Ранні замість чорних, або Як використати попередників

 

Володимир Чабан,

Володимир Судак,

Оксана Подобед,

Сергій Клявзо,

Андрій Горбатенко,

кандидати сільськогосподарських наук, ДУ Інститут зернових культур НААН України

 

Сучасні сорти та гібриди сільськогосподарських культур мають високий біологічний потенціал урожайності: пшениця озима – 8‑9, ячмінь ярий – 5‑7, кукурудза – 11‑15, соняшник – 4‑5 т / га. Однак у Степовій зоні він реалізовується на 40‑50 % через стримувальну дію чинників різноманітної природи, зокрема посухи, ерозії, деградації ґрунту.

Вченими Інституту зернових культур (Дніпропетровська область) проведено оцінку продуктивного потенціалу провідних культур регіону завдяки створенню інформаційної бази даних, одержаних у стаціонарних дослідах лабораторій родючості ґрунтів, сівозмін і природоохоронних систем обробітку ґрунту (варіанти абсолютного контролю та органо-мінерального удобрення). Проаналізовано гідротермічні показники (РЦГМ, м. Дніпро) за період з 1991-го по 2017 р. порівняно з кліматичною нормою (1961‑1990 рр.) відповідно до рекомендацій Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО).

З урахуванням погодних аномалій і можливих наслідків пропонуємо агрозаходи, які стримують ерозію і дальше руйнування ґрунтів, сприяють поліпшенню вологозабезпеченості рослин, підвищенню стійкості землеробства та врожайності польових культур.

Ґрунти представлено чорноземами звичайними повнопрофільними й у різному ступені еродованими, важкого та середньосуглинкового гранулометричного складу, що містять в орному шарі: гумусу – 3‑4,3 %, рухомих з’єднань азоту – 12,8‑16,6 % мг / кг, фосфору – 94‑145, калію – 102‑133 мг / кг.

Визначено, що усереднена річна температура повітря за період 1991‑2017 рр. становила +9,4°С, змінюючись від +7,4°С (прохолодний 1993 р.) до +10,8°С (теплий 2007 р.). Амплітуда коливань дорівнює 3,4°С, варіабельність показників відповідає слабкому рівню (V = 9 %). Січень вирізняється мінливістю термічного режиму (коефіцієнт варіації дорівнює 54 %), липень – стабільніший (V = 8 %). Порівнюючи динаміку середніх величин 1991‑2017 та 1961‑1990 рр., констатуємо наявність позитивного тренду, тобто підвищення температури на 0,7‑1°С. У січні та липні ця різниця сягала позначки 1,6 та 1,4°С відповідно. У часовому проміжку 1991‑2017 рр. нараховувалося 14‑19 випадків (залежно від вибірки) з достовірним (> 1°С) перевищенням температурної норми, а відносна повторність їх становить 52‑70 % (табл. 1).

Режим зволоження регіону характеризується нерівномірним розподілом опадів за часом, що засвідчується високими коефіцієнтами варіації (V = 36‑60 %) для переважної більшості періодів спостережень. Річна сума опадів пересічно за 1991‑2017 рр. становить 561 мм з коливаннями від 421 мм (2011 р.) до 914 мм (2004 р.). Спостерігаємо загальний річний приріст вологи (якщо порівнювати з 1961‑1990 рр.) у кількості 48 мм, однак додаткове надходження її з атмосфери в січні дорівнює лише 4 мм, у період вегетації ранніх ярих культур (квітень-червень) – 11 мм, пізніх ярих (травень-серпень) – 8 мм. У липні зареєстровано від’ємний баланс (7 мм). За останні 27 років відзначено сім випадків (26 % відносних частот), коли об’єм річних опадів відповідав усередненій нормі, 12 років (44 %) вирізнялися дефіцитом вологи й вісім років (30 %) були дощовими. Отже, ймовірність додаткового зволоження (враховуючи річний приріст опадів – 48 мм) припадає на осінній і ранньовесняний періоди, що не сприяє підвищенню стійкості аграрного виробництва. Беручи до уваги відсоток посушливих років (44 %), можна прогнозувати підсилення процесів випаровування ґрунтової вологи влітку та можливий дефіцит її для культурних рослин.

