У степовій зоні України давно назріла необхідність коригування існуючої системи землеробства. Це об’єктивний та незворотний процес, обумовлений зміною клімату, браком енергоресурсів, деградацією чорноземів та екологічними загрозами.

Для розв’язання назрілих нагальних проблем у стаціонарних, виробничих польових дослідах Державної установи «Інститут сільського господарства степової зони НААН України» (нині — ДУ «Інститут зернових культур НААН України») впродовж 1986-2015 рр. досліджували ґрунтозахисну та агроекономічну ефективність чизельного, плоскорізного, дискового, фрезерного та нульового обробітку ґрунту в сівозмінах із залученням усієї побічної продукції попередників. Листостеблову масу пшениці озимої, кукурудзи, соняшнику, ячменю ярового, гороху подрібнювали та рівномірно розподіляли по полю під час збирання врожаю. У дослідженнях використовували дисково-чизельні культиватори Conser Till Plow, комбіновані плоскорізні агрегати КР-4,5, протиерозійні культиватори КПЕ-3,8, важкі дискові борони БДП-6,3, ґрунтообробно-посівні комплекси Amazone, спеціальні сівалки для прямої сівби АТД-6,35 та MF-8108.

Ґрунти дослідних ділянок — чорноземи звичайні важко-суглинкові з умістом гумусу 4-4,2% (рівнина) та чорноземи середньосуглинкові слабоеродовані з умістом гумусу 3,1-3,7% (схили крутістю 2-3°).

Ефективність раннього пару

Як свідчать результати експериментів, серед різних способів утримання парового поля в Степу за сукупністю ознак (технологічність, водоакумулятивна здатність, оптимізація факторів родючості, ерозійна безпека) переважає ранній пар, що полягає у заміні глибокої зяблевої оранки мілким весняним обробітком.

Відомо, що протидефляційна стійкість ґрунту визначається, головним чином, вмістом фракцій розміром понад 1 мм та кількістю післяжнивних решток на поверхні поля. У наших дослідах грудкуватість верхнього (0-5 см) шару ґрунту восени, незалежно від попередників пару, виявилася вищою на оранці (61-62,9%), меншою — на необроблених фонах (50,6-55%). У першому випадку це зумовлено виносом на поверхню нижніх оструктурених шарів ґрунту, у другому — розпорошенням його влітку та восени технічними засобами за відсутності перевертання скиби. Упродовж зими під впливом протилежно спрямованих процесів замерзання — відтаювання, зволоження — висушування ґрунтові агрегати руйнуються до ерозійно небезпечних розмірів, грудкуватість чорноземів знижується до 40-45%, внаслідок чого вони можуть піддаватися дефляції (вітровій ерозії), особливо на відкритих рівних місцях і вітроударних схилах. Згідно з розрахунками, на оранці, де кількість післяжнивних решток навесні не перевищує 10 шт./м2, ґрунт перебував або в помірно стійкому стані, коли його руйнування починається при швидкості вітру на висоті флюгера понад 23 м/сек., або був нестійким до ерозії, коли втрати дрібнозему досягали критичних величин (понад 120 г/м2). На ділянках без обробітку за наявності 565630 шт./м2 умовної стерні дефльованість ґрунту на соняшниковому фоні не перевищувала 5 г/м2, а пар після ячменю був повністю захищений від видування (табл. 1).

Таблиця 1. Ефективність різних видів чистого пару після соняшнику за 2004-2009 рр.

Ранній пар — це найрадикальніший захід боротьби з водною ерозією навесні, оскільки стік талої води не викликає тут значних розмивів ґрунту. Цьому сприяє підвищення його щільності, захищеність снігом і післяжнивними рештками. Потік води розпадається на малі струмки та втрачає швидкість переважно за рахунок механічного гальмування. За високої кольматуючої здатності агрофону змив ґрунту за межі поля дорівнював 1,5-4,3 т/га, що в 4-12 разів менше, ніж на оранці (18,6 т/га).

Мульчувальний екран

Протидія раннього пару ерозії літніх злив зростає за наявності на поверхні ґрунту понад 2,5 т/га рослинного субстрату, при перенесенні строків основного обробітку на час масового відростання бур’янів (травень), проведенні його безполицевими знаряддями за глибини спушення 12-16 см з метою збереження мульчувального екрану та створення грудкуватої будови верхнього шару ріллі. Так, при штучному дощуванні інтенсивністю 3,5 мм/хв. (кінець червня, схил крутістю 2,5°) на ділянках полицевого зябу з рекомендованою для зони технологією догляду за паром стік починався через 3,2 хв. при подачі 11,2 мм води, тоді як на ранньому пару з весно-обробітком — через 7,6 хв. і при подачі 26,6 мм опадів. Водопроникність ґрунту та каламутність стоку тут становили 1,08 мм/хв. і 25 г/л проти відповідно 0,65 мм/хв. і 39 г/л на контролі.

