Поверхневий обробіток і рослинні рештки

Кращий рецепт для Північного Степу України

За площею земель сільськогосподарського використання, що припадає на одного жителя, Україна посідає шосте місце серед провідних країн світу, а за кількістю ріллі – перше місце в Європі. Розорювання земель в Україні перевищує всі допустимі екологічні стандарти та становить 57 % (зона Степу ро­зорана на 81 %), тоді як у Німеччині та Франції цей показник становить лише 32 %, в Англії – 29,6 %, а у США – 16,9 %.

Експериментальні дослідження ефективності систем полицевого, диференційованого та мульчувального обробітку ґрунту виконували впродовж 2011‑2015 рр. у стаціонарному досліді Інституту зернових культур НААН України в короткоротаційній сівозміні: чистий пар – пшениця озима – соняшник – ячмінь ярий – кукурудза. Обробіток ґрунту здійснювали такими знаряддями:

1) полицевий – плугом ПЛН‑4‑35 на глибину 20‑22 см під ячмінь ярий та соняшник, 23‑25 см під кукурудзу, 25‑27 см під чорний пар (восени);

2) чизельний – чизель Chisel Plow на глибину 14‑16 см під соняшник і ячмінь ярий (восени);

3) мінімальний – бороною БДТ-3 на глибину 10‑12 см під ячмінь ярий та чистий пар (восени);

4) плоскорізний – комбінованим агрегатом КШН-5,6 або КР-4,5 на глибину 14‑16 см під кукурудзу і 12‑14 см під соняшник (восени) в ранньому пару (навесні). Догляд за чорним паром ґрунтується на основі мінімізації та різноглибинності обробітку від 10‑12 см навесні до 6‑8 см перед сівбою пшениці. Догляд за раннім паром після проведення основного обробітку навесні здійснювався за типом чорного (табл. 1).

Схема досліду мала три фони удобрення:

1) без добрив + післяжнивні рештки;

2) N30P30K30 + рослинні рештки;

3) N60P30K30 + рослинні рештки.

Мінеральні добрива вносили навесні шляхом розкидання під передпосівну культивацію.

Агротехніка вирощування польових культур (пшениця озима – сорт Літановка, кукурудза на зерно – гібрид Білозерський 295 СВ, соняшник – гібрид Ясон, ячмінь ярий – сорт Ілот) загальноприйнята для зони Степу. На пшениці озимій та ячмені ярому у фазі кущіння застосовували гербіцид Естерон 1,2 і 0,8 л / га відповідно, на кукурудзі й соняшнику – ґрунтовий гербіцид Харнес у дозі 2,5 л / га. Мінеральні добрива (N30P30K30) під пшеницю озиму вносили восени перед сівбою, N30 додатково для підживлення рослин навесні у фазі трубкування. При вирощуванні кукурудзи, соняшнику та ячменю ярого мінеральні добрива (N30P30K30, N60P30K30) були внесені під передпосівну культивацію.

Ґрунт дослідної ділянки – чорнозем звичайний важкосуглинистий, що містить в орному шарі гумусу – 4,2 %, нітратного азоту – 13,2 мг / кг, рухомих сполук фосфору та калію (по Чирикову) відповідно 145 і 115 мг / кг.

Обробіток ґрунту та його агрофізичні властивості

Твердість ґрунту за оранки в шарі 0‑30 см була мінімальною – 5‑8,7 кг / см2, використання чизелювання, плоскорізного обробітку й дискування сприяло збільшенню показників до 11,9; 12,1 і 13,3 кг / см2 відповідно, не перевищуючи при цьому оптимальні параметри (до 21 кг / см2) для польових культур.

Зміна твердості орного шару ґрунту залежала не тільки від способу обробітку, а й від впливу кореневої системи тієї чи іншої культури, що вирощувалася. Наприклад, посіви пшениці озимої з сильно розгалуженою мичкуватою кореневою системою й оптимальною густотою рослин на певній площі здатні відчутно покращувати стан твердості орного шару, тоді як просапні культури (кукурудза, соняшник), які мають міцніше коріння, але вирощуються за меншої густоти стояння, впливають на неї менше.