На ділянках абсолютного контролю (природна родючість ґрунту) середня врожайність польових культур становила: озима пшениця після пару – 4,49 т / га, озима пшениця по непарових попередниках – 2,52, кукурудза – 4,35, ячмінь ярий – 2,39, соняшник – 2,13 т / га. За внесення добрив (ефективна родючість) ці показники сягали рівня відповідно 5,24; 3,95; 4,91; 3,34 й 2,37 т / га. Чимала мінливість елементів погоди впродовж вегетації рослин призводить до істотних коливань продуктивності культур за роками, що характерно як для удобрених, так і для неудобрених агрофонів.

Найадаптованішим до умов регіону є соняшник

Найадаптованішим до умов регіону є соняшник

 

Розбіжність показників урожайності за природної родючості чорнозему для соняшнику відповідала середньому рівню (V = 25 %), для зернових культур коефіцієнт варіації був високим (V = 33‑39 %). Найбільше реагували на посушливі явища озимі по стерні та ярий ячмінь (V = 37‑39 %). На ділянках систематичного застосування добрив варіабельність урожаю соняшнику, непарових озимих і кукурудзи залишилася майже без змін, парової пшениці та ячменю ярого знижувалася до середніх значень (V = 24‑30 %).

Групування даних урожайності дає змогу встановити закономірності розподілу частот та оцінити адаптивні можливості рослин щодо умов вирощування. На природному тлі задокументовано 22‑29 % випадків формування зерновими культурами врожаю середнього рівня, для соняшнику цей показник становив 42 %. Найменш придатним до аридизації клімату вийшов ярий ячмінь – кількість років із низькою продуктивністю посівів сягало 46 %. За поліпшення живильного режиму ґрунту для озимих після пару та кукурудзи збільшувалася ймовірність одержання середньої, для ячменю та соняшнику – високої врожайності основної продукції (відповідно 38 і 40 %, табл. 2).

За умов кліматичних змін надто уразливі еродовані та ерозійно небезпечні землі на схилах. Збільшення річної кількості опадів упродовж останніх 27 років майже на 10 % можна розглядати як позитивне явище, однак за хвилястого рельєфу місцевості істотно підвищується ймовірність руйнування чорноземів унаслідок стоково-міграційних процесів.

Збільшується питома вага дощів шаром понад 20 мм у теплу пору року й частоти їх випадіння у весняний (березень-квітень) та осінній (вересень-жовтень) періоди, коли більшість полів позбавлено суцільного трав’яного покриву і підлягає негативному впливу водної ерозії. Під час злив кількість ґрунтових часточок, відокремлених краплями, що падають, і піднятих у повітря, може сягати 50‑70 т / га. Краплі дощу ущільнюють, розпиляють та заілюють поверхню ґрунту, знижуючи її поглинальну здатність. Сукупність деструктивних чинників зливи (відривання дрібнозему, висока транспортувальна здатність струмків, слабке поглинання атмо­сферних опадів) зумовлює потужну еродувальну дію води, що стікає зі схилів.

Зливи завдають чималої шкоди навіть тоді, коли спричиняють невеличке змивання, надто на полях під чорним паром. Діючи силою удару крапель дощу на оголену поверхню ґрунту, вони сприяють вимиванню, насамперед дрібного пилу (частки 0,005‑0,001 мм) та ілу (частки завбільшки менш як 0,001 мм), в яких зосереджено оксиди заліза, алюмінію, марганцю, каоліну, гумусові речовини, фосфати та інші з’єднання.

Істотно гальмує зливне стікання помірне розпушування структурного ґрунту, що містить не менше 40‑50 % водоміцних агрегатів завбільшки >0,25 мм, формування грудкуватого мікрорельєфу, наявність густого рослинного покриву та мульчі. Водночас водна ерозія підсилюється на крутих (>3°) і довгих (>500 м) схилах за збільшення інтенсивності дощу (>2,5 мм / хв.) і розмірів полів, введення чистих парів, використання важкої техніки, перенасичення сівозмін просапними культурами, застосування оранки, коли рослинні рештки загортаються у ґрунт і його поверхня залишається впродовж тривалого часу незахищеною. Доведено: якщо виключити чинник енергії дощових крапель, змивання добре водопроникного ґрунту може зменшитися майже в 100 разів.

