Ущільнення ґрунту: Диявол криється в деталях!

Ґрунти, що містять достатню кількість вологи, більш схильні до ущільнення. Важка техніка та ґрунтообробні знаряддя підсилюють пошкодження структури ґрунту, зменшуючи поровий простір та ще більше обмежуючи обсяг ґрунту і води. Поліпшення структури ґрунту — кращий захист від його ущільнення. Добре структурований ґрунт утримує кореневу систему рослин.

Що таке ущільнення ґрунту?

Ущільнення ґрунту відбувається, коли його частинки стискаються разом, зменшуючи поровий простір між ними (Малюнок 1). Сильно ущільнені ґрунти містять незначну кількість великих пор, завдяки чому загальний об’єм пор зменшується, а щільність ґрунту, відповідно, збільшується.

Щільний ґрунт має занижену швидкість проникнення води і дренажу. Це зумовлено тим, що великі пори більш ефективно переміщують воду вниз через ґрунт, ніж дрібніші пори. Крім того, в разі ущільнення сповільнюється обмін газів, викликаючи збільшення ймовірності проблем, пов’язаних з аерацією. Також ущільнення збільшує міцність ґрунту (тобто здатність протистояти переміщенню під дією прикладеної сили), а це змушує коріння докладати більше зусиль для того, щоб проникнути в ущільнений шар.

Ущільнення ґрунту змінює параметри порового простору, розподіл і міцність ґрунту. Щоб визначити ці зміни визначають так звану об’ємну щільність. Оскільки поровий простір у ґрунті зменшується, об’ємна щільність збільшується. Ґрунти з більш високим відсотковим вмістом глини і мулу, які природно мають більше порового простору, мають меншу об’ємну щільність, ніж піщані ґрунти.

Міфи про ущільнення ґрунту

Є два поширені міфи про ущільнення ґрунту:

1. Цикли замерзання-розмерзання зменшать значну частину ущільнення, створюваного машинами.
2. Глибока оранка або рихлення — вирішення всіх проблем.

Віра в те, що цикли замерзання-розмерзання зменшують цю проблему, можливо, виникла багато років тому, коли ситуація не була критичною. У той час техніка важила менше, а аграрії дотримувалися сівозміни.

Глибокорозпушувачі

Купуй на Traktorist.ua

Використання важкої техніки в умовах вологого ґрунту збільшує глибину ущільнення в профілі ґрунту. Наприклад, навантаження 10 т на вісь або більше на вологих ґрунтах може призвести до ущільнення на глибину близько 60 см або більше. Оскільки це значно нижче глибини нормального обробітку ґрунту, ущільнення з більшою ймовірністю збережеться.

Однак на площах, де спостерігається дефіцит вологи, проблема може бути значно меншою. Тріщини, що утворюються в дуже сухих умовах, вважаються природним інструментом, що може руйнувати ущільнення, але тільки до глибини тріщини.

Тепер щодо глибокої оранки або рихлення. Незважаючи на те, що глибокий обробіток ґрунту (більше 45 см) здатний руйнувати так звану «плужну підошву», навіть він може бути безсилим, якщо ущільнення міститься на великій глибині (так зване підґрунтове ущільнення). Також не було доведено, що глибокий обробіток послідовно збільшує врожайність протягом тривалого періоду часу.

Прогнозування наслідків рихлення є складним і пов’язане з такими чинниками:

•  відмінностями ґрунтів;
•  мірою ущільнення надр;
•  вологістю ґрунту;
•  майбутнім рухом сільгоспмашин;
•  погодними умовами;
•  вирощуваними культурами;
• способами обробітку ґрунту.

Основні причини ущільнення ґрунту

Існує кілька сил — природних і техногенних, — які ущільнюють ґрунт (Малюнок 2). Ця сила може бути великою, наприклад, від трактора, комбайна, ґрунтообробного знаряддя, або вона може виходити від чогось маленького, наприклад, від краплі дощу.

1. Вплив дощової краплі

Це, безумовно, є природною причиною ущільнення, і ми спостерігаємо її у вигляді ґрунтової кірки (зазвичай, менше 1,5 см товщиною на поверхні ґрунту), яка може запобігти появі сходів (Малюнок 3). Ротаційна борона у багатьох випадках полегшить проблему.

2. Обробіток ґрунту

Безперервна оранка або дискування на одній і тій же глибині призведе до виникнення ущільнених шарів («плужної підошви») трохи нижче глибини обробітку ґрунту. Ця «плужна підошва», як правило, відносно тонка (товщиною від 2,5 до 5 см), може не мати значного впливу на вирощування рослин і може бути знищена шляхом зміни глибини обробітку ґрунту з часом або за допомогою спеціальних агрегатів.

