111_agroekolog

Як видно з картосхеми, найменшою мірою ущільненню ма- шинно-тракторними агрегатами піддаються ґрунти північної частини України (Полісся і північ Лісостепу), найбільшою – ґрунти західних регіонів. Основна територія, де переважають середньо- і важкосуглинкові ґрунти, характеризується досить високим ступенем піддатливості до ущільнення. При виборі технології обробітку цей фактор слід обов’язково враховувати для того, щоб, у першу чергу, на ґрунтах, які потенційно найбільше ущільнюються, запроваджувати мінімізацію механічного обробітку. Крім того, піддатливість ґрунтів до ущільнення слід враховувати ще на стадії конструювання, щоб мати полегшені варіанти МТА для сівби.

До важливих факторів негативного антропогенного впливу на фізичний стан ґрунтів слід віднести також зрошення. Полив протягом відносно нетривалого періоду (не більше 20 років) призводить до деградації чорноземів та каштанових ґрунтів: різко удвічі зменшується в них вміст агрономічно цінної структури, зростає щільність, знижується пористість, водопроникність. Експертно можна стверджувати, площі знеструктурених та ущільнених (різною мірою) ґрунтів становлять 20-30% загальної площі зрошення.

Найбільш помітні і стійкі зміни агрофізичних властивостей спостерігаються у зрошених ґрунтах за умов негативного балансу гумусу та кальцію при їх осолонцюванні. Подальший розвиток цих процесів може привести до злитизації ґрунтів. Злитість проявляється в ущільненні зрошуваних ґрунтів при висиханні, у тріщинуватості та розщільненні при зволоженні.

Найменші зміни агрофізичних властивостей ґрунтів відмічено при бездефіцитному балансі гумусу і кальцію, при використанні водозберігаючих режимів зрошення.

Профілактика агрофізичної деградації ґрунтів охоплює комплекс заходів, що передбачають оптимальний обробіток ґрунту і підвищення їх родючості, насамперед, відтворення гумусу, бо саме він забезпечує поліпшення агрофізичних властивостей.

Найважливіше значення для охорони ґрунтів від агрофізичної деградації мають заходи, що зменшують негативні наслідки переущільнення ґрунтів важкою сільськогосподарською технікою. Головне при цьому - не використовувати на полях техніку з питомим тиском вище за допустимі норми. Якщо це практично вся енергонасичена техніка, тиск якої на ґрунт перевищує допусти-

151

мий у 2 – 4 рази, то необхідно вживати прийоми з мінімізації кількості проходів, так званого маршрутного руху машиннотракторних агрегатів або такі, що збільшують площу контакту ходової системи з ґрунтом (здвоювання коліс або використання пневматичних і профільних шин). Результативні також заходи, що підвищують опір ґрунтів ущільненню (внесення гною, кальцієвмісних сполук, структуруючих меліорантів) і прискорюють його розущільнення (активне підпушення, фітомеліорація тощо).

У загальному вигляді всі заходи, що спрямовані на знешкодження агрофізичної деградації, наведено в таблиці 4.8. Особливість полягає в тому, що вони диференційовані залежно від рівня окультуреності ґрунтів. Зазначимо, що із зменшенням рівня окультуреності перелік прийомів, що застосовуємо, стає більш широким.

Таблиця 4.8

Заходи по збереженню і поліпшенню агрофізичних властивостей ґрунтів залежно від рівня їх окультуреності [39]

