Грунтозберігаючі технології (Mini-till) вирощування польових культур в умовах схилових земель України

При грунтозберігаючому землеробстві посів може здійснюватись за один прохід, після одного або декількох проходів із лущенням або після глибокого рихлення. Ґрунтозахисні технології поєднуються із розширеним відновленням родючості грунту.

Ці технології базуються на мінімальному обробітку грунту без перевертання скиби (Mini-till), використанні для відновлення родючості Грунту, поряд із традиційними органічними добривами (гною), побічної продукції (соломи, стебел кукурудзи, соняшнику, бадилля), сидеральних добрив та біостимуляторів росту і розвитку рослин.

Екстенсивний мульчуючий посів (low disturbance, неглибоке розпушування) передбачає між збиранням та посівом тільки обробіток стерні плоскорізами завглибшки не більше 10 см. Висів насіння проводиться за допомогою універсальної рядкової сівалки.

Інтенсивний мульчуючий посів (рис. 1) (high disturbance, глибоке рихлення). Між збиранням та посівом виконується обробіток стерні плоскорізами (максимум на 10 см) і більш глибокий обробіток ґрунту (максимум на 30 см). Висів насіння проводиться за допомогою універсальної рядкової сівалки.

Поверхневі рослинні залишки за своєю масою іноді в 4–5 раз перевершують кореневі. Тому, вони більше впливають на технологічні результати роботи машин. Проблеми із забиванням робочих органів виникають при наявності куп соломи, незібраних і полеглих рослин, великої кількості рослинної маси. Диференціація ґрунтообробних машин у залежності від агрофону свідчить, що плуги-лущильники і обертові плуги загального призначення забезпечують задовільну якість (95-98%) загортання рослинних залишків у кількості до 3,0 т/га. Але вони не виконують завдання, якщо маса залишків зростає в 2-3 рази, це під силу лише ярусним плугам.

Рис. 1. Мульчуючий обробіток ґрунту.

Щорічний енергетичний потенціал польових культур

України за ресурсами біомаси складає:

• • залишки зернових (солома) – 2,21 млн. тонн;
• • стебла кукурудзи – 1,19 млн. тонн;
• • соняшник (стебла, макуха) – 2,31 млн. тонн.

Широкомасштабна деградація українських ґрунтів, за висновками вітчизняних фахівців, є основним наслідком екологічної недосконалості нинішніх технологій вирощування сільськогосподарських культур, існуючої структури земельних угідь і потребує з екологічної точки зору перегляду стратегії і тактики як ґрунтознавчої, так і землеробської наук. Деякі ґрунти в Україні перебувають на межі незворотних змін, що відбивається на складі ґрунтової біоти. Відновлення деградованих земель є складним, а в деяких випадках неможливим, оскільки втрата їх природної родючості тісно пов'язана з порушенням ряду процесів і явищ, у які включені рослини, ґрунт та організми, які його населяють. Ґрунтозахисні технології вирощування культур забезпечують охорону ґрунтів від факторів деградації і дають можливість мати вищу врожайність культур при низькій собівартості вирощеної продукції.

Традиційні технології вирощування культур в умовах схилового землеробства базуються на застосуванні для обробітку ґрунту полицевих знарядь із заорюванням післяжнивних і рослинних решток, які сприяють утворенню переущільненого підорного горизонту. Така система обробітку призводить до погіршення протиерозійної стійкості поверхні грунту, значно знижує його поглинальну здатність, створюючи умови для активного розвитку водоерозійних та дефляційних процесів.

Ґрунтозахисні технології вирощування культур базуються на мінімальному обробітку грунту завглибшки 4–5 см (параметри плоскоріза для суцільного мілкого обробітку завглибшки 5-16 см та глибокого 30-45 см) під всі культури сівозміни (у тому числі під цукрові буряки, кукурудзу, соняшник та ін.), біологізації землеробства, використанні нетоварної частини врожаю як органічних добрив, мульчуванні поверхні ґрунту післяжнивними рештками і широкому застосуванні сидератів. Застосування мінімального обробітку ґрунту сповільнює мінералізацію та втрати гумусу. Щорічні втрати гумусу через мінералізацію та ерозію грунтів складають 32-33 млн. тонн або більше 10 млрд. грн. збитків.