Значно знижує ерозію та втрати вологи рівномірне покриття 60‑80 % площі поля пожнивними рештками попередника, що в перерахунку на еквівалент соломи зернових колосових становить близько 2‑4 т / га. Надто важливу роль відіграє мульчування ґрунту під час вирощування просапних культур і підготовки чистого пару, який є найуразливішим полем сівозміни. Почасти запобігти ерозії та деградації чорноземів можливо завдяки переходу від чорних парів до ранніх, враховуючи, що останні повністю захищені від видування в зимово-весняний період, а стікання талих вод тут не спричиняє відчутних розмивань орної землі.

Протидія раннього пару зливній ерозії зростає за наявності на поверхні понад 2,5 т / га грубих пожнивних решток кукурудзи, сорго, соняшнику, почасти загорнених і змішаних із верхнім шаром ґрунту. У цьому разі збільшується швидкість поглинання води, послаблюються процеси коркоутворення, заілювання та блокування пор.

Мульча, залишена в пару, створює передумови для закріплення азотних з’єднань мікробним комплексом, що бере участь у розкладанні органічної речовини, гальмує процеси нітрифікації у першу половину літа, обмежує надмірне залучення до кругообігу живильних речовин, зокрема азоту, втрати якого від різноманітних видів ерозії зменшуються на 20‑25 кг / га.

Задля регулювання стоку води та кращого засвоєння опадів на схилах доцільно проводити щілювання ґрунту та посівів пшениці, що розміщують по ранньому пару. За додержання оптимального терміну (перед сівбою чи після сівби до сходів) і рекомендованої технології щілювання (стрічкова схема 2х140 через 4‑6 м, глибина щілини – 40‑45 см, ширина – 25‑30 мм, кут перетину з рядками культури – 10‑20°) зона позитивної дії агрозаходу сягала 2,8 м. У межах цієї зони збільшувалася вологість ґрунту, рослини, починаючи зі стадії трубкування, швидше зростали та розвивалися, мали більшу довжину та озерненість колоса, формували врожайність на 0,28‑0,32 т / га вище, ніж на контролі (варіант без щілювання) (табл. 3).

Негативні результати, надто в посушливі роки, одержано за щілювання посівів озимих у листопаді, що пояснюється додатковими втратами вологи на випаровування наприкінці весни та на початку літа внаслідок підвищеної поруватості ґрунту біля щілин і недостатньої зімкнутості їх у поверхневому шарі, якщо немає осінніх дощів і за слабкого весняного сніготанення.

На схилах до 5° ефективна протиерозійна технологія вирощування просапних культур (кукурудза, соняшник), основою якої є деблокувальний обробіток орної землі. Сутність технології полягає в нарізанні щілин під попередник у подвійному (восени та навесні) розкритті їх завдяки вузькосмуговому витісненню блокувального верхнього шару із зайнятого обсягу в гребені. Водночас форсуються борозни, які спрямовують талі й дощові води в щілини. Створення системи борозен здійснюють під час зяблевого обробітку з допомогою важких чизельних культиваторів типу Conser Till Plow, HORSCH Tiger MT, Cultiplow Gold. Повторно (навесні) деблокують щілини за підгортання рослин у рядках.

Після рано прибраних попередників (зернові колосові, просо, гречка, соя, горох) захистити орну землю від руйнування можна завдяки вирощуванню в літньо-осінній період пожнивній культурі до певної фази розвитку, яка переривається впливом десикантів чи морозу. У цьому разі формується комбінований рослинно-стерньовий біологічний екран, відбувається одночасне мульчування та залуження поля до сівби озимих чи до початку весняно-польових робіт наступного року. Ґрунтозахисну роль агрофону зумовлено сукупним впливом розвиненої кореневої системи проміжної культури, яка оструктурює та скріплює ґрунт, і наземної маси вегетувальних і відмерлих рослин, що гасять енергію дощу та вітру.

