За систематичної оранки показник щільності становив у межах 1,08–1,13 г/см³ за рівнем загальної шпаруватості — 57–59% за співвідношення категорій шпарин із вологою до повітря на рівні 0,6–0,7 до 1 з рівнем значень Кстр (коефіцієнт структурності = 1,33–1,44). Агрофізичний стан — на задовільному рівні. За системи no-till по оранці щільність будови була на оптимальному рівні 1,08–1,18 г/см³ за рівнем загальної шпаруватості 55–59% за співвідношення категорій шпарин 0,4–0,6 до 1 з Кстр = 1,22–1,44. За систематичного поверхневого обробітку щільність будови була у межах 1,02–1,14 г/см³ з вираженою диференціацією: розпушений (1,02 г/см³) — ущільнений (1,14 г/см³) — розущільнений (1,12 г/см³) за співвідношення категорій шпарин з вологою до повітря 0,5 до 1 (0–10 см) та 0,7–0,8 до 1 (10–20 см) за значень Кстр = 1,56 (0–10 см) та Кстр = 1,27–1,33 (10–30 см), що більшою мірою наближено до оптимального значення, ніж за оранки і системи no-till по оранці.
Урожайність зерна пшениці озимої за оранки та поверхневого обробітку на контролі без добрив була у межах статистичної вірогідності значень, які не виходили за межу вірогідної різниці. За системи no-till урожайність пшениці озимої була вірогідно меншою. Вплив сумісної взаємодії обробітку і удобрення показав, що за оранки й поверхневого обробітку сформувалася урожайність зерна у межах статистично одного рівня, який не виходив за межі статистичної різниці, тоді як за системи no-till урожайність зерна пшениці озимої була вірогідно нижчою на 1,08–1,27 та 1,62–2,06 т/га, або на 19,0–21,3 та 24-31%. За якісними показниками зерна пшениці озимої виділялись варіанти по оранці та поверхневому обробітку — білок 13,2–13,5%, сира клейковина 25,2–25,6% по обробітку no-till 12,5–12,7%, та 24,2–25,4% відповідно.
Розв’язання проблеми деградації чорноземів
За переходу до системи no-till в зерновій короткоротаційній сівозміні та відмові від систематичної оранки у перші 5 років виникають ризики суттєвого зниження продуктивності посівів пшениці озимої, що, як правило, призводить до дискредитації системи технологій no-till вирощування пшениці в сівозміні, а тому виникає потреба проведення досліджень по запровадженню системи no-till як по систематичній оранці, так і по агротехнічних фонах ґрунтозахисного поверхневого обробітку, що дає можливість за ґрунтозахисного обробітку оптимізувати структурно-агрегатний і гумусний стани чорнозему, відтворити природну диференціацію оброблюваного шару ґрунту за родючістю та сформувати шар ґрунтово-рослинної мульчі в 0–12 см шарі чорнозему і тим самим запобігти різкому зниженню продуктивності посіву пшениці озимої в сівозміні в перші 5 років застосування системи no-till в умовах центрального Лісостепу України.
Обробіток сам собою не збагачує ґрунтове середовище енергетичним матеріалом для відтворення родючості чорноземів, проте від нього залежать агрофізичні параметри ґрунту, що визначають повітряні й термічні умови ґрунтового клімату, ступінь і глибину загортання рослинних решток, що позначається на динаміці й співвідношенні синтезу і мінералізації гумусу, утворенні доступних форм поживних речовин і засвоєння їх сільськогосподарськими культурами.
_________________________
Одне з найбільш реальних напрямів розв’язання проблеми деградації чорноземів — подальше вдосконалення технології обробітку ґрунту шляхом зниження виробничих затрат, а тому значного поширення набувають ресурсоощадні технології основного обробітку ґрунту, завдяки яким можна досягти подальшої адаптації сільськогосподарських культур до складних сучасних природно-кліматичних умов, що дозволяє зберігати агроекологічну рівновагу в агроценозах
_________________________
Чорноземи, як головний виробничий ресурс землеробства, вже давно перебувають в умовах, що значно відрізняються від оптимальних, що сформувалися в природному стані, а тому схильні до прояву деградації. Основна причина — невідповідність застосовуваних технологій принципам природного формування чорноземів.