Впровадження у виробництво цих технологій забезпечує значну економію палива – в 2-4 рази, мінеральних добрив – у 10 разів (компенсується лише азотна недостатність – 10 кг д. р. азоту на тонну залишених у полі соломи та інших рослинних залишків), пестицидів у 8 разів (обробляється лише насіння), часу на обробіток ґрунту – в 3 рази, металу на один метр захвату грунтообробних машин – у 2–3 рази і вологозберігаючий ефект до 50 мм продуктивної вологи порівняно з технологіями, які базуються на оранці. В той же час ці технології значно підвищують урожайність сільськогосподарських культур: перші п'ять років – на 0,45-0,70 т/га зернових одиниць; в наступні роки – на 1,2–3,0 т/га. Крім того, технологія протиерозійного обробітку грунту сповільнює ерозійні процеси до допустимих меж.

Ці технології якби спеціально розроблені для наших сьогоднішніх умов господарювання, коли немає засобів для придбання палива, мінеральних добрив, засобів захисту рослин.

Теоретично обгрунтований “шоковий” стан ґрунту при обертанні скиби, коли аеробна біота грунту з глибини 0-15 см загорюється плугом в анаеробні умови завглибшки 16-30 см і гине без кисню, а анаеробна біота з глибини 16-30 см вивертається плугом на поверхню і також гине, але вже від кисню. “Шоковий” стан зникає тільки на 4– 5-й рік систематичного застосування грунтозахисних технологій, і тоді віддача від них ефективним урожаєм різко зростає (М. К. Шикула, Г. В. Назаренко, 1990; М. К. Шикула, 1998 та 2000).

Щоб сприяти розвитку кореневої системи, за цими технологіями вирощування, потрібно підвищувати пористість ґрунту без змішування шарів (щілюванням, глибоким розрихлюванням), для зменшення руйнування структури грунту і розчинення органічних речовин.

Відмова від обертання скиби і використання соломи як органічного добрива посилює процеси нітрифікації. Це призводить до меншого вимивання нітратів в зимовий період, сповільнення процесів денітрифікації й втрати мінерального азоту. У той же час заорювання соломи викликає анаеробний процес бродіння, з утворенням важких органічних кислот – пропіонової, масляної, оцтової, які токсичні для вищих рослин.

На агротехнічних фонах із мінімальним обробітком грунту інтенсивніше, ніж на оранці, відбувається фіксація атмосферного азоту азотобактером та іншими мікробами, які вільно живуть у грунті, що поліпшує режим азотного живлення рослин.

Внесення соломи в грунт стимулює мікрофлору останнього, бо даний матеріал являє собою джерело вуглецю.

Одним із найефективніших шляхів прискорення розкладу рослинних решток, є додаткове (компенсуюче) внесення азотних добрив на рівні 1% маси рослинних решток, або близько 10 кг мінерального азоту на 1 т соломи. Якщо цього не зробити, залишення післяжнивних решток призведе до зниження врожаю, внаслідок нестачі азоту, а при біологічному розкладі їх відбуватиметься не гуміфікація, а утворення вільної вуглекислоти.

З цією метою застосовують аміачну селітру, що вноситься при обробітку дисковою бороною, або аміачну воду чи безводний аміак, які вносять під час першої культивації за допомогою підживлювачів, встановлених на культиватор. При залишенні стерні, на кожні 10 см її висоти перед обробітком вносять до 10 кг діючої речовини азоту на 1 га. Додаткове внесення азотних добрив не лише усуває депресивну дію в перший рік після заорювання стерні, але й підвищує загальну ефективність удобрення. В господарствах з розвинутим тваринництвом, замість азотних добрив із соломою, добре використовувати рідкий гній із розрахунку 6-8 т на 1 т соломи.

Спостерігається значне поліпшення агрофізичних властивостей грунтів під впливом грунтозахисних технологій: зростає структурність грунту, зменшується його щільність, утворюється вертикальна орієнтація пор аерації, що значною мірою поліпшує водопроникність і на порядок підвищує несучу спроможність Грунтів. На поверхні не утворюється ґрунтова кірка, а карбонати ґрунту близько підходять до його поверхні. Посилюється протиерозійна стійкість ґрунтів, спроможність її протистояти водній і вітровій ерозії.

Наявність на поверхні ґрунту мульчі з післяжнивних решток забезпечує зростання температури ґрунту в холодний період року й зниження її у літню спеку. А це виводить тепловий режим ґрунту на оптимум і зменшує невиробничі втрати вологи через випаровування. Також була відкрита наявність конденсаційної вологи в ґрунті у період посух, коли вона пароподібно переміщується в грунті за температурним градієнтом і випадає внутрішньо ґрунтовою росою на твердому посівному ложі, розміщеному близько до поверхні ґрунту.

