Динаміка змін твердості ґрунту залежно від його основного обробітку

Мета статті – виявити залежності зміни динаміки твердості ґрунту за застосування різних систем основного обробітку.

Методика дослідження. Методологічною основою слугували такі наукові методи: аналіз, синтез, польовий, статистичний.

Результати досліджень. У статті наведено результати досліджень на чорноземі типовому глибокому Правобережного Лісостепу України щодо вивчення ґрунтозахисної ефективності варіантів основного обробітку на твердість ґрунту. З’ясовано, що полицевий обробіток не змінює діапазону твердості в чорноземі типовому.

Застосування мілкого безполицевого обробітку зі щілюванням викликає збільшення твердості в нижній частині орного шару ґрунту. Відмінності за твердістю найбільш виражені восени, відразу після проведення основного обробітку, а у весняно-літній період вони згладжують і, як правило, не досягають критичних значень для вирощування культур.

Елементи наукової новизни. Доведено, що твердість чорнозему типового глибокого малогумусного зазнає змін залежно від систем основного обробітку ґрунту. Застосування полицевого обробітку не змінює показники твердості ґрунту. Визначено, що мілкий безполицевий обробіток із одночасним щілюванням збільшує величину твердості в нижній частині орного шару ґрунту.

Практична значущість. Вивчення динаміки змін твердості ґрунту щодо систем основного обробітку ґрунту здійснювалося на дослідному полі Навчально-науково-інноваційного центру агротехнологій ТОВ «Агрофірма Колос» (2011–2017 рр.) Сквирського району Київської області у стаціонарному досліді. Розмір посівної ділянки – 340 м², обліковий – 195 м². Повторність триразова. Встановлено, що застосування полицевого обробітку в сівозміні не змінює показника твердості ґрунту. Застосування мілкого безполицевого обробітку одночасно із щілюванням призводить до збільшення твердості ґрунту в середньому за вегетацію кукурудзи на зерно на 27 %, люцерни – 1,74 % порівняно із систематичним полицевим обробітком. Проте у посівах пшениці озимої показник твердості ґрунту за мілкого безполицевого із одночасним щілюванням знижувався на 14,3 % порівняно із полицевим обробітком.

Ключові слова: твердість, система обробітку, чорнозем типовий, ґрунт.

Постановка проблеми. Головним завданням в обробітку ґрунту є створення оптимальних умов для вирощування культур. Важливого значення тут набувають такі агрофізичні показники, як щільність складення та твердість ґрунту [4].

Твердість є одним із основних показників, за яким характеризують фізичний стан ґрунту, оцінюють середовище, у якому росте і розвивається рослина. Підвищення показника твердості спричиняє зростання енергоємності заходів обробітку ґрунту, погіршує умови появи сходів рослин на поверхні ґрунту. Високий рівень твердості ґрунту, особливо сухого, є значною перешкодою росту і розвитку кореневої системи рослин [7, 11].

Аналіз останніх досліджень і публікацій, у яких започатковано розв’язання цієї проблеми. Завдяки тривалим дослідженням В. В. Медведєва з’ясовано, що високі показники твердості спричиняють низьку водопроникність ґрунту, обмежений ріст та розвиток коренів сільськогосподарських культур, зріджені та недружні сходи, низький рівень урожайності [9]. Твердість ґрунту в зоні плужної підошви, на рівні 35–40 кг/см², обмежує ріст коренів [2].

Відомо, що зі зменшенням вологості у ґрунті твердість значно зростає і негативно діє на культурні рослини [6].

Н. А. Качинський [5] одним із перших звернув увагу на залежність твердості ґрунту від запасів вологи у ньому і способу його обробітку. Він дослідив, що зі зменшенням вмісту вологи у ґрунті твердість значно зростає і негативно впливає на кореневу систему культурних рослин.

П. У. Бахтін [1] визначив, що твердість ґрунту пов’язана з особливостями агрофону, глибиною обробленого шару, утворенням плужної підошви, виду культури та способу сівби. Йому вдалося встановити оптимальні значення твердості: 5–8 кг/см² – для початкової стадії розвитку та 20–25 кг/см² – у період цвітіння та достигання, що є оптимальними для сільськогосподарських культур.

Дослідженнями доведено, що для зернових колосових культур твердість ґрунту на рівні 20–25 кг/см² перебуває в межах оптимальних значень, тоді як для просапних та коренеплодів оптимальними є 5–10 кг/см² [3, 8].

