Після основного обробітку восени ґрунт мав мінімальну щільність. Незважаючи на досить тривалий період від проведення основного обробітку восени до початку весняно-польових робіт, впродовж якого ґрунт самоущільнюється, різниця в показниках щільності орного шару по варіантах досліду була досить помітною. Найменшою вона була на фоні полицевого обробітку — 1,15–1,16 г/см³, дещо більшою — чизельного — 1,19–1,22 г/см³, що можна пояснити наявністю на цьому агрофоні гребенів без розпушування. На ділянках раннього пару, де визначення показників навесні проводили до обробітку ґрунту, щільність досягала 1,23–1,26 г/см³. З поглибленням ущільнення орного шару збільшувалося, особливо у варіантах із раннім паром і дисковим мульчувальним обробітком. Для мілкого обробітку характерне ущільнення нижнього прошарку орного шару (20–30 см) — в середньому до 1,29–1,31 г/см³ (табл. 1). На початку визначення на фоні пару щільність ґрунту не перевищувала оптимальних значень (1,3 г/см³) в орному шарі 0–30 см і становила 1,15–1,26 г/см³. На кінець запровадження пару було деяке ущільнення ґрунту (на 0,03–0,06 г/см³), особливо нижнього шару (10–20 і 20–30 см) унаслідок дії антропогенних (тиск коліс сільськогосподарської техніки) і природних чинників (земне тяжіння, удари дощових крапель).
Таблиця 1. Щільність ґрунту на фоні різних способів обробітку чистого пару після ячменю та соняшнику
На час сівби пшениці озимої по пару спостерігали певні зміни будови ґрунту, як порівняти з весняним періодом, зокрема зниження щільності у 0–10 см шарі до 1,05–1,10 г/см³, що є природним, зважаючи на проведення періодичних культивацій пару. Щодо шару ґрунту 10–20 і 20–30 см, то спостерігалася тенденція до збільшення щільності ґрунту.
Відомо, що рослини пшениці озимої негативно реагують як на дуже щільну, так і на надмірно пухку будову ґрунту. Тому для реалізації потенційних можливостей цієї культури оптимальні показники для чорнозему звичайного в 0–10 см шарі ґрунту мають становити 1,00–1,15 г/см³, а 10–30 см — 1,15–1,30 г/см³. Зважаючи на ці вимоги, щільність ґрунту перед сівбою озимини по пару в більшості випадків коливалася в межах оптимальних значень і в орному шарі 0–30 см становила 1,18–1,24 г/см³.
На фоні раннього пару процеси набуття ґрунтом рівноважного стану йшли відбувалися динамічніше. Після ячменю ярого, де на поверхні поля було залишено 2,0–2,5 т/га подрібненої соломи, спостерігалось поступове розущільнення чорнозему по всьому профілю орного шару.
Приблизно ж така тенденція простежувалася у другому стаціонарному досліді протягом 2010–2015 рр. на фоні пару, де попередником була кукурудза. Тут ґрунт після основного обробітку восени мав мінімальну щільність, а впродовж осінньо-зимового періоду самоущільнювався і на початку весняно-польових робіт набував рівноважного стану (табл. 2).
Таблиця 2. Щільність ґрунту залежно від способів обробітку чистого пару після кукурудзи в середньому за 2010–2015 рр., г/см³
На відміну від пару після соняшнику та ячменю спостерігалася менша щільність ґрунту на початку запровадження пару (1,09–1,22 г/см³) і в кінці — 1,01–1,20 г/см³, це пояснюється проведенням міжрядних обробітків у посівах кукурудзи на початку вегетації, які зумовлювали розущільнення верхнього шару ґрунту, а також більшою кількістю рослинних решток і вищими вихідними запасами вологи на початку запровадження пару. В цілому, як і в першому досліді, зі збільшенням глибини орного шару щільність поступово підвищувалася до 1,12–1,24 г/см³. В орному шарі (0–30 см) найнижчі її показники були за полицевого обробітку — 1,09 г/см³, а по ранньому пару закономірно збільшувалися до 1,22 г/см³. В кінці запровадження пару відмічалося помітне розущільнення орного шару внаслідок постійних культивацій і надходження великої кількості рослинних решток кукурудзи (8–10 т/га) у верхній шар ґрунту (0–10 та 10–20 см).
У першому стаціонарному досліді в посівах зернових культур на початку польових робіт в орному шарі (0–30 см) незалежно від системи обробітку ґрунту щільність не перевищувала умовно допустиму межу для пшениці озимої 1,00–1,35 г/см³, ячменю ярого 1,05–1,35 г/см³ і відповідно становила 1,30; 1,14 г/см³. На ділянках після соняшнику щільність ґрунту дорівнювала 1,15 г/см³ при оптимальній її величині для цієї культури 1,00–1,45 г/см³ (табл. 3).
Таблиця 3. Вплив систем обробітку на щільність ґрунту під польовими культурами, г/см³ (в середньому за 2005–2009 рр.)
Слід зазначити деяке ущільнення ґрунту за мілкого безполицевого розпушування на 0,02–0,12 г/см³, що пояснюється зменшенням глибинами обробітку (12–14 см) порівняно з полицевою оранкою на 25–27 см.
На кінець вегетації культур ґрунт закономірно ущільнювався на 0,02–0,08 г/см³ і набував таких значень, як 1,28–1,32 г/см³ у разі полицевої системи та 1,33–1,36 г/см³ — мілкого безполицевого розпушування. В осінньо-зимовий період внаслідок зволоження та промерзання ґрунту щільність знову характеризувалася оптимальними показниками для вирощування польових культур.
