Удосконалення способів основного обробітку ґрунту дає можливість регулювати практично всі ґрунтові процеси, створювати сприятливі умови для розвитку рослин ячменю ярого і забезпечувати високу ефективність застосування мінеральних добрив разом із післяжнивними рештками попередника, які забезпечують процес відтворення родючості та відновлення природного ґрунтоутворення чорноземів в агроценозах.
Основний обробіток ґрунту і удобрення за дією на рослини ячменю ярого взаємопов’язані, адже отримання високого урожаю зерна можливе лише за умови повного забезпечення рослин поживними речовинами. Тому необхідно враховувати вміст у ґрунті основних елементів живлення, якими є азот, фосфор і калій, що дозволить регулювати вміст доступних їх форм для отримання очікуваних результатів без суттєвого тиску на довкілля.
Чорноземи північного Степу України мають доволі високий потенціал родючості, однак значна частина елементів живлення у ґрунті міститься у формі складних органічних або нерозчинних мінеральних сполук і тому не може засвоюватися коренями рослин. Різні способи основного обробітку ґрунту, спричиняючи вплив на його вологість, аерацію, інтенсивність діяльності мікроорганізмів та інші фактори, відіграють важливу роль у регулюванні поживного режиму, підвищуючи ефективність добрив, створюючи умови, сприятливі для вирощування польових культур.
Як досягти комплексної
рентабельності?
Останнім часом у технології вирощування ячменю ярого широкого поширення набуває мілкий мульчувальний обробіток ґрунту, який виключає можливість обертання орного шару і передбачає використання побічної продукції попередників. У зв’язку із незначною кількістю інформації про вплив мілкого мульчувального обробітку ґрунту на поживний його режим у посівах ячменю ярого, особливо після нетипового попередника (соняшник), а також суперечливим ставленням різних дослідників до того чи іншого способу обробітку ґрунту, виникла необхідність у продовженні досліджень в цьому напрямі з метою визначення оптимального варіанту обробітку ріллі в технології вирощування зернової культури, який забезпечує потрібний поживний режим, максимальний розвиток і врожайність зерна при мінімальній кількості виробничих витрат і високій рентабельності виробництва.
Експериментальні дослідження виконували протягом 2011–2015 рр. у стаціонарному польовому досліді ДУ Інститут зернових культур НААН України у п’ятипільній короткоротаційній сівозміні: чистий пар — пшениця озима — соняшник — ячмінь ярий — кукурудза з загально фоновим залишенням післяжнивних решток усіх польових культур. Основний обробіток ґрунту під ячмінь ярий проводили полицевим плугом ПО-3–35 на глибину 20–22 см (контроль), безполицевий (чизельний) — канадським чизель-культиватором Conser Till Plow на 14–16 см, безполицевий (дисковий) — важкими дисковими боронами БДВ-3 на 10–12 см. Висівали сорт ячменю ярого Ілот, який адаптований до посушливих умов Степу. Посіви обов’язково обробляли в фазі кущіння гербіцидом Естерон — 0,8 л/га для повного знищення падалиці соняшнику і бур’янів. Схема досліду також включала три фони удобрення: 1) без добрив + післяжнивні рештки попередника; 2) N30P30K30 + післяжнивні рештки попередника; 3) N60P30K30 + післяжнивні рештки попередника. Мінеральні добрива вносили навесні розкидним способом під передпосівну культивацію. Агротехніка вирощування ячменю ярого у дослідах загальноприйнята для зони Степу. Всі експериментальні дослідження проводили у відповідності до загальноприйнятих методик. Дослід закладений у трикратній повторності, загальна площа посівної ділянки — 330 м², облікової — 100 м².
Ґрунт 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.
В результаті проведених досліджень встановлено, що на ділянках без добрив вміст азоту нітратів, незалежно від обробітку ґрунту, згідно з даними сучасної класифікації, розцінювався як середній. Застосування мінеральних добрив у помірних дозах значно підвищувало вміст рухомого азоту в ґрунті. Зокрема, внесення азотних добрив дозою N30 суттєво збільшувало вміст мінерального азоту (N-NО3+ NH4) на 15,6–31,3% відносно контролю по всіх обробітках ґрунту. А при використанні збільшеної дози мінеральних добрив до N60 на 18,0–34,6% по відношенню до неудобреного варіанту (контроль) (табл. 1).
Таблиця 1. Запаси азоту нітратів ґрунту у фазі сходів ячменю ярого
залежно від добрив та обробітку ґрунту в середньому
за роки досліджень
Що стосується впливу способів обробітку ґрунту на вміст азоту нітратів, то відмічена невелика тенденція до підвищення цього елементу на 3–4 мг/кг за полицевої оранки, особливо на удобрених варіантах, що пояснюється кращими умовами агрофізичного стану ґрунту, аерації, біологічної активності ґрунту тощо. При використанні оранки суттєво зростають мінералізаційні процеси, що в кінцевому рахунку сприяє вивільненню елементів живлення, зокрема і нітратного азоту в ґрунтовий розчин.