Систематичне застосування ґрунтозахисних технологій підвищує врожайність вирощуваних культур та поліпшує їхню якість: зростає вміст білка й клейковини в зерні озимої пшениці, і вона переходить у категорії цінних і сильних, збільшується кількість цукру в коренеплодах цукрових буряків, у помідорах, кавунах, динях та інших овочах, що також поліпшує їх смакові властивості.

Солома є також джерелом вуглецю, при її розкладанні в ґрунт надходить значна кількість вуглекислого газу (до 25% від загальної маси соломи). Зв'язуючись із водою, він утворює вуглекислоту, яка переводить деякі складові соломи в розчин, у тому числі необхідні рослинам поживні елементи. Одночасно солома поліпшує кореневе та повітряне живлення рослин.

Вносити солому необхідно з урахуванням азоткомпенсації для того, що післяжнивні рештки перешкоджають контакту гербіцидів із ґрунтом, частково (на 30-60%) перехоплюють їх й інактивують. Для боротьби з бур'янами раціональнішим є післясходове внесення гербіцидів. Нерівномірний розподіл соломи на поверхні ґрунту призводить до погіршення якості посівів, фітосанітарних умов тощо. При цьому слід адаптувати грунтозахисні технології, що базуються на мінімальному обробітку ґрунту, з використанням нетоварної частки врожаю, до конкретних ґрунтово-кліматичних умов.

При впровадженні грунтозберігаючих технологій вирощування у конкретному регіоні та господарстві необхідно також враховувати і біологічні особливості культур, які будуть вирощуватися за цією схемою. Так, зокрема, вирощування кукурудзи в умовах Лісостепу із використанням безполицевого обробітку збільшує забур'яненість, знижує запаси продуктивної вологи, що призводить до збільшення кількості хворих рослин та зменшує врожайність. Згідно досліджень, проведених у мережі дослідних станцій Інституту зернового господарства УААН основний обробіток грунту значно впливає на ріст і розвиток рослин гібридів кукурудзи. Існує загальна тенденція зниження продуктивності гібридів кукурудзи всіх груп стиглості під впливом мілкого обробітку порівняно з глибоким.

Під впливом мілкого обробітку маса коренів кукурудзи поступово зменшується – від верхніх до нижніх шарів. Заміна оранки мілким обробітком призводить до суттєвого зниження врожайності кукурудзи (Ю.М. Пащенко та ін., 2009).

Ґрунтозахисні технології впроваджені та успішно застосовуються в ПП ''Агротехнологія” та ПСП ”Заря” Шішакського району, Полтавської області, в агрофірмі ”Заря” Васильківського району і учгоспі НАУ "Великоснятинский” Синельніківського району Дніпропетровської області та інших господарствах України.

При впровадженні ірунтозахисних технологій необхідно враховувати елементи ризику, які можуть виникнути при їх застосуванні та здійснювати заходи щодо їх профілактики. Це, зокрема: 1) відносна азотна недостатність, що спостерігається на низьких агрохімічних фонах у перші 2-3 роки після переходу на безплужний обробіток. Для її запобігання необхідно на фонах нижче N45 вносити додатково N15-20, краще – навесні; 2) небезпека підвищення забур'яненості полів, яка буває в перші роки, внаслідок значної засміченості орного шару насінням бур'янів; 3) небезпека збільшення кількості шкідників і хвороб, що спостерігається при порушенні технологій вирощування культур та сівозмін. Її профілактика полягає у правильному застосуванні технологій і високоякісному виконанні збиральних та інших робіт на полях; 4) несистемність виконання технологічних операцій. Порушення виникають, коли в традиційних технологіях 1–2 технологічні операції замінюють на нові, а інші залишаються від старої технології. Тоді різко знижується її ефективність, оскільки вона в повному наборі технологічних операцій не застосовувалася; 5) несвоєчасність виконання технологічних операцій, що призводить до різкого збільшення шкідників, бур'янів і хвороб, погіршення ґрунтових режимів та недобору врожаю; 6) некомплектність машин і знарядь. Для впровадження грунтозахисних технологій необхідний набір машин щодо їхнього технічного забезпечення; 7) психологічна непідготовленість спеціалістів. Психологічний бар'єр і настороженість до новітніх технологій пояснюється консервативністю землеробства.