З апробованих у нашому інституті покривних культур, придатних для захисту ґрунтів від ерозії, найкращим виявився овес. Коренева система останнього дуже розгалужена і завдяки цьому майже повністю охоплює верхні шари ґрунту. Він слабко реагує на ступінь еродованості чорнозему, швидко зростає, не уражується кореневими гнилями, добре пригнічує бур’яни. Для суцільного екранування полів використовують також пшеницю, жито, горох, ярий ячмінь, які не конкурують з основною культурою за воду та живильні речовини, вирощуються з мінімальними витратами праці, часу та коштів.

Під час використання силових агросистем варто враховувати різноманітну реакцію вирощуваних культур на еродованість ґрунту. За нашими даними, з групи озимих жито менше реагує на рівень родючості чорнозему звичайного, ніж пшениця. Зниження його урожайності на середньозмитих аналогах, якщо порівнювати з повнопрофільними, становило 4 % за сівби по пару і 5 % – після кукурудзи на силос, а пшениці відповідно на 0,33‑0,55 т / га (табл. 4).

З ярих колосових та зернобобових культур чутливішим до статусу ґрунту є ячмінь (зниження врожайності – 28 %), менше – овес і горох. Овес завдяки властивостям кореневої системи використовувати елементи живлення в потрібній кількості із складно розчинних з’єднань слабко реагує на рівень родючості в різному ступені еродованого ґрунту. Кукурудзу за ступенем втрат своєї продуктивності на схилах можна розташувати в такій послідовності: на зерно (25 %), на силос (20 %), на зелений корм (14 %). Із багаторічних бобових трав на еродованих чорноземах краще вирощувати еспарцет, ніж люцерну.

Внаслідок багаторічного розмивання поля на схилах часто-густо бувають розчленовані глибокими промоїнами, які не вирівнюються обробітком. Мікрозниження рельєфу, навіть за контурної агротехніки, підсилюють концентрацію поверхневого стоку та інтенсивність лінійної ерозії ґрунту. В улоговинах істотно погіршується водний і живильний режими чорнозему, оголюється коренева система рослин, знижується якість обробітку ґрунту, сівби та внесення засобів захисту посівів, формується невисокий урожай (табл. 5).

Задля запобігання ерозійним процесам на силових землях науковцями Інституту зернових культур розроблено спосіб виположування улоговин, що містить армування їх рослинними рештками грубостеблових культур (соняшник, кукуруд­за, сорго). Маючи чималий поровий простір, вони добре фільтрують воду, що стікає, кольматують (утримують) змитий матеріал, безпечно відводять надлишковий стік у гідрогеографічну мережу. Взимку прикритий ґрунт майже не промерзає, ось чому швидко поглинає вологу. Близько 85 % дрібнозему, що транспортується схилом, осідає в зоні водотоку, зумовлюючи поступовий виположувальний (вирівнювальний) ефект.

Порівняно із залуженням улоговин запропонований агрозахід має високу стокорегулювальну здатність безпосередньо після накладання, а на відміну від будови оброб­люваних валів із широкою основою, буферна споруда не руйнується водою навіть за інтенсивних злив.

Для суцільного екранування полів використовують і горох

Для суцільного екранування полів використовують і горох

 

Із погляду досягнення високого меліоративного ефекту армування улоговин рослинними рештками краще здійс­нювати восени до основного обробітку. Витрата матеріалів на цьому залежить від параметрів промоїни. За ширини останньої, наприклад, 5 м і глибини 0,5 м на 1 лін. м потрібно 1,5‑1,8 м3 побічної продукції.

Аби запобігти винесенню мульчувального матеріалу та підсилити кольматаж ґрунтових часточок, армування слід здійснювати від водорозділу вниз по схилу, до того ж товщина покриття має бути не більше, ніж глибина западини. Міцність захисного шару істотно зростає, коли глибина промоїни дорівнює глибині основного обробітку орної землі (20‑30 см). У цьому разі мульча у більшому ступені змішується з ґрунтом, що перешкоджає змиванню її і прискорює розкладання мікроорганізмів улітку. Під час армування глибоких (>50 см) і вузьких улоговин рослинний субстрат (аби убезпечити від знесення водою) закріплюють завдяки приорюванню в 1‑2 проходи плуга по краях промоїни вздовж схилу. Дальший основний обробіток поля незалежно від типу знарядь здійснюють упоперек основного ухилу чи за контуром за обов’язкового холостого руху агрегату на замульчованих ділянках через ризики пошкодити захисний екран.

