Умови дослідження
У польовому досліді Інституту сільського господарства степової зони НААН України впродовж 2008-2010 рр. вивчали ефективність різних технологічних схем основного обробітку ґрунту і сівби при вирощуванні озимої пшениці після гороху (1 — мілкий плоскорізний обробіток комбінованим агрегатом КР-4,5 на 10-12 см, сівба зерновою сівалкою СЗ-3,6; 2 — нульовий обробіток, пряма сівба сівалкою АТD — 6.35); та кукурудзи на зерно після озимини (1 — оранка плугом ПЛН-5-35 на 25-27 см, сівба сівалкою СУПН-8 (контроль); 2 — мілкий плоскорізний обробіток КР-4,5 на 14-16 см, сівба СУПН-8; 3 — мілкий плоскорізний обробіток КР-4,5 на 14-16 см, сівба спеціальною сівалкою Massey Ferguson 555 8108 — TSB (MF — 8108); 4 — нульовий обробіток ґрунту, сівба Massey Ferguson 555 8108 — TSB (MF — 8108).
У варіанті з прямою сівбою пшениці для знищення бур’янів після збирання попередника (серпень) вносили суміш гербіцидів (Вулкан — 4 л/га + Естерон — 1 л/га). Для боротьби з бур’янами в посівах кукурудзи на фоні суцільного (мілкого, полицевого) обробітку у рекомендованих дозах застосовували ґрунтові (Харнес — 2,5 л/га) і страхові (Тітус — 40 г/га + амінна сіль 2,4Д Ультра 730 — 0,8 л/га) гербіциди, у варіанті з прямою сівбою — загальновинищувальні (Раундап — 4 л/га, після збирання попередника і перед сівбою) та страхові гербіциди (Тітус — 40 г/га + амінна сіль 2,4Д Ультра 730 — 0,8 л/га) при досягненні рослинами фази 3-5 листків. На ділянках оранки і мінімального обробітку з метою більш повного знищення бур’янів і покращення агрофізичних властивостей ґрунту проведено одноразову культивацію міжрядь на глибину 6-8 см.
Ґрунт дослідного поля — чорнозем звичайний важкосуглинковий з умістом гумусу в орному шарі 4,1%, нітратного азоту — 11,5, рухомих сполук фосфору — 133, калію — 137 мг/кг.
Агрофізичні показники грунту
Виходячи з положення про оптимальні та допустимі параметри агрофізичного стану чорнозему звичайного для зернових культур, досліджували зміни його на оброблених (оранка, мілке плоскорізне розпушення) і необроблених з осені (нульових) агрофонах.
Установлено, що структура ґрунту, визначена перед сівбою пшениці озимої та кукурудзи, характеризується як сприятлива для росту і розвитку рослин на ранніх етапах органогенезу, при цьому вона мало змінюється під впливом різних технологічних схем основного і допосівного обробітку поля. Кількість агрономічно цінних агрегатів розміром 10-0,25 мм в орному шарі по варіантах досліду становила 81-93%, а вміст пилуватих фракцій (<0,25 мм) і брил (>10 мм) не перевищував відповідно 5 та 16%. Влітку і восени, при зневодненні ґрунту, брилуватість його істотно зростала, однак в усіх випадках частка агрономічно корисних компонентів переважала 60%.
Найбільш доведеним наслідком запровадження «нульових» технологій є підвищення щільності і твердості ґрунту, однак ця закономірність значною мірою коригується його вологістю, ступенем гумусованості, структурним та гранулометричним складом. За нашими даними, після двох років застосування плужного, мілкого та нульового обробітку об’ємна маса орного шару на час сівби кукурудзи становила 1,19, 1,26-1,27 та 1,33 г/см³, а твердість — відповідно 5,8, 12,3-12,9 і 13,0 кг/см². Тобто на чорноземі з умістом фізичної глини менше 50% параметри зазначених характеристик весною на необроблених ділянках не виходили за межі допустимих для просапної культури величин, що свідчить про можливість радикальної мінімізації процесів обробітку ґрунту.
За даними закордонних літературних джерел, системний no-till в сівозміні у середньостроковій перспективі (через 4-5 років) має сприяти розущільненню верхніх шарів ґрунту до оптимального рівня (1,15-1,25 г/см³) внаслідок локалізації в обмеженому ґрунтовому середовищі значної кількості органічного субстрату. При цьому очікується зниження щільності будови і опору ґрунту не тільки в орному шарі, а й у підорному прошарку, що призведе до поступового руйнування плужної «підошви».
