Землеробство - Гудзь В.П. - 1.2. Шляхи регулювання факторів життя сільськогосподарських культур

1.2.1. Родючість ґрунту, його відтворення й оптимізація умов життя рослин

Порівняно з іншими засобами виробництва земля має ряд особливостей, які визначають об'єктивну необхідність інтенсифікації землеробства. Поліпшення його культурного стану - одна з найважливіших умов підвищення родючості, що є основною його особливістю. Елементи її - це земні фактори життя рослин, тобто ті необхідні речовини, які рослини засвоюють з ґрунту. До них належать поживні речовини, вода і повітря.

Природньо, що в стародавні часи родючість ґрунту, як сонце, вогонь і воду, люди обожнювали. У ті часи філософи, наприклад Аристотель, розглядали неорганічну природу як умову існування рослин і поділяли ґрунти на родючі та неродючі. Бернард Паліссі пояснював ріст рослин дією солей, що містяться в землі: "Сіль є основою життя і росту всіх посівів".

М. В. Ломоносов вважав, що рослини отримують живлення з повітря. У першій половині ХІХ ст. Теєр, узагальнивши погляди попередників, дійшов висновку, що рослини живляться гумусом. Він вважав, що родючість повністю залежить від гумусу, оскільки, крім води, він є єдиною речовиною ґрунту, яка здатна бути живленням для рослин.

Пізніше Шпренгель висловив думку про те, що для живлення рослин необхідні не тільки "перегнійні" кислоти, а й ще, принаймні, 12 неорганічних елементів і серед них - фосфор, сірка, калій, кремній та ін.

У 40-і роки ХІХ ст. німецький вчений Ю. Лібіх висунув теорію мінерального живлення рослин, згідно з якою родючість залежить від кількості мінеральних поживних речовин, які містяться в ґрунті в доступному для рослин стані.

В. Р. Вільямс звернув увагу, що родючість ґрунту залежить не тільки від кількості мінеральних поживних речовин, а й від запасів вологи. Під родючістю він розумів здатність ґрунту забезпечити життєві потреби рослин у воді та живленні. Він першим поставив питання не про відтворення, а про підвищення родючості ґрунту, запропонував травопільні сівозміни і фітішував ґрунтову структуру.

Щоб одержати гарантовані стійкі врожаї, необхідно вкладати працю і кошти в землю, добрива та правильно і своєчасно застосовувати технологічні процеси. З розвитком виробничих сил старі технічні засоби змінюються на більш раціональні. Земля, навпаки, постійно поліпшується, коли її правильно використовують.

Тому під родючістю розуміють здатність ґрунту забезпечувати всіма необхідними умовами росту і розвитку.

Умови родючості забезпечують найкраще надходження та використання рослинами елементів родючості. До умов родючості ґрунту належать його фізичні, фізико-хімічні, біологічні та інші властивості.

Питання про родючість ґрунтів має давню історію. Люди на світанку землеробства помітили, що врожай залежить від властивостей ґрунту. Видатний діяч Стародавнього Риму Колумелла в досить образній формі доводив, що земля - "це діва, завжди юна і красива, завжди свіжа і молода, завжди здатна бути родючою, якщо тільки зумієш леліяти її молодість, зберігати і підтримувати її ніжне грайливе життя".

Сучасне природознавство розглядає родючість ґрунту як функцію ґрунтотворного процесу, визначаючи її як здатність ґрунту до одночасного забезпечення рослин умовами їх нормального росту і розвитку (І. І. Назаренко, 2006).

Оскільки ознакою родючості ґрунту є величина врожаю, яка зумовлюється сукупністю властивостей, здатних забезпечити рослини всім необхідним, О. М. Грінченко зобразив їх у вигляді шестикутної призми, в кожному з кутів якої стоїть один із факторів. Усі вони пов'язані між собою: гумус; гранулометричний склад; структура; водно-повітряний і температурний режими; рослинність і мікробіологічна активність (рис. 6).

Лише з урахуванням усієї сукупності факторів можна підвищувати врожай. Дія на один із факторів родючості на певному етапі призводить до зниження прибавки врожаю. Дослід, проведений у Німеччині дослідником Вольні, врахував вплив на рослини трьох факторів - світла, води і живлення, одночасне збільшення яких забезпечувало стабільну прибавку врожаю.

