systema-zemlerobstva-no-till

Встановлено, що твердість ґрунту суттєво зростає в верхньому (7 10 см) шарі (рис.2.1). Це посівний шар, в якому розміщується насіння сільськогосподарських культур. Проте, дані наведеного вище графіка засвідчують, що твердість ґрунту посівного шару не надто залежить від передпосівного обробітку, як це вважалося раніше. Навіть при відмові від механічного обробітку твердість посівного шару ґрунту знаходиться в межах оптимальної, що забезпечує безперешкодне проростання насіння сільськогосподарських культур.

Нижче посівного шару відмічається зона, умовно названа, зона стабілізації твердості ґрунту (10 22 см). Відмова від механічного обробітку ґрунту за системи землеробства No till призводить до підвищення твердості ґрунту в цій зоні , але не перевищує оптимально допустимі значення для культурних рослин.

Третя зона (до 40 см) виявилася найбільш ущільненою за традиційної системи обробітку ґрунту. В науковій літературі і практики називають її плужною підошвою. Формується вона під впливом постійного обробітку плугом на певну глибину. Зміна структури цього ущільненого шару ґрунту може відбуватися під впливом кореневої системи вирощуваних культур і бур’янів, тому вона спостерігається не на кожному полі. Це можна помітити, порівнюючи рис. 2.1 і 2.2.

Рис. 2.2. Твердість ґрунту в полі ярої пшениці після сівби залежно від технологій обробітку ґрунту.

71

В полі ярої пшениці двохпільної сівозміни озима пшениця – яра пшениця (рис. 2.2) показники твердості ґрунту в залежності від технології обробітку ґрунту були вищими, ніж на полі кукурудзи у трьохпільній сівозміні соя яра пшениця кукурудза (рис. 2.1) хоч і мали таку ж тенденцію.

Наведені дані свідчать, що культури з різним типом кореневої системи (пшениця і кукурудза) справляють не однаковий вплив на твердість ґрунту. Коренева система кукурудзи більш потужна і проникає на більшу глибину, ніж коренева система озимої та ярої пшениці. З

наведених даних наступний висновок: підбираючи певне чергування культур в сівозміні можна до певної міри впливати на твердість ґрунту в кореневмісному шарі без застосування механічних заходів його обробітку.

Природна рослинність (бур’яни), навіть після трьох років відсутності механічного обробітку, не здатна суттєво зменшити твердість ґрунту. На абсолютному контролі, де не проводився механічний обробіток ґрунту і хімічний контроль забур’яненості, а лише висівалися сільськогосподарські культури, як в полі кукурудзи, так і в полі пшениці відмічалася більш висока твердість по всіх шарах ґрунту.

2.4.1.3 Структурно агрегатний склад кореневмісного шару

ґрунту

Структура ґрунту є одним із показників його рівня родючості. До агрономічно цінних відносять ґрунтові агрегати, які мають розмір 0,25 10 мм. Важливо, щоб агрегати ґрунту мали високу водостійкість, тобто були здатні протистояти розмиванню водою. В цілому вважається, що ґрунт з оптимальною структурою повинен містити близько 80% повітряно сухих агрегатів розміром 0,25 10 мм, 70% з яких – водостійкі.

Від структури ґрунту залежить співвідношення в ньому між водою і повітрям. Для структурних ґрунтів властива підвищена водопроникність, що сприяє вбиранню і утриманню вологи опадів. Добра водопроникність ґрунтів запобігає поверхневому стоку дощової і талої води на схилах, що значно послаблює водну ерозію.

Структурний ґрунт характеризується низькою зв’язністю, легко розсипається, менш схильний до запливання і утворення кірки. Структура

72

ґрунту в часі величина динамічна, оскільки на неї діють фактори, які спричинюють як руйнування, так і утворення структурних грудочок.

Розрізняють три основні групи причин руйнування структури:

Механічні причини. Структура руйнується при механічній дії знарядь під час обробітку та машин , що переміщуються по полю, від удару дощових крапель, граду та інших факторів.

