрунті міцелію грибів та клеючих речовин (бактеріальний слиз), які є обов'язковою умовою формування структури. Але варто підкреслити, якщо орні ґрунти не поповнювати енергетичними і по­живними речовинами, то присутня в них мікробіологічна діяльність буде відбуватися за рахунок руйнування органічних речовин самого ґрунту, що в кінцевому рахунку призведе до погіршення водотривкості структурних агрегатів

Соколовський О.Н. (1956) висловлював, що глина і гумус повинні самі бути коагульовані кальцієм, для утворення структури. Він підтверджує тот факт, що гумус є фактором водостійкості структури. Отже стосовно вчення О.Н. Соколовського[24] гумусові речовини зв'язуються з мінеральною частиною ґрунту двома шляхами: 1) через "місточки" з багатовалентних катіо­нів, і перш за все, кальцію; 2) внаслідок взаємної дегідратації (коагуляції) мі­неральних і органічних колоїдів. Вивчаючи механіз утворення водотривкої ґрунтової структури, приходять висновку, що макроагрегати більшості досліджуваних ґрунтів утворюються за участю органічних речо­вин.[46] При незначному вмісті органічних речовин (< 2% С) вони беруть участь у формуванні мілких фракцій ґрунтових агрегатів (0,25-3 мм), при більш ви­сокому їх вмісті вони беруть участь в утворенні і крупних фракцій агрегатів (>3 мм). Більша частина (понад 50%) макроагрегатів утворюється за участю вільних і рухомих форм органічних речовин. Менша (17-25%) і найбільш во­дотривка утворюється за участю міцнозв'язаних з мінеральною частиною ґрунту органічних речовин. Основна маса мікроагрегатів (40-60%) утворю­ється за участю органічних речовин, що міцнозв'язані з мінеральною части­ною ґрунту.

Давно вченими висвітлено, що структурний ґрунт здатний у сотні і навіть тисячі разів ефективніше всмоктувати вологу порівняно з безструктурним, розпиленим. При цьому, в просторі пор агрегатів, буде збережена волога і стане доступною для численних мешканців у ґрунті. . Чим структурніше ґрунт, тим краще в ньому умови для забезпечення мешканців ґрунту вологою, біоремедіації, збереження біорізноманіття, зменшення надмірної мінералізації органічної речовини і особливо для секвестрації вуглецю.

Слід зазначити, що однією з основних причин погіршення водотривкості агрегатів є антропогене навантаження. В кінцевому результаті призводить до погіршення щільності, яка за даними В.В.Медведєва (2008) досягає 1,3 г/см і більше. Кількість агрономічно цінних водостійких агрегатів в типових і звичайних чорноземах знизилась на 20-28 %.

Нашими дослідженнями встановлено, що на варіанті диференційованого і безполицевого обробітку в цілому міститься найбільша кількість агрономічно цінних агрегатів і тим самим зменшенням відсотку водотривких агрегатів розміром < 1 мм у зіставлені з оранкою. Слід підкреслити, що у фазу бутонізації та перед збиранням врожаю спостерігається збільшення мілких фракцій, що в свою чергу, вплинуло на вміст структурних агрегатів розміром 1 – 3 мм по всім досліджуваним варіантам.

Отже у період 3-5ти листочків, аналіз показав, що вміст водотривких окремостей розміром 1 – 3 мм (агрономічно цінні) у шарі ґрунту 0 – 20 см становить 25,8% (рис.5.1), у дослідженій товщі 20 – 40 см - 27,4%.

Рис. 5.1. Кількість водотривких агрегатів в шарі ґрунту 0 – 20 см чорнозему типового.

Кількість водотривких агрегатів розміром більше 3 мм на глибині 0 – 20 складає 25,6%, ідентичні значення вимальовуються і в підорному шарі (20 – 40см). Варто відмітити, що в орному шарі ґрунту кількість водотривких агрегатів розміром менше 1 – 0,25 мм становить 18,8%. З глибиною їх вміст варіює, так у досліджуваній товщі 20 – 40 см (рис.5.2)при безполицевому обробітку міститься водотривких окремостей на порядок менше. Слід відзначити, що кількість водотривких агрегатів найменшої фракції розміром менше 0,25 мм, в орному шарі ґрунту становить 29,6%, з відривом на 2,7% менше в досліджуваній товщі 20 – 40 см.

Рис. 5.2. Кількість водотривких агрегатів в шарі ґрунту 20 – 40 см чорнозему типового.

У той же час, в орному шарі ґрунту (0 – 20 см)при диференційованому обробітку кількість водотривких агрегатів розміром 1 – 3 мм становить на 1,4% вище у порівнянні с підорним шаром ґрунту. При цьому, майже аналогічна ситуація вимальовується із фракцією менше 1 – 0,25 мм. Але слід зазначити, що кількість водотривких агрегатів менше 0,25 мм у верхньому шарі ґрунту становить 29,1%. З глибиною (20 – 40 см) їх уміст збільшується на 2,1%. Дещо інша ситуація виникає з водотривкими окремостями більше 3 мм. Так, у шарі ґрунту (0 – 20 см) їх кількість становить 24,8%. З глибиною вміст водотривких агрегатів розміром більше 3 мм незначно збільшується і у шарі ґрунту 20 – 40 см складає 25,2%.