Рис. 6. Природні фактори родючості (за О. М. Грінченком)

На підставі численних наукових даних академік В. Р. Вільямс зробив важливий висновок: щоб підвищити родючість ґрунту, необхідно одночасно подіяти на всі фактори життя і росту рослин. Це характеризує ґрунт із природно-наукових позицій. Водночас при характеристиці родючості ґрунту необхідно враховувати і соціально-економічні аспекти. Як тільки ґрунт починають використовувати для вирощування культурних рослин, здатність його забезпечувати рослини всім необхідним визначається не тільки природними властивостями, а й характером впливу на нього людини. Останній визначається соціально-економічними умовами суспільства.

Проблему родючості не можна розглядати з відривом від обґрунтування теорії земельної ренти, яка зобов'язана своїм походженням суспільству, а не ґрунту. Рівень родючості тісно пов'язаний з питанням про те, кому належить земля. Родючість розглядається як здатність ґрунту давати врожай.

Окультурення - процес зміни важливих природних властивостей ґрунту в сприятливому напрямі шляхом застосування науково обґрунтованих заходів впливу на ґрунт (внесення добрив, вапнування і гіпсування, меліорація, обробіток ґрунту, боротьба з бур'янами та поліпшення фітосанітарного стану).

Для окультурення ґрунтів використовують біологічні, хімічні і фізичні методи.

Біологічний метод забезпечує регулювання синтезу і розкладу органічної речовини в ґрунті як рослинного, тваринного, так і мікробіологічного походження. Значення органічної речовини - головного показника родючості ґрунту - дуже велике. Від її кількості та якісної характеристики залежать як агрохімічні, так і агрофізичні властивості, водно-повітряний, тепловий і поживний режими, а також мікробіологічна активність.

У ґрунті органічна речовина перебуває в різних формах: у живих організмах, що населяють ґрунт; у рештках рослин, тварин, мікроорганізмів та внесених у ґрунт органічних добривах; у продуктах життєдіяльності живих організмів; у ґрунтовому розчині.

Основним джерелом органічної речовини є рослинні рештки сільськогосподарських культур. На вміст органічної речовини в ґрунті особливо впливають багаторічні бобові трави. Вони є найдешевшим і доступним способом збагачення ґрунту на азот шляхом фіксування його з атмосферного повітря бульбочковими бактеріями. Розклад органічної речовини в ґрунті посилюється завдяки застосуванню сучасних методів його обробітку, введенню в сівозміни просапних культур і парів.

Органічна речовина надходить у ґрунт не лише після відмирання рослин, а й протягом їхнього життя, внаслідок безперервного процесу відмирання різних частин коріння, особливо після цвітіння і на початку достигання.

Корені рослин під час активного життєвого функціонуванні, контактуючи з частками ґрунту, сприяють рівномірному розміщенню органічної речовини і утворенню структурних агрегатів.

Різні групи культур після збирання врожаю залишають у ґрунті неоднакову кількість органічної речовини, тому їх поділяють на такі групи:

1) багаторічні бобові й злакові трави, що залишають у ґрунті найбільшу кількість органічної речовини. До того ж бобові трави здатні фіксувати атмосферний азот повітря і нагромаджувати його у великій кількості в кореневих і надземних органах;

2) однорічні зернові й зернобобові культури звичайної рядкової сівби. Вони залишають у ґрунті значно менше органічних речовин з незначною кількістю фіксованого азоту повітря. Проте між однорічними культурами в цьому є суттєва різниця. Так, однорічні бобові люпин і середела мало поступаються багаторічним бобовим і помітно перевищують інші однорічні культури. Озимі культури залишають у ґрунті більше органічної речовини, ніж ярі бобові й зернові. Після їх збирання в ґрунті залишається 1,5-3 т/га органічної речовини, тоді як багаторічні бобові залишають 12-15 т/га;

3) просапні культури залишають після збирання найменшу кількість органічної речовини.

При вирощуванні бобових культур у ґрунті одночасно відбувається два протилежних процеси: синтез, нагромадження органічної речовини і її руйнування. Інтенсивність цих процесів та їх співвідношення визначають кінцеві результати, за якими оцінюють вплив культур на ґрунт. Якщо результати позитивні, тоді культуру вважають позитивно діючою на родючість ґрунту, а при негативних показниках - навпаки. Проте на руйнування органічної речовини головним чином впливає технологія вирощування культур.

