systema-zemlerobstva-no-till

останній з покривних культур і з ґрунту може іммобілізуватися або "зв'язатися" у фізичну структуру мікробів. Внаслідок цього азот покривної культури не буде доступний для сільськогосподарських культур. Лише коли мікроби загинуть, азот "мінералізується" і стає доступним для використання наступними культурами.

Рослинна маса покривної культури суданської трави може мати відносно високий коефіцієнт співвідношення вуглецю (С) до азоту (N) 50:1. Коли мікроорганізми використовують це джерело вуглецю вони забезпечені необхідним для цього азотом лише на 20%. В такій ситуації мікроорганізми іммобілізують весь азот, що міститься в біомасі суданської трави, а невистачаючу його кількість будуть споживати з ґрунту.

При використанні бобових культуру в ролі проміжних, в яких відносно вузьке співвідношення C:N, спостерігається незначна іммобілізація або взагалі її відсутність. Таким чином, азот бобових рослин може бути швидко мінералізований. При тривалому періоді розкладу азот надходить в ґрунт раніше, ніж наступна культура буде його використовувати.

За даними бразильських вчених (Адемир Калагари, 2008), приблизно 65 70% вуглецю післяжнивних рештків гороху і кроталярії індійської (C:N = 32 і 24, відповідно) мінералізуються вже в перші два тижні після їх заробки в ґрунт. Якщо азот мінералізується швидко і його надходження перевищує потреби вирощуваних культур, цей азот може бути вимитим з ґрунту.

Досягнення балансу між вивільненням азоту із залишків, що розкладаються, і потребою в ньому культур є оптимальним варіантом, який забезпечує підвищення загальної ефективності системи землеробства. Регулювати це можна строками знищення покривних культур. У цілому спостерігається така залежність: чим більш зрілі покривні культури, тим ширше співвідношення C:N і повільнішим є процес їх розкладання.

Зменшення втрат доступних поживних речовин з ґрунту при використанні покривних культур має землеробське і екологічне значення. Про обсяги зменшення втрат можна судити за даними Guiraud et al. (1990). За отриманими результатами підсівна культура пажитниця багатоквіткова зменшувала втрати в три рази (з 124 кг/га до 40 кг/га). За даними Jackson et al. (1993) при вирощуванні покривних культур з

161

листопада по березень вони накопичили наступну кількість азоту: гірчиця біла – 200 кг/га, жито – 129, фацелія – 182, редька олійна – 161 кг/га. Ці дані свідчать про можливість ефективно керувати кругообігом азоту в системі землеробства No till при мінімальній його втраті.

Накопичення азоту бобовими культурами є ключовим чинником вирощування покривних культур. Акумуляція азоту бобовими покривними культурами зазвичай знаходиться в межах від 40 до 200 кг на гектар. Обсяг накопиченого і доступного для використання наступними рослинами азоту залежить від того, які види бобових культур вирощувалися, від загальної кількості створеної ними біомаси, вмісту азоту в рослинах та погодних умов, що склалися в період їх вегетації.

Відсоток доступного для культур азоту, одержаного із проміжних бобових культур, може становити від 40 до 60% від загального обсягу, що накопичився в бобових культурах. Наприклад, культура вики волохатої, яка акумулює до 180 кг/га азоту, віддає наступним зерновим або овочевим культурам близько 90 кг/га азоту. За підрахунками Грег Хойт, (Державний Університет в Північній Кароліні) 40% азоту, який міститься в бобових рослинах, стає доступним у перший рік після того, як покривні культури знищуються хімічним способом і використовуються в якості рослинного покривного шару ґрунту. Якщо покривну культуру вносити в ґрунт у вигляді зеленого добрива, то кількість азоту, що буде доступна наступній культурі, зросте до 60%.

За даними Harper et al. (1995), при використанні в якості покривної культури конюшини, накопичення азоту досягало 323 кг/га, а його втрати складали всього 0,25 кг/га або менше 0,1 %. Разом з тим у посушливих умовах втрати азоту з рослинних решток бобових культур при їх розміщенні на поверхні ґрунту можуть сягати 1/3 частину їх загального вмісту (Sarrantonio и Scott, 1988). Крім цього, в посушливих умовах внаслідок повільного розкладу, можливе пізнє використання азоту рослинних решток наступними культурами Lemon et al. (1990).