Фізико хімічні причини. Зміна концентрації ґрунтового розчину внаслідок динаміки вологості, внесення добрив, використання поживних речовин рослинами по різному впливають на структуроутворення, міцність агрегатів та їх руйнування. Давно встановлено, що обмінні катіони та аніони, а також органічна речовина є найбільш впливовими тому, що коагулюють первинні часточки ґрунту або пептизують уже коагулянти чи склеюють їх в грудочки. Вимивання клейких речовин веде до руйнування структури. В орних землях хімічне руйнування агрегатів відбувається ще і внаслідок вилуговування кальцію.

Біологічні причини. Аеробні мікроорганізми повністю руйнують органічну речовину ґрунту, в тому числі навіть умовно стійкі гумусні сполуки. Цей процес відбувається на поверхні кожної грудочки. Оскільки органічна речовина приймає участь у створенні ґрунтових агрегатів, то її мінералізація призводить до їх руйнування. Але з іншого боку, продукти обміну і автолізу ґрунтових мікроорганізмів є найважливішими речовинами, що цементують грудочки.

Таким чином, міцність структури внаслідок багатофакторного впливу постійно змінюється аж до її руйнування. Проте, паралельно цьому руйнівному процесу в ґрунті постійно чи періодично у відповідних шарах відбуваються процеси, які сприяють відновленню структури за рахунок утворення гумусу з рослинних решток і гною та поглинання двовалентних катіонів.

Вирощування сільськогосподарських культур це також впливовий фактор на структурний стан, особливо такої ланки технології, як обробіток ґрунту. За різних технологій обробітку ґрунту названі причини руйнування структури можуть мати місце всі, або окремі з них ( рис. 2.3.).

73

Рис. 2.3. Стабільність ґрунтових агрегатів залежно від технології обробітку ґрунту, % (Tebrugge and Bohrnsen, 1997)

Вдослідженнях, проведених в НУБіПУ на Агрономічній дослідній станції, встановлено, що на структурно агрегатний склад ґрунту різні технології його обробітку, традиційна і нульова, по різному впливають на вміст агрегатів тієї чи іншої фракції.

Уфазу кущення озимої пшениці в залежності від технології обробітку ґрунту сума мега (>10 мм) та мікроагрегатів (< 0,25 мм) різна. В шарі ґрунту 0 5 см за традиційної технології вміст цих агрегатів складав 29,56%, в тому числі мегаагрегатів 27,65%, в той час як за технології нульового обробітку ці показники рівнялися 9,28% і 7,52%. Тобто, бриластої фракції за нульової технології містилося на 20% менше. Кількість агрономічно цінних агрегатів (0,25 10 мм) також була більшою за нульової технології і становила біля 90%, а за традиційної 75%.

Вінших шарах ґрунту відмічена така ж закономірність щодо його структурно агрегатного стану. Він мав оптимальну структуру з вмістом повітряно сухих агрегатів розміром 0,25 10 мм 80 90%. Виключення склав шар ґрунту 10 15см. Сума агрегатів розміром 0,25 10 мм за традиційної

74

технології обробітку ґрунту складала лише 69%, в той час як за нульового обробітку ґрунту цей показник рівнявся 87%.

В дослідах, проведених на чорноземних ґрунтах Київської області при вирощуванні озимої пшениці, мінімізація обробітку ґрунту за глибиною з застосуванням плоскорізних знарядь сприяла покращенню його структурного стану. Бриластість верхнього шару була на 12,7 22,15% меншою порівняно до оранки, а вміст агрономічно цінних агрегатів відповідно складав 69% і 61%.

За свідченнями багатьох дослідників, технології обробітку ґрунту мають також суттєвий вплив на водостійкість ґрунтових агрегатів. В стаціонарних дослідах в КСП “Дніпро” Кагарлицького району Київської області при застосуванні мінімального безполицевого обробітку ґрунту під цукрові буряки кількість водостійких агрегатів складала 58%, а по оранці – 46%. Це спонукає до висновку, чим менше механічно розпушується ґрунт, тим краще зберігається і відновлюється його структура. Про це свідчать і інші дані цього досліду. Вміст водостійких агрегатів в шарі 30 40 см, який взагалі не обробляється, був на всіх варіантах обробітку значно більший, ніж в шарах, які обробляються.

2.4.2Формування запасів ґрунтової вологи

Вода – основа всього живого. Відомий вчений ґрунтознавець і лісівник Г.М.Висоцький в свій час писав: «Вода разом з розчиненими в ній поживними речовинами є справжньою кров’ю живого організму». Щоб одержати врожай сільськогосподарських культур необхідно в першу чергу забезпечити їх життєву потребу в воді. В любій системі землеробства цьому приділяється першочергова увага.