Одне з найбільш реальних напрямів розв’язання проблеми деградації чорноземів — подальше вдосконалення технології обробітку ґрунту шляхом зниження виробничих затрат, а тому значного поширення набувають ресурсоощадні технології основного обробітку ґрунту, завдяки яким можна досягти подальшої адаптації сільськогосподарських культур до складних сучасних природно-кліматичних умов, що дозволяє зберігати агроекологічну рівновагу в агроценозах.
Зміна глибини основного обробітку досить сильно впливає на родючість чорнозему. Як правило, менш окультурені чорноземи потребують глибшого обробітку, а мірою зростання рівня окультуреності й поліпшення агрофізичних властивостей чутливість чорнозему до інтенсивного обробітку слабшає, а родючість чорнозему за мінімізації обробітку стає вищою, ніж за звичайного глибокого обробітку.
Застосування прямого висіву після систематичної оранки та ґрунтозахисного обробітку призводить до зниження врожайності сільськогосподарських культур, причому істотно — в перші 2–3 роки на 15–25%, а в наступні негативний вплив ущільнення дещо зменшується. На 5–6-й рік різниця в урожайності буде становити всього 5–10%, порівнюючи з оранкою. З огляду на стійке покращення фізичних і агрохімічних властивостей та біологічної активності ґрунту і враховуючи світовий досвід, можна сподіватись на акумуляційний позитивний вплив технології no-till на агровиробничі властивості ґрунтів і подальше підвищення урожайності сільськогосподарських культур, вирощуваних у господарствах центрального Лісостепу України. Перехід до системи no-till по ґрунтозахисному обробітку скорочує ризики зниження продуктивності культур в сівозміні й забезпечить швидше її зростання у часі.
Порівнюючи з традиційним посівом та іншими системами ґрунтозахисного мінімального обробітку ґрунту за прямого висіву, знижуються затрати праці відповідно у 3–4 та 1,5–2 рази, економиться 50–80% пального, скорочується парк машин і витрати на їх утримання. Витрати на один гектар вирощування сільськогосподарських культур у господарствах можуть зменшитися на 500–600 грн. Висока ціна сівалки для прямого висіву без попередньої підготовки ґрунту буде компенсуватись зниженням витрат на вирощування культур, а тому окупить себе за 4–5 років, а за ґрунтозахисного «буферного» періоду — за 2–3 роки.
Наші дослідження проводили на експериментальній базі Черкаської ДСГДС ННЦ «ІЗ НААН» в умовах польового стаціонарного досліду, який закладено 2010 року. Ґрунтовий покрив поля — чорнозем опідзолений сильнореградований малогумусний середньосуглинковий на карбонатному лесі.
Результати досліджень
Визначення щільності будови на момент сівби пшениці озимої у жовтні 2021 року показало, що за систематичної оранки показник щільності був у межах 1,08–1,13 г/см³ за рівнем загальної шпаруватості 57–59% за співвідношення категорій шпарин з вологою до повітря на рівні 0,6–0,7 до 1 з рівнем значень Кстр = 1,33–1,44. Агрофізичний стан — на задовільному рівні. За системи no-till по оранці щільність будови була на оптимальному рівні — 1,08–1,18 г/см³ за рівнем загальної шпаруватості 55–59% за співвідношення категорій шпарин 0,4–0,6 до 1 з Кстр = 1,22–1,44. За систематичного поверхневого обробітку щільність будови була у межах 1,02–1,14 г/см³ з вираженою диференціацією: розпушений (1,02 г/см³) — ущільнений (1,14 г/см³) — розущільнений (1,12 г/см³) за співвідношення категорій шпарин із вологою до повітря 0,5 до 1 (0–10 см) та 0,7–0,8 до 1 (10–20 см) за значень Кстр = 1,56 (0–10 см) та Кстр = 1,27–1,33 (10–30 см), що більшою мірою наближено до оптимального значення, ніж за оранки й системи no-till по оранці. Аналогічною була закономірність формування диференціації за щільністю в 0–30 см шарі ґрунту за системи no-till по поверхневому обробітку. Щільність будови була у межах 1,02–1,15 г/см³ за значень загальної шпаруватості 57–61% та співвідношення категорій шпарин із вологою до шпарин аерації 0,5 до 1 (0–10 см) та 0,7–0,8 до 1 (10–30 см) зі значенням Кстр = 1,56 (0–10 см) та Кстр = 1,27–1,33 (10–30 см).
