В умовах підвищення середньодобових температур, зменшення кількості вологи з наявними періодичними весняно-літніми засухами, які зумовлюють різні проблеми для росту, розвитку сої, пов’язані з мінеральним живлення, дослідникам і товаровиробникам варто працювати над проблемою і находити ефективні рішення. Тому особлива роль у створенні сприятливих умов відводиться науково обґрунтованим системам основного обробітку ґрунту, оптимальним системам удобрення у поєднанні з альтернативними видами і способами застосування добрив. Такий підхід зумовлений прагненням землекористувачів до енергозбереження, зниження виробленої собівартості продукції та підвищення продуктивності праці, що особливо актуально в умовах повномасштабної війни.
Суперечки щодо впровадження нульової технології
Нині існують різні думки щодо доцільності та придатності впровадження нульової (no-till) технології за ґрунтово-кліматичних умов України. Науковці стверджують, що за прямої сівби утворюється шар мульчі, який краще зберігає вологу, захищає ґрунт від водної, вітрової ерозії, позитивно впливає на фізичні та водні характеристики ґрунту, поліпшуючи фізіологічні реакції, зв’язок ґрунт-рослина та врожайність сої. Але частина науковців в Україні дещо обережно підходить до масового впровадження no-till, оскільки технологія передбачає застосування гербіцидів (гліфосату), що є практично єдиним методом контролю чисельності бур’янів. Тому мінімальний і нульовий обробітки можна проводити на високо окультурених полях. Використання гліфосату викликає багато суперечок у світі з 2015 року, коли Міжнародна агенція з дослідження раку дійшла висновку, що є висока ймовірність канцерогенного впливу гліфосату на людину. Однак в країнах ЄС остаточної заборони гліфосату немає, який застосовують з певними обмеженнями і досі (Франція — 1080, Німеччина — 1800 г діючої речовини на гектар на рік перед сівбою лише за мінімального або нульового обробітку). Компанія Bayer (Європейська правда, 2019 р.) заявляє, що заборона препарату ігнорує наукові оцінки компетентних органів у всьому світі, які більше 40 років визначали, що гліфосат можна використовувати безпечно. ЄС спирається на рекомендації Європейського органу з безпеки харчових продуктів (EFSA) та Європейського агентства з хімічних речовин, які не класифікували гліфосат як канцерогенний.
Директор австралійської компанії CropFacts Харм ван Ріс зазначає, що заборона найпопулярнішого гербіциду в ЄС може мати серйозні наслідки для фермерів в усьому світі, що призведе до суттєвого зниження урожайності та унеможливить практикувати нульове землеробство. Для України, як найбільшому виробнику сої в Європі, це матиме негативний вплив на продовольчу безпеку країни, зокрема на експорт зерна, адже на сьогодні обсяги застосування нульового обробітку в Україні перевищують 180 млн га.
У країнах ЄС пока немає альтернативи гліфосату в плані широти спектра дії, однак в перспективі ситуацію можна змінити шляхом розвитку автоматизованих технологій (прополювання електричним лазером, роботизоване прополювання та точкове обприскування). Є нові розробки в галузі нанокапсуляції гербіцидів, які повільно вивільняють активні інгредієнти, не завдаючи шкоди ґрунтовій біоті.
Динамічність процесів, що відбуваються в ґрунті під впливом обробітку, а також його дія на родючість потребують систематичного вивчення змін агрофізичних показників чорноземів Лісостепу України, що є актуальним на найближчу та віддалену перспективу. А питання, пов’язані із запровадженням no-till технологій у регіоні належать до маловивчених.
У зв’язку з цим метою наших досліджень було вивчити особливості формування початкової продуктивності сої в умовах переходу від традиційного обробітку до системи no-till з метою розробки ресурсозберігаючої технології вирощування сої.
Дослідження науковців
Висівали сою звичайним рядковим способом з нормою висіву 700 тис. шт./га. Предметом досліджень слугував скоростиглий сорт сої Муза селекції ННЦ «Інститут землеробства». Попередник — пшениця озима. За нульовою (no-till) технологією сівбу проводили сівалкою Great Plains 2S 2600F.
Система основного обробітку ґрунту (фактор А): 1) традиційний (оранка на глибину 20–22 см); 2) no-till обробіток (пряма сівба на фоні систематичної оранки); 3) поверхневий беззмінний обробіток (восени культивація на глибину 12–15 см, навесні передпосівна культивація на глибину висіву насіння 5–6 см); 4) no-till обробіток (пряма сівба на фоні поверхневого обробітку.
