Вологоощадний обробіток орного шару для запобігання висушуванню ґрунту

Фізичне висушування ґрунту: як іде волога

Обробіток ґрунту формує структуру верхнього шару, від якої напряму залежить його водний режим. Змінюючи будову орного шару, агроном регулює вологоємність, водопроникність та капілярне підняття води. У посушливих регіонах правильний обробіток запобігає фізичному висушуванню ґрунту — втраті вологи під дією зовнішніх факторів.

Інтенсивність фізичного висушування залежить від кількох факторів:

• вміст початкової вологи в ґрунті;
• температура приземного повітря та ґрунту;
• швидкість і вологість вітру;
• фізичні властивості самого ґрунту.

На чорноземах Кубані найбільший запас доступної вологи пов'язаний із найменшою вологоємністю (НВ). У цей період вода слабо утримується ґрунтом і дуже рухлива. Такий стан ґрунту характерний для зими та ранньої весни на всю глибину промачування, а під час вегетації — у верхньому орному шарі після рясних дощів.

• Найменша вологоємність (НВ) — 32–37 % вагової вологості
• Всмоктувальний тиск при НВ — близько 0,3 атм
• Рухливість капілярної вологи — 20 і більше см/год
• Добові втрати вологи при НВ — 8–10 мм

При найменшій вологоємності випаровування йде в основному за рахунок капілярного притоку. Коли орний шар перезволожений, зона випаровування знаходиться на його поверхні. Як тільки вологість падає до НВ, горизонт випаровування зміщується на глибину 2–5 см. Швидкість висушування залежить від механічного складу ґрунту.

Практичні прийоми заощадження вологи

Для захисту ґрунту від висушування важливо зберігати поверхню орного шару рівною. Вирівнювання зменшує випаровувальну площу, допомагаючи утримати воду в орному шарі. З квітня по жовтень рівний стан поверхні підтримують у всіх районах, окрім випадків, коли верхній шар потрібно примусово підсушити.

У період накопичення вологи (з листопада по березень) тактика залежить від кліматичних особливостей регіону. На посушливих ділянках рівний орний шар допомагає накопичити вологу до весни, якщо немає гарантії її природного відновлення. У передгірних та гірських районах, навпаки, взимку використовують грудкуватий обробіток, щоб знизити перезволоження ґрунту.

Щоб перервати капілярний струм води до поверхні, створюють пухкий мульчувальний шар. Верхні кілька сантиметрів цього шару можуть висохнути сильніше за вологість в’янення (ВВ), але нижчерозташований ґрунт залишиться захищеним. Цей прийом ефективний в інтервалі вологості від НВ до вологості розриву капілярного зв'язку (ВРК).

Пухкий мульчувальний шар вирішує одразу кілька завдань:

• знижує нагрівання ґрунту сонцем;
• перериває капілярний рух вологи до зони випаровування;
• підвищує пружність пари всередині пухкого шару, знижуючи втрати на випаровування з глибини.

У міру зниження запасів води її рухливість різко падає через зростання сорбційних сил. Цей ефект стає критичним при досягненні вологості розриву капілярного зв'язку (ВРК). На звичайному чорноземі всмоктувальний тиск ґрунту при ВРК зростає до 3 атм, і рідка волога практично перестає переміщуватися.

Вплив щільності ґрунту на випаровування та утворення тріщин

При висушуванні ґрунту, коли вологість наближається до рівня в’янення (ВВ), вода переміщується переважно у вигляді пари. У цей період випаровування йде з поверхні кожного ґрунтового грудочки безпосередньо в міжструктурний простір, а звідти — в атмосферу. Хоча загальні втрати вологи при низькій вологості в десять разів нижчі, ніж при найменшій вологоємності (НВ), вони залишаються критичними для врожаю.

Уповільнити випаровування можна, якщо змістити момент настання вологості розриву капілярів (ВРК) до вищих значень вологості. Чим раніше рвуться капілярні зв'язки, тим міцніше ґрунт утримує воду, що залишилася, і тим повільніше вона випаровується. Домогтися цього допомагає регулювання щільності орного шару.

На вилугуваних чорноземах показники ВРК напряму залежать від щільності ґрунту. При невисокій щільності капілярний зв'язок розривається раніше, що оберігає вологу від випаровування. Переущільнення ґрунту, навпаки, затягує капілярний рух вологи до поверхні, збільшуючи її непродуктивні втрати.