На до- та післяпосівних обробітках навчені в перший рік експлуатації споруди використовують гідрофіковані машини, що дають змогу переводити знаряддя в неробочий стан у місцях армування улоговин, а також регулювати їх заглиблення залежно від ступеня ущільнення ґрунту та наявності на поверхні рослинних решток.

 

Висновки

  1. Формування продуктивності сільськогосподарських культур (1991‑2017рр.) відбувається на тлі відчутних змін клімату, зокрема підвищення середньої річної температури повітря на 0,7‑1°С та збільшення кількості спекотних днів (≥+30°С) проти кліматичної норми (1961‑1990 рр.) майже вдвічі. Ймовірність додаткового надходження атмосферних опадів (48 мм) припадає на осінній (вересень-жовтень) і весняний (березень-квітень) періоди. Враховуючи відсоток посушливих років (44 %), можна прогнозувати підсилення процесів випаровування ґрунтової вологи влітку та можливий дефіцит її під час проход­ження критичних, з погляду водоспоживання, стадій росту та розвитку рослин.
  2. Найадаптованішим до умов регіону є соняшник, найменш пристосованим до погодних коливань ви­явився ярий ячмінь – кількість років із низькою продуктивністю посівів сягала 46 %. На природному фоні (без добрив) зареєстровано 22‑29 % випадків формування зерновими культурами врожаю середнього рівня, для соняшнику цей показник становив 42 %. Під час внесення добрив для пшениці після пару та кукурудзи зростає можливість одержання середньої, для ячменю та соняшнику – високої врожайності основної продукції (відповідно 38 і 40 %).
  3. Збільшення річної кількості опадів упродовж останніх 27 років майже на 10 %, а також частки дощів шаром понад 20 мм призводить до підсилення стоково-міграційних процесів на еродованих та ерозійно небезпечних землях Північного Степу. Найбільшої шкоди завдають зливи на полях, позбавлених суцільного рослинного покриву, чорних парах, зораних ділянках, крутих подовжених схилах.
  4. Задля запобігання ерозії та додаткової акумуляції вологи на схилах пропонується заміна чорних парів ранніми, мульчування їх рослинними рештками попередників, щілювання ґрунту та посівів пшениці. Озимину краще щілювати до появи сходів, а траса має перетинатися з рядками культури під невеликим кутом, що істотно підвищує ефективність агрозаходу завдяки гарантованому перехопленню талих і дощових вод. Під час вирощування кукурудзи та соняшнику виправдане застосування деблокувального обробітку ґрунту важкими чизельними культиваторами типу Conser Till Plow, HORSCH Tiger MT, Cultiplow Gold. Після попередників, які рано збирають, захистити орну землю від руйнування можливо завдяки вирощуванню в літньо-осінній період пожнивних (проміжних) культур.
  5. Із групи озимих культур жито придатніше для вирощування на змитих чорноземах, ніж пшениця (зниження продуктивності, якщо порівнювати з повнопрофільними аналогами, становить відповідно 4‑5 і 12‑18 %). Серед ярих культур доволі чутливими до родючості ґрунтів ви­явилися: ярий ячмінь (втрата врожаю – 28 %), кукурудза на зерно – 25 %, кукурудза на силос – 20 %, соняшник – 17 %. Із багаторічних бобових трав на еродованих землях краще вирощувати еспарцет.
  6. Доцільне армування улоговин на схилах рослинними рештками грубостеблових культур, які добре фільтрують воду, що стікає, кольматують змитий ґрунт, безпечно відводять надлишковий стік до гідрогеографічної мережі. Порівняно із залуженням улоговин мульчепласт забезпечує швидкий меліоративний ефект, а на відміну від будови оброблених валів із широкою основою, він не руйнується навіть за випадання інтенсивних опадів зливного характеру.