Рівень оку-	Заходи
льтуреності
Високий	Заходи, спрямовані на збереження агрофізичних властивостей
	ґрунтів, і включають мінімізацію обробітку (заміна оранки по-
	верхневим обробітком під окремі культури, сівозміни, поєднан-
	ня операцій; зменшення кількості міжрядних обробітків у посі-
	вах просапних культур, поліпшення організації робіт та ін.);
	систематичне внесення гною в кількостях, що забезпечують
	бездефіцитний баланс органічної речовини (25 – 35 т/га один
	раз на 4 роки); в умовах зрошення – точно нормована подача
	поливної води; обробіток ґрунту активними робочими органами;
	зменшення питомого тиску МТА на ґрунт.
Середній	Заходи, спрямовані на поліпшення агрофізичних властивостей,
	включають комплекс застосування прийомів високої культури
	землеробства, насамперед систематичне внесення підвищених
	норм органічних добрив, впровадження сівозмін зі значною
	часткою культур звичайної рядкової сівби, бобових культур, усіх
	елементів мінімізації обробітку, використання кальцієвмісних
	сполук.
Низький	Те саме, плюс систематичне внесення підвищених норм органі-
	чних добрив.

Великі резерви поліпшення агрофізичних властивостей криються в мінімізації обробітку і використанні нових технічних засобів для обробітку ґрунту. Нарешті, не втрачають свого зна-

152

чення органічні добрива, а також кальцієвмісні сполуки, які поки що недооцінюються. Ці прийоми є провідними при вирішенні проблеми управління агрофізичними властивостями ґрунтів.

4.2.4. Системи мінімізації обробітку ґрунту як протидія деградаційним процесам

Останнім часом багато уваги приділяється нетрадиційним технологіям у рослинництві, зокрема мінімальним системам обробітку ґрунту. Їхні прихильники стверджують, що механічний обробіток порушує природну будову ґрунту. Традиційна оранка, під час якої перевертається скиба і глибші шари ґрунту опиняються на поверхні, і навпаки, руйнує ґрунтові капіляри, якими вода легко піднімається із нижніх шарів у верхні, також ними надходить повітря до коренів рослин. При цьому гинуть корисні ґрунтові організми: у глибоких шарах ґрунту переважають бактерії, грибки, найпростіші, водорості, які розвиваються без доступу атмосферного повітря (анаероби), а у верхніх шарах переважають види (аероби), які без доступу повітря не можуть існувати. Перевертання скиби різко змінює умови життєдіяльності ґрунтового «населення». Для відновлення попереднього оптимального стану ґрунтової сукупності живих організмів потрібен певний час і енергетичні затрати.

Залишення ґрунту без природної мульчі (рослинних решток): повсті, підстилки, дернини, розпилення верхнього шару створює передумови для посилення стоку, ерозії, дефляції. Внаслідок механічного обробітку відбувається руйнування ґрунтових зооценозів, скорочення ґрунтової фауни, руйнування ходів черв’яків і коренів, зниження здатності до біологічного саморихлення. Під впливом рушіїв і робочих органів машин ґрунт часто переущільнюється, що створює необхідність чергового рихлення. Формується замкнене коло. При цьому ущільнюється підорний шар, виникає плужна підошва.

За інтенсивної обробки відбувається активна мінералізація органічної речовини ґрунту, збільшуються непродуктивні втрати ґрунту. До того ж обробіток ґрунту вимагає значних матеріальних і енергетичних затрат.

Отже, на ґрунтах, щільність яких є близькою до оптимальної, можна обмежитись мінімізацією обробітку або повністю відмовитись від нього. У таких умовах механічний обробіток виконує пе-

153

редусім фітосанітарну функцію, в першу чергу, з подолання забур’яненості полів, і функції, пов’язані з регулюванням живлення. Але їх можна виконати і шляхом використання добрив, пестицидів та інших засобів.

Дискусії про можливість використання таких технологій тривають досить давно. Вважають, що вперше мінімальний обробіток ґрунту було випробувано у США, а потім він поширився у Канаду, Англію й далі. Проте батьківщиною варто вважати нашу країну.

Століттями оранка була обов’язковим заходом. Та в 1899 році з’явилася книга І.Є. Овсинського «Нова система землеробства», яка стала сенсацією. В ній було надано перше обґрунтування безполицевого обробітку ґрунту. Посилаючись на впровадження такого обробітку в умовах Полтавської губернії і Бессарабії, І.Є. Овсинський стверджував, що звичайна оранка, знищуючи у ґрунті мережу каналів, утворених коренями, що гниють, і ходами дощових черв’яків, перетворює ґрунт на однорідну безструктурну масу, наслідком чого є погіршення водного і повітряного режимів. У той же час поверхневий обробіток ґрунту на глибину до 5 см, який пропонував автор, знищує бур’яни і створює рихлий поверхневий покривний шар, добре зберігає вологу. Корені культурних рослин, надаючи перевагу ущільненому ґрунту під цим верхнім покривним шаром, прекрасно розвиваються і дають високі урожаї.