Крім одержання азоту з бобових культур, покривні культури також сприяють рециркуляції інших поживних речовин. Азот (N), фосфор (P), калій (K), кальцій (Ca), марганець (Mg), сірка (S) акумулюються покривними культурами під час вегетації. При заробці органічної речовини покривних культур або залишенні на поверхні ґрунту у вигляді мульчуючого шару, накопичені в ній поживні речовини вивільняються у процесі її розкладу (декомпозиції). Д р Грег Хойт розробив метод оцінки

162

приросту поживних речовин у покривних культурах з метою зниження обсягів внесення добрив для наступних культур. У таблиці 3.9 наведені біомаса й поживні речовини, які акумулюються деякими покривними культурами.

Таблиця 3.9. Накопичення біомаси* та поживних речовин покривними культурами , кг/га

Культура	Біомаса	Азот	Калій	Фосфор	Марганець	Кальцій
Вика волохата	3 260	141	133	18	18	52
Конюшина
малинова	4 243	115	143	16	11	62
Жито	5 608	89	108	17	8	22

* суха маса рослинного матеріалу надземної частини

Деякі види дводольних рослин мають здатність акумулювати певні поживні речовини у своїх тканинах з великою концентрацією. Наприклад, гречка, люпин, буркун білий мають здатність поглинати з ґрунту недоступний для інших видів рослин фосфор. Люцерна й інші види сидеральних культур з глибокою кореневою системою здатні поглинати поживні речовини з глибоких шарів і таким чином піднімати їх до поверхневої кореневої зони, де вони будуть доступні для наступних культур.

Збільшення вмісту доступних форм мінеральних елементів живлення відбувається не лише за рахунок вивільнення їх з біомаси, яка розкладається. При розкладанні органічних речовин у якості побічного продукту життєдіяльності мікробів утворюються азотні й органічні кислоти. Ці органічні кислоти вступають у взаємодію з нерозчинними ґрунтовими мінералами й фосфатами, перетворюючи поживні речовини в доступні для рослин форми.

В якості покривних культур можливе використання різних їх видів

Озимі покривні культури висіваються пізно літом або восени для забезпечення покриву ґрунту у осінній та зимовий періоди. Часто для цього використовують бобові культури з метою отримання додаткової вигоди – фіксації атмосферного азоту і збагачення ним ґрунту.

Добирати культури необхідно у відповідності до кліматичних умов зони. Найбільш придатною бобовою культурою є вика, а із злакових жито. Ці культури можуть висіватися як окремо, так і в суміші. Спосіб сівби – суцільний. Тенденції в напрямку змін кліматичних умов в Україні,

163

які намітилися у зв’язку з глобальним потеплінням, є сприятливими для озимих культур (подовжується вегетаційний період, пом’якшуються зими та зменшується інтенсивність наростання температур у весняний період). В цих умовах для зменшення виробничих витрат можливо доцільним буде, при наявності осінніх опадів, використання посіву дрібнонасінних озимих культур розкидним способом.

Ярі покривні культури вирощують протягом певної частини одного вегетаційного сезону. В цю групу в рівній мірі входять як теплолюбні , так і холодостійкі культури, які можна висівати після різних зернових колосових. До них належать: з групи бобових горох, соя, буркун, а з не бобових – суданська трава, сорго, гречка. Це далеко не повний перелік і в кожному конкретному випадку необхідно добирати проміжну культуру у відповідності до завдань, які при цьому необхідно вирішувати.

Кількість сухої органічної речовини, яку здатні накопичити окремі покривні культури, оцінюється в середньому від 2 до 4 і більше т/га, що еквівалентно 20 25 т/га гною.

Американські вчені вважають, що щорічного надходження в ґрунт біля 5,4 т/га рослинних решток достатньо для підтримання постійного рівня вмісту органічної речовини в ґрунті (нульового балансу гумусу) на землях, що постійно знаходяться в сільськогосподарському використанні.

В число покривних культур входить і зелена мульча. Під зеленою мульчею слід розуміти покривну культуру, яку всівають в міжряддя широкорядних однорічних або багаторічних культур. Зелена мульча пригнічує ріст бур’янів, зменшує водну ерозію, підвищує родючість ґрунту та поліпшує інфільтрацію води в ґрунт. Прикладом може бути посів вики мохнатої в міжряддя кукурудзи перед змиканням рядків за висоти кукурудзи до 50 см або буркуну чи конюшини в міжряддях саду.

Рідше, як покривні, використовуються підсівні культури. В наших умовах серед культур, які придатні для цього є люпин жовтий та багаторічний, серадела. Інколи в якості покривних підсівних культур за кордоном використовують багаторічні трави. За високої собівартості такої покривної культури в нашій країні її не використовують.