Фон мінерального живлення (фактор В): 1) без добрив (контроль); 2) N45Р45К45 (фон); 3) N45P45K45 (фон) + дворазове позакореневе підживлення макро- та мікроелементами «Фрея-Аква» (бобові) марки С(12) у фази (3–5-й трійчастий листок) та на початку цвітіння з нормою витрати 2,0 л/га.
Згідно схеми досліджень восени в основне удобрення вносили мінеральні добрива (нітроамофоска — N16Р16К16). По стерні культури попередника (пшениця озима) додатково вносили азот — 10 кг/га аміачної селітри з метою прискорення мінералізації побічної продукції. Контроль чисельності бур’янів за no-till технологій полягав у застосуванні системного гербіциду суцільної дії Геліос Екстра (калійна сіль гліфосату) в допосівний період з нормою витрати 4 л/га, який має державну реєстрацію до 31.12.2032. Після сівби, за всіх систем основного обробітку, вносили ґрунтовий гербіцид Основа (діюча речовина Ацетохлор 900 г/л) проти однорічних злакових і дводольних бур’янів.
Результати досліджень. Погодно-кліматичні умови років досліджень впливали на формування рівня врожайності сої. Найкращим за вологозабезпеченням був 2021 рік із сумою опадів 348 мм, що на 12 мм більше від середньо багаторічного значення (336 мм) і показником ГТК за Селяниновим 1,26 (табл. 1).
Таблиця 1. Гідротермічні умови вегетаційних періодів сої, 2021–2022 рр.
Відносно сприятливим та посушливим був 2022 рік з сумою опадів 290 мм, що на 46°мм менше від середньо-багаторічного значення (336 мм) й показником ГТК 0,99. Показники середньодобової температури повітря у роки досліджень у окремі місяці (квітень, травень, вересень) були нижчі на 1,2–2,5°С від середньо-багаторічного значення, а у червні і серпні — вищі на 0,5–1,8°С. Відхилення гідротермічних показників не наближалися до критичної межі, проте в певній мірі корегували формування рівня врожайності сої.
Встановлено вплив системи основного обробітку ґрунту і фону живлення на агрофізичні показники, водний, температурний режим ґрунту та урожайність зерна сої. Щільність ґрунту (метод Качинського: ДСТУ 4744:2007) за досліджуваних систем обробітку, в середньому, у горизонті 0–30 см знаходилась у межах оптимальних значень (0,99–1,13 г/см³), що забезпечило сприятливий повітряний режим для розвитку кореневої системи сої (табл. 2).
Таблиця 2. Щільність ґрунту (г/см³) в основні етапи онтогенезу сої залежно від системи основного обробітку ґрунту, у середньому за 2021–2022 рр.
Упродовж вегетаційного періоду сої за досліджуваних систем обробітку у шарі ґрунту 0–10 см показники щільності будови були найменшими і знаходилась у межах від 0,97 до 1,08 г/см³, у горизонті 10–20 см ґрунт ущільнювався (на 0,07–0,16 г/см³) і становив 1,0–1,18 г/см³. У горизонті 20–30 см показник був на рівні попереднього горизонту, або зменшувався на 0,01–0,05 г/см³ і знаходився у межах від 1,0 до 1,17 г/см³. Щільнішим ґрунт був на фоні беззмінного поверхневого обробітку і прямої сівби на фоні поверхневого обробітку, що становило 1,12–1,18 й 1,14–1,18 г/см³ у шарі 10–20 см та 1,11–1,15 й 1,16–1,17 г/см³ у шарі 20–30 см.
Величина загальної шпаруватості залежала від щільності складення ґрунту, яка в середньому відповідала значенням культурного орного шару (за Качинським) і становила 54,96–62,98%; на шпарини аерації припадає 29,02–48,62%. Співвідношення шпарин зайнятих вологою до шпарин аерації становило 0,3–0,5 до 1,0 за оранки і нульового обробітку по фоні оранки та 0,3–0,7 до 1,0 за поверхневого і нульового обробітку на фоні поверхневого обробітку. При цьому коефіцієнт шпаруватості в орному шарі змінювався у межах від 1,48 до 1,80 у фазу сходів від 1,34 до 1,50 у фазу цвітіння, від 1,27 до 1,31 у фазу дозрівання.
Дослідження динаміки запасів продуктивної вологи під впливом різних систем обробітку ґрунту встановили, що зволоженість орного (0–30 см) і метрового (0–100 см) шарів ґрунту у фазу сходів була достатньою з незначним коливанням за обробітками у межах від 37 мм до 42 мм і від 146 мм до 159 м, відповідно.