Значення нітратного азоту
протягом вегетації
Елементи живлення, а особливо нітратний азот рослини ячменю ярого починають засвоювати з перших днів вегетації і аж до дозрівання врожаю. Тому під ячмінь ярий дуже важливо вносити добрива перед посівом або одночасно з сівбою. Позитивна дія добрив на рослини спостерігалася вже з перших днів вегетації, незалежно від обробітку ґрунту та удобрення. Згідно з нашими спостереженнями, під впливом добрив фази розвитку (кущіння, вихід в трубку, колосіння) рослин ячменю ярого наставали на три-п’ять днів раніше, а ніж на контролі (без внесення добрив). Пропорційно до норми добрив зростало наростання габітусу рослин та значно підвищувалась їх продуктивність.
Протягом вегетації рослини ячменю ярого використовували азот нітратів для формування своєї вегетативної маси, тому до фази виходу в трубку його вміст закономірно зменшувався незалежно від обробітку ґрунту на 4,0–6,0 мг/кг, особливо за чизелювання та дискування. Зменшення кількості нітратного азоту в посівах ячменю ярого у фазі виходу в трубку (табл. 2) за чизельного і дискового обробітків порівняно з полицевою оранкою можна пояснити дещо кращими вихідними запасами його за полицевого обробітку у фазі сходів, а також наявністю на поверхні ґрунту безполицевих фонів пожнивних решток попередника (соняшник). Мікроорганізми під час розкладання рослинних решток передпопередника (пшениця озима) та попередника соняшнику використовують для своєї життєдіяльності азот із ґрунту, зменшуючи при цьому його запаси. Іншими словами, мікроорганізми в такому випадку є конкурентами культурних рослин (табл. 2).
Таблиця 2. Зміна запасів нітратного азоту у фазі виходу в трубку
ячменю ярого залежно від норми добрив та обробітку ґрунту
в середньому за роки досліджень
Процеси нітрифікації
Окрім цього, внаслідок використання вологи під час інтенсивного росту рослин ячменю погіршуються оптимальні умови для нітрифікації. Тому нітрифікаційні процеси проходять інтенсивніше в більш ущільнених та вологіших верхніх шарах ґрунту (0–10 см) на мілких фонах (чизельний і дисковий). У той час як за полицевої оранки вони інтенсивніше відбуваються у глибших шарах ґрунту (10–20, 20–30 см), які мають вищі показники зволоженості. Цю закономірність дуже добре видно з даних таблиці 2.
Впродовж вегетації рослин ячменю ярого вміст доступних елементів живлення у ґрунті помітно зменшувався внаслідок використання їх рослинами на формування врожаю, мікробіологічної життєдіяльності целюлозорозкладаючих мікроорганізмів, міграції у нижні горизонти та інших ґрунтових процесів.
З досліджень видно, що вміст азоту нітратів у ґрунті закономірно і суттєво зменшувався порівняно з весняними показниками. Так, на кінець вегетації рослин ячменю ярого кількість мінерального азоту зменшувалася за полицевого обробітку на 0,4–2,8 мг/кг, чизельного — 0,9–2,5 мг/кг, дискового — 0,5–2,7 мг/кг, залежно від рівня мінерального живлення. Найбільша кількість сполук азоту використовувалась рослинами ячменю ярого на фоні без добрив, а найменша — на варіантах підвищеної дози азотних добри (N60Р30К30), тобто на неудобрених фонах відсоток відчуженого азоту з ґрунту по відношенню до загального його вмісту зростає порівняно з удобреними варіантами (табл. 3).
Таблиця 3. Динаміка запасів азоту нітратів після збирання ячменю ярого
за основного обробітку і добрив у середньому за роки досліджень
У кінці вегетації ячменю, внаслідок використання рослинами азоту та зниження його концентрації, ґрунт на неудобрених варіантах слід віднести до групи з дуже низьким вмістом азоту, а на удобрених — із середнім.
При порівнянні обробітку ґрунту відмічена тенденція до зниження вмісту нітратного азоту в кінці вегетації на неудобреному варіанті за дискового обробітку ґрунту в шарі 0–30 см до 9,5 мг/кг внаслідок нижчої біологічної активності та вивільнення елементів живлення з рослинних решток в ґрунтовий розчин. Використання мінеральних добрив у помірних дозах N30–60Р30К30 нівелювало цю невелику різницю, внаслідок чого ґрунтові мікроорганізми споживали більше внесеного азоту з добрив, а ніж з ґрунту. Збільшення дози азотних добрив до N60 дозволяє більш продуктивно витрачати елементи живлення з ґрунту, передусім азоту нітратів на 17,8% порівняно з неудобреним фоном.
