Землеробство на схилах: як впливають експозиція і крутизна схилу на агротехнічні рішення

Експозиція схилу — це орієнтація поверхні щодо сторін світу, що визначає кількість сонячної радіації, яку отримує ділянка.

Крутизна схилу виражається кутом нахилу поверхні до горизонтальної площини та вимірюється у градусах чи відсотках.

Водночас ці характеристики створюють унікальні умови для зростання культур. Агрономам та фермерам важливо розуміти, як вони пов'язані з агротехнічними заходами.

Вплив експозиції схилу на мікроклімат та агротехніку

Експозиція схилу визначає температурний режим ґрунту та приземного шару повітря. Дослідження показують, що різниця температур між північними та південними схилами в середніх широтах може досягати 5-7°С протягом вегетаційного періоду. Це створює абсолютно різні умови для розвитку культур і потребує адаптації агротехнічних прийомів.

Теплі схили

Для теплих схилів (південна, південно-східна, південно-західна експозиції) характерне підвищене надходження сонячної радіації. Зазвичай в вітчизняних кліматичних умовах вони одержують на 15-25% більше тепла, ніж рівнинні ділянки. Результат: раннє прогрівання ґрунту навесні, прискорене сніготанення та інтенсивніше випаровування вологи. Тому для південних схилів підходять такі агротехнічні рішення:

•       більш ранні терміни висіву ярих культур (на 3-5 днів раніше, ніж на рівнині);
•       збільшення норми висіву на 10-15% для компенсації можливого дефіциту вологи;
•       перевага посухостійким сортам та культурам;
•       пріоритет вологозберігаючих технологій обробітку ґрунту;
•       необхідність додаткових заходів щодо снігозатримання.

Холодні схили

Холодні схили (північна, північно-східна, північно-західна експозиції) отримують менше сонячної енергії, через що мікроклімат — прохолодніший і вологіший. Сніговий покрив тут зберігається на 7-10 днів довше, а середньодобові температури ґрунту на глибині 10 см можуть бути на 2-3°С нижчими, ніж на південних схилах. Для таких ділянок характерні:

•       пізніші терміни висіву — на 5-7 днів пізніше, ніж на південних схилах;
•       зменшення норми висіву на 5-10% через найкращу вологозабезпеченість;
•       перевага вологолюбним культурам;
•       менша потреба у додатковому зрошенні;
•       підвищений ризик розвитку грибкових хвороб, що потребує додаткових фунгіцидних обробок.

Східні та західні схили займають проміжне положення по тепловому режиму, при цьому вони мають свої особливості. Східні схили швидше прогріваються в ранковий час, через це рослини більш ефективно використовують ранкову росу. Західні схили отримують максимум тепла у другій половині дня, це може посилювати сушіння ґрунту в посушливі періоди.

Крутизна схилу та її вплив на ерозійні процеси

При збільшенні крутизни схилу з 1° до 5° обсяг поверхневого стоку збільшується в 3-5 разів, а втрати родючого шару ґрунту (гумусу) від ерозії — в 5-10 разів. Це нелінійна залежність, яка різко посилюється, якщо перевищуються критичні значення крутизни.

По крутизні схили класифікуються так:

• Субгоризонтальні схили (0-1°) — найменша ерозійна небезпека, не потрібні спеціальні протиерозійні сівозміни або спеціалізований контурний та плоскорізний обробіток (хоча такий обробіток можна робити для вологозбереження).
•  Пологі схили (1-3°) — ерозійні процеси виражені слабо, можна застосовувати звичайні агротехнічні прийоми з мінімальними протиерозійними заходами.
•  Похилі схили (3-5°) — помірна ерозійна небезпека, потрібен комплекс протиерозійних заходів: оптимальний вибір обробітку ґрунту, напрями обробітку та сівби, водозатримувальні прийоми, спрямовані, в першу чергу, на збереження ґрунтового покриву.
•  Круті схили (5-8°) — висока ерозійна небезпека, рекомендується виведення з активного сільськогосподарського обороту та залуження. Можливе використання землі лише за контурно-меліоративної організації території.
•  Дуже круті схили (понад 8°) — вкрай висока ерозійна небезпека, такі треба вивести з активного сільськогосподарського обороту.

