agronom.me
Меню

Ґрунт та його обробіток

Вплив обробітку ґрунту на будову та структуру орного шару

Агрономові

15 хв читання

Вплив обробітку ґрунту на будову та структуру орного шару

Як оранка змінює будову орного горизонту

Регулюючи щільність і пористість ґрунту, агроном безпосередньо впливає на розвиток рослин та урожайність. Співвідношення твердої фази ґрунту та різних видів пор визначає, як в орному шарі циркулюватимуть вода і повітря. Сучасні знаряддя дозволяють налаштовувати ці параметри під вимоги конкретної культури та умови поля.

На чорноземах Кубані виділяють чотири основні фізичні стани орного шару. Кожному з них відповідають суворо визначені показники щільності та шпаруватості. Ці дані допомагають оцінити ступінь ущільнення поля перед вибором технології обробітку.

Стан орного шару Щільність, г/см³ Загальна шпаруватість, % Співвідношення капілярних і некапілярних пор, %
Дуже пухкий Менше 0,95 Більше 64 Приблизно 55 : 45
Пухкий 0,95–1,1 58–64 Приблизно 60–65 : 35–40
Щільний 1,25–1,36 49–52 Приблизно 75–80 : 20–25
Сильно ущільнений Більше 1,35–1,45 Менше 47–48 Частка некапілярних пор знижується до 5–10

Звичайна оранка з обертанням пласта радикально змінює будову орного горизонту. Вона різко збільшує загальну пористість ґрунту та знижує його щільність. При цьому також знижується частка капілярних пор, що важливо враховувати при плануванні сівби.

  • Щільність ґрунту після оранки — 0,8–0,9 г/см³
  • Загальна пористість — 60–65% і більше
  • Капілярна шпаруватість — 50–55% від об'єму пор

Таке розпушення особливо важливе для вилугуваних та слитих чорноземів, важких лугових, темно-сірих і сірих лісових ґрунтів, а також ущільнених чорноземів у западинах. На цих типах ґрунтів у південно-передгірній зоні Краснодарського краю оранка служить головним засобом зниження надмірної капілярної шпаруватості. Однак якість кришення безпосередньо залежить від вихідного стану поля.

Якість кришення пласта безпосередньо залежить від вологості ґрунту під час роботи. При обробітку пересушеного поля зі щільністю близько 1,3 г/см³ та вологістю на рівні в'янення (ВВ) різко зростає глибистість. Водночас збільшення глибини оранки на чорноземах покращує водотривкість верхнього шару, оскільки нагору переміщується оструктурений ґрунт із підорних горизонтів.

Регулярна оранка на одну й ту саму глибину у вологі роки призводить до формування плужної підошви — щільного шару завтовшки 3–6 см. Ризик її утворення вищий на важких глинистих ґрунтах при підвищеній вологості. При літньому та осінньому обробітку сухого ґрунту в умовах Кубані плужна підошва практично не утворюється.

Особливості безполицевого та поверхневого обробітку

Застосування культиваторів-плоскорізів при основному обробітку кришить ґрунт слабше, ніж плуг. До початку весняних польових робіт плоскорізний обробіток залишає поле щільнішим, ніж класична зяблева оранка. Величина цієї різниці залежить від типу ґрунту, що обробляється.

Тип ґрунту Різниця щільності порівняно із зяблевим обробітком, г/см³
Загальні показники 0,1–0,15 (при плоскорізному обробітку ґрунт щільніший)
Важкі ґрунти південно-передгірної зони Близько до необроблених ділянок

Плоскорізи працюють на невелику глибину — до 12–14 см — і практично не перевертають пласт. У посушливих умовах це дозволяє захистити розпушений шар від швидкої втрати вологи. При цьому зберігаються пожнивні рештки, які захищають ґрунт від вітрової ерозії.

Універсальні стрілчасті та розпушувальні лапи кришать землю значно краще за плоскорізи. Після їхнього проходу пористість обробленого шару перевищує 65%, а щільність знижується до 0,8–0,9 г/см³. Частка некапілярних пор при цьому зростає до 40–50% від загальної шпаруватості.