У дослідах на рівнині перехід від чорного пару до раннього на тлі мульчування поверхні ґрунту післяжнивними рештками попередника покращує структуру чорнозему звичайного, зокрема, знижує розпорошеність шару 0-10 см, який безпосередньо підлягає антропогенному тиску, до безпечної позначки 5-7%. І навпаки, вміст агрономічно цінних агрегатів розміром 10-0,25 мм в орному шарі ґрунту тут зростав по відношенню до оранки та досягав у кінці парування 89-90%. Рівень цих показників дає підстави стверджувати, що при позитивному балансі біогенних сполук, за наявності достатньої кількості енергетичного матеріалу та відсутності ерозії відтворення структури ґрунту в ранніх парах відбувається за схемою саморегуляції, притаманної природним аналогам перелогу чи цілини.

За рівнем акумуляції зимових опадів на пару після ячменю необроблений агрофон щорічно переважав оранку на зяб. На ділянках стерньового раннього пару на час стійкого похолодання формувався щільний захисний екран, утворений стернею, подрібненою соломою та відмерлою рослинністю. У межах незайманого фону спостерігалися суттєве зниження швидкості вітру в приземному повітряному просторі, більш раннє та рівномірне відкладання снігу, підвищення його в’язкості та щільності. У поєднанні з високою буферною та утримуючою здатністю раннього пару це зумовлювало менші втрати на стік, випаровування, вимерзання та видування; сприяло зростанню коефіцієнта засвоєння опадів і додатковому накопиченню вологи в коренеактивному шарі ґрунту (0-150 см), порівняно з оранкою, в середньому на 130 м3/га.

Після соняшнику запаси продуктивної вологи в ґрунті у середньому за 2003-2008 роки весною на ранньому та чорному пару становили 180184 мм, тобто були однаковими. Помічено, що різниця в показниках між обробленим і «нульовим» агрофоном на користь останнього зростала за умов недобору нормативної суми опадів за зиму, при низькій інтенсивності їх випадання та нівелювалася в роки з сумою опадів за цей період, що перевищувала 150 мм. Здатність парового поля забезпечувати посіви озимих необхідною кількістю азотних сполук — позитивне явище. Водночас інтенсивний розклад органічної речовини та вивільнення азоту спричиняють низку системних ризиків, головними з яких є дегуміфікація та поступове виснаження ґрунту під паром. Ефективним заходом, що призупиняє надмірне залучення у кругообіг азоту, є використання ріллі як раннього пару без відчуження побічної продукції за межі поля. За таких умов зростає ймовірність закріплення азотних сполук мікробним комплексом, що здійснює розклад органічних решток, і створюються передумови для гальмування процесів нітрифікації, особливо в першу половину догляду за паром. У середньому за 2003-2008 рр. уміст нітратів в орному шарі ґрунту на стерньовому та соняшниковому ранніх парах у першому визначенні (навесні) становив 11,6-11,9, другому (середина літа) — 20,8-23,3 мг/кг, що відповідно на 13-17 і 6-11% менше, ніж на чорному (оранка).

Утримання ріллі за типом раннього пару змінює умови формування, видовий склад і структуру бур’янового угрупування. Відмова від зяблевого обробітку після стерньового попередника призводить до появи нетипових для незрошуваного землеробства видів (підмаренник чіпкий, кульбаба лікарська, полин гіркий, віниччя справжнє), підвищення регенеративної здатності коренепаросткових багаторічників, обнасінення малорічних бур’янів у післяжнивний період, зростання забур’яненості пару та посівів озимини. Через ці негативні явища виникає потреба у прийнятті відповідних технологічних рішень, зокрема, у застосуванні гербіцидів загальновинищувальної (тотальної) дії.