Показник вологозапасів на даний період був вищим за систем no-till на 2,0 і 4,0 мм або 5,0 і 10,8% ву орному шарі й на 5 і 12 мм, або 3,4–7,5% у метровому шарі відносно традиційних обробітків. У фазу дозрівання зволоженість орного і метрового шарів ґрунту зменшилась відповідно в 2,5 і 3,7 раза й 4,0 і 6,3 раза, незалежно від системи обробітку. Однак за нульових обробітків накопичувалася більша кількість продуктивної вологи — на 2 і 7 мм (11,8 і 41,0%) і 8 і 13 мм (20,0 і 36,0%), відповідно. Різницю в кількості вологозапасів ґрунту можна пояснити наявністю рослинних решток попередника (стерня і солома пшениці) за прямої сівби, які стримували інтенсивність випаровування та втрату вологи.
Виміри температурного стану чорнозему опідзоленого у перші роки застосування системи no-till дозволили виявити суттєвий вплив пожнивних решток попередника на температурний стан шарів ґрунту 0–5 см та 0–10 см (рис. 1).
Рис. 1. Температура ґрунту на глибині 0–10 см за один світовий день, залежно від системи основного обробітку ґрунту (ВВСН 65), середнє за 2021–2022 рр.
За результатами вимірів температури ґрунту у фазу цвітіння (ВВСН 65) сої встановлено, що впродовж світового дня за системи no-till на фоні поверхневого обробітку в 0–10 см шарі ґрунту температура була нижчою порівняно з оранкою: на 1 °С о 10 годині ранку; на 2,4 °С о 12-й годині дня; на 1,7 °С о 14 годині дня, що в середньому становить 1,7 °С. За поверхневого обробітку температура в 0–10 см шарі ґрунту мала проміжне значення між оранкою та системою no-till.
Зміну температурного режиму можна пояснити накопиченням побічної продукції, яка за оранки була зароблена на глибину 22 см; за поверхневого обробітку — частково зароблена в 0–10 см шар ґрунту, а частково залишалася на поверхні. За системи no-till всі залишені рослинні рештки попередника (солома пшениці озимої) на поверхні ґрунту відбивали сонячні промені та затримували його прогрівання.
Боротьба з бур’янами
Дослідження забур’яненості сої показали її суттєву залежність від системи основного обробітку ґрунту. Виявлено найбагатший видовий склад рудеральної компоненти (14–15 видів) на системах no-till обробітку за Браун-Бланке. Встановлено, що ці рослинні угрупування належать до класу рослинності STELLARIETEA MEDIAE TX. ET AL. IN TX. 1950.
Обліки бур’янів та їхнього видового складу на період масових сходів засвідчили, що забур’яненість посівів сої була в середньому дуже слабка (за оранки) з балом засмічення 1 (3,3 шт./м²) і слабка (за беззмінного поверхневого обробітку) з балом засмічення 2 (14,9 шт./м²), що більше у 4,5 раза від контролю (оранки). За систематичної оранки проростання бур’янів було дещо пізнішим (на 2–3 доби), позаяк насіння бур’янів знаходилось у глибших шарах ґрунту.
Найвищою була забур’яненість за системи no-till з балом засмічення 3 (середня засміченість): 33,2 шт./м² на фоні оранки і 33,0 шт./м² на фоні поверхневого обробітку, що перевищувало показник у 10 разів відносно оранки, що пояснюється розташуванням більшої кількості насіння бур’янів у верхньому шарі ґрунту, меншою густотою стояння (на 9-15%) та кращим режимом зволоження. Спостерігалася краща конкурентоздатність рослин сої до бур’янів за неудобрених варіантів, незалежно від системи основного обробітку ґрунту. Поліпшення умов живлення сприяло зростанню забур’яненості посівів у середньому на 9,1–29,0%.
На період стиглості у кількісному співвідношенні динаміка забур’яненості посівів сої зменшилась до 1,8 шт./м² за оранки, 5,7 шт./м² за беззмінного поверхневого обробітку, 5,9 і 6,1 шт./м² за no-till обробітків.