Важливо: на різних схилах по крутизні швидкість поверхневого стоку води значно відрізняється. При крутизні 2° вона становить близько 0,3 м/с, при 5° досягає 0,7-0,8 м/с, а на схилах із крутизною 10° може перевищувати 1,5 м/с. Така швидкість потоку здатна викликати змив родючого шару ґрунту об'ємом до 15-20 т/га за одну інтенсивну зливу.

Комплексний вплив експозиції та крутизни схилу

Найскладніше, коли потрібно враховувати спільний вплив експозиції та крутизни схилу. Ці чинники можуть як посилювати, так і компенсувати дію одне одного. Наприклад, на крутому південному схилі найбільший ризик водної ерозії та дефіциту вологи. У той самий час пологий північний схил найсприятливіший з погляду збереження ґрунтової родючості.

При однаковій крутизні схилу (5°) річний змив ґрунту на південному схилі перевищує аналогічний показник північного схилу на 30-40%. Пов'язано це з більш інтенсивним сніготаненням та меншою захищеністю ґрунту рослинністю у ранньовесняний період.

Агротехнічні рішення з урахуванням характеристик схилів

До основних напрямів диференціації агротехнічних рішень відносяться обробіток ґрунту, сівозміни, добрива та засоби захисту рослин.

Обробіток ґрунту

На схилах крутістю понад 3° рекомендується проводити безвідвальний та плоскорізний обробіток — поперек схилу та під кутом попереднього обробітку ґрунту. Це дозволяє знизити змив ґрунту на 70-80% порівняно з обробітком вздовж схилу.

На крутих схилах (5-8°) оптимальне рішення — безвідвальний мульчуючий обробіток, у поєднанні зі строгою контурно-меліоративною організацією території. Зменшення ерозії в результаті може досягати 75-85% у порівнянні до оранки, проте це ефект не тільки самого обробітку, а всієї системи ґрунтозахисних заходів.

Глибина обробітку ґрунту також повинна диференціюватися в залежності від характеристик схилу. На пологих північних схилах допустимий глибший обробіток (25-27 см), тоді як на крутих південних схилах рекомендується зменшити глибину до 14-16 см, щоб мінімізувати ерозійні процеси.

Сівозміни

На схилах крутістю понад 3° має різко скорочуватися частка просапних культур — наприклад, соняшник може втрачати до 30% врожайності, — і слід акцентуватися на зернових культури та травах. На схилах крутістю понад 5° частка багаторічних трав у сівозміні повинна становити не менше 40-50%, а на особливо ерозійно-небезпечних ділянках (крутість понад 7°) — до 70-80%.

На південних схилах потрібно збільшувати частку озимих культур, які краще використовують осінньо-зимову вологу та забезпечують захист ґрунту у весняний період. Заміна ярих зернових озимими на крутих південних схилах дозволяє знизити річний змив ґрунту на 30-40%.

Добрива

На південних схилах експерти рекомендують збільшити дозу фосфорних добрив на 15-20%, щоб стимулювати розвиток кореневої системи та підвищити посухостійкість рослин. На північних схилах, навпаки, зростає ефективність азотних добрив (на 10-15%) через вищу вологозабезпеченість.

Засоби захисту рослин

На північних схилах потрібний посилений фунгіцидний захист (на 20-30% більше обробок), а на південних — особливий контроль бур'янів, які, як відомо, конкурують з культурними рослинами за вологу.

Економічна ефективність диференційованого підходу до землеробства на схилах

За даними польових досліджень, проведених у різних ґрунтово-кліматичних зонах, диференційований підхід до обробітку ґрунту дозволяє підвищити врожайність зернових культур на 12-18%, а економічну ефективність виробництва — на 15-20%.

Таблиця 1. Урожайність озимої пшениці в залежності від експозиції схилу та технології обробітку ґрунту (т/га)

Як видно з таблиці, на південному схилі спостерігається зниження врожайності за всіма варіантами обробітку ґрунту порівняно з рівнинною ділянкою та північним схилом. При цьому на південному схилі найбільш ефективний комбінований обробіток ґрунту з глибоким розпушуванням, що дозволяє накопичити більше вологи у глибоких шарах ґрунту.