Розпушувальні знаряддя можуть ущільнювати ґрунт нижче глибини ходу лап. Це ущільнення стає критичним на важких глинистих ґрунтах при вологості вище рівня розриву капілярів. При низькому рівні зволоження цей негативний ефект практично не проявляється.

Як дискування, коткування та фрезерування змінюють орний шар

Дискові лущильники та борони розпушують лише верхню частину орного горизонту. Правильний підбір агрегатів дозволяє покращити фізичні властивості цього шару. Однак на вологих ґрунтах механічний вплив дисків може призводити до зворотного ефекту.

В умовах перезволоження (наприклад, ранньою весною) дискові знаряддя працюють як підземний коток. Розпушуючи найверхній шар на важких ґрунтах південно-передгірної зони, вони одночасно ущільнюють землю на глибині ходу дисків.

Коткування впливає переважно на верхню половину орного горизонту. Щільність ґрунту після проходу котка залежить від його маси, вихідної вологості та структури поля. Якщо вологість ґрунту перевищує 20–22 % від абсолютно сухої маси, ущільнення буде помітним. Навпаки, у сухому ґрунті (при вологості в'янення і нижче) або при великій кількості великих глиб котки практично не збільшують щільність.

На важких глинистих ґрунтах зв'язність сухих агрегатів дуже висока, тому коткування мало змінює їхню структуру. Злиті чорноземи, важкі сірі лісові та лугові ґрунти при вологості близько вологості в’янення майже не реагують на прохід котків. Характер зміни вилугуваних чорноземів під дією різних типів котків показано в таблиці.

Марка котка Питомий тиск, г/см² Вологість ґрунту та вміст агрегатів Глибина ущільнення, см Зміна щільності та шпаруватості
ЗКК-6А 200–250 Близько 22% вологості, грудки >10 мм становлять 38% від маси пахотного шару 8–10 Щільність верхнього шару помітно зростає
ЗКВГ-1,4 300 Оптимальна вологість ґрунту до 12 Щільність верхнього шару помітно зростає
ЗКВГ-1,4 300 Близько 16% вологості (вологість в’янення) 0–5 Загальна шпаруватість у шарі 0–5 см знижується не більше ніж на 2–4%, щільність змінюється мало

Не використовуйте котки, якщо вологість ґрунту перевищує межу вологості розриву капілярів (ВРК). Коткування при вологості 25–26 % різко ущільнює верхній шар. При подальшому висиханні на полі швидко утворюються тріщини, які прискорюють висушування всього ґрунтового профілю. Особливо сильно цей негативний ефект проявляється на важких ґрунтах південно-передгірних і західних зон.

Використання ґрунтової фрези на вилугуваних і звичайних чорноземах, а також на лугових ґрунтах істотно розпушує оброблюваний шар. Фрезерування скорочує кількість грудок — наприклад, на вилугуваному чорноземі маса грудкуватої фракції знижується на 20 % і більше порівняно з оранкою. При цьому ризик перетирання ґрунту на пил залежить від його типу. На вилугуваному чорноземі навіть при низькій вологості кількість пилу не зростає, тоді як на звичайному чорноземі в сухому стані фрезерування різко збільшує частку пилоподібної фракції.

  • Щільність ґрунту після дискування — 0,8–0,9 г/см³
  • Пористість ґрунту після дискування — 60–65 %
  • Пористість ґрунту після фрезерування — понад 65 %
  • Частка некапілярної шпаруватості при фрезеруванні — 40–45 %

Скільки зберігається ефект від механічного обробітку ґрунту

Період, протягом якого ґрунт зберігає надану йому будову, залежить від його механічного складу та кліматичних умов. Важкі ґрунти з високим вмістом фізичної глини й мулу швидко ущільнюються під дією рясних дощів. І навпаки, якщо ґрунтові агрегати мають високу водотривкість і великогрудкову структуру, рілля довше чинить опір запливанню та усадці. Інтенсивні зливові опади зводять нанівець результати обробітку швидше за все.

Найдовше структура пахотного шару зберігається після роботи плугом. На звичайних і типових чорноземах степової зони різниця в щільності й твердості між зораними та незораними ділянками чітко простежується протягом двох років. У більш вологих умовах цей строк істотно скорочується.