Формування показників твердості ґрунту на рівні 35–40 кг/см², що є однією із ознак плужної підошви, різко сповільнює проникнення коренів у нижні шари, а в окремих випадках взагалі припиняє [10].

Для умов Лісостепу на чорноземах типових глибоких ефективність безполицевих обробітків із одночасним щілюванням ґрунту вивчено недостатньо.

Мета досліджень – виявити залежності зміни динаміки твердості ґрунту за застосування різних систем основного обробітку. Завдання дослідження – встановити показники динаміки зміни твердості ґрунту в посівах люцерни, пшениці озимої, кукурудзи на зерно.

Матеріали і методи досліджень. Експериментальну частину роботи виконано на дослідному полі Навчально-науково-інноваційного центру агротехнологій ТОВ «Агрофірма Колос» (2011–2017 рр.) Сквирського району Київської області у стаціонарному досліді, проводилася порівняльна оцінка із вивчення ґрунтозахисної ефективності варіантів основного обробітку ґрунту.

Чергування культур у досліді наступне: люцерна-пшениця озима кукурудза на зерно – ячмінь з підсівом люцерни:

1. Полицевий обробіток ґрунту – контроль.
2. Мілкий безполицевий обробіток з одночасним щілюванням.

Ґрунт дослідного поля – чорнозем типовий глибокий крупнопилувато-середньосуглинковий на лесі. Вміст гумусу в оброблювальному шарі 4,6–4,8 % (за Тюриним), легкогідролізованого азоту (за Корнфілдом) – 14,4 мг/100 г ґрунту, рухомого фосфору (за Чиріковим) – 15,2 мг/100 г ґрунту, обмінного калію – 15,2 мг/100 г ґрунту (за Чиріковим). Об’ємна маса ґрунту в рівноважному стані – 1,24 г/см3, гідролітична кислотність – 1,14 мг-екв./100 г ґрунту, рH сольове – 6,4.

У контрольному варіанті основний обробіток ґрунту виконували ПЛН-3–35 в агрегаті із кільчасто-шпоровим котком, під пшеницю озиму на глибину 20–22 см, кукурудза на зерно – 25–27 см, ячмінь – 20–22 см.

У другому варіанті основний обробіток ґрунту проводили на 10–12 см із щілюванням на 35–40 см плоскорізом-щілювачем ПЩН–2,5.

Розміщення варіантів систематичне, розмір посівної ділянки 8,5*40=340 м², обліковий 6,5*30=195 м². Повторність триразова. Визначали твердість ґрунту за ДСТУ 5093:2008.

Результати досліджень. Визначення твердості в ланці – люцерна, пшениця озима, кукурудза на зерно показали, що найбільш стійкий у часі цей показник за вирощування люцерни, коли обробіток ґрунту здійснюється лише під попередник. Результати досліджень свідчать про те, що в осінній період створюється сприятливий склад ґрунту, оскільки його твердість в 0–20 см шарі знаходиться на рівні 15,6–19,7 кг/см². При цьому вплив обробітку ґрунту не проявляється (табл. 1).

У весняний період до початку відростання трав відмічається помітне зниження твердості. Причиною цього є гідротермічні фактори і, насамперед, збільшення вологості ґрунту за осінньо-зимовий період.

Під час весняно-літньої вегетації, по мірі росту і розвитку трав відбувалося висушення ґрунту і, як наслідок, збільшувалися показники твердості ґрунту.

До фази цвітіння складення ґрунту досягло рівноважного стану, а твердість в 0–20 см шарі становила 16,7–19,2 кг/см² і не перевищувала допустимих значень. На час збирання змін твердості ґрунту не спостерігалося. Не встановлено також вплив післядії оранки і безполицевого обробітку, що проводяться під покривну культуру.

За вирощування пшениці озимої більш високі показники твердості відмічені за мілкого безполицевого обробітку ґрунту в осінній період вегетації (табл. 2). Це пояснюється двома причинами: різною глибиною основного обробітку і більш високою щільністю ґрунту в шарі 10–25 см. Остання за оранки становила 1,15–1,23 кг/см², а за мілкого безполицевого обробітку була на 0,12–0,21 г/см² більше.

