Ґрунти під загрозою
Вивченням питання ерозійних процесів ґрунту займалось багато різних науковців. В Україні водної та вітрової ерозії зазнають понад 11,9 млн га сільськогосподарських угідь у деяких областях (Вінницькій, Тернопільській, Кіровоградській) понад 90%. Найбільш еродовані ґрунти — в Донецькій (70,6%), Луганській (61,6%) та Одеській (55,8%) областях. У цілому в Україні щорічний приріст еродованих земель становить до 80–90 тис. га. Доведено, що водна ерозія найбільш виражена на коротких схилах (100–200 м), де середня крутизна досягає найвищих значень — 2,8–3º. Якщо довжина схилів становить 700 м і більше, то їх середня крутизна зменшується до 1,5–2,0º, відповідно знижується й еродованість ґрунтового покриву.
Вітрова ерозія ґрунту у степовій зоні України проявляється майже на всій території в основному у зимово-весняний період та посушливі роки з різкими перепадами температур і активним вітровим режимом, коли ґрунти не мають рослинності і найбільш ерозійно уразливі. За рік нараховується від 8 до 21 днів, коли швидкість вітру перевищує або рівна 15 м/с. Небезпеку появи ерозії частіше всього створюють вітри східного напрямку зі швидкістю понад 12 м/с. Тому актуальними залишаються на сьогодні питання про розробку й освоєння ефективних способів утримання і догляду за паровими полями з метою попередження подальшого руйнування чорноземів, економії енергетичних ресурсів і коштів.
Обробіток на захист ґрунтів.
Дослідження
Агротехнічну і ґрунтозахисну ефективність різних способів основного обробітку чистих парів вивчали протягом 2002–2015 рр. у стаціонарних польових дослідах Інституту зернових культур НААН України (Дніпропетровська обл.). Пари розміщували після стерньового і просапних попередників (ячмінь ярий, соняшник, кукурудза). Післяжнивні залишки попередників подрібнювали і рівномірно розподіляли полем під час збирання врожаю зернозбиральним комбайном.
Схема дослідів у 2002–2009 рр. передбачала наступні способи основного обробітку ґрунту чистих парів після ячменю і соняшнику:
1. Полицевий (25–27 см), контроль — оранка плугом ПО — 3–35, ПЛН — 4–35;
2. Безполицевий (чизельний, 25–27 см) — канадським чизель культиватором Conser Till Plow із С-подібними пружинними стійками і напівгвинтовими наральниками — чизелями;
3. Безполицевий (дисковий, 10–12 см) — БДТ-3;
4 Безполицевий (ранній пар, 12–14 см) — плоскорізний обробіток навесні КР-4,5 або КШН-5,6 «Резидент».
У 2011–2015 рр. вивчали три способи основного обробітку чистого пару після кукурудзи:
1. Полицевий (25–27 см), контроль — оранка плугом ПО-3,35, ПЛН — 4–35;
2. Безполицевий (дисковий, 10–12 см) — БДТ-3;
3. Безполицевий (ранній пар, 12–14 см) — плоскорізний обробіток навесні КР-4,5 або КШН-5,6 «Резидент».
Подальший обробіток (культивації) чорних парів базувався на основі мінімалізації і різноглибинного від 10–12 см навесні до 6–8 см перед посівом пшениці озимої обробітку культиваторами з метою зменшення висушування посівного шару. В полі раннього пару після основного обробітку ґрунту навесні наступні культивації виконували по типу чорного.
Пшеницю озиму підживлювали в фазі кущіння аміачною селітрою (2002–2009 рр.), згідно з ґрунтовою діагностикою — N30–60. У 2011–2015 рр. використовували фіксовану дозу азотних добрив у підживлення: без добрив; N30; N60.
Протиерозійну стійкість агрофонів, агрофізичні показники й облік урожаю пшениці озимої визначали за загальноприйнятими методами, розрахунки економічної ефективності виконували за рекомендаціями ННЦ «Інститут аграрної економіки».
Грунт дослідної ділянки — чорнозем звичайний важкосуглинковий із вмістом гумусу в шарі 0–30 см — 4,2%, нітратного азоту — 13,2%, рухомих форм фосфору і калію (за Чириковим), відповідно, 145 і 115 мг/кг.
Стійкість ґрунту до дефляції (вітрової ерозії) визначається його дефльованістю. Дефльованість (величина переносу ґрунтових частинок вітром) — найбільш об’єктивний показник ступеня вітростійкості ґрунту. Вона залежить в основному від властивостей верхнього шару ґрунту (гранулометричний склад, грудкуватість і зв’язність ґрунтових агрегатів, кількість стерні тощо). Для більшості ґрунтів при утриманні в верхньому шарі 0–5 см грудочок розміром більше 1 мм і в кількості вище 60% від сухої маси створюються сприятливі умови стійкості до видування вітром, а при кількості менше 50% видування ґрунтових частинок зростає. У наших дослідженнях відразу ж після обробітку ґрунту восени грудкуватість (агрегати > 1 мм) верхнього шару (0–5 см) ґрунту, незалежно від обробітку парів, становила 61–62,9%, і не знижувалася нижче 60%, тобто поверхня поля була вітростійкою. Протягом зимового періоду, в результаті впливу протилежно спрямованих процесів замерзання-відтаювання, зволоження-осушення, ґрунтові агрегати руйнувалися до ерозійно-небезпечних розмірів, грудкуватість чорнозему знижувалася в 1,3–1,4 разів і становила лише 43–45%, внаслідок чого вони можуть піддаватися дефляції на відкритих рівнинах і вітроударних схилах (табл. 1).