У наших дослідах внесення Раундапу по стерні ячменю ярового (серпень) повністю убезпечило ділянки від осоту та березки польової та знизило потенційну забур’яненість ґрунту порівняно з варіантом без гербіцидів у 2,4 разу. Суттєво підвищити очисну функцію стерньового раннього пару можна також за рахунок використання пожнивної санітарної культури. Дані врожайності зернової культури, отримані в різні за метеоситуацією роки, ставлять під сумнів твердження про зниження ефективності раннього пару порівняно з чорним. Чітке дотримання технологічного регламенту підготовки раннього пару дає змогу отримати своєчасні сходи та сформувати високопродуктивні посіви пшениці озимої. Так, скажімо, врожай зерна по веснообробітку після соняшнику в усі роки лишався на рівні зяблевої оранки та становив у середньому 6,66 т/га. На стерньовому фоні поміж різних способів утримання раннього пару найкращим виявився варіант, що передбачав екранування ґрунту рослинами пожнивної (проміжної) культури, де середній урожай досягав — 6,58 т/га. Гербіцидний ранній пар забезпечив урожайність пшениці озимої — 6,47 т/га, а стерньовий ранній пар без гербіцидів поступався контролю на 0,17-0,25 т/га, що пояснюється негативним впливом бур’янів і кореневих гнилей.

Фото 1. Грунтозахисний обробіток чорноземів

Своєчасність та послідовність операцій

Система диференційованого обробітку ґрунту після зайнятих парів і непарових попередників підпорядковується виконанню двох основних завдань: створенню ерозійностійкої поверхні поля (наявність 50-70% подрібнених і частково загорнутих рослинних решток довжиною 5-10 см, якісне кришення скиби з переважанням грудочок 3-5 см) та передумов для отримання повноцінних сходів озимих культур і доброго розвитку рослин, густий трав’яний покрив яких захищає ріллю впродовж майже цілого року.

Вирішальне значення при цьому мають своєчасність та послідовність технологічних операцій: негайне лущення стерні після збирання попередньої культури дисковими чи плоскорізними знаряддями на 8-10 см, основний обробіток комбінованими агрегатами на 12-14 см, розпушування ґрунту паровими культиваторами на глибину загортання насіння. При виборі знарядь для підготовки полів на схилах в усіх випадках пріоритет мають технічні засоби, які за один прохід виконують кілька технологічних операцій, максимально зберігають мульчувальний екран із післяжнивних решток і функціонально пристосовані для роботи в умовах хвилястого рельєфу. Слід зазначити, що поверхнево спушений (до 8 см) еродований ґрунт швидко ущільнюється та запливає, водночас він не здатний акумулювати вологу опадів і піднятий водою з дна борозни може змиватися на всю глибину обробітку.

При застосуванні плоскорізного обробітку слід орієнтуватися на комбіновані агрегати нового покоління (КР-4,5, АКШ-5,6), які завдяки незначній ширині захвату лап, оптимальному куту злому скиби та оснащенню ексцентриковими або голчастими приставками добре розробляють ґрунт і подрібнюють пожнивні рештки.

Після стерньових попередників, коли вся солома залишається на полі, та після просапних, листостеблова маса яких довго мінералізується в ґрунті, для фонового дискування використовують важкі тандемні борони типу PALLADA 2400-01, «Містраль» чи ДМТ-6 «Деметра». Найкращим способом зяблевого мульчувального обробітку ґрунту, зокрема на ерозійно податливих землях, є консервуючий, який виконується чизельними плугами різних модифікацій (ПЧ-2,5, ПЧ-4,5, ПЧ-6, ПЧ-10,01, АЧП-3, ПКЧ-(4+1)-50М, Chip, STF-5-250 та ін.) або чизельними культиваторами типу Conser Till Plow, Horsch Tiger MT, Cultiplow Gold у режимі недорізування скиби по ширині захвату знаряддя.

Такий обробіток завдяки строкатості нанорельєфу, наявності рослинних решток і стрічковому розущільненню ґрунту істотно уповільнює ерозійно-міграційні процеси на рівнинних полях і схилах.

У поєднанні з меншою глибиною промерзання та швидким відтаюванням ґрунту весною чизельний обробіток забезпечує додаткове накопичення 190-230 м3/га продуктивної вологи, яка зосереджена переважно у нижній частині коренеактивного шару, що має важливе значення для посушливих умов Степу. Застосування чизельного обробітку на якісно новому рівні розв’язує одну з найскладніших проблем ґрунтозахисного землеробства — підвищення ефективності органічних і мінеральних добрив. За рахунок сепарації та перемішування вони локалізуються на глибині 10-14 см, що дає змогу збагатити елементами живлення зону максимального розміщення кореневої системи та шари ґрунту зі сталішим зволоженням, а також знизити втрати поживних речовин від ерозії та денітрифікації.

Чизельний стрічковий обробіток позитивно впливає на основні режими та властивості чорноземів, підвищує функціональні можливості ґрунтів упродовж тривалого часу, вважається заходом пролонгованої дії та рекомендується для застосування в технологічних схемах вирощування більшості польових культур. Особливо ефективний він під кукурудзу та соняшник, які вирощують за інтенсивною технологією; під чорний пар на схилах; для зниження щільності окультурення підорного шару змитих ґрунтів. Універсальність, висока мобільність та широкозахватність чизельних знарядь забезпечують, порівняно з плоскорізним обробітком, ріст продуктивності праці, економію палива (5-7 л/га) та коштів (20-32%).

