Управління факторами родючості ґрунтів та методи меліорації земель

Урожайність культур прямо залежить від того, наскільки властивості ґрунту близькі до ідеальних і як оперативно усуваються чинники, що обмежують ріст рослин. Часто агроному доводиться мати справу не з однією локальною проблемою, а з цілим комплексом негативних умов. Наприклад, солонці-солончаки поєднують у собі високу лужність, надлишок солей і вкрай несприятливі фізичні властивості, що потребує комплексного меліоративного підходу.

Ліквідація або мінімізація лімітуючих чинників досягається за допомогою меліоративних та агротехнологічних прийомів. У таблиці нижче систематизовані основні ґрунтові проблеми та перевірені способи їх вирішення на практиці. Ці заходи допомагають повернути поле в продуктивний стан.

Оптимальні параметри ґрунту для максимального урожаю

На основі узагальнення результатів багаторічних польових дослідів було визначено фізичні та хімічні властивості ґрунту, за яких зернові культури здатні сформувати максимальний урожай. До них належать міцна зерниста або грудкувата структура, суглинковий гранулометричний склад, хороша аерація та здатність накопичувати великі запаси доступної вологи. Ці орієнтири допомагають оцінити реальний потенціал конкретного поля.

• Щільність ґрунту — ≈ 1,1 г/см³
• Пористість — ≈ 60 %
• Реакція середовища (рН) — 6,0–7,5

Найважливішим показником потенційної родючості залишається рівень гумусу в орному шарі. Для отримання високих урожаїв зернових культур вміст органічної речовини повинен відповідати типу ґрунту. Нижче наведено орієнтири за типами ґрунтів для планування системи добрив:

• для легких дерново-підзолистих ґрунтів — не менше 2,5–3,0 %;
• для суглинкових дерново-підзолистих ґрунтів — 3,5–4,0 %;
• для сірих лісових суглинкових ґрунтів — 4–6 %;
• для чорноземів — 5–7 %.

Для повноцінного живлення рослин у ґрунті повинна міститися достатня кількість макро- та мікроелементів, а також рухомих сполук азоту, фосфору та калію. Не менш важливим є високий рівень біологічної активності. Без цього навіть при оптимальній структурі ґрунту рослини будуть відчувати дефіцит живлення.

Систематичний контроль цих показників дозволяє вчасно скоригувати технологію обробітку. Своєчасне застосування меліоративних прийомів захищає інвестиції в насіння та добрива. Це дає можливість повністю розкрити генетичний потенціал культур, що вирощуються.

Таблиця 59 – Оптимальні значення ґрунтово-екологічних показників для польових культур Показники Пшениця Кукурудза Люцерна Клевер Картопля Рис Гречка Сорго Цукровий буряк Потужність гумусового 60–150 60–150 40–150 20–100 20–80 20–80 20–40 10–20 50–150 горизонту, см Вміст гумусу, % 3–8 3–8 3–8 2–4 2–4 2–4 1,5–4 1–3 3–8 Запаси гумусу, т/га 250–600 250–600 250–600 200–350 200–350 150–400 100–300 50–100 250–600 рН 6,5–8,2 6,5–8,2 6,5–8,2 7–8,8 5,5–6,8 6–7 6,5 6,5–8 6,5–8,5 Щільність, г/см 1,35–1,40 1,35–1,50 1,30–1,35 1,35–1,50 1,35–1,50 1,30–1,35 1,40–1,50 1,35–1,40 1,35–1,40 Гранулометричний склад, частки менше 0,01 мм Легкосуглинковий 45–60 Важкосуглинковий 45–75 Важкосуглинковий 30–50 Важкосуглинковий 45–60 Важкосуглинковий 45–75 Важкосуглинковий 30–45 Суглинковий 40–60 Суглинковий 30–45 і супіщаний < 25 Важкосуглинковий 45–75