Поряд з кількістю рослинних решток, що залишають у ґрунті різні групи сільськогосподарських культур після їх збирання, важливе значення має хімічний склад і швидкість розкладу решток у ґрунті. Вміст азоту в кореневих рештках багаторічних бобових трав становить 2,2-2,7%, фосфору - 0,4-0,8, а в стерньових рештках - відповідно 1,8-2,7 і 0,2-0,7%. Злакові трави в рештках містять помітно менше азоту. Слід пам'ятати, що хімічний склад коренів змінюється протягом вегетації. Так, наприкінці вегетації рослин вміст азоту і зольних елементів помітно зменшується.

Кореневі й стерньові рештки однорічних культур, за винятком бобових, містять менше поживних речовин, ніж багаторічні рослини. Рослинні рештки розкладаються під впливом діяльності мікроорганізмів і фауни ґрунту. Мікрофлора використовує органічну речовину як джерело живлення та енергії. На цей процес впливають насамперед вологість, температура, рН ґрунту, вміст у ньому кисню та поживних речовин, а також хімічний склад рослинних решток.

Важливе значення органічної речовини, яка істотно змінює властивості ґрунту, значною мірою пов'язане з можливістю її взаємодіяти з мінеральною частиною ґрунту. Утворені при цьому органо-мінеральні сполуки - обов'язковий комплекс будь-якого ґрунту. Ці сполуки сприяють високій біологічній активності, оптимальному стану всіх властивостей ґрунту, що перебувають у зв'язку з органічною речовиною. Остання, нагромаджуючи велику кількість вуглецю, сприяє більшій стійкості кругообігу його в природі, що визначає важливу біогеохімічну функцію органічної речовини в ґрунті.

Хімічний метод передбачає внесення в ґрунт мінеральних добрив, вапна та гіпсу для поповнення запасів доступних для рослин поживних речовин і усунення несприятливих хімічних властивостей ґрунту та ґрунтового розчину.

Фізичний метод полягає у фізико-хімічному впливі на ґрунт. Це застосування відповідних заходів і систем обробітку ґрунту, поліпшення ґрунтової структури, водного, повітряного та теплового режимів ґрунту. Ці заходи можуть позитивно впливати на ґрунт лише за умови їх науково обґрунтованого поєднання.

Розрізняють три види родючості ґрунту: природну, штучну та ефективну.

Природна родючість утворюється і змінюється під впливом природних процесів ґрунтоутворення без антропогенного впливу на цей процес. Ця потенційна родючість зумовлюється гранулометричним складом ґрунту, фізико-хімічними властивостями, кількістю та якістю гумусу, реакцією розчину та іншими показниками.

Штучна родючість створюється в процесі використання землі як основного засобу сільськогосподарського виробництва, а ефективна - сукупністю природної і штучної родючості. Остання визначає кількість і якість урожаю і залежить від комплексу агротехнічних та інших заходів.

При великих матеріальних, енергетичних і науково-технічних можливостях суспільства особливої актуальності набуває програмований вплив на ґрунт, створення теоретичних і практичних моделей родючості.

Управління родючістю ґрунту в інтенсивному землеробстві все більше будується на нормативно-технологічній основі.

Родючий ґрунт повинен відповідати насамперед таким вимогам: містити достатню кількість доступних поживних речовин і води та забезпечувати оптимальний повітряний і тепловий режими ґрунту; бути достатньо захищеним від ерозії, мати сприятливий фітосанітарний стан.

Найважливіші особливості технологічних моделей родючості такі: теоретична, експериментальна та економічна обґрунтованість ефективності й відтворення розширеної родючості ґрунту; диференціація моделі родючості залежно від рівня інтенсифікації землеробства в конкретних умовах господарства (тип ґрунтів, економічні показники та спеціалізація сівозмін); екологічна збалансованість технологічних моделей родючості.

Родючість ґрунту є такою властивістю, яка здатна до відтворення і в природних умовах, і при сільськогосподарському використанні ґрунту.