Передумови підвищення ефективності чизельного обробітку наступні: покращення фітосанітарного стану посівів, усунення строкатості в родючості та посилення біологічної активності ґрунту шляхом закриття вологи весною пружинними боронами (БП-8, Бп-24, СТ-15, Flexi-Coil, Magnum), внесення добрив, підбір попередників з листостебловими рештками, які добре подрібнюються та перемішуються з ґрунтом, насичені макроелементами та мають порівняно низьке співвідношення C:N (табл. 2).

Таблиця 2. Урожайність соняшнику та ячменю ярового за різних способів основного обробітку грунту

На фоні великої кількості післяжнивних решток особливо складно належним чином підготувати для вирощування ярових зернових і олійних культур необроблені з осені поля. Оранка та чизелювання навесні утворюють брилуватий агрофон, який швидко випаровує воду, а дискові борони та плоскорізи мало придатні для роботи в умовах підвищеної вологості ґрунту.

З апробованих у дослідах способів веснообробітку перевагу мало фрезування ґрунту роторним культиватором активної дії з вертикальною віссю обертання зубців (ґрунтообробно-посівний комплекс AMAZONE), який забезпечує високоякісну підготовку насіннєвого ложа за один прохід агрегата незалежно від вологості ґрунту. Зубці ротора, розорюючи ґрунт знизу вгору, не розпорошують його, а розбивають у місцях природних розломів. Великі частки ґрунту (понад 50 мм) при цьому відкидаються далі, ніж дрібніші. У результаті найцінніші в агрономічному відношенні структурні фракції ґрунту 0,25-3 мм концентруються в нижній частині посівного шару, грубіші (10-30 мм) залишаються на його поверхні. В орному шарі внаслідок такої сепарації ґрунту створюються можливості для капілярного підняття води, що забезпечує надходження вологи до насіння. Через верхній розпушений шар надходить повітря та тепло, тобто створюються найкращі умови для дії трьох основних чинників проростання насіння — вологи, тепла та повітря.

Тому навіть у несприятливі роки застосування навесні ґрунтообробно-посівних комплексів типу AMAZONE під кукурудзу, соняшник та ячмінь яровий забезпечує додатковий урожай 0,18-0,25 т/га порівняно з традиційною оранкою на зяб.

Фото 2. Грунтозахисний обробіток чорноземів

Нульовий обробіток

Останнім часом у землеробстві Степу стають дедалі поширенішими технології вирощування польових культур на основі сівби спеціальними сівалками в необроблений ґрунт. Результати експериментальних досліджень, проведених упродовж 20082010 рр. у дП Дг «Дніпро» ІСГ СЗ у виробничому досліді, дають підстави для позитивної оцінки перспектив застосування нетривалого нульового обробітку в зоні північного Степу на чорноземах з умістом гумусу понад 4%. Згідно з отриманими даними, пряма сівба пшениці озимої та кукурудзи не призводить до суттєвого погіршення агрофізичних властивостей та родючості ґрунту, водночас спостерігається підвищення запасів продуктивної вологи в посівному та орному шарах порівняно з традиційною агротехнікою, що в посушливих умовах є визначальним для одержання повноцінних сходів, укорінення та розвитку рослин на початку вегетації.