До початку весняної вегетації твердість ґрунту зменшилася, а вплив обробітку був послаблений. За полицевого залежно від шару ґрунту твердість перебувала на рівні 8,8–18,6 кг/см², а за безполицевого обробітку – 8,9–20,5 кг/см².

У наступні строки визначення відмічалося збільшення твердості ґрунту. Найбільш інтенсивно цей процес відбувався у верхній частині оброблюваного шару, де відмічалося ущільнення і висушення ґрунту за інтенсивного наростання кореневої системи. На глибині 15–25 см складення ґрунту і умови зволоження більш стабільні, тому меншою мірою змінювалася твердість.

Можна також зазначити, що різниця за твердістю ґрунту, сформована восени під час проведення основного обробітку, зберігалася і у весняно-літній період вегетації пшениці озимої. Так, за мілкого безполицевого обробітку в 0–25 см шарі твердість була на 7–8 % вище, ніж за полицевого обробітку. На період збирання різниці за твердості між досліджуваними варіантами не встановлено.

За вирощування кукурудзи на зерно найменші значення твердості відмічені весною. Обумовлено це високою вологістю ґрунту в цей період. Щільність ґрунту також впливала на її твердість. Про це свідчать показники твердості у варіанті з мілким безполицевим обробітком. На глибині 15–25 см твердість значно вище і становить 10,5–17,0 кг/см², за 5,8–9,7 кг/см² за полицевого обробітку (табл. 3).

За час інтенсивного росту кукурудзи твердість істотно зросла, що пов’язано з інтенсивним висушенням оброблюваного шару. На період збирання твердість зросла ще більше і у варіанті з мілким безполицевим обробітком на глибині 15–20 і 20–25 см на 5,0 і 5,3 кг/см², перевищила критичні значення. У варіанті полицевого обробітку оптимальні показники були перевищені всього на 0,6–1,0 кг/см².

Висновки.

1. Полицевий обробіток не змінює діапазону твердості в чорноземі типовому.
2. Систематичне застосування мілкого безполицевого обробітку зі щілюванням спричиняє збільшення твердості в нижній частині орного шару.
3. Відмінності за твердістю найбільш виражені восени, відразу після проведення основного обробітку, а у весняно-літній період вони згладжують і, як правило, не досягають критичних значень для вирощування культур.

БІБЛІОГРАФІЯ

1. Бахтин П. У. Исследование физико-механических и технологических свойств почв СССР. Москва : Колос, 1969. 271 с.
2. Горохов П. В. Некоторые аспекты понятия «твердость почвы» применительно к исследованию процесса рыхления. Почвоведение. 1990. № 2. С. 56–57.
3. Демиденко О. В. Післяжнивні рештки в ґрунтозахисному землеробстві як енергетика ґрунтоутворення в агроценозах Лівобережного Лісостепу України. Вісник Черкаського інституту агропромислового виробництва : Міжвід. темат. зб. наук. пр. Черкаси, 2005. Вип. 5. С. 13–26.
4. Динамика плотности почвы чернозема южного при минимализации основной обработки / А. П. Солодовников, А. В. Летучий, Д. С. Степанов и др. Земледелие. 2015. № 1. С. 5–7.
5. Качинский Н. А. Физика почвы. Москва : Высш. шк., 1970. Ч. 2. 360 с.
6. Лактионова Т. М. Изменение физических свойств чернозема при внесении навоза. Почвоведение. 1990. № 8. С. 73–82.
7. Лукьянчикова З. И. Изменение элементов плодородия почвы под влиянием противоэрозионной агротехники и удобрений. Агрохимия и почвоведение. 1977. Вып. 34. С. 21–29.
8. Медведев В. В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. Москва : Агропромиздат, 1988. 160 с.
9. Медведев В. В. Твердость почв. Харьков : Изд-во КП «Городская типография», 2009. 152 с.
10. Медведєв В. В., Лактіонова Т. М., Пліско І. В. Закономірності залучення гранулометричних елементів у мікроагрегати в ґрунтах України. Агрохімія і ґрунтознавство. 2001. Вип. 61. С. 22–31.
11. Шиліна Л. І., Шаповал І. Е., Єрмолаєв М. М. Зміна структурно-агрегатного стану чорнозему типового під впливом чинників землеробства. Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвід. темат. наук. зб. Харків, 2006. Спец. вип., кн. 2. С. 188–190.