Обробіток ґрунту. Основні завдання для вирішення в умовах змін клімату

За 20 років змінились умови зволоження по всій території країни (крім Карпат). Зона нестійкого зволоження піднялася на рівень Вінниці, Києва, Чернігова. Основна причина цього не тільки зменшення кількості опадів за рік, а зменшення їх в зимовий період та збільшення рівня випаровування влітку через підвищення температури повітря. Тому вологозабезпеченість культур є одним із найважливіших факторів у отриманні запланованого рівня урожайності.

Вологозабезпеченість культури розраховується за формулою:

W =WO +WB х K , де

W — загальні запаси продуктивної вологи, мм;

Wо — продуктивна волога у метровому шарі грунту на початок вегетації, мм;

Wв — опади за період вегетації, мм;

K — середній коефіцієнт засвоєння опадів, залежно від гранулометричного складу ґрунту: суглинкові — 0,66–0,76; супіщані — 0,52–0,60.

Зверніть увагу, що, за науковими даними, не вся кількість вологи із опадів фільтрується в грунт. Потрібно забезпечити обробітком грунту максимально можливий коефіцієнт засвоєння опадів.

При таких значних змінах клімату особливу увагу аграріїв привертає проблема основного лімітуючого фактору — як забезпечити необхідну кількість вологи.

Яким чином підвищити рівень накопичення вологи?

Основне джерело надходження вологи — опади. Їх кількість та ступінь фільтрації води визначає рівень запасів вологи в ґрунті.

На кількість опадів ми впливу не маємо. А ступінь фільтрації води в грунт піддається нашому регулюванню. Яким чином?

Це збільшення коефіцієнта використання опадів. І це  можливе через управління властивостями ґрунту, які впливають на швидкість фільтрації води, а саме: структура ґрунту, величина і стійкість агрегатів та розмір проміжків між ними.

Ми повинні створити умови для того, щоб волога від дощу попадала в проміжки між агрегатами і без перешкод фільтрувалась в нижні шари. Чим довше ці проміжки відкриті, тим довше фільтрується волога.

При цьому швидкість фільтрації повинна бути достатньою для того, щоб волога не стікала. Врахуйте, що максимальна швидкість фільтрації на початку дощу, а потім вона падає по причині заповнення проміжків вологою. Інтенсивність падіння залежить від пористості грунту та стійкості агрегатів до впливу енергії краплі дощу.

Вплив енергії краплі дощу полягає в тому, що ця енергія розбиває агрегати ґрунту на поверхні і зменшує кількість і величину проміжків. Вплив цієї енергії значний і призводить до пошкодження ґрунтових агрегатів. Швидкість фільтрації різко падає. Утворюється грунтова кірка.

Рослинні залишки приймають на себе енергію дощових крапель, і грунтові агрегати залишаються непошкодженими, та фільтрація води проходить без зменшення швидкості.

Механічний склад ґрунту сильно впливає на час максимальної фільтрації вологи. Ґрунти із грубою структурою (супіщані) мають більшу швидкість фільтрації, ніж ґрунти із дрібною структурою (пиловидні суглинки).

Кількість і величина агрегатів впливає на кількість вологи, яка може профільтруватись. Ґрунти із однаковим механічним складом але різною ступінню агрегатації значно відрізняються кількістю і розміром пор і швидкістю фільтрації вологи.

Технологія обробітку, яка зменшує величину і кількість цих пор, зменшує ступінь засвоєння вологи.

Загальна фільтрація залежить від швидкості проникнення вологи в ґрунт та того, наскільки довго вода знаходиться в контакті з ґрунтом і фільтрується вниз до моменту стікання з поля. Збільшення цього часу є ключовим в збільшенні накопичення вологи. Рослинні залишки на поверхні збільшують час знаходження води на поверхні до моменту стікання.

Хочу звернути вашу увагу на те, що наявність шару ущільнення та глибина його розміщення також впливає на рівень фільтрації вологи.

