Вплив мінімального обробітку на агрофізичні показники чорнозему

Як мінімальний обробіток ґрунту змінює структуру чорнозему

Перехід від класичної відвальної оранки до поверхневого обробітку або прямої сівби (No-Till) напряму впливає на водний, повітряний та поживний режими ґрунту. Для вилугованого малогумусного надпотужного важкосуглинкового чорнозему це питання стоїть особливо гостро, оскільки його фізичні властивості від початку обмежують продуктивність культур.

У природному стані пахотний горизонт (0–30 см) цього типу ґрунту має такі агрофізичні показники:

• Вміст гумусу — 3,5–4,5 %
• Щільність ґрунту — 1,22–1,32 г/см³
• Загальна шпаруватість — 49–53 %
• Вологомісткість — 28,1–30,4 %
• Вологість в'янення — 15,8–16,4 %

У підпахотному кореневмісному шарі умови для рослин погіршуються: щільність підвищується до 1,36–1,44 г/см³, загальна шпаруватість падає до 46 %, а вологомісткість знижується до 23,5 %. Відмова від механічного обробітку прискорює ущільнення цих горизонтів.

За даними багаторічних польових випробувань в 11-пільній зерно-просапній сівозміні (ведеться з 1999 року), після 11 років прямої сівби без обробітку щільність ґрунту в шарі 0–30 см навіть на початку весни при достатній вологості (22–24 %) становила 1,32–1,35 г/см³, а твердість — 34–37 кг/см². Це перевищує показники відвальної оранки на 0,04–0,07 г/см³ за щільністю та на 9–13 кг/см² за твердістю.

Динаміка щільності ґрунту під озимими та просапними культурами

Щільність ґрунту коливається протягом усього вегетаційного періоду. На посівах озимих колосових культур найбільш пухке складення відзначається на початку весняної вегетації: від 1,24 г/см³ на оранці до 1,28 г/см³ на варіанті без обробітку ґрунту.

Протягом сезону під озимими ґрунт поступово ущільнюється. До фази колосіння на оранці щільність становить 1,32 г/см³, що нижче прямої сівби на 0,07 г/см³, а поверхневого обробітку — на 0,04 г/см³. Перед збиранням врожаю щільність зростає на всіх варіантах, але зорані ділянки залишаються найбільш пухкими.

При вирощуванні просапних культур (соя, кукурудза, соняшник та цукровий буряк) оптимальна щільність ґрунту підтримується лише при відвальному обробітку в системі поліпшеного зябу. Навіть при висушуванні ґрунту до вологості в'янення наприкінці вегетації щільність пахотного шару тут не перевищує 1,28–1,30 г/см³. На поверхневому обробітку в другій половині літа ґрунт переущільнюється вище оптимуму на 0,05–0,07 г/см³.

На посівах цукрового буряка (за середніми даними за 2008–2010 рр.) іде поступове ущільнення за всіма горизонтами пахотного шару. У верхньому шарі (0–10 см) щільність залишається в межах норми (1,08–1,25 г/см³) при будь-яких технологіях. При цьому на відвальній оранці та поверхневому обробітку на початку вегетації фіксують мінімальні показники щільності — 1,08–1,13 г/см³.

                                   Щільність ґрунту, г/см3 у шарі
    Обробіток ґрунту
                          0–10 см        10–20 см   20–30 см   0–30 см
                            на початку вегетації
 Відвальна оранка на
                            1,08           1,16       1,23         1,16
 30–32 см (контроль)
 Поверхневий обробі-
                            1,13           1,25       1,29         1,22
 ток на 8–10 см
 Пряма сівба                1,19           1,26       1,28         1,24
                        у середині вегетації
 Відвальна оранка на
                            1,19           1,23       1,25         1,22
 30–32 см (контроль)
 Поверхневий обробі-
                            1,19           1,26       1,34         1,27
 ток на 8–10 см
 Пряма сівба                1,25           1,30       1,37         1,30
                           перед збиранням врожаю
 Відвальна оранка на
                            1,19           1,25       1,29         1,24
 30–32 см (контроль)
 Поверхневий обробі-
                            1,24           1,29       1,36         1,29
 ток на 8–10 см
 Пряма сівба                1,22           1,32       1,38         1,31

На варіанті з прямою сівбою щільність складення ґрунту була найбільш високою – 1,19 г/см3, що більше, ніж на інших варіантах досліду, на 0,06–0,11 г/см3.

