Вплив полицевого і "нульового" обробітків на структуру ґрунту в полі ячменю ярого Правобережного Лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив полицевого і «нульового» обробітків на структуру ґрунту в полі ячменю ярого Правобережного Лісостепу України

Одарченко О.М., аспірант

Постановка проблеми

Збереження сприятливих для росту сільськогосподарських культур агрофізичних властивостей ґрунтів має базуватися на розумінні процесів їх структуроутворення, котрі, в свою чергу, варто враховувати приймаючи будь-які рішення щодо застосування систем основного обробітку ґрунту. Крім того, враховуючи дані про стан ґрунту та притаманні території метеорологічні умови, в подальшому можна сприяти збереженню оптимальної структури ґрунтів та запобігти їх деградації.

Формування структури ґрунту - результат діяльності факторів живої та неживої природи. Тріщини, порожнини утворюються під впливом циклів зволоження та висушування шляхом набухання та зменшення об'єму [3]. Водночас такі явища як замерзання та відтавання ґрунту, коагуляція глинистих мінералів та зовнішні сили (обробіток ґрунту, ущільнення сільськогосподарськими машинами) визначають структуроутворювальну здатність ґрунту [7]. До факторів біологічного походження, що позитивно впливають на агрегатний стан ґрунту належать мікробіологічна його активність, розвиток кореневих систем рослин, процеси життєдіяльності дощових черв'яків та інших ґрунтових тварин і організмів [8].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Встановлено, що 80 % світових площ сільськогосподарського призначення зазнають помірного та високого рівнів ушкодження ерозією. Близько 17 % придатних для використання орних земель втратили свою агрономічну цінність, що спричинено ерозійними процесами внаслідок відсутності відповідних заходів обробітку ґрунту упродовж 50-річного періоду. Система основного обробітку ґрунту відіграє винятково важливу роль в їх захисті. No-till, strip-till, мінімальний та плоскорізний обробітки є найбільш важливими системами обробітку, що виконують ґрунтозахисну функцію. В. Елерс та його колеги [5] під час польових експериментів у Німеччині порівнювали традиційну оранку з ґрунтозахисним обробіт-

ком. Вони відзначили позитивний вплив застосування протиерозійних заходів обробітку ґрунту для розвитку кореневої системи і отримання високих урожаїв. М.А. Аршард відмітив поліпшення водоутримувальної здатності на полях з «нульовим» обробітком у північно-західній Канаді, що сприяло отриманню більших врожаїв ячменю у посушливі роки [3].

Традиційна система основного обробітку ґрунту часто призводить до незворотної ущільненості, розпорошення ґрунтових агрегатів та запливання з наступним утворенням кірки, що, в свою чергу, призводить до погіршення водо- і повітропроникності. Зміни фізичних властивостей ґрунту видозмінюють і його середовище, особливо негативно впливаючи на кореневу систему рослин, розвиток ґрунтових мікроорганізмів. Зменшення активності останніх призводить до зниження стійкості агрегатів та скорочення макропор. Це зумовлює застосування непридатних важких тракторів, ґрунтопроникаючих знарядь та роторних робочих органів. Сучасні системи обробітку мають грунтуватися на уникненні вказаних вище негативних наслідків та здійснювати бережливу адаптацію режимів обробітку ґрунту і знарядь для конкретних умов місцевості [2, 6].

Мета досліджень полягала у встановленні впливу «нульового» та традиційного обробітків ґрунту на його структуру.

Матеріал та методика дослідження

Польову частину експерименту проводили у стаціонарному досліді ВП НУБіП України «Агрономічна дослідна станція» у короткоротаційній сівозміні впродовж 2014-2015 рр. Схема чергування культур у сівозміні: соя - ячмінь ярий - кукурудза на зерно.