Види покривних культур вибирають виходячи з мети їх використання та урахуванням ґрунтово кліматичних умов і схеми сівозміни.

164

Якщо використання покривних культур передбачає забезпечення готовим біологічно зв'язаним азотом наступні культури сівозміни, тоді варто вибирати вид з родини бобових, наприклад, вигну (вона зв'язує азот і має вузьке співвідношення C:N в рослинних рештках). Якщо покривні культури повинні виконувати роль мульчуючого шару і служити засобом пригнічення бур'янів, тоді варто вибирати вид з широким співвідношення C:N, тобто покривні культури повинні нарощувати велику біомасу та відповідати характеристикам, що забезпечують пригнічення росту бур'янів (суданська трава або сорго).

Серед культур для використання в якості покривних можуть бути представники з групи не бобових, наприклад, гречка. Це дводольна однорічна яра культура, яка росте дуже швидко і може зацвісти через 4 6 тижнів. Рослини досягають висоти 1,0 1,5 м, мають основне стебло із численними бічними відгалуженнями. У гречки глибокий стрижневий корінь і поверхневе неглибоке дуже розгалужене вторинне коріння. Гречку можна вирощувати для пригнічення росту бур'янів і посилення циркуляції поживних речовин. Квіти гречки приваблюють комах, тому деякі виробники використовують цю культуру як засіб для забезпечення високих медозборів та залучення корисних комах у землеробську систему. Гречка є ефективним поглиначем фосфору. Основним недоліком гречки є швидке утворення життєздатного насіння, що може привести до проблеми засмічення падалицею наступних посівів сільськогосподарських культур.

З групи бобових часто використовують для проміжного вирощування вигну. Існують декілька інших назв цієї культури: горох коров’ячий, доліхос круглонасіннєвий, спаржева квасоля. Вигна є швидкозростаючої яровою покривною культурою, яка може добре рости і розвиватися на різних типах ґрунтів. Маючи стрижневий корінь, який може використовувати вологу із глибоких шарів ґрунту, вона може добре розвиватися в посушливих умовах. Рослини вигни можуть скласти гарну конкуренцію бур'янам. Цей вид має середню продуктивність сухої біомаси 200 300 ц/га, яка містить 3 4% азоту. Максимальної величини біомаса досягає через 60 90 днів. Рослинні рештки мають достатню соковитість і легко розкладаються при внесенні в ґрунт. Вигну можна висівати навесні, коли пройде загроза заморозку і до пізнього літа суцільним способом з нормою висіву 40кг/га або навіть розкидним способом з нормою 70 120 кг/га. Необхідно збільшувати норму висіву при нестачі вологи в ґрунті. Деякі культурні види та сорти мають витке

165

стебло , тому їх краще висівати в суміші з іншими видами, наприклад, з суданською травою. За механічного знищення вигна здатна до активного вторинного росту через кілька днів після косовиці або підрізування.

Суміші різних видів покривних культур можуть краще вирішувати завдання, які ставляться перед ними, ніж одновидові посіви. Наземна біомаса покривних культур і відповідно вміст азоту в ній може збільшитися при використанні суміші таких покривних культур, які здатні використовувати в більшій мірі запас поживних речовин та більш раціонально використати запас доступної вологи. Наприклад, покривні культури з глибоким проникненням коренів можуть бути використані в комбінації з покривними культурами з поверхневим розташуванням кореневої системи для оптимального використання вологи.

Конкуренція за ґрунтовий азот при використанні суміші покривних культур приводить до збільшення концентрації біологічного азоту, який накопичують бобові культури. Зернові культури звичайно мають більш ефективну кореневу систему, яка формується швидше, ніж у бобових. Внаслідок цього вони швидше поглинають азот і відповідно знижують його концентрацію в ґрунті. Це зумовлює більш інтенсивне формування бульбочкових бактерій на коренях бобових рослин, що посилює поглинання ними атмосферного азоту.

Циркуляція азоту може також регулюватися за допомогою різних сумішей покривних культур. Комбінація рослин з широким співвідношенням C:N, що мають глибоку кореневу систему, з рослинами, які мають вузьке співвідношення C:N (бобові) може вплинути на мінералізацію рослинних залишків покривних культур. При цьому вивільнення азоту з післяжнивних залишків може бути більш ретельно сплановане. В такий спосіб можна оптимізувати ефективність використання зв'язаного азоту наступними культурами.