Міжрядні обробітки, що проводилися протягом вегетації цукрового буряка, сприяли підтриманню щільності складення верхнього шару ґрунту (0–10 см) за досліджуваними варіантами в оптимальних параметрах. Однак у всі періоди спостережень на варіанті з прямою сівбою щільність ґрунту вирізнялася більш високими показниками. У більш глибоких шарах розпушування ґрунту не проводилося, що призвело до його ущільнення за всіма варіантами досліду. Закономірність підвищення щільності ґрунту відзначена від початку вегетації цукрового буряка до його збирання.

Найгірші умови для формування коренеплодів спостерігалися при поверхневому обробітку ґрунту і особливо на варіанті прямої сівби, тут щільність ґрунту в шарі 10–20 та 20–30 см коливалася від 1,25 до 1,36 г/см3 при показнику на контролі (відвальна оранка) – 1,23–1,25 г/см3.

Таким чином, проведеними дослідженнями встановлено, що щільність складення орного шару ґрунту за оранкою в середньому за три роки була оптимальною для росту та розвитку рослин цукрового буряку і коливалася від 1,16 до 1,31 г/см3. Вищі показники спостерігалися на варіантах із поверхневим обробітком ґрунту і, особливо, при прямому сівбі.

Погіршення агрофізичних властивостей при мінімалізації обробітку ґрунту негативно впливало на водний, повітряний і поживний режими під культурами сівозміни.

Так, під посівами сої, кукурудзи та соняшнику в середині вегетації загальна пористість ґрунту у варіантах з оранкою становила 49–51 %, а при нульовому обробітку вона зменшувалася на 4–7 %. Вміст повітря в загальному обсязі пор при відвальному обробітку становив – 20–28 %, а при сівбі без обробітку він був на 6–8 % меншим.

При першій ротації сівозміни кращі показники структури ґрунту спостерігалися при вирощуванні гороху на зерно та наступної за ним озимої пшениці. При її сівбі в орному шарі найбільш високі показники коефіцієнтів структурності ґрунту (2,4–2,6) були у варіантах з відвальним, а також поверхневим напівпаровим обробітком ґрунту.

На ділянках прямої сівби пшениці після гороху на початку вегетації коефіцієнти структурності ґрунту були на 0,4–0,6 пунктів менші, порівняно з вищевказаними способами її обробітку.

На просапних культурах спостерігалася інша тенденція динаміки агрегатного складу ґрунту. Найбільш високі показники коефіцієнтів структурності ґрунту (1,6–2,4) при різних способах його обробітку були на початку вегетації. До збирання врожаю просапних культур спостерігалося помітне погіршення агрегатного складу ґрунту.

У всі строки визначення більш агрономічно цінна структура ґрунту на просапних культурах спостерігалася у варіантах з відвальним зяблевим обробітком.

На варіанті з прямою сівбою отримані найнижчі показники структури ґрунту. Постійний поверхневий або мілкий зяблевий обробіток ґрунту дисковими знаряддями призводив до збільшення в ньому вмісту пилу до 9–11%, що в 1,5–2,0 рази більше, ніж при відвальному та нульовому його обробітках.

За період першої ротації польової сівозміни встановлено, що різні способи обробітку ґрунту при внесенні N120P60К40 не однаково впливали на урожайність польових культур. У групі колосових та зернобобових культур найменше реагував на мінімалізацію обробітку ґрунту горох.

Урожайність зерна цієї культури при прямому сівбі (19,3 ц/га) лише на 1,5 ц/га поступалася даному показнику за відвального обробітку ґрунту.

Більш значний недобір урожайності зерна з 1 га отримано при прямому сівбі (без обробітку ґрунту) у озимого ячменю, порівняно з озимою пшеницею. У неї зниження урожайності зерна при прямому сівбі за різними попередниками становило 6–10 ц/га, а у ячменю – 12 ц/га.

У групі просапних культур суттєве зниження урожайності порівняно з традиційною технологією вирощування спостерігалося у цукрового буряку при його прямій сівбі.

Меншою мірою порівняно з відвальним зяблевим обробітком ґрунту знижувалася урожайність зерна кукурудзи та сої при прямій сівбі. При мінімалізації обробітку ґрунту серед просапних культур цей показник найменше знижувався у соняшнику.