Шар ущільнення не дозволяє фільтруватись воді в глибші шари ґрунту і випаровування її з верхніх шарів збільшується. Також  шар ущільнення затримує надходження вологи з нижніх горизонтів, що також погіршує вологозабезпеченість культури.

При ущільненні зменшується кількість оптимальних за розміром водотривких агрегатів.

А як же фактор накопичення вологи взимку? Розглянемо накопичення снігу і утримання талої води. Накопичення снігу можна покращити за рахунок зниження швидкості вітру біля землі. Знижують швидкість вітру лісосмуги, спеціальні бар’єри та шар решток на поверхні. Утримання талої води можливе через підтримання та збільшення рівня фільтрації замерзлого ґрунту. І від чого це залежить? Від величини замерзлих агрегатів та їх насичення вологою перед замерзанням. Великий розмір цих агрегатів та низька їхня вологість при замерзанні збільшує рівень фільтрації талої води в ґрунт.

Збільшити накопичення вологи — це вирішення частини задачі. Інше завдання — максимально її втримати.

Як зменшити випаровування з ґрунту і зберегти накопичену вологу?

Основним фактором, що призводить до втрати вологи з ґрунту, є випаровування. Поговоримо про непродуктивні втрати — випаровування з ґрунту.

Випаровування виникає через вищий потенціал повітря, ніж ґрунту, утримувати вологу. При збільшенні температури повітря випаровування збільшується. Коли вологість повітря падає — випаровування також збільшується.

На інтенсивність випаровування впливає сонячна радіація, вологість повітря та швидкість вітру. Рослинні залишки зменшують інтенсивність випаровування, затримують його. Але вони не зупиняють втрату вологи з поверхні.

Випаровування максимальне відразу після дощу, коли верхній шар ґрунту перезволожений. Під час його висихання інтенсивність випаровування зменшується аж до мінімального при сухому ґрунті.

Якщо  ґрунт не покритий рослинними залишками і вже сухий, дощ спочатку повинен змочити поверхню, і тільки після цього піде накопичення вологи. При незначних опадах накопичення при цьому мінімальне, і відразу після закінчення дощу проходить випаровування.  А якщо ґрунт ще частково вологий на захищеній залишками поверхні — то потрібно менше води для змочування і потім відбудеться її накопичення. Випаровування після дощу при захисті рештками буде менш інтенсивне.

Пожнивні рештки — це важлива складова для зменшення випаровування та покращення фільтрації опадів.

Падіння інтенсивності  випаровування під шаром решток відбувається за рахунок зменшення температури ґрунту та падіння швидкості вітру біля поверхні.

Але неправильна робота з ними на поверхні ґрунту призводить до накопичення хвороб, шкідників; погіршення якості посіву та ефективності роботи ґрунтових гербіцидів. При неякісному заорюванні рештки утворюють шар, який перешкоджає проникненню кореневої системи і руху вологи з нижніх горизонтів.

Важливим фактором впливу на накопичення і збереження вологи є наявність і глибина розміщення шару ущільнення.

Вплив ущільнень на водопроникність та вологоємність ґрунту.

Оптимальна щільність знаходиться в межах 1-1,2г/см3. При  щільності 1,1-1,2г/см3 -  40-60% агрегатів мають розмір від 0,25мм, що є добрим для водопроникності. При щільності 1,4-1,5г/см3 тільки 10-20% агрегатів мають розмір від 0,25мм, і це утруднює водопроникність і робить її мінімальною.

При зниженні кількості водотривких агрегатів з 45-55 до 30% та збільшенні щільності від 1,1-1,2гр/см3 до 1,3-1,4гр/см3 — водопроникність зменшується в 3 рази.

Шар ущільнення — це прошарок ґрунту, який залягає на певній глибині і має щільність набагато вище оптимальної. Визначити наявність та глибину залягання можна через розкопки шару ґрунту або за допомогою пенетрометра.

Для визначення наявності шару ущільнення і глибини розміщення потрібно провести обстеження і сформувати карти ущільнення.