Зниження нітрифікаційної здатності ґрунту в перші роки застосування мілкого дискового та чизельного обробітків може пояснюватись закріпленням певної частини рухомих сполук азоту целюлозоруйнуючими бактеріями, а також переважанням процесів гуміфікації над процесами мінералізації органічної речовини внаслідок локалізації в обмеженому середовищі значної кількості рослинного субстрату і покращення водно-фізичних властивостей ґрунту.
За висновками деяких вчених (М. К. Шикула, О. В. Демиденко), систематичне застосування мінімальних ґрунтозахисних технологій у сівозміні сприяє підвищенню ступеня гідроморфності чорноземів, що є вагомим чинником поліпшення умов трансформації післяжнивних і кореневих решток. Відомо, що внесений у ґрунт азот із добрив неповністю використовується рослинами, частка його під впливом мікроорганізмів зазнає перетворення і переходить у різні органічні сполуки, підсилюючи біологічний потенціал чорноземів.
Вплив фосфору та калію
на рослини ячменю
Внесення N30P30K30 забезпечило збільшення вмісту N-NО3 в орному шарі ґрунту після 7-денного компостування (порівняно з неудобреними ділянками) у середньому за вегетацію на 3,2–6,5 мг/кг, а застосування N60P30K30 — на 3,7–5,8 мг/кг. Розбіжності в показниках між вищеозначеними фонами удобрення найбільшими (5,9–14,8%) виявились перед сівбою ячменю ярого, найменшими (5,5–10,2%) — у фазі повної стиглості зерна.
При визначенні вмісту фосфору слід враховувати його здатність швидко вбиратися ґрунтом, внаслідок чого рослини ячменю під час живлення використовують фосфати не з добрив, а зі сполук, які утворились у результаті їх взаємодії із ґрунтом. Окрім зазначених особливостей, ячмінь ярий також використовує фосфор більш інтенсивно на початку росту рослин.
На відміну від фосфору, потреба рослин у калії починається від появи сходів рослин ячменю і закінчується у молочну стиглість зерна. Рослини більш інтенсивно використовують калій із ґрунту в вологі роки, а в сухі — із мінеральних добрив. Для рослин ячменю ярого основним джерелом калію є водорозчинний і обмінний калій, увібраний колоїдними частинками.
Згідно з результатами досліджень, вміст кислоторозчинних форм фосфору та калію в орному шарі ґрунту (метод Чирикова) був на рівні підвищеної та високої забезпеченості (Р2О5–118,6–142,5 мг/кг, К2О — 124,8–139,9 мг/кг) (табл. 4).
Таблиця 4. Урожайність зерна ячменю ярого за різних способів
обробітку ґрунту та удобрення, т/га
Кількість фосфору і калію суттєво змінювалася під впливом різних способів основного обробітку ґрунту. Так, перед сівбою ячменю ярого в усі роки досліджень деяку перевагу за вмістом рухомого фосфору й обмінного калію у шарі 0–30 см мав полицевий і чизельний обробіток ґрунту. За дискування показники вмісту фосфору і калію були значно меншими на 6,6–15,0 та 3,6–38,2 мг/кг відповідно, особливо на неудобрених варіантах (контроль). Внесення мінеральних добрив у помірних дозах (N30–60P30K30) практично нівелювало цю різницю в орному шарі, а показники вмісту елементів живлення (Р2О5, К2О) майже вирівнювалися.
У верхньому шарі ґрунту було відмічено підвищену концентрацію Р2О5 і К2О за полицевого обробітку, а за чизелювання і дискування вона були дещо нижчою упродовж всього періоду вегетації рослин. На контролі (без добрив) по чизельному обробітку ґрунту максимальна різниця фосфору протягом вегетації між шарами 0–10; 10–20; 20–30 см становила 7,3–20,0 мг/кг, а по калію — 16,0–33,1 мг/кг ґрунту, на більш мілкому обробітку ґрунту (дискування) ця різниця дещо збільшувалася: по Р2О5–10,0–15,2 мг/кг, а по К2О — 10,7–30,7 мг/кг на 1 кг ґрунту. На полицевому фоні різниця вмісту фосфору між шарами становила 9,5–18,2 мг/кг, калію — 9,8–29,2 мг/кг ґрунту, що значно менше, ніж за дискового обробітку.