І.Є. Овсинський підкреслював, що поверхневий обробіток створює надзвичайно сприятливі умови для знищення бур’янів. При запізненні з основним обробітком ґрунту лише поверхневим обробітком їх знищити важко. Тому він наполягав, щоб перший обробіток починали зразу за збиранням зернових і продовжували восени, а на чистих парах – до самої сівби по мірі появи бур’янів. Багато теоретичних положень І.Є. Овсинського є актуальними і досі.

Ще раніше, у 1886 році, член товариства сільського господарства м. Черкаси сконструював плуг – сівалку для обробітку ґрунту з одночасною сівбою кукурудзи. Це дало змогу зменшити кількість проходів техніки по полю.

У 1910 році незалежно від І.Є. Овсинського фермер Жан на півдні Франції використав замість оранки обробку ґрунту пружинним культиватором з послідовним поглибленням до 20-22 см. А Ф. Ахенбах у 1921 році видав книгу, де висловив ті ж міркуван-

154

ня про недоцільність перевертання орного шару. Та ці нові підходи залишались епізодами, розбиваючись об багатовікові традиції.

Але в 30-ті роки ХХ ст. для Великих рівнин Америки настав «час Х». Суцільна оранка степів плугами викликала масовані пилові бурі. Дефляція ґрунтів у США розглядалася як загроза нації. З великими труднощами була створена безполицева система обробітку ґрунту зі збереженням післяжнивних решток, яка запобігає ерозії. Та на інших континентах урок не сприйняли. І перевага надавалася традиційним системам землеробства.

Перша теоретична платформа мінімізації обробітку ґрунту створена у 40 - 50-ті роки ХХ ст. Т.С. Мальцевим. Його велика заслуга полягає у системному вирішенні питання мінімізації обробітку ґрунту відносно конкретних умов: типу культури, строків сівби, заходів по боротьбі з бур’янами тощо.

З того часу теорія і практика використання мінімальних систем на основі плоскорізного чи безполицевого обробітку ґрунту значно розширилася. Її активно використовують для збереження ґрунтів у степових і лісостепових зонах різних країн. Але варто розуміти: в різних умовах зволоження, ґрунтоутворення, типу технології доцільність мінімізації обробітку може суттєво відрізнятися.

УСША розрізняють наступні системи ґрунтозахисного обробітку: з мульчуванням (mulch-till), смугову (strip-till), нульову (notill), гребеневу (ridge-till) і скорочену (reduced-till). Обробіток з мульчуванням проводиться чизелями, плоскорізами, дисковими й іншими засобами. Боротьбу з бур’янами ведуть механічними і хімічними способами. Смуговий обробіток проводиться смугами, що займають приблизно третину поля. Нульовий обробіток або пряма сівба залишає ґрунт без механічного рихлення. Сівба проводиться спеціальними сівалками, для боротьби з бур’янами використовують гербіциди. За гребеневого обробітку створюють гребені висотою 10 - 15 см, по яким проводять сівбу звичайними сівалками. Обробляється приблизно третина поля. Скороченими обробітками називають інші системи обробки ґрунту і сівби, що забезпечують збереження необхідного мінімуму рослинних решток на поверхні.

Усучасній Україні ґрунтозахисні технології, які сприяють ґумусовідтворенню й економії капіталовкладень у рослинництво, мають такі пріоритети. Перш за все це безполицевий обробіток

155

ґрунту. Він передбачає розпушування ґрунту без обертання скиби з мульчуванням стернею та післяжнивними рештками. Мульчування підвищує стійкість ґрунту до ерозії та дефляції. Поняття обробітку ґрунту без обертання скиби охоплює такі заходи: плоскорізний обробіток, поверхневий обробіток, обробіток комбінованими агрегатами, чизельне розпушування, обробіток глибокорозпушувачами, щілювання, фрезерування, кротування, мінімальний та нульовий обробіток ґрунту.

