На жаль, останнім часом спостерігається погіршення водного режиму чорноземів і волозабезпеченості рослин у зв’язку зі змінами клімату, проявом аномальних явищ погоди, розвитком ерозійних процесів, порушенням агротехнічних норм. Це зумовлює необхідність удосконалити базові складові системи землеробства, зрівноважити баланс вологи тощо.
Елементи досліду
Науковцями ІЗК проведені 10-річні дослідження з метою вивчення закономірностей формування вологозапасів ґрунту й урожайності культур у сівозмінах короткої ротації (чистий пар — пшениця озима — соняшник, чистий пар — пшениця озима — ячмінь ярий) залежно від гідротермічних умов, системи обробітку ріллі та удобрення рослин.
За полицевої системи обробітку ґрунту в сівозміні восени виконували оранку плугом ПЛН-4–35 (чорний пар — 25–27, ячмінь та соняшник — 20–22 см), за мілкої безполицевої мульчувальної — розпушування скиби культиватором-плоскорізом КР-4,5 у ранньому пару (весною) та під ярі культури (восени) на глибину 12–14 см. Районовані сорти і гібриди вирощували на двох агрохімічних фонах, які передбачали загортання подрібненої листостеблової маси рослин без мінеральних добрив та із внесенням туків за результатами ґрунтового тестування (пшениця — N30–60, ячмінь — N60, соняшник — N30P30K30). Інші елементи агротехніки загальноприйняті для Степу.
Ґрунт дослідної ділянки — чорнозем звичайний важкосуглинковий із вмістом гумусу в шарі 0–30 см — 4,2%, нітратного азоту — 13,2, рухомих сполук фосфору і калію (за Чириковим), відповідно, 145 і 115 мг/кг.
Результати
За рівнем нагромадження зимових опадів на пару після ячменю необроблений з осені агрофон щорічно переважав оранку на зяб. Проведення її у посушливі роки за майже повної зневодненості орного шару призводить до надмірної брилуватості ґрунту, що в поєднанні з сильними вітрами зумовлює значні втрати вологи. Водночас, під час роботи на перезволоженому ґрунті залипають полиці плуга, не витримується задана глибина обробітку, погіршується кришення скиби, формується «плугова підошва». Ці явища повністю нівелюють переваги оранки, пов’язані зі збільшенням площі поглинальної поверхні ріллі і гофрованістю мікрорельєфу.
На ділянках стерньового раннього пару на час стійкого похолодання формувався щільний захисний екран, утворений стоячою стернею, подрібненою соломою та відмерлою рослинністю. У межах необробленого фону спостерігалось суттєве зниження швидкості вітру в приземному повітряному просторі, більш раннє і рівномірне відкладання снігу, підвищення його в’язкості та щільності. У поєднанні з високою буферною і утримувальною здатністю раннього пару це зумовлювало менші втрати на стік, випаровування, вимерзання та видування, сприяло збільшенню коефіцієнта засвоєння опадів і додатковому накопиченню вологи в коренеактивному шарі ґрунту (0–150 см) порівняно з оранкою у середньому на 13,1 мм.
Таблиця 1. Запаси продуктивної вологи в ґрунті, мм (фон — рослинні рештки + мінеральні добрива)
Після соняшнику запаси продуктивної вологи у ґрунті весною на ранньому і чорному пару в середньому становили 180–184 мм, тобто були однаковими. Спостерігалась зворотна залежність між кількістю залишкової (збирання соняшнику) і акумульованою вологою у ґрунті. Так, за наявності в шарі 0–150 см вологи на рівні 158 мм за холодний період її накопичено 53–58 мм, у разі залишкових запасів 35 мм ґрунт увібрав 188–192 мм продуктивної вологи.
Кількість вологи, втраченої під час парування, визначалась як синоптичними умовами, так і агротехнічними заходами. Наприклад, у посушливі роки втрати її з ґрунту становили 323–709 м³/га (26,1–40,3%) від весняних вихідних запасів, за дощової погоди не перевищували 15–52 м³/га (0,6–2,8%). Процеси випаровування води (переважно з шару 0–50 см) посилювались за глибокої оранки і гальмувались за весняного мілкого безполицевого обробітку, що пояснюється формуванням тут ущільненого прошарку ґрунту (10–20 см) і досить високим ступенем проективного покриття його поверхні рослинними рештками.
На час сівби озимини чорний пар зберігав 159–171 мм, ранній — 168–181 мм продуктивної вологи. Такий рівень запасів, незалежно від способу утримання ріллі, повністю задовольняє потребу рослин у воді в період їх осінньої вегетації.