      Солонцюватість, Nа+, % від
                                       <5           <3           <6        Менше 7         <1         Менше 1        3–8           <1           3–8
      суми обмінних катіонів
      Засоленість, щільний
                                      < 0,5        < 0,3       0,3–0,7      0,3–0,7       < 0,2        < 0,2       0,3–0,8        < 0,2       0,3–0,8
      залишок, %
      Вологість стійкого
                                     1,5 мг       1,7 мг       1,6 мг        1,3 мг       1,7 мг       1,8 мг       2,0 мг       1,7 мг       1,1 мг
      в'янення (ВВ), к/мг*
                                                                                       Не допуска-
      Вміст СаСО3, %             0–6           0–5          0–5         0–10                      < 1,0         0–5           0-6          0-8
                                                                                           ється
      Сума позитивних
                                   2500–5500 3000–5000 2000–4000 2000–5000              800–5000     800–2300 4200–14000 900–3600 2000–12000
      температур понад 10оС

ВВ=к/мг, де мг – вміст максимальної гігроскопічної вологи в ґрунті; к – коефіцієнт, що залежить від рослини. Визначається у вегетаційних посудинах.

Таблиця 60 – Оптимальні значення ґрунтово-екологічних показників для багаторічних насаджень Сахарний Фінікова Показники Яблуня Черешня Слива Виноград Чай Аґрус тростина пальма

      Потужність кореневмісного шару, см     150–250       150–250      100–200       50–150         50–100         40–80       100–200        50–150
      Потужність гумусового горизонту, см                                                                                                    Не має зна-
                                            40–150         40–150       40–100        20–40          20–30         20–40        50–80          чення
      Вміст гумусу, %                                                                                                                        Не має зна-
                                              3–8           3–8           3–8        2,5–3,5          2–4           3–5          3–4           чення
      Запаси гумусу, т/га                                                                                                                    Не має зна-
                                            250–600       250–600      250–400       250–300        100–150        50–100       50–200         чення
      рН                                     6,5–8,2       6,5–8,2      6,5–8,2       6,9–8,5         3–4          6,5–8,2      6,5–8,2       8,0–8,8
      Щільність, г/см3
                                           1,35–1,45       < 1,35      1,40–1,50    1,35–1,40      1,35–1,40      1,35–1,40    1,35–1,45     1,35–1,45
      Гранулометричний склад, частин-
      ки менше 0,01 мм                               Супіщаний і Важкосугли-
                                        Важкосугли-                           Середньосуг- Суглинковий Суглинковий Суглинковий Суглинковий
                                                         легкосугли- нковий і гли-
                                          нистий 35–60                             линковий 30–45      30–50         30–60        30–60         30–60
                                                         нистий < 25 нковий 45–75
      Солонцюватість, Nа+, % від суми                                                             Солонцюва-
      обмінних катіонів                                                                           тість немож-
                                              <4             <3           <5           3–7           лива          <3           <3            5–12
      Засоленість, щільний залишок, %                                                              Засоленість
                                              0,20          0,15         0,50       0,40–0,60     не можлива       0,20        0,20          0,5–1,5
      Кам'янистість, % об'єму                  <5            <5           <5           5–10             <5           5–10       Менше 5         5–40
      Вологість стійкого в'янення
      (ВЗ), к/мг*                            1,4 мг        1,5 мг       1,6 мг        1,1 мг         1,8 мг        1,8 мг       1,6 мг        1,3 мг
      Вміст СаСО3, %
                                            0,3–10,0       0,3–2,0     0,3–10,0      0,3–40,0     Недопустимо     0,3–10,0     0,3–10,0      1,0–50,0
      Сума додатних температур
      понад 10оС                           2000–4000     2200–4500    2000–4500     3600–6000      4000–7000     1200–3600    6000–14000   6000–14000

Напрямках для розвитку родючості ґрунту. Зміни властивостей ґрунту протягом певного періоду можуть призвести також і до трансформування родючості відносно вихідного рівня. Отже, за вегетаційний період, річний, сівозмінний цикл або за певний період часу зміна родючості може проявлятися у вигляді неповного, простого та розширеного її відтворення.

Види відтворення:

• Формування родючості ґрунту нижче початкового рівня означає неповне відтворення.
• Повернення ґрунтової родючості до вихідного рівня означає просте відтворення.
• Створення ґрунтової родючості вище вихідного рівня являє собою розширене відтворення.