Суттєва різниця за вмістом Р2О5 і К2О між верхніми і нижніми горизонтами орного шару пояснюється накопиченням рухомого фосфору у верхніх шарах (0–10, 10–20 см) за мілких обробітків ґрунту порівняно з глибокою полицевою оранкою, що зумовлено різною глибиною загортання мінеральних добрив, а також частковою інертністю їх по відношенню до протікаючих у ґрунті мікробіологічних процесів. Із поглибленням шарів ґрунту зменшується і запас фосфору, зокрема, найменша кількість була в шарі 20–30 см по чизельному і дисковому розпушуванні. На контролі (полицевий фон) спостерігається незначне зниження вмісту фосфору з поглибленням шару ґрунту.
Помірні дози мінеральних добрив (N30–60P30K30) зумовлювали збільшення запасів рухомого фосфору й обмінного калію у ґрунті. Так, значне підвищення рухомих сполук цих елементів було відмічено перед сівбою ячменю за чизельного обробітку у варіанті з дозою добрив N60P30K30 (127–164,1 мг/кг). Дещо нижчий показник зазначено на полицевому фоні, який становив 128,5–153,6 мг/кг, а найнижчий, безумовно, на більш мілкому дискуванні — 117,8–148,6 мг/кг. Із поглибленням шарів ґрунту вміст рухомих сполук знижувався і в шарі 20–30 см, на фоні N60P30K30 він був мінімальним за дискування 117,8 мг/кг, а значно вища концентрація на 9,2–10,7 мг/кг була відмічена за чизелювання та полицевої оранки. Зазначена вище тенденція спостерігалась щорічно впродовж вегетаційного періоду ячменю ярого.
Від фази кущіння і до збирання врожаю ячменю ярого по варіантах досліду кількість Р2О5 і К2О в шарі 0–30 см суттєво зменшувалась, внаслідок використання елементів живлення рослинами ячменю зі збереженням вищезазначених закономірностей.
Проведений облік урожаю зерна показав, що у середньому за роки досліджень при використанні полицевої оранки і чизелювання урожаї були майже рівноцінними — 2,69–3,35 та 2,35–3,32 т/га відповідно (табл. 4). Дисковий обробіток ґрунту знижував урожайність зернової культури на 0,14–0,48 т/га (5,9–17,8%). Основною причиною зниження урожаю ячменю ярого після соняшнику по дисковому обробітку є погіршення поживного режиму внаслідок іммобілізації азоту мікроорганізмами під час розкладання рослинних решток.
Як показали економічні розрахунки, використання мілкого дискового (10–12 см) обробітку ґрунту в технології вирощування ячменю ярого, попри зниження врожаю зерна, забезпечило, в порівнянні з оранкою і чизелюванням, економію пального — 12,0–13,2 л/га, зменшення витрат праці на 0,62–0,91 люд.-год./га і засобів виробництва на суму 191–260 грн/га.
За полицевої оранки і чизелювання отримано істотно вищий урожай зерна, ніж при дискуванні, що, своєю чергою, сприятливо позначилося на собівартості виробництва зерна та рентабельності його виробництва. Найвищий рівень рентабельності забезпечив чизельний обробіток ґрунту — 48,7%, дещо нижчі показники отримані на оранці — 44,7%, а мінімальні, безумовно, при дисковому обробітку — 41,0%.
Висновки
На основі вищевикладеного матеріалу випливають висновки:
1. За використання полицевої оранки спостерігається стійка тенденція до підвищення нітрифікаційної здатності чорнозему звичайного порівняно з мілкими безполицевими (чизельний, дисковий) обробітками ґрунту та підвищення вмісту нітратного азоту на 3–4 мг/кг. Застосування помірних доз мінеральних добрив (N30–60P30K30) у технології вирощування ячменю ярого суттєво підвищувало вміст нітратного азоту в шарі (0–30 см) на 15,6–34,6% порівняно з неудобреним фоном.
2. Фосфатний та калійний режими чорнозему при чизелюванні та полицевій оранці був практично однаковим за винятком дискування, де відмічено зниження вмісту фосфору та калію у шарі (0–30 см), що пояснюється погіршенням мікробіологічної активності ґрунту, аерації та мінералізації рослинного субстрату, і як наслідок, зниження вивільнення елементів живлення із рослинних решток у ґрунтовий розчин. Встановлено також сталу тенденцію покращення на удобреному фоні забезпеченості посівів рухомими сполуками фосфору та калію, впродовж усієї вегетації ячменю також більше використання цих елементів при внесенні туків із підвищеною дозою азоту (N60P30K30).
3. Проведення полицевої оранки та чизелевання забезпечує отримання практично рівноцінного врожаю зерна ячменю 2,69–3,35 і 2,35–3,32 т/га відповідно. Дискування ґрунту знижує урожайність зернової культури на 0,14–0,48 т/га (5,9–17,8%) за рахунок іммобілізації азоту мікроорганізмами при розкладанні рослинних залишків.