Варто відмітити, що при оранці на 25-27 см в орному шарі грунту (0 – 20 см) кількість водотривких агрегатів більше 3 мм становить 19,1%. З глибиною їх уміст практично не змінюється. У той же час, з діаграми витікає, що уміст водотривких агрегатів розміром менше 1 – 3 мм у товщі ґрунту (0 – 20 см) на 1,1% менше у зіставленні з підорним шаром ґрунту. На варіанті чорнозему типового при оранці у дослідженому шарі ґрунту 0 – 20 см вміст водотривких окремостей розміром менше 1 – 0,25 мм зафіксовано 21,7%, у шарі ґрунту 20 – 40 см їх кількість незначно збільшується. Кількість водотривких агрегатів менше 0,25 мм в шарі ґрунту 0 – 20 см складає 37,1%, у дослідженій товщі 20 – 40 см зменшується вміст на 3,3%.

З цього впливає , що у фазу 3-5ти листочків в досліджуваних шарах ґрунту обох варіантів диференційованого (ДМТ-4) та безполицевого обробітку спостерігалася найбільша кількість агрономічно цінних агрегатів розміром 1-3 мм у зіставлені з оранкою. Але слід звернути увагу на те, що при всіх способах обробітку в ґрунті переважають водотривкі агрегати менше 0,25 мм у всіх трьох варіантах.

Необхідно зазначити, що однією із важливих фаз розвитку сої виявляється фаза бутонізації. Так як, в цю фазу завершується формування усіх органів суцвіть, що в свою чергу, є запорукою майбутнього врожаю.

«Мокре» просіювання показало, що в обох варіантах диференційованого (ДМТ-4) і безполицевого обробітку не відзначаються певних варіацій та диференціації з глибиною всіх досліджуваних фракцій (рис.4.3).

Треба зазначити, що при оранці на 25-27 см в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) кількість водотривких агрегатів більше 3 мм становить 54,3% (рис.5.3.).

Рис. 5.3. Кількість водотривких агрегатів в шарі ґрунту 0 – 20 см чорнозему типового.

Але, з глибиною (рис.5.4.) їх уміст збільшується на півтора відсотка. У той же час, з діаграми витікає, що уміст водотривких агрегатів розміром менше 1 – 3 мм у товщі ґрунту (0 – 20 см) у зіставленні з підорним шаром ґрунту майже ідентичні значення.

Рис. 5.4. Кількість водотривких агрегатів в шарі ґрунту 20 – 40 см чорнозему типового.

Слід зазначити, що на варіанті при оранці на 25-27 см у дослідженому шарі ґрунту 0 – 20 см вміст водотривких окремостей розміром 1 – 0,25 мм складає 23,0%, у шарі ґрунту 20 – 40 см їх кількість збільшується на 1,9% . Так, в дослідженій товщі 0 – 20 см чорнозему при оранці удобреної кількість водотривких окремостей розміром менше 0,25 мм (агрономічно цінні) становить 37,8%, у шарі ґрунту 20 – 40 см - 34,2% .

З вище описаного, витікає, що в фазу бутонізації було зафіксовано найменшу кількість найдрібнішої фракції менше 0,25 мм в умовах диференційованого (ДМТ-4) обробітку на відміну від оранки. В свою чергу, треба відмітити, що особливої ​​різниці у вмісті водотривких агрегатів розміром 1 – 3 мм (агрономічно цінні) між диференційованим та безполицевим обробітком не зафіксовано ; аналогічна ситуація відбувалася і в оранці. Але, найбільша їх кількість виявлена на дослідженому варіанті диференційованого (ДМТ-4) обробітку . Причину цього ми вбачаємо, наявності аборигенного мікроценозу, який наявний при диференційованому обробітку.

В період перед збиранням врожаю у зі ставленні з фазою бутонізації не значно зменшується вміст водотривких агрегатів розміром 1 – 3 мм (агрономічно цінні) в усіх трьох досліджених варіантах, тим самим йде зростання кількості водотривких окремостей більше 3 мм.

Таким чином, аналіз показав, що в орному шарі (0 – 20 см) безполицевого обробітку кількість водотривких агрегатів розміром більше 5 мм становить 25,4%.

З глибиною (20 – 40 см) їх вміст не варіює. Слід звернути увагу, що аналогічна ситуація виникає з фракцією розміром 1 – 3 мм (агрономічно цінні). Дещо інша картина вимальовується із меншою фракцією розміром менше 1 – 0,25 мм. Так, в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) їх вміст становить 22,1%. У більш глибоких шарах ґрунту (20 – 40 см) відсоток зменшується на 0,9%. При цьому, майже ідентична ситуація виникла і із дрібною фракцією розміром менше 0,25 мм.

У той же час, практично аналогічна картина вимальовується з перепорозділом водотривких агрегатів на варіанті диференційованого обробітку у порівнянні з безполицевим обробітком.

«Мокре» просіювання чорноземів типових показує, що при оранці на 25-27 см (контроль) в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) кількість водотривких агрегатів більше 3 мм становить 19,1%. З глибиною їх уміст практично не змінюється. У той же час, з діаграми витікає, аналогічна ситуація, щодо вмісту водотривких агрегатів фракцій розміром 1 – 3 мм (агромічно цінні) та з дрібними фракціями.

Треба звернути увагу на те, що наприкінці вегетації ми не відстежили особливої диференціації в кількості водотривких агрегатів різних фракцій в умовах всіх досліджуваних способах обробітку.

Разом із тим, результати розрахунку коефіцієнта водотривкості чорноземів типових показали, що він має приблизно однакові значення в умовах всіх обробітків. Так, в період 3х-5ти литочків в шарі ґрунту 0-20 см диференційованого (ДМТ-4) обробітку коефіцієнт структурності становить 0,8, не значно нижче в ґрунті при оранці (0,7) . Однак , вже в середині і в кінці вегетації значення їх вирівнюються. Аналогічна ситуація спостерігається і по решті варіантів . Майже ідентична тенденція зберігається і в більш глибоких шарах ґрунту.