Основним джерелом надходження вологи в ґрунт є атмосферні опади. Тому одним з головних завдань любої системи землеробства є максимальне накопичення вологи в ґрунті. Запаси вологи зазвичай оцінюють в 1, 1,5 або 2 метровому шарі ґрунту. Кожен тип ґрунту має свій рівень можливого накопичення вологи. Академік О.О.Никонов вважає, що для одержання гарантованого врожаю необхідно 700 мм опадів за рік.

В Україні лише невелика кількість сільськогосподарських угідь одержує таку кількість атмосферних опадів, а більша частина території характеризується гострою нестачею ґрунтової вологи при надлишку тепла. Тому, виходячи з закону мінімуму, за таких умов у першому

75

мінімумі із основних факторів життя рослин є вода і вологозабезпеченість посівів. Отже, для продуктивного і стійкого землеробства в таких районах необхідно, щоб в метровому шарі ґрунту на початок вегетаційного сезону було накопичено 150 190 мм продуктивної вологи.

Серед великої кількості агрозаходів з вологонакопичення і впливу на водний режим у напряму його оптимізації в традиційних системах землеробства вважається, що обробіток ґрунту є чи не найбільш значущим, тому що водний режим, як комплекс явищ надходження, перерозподілу, нагромадження та випаровування вологи в ґрунті, в значній мірі залежить від щільності його будови, яка регулюється в переважній більшості обробітком.

Різні системи обробітку ґрунту передбачають застосування комплексу заходів, якими вирішуються конкретні завдання в тому числі і регулювання водного режиму. Накопичення вологи в ґрунті під майбутню культуру починається відразу після збирання попередника. В традиційній системі землеробства загально визнаним заходом збереження вологи в ґрунті, що залишилася після збирання культури, є лущення. Теоретичне обґрунтування даного заходу детально викладене в усіх підручниках і посібниках із землеробства.

Після звільнення поля від попередника, волога швидко втрачається внаслідок капілярного випаровування з поверхні ущільненого шару ґрунту. Лущенням стерні створюється розпушений шар і одночасно руйнуються капіляри, що і спричиняє зменшення випаровування вологи. Звісно, що цей розпушений шар втрачає частину ґрунтової вологи внаслідок його висихання, але нижні шари будуть захищені від таких втрат. При цьому, атмосферні опади будуть легко поглинатися цим розпушеним шаром порівняно з поверхнею поля, що залишається ущільненою. Отже, при збільшенні загальної щілинності ґрунту підвищується його здатність швидше і більше вбирати вологи атмосферних опадів.

В системі мінімального обробітку також передбачається застосування заходів зі збереження і накопичення ґрунтової вологи. Цьому сприяють рослинні рештки, що частково або повністю залишаються на поверхні ґрунту в залежності від способу його обробітку, що зменшує втрати вологи. Як і за традиційної технології, регулюванню піддається також щільність ґрунту.

76

Частково щільність ґрунту змінюється під впливом кореневої системи вирощуваних культур та ґрунтової біоти. Ці фактори позитивно впливають на підвищення здатності ґрунту вбирати воду, зменшуючи загрозу утворення поверхневого стоку.

За системи нульового обробітку вплив механічних засобів на щільність будови ґрунту відсутній. Регуляторними факторами зміни її показників залишаються лише природні (волога, температура) та біологічні (коренева система рослин, дощові черв’яки, ґрунтові тварини). Основне завдання із зменшення втрати вологи з ґрунту виконує не механічний обробіток, а залишені на поверхні ґрунту рослинні рештки. Вони захищають ґрунт від перегрівання.

Результати тривалих стаціонарних досліджень засвідчили, що технологія його обробітку може суттєво впливати на кількість накопиченої вологи в ґрунті. Дослідженнями М.К.Шикули встановлено, що за полицевого обробітку розпушений на глибину 20 см орний шар в результаті конвекційно дифузного випаровування втратив залишкову кількість вологи, тоді як на безполицево підготовленій ділянці ця волога збереглась завдяки меншій розпушеності ґрунту і захисній дії мульчі з рослинних решток.