Найкращий агрофізичний стан ґрунту в досліді формувався у технологічних схемах вирощування кукурудзи на основі мілкого плоскорізного обробітку де, на відміну від оранки і прямої сівби, швидше проходять процеси релаксації (самовідновлення) чорнозему і набуття ним стану, придатного для якісного проведення польових робіт.
Як з’ясувалось, процеси нагромадження і випаровування ґрунтової вологи безпосередньо залежать від потужності, пористості й однорідності мульчувального шару. За рівномірного покриття 60-80% площі поля післяжнивними рештками попередника (2-4 т/га) запаси її в посівному та орному шарі ґрунту перед сівбою озимої пшениці і кукурудзи за нульового обробітку були вищими, порівняно з іншими агрофонами, на 20-60 м³/га. Необроблений грунт краще акумулював і утримував атмосферні опади саме у верхніх горизонтах, що є визначальним для одержання повноцінних сходів, укорінення і розвитку рослин на початку вегетації. За рівнем накопичення вологи у метровому шарі ґрунту впродовж холодної пори року останній не поступався оранці і мінімальним обробіткам.
Влив на живлення
Технологія нульового обробітку і прямої сівби в перший рік застосування не призводить до зниження ефективної родючості ґрунту у порівнянні з контролем. Наявних запасів азоту нітратів в орному шарі перед сівбою озимини (16,7 мг/кг), а також фосфору (120 мг/кг) та калію (113 мг/кг) було цілком достатньо для нормального росту і розвитку рослин в осінній період. Дефіцит N-NO3 у фазі трубкування компенсувався внесенням аміачної селітри (N30). Незначне зниження вмісту P2O5 i K2O в ґрунті упродовж весняно-літньої вегетації пшениці обумовлене як активним їх споживанням рослинами, так і частковим переходом у фіксовані та необмінні форми.
Наступного року при вирощуванні кукурудзи відмова від зяблевого обробітку супроводжувалась зменшенням кількості нітратного азоту в ґрунті. Так, у фазі 7-8 листків орний шар на дворічному полицевому агрофоні містив 21,8, мілкому плоскорізному — 12,6-14,2, нульовому — лише 11,8 мг/кг N-NO3. З можливих причин цього явища найбільш імовірними слід вважати зниження біологічної активності чорнозему на ділянках прямої сівби внаслідок формування ущільненої будови ґрунту, а також іммобілізацію мінерального азоту при розкладі великої кількості післяжнивних решток (солома) з широким співвідношенням N:C.
При визначенні вмісту в ґрунті кислоторозчинних сполук фосфору і калію за методом Чирикова значних розбіжностей у показниках між варіантами не відмічалось. Водночас при використанні більш чутливого методу Мачигіна (екстрагент — 1% вуглекислий амоній) чітко простежувалась перевага полицевого обробітку над нульовим, яка в окремі періоди росту і розвитку рослин досягала відповідно 18% та 12%. Мілкий обробіток за вмістом P2О5 і К2О в орному шарі займав проміжне положення.
Проблема оптимізації умов живлення рослин при вирощуванні кукурудзи на фоні нульового обробітку вирішувалась шляхом локального внесення комплексних мінеральних добрив при сівбі за результатами ґрунтового тестування. Такий спосіб вважається найбільш технологічним, він усуває зайві проходи техніки по полю, забезпечує синхронізацію та поступовість вивільнення поживних речовин, їх ефективне використання.
Поверхневе внесення туків за прямої сівби мало прийнятне із-за великої вірогідності втрат макроелементів від різних видів ерозії, можливого розвитку бур’янів — нітрофілів, а також вертикальної міграції азоту з низхідними потоками вологи за постійними каналами — шпарами.
Ризики забур’яненості
За нульового обробітку особливого значення набуває раціональна система хімічного захисту рослин від шкідливих об’єктів. В озимому полі на необроблених ділянках внаслідок рясних дощів, які пройшли невдовзі після збирання попередника (горох), спостерігали масове відростання бур’янів, переважна більшість яких загинула під дією загальновинищувальних гербіцидів, внесених у серпні 2008 р. Із багаторічників порівняно стійкою до хімікатів виявилась берізка польова, з однорічників — амброзія полинолиста. Вони у пригніченому стані вегетували до кінця вересня і частково знищувались сівалкою АТД-6.35 завдяки конструктивним особливостям її сошників. Упродовж весняно-літнього періоду рослини пшениці швидко нарощували вегетативну масу, успішно конкурували за життєвий простір, тому обприскування посівів страховими гербіцидами не проводили.
