Землеробство - Гудзь В.П. - 3.1.5. Фізичні причини чергування культур

У землеробстві при вирощуванні будь-якої культури відбуваються два протилежні і в той же час взаємозв'язані процеси: з одного боку, синтез і нагромадження органічної речовини та створення структури ґрунту; з іншого - розпад і розкладання органічної речовини та руйнування структури. Інтенсивність цих процесів і визначає кінцеві результати. Чим інтенсивніше формується й повільніше руйнується органічна речовина ґрунту, тим більше утворюється водотривких агрегатів і вони довше зберігаються в ґрунті.

Найбільше на оструктуреність ґрунту впливають рослини з добре розвиненою кореневою системою і надземними органами, які суцільно покривають ґрунт - з весни до збирання врожаю - і не потребують механічного обробітку ґрунту під час вегетації. Цим вимогам повністю відповідають багаторічні бобові й злакові трави або їх сумішки, в яких маса коренів і надземних рослинних решток близька до врожаю надземної частини. Тому під впливом багаторічних трав при тій чи іншій технології вирощування й різній урожайності створюються в більших чи менших розмірах водотривкі агрегати. Встановлено, що чим довше ґрунт перебуває під рослинами і чим вищий їхній урожай, тим більше утворюється структурних агрегатів. І навпаки, якщо ґрунт без рослин і зазнає руйнівної дії води, вітру та інтенсивного механічного обробітку, то й структурний стан його погіршується.

На оструктуреність ґрунту значно впливають однорічні бобово-злакові травосумішки, але через короткий період їхньої вегетації структуроутворюючий ефект від них менший, ніж від багаторічних трав. Серед зернових культур велику здатність до утворення структури ґрунту мають озимі, в яких триваліший період вегетації, ніж у ярих зернових колосових; більш розвинена коренева система, вони добре захищають ґрунт восени та навесні від руйнівної сили атмосферних опадів і талих вод. Просапні культури, за винятком кукурудзи, яка має добре розвинену кореневу систему, менше впливають на поліпшення структурного стану ґрунту. Погіршення його під просапними культурами раніше зумовлювалося аеробними процесами розкладу органічної речовини. Сучасні дослідження показують, що утворення структурних агрегатів пов'язане з розкладом органічних решток, який інтенсивніше відбувається саме у верхньому шарі, при переважанні аеробного процесу. Тому побоювання щодо негативного впливу аеробного процесу на оструктуреність ґрунту не має підстав. Значне погіршення структурного стану ґрунту під просапними культурами зумовлено малою кількістю рослинних решток у ґрунті після них та інтенсивним механічним обробітком.

Таким чином, під час вирощування культурних рослин на полі спостерігаються два різних явища: збільшення кількості водотривких агрегатів під час росту багаторічних трав; руйнування, поступове зниження вмісту їх у ґрунті при вирощуванні однорічних культур. Інтенсивність руйнування структурних агрегатів залежить від особливостей технології вирощування однорічних рослин і кількості опадів до пізньої осені після їх збирання.

Щоб посилити перший процес - нагромадження органічної речовини і утворення більшої кількості агрономічно цінних агрегатів, - необхідно вирощувати високі врожаї багаторічних трав. Для зменшення руйнування структурних агрегатів, підтримання і деякого відновлення структури ґрунту при вирощуванні однорічних культур треба прагнути, по-перше, щоб і однорічні рослини залишали в ґрунті більше органічної речовини; по-друге, щоб ґрунт якомога довше був покритий рослинами шляхом введення в культуру підсівних, озимих проміжних, післяукісних, післяжнивних і ущільнених посівів після ранніх однорічних культур, а також розширення посівів культур звичайної рядкової сівби; по-третє, забезпечити оптимальну будову ґрунту при одночасному зменшенні інтенсивності механічного обробітку.

Схематично польові культури за показником зниження здатності до структуроутворення можна розмістити в такій послідовності: багаторічні бобові трави - однорічні бобово-злакові сумішки - озимі зернові - ярі зернові й зернобобові - кукурудза-льон-цукрові буряки та інші просапні культури. За даними ряду дослідників, кукурудза не поступається в структуроутворенні озимим зерновим культурам (С. А. Воробьев, 1979).

Щорічне визначення оструктуреності ґрунту в період сівби показало, що річні зміни вмісту водотривких агрегатів при вирощуванні однорічних культур, як правило, спрямовані в бік зменшення.

Структурний стан ґрунту залежить від попередників. Після культур звичайної рядкової сівби структура ґрунту, як правило, буває кращою, ніж після просапних культур. Внаслідок цього структурно-агрегатний стан ґрунту в сівозмінах з високим насиченням їх просапними культурами погіршується. З огляду на це, при побудові сівозмін треба уважно стежити, щоб не допускати чергування просапних культур більш як три роки підряд на одному й тому самому полі. Помітно на структуру ґрунту впливають і погодні умови.

Об'ємна маса ґрунту є прямою функцією його структурного стану. Вона впливає на весь комплекс фізичних умов у ґрунті: водний, повітряний і тепловий режими, а також на умови біологічної діяльності. Об'ємна маса ґрунту - показник динамічний. Динамічність проявляється в тому, що розпушений під час механічного обробітку ґрунт під дією сили опадів, сільськогосподарських машин і знарядь, власної маси самоущільнюється і досягає характерної тільки для певної ґрунтової відміни рівноважної об'ємної маси.