В різні проміжки часу визначення запасів продуктивної вологи (8 серпня – 4 жовтня), її кількість в шарі 0 20 см коливалась на варіантах полицевого обробітку на глибину 20 22 см в межах 11,8 – 25,5 мм, а на безполицевих варіантах за мінімального обробітку на глибину 5 7 см 17,0 31,9 мм. Наявність ущільненого прошарку на глибині 10 20 см за безполицевого обробітку сприяла підтягуванню і замиканню капілярної вологи. Запаси її продуктивної частини в шарі ґрунту 0 50 см складали по оранці 31,9 69,4 мм, а по мінімальному безполицевому обробітку – 42,4 79,7 мм.

Аналогічні результати одержані Ф.Т.Моргуном в умовах Полтавської області. На зораному полі вміст продуктивної вологи весною наступного року в 2 х метровому шарі ґрунту становив 200 мм, а за безполицевого обробітку вологи було більше на 11,7 27,9 мм.

Технологія нульового та мінімального обробітку ґрунту сприяє кращому вологонакопиченню. Цьому підтвердженням є дані одержані в 2007 році в умовах стаціонарного досліду в Агрономічній дослідній станції НУБіПУ Васильківського району Київської області. Запаси продуктивної вологи в посівах озимої пшениці (двохпільна сівозміна

77

озима пшениця яра пшениця) на час кущення становили в 0 30 см шарі ґрунту за традиційної технології обробітку ґрунту 34,5 мм, за нульової – 45,2мм, в метровому шарі відповідно 175,3 і 185 мм. У посівах ярої пшениці цієї ж сівозміни показники вмісту доступної вологи були такими: в шарі ґрунту 0 30 см за традиційної технології 38,9 мм, нульової – 52,8 мм, а в метровому шарі відповідно 187,8 і 206,5 мм. Аналогічна закономірність відмічена в посівах ярої пшениці в трьохпільній сівозміні (соя яра пшениця кукурудза).

Про перевагу нульової технології обробітку ґрунту в збереженні ґрунтової вологи свідчать і інші дані, одержані зарубіжними дослідниками. В орному шарі за полицевого обробітку втрати вологи склали 18,3 мм, плоскорізного – 8,0 мм, нульового – 4,1 мм. Підорний шар ґрунту відповідно втрачав 9,7; 6,8; 3,5 мм (Derpsch & Calegari, 1992).

Проте, рівень забезпечення рослин вологою протягом вегетації залежить не лише від її кількості, накопиченої за осінньо зимовий період. Тривалими дослідженнями було встановлено, що із загальної кількості вологи, яку використовують рослини, 65 75% припадає на частку опадів,

що випадають в період вегетації. Отже, дуже важливим є підтримання оптимального стану ґрунту, який забезпечує максимальне вбирання і збереження опадів весняно літнього періоду.

Таким чином, тільки у випадку, коли ґрунт на протязі всього сільськогосподарського року (від збирання попередника до збирання культури) має високу здатність до поглинання і збереження вологи атмосферних опадів, можна оптимізувати водний режим ґрунту з вимогами культур, які вирощуються. Кожна система механічного обробітку ґрунту має короткий термін дії на ґрунт, тому не здатна забезпечити йому оптимальний фізичний стан для максимального поглинання і накопичення вологи.

У формуванні водного режиму ґрунту визначальними є його водні властивості – це водопроникність та водоутримуюча здатність. Ці характеристики залежать від багатьох факторів, але в першу чергу від фізичних властивостей ґрунту. Більшість дослідників вважають, що вбирання води ґрунтом залежить від стану його ущільнення чи розпушеності, тобто від щільності будови. Фільтрація є більш залежною від стійкості ґрунтових агрегатів протистояти руйнації їх водою. На швидкість просочування води впливають також мінералогічний і гранулометричний склад ґрунту та наявність пилуватої фракції.

78

Рівень впливу обробітку ґрунту на водопроникність залежить від його інтенсивності і глибини. На сьогодні максимальна глибина механічного обробітку ґрунту під польові культури обмежується 40 см. На таку глибину проводять один раз в кілька років чизелювання. В більшості ж випадків глибина основного обробітку ґрунту не перевищує 30 см. Коренева ж система сільськогосподарських культур поглинає вологу з значно більшої глибини. Таким чином, в традиційній системі землеробства заходи регулювання водопроникності охоплюють лише верхній оброблюваний шар ґрунту.