Шар ущільнення не дозволяє фільтруватись воді в глибші шари ґрунту і випаровування її з верхніх шарів збільшується. Також  шар ущільнення затримує надходження вологи з нижніх горизонтів, що теж погіршує вологозабезпеченість культури.

При ущільненні зменшується кількість оптимальних за розміром водотривких агрегатів.

Розпушуючий вплив на ґрунт проморожуванням проявляється тільки за оптимально вологого його стану. Під час замерзання перезволоженого ґрунту, навпаки, відбувається розрив структурних частинок, а промерзання сухого ґрунту не впливає на його подрібнення.

Для максимального накопичення опадів потрібно створити та підтримувати оптимальну щільність ґрунту.

Як управляти та підтримувати оптимальну щільність ґрунту?

Оптимальна щільність 1-1,2г/см3. Ущільнення до 1,4-1,5 різко зменшує фільтрацію опадів через зменшення проміжків між агрегатами.

Ущільнення є:

• набуте , що утворюється обробітками знаряддями, які ущільнюють ґрунт, плугами, дисковими боронами, культиваторами із стрілчастими лапами, та від коліс техніки, яка проходить по полю;
• та природне, яке обумовлене механічним складом ґрунту та його рівнем структурності.

Для покращення набутої щільності потрібно провести глибоке рихлення на глибину на 2-3 см нижче шару ущільнення.

Ефективність боротьби із шарами ущільнення залежить від якісної роботи агрегатів для рихлення. І зробити правильний вибір агрегату непросто. Головне — якість рихлення по всій ширині роботи агрегату.

Робочі органи повинні якісно проводить кришення ґрунту. Звернути увагу на якість рихлення між лапами, його глибину. На це впливає конструкція лап та відстань між ними.

Для зменшення швидкості утворення шарів ущільнення потрібно виключити або зменшити кількість проходів агрегатами, які ущільнюють ґрунт; звернути увагу на ущільнення від коліс техніки: зменшити кількість колій, відрегулювати тиск в шинах. Збирання також впливає на ущільнення через часті проходи важкого комбайну, особливо по перезволоженому ґрунту, та невикористання причепів перевантажувачів і ущільнення колесами автомобілів.

Покращити природну щільність можна через покращення рівня структурності ґрунту: це приведення рівня кислотності до оптимального; підтримання та поступове збільшення вмісту гумусу.

Підтримання вмісту гумусу неможливе без правильного управління пожнивними рештками.

Створити оптимальну щільність ґрунту, накопичити і зберегти максимальну кількість вологи, створити оптимальні умови для росту і розвитку кореневої системи рослини – це головні завдання для кожної системи обробітку ґрунту.

Коротко розглянемо більш новітні технології обробітку ґрунту.

Strip-till технологія обробітку ґрунту

Strip-till — це технологія смугового розпушування ґрунту на глибину орного шару, з одночасним очищенням зони рядка від решток. При цьому є можливість одночасно із обробітком вносити добрива та проводити сівбу.

Особливістю цієї технології є те, що обробляється тільки вузька смуга, де розміщується насіння, а міжряддя залишається без впливу. На міжрядді залишаються пожнивні рештки і не втрачається волога.  Під насінням вузькою смугою розміщуються добрива.

Для виконання технологічної операції з рихлення та внесення добрив потрібен спеціальний агрегат. Він складається із прорізного ножа, від гортачів решток, долота для рихлення та прикочуючого котка. Для внесення добрив ставиться додаткова опція.

Потрібно також передбачити необхідність додаткових агрегатів для послідуючого рихлення зони рядку.

За рахунок концентрації решток на міжрядді волога там зберігається краще і температура ґрунту набагато нижче, ніж в зоні рядка.

Очищена від решток зона розміщення насіння краще прогрівається, але і більше втрачає вологу. Після дощу може утворитись на поверхні кірка. Швидше і більш інтенсивно ростуть бур’яни.  При цій технології застосування  гербіцидів збільшується. Звернути потрібно також увагу на боротьбу із хворобами.

Слабко структурні, запливаючі ґрунти в міжрядді можуть переущільнюватись. Тому коренева система при цьому розвивається в міжрядді слабо.