Відомо, що фітоценотична спроможність кукурудзи до біологічного пригнічення бур’янів майже удесятеро нижча, ніж добре розвинених посівів озимини. Саме ця особливість культури спричиняє певні ризики при вирощуванні її в системі no-till.
Обліки, проведені у фазі 3-5 листків кукурудзи, засвідчили наявність меншої кількості дикорослої флори в посівах за нульового обробітку ґрунту відносно оранки та мілкого розпушування скиби, що пояснюється стримуючою дією гербіциду раундап, внесеного у допосівний період. Агротип забур’яненості на ділянках без обробітку ґрунту на зяб визначено як злинково-гірчаково-латуковий, тобто менш характерний для агрофітоценозів цієї культури, а на варіантах з обробітком як більш типовий гірчаково-берізково-амброзієвий.
Під час збирання урожаю в посівах домінували мишій та плоскуха звичайна, при цьому за нульового обробітку швидше відновлювались амброзія полинолиста, злинка канадська, щириця. Показово, що при незначних відмінностях у рясності бур’янів по варіантах досліду (3-5 шт./м²) їх повітряно-суха маса була різною (оранка — 26, мілкий обробіток — 26-30, нульовий — 72 г/м²). Таким чином, поєднання хімічних (ґрунтові та страхові гербіциди) і механічних (міжрядне прополювання) заходів боротьби дозволяє знизити забур’яненість посівів до економічно безпечного рівня. За прямої сівби (без міжрядної культивації) потенціал шкодочинності бур’янів помітно зростає, що свідчить про необхідність удосконалення способів їх контролювання у зв’язку з неоднорідністю фазового стану, зміною структури і резистентності.
No-till і поширення хвороб і шкідників
Вважається, що наявність на поверхні ґрунту великої кількості післяжнивних решток при нульовому обробітку стимулює розвиток деяких хвороб і шкідників сільськогосподарських культур. В наших дослідах пошкодженість рослин дротяником та шведською мухою на початку вегетації кукурудзи оцінювалась як низька (відповідно 2,1-2,9 та 0,3-0,8%), при цьому розбіжності по варіантах виявились несуттєвими. Шкодочинність бавовняної совки була вищою на ділянках із прямою сівбою, що пояснюється більшою рясністю бур’янів, які є осередком розвитку і джерелом поживних речовин для гусениць шкідника до настання фази формування зерна.
Пошкодженість бавовняною совкою качанів корелювала зі ступенем ураженості їх хворобами і зростала у висхідному порядку: оранка — 12%, мілкий обробіток — 16,1-18,8%, нульовий — 26,2%. Аналогічна закономірність відмічена також стосовно ураженості проростків пліснявінням та кореневими гнилями. Тобто глибоке заорювання соломи в більшості випадків сприяло покращенню фітосанітарного стану посівів кукурудзи.
Переваги нульового обробітку
Аналіз структурних елементів продуктивності рослин пшениці озимої показав, що за рахунок рівномірного (по площі і глибині) загортання насіння у вологий грунт, на ділянках із використанням сівалки АТD — 6.35 спостерігається тенденція до збільшення кількості продуктивних стебел на одиниці площі (на 20,9%), коефіцієнта кущення та довжини колосу. Натомість за мілкого обробітку і сівби СЗ-3,6 зростає маса зерна з колосу та маса 1000 зерен (на 4,7 г). Поєднання та співвідношення цих показників в усіх випадках наближалось до оптимальних, що дало можливість отримати порівняно високий і практично однаковий рівень урожайності зерна по варіантах досліду (5,46-5,50 т/га).
Застосування технології на основі нульового обробітку ґрунту обумовило збільшення в зерні вмісту білка до 13,29% і клейковини до 25,3%, що відповідає вимогам 2 класу. На контролі ці показники були на рівні 3 класу (відповідно 11,71 та 22,9%). Покращення параметрів якості основної продукції за прямої сівби озимої пшениці в умовах 2009 року пояснюється формуванням у цьому варіанті дрібнішого зерна, тобто за меншої натурної маси його пропорційно зростала частка білків по відношенню до вуглеводів (крохмалю).