Внаслідок формування щільного стеблостою пшениці з осені і періодичних відлиг зимою атмосферні опади добре вбирались ґрунтом. На озимині за холодний період року відбувалось поповнення запасів продуктивної вологи в шарі 0–150 см (40–60 мм). Добра вологозабезпеченість посівів навесні створювалася як по чистому пару після ячменю (221–224 мм), так і на пару після соняшнику (216–218 мм), або, відповідно, 92–93 та 90–91% від граничної польової вологоємності для чорнозему звичайного. Тобто використання чорного і раннього пару як попередника озимої пшениці в Степу забезпечує майже повне відновлення ресурсів ґрунтової вологи, що навіть за незначної кількості агрономічно-корисних дощів під час весняно-літньої вегетації рослин гарантує отримання сталого врожаю зерна і дозволяє уникнути згубного впливу посухи.
Витрати ґрунтової вологи пшеничним полем варіювали від 180–400 м³/га у вологі до 2000–2400 м³/га у посушливі роки і в середньому сягали 1320–1580 м³/га. Відстежувався прямий кореляційний зв’язок між величиною водоспоживання та продуктивністю посівів озимини. Меншим, зокрема, воно було на ділянках безполицевого весняного обробітку в зерно-паровій сівозміні.
Таблиця 2. Урожайність польових культур і продуктивність сівозмін, т/га
Запаси вологи навесні
У середньому за роки досліджень весняні вологозапаси в шарі 0–150 см під ярим ячменем по оранці становили 201, по мілкому безполицевому обробітку — 200 мм, під соняшником — відповідно, 183 та 180 мм. Різниця у показниках між варіантами не перевищувала 4–7 мм за м’якої зими, періодичних відлиг, незначного промерзання і швидкого відтавання ґрунту весною. Перевага оранки в додатковому накопиченні води спостерігалась у роки з морозною сніжною зимою, повільним і тривалим сніготаненням, безполицевого розпушування — за недобору нормативної суми опадів впродовж грудня-лютого, відсутності снігового покриву й активного вітрового режиму. Підвищена акумулятивна і вологозберігальна здатність стерньового агрофону зумовлені меншою площею випаровуючої поверхні, наявністю захисного екрану і збереженням «дренажної» системи, сформованої після відмирання коренів попередньої культури.
Показники витрачання продуктивної вологи з грунту змінювались у варіантах досліду в межах 1290–1490 м³/га (ячмінь) та 1470–1670 м³/га (соняшник), безпосередньо залежали від рівня урожайності основної продукції і вищими виявились за полицевого обробітку на фоні внесення мінеральних добрив. Посіви олійної культури повніше використовували вологу з нижньої частини кореневмісного шару (100–150 см), що пояснюється, головним чином, біологічними особливостями рослин (потужна коренева система, значна листова поверхня, тривалий вегетаційний період).
Загальна евапотранспірація вологи, яка значною мірою залежить від гідротермічних умов у період парування та вегетації польових культур, зростала за дощової і суттєво зменшувалась за посушливої погоди. У зворотній залежності відбувались витрати ґрунтової вологи. Частка її у структурі водовитрачання за першу ротацію сівозміни при середній сумі опадів 257–276 мм становила 20–29% (710–1060 м³/га), за другу ротацію при кількості опадів 188–209 мм досягала 36–42% (1116–1340 м³/га).
Сумарні витрати води по варіантах досліду прямо корелювали з витратами ґрунтової вологи, тобто меншими були за системи мілкого безполицевого обробітку ґрунту переважно внаслідок зниження урожайності вирощуваних культур.
Формування продуктивності рослин за різних систем обробітку в досліді відбувалось за належного вихідного зволоження ґрунту і коригувалось сукупним впливом факторів сівозміни та удобрення. Так, у разі розміщення озимої пшениці по соняшниковому пару варіанти оранки і мілкого розпушування скиби за урожайністю зерна виявились рівноцінними між собою (6,31–6,60 та 6,30–6,66 т/га). Натомість за вирощування озимини по стерньовому передпопереднику різниця у показниках на користь полицевого обробітку в середньому становила 0,17–0,25, а в окремі роки досягала 0,28–0,56 т/га.
Ярий ячмінь
За ефективністю впливу на урожайність ярого ячменю мілкий безполицевий обробіток поступався оранці залежно від фону удобрення на 0,31–0,42 т/га. Це явище зумовлене передусім способом заробки і місцем розміщення післяжнивних решток в орному шарі ґрунту, які істотно змінювали умови підготовки насіннєвого ложе. Використання звичайних парових культиваторів типу КПС-4 на тлі мілкого загортання великої кількості соломи (5–7 т/ га) суттєво погіршувало якість передпосівної підготовки поля і сівби, при цьому частка насіння, заробленого сівалкою СЗ-3,6 на меншу глибину від заданої, досягала 37–42%.
За наявного технічного супроводу технологічних процесів важко створити посівний шар з оптимальною структурою і будовою грунту. За посушливої погоди він швидко втрачає вологу, що призводить до затримки проростання насіння і зрідженості сходів. Негативні явища, пов’язані з локалізацією органічної маси попередника у верхньому шарі ґрунту за безполицевого обробітку, лише частково нівелюються у разі випадання дощів безпосередньо після сівби ярого ячменю, а також у випадках, коли опади співпадають у часі з критичними періодами водоспоживання зернофуражної культури.