Використання сумішей покривних культур буде найбільш оптимальним варіантом для вирішення завдання пригнічення бур'янів з використанням алелопатичного потенціалу кожного виду покривних культур. Більш широкий спектр контролю над бур'янами можливий при використанні складних сумішок, які формуються з кількох видів культурних рослин. Суміші покривних культур можуть мати більш сильний вплив на шкідників, ніж чисті посіви окремих видів, тому інколи варто включати в сумішки види незалежно від їх біопродутивності або накопичення азоту, якщо ці види є привабливими для корисних комах.

166

Покривні культури на час сівби основної культури мусять припинити свою вегетацію. Тривалість вегетації цих культур визначається не їх біологічними властивостями, а тими завданнями, які на них покладені. Крім цього, на більшій території України фактором, який обмежує час їх вегетації, є кількість вологи, яку вони можуть спожити без зменшення її запасу для основної культури сівозміни.

Гербіциди є найпоширенішим засобом припинення росту в першу чергу озимих покривних культур у системі землеробства No till. Але це не єдиний засіб. Серед інших не хімічних методів можуть бути використані косовиця і механічне прикочування посівів. Якщо дозволяє час і кількість вологи скошування покривної культури озимого жита проводиться у період, коли пильники стають повністю видні і при розминанні стебла висипається пилок. Якщо скосити раніше, жито може відрости знову.

Ланцюгові косарки забезпечують більш рівномірний розподіл рослинної мульчі по поверхні ґрунту. Ротаційні косарки можуть викидати скошену масу в одну сторону. Ріжучі косарки створюють більш рівномірний розподіл рослинної маси, але потрібно, щоб після них не залишалися не скошені стебла. Якщо погода пізньої весни продовжує залишатися прохолодною і вологою, жито може більш інтенсивно відростати, ніж при теплій і сухій погоді. Правильний вибір часу для скошування або прикочування є ключовим моментом ефективності покривних культур.

Для бобових культур механічне знищення буде найбільш ефективним, коли вони перебувають у фазі формування насіння чи довжина стебла на ґрунтовій поверхні досягає 25 см. Якщо скошування поєднується з наступним передпосівним внесенням гербіциду, знищення бобових культур буде найбільш ефективним.

Посіви ярих покривних культур, які швидко припиняють свій ріст і розвиток від низьких температур, не потребують іншого способу знищення. Гречка, овес та сорго відповідають саме цим вимогам. Покривні культури, які гинуть у зимовий період, забезпечують покриття ґрунту мертвою рослинною масою впродовж усього осінньо зимового періоду.

3.4 Місце механічного обробітку ґрунту в системах землеробства

167

З моменту виникнення землеробства людина займалася обробітком ґрунту для вирощування сільськогосподарських культур. Обробіток ґрунту це спосіб інтенсифікації його використання, як основного засобу виробництва, з метою отримання більшої кількості продуктів харчування. Тому перед землекористувачем постійно стояла одна й та ж проблема, як обробляти ґрунт, щоб отримувати максимальний урожай. Ця необхідність отримання все більшої кількості продовольства зумовлювала водночас прояв недостатньої турботи про основний засіб, який здавався вічним і безмежним.

Питання обробітку ґрунту глибоко чи мілко, з обертанням чи без обертання скиби, які для цього необхідно конструювати і застосовувати знаряддя постійно турбували землероба. В усі часи обробіток ґрунту був і залишається одним з найбільш енергомістких і дорогих процесів у землеробстві. За різними підрахунками сьогодні в середньому на нього припадає 40% енергетичних і 25% трудових затрат загального обсягу польових робіт, витрачається за узагальненими даними близько 500 тис. тон пального в рік. Це все для того, щоб щорічно перемістити ґрунту стільки, скільки несуть води усі річки світу. Природні екосистеми за рівнем загальної продуктивності органічної речовини не поступаються агроекосистемам, але там відсутній такий обсяг механічної роботи. За висловом М.К.Шикули «природа ніколи не орала». При цьому в природних умовах спостерігається підвищення родючості ґрунту, а не її зниження.

За багатовікову історію обробіток ґрунту постійно зазнавав і зазнає в теперішній час значних змін. Механічний обробіток ґрунту поряд з системою сівозмін, удобрення, захисту посівів від бур’янів, шкідників і хвороб є однією з найважливіших ланок будь якої системи землеробства. Сам по собі обробіток не є матеріальним ресурсом урожаю. Він не привносить у ґрунт вологу, поживні речовини або енергію. Дія механічного обробітку ґрунту полягає у зміні об’ємів твердої, рідкої, газоподібної фаз ґрунту, які впливають на фізичні, хімічні та біологічні процеси, прискорюючи або сповільнюючи темпи синтезу і розкладу органічної речовини.