Висновок: Технологія Strip-till дозволяє зменшити втрати вологи на стікання та випаровування, зменшити витрати на обробітки ґрунту. Але вимагає застосування комплексу специфічних агрегатів та не підходить для важких і неструктурованих ґрунтів.

Технологія вертикального обробітку ґрунту Verti-till

Концепція вертикального обробітку полягає у системному запобіганні формуванню глибоких надмірно ущільнених прошарків ґрунту, що погіршують капілярність ґрунтів та обмін вологи і перешкоджають нормальному розвитку кореневої системи рослин.  

Друге завдання: накопичення та подрібнення рослинних решток для захисту поверхні ґрунту від шкідливого впливу енергії краплі дощу та зменшення інтенсивності випаровування.

У технології Verti-till застосовуються агрегати вертикального обробітку ґрунту.

Основними робочими органами для цієї технології є прямі хвилясті диски, які розміщуються із невеликим кутом атаки, та ряди лап для рихлення різних шарів ґрунту.  Всі ці робочі органи не створюють шарів ущільнення.

Переваги:

Вертикальна вібрація пружинних стійок агрегату дробить ґрунт, залишаючи мікротріщини, через які в землю потрапляють волога і повітря. Таким чином поступово формується однорідна структура без ущільнень та твердих прошарків. Крім того, такі агрегати добре подрібнюють та загортають рослинні рештки і вирівнюють поверхню поля.

Особливістю Verti-till  є відсутність горизонтальних зміщень ґрунту при обробітку, відсутність перевертання скиби та ущільнення. Також відбувається подрібнення та розподілення пожнивних решток по поверхні поля, утворюючи шар мульчі, який дозволяє зберігати вологу.

Недоліки:

Головною проблемою у впровадженні вертикальної технології може стати  технічна забезпеченість. Для впровадження потрібен комплекс агрегатів: для різноглибинного рихлення без створення ущільнень та агрегат для якісного мілкого подрібнення решток і їх розподілу.

До цієї технології відносяться всі агрегати, які здійснюють вертикальний, а не горизонтальний, обробіток, в основному це агрегати, на яких використовуються турбо-диски та лінійні чизельні плуги (глибокорозпушувачі).

Проведення культивації турбо-дисками не повністю знищує бур’яни. При їх роботі створюється незначна хвилястість на глибині роботи дисків. Недоліком також є чутливість якості роботи цього агрегату до  вирівняної поверхні ґрунту.

Технологія вимагає максимально якісного вирівнювання поверхні поля; відсутності високої забур’яненості, грамотної роботи із рослинними рештками.

Яку технологію обробітку ґрунту вибрати?

Жодна система обробітку ґрунту не є досконалою.  Кожен тип обробітку ґрунту має свої переваги та слабкі сторони.

Вибір технології обробітку потрібно робити в залежності від основних факторів:

• За механічним складом та рівнем гумусу.
• За природною щільністю ґрунту та його рівнем структурності.
• За рельєфом.
• По кількості опадів та сумі температур за рік — із розбивкою по порах року і місяцях.
• По технічному забезпеченню.
• По рівню інтенсивності технологій вирощування.
• Виходячи із сівозміни.
• Врахувати біологічні особливості вирощуваних культур.

Висновок: Для збереження потенціалу продуктивності в умовах збільшення посушливості клімату обробіток ґрунту відіграє ключову роль в накопиченні та збереженні вологи і створенні оптимальних умов для росту і розвитку кореневої системи. На сьогодні головне виконати дві основні задачі для  обробітку ґрунту: 

1. Забезпечити максимальне накопичення та збереження вологи.
2. Забезпечити максимальний розвиток та  проникнення кореневої системи в глибину.

Вибір за вами!

В’ячеслав Черкащенко, менеджер з розвитку агротехнологій по ключовим клієнтам  компанії LNZ Group. 

За консультацією з приводу обробітку ґрунту та вибору всієї технології звертайтеся до представників LNZ Group у вашому регіоні.