У південно-передгірній зоні пахотна будова руйнується набагато швидше через важкий механічний склад ґрунтів і велику кількість опадів. У період вологонакопичення тут випадає понад 220–250 мм опадів, а вміст фізичної глини в ґрунті сягає 75–80 %. Ситуацію погіршує низька водотривкість перезволожених передгірних ґрунтів, яка навесні на злитих чорноземах становить лише 25–36 %.

Показові дані отримані під час контролю щільності злитих чорноземів у дослідах. Уже навесні наступного після зяблевої оранки року щільність ґрунту повертається до показників необроблених з осені ділянок. Різниця між зораним і незораним фонами не перевищує 0,05–0,07 г/см³, а у вологі роки повністю нівелюється.

Вплив опадів і проходів техніки на щільність ріллі

Ефект від культивації та обробітку дисковими знаряддями тримається недовго — лише кілька декад. Одноразові сильні опади інтенсивністю понад 20–30 мм можуть повністю нівелювати результати роботи. На важких ґрунтах після таких дощів різниця в щільності між обробленими та недоторканими ділянками практично зникає. Зубові борони дають ще більш короткочасний ефект, який зберігається лише до першого дощу силою 15 мм.

Важка техніка ущільнює пахотний шар тим сильніше, чим вища його вологість і важчий гранулометричний склад. На чорноземах ущільнювальна дія коліс різко зростає при вологості 24–25%. У південно-передгірній зоні, де переважають глинисті ґрунти з вмістом фізичної глини понад 70–80%, весняне переущільнення особливо велике. Під тонкою підсохлою кіркою тут довго зберігається перезволожений шар, який легко піддається деформації.

Прохід колісного трактора «Білорусь» (МТЗ-82) ранньою весною під час першого передпосівного обробітку ущільнює ґрунт на всю глибину пахотного горизонту. Це переущільнення зберігається протягом усього вегетаційного періоду і проникає вглиб до 60–80 см.

Гусеничні машини впливають на ґрунт значно м'якше. За слідом гусеничного трактора щільність ґрунту зростає всього на 0,15 г/см³ порівняно з необробленою ділянкою. На звичайних чорноземах, що містять менше фізичної глини, весняне перезволоження виражене слабше, тому й шкода від проходів колісної техніки там нижча.

Глибина, см Щільність ґрунту 16 травня, г/см³ Щільність ґрунту 29 серпня, г/см³
Поза слідом По сліду Поза слідом По сліду
0–5 0,98 1,41 1,10 1,19
5–10 0,16 1,44 1,21 1,38
10–15 1,27 1,46 1,36 1,43
15–20 1,25 1,45 1,35 1,44
20–25 1,26 1,40 1,37 1,39
25–30 1,29 1,34 1,29 1,35

Фізична стиглість ґрунту та якість кришення

Якість кришення ріллі під час обробітку безпосередньо залежить від її вологості. Найкраще ґрунт розпадається на структурні елементи у стані фізичної стиглості. У цей момент водні плівки навколо ґрунтових часток уже не дають їм злипатися, але вологи ще недостатньо, щоб ґрунт став пластичним і почав мазатися.

Для чорноземів інтервал стиглості знаходиться в межах від переходу плівково-меніскової вологи в капілярну до рівня трохи нижче найменшої вологоємності. Вище цієї межі різко зростають липкість і текучість. Зазвичай фізичну стиглість пов'язують із вологістю розриву капілярів, яка для вилугованого чорнозему становить 23,6–25,5%.

  • Фізична глина в ґрунтах передгір'їв — більше 70–80%
  • Критична вологість для ущільнення чорноземів — 24–25%
  • Вікно стиглості важких ґрунтів навесні — 5–10 днів
  • Вологість розриву капілярів вилугованого чорнозему — 23,6–25,5%

Середньоущільнений пахотний шар вилугованих і звичайних чорноземів добре кришиться при ваговій вологості від 22 до 27%. На важких ґрунтах це вікно набагато вужче: на злитому чорноземі стиглість настає тільки при вологості 26–28%. Через це важкі ґрунти південно-передгірної зони та лучні ґрунти залишаються стиглими дуже недовго — навесні цей період триває всього 5–10 днів. Якщо обробляти їх раніше цього строку, ґрунт нарізається великими мокрими брилами, які після висихання стають надміцними.