3. Колісний трафік

Трафік (англ. traffic — «рух», «транспорт», «торгівля») — узагальнений термін, яким позначають інтенсивність руху, транспортування.

Колісний рух, без сумніву, є основною причиною ущільнення ґрунту (Малюнок 4). Особливо велику проблему він становить для фермерських господарств, у яких збільшення виробничих площ випереджає зростання виробничих потужностей, внаслідок чого вони мають обмежений проміжок часу, щоб зробити необхідні операції вчасно. Так, весняна посівна часто робиться до того, як ґрунт стане достатньо сухим (стиглим), щоб витримувати важке посівне обладнання.

Вплив ущільнення ґрунту залежно від погоди

Ущільнення може мати як бажаний, так і небажаний вплив на ріст рослин. Дослідження з Північної Америки та Європи свідчать, що сільськогосподарські культури реагують на ущільнення, як показано на Малюнку 5.

Суха погода

У сухий рік, при дуже низькій об’ємній щільності, врожайність поступово збільшується з невеликим збільшенням ущільнення ґрунту.

Легкоущільнений ґрунт може прискорити швидкість проростання насіння, оскільки сприяє хорошому контакту з ним. Саме тому для забезпечення помірного ущільнення на деяких сівалках встановлені прикочуючі колеса, які слідують за висівальними сошниками. Для цих же цілей також використовують кільчасто-шпорові та зубчасто-кільчасті котки.

Коли ущільнення ґрунту зростає вище оптимального, врожайність починає знижуватись. У сухі роки ущільнення ґрунту може призвести до затримки росту рослин. Без своєчасних дощів і вчасно внесених добрив врожайність зменшиться.

Волога погода

У вологу погоду врожайність знижується за будь-якого ущільнення. У роки з достатньою кількістю вологи знижується аерація, збільшується денітрифікація, є ризик розвитку кореневих хвороб. Всі ці фактори додають стресу культурі і зрештою призводять до втрати врожаю.

Наслідки ущільнення ґрунту

1. Руйнування структури ґрунту

Під впливом мікробної активності ґрунтові частки зв’язуються в загалом стабільні одиниці, які називаються агрегатами (Малюнок 6). Важке обладнання може пошкодити їх та зменшити структурованість ґрунту.

Структура є важливим захистом. Без хорошої структури окремі ґрунтові частки більш схильні до ущільнення від зовнішнього тиску. Це підвищує об’ємну щільність і зменшує поровий простір.

Ґрунти з великим обсягом трафіку зберігають вологу довше та повільніше прогріваються порівняно з менш ущільненими ґрунтами.

Використання більш глибоких ґрунтообробних знарядь (у поєднанні з дисками та боронами) сприяє знищенню структури ґрунту та розпушує його на глибину від 25 до 40 см. Хоча це тимчасово аерує і знижує об’ємну щільність, воно може знизити контакт насіння та коренів із ґрунтом.

Зменшення структури та порового простору призводить до зменшення кількості повітря та вологи в ґрунті. Ця умова негативно впливає на всі фази вирощування сільськогосподарських рослин.

2. Зменшення поглинання поживних речовин

Проблема ущільнення провокує меншу здатність кореневої системи проникати вглиб, при цьому самі корені, як правило, неглибокі і неправильно сформовані.

Оскільки їх зростання обмежене, вони менш здатні отримувати поживні речовини і вологу. Особливо відчувається дефіцит азоту й калію. Це призводить до додаткових потреб у добривах і збільшує витрати на виробництво.

3. Нерівномірність сходів

Незважаючи на те, що сходи рослин в ущільненому грунті за розвитком можуть наздогнати чи навіть перегнати сходи рослин на нормальних площах, вони водночас частіше уражуються хворобами, шкідниками, частіше страждають від дефіциту вологи.

Велика кількість трафіку створює значну кількість колій і нерівність поверхні після ущільнення, що призводить до погіршення контролю глибини посіву.

4. Зниження росту рослин та розвитку коренів

Ущільнення ґрунту може впливати на висоту рослин, заважаючи нормальному розвитку коренів, що є найбільш шкідливим при неглибокому ущільненні (15-20 см). Якщо своєчасні дощі не пом’якшують ущільнені шари, щоб коріння змогло проникати у ґрунт, рослини будуть низькорослими і матимуть менше тонких коренів і меншу загальну кореневу масу. Кукурудза найбільш чутлива, тому що вона є однією з найвищих культур і до кінця сезону може бути на 5-15 см нижчою за ту, що росте на неущільненому ґрунті.