Ґрунтовий покрив дослідних ділянок - чорнозем типовий малогумусний середньосуглинко- вий. Вміст гумусу - 3,94 %, рН - 6,8, ємність поглинання -32,5 мг. екв. на 100 г ґрунту, кількість загального азоту -0,3 %, фосфору - 0,25 %, калію - 2,5 %.

Схема польового досліду об'єднує два варіанти основного обробітку ґрунту: ««нульовий»» і полицевий, зокрема:

- «нульовий» обробіток - відсутність механічного обробітку (за виключенням прямого посіву) починаючи з 2005 року;

- традиційний обробіток (контроль) - застосування як основного обробітку оранки (на глибину 20-22 см під ячмінь ярий) починаючи з 2005 року.

Під час досліджень основна увага акцентувалася на вмісті агрономічно цінної структури у ґрунті, тобто агрегати якої мають розмір в межах від 10 до 0,25 мм. Показники структури ґрунтових агрегатів вивчали у верхніх шарах (0-10, 10-20 та 20-30 см), оскільки саме вони зазнають найбільш інтенсивного впливу з боку зовнішніх чинників.

полицевий нульовий грунт польовий дослід

Результати досліджень та їх обговорення

Дослідженнями встановлено, що застосування оранки як основного обробітку упродовж 10 років негативно позначилося на структурі ґрунту. На момент сівби кращими показниками структурності характеризувався варіант «нульового» обробітку, причому, ця тенденція зберігалася по всіх досліджуваних шарах ґрунту (табл. 1). У даному досліді найменшу кількість цінних агрегатів містив верхній 0-10-см шар. Така ж тенденція відмічена за традиційного обробітку, проте з відмінністю 8 % у бік зменшення. У наступному досліджуваному шарі спостерігалося збільшення частки агрегатів розміром від 10 до 0,25 мм на 4,4 % за «нульового» обробітку та на 3,4 % - за оранки. У шарі 20-30 см у варіанті No-till показник істотно не змінився, тоді як за традиційного обробітку спостерігалося значне зростання кількості цінних агрегатів, що перевищувало НІР₀₅ майже у два рази. Крім того, у даному випадку зафіксована найменша різниця (2,1 %) між досліджуваними варіантами обробітку ґрунту.

За проміжок часу від сівби до збирання спостерігалося покращення структурного стану ґрунту за «нульового» обробітку по всіх його шарах, проте зміни можна вважати неістотними, оскільки, різниця між показниками, що були на час сівби і на час збирання не перевищують значення НІР₀₅. Зворотні зміни відбувалися за полицевого обробітку, де по всіх досліджуваних шарах відмічено погіршення структурного стану ґрунту та зниження кількості агрономічно цінних агрегатів до 5 %.

Припускаємо, що однією з основних причин такої зміни структурного стану за традиційного обробітку є проведення щорічної оранки, яка призводить до порушення зв'язків між механічними часточками ґрунту.

Таблиця 1 - Вміст агрономічно цінних агрегатів після сухого просіювання, %

Крім того, на таких ділянках спостерігається як прямий так і непрямий негативний вплив високих плюсових температур. Безпосередня згубна дія високих температур на фоні відсутності опадів протягом тривалого періоду призводить до значного пересушування ґрунтових агрегатів, утворення мікротріщин у місцях скріплення та спричиняє розпорошування їх структури. Відсутність вологи і високі температури змушують живих організмів значно знижувати, або взагалі припиняти процеси своєї життєдіяльності, що і було відмічено за традиційного способу обробітку ґрунту. Так, у 2015 році у шарі 0-10 см за проведення досліджень не зафіксовано жодних ознак присутності дощових черв'яків. У шарах 10-20 та 20-30 см їх число не перевищувало 8 шт./м², проте, вони знаходилися у діапаузі.