Крутизна схилу також дуже впливає економічні показники сільськогосподарського виробництва.

Таблиця 2. Економічні показники вирощування зернових культур на схилах різної крутизни

Очевидно, що зі збільшенням крутизни схилу зростають витрати на протиерозійні заходи та знижується рентабельність виробництва. Однак своєчасне проведення комплексу протиерозійних заходів дозволяє сильно скоротити втрати врожаю та досягти економічної ефективності виробництва навіть на крутих схилах.

Сучасні технології оцінки та обліку характеристик схилів

Щоб не втрачати врожаю та прибуток через неправильні рішення, сільське господарство активно впроваджує цифрові технології. Вони дозволяють уникнути помилок при плануванні агротехнічних заходів, встановленні систем зрошення, виборі напряму та методу обробітку ґрунту, визначенні норм висіву та внесення добрив/ЗЗР.

На основі цифрових моделей рельєфу автоматично розраховуються карти експозиції, ухилів, водостоків, вирівняність полів (за коефіцієнтом бонітету), загальні карти висот по регіонах. Геоекологічні цифрові карти підсвічують зони найбільш схильні до ерозії. Карти зволоженості виявляють потенційні зони підтоплень, зони вимокання, розвитку хвороб та розмноження шкідників. У свою чергу індекс NDVI дає можливість визначити стан рослин на всій території поля, включаючи чутливі з точки зору рельєфу зони.

Застосування технологій точного землеробства з урахуванням показників схилів знижує витрати на добрива на 15-20%, на ЗЗР — на 10-15% при одночасному підвищенні врожайності на 8-12%.

Про вплив експозиції та крутизни схилів на агротехнічні рішення відомо вже досить багато, але залишаються невирішені питання, які вимагають подальших досліджень:

•       Створення сортів сільськогосподарських культур, пристосованих до умов конкретних типів схилів.
•       Оптимізація параметрів сільськогосподарської техніки для ефективної та безпечної роботи на схилах різної крутизни.
•       Розробка інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень для управління агротехнікою на схилових землях з урахуванням короткострокових та довгострокових прогнозів погоди

FAQ

Як експозиція схилу впливає на мікроклімат?

Теплі (південні) схили отримують більше сонячної радіації, там рано прогрівається ґрунт, швидше тане сніг та випаровується волога. Холодні (північні) схили сонячної енергії отримують менше, для них характерний більш прохолодний та вологий мікроклімат.

На яких схилах вища небезпека ерозії?

Чим більша крутизна, тим вища ерозійна небезпека. Схили з крутизною 0-1° з погляду ерозії не є небезпечними, спеціальні заходи не потрібні. На схилах з крутизною понад 1° вже потрібні різні протиерозійні заходи. На схилах крутизною від 5° ерозійна небезпека висока.

На які агротехнічні заходи впливають параметри схилів?

Від експозиції та крутизни схилів можуть залежати методи обробітку ґрунту, структура сівозмін, а також способи внесення добрив та обробки полів засобами захисту рослин (ЗЗР).

Які сучасні технології дозволяють відстежувати характеристики схилів?

На основі цифрових моделей рельєфу автоматично розраховуються карти експозиції, ухилів, водостоків, вирівняність полів (за коефіцієнтом бонітету), загальні карти висот по регіонах. Геоекологічні цифрові карти підсвічують зони найбільш схильні до ерозії. Карти зволоженості виявляють потенційні зони підтоплень, вимочок, розвитку хвороб та розмноження шкідників. У свою чергу індекс NDVI дає можливість визначити стан рослин на всій території поля, включаючи чутливі з точки зору рельєфу зони.

Як експозиція та крутизна схилу разом впливають на родючість?

Приклади спільного впливу двох параметрів: на крутому південному схилі найімовірніша водна ерозія; на пологих північних схилах ґрунт найбільш родючий; на південному схилі крутістю 5° річний змив ґрунту на 30-40% ґрунту того ж показника на північному схилі з такою самою крутизною.

 Олена Басанець, SuperAgronom.com