Одним із завдань розширеного відтворення родючості ґрунтів є оптимізація найбільш цінних в агрономічному відношенні властивостей ґрунту за допомогою різних способів і прийомів його регулювання. Т.Н. Кулаковська (1980) при оцінці родючості та ступеня окультуреності ґрунтів за агрохімічними властивостями пропонує використовувати комплексний агрохімічний бал, що відображає ступінь відповідності основних властивостей ґрунтів вимогам вирощуваних рослин.

В.А. Ковда (1998) підкреслює, що розширене відтворення родючості ґрунтів має завжди бути найважливішим принципом землеробства. Практичне вирішення цього завдання, на його думку, не може обмежуватися мобілізацією природних ресурсів ґрунтів, а має ґрунтуватися, насамперед, на поверненні та відшкодуванні використаної частини. Необхідне також зростаюче забезпечення агроекосистем додатковою енергією та поліпшення умов для підвищення продуктивності фотосинтезу.

Типова регіональна система управління родючістю ґрунтів повинна передбачати:

• заходи щодо усунення ерозії, посухи;
• зменшення запасів у ґрунтах гумусу та поживних речовин;
• широке впровадження ґрунтових меліорацій;
• створення оптимального біохімічного, хімічного та фізико-хімічного середовища в ґрунтах;
• комплексне використання всіх відомих шляхів підвищення родючості ґрунту.

Крім того необхідна розробка нових прийомів і методів підвищення родючості ґрунтів та врожаїв культурних рослин.

Одним із найважливіших показників родючості ґрунту є вміст у ньому гумусу. При тривалому вирощуванні сільськогосподарських культур, як показали багаторічні дослідження А.М. Ликова (1976), спостерігається переважання процесів його розкладання (мінералізації) над новоутворенням (поповненням) і відбувається поступове зниження гумусованості ґрунту.

Основні способи регулювання балансу гумусу:

• Основний спосіб регулювання збалансованого кругообігу вуглецю, джерела утворення гумусу, в агроценозах – застосування органічних добрив.
• Велике значення у стабілізації гумусового стану ґрунту має періодичне вирощування в сівозміні багаторічних трав, які набагато більшою мірою, ніж інші культури, збагачують ґрунт рослинними рештками.
• На кислих ґрунтах з малою буферністю виявлена висока позитивна роль вапнування у зниженні мінералізації та рухливості гумусу.
• Систематичне внесення в сівозміні лише мінеральних добрив, як правило, не запобігає втратам гумусу, а лише знижує їх за рахунок надходження у ґрунт великої кількості кореневих і пожнивних решток та їх включення в процес гумусоутворення.

Аналіз численних результатів агрохімічних досліджень, проведених у нашій країні та за кордоном, показує, що відтворення азотного фонду ґрунтів можливе виключно шляхом систематичного застосування органічних добрив. Внесення одних лише мінеральних добрив, як правило, дозволяє лише уповільнити втрати азоту з ґрунту, забезпечуючи лише в окремих випадках досягнення врівноваженого балансу цього елемента в агроценозі.

Під впливом фосфорних добрив підвищуються загальні запаси мінеральних сполук фосфору в ґрунті та посилюється їхня рухливість. Останнє зачіпає також нижчі горизонти ґрунту, що пов'язано з перерозподілом фосфатів у ґрунтовому профілі завдяки діяльності кореневих систем, посиленню рухливості обмінних основ, полуторних оксидів і гумусових речовин внаслідок підкислення під впливом фізіологічно кислих добрив, головним чином азотних.

При тривалому внесенні калійних добрив у ґрунт, калій закріплюється в кореневмісному шарі в обмінній та необмінній формах, зберігаючи доступність для рослин. Взаємодія цих двох форм калію з його водорозчинною формою утворює динамічну систему, що запобігає його вимиванню та забезпечує калійне живлення рослин.