Таблиця 1. Показники протидефляційної стійкості ґрунту навесні
в чистих парах залежно від способів їх обробітку
За теоретичними розрахунками, дефльованість ґрунту вітром відповідно до методики Є. І. Шиятого допускається до крайньої межі — 120 г за 5 хвилин експозиції. При еродованості меншій або рівній 50 г поверхня ґрунту вважається сильно вітростійкою, а значеннях 50–120 г — середньо вітростійкою. В умовах весни (період прояву максимальної дефляції), для запобігання видування ґрунту, необхідно мати на кожен відсоток зниження грудкуватості верхнього шару 8–10 шт./м² умовної стерні довжиною 20 см у перерахунку на пшеницю озиму.
Тому при руйнуванні ерозійно-стійких частинок (агрегати > 1 мм) важливе значення мають залишені на поверхні ґрунту рослинні пожнивні залишки попередника, які захищають його поверхню від видування пилуватих фракцій навесні. Найбільша кількість умовної стерні на поверхні залишається, безумовно, в ранньому пару (без обробітку ґрунту восени) — 396–630 шт./м². Значна кількість умовної стерні була також після дискування (72–333 шт./м²) і чизелювання (96–124,8 шт./м²). Ранній пар — це надійний метод боротьби з вітрової ерозією (дефляцією) навесні. Навіть сильні вітри швидкістю понад 15 м/с у ранньому пару не здатні видути більше 5–12 г/м² ґрунту за 5 хвилин експозиції, у той час як за полицевої оранки ці показники зростають у 15–26 разів і становлять 134–185 г/м² (табл. 1).
Коефіцієнт вітростійкості поверхні (відношення допустимого рівня дефльованості 120 г/м² до фактичної його величини) найбільшим був у ранньому пару (10–24) у зв’язку з захищеністю поверхні рослинними залишками. Слід також відзначити і чизельний обробіток ґрунту, де коефіцієнт вітростійкості теж був високим, проте меншим в 2–2,5 разів у порівнянні з раннім паром. У літній період під час догляду за паром, при проведенні культивацій, ризики прояву дефляції ґрунту зростають у рази, навіть на ранньому пару. Але попри це грунт на варіантах безполицевого обробітку був більш стійким до видування порівняно з полицевою оранкою. Використання полицевої оранки в пару, а також під всі культури в сівозміні сприяло прояву максимальних показників вітрової ерозії (дефляції).
Коефіцієнт вітростійкості поверхні (відношення допустимого рівня дефльованості 120 г/м² до фактичної його величини) найбільшим був у ранньому пару (10–24) у зв’язку з захищеністю поверхні рослинними залишками. Слід також відзначити і чизельний обробіток ґрунту, де коефіцієнт вітростійкості теж був високим, проте меншим у 2–2,5 разів у порівнянні з раннім паром. У літній період під час догляду за паром, при проведенні культивацій, ризики прояву дефляції ґрунту зростають у рази, навіть на ранньому пару. Але попри це грунт на варіантах безполицевого обробітку був більш стійким до видування порівняно з полицевою оранкою. Використання полицевої оранки в пару, а також під всі культури в сівозміні сприяло прояву максимальних показників вітрової ерозії (дефляції).
Ранній пар — радикальний метод
Ранній пар — це не тільки радикальний метод боротьби з вітровою ерозією, але також і з водною. Стік талої води навесні тут не створює значних розмивів ґрунту. Цьому сприяє підвищення його щільності, захищеність снігом і пожнивними залишками. Потоки води тут розпадаються на малі струмки і втрачають швидкість в основному за рахунок механічного гальмування. При високій кольмативній 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 проливних літніх опадів зростає при наявності на поверхні понад 2,5 т/га рослинного субстрату та перенесення термінів основного обробітку на час масового відростання бур’янів (травень), проведення його безвідвальними знаряддями на глибину розпушування 12–14 см з метою збереження мульчувального екрану і створення грудкуватої будови верхнього шару ґрунту. В умовах штучного дощування інтенсивністю 3,5 мм/хв. (кінець червня, схил крутизною 2,5˚) на ділянках відвального зябу з рекомендованою для зони технологією догляду за паром стік починався через 3,2 хв. при подачі 11,2 мм води, у той час як на ранньому пару за весняного обробітку — через 7,6 хв. і подачі 26,6 мм води. Водопроникність ґрунту і мутність стоку тут становили 1,08 мм/хв. та 25 г/ л, проти, відповідно, 0,65 мм/хв. і 39 г/ л на контролі.