Разом з тим, дослідженнями багатьох авторів доведено, що ґрунти в природних умовах мають кращі фільтраційні властивості, ніж ті, які тривалий час знаходяться в обробітку. Маємо парадокс, чим більше людина вкладає коштів, праці і енергії, тим менше досягає поставленої мети – підвищити водопроникність ґрунту.

Можливим поясненням цьому є те, що в староорних ґрунтах утворюється ущільнений шар на межі його обробітку, так звана плужна підошва. Вона утруднює проникнення кореневої системи і вологи в глибші горизонти. Заходами обробітку ґрунту в традиційній системі землеробства часто поглинання і накопичення опадів обмежуємо лише орним шарам. Крім цього, обробітком ґрунту ми порушуємо безперервність ґрунтових пор, що утворилися внаслідок відмирання кореневої системи рослин та ходів земляних тварин і дощових черв’яків. Встановлено також, що природні пори мають набагато триваліший період існування, ніж штучні, які створюються при обробітку ґрунту. Останні швидко порушуються.

Вивчення водопроникності ґрунту за різних систем його обробітку під озиму пшеницю, проведені М.К.Шикулою, показало, що довготривале застосування мінімального безполицевого обробітку поліпшує інфільтраційні властивості ґрунту. На час сівби озимої пшениці поглинання води ґрунтом по оранці становило 56,3 мм за першу годину спостережень, по мінімальному – 63,1 мм. Тенденція кращого поглинання води на цьому варіанті зберігалась і на третій годині спостережень.

Дані зарубіжних дослідників також свідчать, що за відсутності механічного обробітку в системі землеробства No till за 13 років інфільтраційна властивість ґрунту підвищилася майже в 2,5 рази порівняно з традиційною технологією. По оранці вона становила 38 мм за

79

год., за нульової технології першого року – 52, п’ятого – 64 і тринадцятого

– 81 мм за годину. Поясненням цьому є постійне накопичення органічної речовини в верхньому шарі, що підвищує поглинальну здатність ґрунту. Відсутність механічного впливу на ґрунт забезпечує стабілізацію загальної щілинності і може слугувати покращенню фільтраційної здатності.

Загальний об’єм пор формується внаслідок росту кореневої системи, наявності мезофауни та природних факторів вологи і температури. Ріст кореневої системи супроводжується розущільненням ґрунту, а після її відмирання залишаються різні за діаметром пори через які може вільно проникати волога. Значна частка загальної щілинності припадає на пустоти, створені землерийними тваринами, що мешкають в ґрунті. Це можуть бути миші, ховрахи, кроти, а також різні види жуків.

За мінімального та нульового обробітку підвищується водостійкість структури. Це зменшує ризики утворення ґрунтової кірки, зменшує кількість мулуватої фракції, якою забиваються пори при надходженні вологи в ґрунт, що в результаті забезпечує підвищення інфільтраційної здатності ґрунту.

Таким чином, за відсутності механічного обробітку ґрунту його здатність поглинати і накопичувати вологи не зменшується, а зростає.

2.4.3Динаміка елементів мінерального живлення

Кількість поживних речовин, що їх вбирає рослина з ґрунту, залежить від рівня врожаю та умов вирощування. Найбільше рослини виносять з ґрунту азоту, фосфору і калію. За даними багатьох дослідників в середньому на утворення 100 ц коренеплодів цукрових буряків і відповідної кількості гички з ґрунту виноситься 43,6 кг/га азоту, 6,7 кг/га фосфору і 37,4 кг/га калію.

В дослідах, проведених в Уманському сільськогосподарському інституті (1970 1972 рр.), цукрові буряки з врожаєм 430 ц/га виносили з ґрунту 130 кг/га азоту, 49 кг/га фосфору і 206 кг/га калію, озима пшениця з врожаєм 48,7 ц/га — відповідно 144,67 і 124 кг/га, ячмінь з врожаєм 35,5 ц/га — відповідно 78, 49 і 48 кг/га і кукурудза на зерно з врожаєм 70,2 ц/га — 159, 77 і 124 кг/га. Крім азоту, фосфору і калію рослини засвоюють з ґрунту кальцій, магній, сірку, залізо та в незначних кількостях марганець, бор, мідь, цинк та інші мікроелементи.

80