Дія добрив на родючість значною мірою залежить від буферності ґрунтів. Будучи високоефективним засобом підвищення стійкості агроекосистеми, добриво при незбалансованому його застосуванні може виявитися чинником, що погіршує родючість ґрунту. Одна з основних причин так званої "прихованої" негативної дії фізіологічно кислих азотних добрив полягає у від'ємній реакції рослин і мікрофлори ґрунту на підвищення кислотності. Висока концентрація водневих іонів у ґрунтовому розчині пригнічує життєдіяльність більшості культурних рослин і мікроорганізмів, що здійснюють мінералізацію азоту та азотфіксацію. Надлишкові норми мінеральних добрив викликають порушення структури ґрунтового мікробіоценозу. У ньому істотно зростає чисельність сапрофітних грибів та актиноміцетів, що синтезують фітотоксичні речовини. Підкислення призводить до небажаного розвитку й інших ґрунтових процесів, що знижують стійкість колоїдів, їх поглинальну здатність, а також збільшує утворення важкорозчинних фосфатів заліза й алюмінію. Однією з причин "прихованої" негативної дії підвищених норм мінеральних добрив на родючість ґрунту може бути також накопичення в ньому баластних елементів, таких як хлор, фтор та важких металів, високі концентрації яких мають токсичну дію. Для зниження розмірів надходження важких металів із ґрунту в рослини рекомендується внесення гною та вапна, які знижують рухливість цих елементів. Тому регулювання кислотності ґрунту в оптимальних межах є неодмінною умовою стійкого функціонування агроекосистеми за умов тривалого застосування мінеральних добрив на ґрунтах із низькою буферною здатністю.

При розробці заходів щодо підвищення родючості ґрунтів треба виходити з того, що чинники життя рослин є рівнозначними, тому необхідний одночасний вплив на комплекс цих чинників. Відтворення родючості здійснюється двома шляхами: речовинним і технологічним.

Речовинний шлях включає застосування добрив, пестицидів, меліорантів, тобто пов'язаний зі значними матеріальними витратами. Другий шлях пов'язаний зі зміною властивостей ґрунту, наприклад у результаті вдосконалення способів обробітку ґрунту. Витрати невеликі, але ефект короткочасний, тому стійке підвищення родючості ґрунтів обов'язково пов'язане з більшими чи меншими витратами. За даними А.І. Горбилєвої (2002), ці заходи повинні відповідати таким вимогам.

Вони повинні сприяти поступовому наближенню показників властивостей ґрунту до їхніх оптимальних параметрів:

• Провідним і швидкодіючим чинником у цьому напрямку є добрива та меліоранти. Їх поєднання з розрахунком на додатний баланс поживних речовин повинно супроводжуватися включенням таких прийомів і способів їх внесення, які, поліпшуючи властивості ґрунту, не забруднювали б довкілля і не викликали вторинну кислотність.
• Велике значення має вибір способів обробітку ґрунту, які не повинні погіршувати водно-фізичні властивості у зв'язку з її структурним станом через переущільнення, а повинні забезпечувати найкращі умови аерації та водопостачання рослин.

Наступною обов'язковою умовою підвищення родючості ґрунту є введення плодозмінних сівозмін, які є головним засобом боротьби з токсикозом ґрунту та ґрунтовтомою. Монокультура в більшості випадків призводить до зниження врожаю та погіршення властивостей ґрунту, пов'язаного, як правило, з дегуміфікацією.

Методи активізації біологічного кругообігу та поліпшення властивостей ґрунту

Високі врожаї та активна ґрунтова мікрофлора змушують корені рослин інтенсивно працювати, залучаючи в біологічний кругообіг елементи живлення з глибоких горизонтів ґрунту. Щоб цей процес відбувався безперервно і приводив до розширеного відтворення родючості, поле не повинно пустувати. Агроному важливо максимально ущільнити сівбу та використовувати природні ресурси ґрунту протягом усього теплого сезону.

Оскільки властивості ґрунтів різняться навіть у межах однієї природної зони, універсальних шаблонів не існує. У кожному конкретному випадку базову технологію доводиться доповнювати спеціальними прийомами для поліпшення водно-фізичних властивостей ґрунту. Вирішувати це завдання потрібно комплексно: проводити культуртехнічні роботи, збільшувати частку бобових культур у сівозмінах, а також впроваджувати гідротехнічну меліорацію з подвійним регулюванням водного режиму.