Найбільший вплив обробітку на урожайність культур спостерігається в умовах, коли він проводиться з урахуванням особливостей тієї чи іншої ґрунтової відміни, кліматичних і погодних умов та біологічних особливостей вирощуваних культур. При відсутності

168

цього і шаблонному підході до обробітку, без тісної взаємодії з іншими ланками відповідної системи землеробства в конкретній природно кліматичній зоні обробіток сприяє деградації ґрунту і зниженню його родючості.

На сьогодні все ще, як в світовому землеробстві, так і в Україні, пальма першості належить традиційним технологіям обробітку ґрунту. В основі таких технологій є застосування полицевого обробітку з використанням плугів різного призначення і різних конструкцій та інших ґрунтообробних знарядь, що обертають скибу. Такі технології мали і мають місце за умов відсутності ризиків появи водної та вітрової ерозії. Якщо є такі ризики, то технологія обробітку ґрунту змінюється на безполицеву з використанням ґрунтообробних знарядь, що не обертають скибу. Це плоскорізи, плуги без полиць, чизельні розпушувачі, дискові знаряддя.

Застосування безполицевого обробітку ґрунту певною мірою сприяло і проявам тенденцій до його мінімізації. Не вдаючись в історію цього питання, слід наголосити лише на тому факті, що економічна криза 90 х років лише прискорила процес переходу на мінімальні технології обробітку. В окремі роки цього періоду до половини орних земель не були оброблені з осені внаслідок нестачі пального. Це змушувало керівників підприємств застосовувати поверхневий обробіток навесні, щоб забезпечити таким чином проведення сівби ярих культур. Але до мінімізації обробітку ґрунту спонукав не лише фактор дефіциту та високих цін на паливно мастильні матеріали.

В сучасних інтенсивних системах землеробства застосування важких ґрунтообробних машин, знарядь, тракторів за багатоопераційних технологій вирощування сільськогосподарських культур призводить до надмірного ущільнення ґрунту, погіршення його агрофізичних властивостей, а отже, зниження врожайності. Інтенсивність обробітку ґрунту в Україні зросла в останні роки в 1,5 рази, маса сільськогосподарських машин – у 2 рази, а урожайність за рахунок погіршення агрофізичних властивостей ґрунту зменшилася на 10%. При вирощуванні просапних культур поле перекривається слідами машин і тракторів 1,5 2 рази. Ці та інші негативи і стали першопричиною переходу на мінімальні технології обробітку ґрунту.

Мінімалізація відбувається за такими основними напрямками:

169

1)Скорочення кількості і зменшення глибини обробітку. При підготовці ґрунту під озимі після гороху і кукурудзи на силос використовується поверхневий обробіток замість оранки. Замінюється оранка поверхневим обробітком також під ярі культури, частіше після просапних попередників;

2)Поєднання кількох операцій в одному технологічному процесі, що можливо за рахунок конструювання комбінованих агрегатів, кількість і різноманіття яких на ринку постійно зростає;

3)Мінімізація обробітку ґрунту при догляді за чистим паром і просапними культурами за рахунок заміни механічного способу знищення бур’янів хімічним.

Кінцевим проявом тенденції переходу від традиційних до ґрунтозахисних і мінімальних технологій є технологія нульового обробітку ґрунту. За такої технології ґрунт піддається механічному обробітку лише в зоні роботи сошника сівалки, який робить щілину в посівному шарі ґрунту і кладе в неї насіння. Решта чинників (вплив кореневих систем, ущільнення від проходу тракторів і сільськогосподарських машин та ін.), що можуть впливати на фізичні показники ґрунтів, присутні в цій технології, як і в інших.

Традиційно вважається, що обробіток ґрунту вирішує наступні завдання, які оптимізують ґрунтові умови для вирощуваних культур:

-надання ґрунту на тій чи іншій глибині дрібно грудкуватого стану із сприятливою будовою, що забезпечуватиме оптимізацію водно повітряного, теплового та поживного режимів ґрунту;

-посилення обігу поживних речовин та активізація мікробіологічних процесів;

-знищення бур’янів, збудників хвороб та шкідників;

-загортання на потрібну глибину добрив, хімічних меліорантів та рослинних решток та залишення стерні на поверхні ґрунту;

-запобігання ерозійним процесам;

-позбавлення життєздатності багаторічної рослинності цілинних і перелогових земель, що освоюються, а також сіяних багаторічних трав;

-надання верхньому посівному шару ґрунту стану, що забезпечуватиме якісну сівбу.

170