Твердість орного шару змінювалася в динаміці під впливом атмосферних опадів, температури повітря й розвитку кореневої системи. Вплив обробітку ґрунту на її твердість, починаючи з моменту проведення восени, зберігалася аж до припинення вегетації посівами.

Назагал, якщо схарактеризувати структурний стан ґрунту залежно від систем його обробітку, то кількість цінних агрегатів зростає по висхідній: відвальна оранка – диференційований обробіток – мульчувальний. Сума агрономічно-цінних агрегатів розміром 10‑0,25 мм у ґрунті шару 0‑30 см після пшениці озимої перед сівбою соняшнику та після кукурудзи на початку парування за мульчувальної системи дорівнювала 87,7‑91,8 % і перевищувала варіант полицевої системи на 4,9‑9,6 %.

Способи та системи основного обробітку ґрунту на процеси оструктурювання мали менший загальний вплив, ніж самі культури та їх рештки. За поверхневого обробітку зростало число найцінніших агрегатів (10-0,25 мм) унаслідок зменшення техногенного тиску на ґрунт порівняно з полицевою оранкою. Значну перевагу в оструктурюванні ґрунту мала мульчувальна система обробітку за застосування щорічного поверхневого обробітку із залишенням на полі пожнивних решток попередника.

Небезпека ерозій

Агрофізичні властивості ґрунту водночас із наявністю на його поверхні рослинних решток тісно пов’язані з дефляцією ґрунту (вітровою ерозією). Більшість ґрунтів, що мають у верхньому шарі (0‑5 см) понад 60 % від сухої маси грудочок розміром понад 1 мм, стійкі проти видування вітром, за їх кількості менше 50 % ймовірність видування ґрунтових частинок зростає. У наших дослід­женнях відразу ж після обробітку ґрунту восени комкуватість (агрегати > 1 мм) верхнього шару (0‑5 см) ґрунту, незалежно від обробітку пара, становила 61‑62,9 % і не знижувалася менше 60 %, тобто була вітростійкою. Впродовж зимового періоду в результаті впливу протилежно спрямованих процесів «замерзання – відтавання», «зволоження – висихання» ґрунтові агрегати руйнувалися до ерозійно небезпечних розмірів, комкуватість чорнозему знижувалася в 1,3‑1,4 раза та становила лише 43‑46 %, що створювало небезпеку дефляції на відкритих рівнинах і схилах, які піддаються дії вітру.

При руйнуванні ерозійно стійких частинок (агрегати > 1 мм) важливе значення мають залишені на поверхні ґрунту пожнивні рештки попередника, які захищають від видування пилуваті фракції навесні. Найбільша кількість умовної стерні на поверхні залишається, безумовно, в ранньому пару (без обробітку ґрунту восени) – 630 шт. / м2. Значна її кількість також була після обробітку дисками – 333 шт. / м2.

Навіть сильні вітри швидкістю понад 15 м / с у ранньому пару не здатні видути понад 5‑12 г / м2ґрунту за 5 хвилин експозиції, тоді як за полицевого обробітку ці показники зростають у 11‑26 разів і становлять 134 г / м2. У літній період під час догляду за паром, при проведенні культивацій, ризики проявів дефляції ґрунту зростають в кількараз, навіть з раннього пару. Однак стійкішим до видування ґрунт був у варіантах безполицевого обробітку порівняно з полицевим. Використання полицевої оранки в пару, а також під усі культури в сівозміні сприяло появі максимальної вітрової ерозії (дефляції).

Ранній пар є радикальним методом боротьби не лише з вітровою ерозією, а й із водною. Стік талої води навесні на таких площах не створює значних розмивів ґрунту. За високої кольматуючої здатності агрофону змив ґрунту за межі поля становив 1,5‑4,3 т / га, що в 4‑12 разів менше, ніж на оранці (18,6 т / га).

Протидія раннього пару ерозії від проливних літніх опадів зростає за наявності на поверхні понад 2,5 т / га рослинного субстрату, перенесення термінів основного обробітку на час масового відростання бур’янів (травень) та за проведення його безполицевими знаряддями на глибину розпушування – 12‑14 см.