У другому стаціонарному досліді навесні перед сівбою польових культур в сівозміні щільність посівного шару ґрунту (0–10 см) була порівняно невисокою і становила по оранці 1,02–1,11 г/см³. Дещо вищі її показники були при застосуванні важких дискових борін, плоскорізних і чизельних знарядь в системі диференційованого (1,05–1,17 г/см³) та мульчувального обробітків (1,09–1,20 г/см³).
У шарі ґрунту 10–20 і 20–30 см щільність зростала і становила відповідно 1,09–1,32 та 1,12–1,35 г/см³. Найбільш ущільненим ґрунт був у посівах ячменю ярого (після соняшнику) на фоні дискового обробітку та соняшнику (після озимини) — мілкого плоскорізного розпушування скиби. В посівах пшениці озимої на час відновлення весняної вегетації щільність ґрунту перевищувала агрофони із зяблевою оранкою, при цьому її показники мало різнилися по профілю орного шару та способах обробітку ґрунту і були в межах оптимальних значень для цієї культури (1,29–1,32 г/см³).Упродовж літнього періоду посівний шар ґрунту (0–10 см) в полі чистого пару під впливом періодичних культивацій розущільнювався, тому на час сівби озимини щільність ґрунту дорівнювала 0,84–1,00 г/см³. В нижній частині орного шару, навпаки, спостерігалось збільшення цих значень.
Щодо посівів соняшнику простежувалася чітка тенденція до підвищення щільності ґрунту під час збирання урожаю порівняно з весняним її визначенням. Особливо це стосується верхнього (0–10 см) шару ґрунту на фоні мілкого безполицевого і чизельного обробітків. По оранці найбільш помітні зміни в бік збільшення щільності ґрунту характерні для шару 10–20 см (1,31 проти 1,12 г/см³ за сівби олійної культури).
На порушених землях основні агрофізичні властивості ґрунтової маси і розкривних гірських порід Нікопольського марганцевого родовища. З її даних видно, що агрофізичні показники досліджуваних субстратів суттєво різняться, оскільки при конструюванні техноземів надалі це набуває важливого значення.
Для дослідження змін та властивостей різних конструкцій техноземів за 40-річний період сільськогосподарського освоєння і використання були враховані едафічні характеристики первинно сформованих техноземів.
За довгого сільськогосподарського освоєння і використання різних моделей техноземів протягом 1973–2017 рр. в конструкції, представленій родючим шаром зонального ґрунту (2012 р.) щільність була 1,12 г/см³, що на 0,10 г/см³ менше проти 1973 року. У моделі з лесоподібними суглинками відмічалося розущільнення верхнього шару на 0,15 (1982 р.) та 0,11 г/см³ (1996 р.).
У варіантах із сумішшю червоно-бурих глин і суглинків та сіро-зеленою глиною розущільнення становило 0,14 і 0,19 г/см³ відповідно. Такі зміни зумовлені тривалим вирощуванням бобово-злакових трав, зернових культур і обробітком ґрунту. Щільність твердої фази практично не зазнала змін. Показники загальної пористості, шпаруватості аерації в конструкції з родючим шаром зонального ґрунту за тривалого використання поступово збільшувалися (52,559,260,3%), проте із завершенням інтенсивного використання багаторічних полікомпонентних агроценозів зменшилися до 56,4%. У моделі з лесоподібними суглинками процес був аналогічним. У конструкціях із глинами відбувалося збільшення показників пористості та шпаруватості аерації порівняно з первинно сформованими техноземами.
Довготривалими дослідженнями встановлено, що щільність складення в конструкції, яка представлена родючим шаром зонального ґрунту, у разі тривалого використання становила 1,12 г/см³ в 2017 р., що на 0,10 г/см³ менше порівняно з 1973 р.
Таким чином, на початку весняно-польових робіт, незалежно від систем обробітку ґрунту, щільність орного шару (0–30 см) коливалася в межах 1,09–1,32 г/см³, тобто умови для росту і розвитку всіх досліджуваних польових культур були сприятливими. На фоні мілкого мульчувального обробітку внаслідок зменшення глибини розпушування до 12–14 та 14–16 см спостерігалося деяке ущільнення 0–30 см шару ґрунту (на 0,02–0,14 г/см³), але перевищення оптимальних показників щільності для вирощуваних культур не відмічалося.
Між пористістю і щільністю ґрунту існує обернено пропорційна залежність, тобто, чим вищі показники щільності, тим менший об’єм пор у ґрунті. Підвищити пористість (до 54,3%) та поліпшити аерацію ґрунту (30,3–32,4%) можна за рахунок основного обробітку ґрунту (особливо оранки і чизельного розпушування) і пожнивних решток, що в свою чергу зумовлює розущільнення ґрунту та сприяє більшому утворенню в ньому пор.
В умовах рекультивованих земель встановлено, що показники загальної пористості та шпаруватості аерації в конструкції з родючим шаром зонального ґрунту за тривалого використання останнього поступово збільшувалися (52,559,260,3%), проте із завершенням інтенсивного використання багаторічних полікомпонентних агроценозів знижувалися до 56,4%. В моделі з лесоподібними суглинками процес був майже такий. В конструкціях з глинами простежувалося збільшення загальної пористості та шпаруватості аерації порівняно з первинно сформованими техноземами.
Олександр ЦИЛЮРИК, Олександр ГАВРЮШЕНКО
Дніпровський державний аграрно-економічний університет