Установлено, що на варіанті оранки під усі культури у сівозміні та за мінімального обробітку під пшеницю озиму щільність будови наростала з шару ґрунту 0–10 см (1,12 г/см³) до 1,23 г/см³ у 20–30 см шарі ґрунту: Δ = 0,12 г/см³. Середня щільність в орному шарі чорнозему становила 1,17 г/см³ за загальною щільністю 55%. Співвідношення категорій шпарин із вологою до повітря становило 0,8–0,9 до 1 за Кстр = 1,12–1,33.
Виконання системи no-till по оранці сприяло організації оптимальної побудови 0–30 см шару чорнозему за принципом розпушений — ущільнений — розпушений за значень загальної шпаруватості 55–59%. Співвідношення категорій шпарин із вологою до повітря було на рівні 0,6–0,8 до 1 з підвищеним співвідношенням вологи до повітря в шарі ґрунту 10–20 см до 0,8 до 1, де визначено оптимальне значення Кстр = 1,22.
Систематичне виконання поверхневого обробітку сприяє розущільненню 0–20 см шару ґрунту до 1,03–1,10 г/см³ та ущільненню 20–30 см шару ґрунту до 1,23 г/см³. Загальна шпаруватість була нарівні 58–61 та 53% відповідно. Відповідно, формувалося співвідношення категорій шпарин 0,5–0,6 до 1 (0–20 см) та 0,9 до 1 (20–30 см). Систематичне загортання пожнивних решток в 0–10 см шар ґрунту забезпечило розущільнення, порівнюючи з варіантами оранки й системи no–till по оранці.
Виконання системи no-till по систематичному поверхневому обробітку протягом 6 років сприяло формуванню диференціації за щільністю будови за принципом: розпушений (1,13 г/см³) — ущільнений (1,25 г/см³) — розущільнений (1,22 г/см³), а співвідношення категорій шпарин із вологою до шпарин аерації становило 0,8 до 1 (0–10 см, 1 до 1 (10–20 см) та 0,9 до 1 (20–30 см), що відповідало Кшп = 1,33 (0–10 см), Кшп = 1,13 (10–30 см).
_________________________
Установлено, що протягом світового дня за системи no-till по поверхневому обробітку в 0–10 см шарі ґрунту температура була нижчою проти оранки: на +1 °С о 10-й ранку; на +2,4 °С — о 12-й дня; на +1,7 °С — о 14-й дня
_________________________
Установлено, що протягом світового дня за системи no-till по поверхневому обробітку в 0–10 см шарі ґрунту температура була нижчою проти оранки: на +1 °С о 10-й ранку; на +2,4 °С — о 12-й дня; на +1,7 °С — о 14-й дня. В середньому за світовий день за системи no-till по поверхневому обробітку температура в 0–10 см шарі ґрунту була нижчою на +1,7 °С.
За систематичного поверхневого обробітку температура в 0–10 см шарі ґрунту мала проміжне значення між оранкою та системою no-till, пов’язано з наявністю шару органічної мульчі на поверхні ґрунту та швидкістю її мінералізації. В середньому за 2020–2021 рр. на варіантах оранки, поверхневого обробітку в ланці сівозміни яра пшениця — ячмінь — горох накопичилося близько 4,5 т на 1 га побічної продукції, яку за оранки приорювали на глибину 22 см; за поверхневого обробітку частково приорювали в 0–10 см шар ґрунту, а частково лишалася на поверхні. Тоді як за системи no-till після збирання гороху лишилася на поверхні ґрунту. Встановлені особливості температурного режиму впливають на характер перебігу режиму зволоження у вирощуванні пшениці озимої в сівозміні за різних систем обробітку ґрунту.
Запаси продуктивної вологи в метровому шарі чорнозему були на рівні 144–150 мм, що відповідає доброму запасу та помірно вологому клімату ґрунту. Найменшим запас продуктивної вологи був за системи no-till по оранці (144 мм), а найвищим — за системи no-till по поверхневому обробітку. У червні, на період колосінні — цвітіння, запас продуктивної вологи незалежно від способу обробітку був на дуже низькому рівні, що відповідає сухому ґрунтовому клімату.
Витрата продуктивної вологи з метрового шару ґрунту становила 134–137 мм за оранки та поверхневого обробітку, за системи no-till по оранці — 131 мм, а за no-till по поверхневому обробітку — 141 мм, що становить 91% — за оранки й no-till по оранці та 94% — по поверхневому обробітку та системи no-till по поверхневому обробітку.
З 0–50 см шару ґрунту витрата від загального запасу становила 45% за оранки та 49% — на варіантах з мінімізацією обробітку. На витрату з товщі 50–100 см припадає >50% витрат вологи незалежно від системи обробітку.