Перехід від чорного пару до раннього на тлі мульчування поверхні ґрунту пожнивними рештками попередника покращує структуру чорнозему, знижуючи при цьому кількість пилуватих фракцій (<0,25 мм), які найбільше піддаються антропогенному тиску до безпечного показника 5,4‑5,6 %. Уміст агрономічно цінних агрегатів (розміром 10‑0,25 мм) на кінець парування в орному шарі, навпаки, зростає щодо зяблевої оранки до 89‑90 %. Рівень цих показників дає можливість стверджувати, що за позитивного балансу біогенних з’єднань присутність достатньої кількості енергетичного матеріалу та відсутності ерозії, відновлення структури в ранніх парах здійснюється в режимі саморегуляції, яка є властивою природним аналогам перелогів (ділянка ріллі, яка тривалий час не оброблялась) або цілинним землям.

Вплив на волого­забез­печеність

Запаси продуктивної вологи навесні в півтораметровому шарі ґрунту в середньому за п’ять років досліджень становили: за полицевої системи обробітку – 171,4, диференційованої – 178,5, мульчувальної – 179,9 мм. За диференційованої та мульчувальної систем обробітку ґрунту спостерігалася перевага в накопиченні вологи в осінньо-зимовий період на 7,1‑8,5 мм (71‑85 т / га) порівняно з полицевою оранкою. Це пояснюється присутністю післяжнивних решток на поверхні ґрунту та впливом хвилястого мікрорельєфу за застосування чизелювання. У підсумку це сприяло більшому накопиченню снігу впродовж грудня-січня за загального недобору нормативної суми опадів і практично відсутності значного снігового покриву в роки проведення досліджень (табл. 2).

Сумарне використання вологи з ґрунту варіювало у вузькому діапазоні 306,2‑310,4 мм і майже не змінювалося залежно від системи обробітку ґрунту. Слід зазначити економніше споживання вологи польовими культурами за поверхневої мульчувальної системи обробітку ґрунту, про що свідчить зниження показника коефіцієнта водоспоживання на 13,4 мм / т порівняно з полицевою оранкою.

Повернення елементів живлення

Використання поверхневого мульчувального обробітку ґрунту із залишенням пожнивних решток на полях сівозміни має велике значення для відновлення ґрунтової родючості, особливо за зменшення обсягів використання органічних і мінеральних добрив останнім часом. Найбільша кількість елементів живлення повертається з рослинними рештками пшениці озимої (N – 57,4‑79; Р2О5 – 13,1-17,3; K2О – 94‑140,6 кг / га), стеблами соняшнику (N – 50,1‑70,5; Р2О5 – 13,2‑16,4; K2О – 148,5‑186,5 кг / га) та кукурудзи (N – 53,3‑65,1; Р2О5 – 29,9‑33,3; K2О – 90,4‑103,6 кг / га), що пояснюється високим урожаєм побічної продукції та знач­ним умістом елементів живлення в ній. Істотно менша кількість (в 1,5‑2 рази) елементів живлення повертається з побічною продукцією ячменю ярого (N – 32,9‑43,2; Р2О5 – 7,8‑10,4; K2О – 43,5‑63,7 кг / га) через низьку врожайність соломи порівняно з соломою пшениці озимої, стеблами кукурудзи та соняшнику.

Значну кількість елементів живлення повертає в ґрунт і коренева система польових культур. Наприклад, коріння пшениці озимої після своєї мінералізації залишають у ґрунті N – 40,2‑63,8; Р2О5 – 6,2‑8,9; K2О – 13,9‑19,2 кг / га, що дещо менше порівняно з рослинними рештками, особливо по калію (в 6‑8,5 раза), однак складає вагому кількість у загальній сумі. Такі самі закономірності властиві й для вмісту елементів живлення в кореневих рештках соняшнику, кукурудзи та ячменю ярого, зменшення їх кількості порівняно з елементами живлення надземних залишків по азоту були в 1,4‑3,1; фосфору 2,4‑4,2; калію 6,2‑6,8 раза.

Залучена в біологічний колообіг загальна кількість пожнивних речовин розподілялася у зернових культур по окремих органах рослин у такому співвідношенні: основна продукція – 44 %, побічна – 39‑40 %, коренева система – 16‑17 %, у соняшнику відповідно – 32; 52 і 16 %.