За «нульового» обробітку поширення вказаних вище негативних явищ попереджує наявність верхнього мульчуючого шару з пожнивних решток попередника. Хоча після вирощування сої перед ячменем ярим залишається невелика кількість пожнивних решток, все ж можна відмітити позитивні зрушення щодо запобігання руйнівних ґрунтових процесів під час періоду вегетації культури. Наглядним прикладом цього є збереження частки агрономічно цінних агрегатів з незначним збільшенням їх частки перед збиранням ячменю ярого.

За післяжнивний період культури за «нульового» обробітку також спостерігалося покращення структурного стану ґрунту. В середньому по трьох шарах кількість агрономічно цінних агрегатів збільшилась відповідно на 3,76 і 4,5 % порівняно з показниками на час збирання та початок вегетації. Відмітимо, що значні позитивні зміни відбувалися у верхньому 10-сантиметровому шарі (+ 5 %), а у нижчих коливалися у межах 3 %. На контролі у шарах 0-10 і 10-20 см спостерігалися найбільші варіації даних, порівняно з отриманими у період повної стиглості культури. Крім того, у згаданих вище шарах покращився структурний стан на 9,2 і 9,4 % відповідно. Середнє значення різниці між результатами, що були отримані на час збирання і восени складало 8,8% (у 2,3 рази більше порівняно з «нульовим» обробітком).

Долголов С. І. та Бахтін П. У. запропонували свою шкалу оцінки структурного стану ґрунту за сухого просіювання, згідно з якою ґрунти, що мають вміст агрономічно цінних агрегатів більше 80 % характеризуються відмінним і 80-60 % - добрим структурним станом. Тому у варіанті прямого посіву лише верхній 10-сантиметровий шар мав добру структуру на період сівби та збирання культури, у решти випадків він був відмінним. За традиційного обробітку (окрім осіннього зразка 20-30 см) показник структурного стану ґрунту був добрим [1].

Збільшення частки розпорошеної та брилистої фракцій структури негативно позначається на агрофізичних властивостях ґрунту: погіршується його водно-повітряний режим, ускладняються проростання насіння та розвиток кореневої системи тощо. За період досліджень частка цієї фракції структури ґрунту коливалася в часі та відрізнялася між варіантами. За «нульового» обробітку вміст розпорошеної структури на час сівби складав 2,6 %, що мало відрізнялося від традиційного обробітку (2,9 %). За час вегетації ячменю ярого спостерігалася тенденція до зростання кількості розпорошеної структури за прямої сівби до 4,9 %, в той час як за традиційного обробітку цей показник зріс майже у 2,3 рази (6,6 %). В осінній період спостерігалося подальше збільшення вмісту розпорошеної структури на 16,3 % за «нульового» обробітку порівняно з показником, що був отриманий у період повної стиглості ячменю ярого. За оранки цей показник був на 33 % більшим і складав 7,6 %.

Максимальне значення брилистої структури спостерігається на початку вегетації, як за прямого посіву так і за оранки - 19,2 і 20,7 % відповідно. На час збирання культури встановлено зниження частки брилистої структури в обох випадках на 3,0 і 2,3 % відповідно. Свого мінімального значення цей показник досяг в осінній період. У випадку «нульового» обробітку він становив 11,6 %, що на 39,6 % нижче початкового значення. За традиційного обробітку вміст брилистої структури в осінній період також істотно зменшився і складав 12,1 %, що на 41,5 % нижче значення на період сівби ячменю ярого.

Рис. 1. Вміст брилистої та розпорошеної структури в грунті за 2014-2015 рр., %.

Одним із визначальних факторів економічної ефективності і системи основного обробітку є урожайність культури, хоча шляхи її досягнення не завжди відповідають екологічним вимогам збереження ґрунтового покриву. За традиційного та «нульового» обробітків середня урожайність ячменю ярого за підсумками двох років склала 4,37 та 4,73 т/га відповідно. Хоча різниця між урожайністю неістотна, можна стверджувати, що система землеробства Ыо-1Ш є більш екомічно ефективною на фоні відсутності витрат на обробіток ґрунту.