• ВРК при щільності 1,08 г/см³ — 23,6 %
• ВРК при щільності 1,57 г/см³ — 19,37 %
• Пористість початку тріщиноутворення — 50 % і менше
• Вологість початку тріщиноутворення — 15–16 %
• Товщина мульчувального шару на півдні — 6–8 см

Створення двошарового екрана для блокування випаровування

Пухка суха мульча на поверхні служить надійним щитом для нижчих шарів. Її оптимальна глибина залежить від погоди: чим вища температура і сухіше повітря, тим глибшим має бути розпушування. На важких ґрунтах (злитих чорноземах, сірих і темно-сірих лісових, глинистих ґрунтах плавнів і западин) небезпека розтріскування вища, тому тут потрібен глибший обробіток ґрунту, ніж на звичайних чорноземах.

Додатково знизити втрати пари допомагає легке ущільнення підповерхневої частини орного шару, яке скорочує некапілярну шпаристість. Ефективність цього прийому підтверджують досліди на вилугуваному чорноземі, де орний шар (0–25 см) з початковою щільністю близько 1 г/см³ ущільнювали навантаженням 250 г/см³. Зі зменшенням вологості загальні втрати води також знижуються.

Випробування показали, що ущільнений з поверхні ґрунт у всіх випадках випаровує менше вологи. Максимальний вологозберігальний ефект досягається, якщо створити у верхній частині ріллі ущільнений прошарок, прикритий зверху пухким мульчувальним шаром товщиною не менше 6 см. Такий бар'єр працює як екран, що затримує пароподібну вологу.

У польових дослідах цю технологію перевірили при початковій вологості ґрунту 23,1 %. На дослідній ділянці порівняли три варіанти обробітку стерні на глибину 20 см. Найкращі результати щодо збереження вологи через 32 дні показала комбінована схема, що сформувала двошаровий екран.

1. Оранка стерні на глибину 20 см.
2. Прикочування для створення щільного підповерхневого прошарку.
3. Поверхневе розпушування боронуванням для формування мульчувального шару товщиною не менше 6 см.

Великий вплив на висушування ґрунту при вологості в діапазоні ВРК–ВЗ (від вологості розриву капілярів до вологості в'янення) відіграє розмір ґрунтових агрегатів. Збільшення частки грудкуватої фракції розширює об'єм некапілярних пор, через що різко зростають дифузні втрати води. В умовах високих літніх і осінніх температур грудкуватий орний шар з високою початковою вологістю може повністю втратити продуктивну вологу менш ніж за тиждень.

Ефективність різних способів механічного обробітку ґрунту в період висушування наочно показують результати вимірювань вологості за горизонтами орного шару:

У польових дослідах на вилугуваному чорноземі навесні, через 20 днів після обробітку, вологість орного шару з вмістом грудкуватих агрегатів близько 50% знизилася до 18,1%. На ділянках, де кількість грудок не перевищувала 18–21,1%, втрати вологи були суттєво нижчими. Влітку в суху спекотну погоду різниця стає ще більш вираженою: на необробленому після оранки ґрунті на полі з-під кукурудзи на силос вологість орного шару всього за 8 днів впала з 22,7% до 16,8%.

Правила обробітку ґрунту в посушливий період

Коли вологість у верхній частині ріллі опускається нижче вологості розриву капілярів (ВРК), пухкий ґрунт зі шпаристістю понад 55–58% втрачає воду значно швидше, ніж помірно ущільнений зі шпаристістю 50–55%. Будь-які технологічні операції з розпушування в цей період потребують особливої обережності. Без подальшого ущільнення розпушеного шару втрати вологи на випаровування різко зростають.

Створення дрібногрудкуватого захисного шару на поверхні ріллі оберігає нижчі шари від пересихання. На чорноземах у літній період такий екран починає ефективно працювати, якщо глибина пухкого шару становить понад 6–8 см. В ідеальному випадку верхня частина орного горизонту повинна складатися з агрегатів розміром 1–3 мм — це зводить випаровування до мінімуму.

Після збирання врожаю колосових">збирання врожаю колосових попередників високу ефективність показує плоскорізний ґрунтозахисний обробіток. Залишена на полі стерня разом із розпушеним верхнім шаром виконує роль мульчі та сприяє снігозатриманню. На звичайному чорноземі в посушливі роки така технологія дозволяє накопичити в кореневмісному шарі до початку сівби ярих на 20–30 мм більше продуктивної вологи порівняно з оранкою на зяб.

• Розмір структурних агрегатів для захисту від випаровування — 1–3 мм
• Вологоощадна шпаристість орного шару — 50–55%
• Критична шпаристість (високі втрати вологи) — понад 55–58%
• Глибина пухкого захисного шару на чорноземах — понад 6–8 см
• Додаткова волога після плоскорізного обробітку — 20–30 мм