Важкі ґрунти південно-передгірної зони дозрівають для обробітку значно пізніше за звичайні чорноземи північних районів. Через високий вміст глини вони повільно віддають вологу навесні. Під верхнім підсохлим шаром завтовшки 4–6 см перезволожений пласт може зберігатися від 10 до 20 днів. Його висушування прискорюється тільки після появи глибоких тріщин.

Зниження вологості від рівня розриву капілярів до вологості в'янення погіршує кришення. На вилугованому чорноземі брилистість різко зростає, коли вологість падає до 16–17%, а щільність наближається до 1,25–1,3 г/см³. У степовій зоні обробляти сухий ґрунт із щільністю понад 1,25–1,3 г/см³ також не рекомендується.

Як швидкість обробітку, мороз і вологість впливають на структуру ріллі

Збільшення швидкості руху агрегатів дозволяє раніше починати весняні польові роботи. Швидкісний обробіток розширює діапазон фізичної стиглості ґрунту, завдяки чому шари з підвищеною вологістю кришаться значно краще. Наприклад, при збільшенні швидкості плуга з 1,06 до 1,46 м/с на чорноземах ґрунт добре кришиться навіть при вологості на 15–20 % вище оптимальної. При швидкості 1,46 м/с якість кришення залишається задовільною навіть на нижній межі пластичності ґрунту.

Підвищення швидкості роботи по сухому ґрунту різко підсилює розпорошення структури. Швидкісний режим виправданий тільки при підвищеній вологості оброблюваного шару.

Жодне ґрунтообробне знаряддя не зрівняється за якістю підготовки ріллі з природною дією морозу. Якщо друга половина зими була холодною і морозною, після весняного обробітку ґрунт набуває ідеальної дрібногрудкуватої структури. В умовах дощової зими зі слабким промерзанням весняний обробіток неминуче дає більш брилистий агрегатний склад. Мороз найбільш ефективно «облагороджує» структуру помірно вологої та пухкої ріллі.

Найкращий кришачий ефект морозу проявляється на неущільненому ґрунті, вологість якого дорівнює або незначно перевищує вологість розриву капілярів.

У щільному і перезволоженому ґрунті вода утримується в тонких порах сорбційними силами і замерзає при нижчих температурах. Коли всі пори заповнені водою, розширення льоду не розпушує ґрунт, а лише збільшує брилистість під час весняного обробітку. Таке явище характерне для передгірних перезволожених ґрунтів. Головна умова для якісної весняної підготовки таких ділянок — попередня ліквідація зимово-весняного застою вологи.

Будь-який механічний вплив на ріллю призводить до руйнування структури й утворення пилу. Ступінь розпорошення залежить від вологості ґрунту в момент проходу техніки та його механічного складу. Сухий ґрунт із низьким вмістом глини найбільш вразливий до механічного перетирання робочими органами.

  • Збільшення швидкості плуга для вологого ґрунту — з 1,06 до 1,46 м/с
  • Допустиме перевищення вологості при швидкісній оранці — на 15–20 %
  • Межа пилу в сухому вилугованому чорноземі після 10 обробітків — 9–10 %
  • Межа пилу в сухому звичайному чорноземі при багаторазовому обробітку — до 12–18 %
Тип ґрунту Стан та вологість Інтенсивність та вид обробітку Вміст пилу після обробітків
Чорнозем суглинковий Стиглий стан Інтенсивний обробіток Не збільшується (на початковому рівні)
Чорнозем вилугуваний Стиглий стан (вологість 24,8 %) Багаторазовий обробіток Не більше 4–5 %
Чорнозем вилугуваний Сухий стан 10-разовий (культиватор, борона, лущильник, коток) Збільшується з 4–5 % до 9–10 %
Чорнозем звичайний Стиглий стан Багаторазовий обробіток Практично не збільшується
Чорнозем звичайний Сухий стан Багаторазовий обробіток Зростає до 12–15 % (в окремих випадках до 18 %)

Читайте також