Слід зазначити, що у посівах сої спостерігався змішаний тип забур’яненості, переважали дводольні бур’яни над злаковими зі співвідношенням: 1 : 2,4 за полицевої оранки, поверхневого обробітку й no-till технології на фоні оранки та 1 : 3,1 за no-till технології на фоні поверхневого обробітку. У посівах сої із малорічних дводольних бур’янів домінували: лобода біла (Chenopodiu album L.), щириця звичайна (Amaranthus retroflexus L.), галінсога дрібноквіткова(Galinsoga parviflora), гірчак шорсткий (Polugonum scabrum Mjtnch), а з однодольних — мишій сизий (Setaria glauka).
У цьому ценозі за прямої сівби появилася низка нових для ділянки видів: фіалка польова (Viola pratensis), маренка чіпка (Galium aparine), глуха кропива стеблообгортна (Lamium amplexicaule), подорожник солончаковий (Plantago salsa), вероніка плющолиста (Veronica hederifolia). Виявлено поодиноке заселення ділянок багаторічним видом берізкою польовою (Convolvulus arvensius L.), кульбабою лікарською (Taraxacum officinale).
Ефективність внесення ґрунтового гербіциду після сівби в середньому була високою і становила 89,5–91,3%, а кількість бур’янів у фазу стиглості становила: 0,2 шт./м² за оранки, 3,5 шт./м² за no-till обробітку на фоні оранки, 1,3 шт./м² за беззмінного поверхневого обробітку, 3,3 шт./м² за no-till обробітку на фоні поверхневого обробітку.
Система основного обробітку ґрунту суттєво впливала на рівень врожайності сої, формуючи найвищий показник за традиційної оранки — 2,22–3,10 т/г і поверхневого обробітку — 2,16–3,04 т/га, що знаходилось на рівні істотної різниці (0,06 т/га) між обробітками.
В умовах переходу від традиційного обробітку до системи no-till отримали найменший і практично однаковий рівень урожайності: за нульового обробітку на фоні оранки — 2,10–2,86 т/га і нульового обробітку на фоні поверхневого обробітку — 2,11–2,90 т/га, що істотно менше від традиційної оранки (на 0,12–0,24 т/га, або 5,4–7,7%) і (на 0,11-0,20 т/га, або 4,8–6,4%), відповідно.
Внесення мінеральних добрив за досліджуваних систем обробітку ґрунту позитивно впливало на формування рівня врожайності сої, а позакореневі підживлення гуматом калію сприяли підвищенню ефективності внесених добрив та підвищенню стійкості до негативних чинників довкілля. Так, на фоні внесення N45Р45К45 приріст додаткового врожаю відносно контролю становив 0,42–0,48 т/га, або 20,0–22,2%. Комплексна дія мінеральних добрив і позакореневих підживлень гуматом калію упродовж вегетації сої (ВВСН 13-14, ВВСН 61) забезпечили істотний приріст, що становив 0,76–0,88 т/га, або 36,2–40,7%. Найменша урожайність (2,10–2,22 т/га) за всіх систем обробітку ґрунту формувалася на контролі (без унесення добрив).
Рівень урожайності сої та виробничі витрати на її вирощування суттєво впливали на показники економічної ефективності. Виробничі витрати при вирощуванні сої за традиційного обробітку перевищували показники за поверхневого обробітку на 760 грн/га, за no-till технологій — на 450 грн/га. Оранка також була більш енерговитратою відносно беззмінного поверхневого обробітку, який забезпечив економію пального при виконанні технологічного циклу робіт в межах від 6 до 9 л/га. Найзатратнішими були удобрені варіанти, витрати яких за досліджуваних обробітків підвищувались на 1485 грн/га у варіантах з фоновим внесенням N45Р45К45 і на 2188 грн/га за фонового внесення і позакореневих підживлень гуматом калію.
Вирощування сої за no-till технологій у перші два роки її запровадження при меншій врожайності було прибутковим, забезпечивши менший на 10,2% умовно чистий прибуток за системи no-till на фоні оранки й на 8,3% за системи no-till на фоні беззмінного поверхневого обробітку відносно оранки; рівень рентабельності — на 16 і 12% відповідно.
Таким чином, за умов короткого терміну переходу від традиційної оранки до системи no-till у перші два роки досліджень, нульові обробітки значно поступалися традиційній оранці і поверхневому беззмінному обробітку. Проте дослідження будуть продовжені у зв’язку з соціальними, екологічними та організаційними перевагами новітніх систем та можливістю керувати культурними ґрунтовими процесами, що є напрямком енергозбереження та відновлювальної системи землеробства.
Наталія ТЕТЕРЕЩЕНКО, старша наукова співробітниця,
Черкаська державна сільськогосподарська дослідна станція
Національного наукового центру «Інститут землеробства
Національної академії аграрних наук України»
