Ґрунти, які складається з найбільш цінних ґрунтових агрегатів (грудочок сформованих із механічних частинок, що склеєні між собою органічними речовинами) розміром від 0,25 до 10 мм та займають у наважці понад 70%, називають структурним, адже тільки вони здатні забезпечувати належний водно-повітряний і поживний режими ґрунту. Малородючими вважаються ті ґрунти, які містять менше 20% структурних агрегатів. На думку більшості вчених, відмінно оструктурені ґрунти повинні мати понад 80 % агрономічно цінних та 70 % водотривких агрегатів; добре оструктурені – 80-60 % цінних і 70-55 % водотривких; задовільно оструктурені – 60-40 % цінних і 55-40 % водотривких.
На думку класика агрономічної науки В. Р. Вільямса, полицева оранка забезпечує оптимальні параметри структури за рахунок вивертання у верхню частину нижніх, найбільш структурних шарів ґрунту і, навпаки, заорювання у нижні шари малоструктурного верхнього. При цьому забезпечуються найкращі умови для росту і розвитку польових культур. Але, за даними більшості дослідників, оптимальні параметри структури забезпечуються при плоскорізному та мілкому обробітку ґрунту порівняно з полицевим за рахунок меншої глибини обробітку і мало порушеного робочими органами ґрунтообробних знарядь ґрунту та наявності органічних решток у верхніх шарах, які зменшують техногенний вплив на нього.
Велике значення у збільшенні кількості структурних агрегатів має коренева система рослин. Культури суцільного висіву, які пронизують ґрунт густою сіткою коренів (пшениця озима, ячмінь, люцерна), оструктурюють його на відміну від просапних культур (кукурудза, соняшник, цукрові буряки), де, навпаки, проходить руйнування структури внаслідок міжрядних культивацій та тиску коліс техніки.
Дослідження з вивчення структурного стану ґрунту проводили протягом 2001–2015 рр. у стаціонарних дослідах ДП ДГ «Дніпро» Інституту зернових культур НААН України та Красноградській дослідній станції ІЗГ УААН (нині Державне підприємство «Дослідне господарство «Красноградське» державної установи Інституту зернових культур НААН України») за загальноприйнятою у землеробстві методикою «сухого» просіювання на колонці сит за Н. І. Савіновим. Проби ґрунту відбирались навесні з шарів 0–10, 10–20, 20–30 см у десяти місцях ділянки перед сівбою польових культур та в кінці вегетації, по пару навесні та в кінці парування.
Ґрунти дослідних полів — чорноземи звичайні важкосуглинкові з вмістом гумусу в орному шарі 4,1–4,9%, рНсол в орних шарах ґрунту 6,9–7,0, вміст нітратного азоту — 11,5, рухомих сполук фосфору — 133, калію — 137 мг/кг.
Згідно з отриманими даними в стаціонарних дослідах у ДПДГ «Дніпро» структурний стан чорнозему весною дещо кращим виявився на чорному пару після ячменю ярого, порівняно з паром після соняшнику, особливо на ділянках, екранованих рослинами пожнивної культури (мульчувальний обробіток), де вміст грудочок розміром 10–0,25 мм в орному шарі дорівнював 90,7%. Зниження їх кількості на полицевому обробітку в цей період пояснюється недостатньою захищеністю агрофону рослинними рештками і неякісною роботою плугів на зневодненому ґрунті восени. Утворення надмірної брилуватості скиби повністю нівелює переваги оранки, пов’язані з виносом на поверхню нижніх, більш оструктурених горизонтів. Для необробленого ґрунту (ранній пар) на початку весняно-польових робіт характерним було переважання в орному шарі (порівняно з зябом) часточок розміром понад 3 мм, що є позитивним з точки зору протидії різним видам ерозії.
Перехід від чорного пару до раннього на тлі мульчування поверхні ґрунту післяжнивними рештками попередника поліпшує структуру чорнозему звичайного в часі, зокрема знижує розпорошеність шару 0–10 см, який безпосередньо підлягає антропогенному тиску, до безпечної позначки 6,0–7,7%. Вміст агрономічно цінних агрегатів величиною 10–0,25 мм у ґрунті, навпаки, зростав порівняно з оранкою та чизелюванням і досягав у кінці парування високої позначки 88–90%.
Аналогічні результати було отримано і по пару після кукурудзи, де перевагу також мав ранній пар із вмістом у ґрунті навесні 87% цінних структурних агрегатів (10–0,25 мм) проти 78,1% за оранки та 80,3% за дискового обробітку, що більше, відповідно, на 9,1 та 6,7%. У раннього пару також зменшився вміст крупної фракції (>10 мм) на 5,4–7,9% та пилу на 1,7–2,0%.
В чорного пару на ділянках, де був проведений полицевий обробіток і дискування восени, відмічено незначне зростання у верхньому шарі ґрунту макрочасток (>10 мм) — 10,2–12,2% та збільшення пилу (<0,25 мм) до 8,9%.