Вирішення проблеми полягає насамперед в удосконаленні агротехніки вирощування ячменю, зокрема, застосуванні культиваторів, конструкція яких обмежує коливання стояків у горизонтальній площині та використанні сівалок прямої дії. Останні якісно працюють на мілкому мульчувальному агрофоні, рівномірно (по площі і глибині) загортають насіння у вологий ґрунт, що дає можливість одержати повноцінні сходи навіть за швидкого наростання плюсової температури повітря у післяпосівний період.
Суттєво покращити умови росту й розвитку ячменю на жорсткому стерньовому фоні дозволяє внесення добрив за результатами тестування ґрунту. Підживлення посівів азотом (N60) у кінці фази кущення рослин хоча і виявилось тут менш ефективним, ніж по оранці, однак забезпечило досить високу надбавку зерна (0,92 т/га, або 26,8%) за урожайності 3,43 т/га.
На ділянках без мінерального добрива ячмінь на початку вегетації був пригнічений, особливо за мілкого загортання соломи. У подальшому, за сприятливої погоди, завдяки опадам, частковій інактивації шкідливих речовин і зростанню фазової резистентності рослин до стрес-чинників агрофітоценоз відновлював свій продуктивний потенціал. У несприятливі роки непідживлені посіви за безполицевого обробітку мали слабку кореневу систему, відставали у рості, залишались зрідженими, тому сформували низький урожай (0,91–2,06 т/га).
Соняшник
За рівнем урожайності насіння соняшнику оранка не мала істотних переваг у порівнянні з мілким обробітком ґрунту (відповідно, 2,30–2,48 та 2,22–2,44 т/га). Відносно тривалий період від початку весняно-польових робіт до сівби олійної культури дає змогу виконати на полі низку технологічних операцій, які забезпечують кришення, розпушування та часткове перемішування ґрунту і, як наслідок, формування на стерньовому агрофоні сприятливі вихідні умови для життєдіяльності мікробних популяцій, розкладу післяжнивних решток і вивільнення іммобілізованих азотних сполук у грунтовий розчин. Оптимізація процесів живлення рослин досягалась за рахунок мінеральних добрив (N30P30K30), від застосування яких додатково отримано по оранці 0,18, безполицевому обробітку — 0,22 т/га насіння.
Аналіз отриманих даних свідчить, що зерно-паро-просапна сівозміна з полем соняшнику виявилась продуктивнішою, ніж зерно-парова з полем ярого ячменю (відповідно, 3,19–3,42 та 2,80–3,35 т з. о./га). У першій сівозміні різні системи обробітку ґрунту (полицева, мілка безполицева) в межах окремих фонів удобрення за продуктивністю ріллі були тотожними, у другій перевагу мав обробіток на основі оранки через погіршення агротехнічних умов вирощування пшениці і ячменю на тлі мілкого загортання післяжнивних решток. Внесення туків сприяло підвищенню продуктивності сівозмін на 5,6–11,7%.
Таким чином, у Степу у разі залучення в кругообіг побічної продукції вирощуваних культур використання ріллі за типом раннього пару (мілкий весняний обробіток) не призводить до погіршення водного режиму ґрунту порівняно з глибокою оранкою на зяб. На час сівби озимини ранній пар акумулює у коренеактивному шарі 168–181, на час відновлення весняної вегетації рослин — 216–221 мм продуктивної вологи (відповідно, 70–75 та 90–92% від граничної польової вологоємності для чорнозему звичайного важкосуглинкового), що дозволяє в умовах посухи отримати 4–5, в сприятливі за зволоженням роки 7–8 т/га зерна озимої пшениці.
У зерно-паро-просапній сівозміні альтернативні системи обробітку ґрунту (полицева, мілка безполицева) за рівнем урожайності пшениці та соняшнику виявились рівноцінними. Введення олійної культури забезпечує підвищення продуктивності гектару сівозмінної площі.
Тривале застосування системи мілкого безполицевого (мульчувального) обробітку ґрунту в сівозміні пар-озима пшениця-ярий ячмінь створює належні умови вологозабезпеченості посівів, однак спричиняє ризики, безпосередньо пов’язані з топографією розміщення великої кількості соломи в орному шарі (гальмування нітрифікації, погіршення якості робіт, зрідження стеблостою, скорочення урожайності зернових колосових культур). Негативні явища можна попередити за рахунок диверсифікації сівозмін, оптимізації мінерального живлення рослин, удосконалення технології допосівної підготовки ґрунту і якісної сівби.
Андрій ГОРБАТЕНКО, Володимир СУДАК,
Лідія ДЕСЯТНИК, Олександр БОГУН,
кандидати с.-г. наук
Сергій СЕМЕНОВ
ДУ Інститут зернових культур НААН України