Відносні показники можливого повторного використання макроелементів після мінералізації маси коренів і побічної продукції вирощуваних культур становлять по N – 48‑53 %, Р2О5 – 30‑34 %, K2О – 72‑90 % від обсягу їх біологічного колообігу на формування врожаю. Отже, при плануванні системи добрив у сівозміні слід враховувати передусім компенсацію використовуваного азоту та фосфору.

Застосування пожнивних решток як органічного добрива забезпечує енергетику культурного ґрунтоутворювального процесу в агроценозах, за умови внесення азотних добрив (азоткомпенсаціі) 8‑10 кг діючої речовини на одну тонну пожнивних решток для забезпечення життєдіяльності мікроорганізмів. Найкраще використовувати азот в аміачній або амідній формі, тобто сульфату амонію, хлористого амонію чи карбаміду. Водночас нівелюється використання мінерального азоту ґрунту і гальмується процес мінералізації органічних речовин унаслідок високої біогенності ґрунту. При розкладанні кореневих і пожнивних решток зернових культур із відносно низьким вмістом азоту процеси мінералізації переважають над процесами гуміфікації, оскільки безазотисті гумусові сполуки нестійкі та швидко мінералізуються. Встановлено, що для кореневих решток озимої пшениці коефіцієнт гуміфікації становить 0,15‑0,18 (C:N – 35‑40:1), для соломи – приблизно 0,10 (C:N – 80:1). Коефіцієнт гуміфікації органічних добрив (гною) – 0,2‑0,3 (C:N – 25‑35:1). Спільне використання пожнивних решток і мінеральних добрив у рекомендованих дозах збільшує коефіцієнт гуміфікації на 23‑25 %.

Використання пожнивних решток (солома ранніх зернових, стебла соняшнику та кукурудзи) як органічного добрива має також велике екологічне значення:

  • рівномірно розкидані по полю пожнивні рештки захищають ґрунт від ерозійних процесів, пересихання й ущільнення;
  • утилізується велика кількість органічної маси, а елементи напіврозпаду повністю поглинаються ґрунтовим комплексом;
  • органічна маса повторно залучається до колообігу мінерального й органічного живлення рослин для формування нового врожаю;
  • органічна маса розкладається в ґрунті впродовж тривалого часу, не забруднює його високими концентраціями нітратного азоту, органічного фосфору та калію;
  • стабільний баланс надходження в ґрунт і втрата елементів живлення рослин з пожнивних решток виключає вимивання рухомих елементів і винесення їх з поверхневим стоком у водойми;
  • залишення на полі пожнивних решток сприяє розвитку ґрунтової фауни, що підвищує активність бактерій, черв’яків та інших організмів, поліпшенню агрохімічних і фізичних властивостей ґрунту.

Використання пожнивних решток вирощуваних культур у поєднанні з мінеральними добривами в помірних дозах N30-60P30K30 сприяло певним змінам у показниках потенційної й ефективної родючості ґрунту (табл. 3). Систематичне, впродовж шести років, закладення в ґрунт (50 % за дрібного мульчувального обробітку і практично повне при оранці) біомаси побічної продукції культур сівозміни, навіть без внесення азоту на компенсацію, забезпечувало бездефіцитний баланс гумусу. За початкової гумусності орного шару 2 %, через шість років у варіантах без внесення мінеральних добрив, але із залишенням рослинних решток, уміст загального гумусу в шарі 0‑30 см у зерно-паро-просапній сівозміні складав – 4,22‑4,28 % (вище на 0,02‑0,08 процентних пункта (п. п.), а при поєднанні з внесенням мінеральних добрив підвищився відповідно до 4,23‑4,32 %, або на 0,03‑0,13 п. п. Внесення мінеральних добрив у поєднанні з рослинними рештками сприяло підвищенню коефіцієнта гумусованості, а відповідно і більшому накопиченню гумусу не лише за поверхневого мульчувального обробітку, а й навіть за застосування полицевої оранки.

Загалом, спостерігалася тенденція до поліпшення гумусного стану ґрунту за систематичного поверхневого безполицевого (мульчувального) обробітку в сівозмінах короткої ротації завдяки зниженню процесів мінералізації та підвищення процесів гуміфікації порівняно з оранкою на зяб. Уміст валового азоту та фосфору в ґрунті мало змінювався під дією дослід­жуваних агрозаходів.