У липні запас продуктивної вологи найвищим був за оранки (40 мм), а на варіантах поверхневого обробітку запас вологи за системи no-till становив 33–34 мм та 22 мм по поверхневому обробітку.
Пошарово запас продуктивної вологи був вищим у товщі 0–50 см — 28–29 мм, лише за поверхневого обробітку запас був нижчим за >10 мм. Аналогічно змінювалася витрата вологи за червень — липень: за оранки та системи no–till витрата становила 21–26 мм, а за поверхневого обробітку — 13 мм. Загалом за квітень-липень витрата вологи за оранки була найменшою — 108 мм, або 73% від весняного запасу, за системи no–till — 110–118 мм, або 76–79%, а за поверхневого обробітку витрата була найвищою — 124 мм, або 85% запасу весною. За вирощування пшениці озимої запаси вологи в шарі 0–50 см у липні були на рівні 28–29 мм, лише за поверхневого обробітку становили 17 мм, а витрата за квітень-липень становила 42–47 мм та 55 мм відповідно до обробітків. Витрата вологи схилялася за вегетацію на шар 50–100 см за ефективного рівня фіксації атмосферних опадів незалежно від системи обробітку.
У весняний період перерозподілення запасу продуктивної вологи між шарами 0–50 та 50–100 см становив: за оранки 0,86 — до 1, системи no-till по оранці — 0,95 до 1, поверхневому обробітку та системі no-till по поверхневому обробітку — 0,99–1 до 1, що свідчить про розтікання вологи у перших двох випадках і більшою її концентрацією по усій ґрунтовій товщі. Відповідно, витрата вологи за оранки більшою мірою була з шару 50–100 см, а за інших варіантів волога витрачалася пропорційно з усієї ґрунтової товщі. Загальна витрата продуктивного запасу вологи по частинах метрової товщі була вищою з шару 50–100 см: за оранки — 61%, системи no-till по оранці — 62%, поверхневого обробітку — 56%, системи no-till по поверхневому обробітку — 61%, що можна пояснити розвиненою кореневою системою пшениці озимої з осені.
Нашими дослідженнями встановлено, що під впливом досліджуваних чинників змінюється такий показник, як маса 1000 зерен, що збільшується залежно від норми внесення мінеральних добрив. Так, на контрольних варіантах маса 1000 зерен була в межах 35,0–38,6 г, на варіантах з унесенням N60P90K90 цей показник становив 40,2–40,6 г. Маса 1000 зерен змінювалась також від обробітків ґрунту. Найвищою вона була за оранки та поверхневого обробітку, за обробітків no-till дещо нижчі показники.
Масова частка білка в зерні озимої пшениці зростає з унесенням мінеральних добрив. Так, на контрольних варіантах уміст білка становив 11,8–13,2%, а за внесення мінеральних добрив цей показник зростав до 13,2–13,8% залежно від варіантів удобрення.
Уміст клейковини змінювався з такою самою закономірністю, як і вміст білка в зерні. Показник клейковини в зерні пшениці на варіантах без добрив становив 23,0–25,3%, а за внесення мінеральних добрив під пшеницю озиму цей показник зріс і становив, відповідно, 24,2–25,6%.
Тенденція до збільшення вмісту «сирої» клейковини та білка в зерні озимої пшениці спостерігається також залежно від обробітків ґрунту. На варіантах із проведенням оранки та поверхневого обробітку ці показники були вищими на 0,1–1,0% проти обробітків за системою no-till.
Урожайність зерна пшениці озимої за оранки та поверхневого обробітку на контролі без добрив була в межах статистичної вірогідності значень, які не виходили за межу вірогідної різниці. За системи no-till урожайність пшениці озимої була вірогідно меншою.
Вплив сумісної взаємодії обробітку й удобрення показав, що за оранки та поверхневого обробітку сформувалася урожайність зерна в межах статистично одного рівня, який не виходив за межі статистичної різниці, тоді як за системи no-till урожайність зерна пшениці озимої була вірогідно нижчою на 1,08–1,27 т/га та 1,62–2,06 т/га, або на 19,0–21,3 та 24–31%.
Олександр ДЕМИДЕНКО, д-р с.-г. наук, директор,
Валентина ШАПРАН, молодша наукова співробітниця
Черкаська державна сільськогосподарська дослідна
станція ННЦ «Інститут землеробства Національної
академії аграрних наук України»