Рівень продуктивності кукурудзи в агрофітоценозі визначався співвідношенням позитивних і негативних чинників різної природи. За сприятливих умов зволоження в першу половину вегетації і порівняно низької фонової забур’яненості посівів на дворічному нульовому агрофоні отримано 3,66, полицевому — 3,78 т/га зерна, тобто різниця між варіантами становила 3,2%. Найвищу урожайність (3,95 т/га) забезпечила технологія вирощування, що ґрунтується на мілкому плоскорізному обробітку, сівбі спеціальною сівалкою MF — 8108, внесенні ґрунтових та страхових гербіцидів, культивації міжрядь (табл. 1). При вирощуванні польових культур за нульовою технологією слід враховувати принципові технічні відмінності спеціальних сівалок для прямого посіву, обладнаних дисковими (Great Plains, SDM-2255, Kinze, MF — 8108) або кільовидними (культиваторними) сошниками різних модифікацій (АТD-6.35, СТС-6). До основних переваг дискових сівалок слід віднести збереження 90-95% стерні на поверхні поля за рахунок вузькосмугового (2-4 см) обробітку при підготовці насіннєвого ложе та низьку вірогідність забивання рослинними рештками, до недоліків — необхідність включення у комплектуючу схему потужних дискових ножів (култерів). Сівалки типу АТD-6.35 краще знищують бур’яни, однак потребують ретельного подрібнення і рівномірного розподілу листостеблової маси попередника.
Таблиця 1. Ефективність різних технологій обробітку ґрунту і сівби
при вирощуванні зернових культур (2008-2010 рр.)
При використанні усіх типів сівалок належну увагу звертають на якість роботи култера (кращим вважається зазубрений диск або диск із хвилястим краєм) і прикочуючого котка, який має забезпечити добрий контакт насіння із ґрунтом за оптимальної будови наднасіннєвого прошарку. Надмірне зусилля, що припадає на прикочуючий коток, особливо при роботі на важкому вологому ґрунті, зумовлює його переущільнення у зоні посівної щілини та призводить до ослаблення паростків і затримки сходів.
Вагомим чинником, який не дозволяє повною мірою реалізувати потенціал нульового обробітку в царині економічної ефективності виробництва, є диспаритет цін між вартістю сільськогосподарської продукції та засобів захисту рослин, добрив і техніки. За нашими розрахунками пряма сівба озимої пшениці та кукурудзи забезпечила, порівняно із контролем, економію палива (14,4-40,6 л/га) і зниження витрат праці на 1,0-2,10 люд.-год./га.
Разом з тим, за нульового обробітку збільшуються амортизаційні відрахування (за рахунок високої вартості сівалок) і додаткові витрати коштів на придбання гербіцидів, які не окупаються відповідним зростанням урожайності, що призводить до здорожчання продукції. Тому, незважаючи на спрощення виробничого циклу робіт, за прямої сівби дещо зростає собівартість 1 т зерна (на 10-85 грн) і знижується рівень рентабельності (на 2-11,0%). Враховуючи показники прибутковості (2251-2312 грн/га) і окупності (61-70%) економічно конкурентоспроможними при вирощуванні просапної культури виявились варіанти мілкого обробітку ґрунту і сівби звичайною чи спеціальною сівалками.
На жаль, економічна оцінка технологій не передбачала використання інших, не менш важливих, критеріїв ефективності, які стосуються екологічної безпеки довкілля. Адже відомо, що залежно від ґрунтово-кліматичних і ландшафтних умов головними аргументами на користь нульового обробітку, навіть за нижчої продуктивності ріллі, може бути запобігання ерозії ґрунту, секвестрація вуглецю, пом’якшення парникового ефекту, збереження біорізноманіття.
Таким чином, ефективність нульового обробітку ґрунту великою мірою залежить від біології культури, тривалості застосування у сівозміні та системи хімічного захисту рослин. Більш придатною для прямої сівби виявилась пшениця озима, менше — кукурудза при вирощуванні її на дворічному нульовому агрофоні.
На чорноземі з умістом гумусу понад 4% технологія прямої сівби в необроблений грунт після двох років застосування не призводить до погіршення його водно-фізичних властивостей, однак потребує коригування умов живлення рослин і постійного моніторингу фітосанітарного стану посівів. Основні ризики, пов’язані з належним контролюванням забур’яненості поля і внесенням гербіцидів, припадають на допосівний період: пшениця озима — липень-серпень, кукурудза — квітень-травень. Вирішальне значення при цьому мають своєчасність, послідовність та регламентованість проведення очисних заходів.
Технологія no-till забезпечує суттєву економію палива та праці, водночас поступається традиційним технологічним схемам, побудованим на глибокій оранці або мілкому розпушуванні скиби, за показниками собівартості зерна і рентабельності виробництва.