Висновок

Застосування «нульового» обробітку за вирощування ячменю ярого сприяло покращенню його структурного стану. Наявність пожнивних решток на поверхні поля за прямого посіву створювало більш сприятливий мікроклімат у верхніх шарах ґрунту, що позитивно позначалося на розвитку ґрунтових мікроорганізмів та запобігало розвитку руйнівних процесів, зумовлених факторами зовнішнього середовища.

Список літератури

1. Землеробство: практикум / [С. П. Танчик, Ю. П. Манько, В. П. Гудзь та ін.]. - Київ: ФОП Корзун Д.Ю., 2013. - 278 с.

2. Щільність ґрунту за нульової технології обробітку (NO-TILL) / В. М. Дудченко, О. П. Кротінов, М. П. Косолап, М. Ф. Іванюк // Корми і кормовиробництво. - 2014. - №79. - С. 28-34.

3. Arshad M. A. Components of surface soil structure under conventional and no-tillage in northwestern Canada / M. A. Arshad, A. J. Franzluebbers, R. H. Azooz // Soil Tillage Researches. - 1999. - №53. - P. 41-47.

4. Czurda K. Fabric changes in plastic clays by freezing and thawing / K. Czurda, S. Ludwig, R. Schababerle // Soil Structure--Its Development and Function. - 1995. - P. 71-91.

5. Ehlers W. Effect of mechanical stress on structure and productivity of a loess-derived Luvisol with conventional and conservation tillage / W. Ehlers, D. Werner, T. Mahner // Plant Nutrient Soil Science. - 2000. - №163. - P. 321-333.

6. Kladivko E.J. Tillage systems and soil ecology / E.J. Kladivko // Soil Tillage Researches. - 2001. - №61. - P. 61-76.

7. Horn R. Impact of Water and External Forces in Soil Structure / R. Horn // Compressibility of Arable Land. - 1988. - №24. - P. 53-71.

8. Ziegler F. Formation of water-stable aggregates through the action of earthworms--implications from laboratory experiments / F. Ziegler, W. Zech // Pedobiologia. - 1992. - №36. - P. 91-96.

REFERENCES

1. Zemlerobstvo: praktykum / [S. P. Tanchyk, Ju. P. Man'ko, V. P. Gudz' ta in.]. - Kyi'v: FOP Korzun D.Ju., 2013. - 278 s.

2. Shhil'nist' g'runtu za nul'ovoi' tehnologii' obrobitku (NO-TILL) / V. M. Dudchenko, O. P. Krotinov, M. P. Kosolap, M. F. Ivanjuk // Kormy i kormovyrobnyctvo. - 2014. - №79. - S. 28-34.

3. Arshad M. A. Components of surface soil structure under conventional and no-tillage in northwestern Canada / M. A. Arshad, A. J. Franzluebbers, R. H. Azooz // Soil Tillage Researches. - 1999. - №53. - P. 41-47.

4. Czurda K. Fabric changes in plastic clays by freezing and thawing / K. Czurda, S. Ludwig, R. Schababerle // Soil Struc- ture--Its Development and Function. - 1995. - P. 71-91.

5. Ehlers W. Effect of mechanical stress on structure and productivity of a loess-derived Luvisol with conventional and conservation tillage / W. Ehlers, D. Werner, T. Mahner // Plant Nutrient Soil Science. - 2000. - №163. - P. 321-333.

6. Kladivko E.J. Tillage systems and soil ecology / E.J. Kladivko // Soil Tillage Researches. - 2001. - №61. - P. 61-76.

7. Horn R. Impact of Water and External Forces in Soil Structure / R. Horn // Compressibility of Arable Land. - 1988. - №24. - P. 53-71.

8. Ziegler F. Formation of water-stable aggregates through the action of earthworms--implications from laboratory experiments / F. Ziegler, W. Zech // Pedobiologia. - 1992. - №36. - P. 91-96.

Размещено на Allbest.ru