Крім позитивних сторін мульчувальний обробіток ґрунту мав й істотний недолік, який полягав у зростанні засміченості посівів ранніх зернових культур і парів у 1,4‑1,6, а просапних культур у 1,4‑1,8 раза, що обумовлює в окремі роки необхідність застосування ґрунтових і страхових гербіцидів. Внесення мінеральних добрив у дозі N30-60 у поєднанні з рослинними рештками поперед­ника підвищує конкурентоспроможність зернових культур до бур’янів завдяки зростанню оптичної щільності посівів. Загалом, у сівозміні, згідно зі шкалою І. Веселовського, засміченість зростала по висхідній: полицева система обробітку ґрунту – рівень засміченості слабкий, диференційована – середній, поверхнева (мульчувальна) – високий.

Полицева оранка – ліворуч, поверхневий обробіток – праворуч

Продуктивність польових культур у п’ятипільний зерно-паро-просапній сівозміні визначалася головно внесенням мінеральних добрив, ніж обробітком ґрунту. Системи основного обробітку ґрунту на удобрених мінеральними добривами ділянках разом із пожнивними рештками виявилися рівноцінними за всіма показниками продуктивності: вихід зерна (2,42‑2,68 т / га), зернових одиниць (3,37‑3,64 т / га), кормових одиниць (3,65‑3,99 т / га) і перетравного протеїну (0,41‑0,44 т / га) на один гектар сівозмінної площі з невеликою тенденцією до зниження показників за поверхневого мульчувального обробітку. У варіанті з пожнивними рештками без мінеральних добрив перевагу за всіма показниками продуктивності мала система полицевого й диференційованого обробітку ґрунту, внаслідок дещо кращого поживного режиму (табл. 4). Вихід зерна за полицевої системи обробітку був вищим на 0,18 т / га (7,5 %), зернових одиниць – 0,18 (5,5 %), кормових одиниць – 0,22 (6,2 %), перетравного протеїну – 0,03 т / га сівозмінної площі (7,5 %) порівняно з поверхневим мульчувальним обробітком.

Внесені мінеральні добрива в помірних дозах (N48Р18K18 на 1 га сівозмінної площі) разом із пожнивними рештками істотно підвищували продуктивність сівозміни загалом. Максимальна надбавка виходу зерна від використання N48Р18K18 за полицевої системи обробітку становила 0,26 (9,7 %), зернових одиниць – 0,36 (9,9 %), кормових одиниць – 0,41 (10,3 %), перетравного протеїну – 0,02 (5 %) т / га сівозмінної площі. Внесення N48Р18K18 за диференційованої системи обробітку підвищувало вихід зерна на 0,33 (12,3 %), зернових одиниць – 0,49 (13,5 %), кормових одиниць – 1,12 (28 %), перетравного протеїну – 0,06 (13,6 %) т / га сівозмінної площі. Застосування N48Р18K18 у сівозміні за дрібної (мульчувальної) системи обробітку давало прибавку виходу зерна на 0,39 (14,9 %), зернових одиниць – 0,51 (14,2 %), кормових одиниць – 0,57 (14,5 %), перетравного протеїну – 0,07 (15,9 %) т / га сівозмінної площі. Згідно з результатами досліджень, найвищі прибавки від мінеральних добрив за показниками продуктивності були притаманні поверхневому (мульчувальному) фону з характерними більш жорст­кими умовами фітосанітарного стану та поживного режиму. Внесені мінеральні добрива в помірних дозах підвищують продуктивність сівозміни більше ніж на 14 % порівняно з полицевою системою обробітку та певною мірою кращими вихідними умовами мінерального живлення.

Використання альтернативних мульчувальних способів основного обробітку ґрунту (дискування, чизелювання, плоскорізне розпушування) під польові культури дає можливість оптимізувати експлуатаційні витрати на обробіток ґрунту, зокрема забезпечити економію паливно-енергетичних ресурсів при впровадженні дискування – 15,7‑17,6 л / га, чизелювання – 7‑8,3, плоскорізного розпушування – 17,4‑22,1 л / га, що в кінцевому підсумку позитивно позначається на умовно чистому доході та зростанні рівня рентабельності виробництва сільськогосподарської продукції на 5‑14%.

 

zerno-ua.com

admin

sdsdsdsdsd