За нульового обробітку особливого значення набуває раціональна система хімічного захисту рослин від шкідливих об’єктів. В озимому полі на необроблених ділянках унаслідок рясних дощів, що пройшли невдовзі після збирання попередника (горох), спостерігали масове відростання бур’янів, переважна більшість яких загинула під дією загальновинищувальних гербіцидів, унесених у серпні. Із багаторічників порівняно стійкою до хімікатів виявилася березка польова, з однорічників — амброзія полинолиста. У пригніченому стані вони вегетували до кінця вересня та частково знищувалися сівалкою АТД-6,35 завдяки конструктивним особливостям її сошників. Упродовж весняно-літнього періоду рослини пшениці швидко нарощували вегетативну масу, успішно конкурували за життєвий простір, тому обприскування посівів страховими гербіцидами не проводили. Відомо, що фітоценотична спроможність кукурудзи до біологічного пригнічення бур’янів майже у 10 разів нижча, ніж у добре розвинених посівів озимини. Саме ця особливість культури спричиняє певні ризики при вирощуванні її в системі No-till. Обліки, проведені у фазу 3-5 листків кукурудзи, засвідчили наявність меншої кількості дикорослої флори в посівах за нульового обробітку ґрунту відносно оранки та мілкого розпушування скиби, що пояснюється стримуючою дією гербіциду Раундап, внесеного у допосівний період. Агротип забур’яненості на ділянках без обробітку ґрунту на зяб визначено як злинково-гірчаково-латуковий, тобто менш характерний для агрофітоценозів цієї культури, а на варіантах з обробітком — як типовіший гірчаково-березково-амброзієвий. Під час збирання врожаю в посівах домінували мишій та плоскуха звичайна, при цьому за нульового обробітку швидше відновлювалися амброзія полинолиста, злинка канадська та щириця. Показово, що при незначних відмінностях в рясності бур’янів за варіантами досліду (3-5 шт./м2) їх повітряно-суха маса була різною (оранка — 26, мілкий обробіток — 26-30, нульовий -72 г/м2). Таким чином, поєднання хімічних (ґрунтові та страхові гербіциди) та механічних (міжрядне прополювання) заходів боротьби дає змогу знизити забур’яненість посівів до економічно безпечного рівня. За прямої сівби (без міжрядної культивації) потенціал шкодочинності бур’янів помітно зростає, що свідчить про необхідність удосконалення способів їх контролювання в зв’язку з неоднорідністю фазового стану, зміною структури та резистентності.

Аналіз структурних елементів продуктивності рослин пшениці озимої показав, що за рахунок рівномірної (за площею та глибиною) заробки насіння у вологий ґрунт на ділянках з використанням сівалки АТД-6,35 спостерігається тенденція до збільшення кількості продуктивних стебел на одиниці площі (на 20,9%), коефіцієнта кущення та довжини колосу. Натомість за мілкого обробітку та сівби СЗ-3,6 зростають маса зерна з колосу та маса 1000 зерен (на 4,7 г). Поєднання та співвідношення цих показників в усіх випадках наближалися до оптимальних, що дало можливість отримати порівняно високий і практично однаковий рівень урожайності зерна за варіантами досліду (5,465,50 т/га).

Рівень продуктивності кукурудзи в агрофітоценозі визначався співвідношенням позитивних і негативних чинників різної природи. За сприятливих умов зволоження в першу половину вегетації та порівняно низької фонової забур’яненості посівів на дворічному нульовому агрофоні отримано 3,66, полицевому -3,78 т/га зерна, тобто різниця між варіантами становила 3,2%. Найвищу врожайність (3,95 т/га) забезпечила технологія вирощування, що ґрунтується на мілкому плоскорізному обробітку, сівбі спеціальною сівалкою MF-8Ш8, внесенні ґрунтових та страхових гербіцидів, культивації міжрядь (табл. 3).

Таблиця 3. Ефективність різних технологій обробітку грунту за сівби при вирощуаванні зернових культур

Вагомим чинником, що перешкоджає повній реалізації потенціалу нульового обробітку в царині економічної ефективності виробництва, є диспаритет цін між вартістю сільськогосподарської продукції та засобів захисту рослин, добрив і техніки. За нашими розрахунками пряма сівба пшениці озимої та кукурудзи забезпечила, порівняно з контролем, економію палива (14,4-40,6 л/га) та зниження затрат праці на 1-2,10 люд.-год./га.

Разом з тим за нульового обробітку зростають амортизаційні відрахування (за рахунок високої вартості сівалок) та додаткові витрати коштів на придбання гербіцидів, які не окупаються відповідним підвищенням урожайності, що призводить до подорожчання продукції. Тому, попри спрощення виробничого циклу робіт, за прямої сівби дещо зростає собівартість тони зерна (на 10-85 грн) та знижується рівень рентабельності (на 2-11%). Враховуючи показники прибутковості (22512312 грн/га) та окупності (6170%) економічно конкурентоспроможними при вирощуванні просапної культури виявилися варіанти мілкого обробітку ґрунту та сівби звичайною чи спеціальною сівалками.

На підставі викладеного матеріалу можна зробити висновок, що вимогам сучасного землеробства Степу найбільше відповідає система диференційованого за способами різноглибинного обробітку ґрунту в сівозмінах. Вона має бути адаптованою до зональних умов, динамічною, енерго- та вологозберігаючою, природоохоронною та враховувати фітосанітарний стан полів і потенціал культур, а також забезпечувати підвищення родючості та продуктивності ріллі.

 

Олександр Цилюрик, доктор сільськогосподарських наук, Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет

Лідія Десятник, кандидат сільськогосподарських наук ДУ «Інститут зернових культур НААН України»