Перехід від чорного пару до раннього, на тлі мульчування поверхні ґрунту післяжнивними залишками попередника, покращує структуру чорнозему звичайного, знижуючи при цьому кількість пилуватих фракцій (<0,25 мм), які найбільше піддаються антропогенному тиску до безпечного показника 5,4–5,6%. Вміст агрономічно цінних агрегатів розміром 10–0,25 мм на кінець парування в орному шарі, навпаки, зростає по відношенню до зяблевої оранки до 89–90%. Рівень цих показників дає можливість стверджувати, що при позитивному балансі біогенних з’єднань та відсутності ерозії відновлення структури в ранніх парах здійснюється у режимі саморегуляції, яка є властивою природним аналогам перелогу або цілини.
За рівнем акумуляції зимових опадів ранній пар мав щорічно перевагу над полицевою оранкою, особливо після ячменю і кукурудзи. Це можна пояснити формуванням тут дуже щільного захисного екрану, створеного стоячою стернею і подрібненими післяжнивними залишками. На необроблюваних з осені ділянках спостерігається істотне зниження швидкості вітру в надземному повітряному просторі, а також більш раннє і рівномірне відкладання снігу, підвищення його в’язкості і щільності. У поєднанні з високими буферними й утримувальними властивостями раннього пару це обумовлює менші втрати води на стік, випаровування, вимерзання і видування, а в підсумку сприяє збільшенню коефіцієнта засвоєння опадів і додатковому накопиченню вологи в коренеактивному шарі ґрунту (0–150 см) порівняно з полицевою оранкою у середньому на 130 м³/га.
Дані врожайності пшениці озимої по чистих парах, отримані в різні за метеорологічною ситуацією роки, ставлять під сумнів твердження про зниження ефективності раннього пару в порівнянні з чорним.
Чітке дотримання технологічного регламенту підготовки раннього пару дозволяє отримати своєчасні сходи і сформувати високопродуктивні посіви пшениці озимої. Так, наприклад, урожай зерна пшениці після раннього пару по соняшнику в усі роки був на рівні зяблевої оранки і становив у середньому 6,30–6,66 т/га (табл. 2).
Таблиця 2. Урожайність пшениці озимої по чистому пару
залежно від обробітку ґрунту та удобрення, т/ га
Після стерньового попередника, а також кукурудзи відмічено невелике зниження врожаю зерна в ранньому пару на 0,17–0,25 і 0,13–0,20 т/га відповідно, яке часто знаходилося по роках у межах помилки досліду. Це пояснюється, головним чином, вищою засміченістю посівів пшениці, а також імовірною можливістю інтоксикації ґрунту і пригніченням рослин речовинами, які вивільняються при розкладанні соломи (феноли, кислоти), особливо в сівозмінах із високим насиченням зерновими колосовими культурами (табл. 2, 3).
Таблиця 3. Урожайність пшениці озимої по чистому пару після
кукурудзи залежно від обробітку ґрунту та удобрення, т/ га
Згідно з нашими розрахунками, кращі економічні показники отримано при вирощуванні пшениці озимої на фоні мілкого мульчувального весняного обробітку (ранній пар). Тут одержали максимальний прибуток 3358–3584 грн/ га і високий рівень рентабельності виробництва 77,5–81,3%, а також економію палива 19,9 л/ га, зменшення витрат праці на 0,33–0,38 люд.-год./га і коштів — 306–324 грн/ га в порівнянні з полицевою оранкою. Використання інших технологій обробітку парового поля призводило до подорожчання зернової продукції і меншої прибутковості гектару зябу.
Висновки
1. Утримання чистих парів за типом раннього пару в Степу України дає можливість істотно знизити дефляцію ґрунту до безпечного рівня 5–12 г/м²/5 хв., а також зменшити змив ґрунту в 4–12 разів. Це забезпечується за рахунок збереження максимальної кількості рослинних залишків 396–630 шт./м² і зниження частки ерозійних пилуватих фракцій (агрегати <0,25 мм) до мінімуму — 5,4–5,6%.
2. Використання раннього пару, в порівнянні з традиційною технологією його утримання на основі полицевої оранки, дає можливість збільшити коефіцієнт засвоєння опадів в осінньо-зимовий період і додатково накопичити 130 м³/га вологи в коренеактивному шарі ґрунту (0–150 см), що дуже важливо в посушливих умовах зони Степу.
3. Кращі економічні показники забезпечуються при вирощуванні пшениці озимої на тлі мілкого мульчувального весняного обробітку (ранній пар). Це дає можливість отримати максимальний рівень рентабельності виробництва 77,5–81,3%, а також заощадити паливо на 19,9 л/ га, зменшити витрати праці — 0,33–0,38 люд.-год./га і коштів на 306–324 грн/ га у порівнянні з традиційною оранкою.
О. І. ЦИЛЮРИК, доктор с.-г. наук
Дніпропетровський державний
аграрно-економічний університет