На кінець парування як у першому, так і в другому досліді показники структури ґрунту тільки покращувалися внаслідок мінералізації значної кількості рослинних решток попередника та оптимальних умов зволоженості в пару. Причому більш інтенсивно оструктурювався ґрунт на полицевому та дисковому обробітку, тобто там, де були гірші вихідні параметри структури навесні.
Перед посівом пшениці озимої, незалежно від способів обробітку пару та його перед попередника, складаються оптимальні умови структурного стану ґрунту, при яких гарантується вміст значної кількості цінних агрегатів (10–0,25 мм) у межах 87–89,6%.
Структурний склад ґрунту у полі пшениці озимої в середньому за 2010–2015 рр.
Одним із важливих показників структури ґрунту є коефіцієнт структурності (співвідношення між масою агрономічно цінних агрегатів (0,25–10 мм) і сумарною масою пилу (менше 0,25 мм) та агрегатів більше 10 мм), який більш повно відображає різницю між варіантами обробітку.
Більш високе значення цього показника було відмічено навесні на варіанті чорного пару після ячменю ярого по дисковому — 10,6 та чизельному — 8,1 обробітках, а також по варіантах ранніх парів — 6,1–6,7 (див. табл.). На кінець парування показники коефіцієнту структурності у верхньому шарі (0–10 см) тільки покращувалися і зростали до 7–9, за винятком пару після кукурудзи, де було відмічено зниження цього показника на 0,7% у зв’язку з наявністю значної кількості грубих рослинних решток кукурудзи, які не встигали повністю мінералізуватися у ґрунті.
В результаті проведених досліджень визначення структурного стану під польовими культурами встановлено різний вплив культур сівозміни і залишених ними рослинних решток та систем обробітку ґрунту на вміст агрегатів тієї чи іншої фракції.
Кращою структурою в орному шарі (0–30 см) відзначався ґрунт у полях після пшениці озимої перед сівбою соняшнику — 91,8% цінних агрегатів, а також зяб на варіантах мульчувальної системи обробітку, тобто у варіантах, поверхня ґрунту на яких була захищена пожнивними рештками попередніх культур — 73,1–89,1%. Кількість брил у верхньому шарі на цих фонах наступного року навесні становила 5,4–10,5%, тоді як по полицевій і диференційованій системі обробітку в полі ячменю ярого після соняшнику і в полі кукурудзи після ячменю ярого дорівнювала 26,9–28,6%. Утворення більшої кількості макроагрегатів нівелює перевагу оранки, пов’язаної з виносом на поверхню більш оструктурених грудочок.
В цілому, якщо охарактеризувати структурний стан ґрунту залежно від систем його обробітку, то кількість цінних агрегатів зростає по висхідній: полинева-диференційована-мульчувальна.
У посівах пшениці озимої у фазі весняного кущіння встановлено відновлення рівноважного стану структури ґрунту. В шарі 0–30 см кількість макроагрегатів і агрономічно цінних грудочок нараховувалось у межах оптимальної кількості, відповідно, 17,0–19,5% і 79,2–81,6%, вміст пилу й ерозійно-небезпечної фракції у верхньому шарі 0–10 см був невеликий і становив 1,3–1,5 і 5,7–7,3%.
В кінці вегетації у посівах просапних культур (соняшник, кукурудза) в орному шарі ґрунту на всіх полях, порівнюючи з ранньовесняним періодом, незалежно від способів обробітку ґрунту, зменшувалась кількість агрономічно цінних агрегатів (10–0,25 мм) та зростала чисельність крупної (>10 мм) та дрібної фракцій (пил <0,25 мм). А в посівах культур суцільного висіву (пшениця озима, ячмінь ярий), навпаки, кількість цінних фракцій зростала та зменшувалась кількість брил, що пояснюється відсутністю тут міжрядних обробітків, які руйнують ґрунтову структуру, та меншою чисельністю проходів агрегатів під час догляду за культурами.
В усіх полях сівозміни зростала кількість пилуватих фракцій (<0,25) на кінець вегетації культур в 2–7 разів у зв’язку з дією на нього техногенних факторів та пересушенням верхнього шару в кінці вегетації.
Коефіцієнт структурності навесні за системи мульчувального обробітку зростав у 1,5–2 разів порівняно з полицевою. Такі ж закономірності відмічені і в кінці вегетації культур, що говорить про важливу роль рослинних решток, залишених на поверхні та частково перемішаних з верхнім шаром ґрунту, у формуванні та збереженні оптимальної структури ґрунту. Мілкі обробітки ґрунту дають можливість залишати на поверхні максимальну кількість рослинних решток та знизити техногенний тиск на ґрунт.
Олександр ЦИЛЮРИК, доктор с.-г. наук, професор
кафедри загального землеробства та ґрунтознавства
Дніпровського державного аграрно-економічного університету