5. Зниження врожаю

Втрати врожайності можуть бути до 60%. Діапазон впливу ущільнення на врожайність є дуже широким. Результати можуть бути різні по всьому полю.

6. Зменшення залізодефіцитного хлорозу

Більшість наслідків стосуються росту і розвитку культур. Однак є кілька винятків. Перший — слабко ущільнені ґрунти в сухий рік можуть підвищити врожайність сільськогосподарських культур.

Інший виняток стосується дефіциту заліза в сої. Залізодефіцитний хлороз індукується комбінацією таких факторів, як високий рH, рівень солі й карбонату кальцію. Проте спостерігалось, що рослини сої на колісних коліях, які проходять через територію, уражену хлорозом, будуть мати зелені, здорові боби (Малюнок 7).

Показники пенетрометра на зелених ділянках показують підвищену об’ємну щільність у верхній частині ґрунту від 18 до 45 см порівняно з ділянками, ураженими хлорозом. Зменшення розміру пор призводить до зниження аерації ґрунту, що збільшує денітрифікацію. Крім того, ущільнені колісні колії мають тенденцію до скидання води і мають менший загальний обсяг води, ніж менш ущільнений ґрунт між коліями. Це знижує розчинність бікарбонату, що також допомагає зменшити хлороз.

7. Збільшення зусиль

Ущільнений ґрунт потребує більшої сили та енергії для виконання операцій з обробітку. В одному з експериментів у штаті Іллінойс (США) енергетичні вимоги до підготовки насіннєвого ложе вимірювали на ущільненій та не ущільненій площі.

На першому полі потрібно було 10-16-кратне збільшення енергії, необхідної при низьких швидкостях, і 4-8-кратне збільшення при високих швидкостях.

Стратегії управління ущільненням ґрунту

Найкращим способом контролю цієї проблеми є запобігання її утворенню. Старе прислів’я: «Залишайся поза полем, доки воно не буде готове для роботи», все ще актуальне.

Проте можливі серйозні економічні наслідки відтермінування посівної, збирання врожаю або інших операцій можуть переважити втрати або збиток від ущільнення. Дилему, з якою аграрії стикаються вологої весни або осені, складно вирішити.

Оскільки фермерам досить часто доводиться проводити польові роботи в умовах дефіциту вологи, мінімізація або контроль ущільнення є одним з варіантів запобігання проблемі. Це включає в себе зменшення навантаження на вісь, належне накачування й розмір шин. Накачування шин до належного рівня тиску повітря зменшить ущільнення поверхні, а зменшення навантаження на вісь зменшить глибину ущільнення.

Запобігання ущільненню ґрунту буде:

•  збільшувати проникнення вологи та накопичувати її;
•  збільшувати своєчасність польових операцій;
•  зменшувати навантаження на коріння рослин.

Контроль трафіку та осьове навантаження

У звичайний рік близько 90% поля може бути під колесами с/г агрегатів. Контрольований трафік обмежує площі, по яких здійснюється пересування.

70-90% загального ущільнення орного шару відбувається під час першої поїздки по полю. У разі контролю трафіку площа, відведена під колії, буде мати дещо глибше ущільнення, але ґрунт між коліями не буде ущільнений. Контроль трафіку вимагає належного узгодження руху всіх машин, включаючи комбайни, зернові перевантажувачі та обладнання для внесення гною.

Перетворення руху техніки в контрольований трафік не є простою заміною, а швидше переходом, який може тривати роки. Тому кожне потенційне придбання треба розглядати у розрізі цієї стратегії.

Інша стратегія управління ущільненням — це дотримання необхідного рівня тиску в шинах та зменшення навантаження на вісь.

Великі навантаження на вісь та умови вологого ґрунту збільшать глибину ущільнення у ґрунтовому профілі. У разі збільшення навантаження понад 10 т на вісь також збільшується потенціал ущільнення ґрунту через шар обробітку ґрунту.

Висновки

Як не прикро констатувати, але єдиної методики боротьби з ущільненням ґрунту не існує — «диявол криється в деталях». Потрібно системно підходити до вирішення цього питання, виявляти взаємозв’язки та прогнозувати можливі наслідки.

Кожен аграрій повинен відштовхуватись від якості землі, кліматичних умов та розміру свого гаманця, але потрібно пам’ятати, що земля — не безкінечний ресурс, про неї треба дбати. Якщо тільки брати й нічого не віддавати, то настане час, коли брати буде нічого.

(с) Ігор Бромот, 2019

Джерело: Traktorist.ua