Запорукою ґрунтозахисної ефективності технологій землеробства і необхідною умовою створення екологічно стійких агроландшафтів виступає контурно – меліоративна організація території, яка включає створення системи рубежів (валів – терас, валів

– канав, лісосмуг тощо), що перехоплюють стік на схилах, переводячи його в підґрунтовий або безпечно скидаючи його в гідрографічну мережу.

За узагальненими даними В.В. Медведєва (1992), у результаті мінімізації обробітку (заміна оранки поверхневим обробітком) на чорноземах підвищується вологозабезпеченість рослин (до 5 мм вологи у шарі 0 – 10 см), поліпшується структурний стан ґрунту (до 17% за вмістом агрономічно цінної фракції), досягає оптимальних значень щільність складення орного шару ґрунту та істотно знижується (на 0,1 г/см3) у підорному шарі.

Але мінімізація обробітку ґрунту буде ефективною лише під ті культури, для яких рівноважна щільність даного ґрунту близька до оптимальної. Саме тому параметри щільності ґрунту відносно вимог основних культур можна поділити на 3 рівні: оптимальний, що відповідає вимогам конкретної культури, дає змогу отримати при інших рівних умовах максимальний урожай або допускає зниження урожаю від максимального не більше, ніж на 10%; задовільний (допустимий) передбачає можливе зниження урожаю на 10 – 30%; незадовільний (недопустимий) – урожай знижується на 30 і більше % від максимального.

Найбільш придатні до мінімального обробітку ґрунти, які мають оптимальну щільність складання, обмежено придатні, допустимі і непридатні – з недопустимими параметрами цього показника (табл. 4.9).

156

Таблиця 4.9

Оптимальні, припустимі та неприпустимі параметри щільності будови ґрунтів щодо окремих польових культур при впровадженні систем мінімізації обробітку (В.В. Мед-

ведєв)

Культура	Щільність складення ґрунту, г/см3
	оптимальна	допустима	недопустима*
Пшениця озима	1,00 – 1,35	1,00 – 1,10;	<1,00;>1,45
		1,35 – 1,45
Жито озиме	1,10 – 1,45	1,00 – 1,10;	<1,00;>1,55
		1,45 – 1,55
Ячмінь ярий	1,05 – 1,35	0,95 – 1,05;	<0,95;>1,45
		1,35 – 1,45
Овес	1,10 – 1,45	1,00 – 1,10;	<1,00;>1,55
		1,45 – 1,55
Кукурудза	1,05 – 1,30	0,95 – 1,30;	<0,95;>1,40
		1,30 – 1,40
Цукровий буряк	1,00 – 1,30	0,90 – 1,00;	<0,90;>1,40
		1,30 – 1,40
Соняшник	1,00 – 1,35	1,00 – 1,10;	<1,00;>1,45
		1,35 – 1,45
Картопля	1,00 – 1,45	0,80 – 1,00;	<0,80;>1,60
		1,45 – 1,60
Льон	1,20 – 1,40	1,20 – 1,40;	<1,10;>1,50*
		1,40 – 1,50

* вирощування культур за мінімальної технології обробітку недоці-

льне

Виходячи з параметрів щільності будови орного шару та кліматичних умов, розроблено прогноз потенційної можливості мінімізації обробітку ґрунтів України під основні польові культури та районовані орні землі за придатністю до такої технології обробітку. На рис. 4.5 і 4.6 як приклад наведено карти оцінки придатності ґрунтів України для мінімального обробітку в цілому та, зокрема, при вирощуванні озимої пшениці та ячменю.