Відтворення родючості може бути розширеним, простим і неповним. Розширене відтворення родючості - це поліпшення сукупності властивостей ґрунту, які впливають на його родючість. Просте - це відсутність помітних змін сукупності властивостей ґрунту, які впливають на його родючість. Неповне - це погіршення властивостей ґрунту, які впливають на його родючість. Це розповсюджене як у світі, так і в нашій країні явище має негативні наслідки в природному й соціально-економічному відношеннях. Зниження родючості ґрунту відбувається внаслідок трьох основних процесів: 1) антропогенної деградації (ерозія, спричинена людиною, вторинне засолення, вторинне заболочення); 2) виснаження ґрунту (зменшення запасів гумусу, поживних речовин тощо); 3) стомлення ґрунту (накопичення в ньому різних токсичних речовин, що є наслідком недотримання науково обґрунтованого чергування культур, надлишку хімічних засобів тощо).

Для підвищення ефективної та природної родючості треба впроваджувати науково обґрунтовані системи землеробства, що може забезпечити окультурення ґрунтів.

Окультурення ґрунтів - систематичне використання заходів щодо підвищення їхньої родючості з урахуванням генетичних властивостей, вимог сільськогосподарських культур, тобто формування ґрунтів із вищим рівнем ефективної й потенційної родючості.

Обов'язковим при окультуренні ґрунту має бути науково обґрунтований режим живлення і здійснюватися він має з екологічним підходом.

Окультурення ґрунту - це екологічна реорганізація всіх компонентів біогеоценозу, що призводить до антропогенної заміни ґрунтових режимів під потреби рослини.

Таке штучне обмеження біорізноманітності в агроценозі робить подібні екосистеми нестійкими. Саме тому едафототи агроценозів потребують ретельної уваги та бережного ставлення.

Родючість ґрунту зумовлюється дією як природних так антропогенних факторів. За умов низької культури землеробства родючість ґрунту визначається в основному природними факторами, складом і властивостями самого ґрунту. Із зростанням культури землеробства рівень ґрунтової родючості стає все більш залежним від антропогенного фактора. Однак ці фактори родючості пов'язані між собою, і тільки врахування всієї їх сукупності дає можливість підвищувати врожай.

Згідно з даними О.М.Лебедянцева, найвищою ефективною родючістю, що проявляється в оптимальних умовах зволоженості та температури, володіють чорноземи типові та звичайні. З просуванням на північ (підзолисті ґрунти) та на південь (сіроземи) від них рівень родючості знижується. Застосування мінеральних добрив суттєво збільшує кількість продукції, однак не змінює закономірності, яка встановлена у випадку без добрив. Відмінності в родючості цих ґрунтів зумовлені насамперед їхніми генетичними особливостями.

Людина підвищує природну родючість ґрунтів у процесі їхнього сільськогосподарського використання за допомогою добрив, обробітку, внесення меліорантів (вапна, гіпсу та інших сполук), зрошення, осушення, сидерації, сівозміни і т. ін. Поліпшення водно-повітряного й поживного режимів, агрофізичних, фізико-хімічних, агрохімічних властивостей, біологічної активності ґрунту істотно підвищує його родючість.

На сучасному етапі розвитку суспільства перед землекористувачами стоїть завдання не просто відновлювати ґрунтову родючість, а розширено її відтворювати в процесі окультурювання ґрунту.

Оскільки різні рослини потребують неоднакових умов і неоднаково використовують природну родючість ґрунту, окультурювання повинно сприяти зміні найважливіших агрономічних властивостей ґрунту та встановленню оптимального взаємного відношення між ґрунтом та екологічною групою вирощуваних на ньому культур.

Для ефективного окультурювання ґрунтів і підвищення їхньої родючості необхідно застосувати комплекс заходів, які повинні бути узгодженні з особливостями кожного ґрунту і кожного поля. Головне - усунути негативну дію факторів, які лімітують родючість ґрунту. Так, для підзолистого типу ґрунту основними заходами є вапнування, внесення органічних добрив, травосіяння, сидерація; для чорноземів - заходи щодо накопичення і збереження ґрунтової вологи та захисту їх від ерозійних процесів; для каштанових солонцюватих - гіпсування і вологонакопичення; для перезволожених - осушення; для торфових - підвищення ущільненості тощо.