157

-нульовий обробіток

-мінімальний обробіток

-звичайний з максимальним насиченням елементами мінімізації

-звичайний з деякими елементами мінімізації

-без мінімізації

-нема даних, водойми

Рис. 4.5. Придатність ґрунтів України до мінімізації обробітку [39]

Рис. 4.6. Придатність ґрунтів України до мінімізації обробітку під озиму пшеницю і ячмінь (В.В. Медведєв) [42]

Дослідження ґрунтознавців закликають при виборі системи обробітку ґрунту враховувати особливості розвитку конкретної ро-

158

слини. Так, виявляється, що формування орного шару плоскорізами з підвищеною концентрацією елементів живлення у його верхній частині є позитивним для рослин суцільної сівби. Для просапних культур диференційований розподіл поживних речовин у верхній частині орного шару є неадекватним з точки зору будови їх кореневої системи. Для кращого розвитку овочевих культур обробіток ґрунту повинен забезпечувати формування верхнього 10-см прошарку, куди вносять рядкове добриво і закладають рослинні рештки; зони трофічного комфорту, сформованої з локально внесених мінеральних добрив і кальцієвмісних сполук на глибині 12 - 14 см; нижнього прошарку гною на глибині 25 - 27 см [19]. Створення в орному шарі зон трофічного комфорту і проведення в наступному тільки безполицевого обробітку ґрунту сприяє більшому нагромадженню макро – і мікроелементів рослинами, а отже, збільшенню врожаїв та меншому накопиченню важких металів і радіонуклідів.

Найвищий етап ґрунтозахисних і енергозберігаючих технологій у рослинництві – це нульовий обробіток ґрунту з основами біологічного землеробства – no-till (з англ. «не орати»). При системі no-till виключається механічний вплив на ґрунт. Сівба відбувається по післяжнивним решткам з мінімальним порушенням структури ґрунту. Перехід на технологію мінімального, а потім і нульового обробітку ґрунту починається зі жнив, коли рослинні рештки рівномірно розподіляються по полю. В результаті формується ґрунтозахисне покриття, яке протидіє ерозії і дефляції, зберігає вологу, перешкоджає росту бур’янів, сприяє активізації ґрунтової мікрофлори, є базисом для відновлення родючого шару і підвищення врожайності культур. Ці заходи зменшують необхідність парів у сівозміні.

У системі no-till особливу увагу приділяють сівозмінам. При цьому враховують не лише чергування культур, а й їхнє різноманіття, вологоспоживання, захист рослин, кількість післяжнивних решток і вміст у них вуглецю і азоту, навантаження на техніку, вплив попередника: синергізм або алелопатію.

Для збільшення органічної речовини в ґрунті, стимулювання утворення ґрунтового азоту і мікробіологічної активності, пригнічення розвитку бур’янів, покращення структури ґрунту, водо- і снігозатримання висівають сидеральні культури. Це можуть бути бобові (передусім, люпин і буркун), озимі покривні культури, зе-

159

лені добрива літнього періоду, підсівні і фуражні культури. У випадку алелопатичних (тобто здатних виділяти речовини, згубні для бур’янів чи комах) покривних культур (наприклад, жито) суттєво знижуються затрати на боротьбу з комахами – шкідниками, нематодами, багаторічними і кореневищними бур’янами.

На перехідному етапі (від традиційного землеробства) рекомендують близько 5 років використовувати мінімальний обробіток ґрунту, який виключає полицеву оранку, але ще використовує культивацію. Остання необхідна для вирівнювання поверхні посівної площі, для створення природної структури ґрунту і механічної боротьби з бур’янами в період формування шару з післяжнивних решток.

Технологічні операції передбачається виконувати широкозахватними комбінованими агрегатами, що значно зменшує тиск на ґрунт (рис. 4.7).

Все це дає змогу не лише сприяти відновленню родючості ґрунту, а й значно знизити затрати на вирощування врожаю. Наприклад, витрати палива протягом року складають близько 15 л/га, тоді як за традиційної інтенсивної технології – більше 100 л/га.

Рис. 4.7. Проведення посівних робіт комбінованими агрегатами за технологією no-till

160