Рівноважна об'ємна маса не в усіх випадках збігається з оптимальною, тобто найсприятливішою для конкретних груп рослин. Кукурудза, наприклад, негативно реагує як на надто розпушену, так і на дуже ущільнену будову ґрунту. При надмірному розпушенні орного шару збільшуються непродуктивні втрати вологи, порушується контакт між ґрунтом і насінням, що призводить до повільного його проростання, недружної появи сходів і зниження врожаїв. Занадто висока щільність будови погіршує повітряний режим ґрунту, різко знижує його водопроникність і доступність ґрунтової вологи для рослин, зростає опір росту кореневої системи.

Підвищена пористість і менша щільність будови ґрунту на полях під чистими парами або просапними культурами пояснюється інтенсивнішим їхнім механічним обробітком.

Польові культури досить різняться за вибагливістю до ґрунтової вологи, неоднаковий також і вплив їх на водний режим ґрунту. Різниця зумовлена як біологічними особливостями культур, так і кліматичними умовами зон, у яких вони вирощуються. Так, на одиницю сухої речовини врожаю менше витрачають вологи кукурудза, просо і сорго, більше - багаторічні трави, пшениця, соняшник, цукрові буряки, ранні ярі зернові.

Окремі сільськогосподарські культури висушують ґрунт на різну глибину. Це пов'язано насамперед з глибиною проникнення кореневої системи. Найбільш сильно і глибоко (до 3-3,5 м) висушують ґрунт цукрові буряки, соняшник і багаторічні трави. Відновити запаси вологи в усьому шарі протягом одного осінньо-зимового періоду в районах недостатнього і нестійкого зволоження не вдається. За спостереженнями Інституту цукрових буряків УААН і його дослідних станцій, для цього потрібно три-п'ять років. У ці роки краще використовувати поле під культури з розгалуженою, але неглибокою кореневою системою, яка добре вбирає вологу верхніх, більш зволожених шарів ґрунту.

Певне значення має і розподіл коріння в ґрунті. Рослини, які мають густу мережу дрібного коріння, що пронизує ґрунт, повніше використовують ґрунтову вологу. Така коренева система, наприклад, у багаторічних нещільнокущових злакових трав. Цим пояснюється особливо сильне висушування кореневмісного шару під травами за відсутності опадів або зрошення. Такі ж рослини, як цибуля, огірки, селера, своїм корінням пронизують малий об'єм ґрунту і потребують зрошення достатньо високими нормами навіть у районах вологого клімату.

Із польових культур картопля має невелику кореневу систему, тому для неї необхідна наявність доступної вологи у верхньому 30-сантиметровому шарі ґрунту, особливо в першій половині вегетації. Але після таких культур у ґрунті залишається більше доступної вологи в нижчележачих шарах, яка може бути використана наступною культурою з глибокою кореневою системою.

Кукурудза завдяки добре розвиненій кореневій системі менше витрачає вологи, ніж озима пшениця і ячмінь. Це має важливе значення в посушливих районах, де в глибоких шарах ґрунту вона краще зберігається від випаровування.

Краще зволоження ґрунту після кукурудзи порівняно з озимою пшеницею, ячменем та іншими зерновими культурами пояснюється насамперед будовою і розміщенням у ґрунті кореневої системи. Кількість коренів і загальна довжина їх у злакових приблизно в 10 разів більша, ніж у просапних культур. Тому зернові колосові культури пронизують товщу ґрунту густою сіткою коренів і на час збирання врожаю в посушливих умовах використовують усю доступну для них вологу. Кукурудза, як і інші просапні культури, має менш розгалужену кореневу систему. Корені її в ґрунті розташовані на значній відстані один від одного, внаслідок чого частина води залишається невикористаною до збирання врожаю.

Запаси ґрунтової вологи постійно змінюються, на них певною мірою впливають вирощувані культури. Споживаючи воду, вони зумовлюють висушування ґрунту на ту чи іншу глибину і перерозподіл залишків вологи в його шарах залежно від розвитку та поширення кореневої системи, а також тривалості вегетаційного періоду. Від часу змикання листків та їх відмирання залежить випаровування води поверхнею ґрунту.

Нарешті, відновлення запасів ґрунтової вологи залежить від тривалості післязбирального періоду і опадів, що випадають до сівби наступної культури, а також від водопроникності ґрунту (його здатності вбирати вологу опадів і талих вод та пропускати через себе воду в глибші шари), яка, в свою чергу, зумовлена впливом рослин і агротехніки на структурний стан і будову ґрунту. Величина відновлених запасів вологи здебільшого залежить від біологічних особливостей культури. Останнє означає, що правильний підбір культур треба включати в систему заходів щодо доцільного використання вологи для формування врожаю.

Якщо поле звільняється рано (культури на зелений корм, сіно та силос), то запаси вологи відновлюються в ґрунті швидше, ніж після цукрових буряків, соняшнику і кукурудзи, які пізно збирають. Озимі та ярі зернові й зернобобові займають проміжне місце. Після кукурудзи запаси вологи в ґрунті завжди більші, ніж після цукрових буряків, соняшнику, багаторічних трав та інших культур.

Багаторічні дослідження наукових установ показують, що в дуже висушеному ґрунті запаси вологи в післязбиральний період поповнюються більше, ніж у менш висушеному, оскільки акумуляція осінньо-зимових опадів на полях з нижчою кінцевою вологістю ґрунту буває інтенсивнішою. Відносно сухий ґрунт максимально засвоює опади, а насичений вологою має слабку акумуляцію.

Для спрямованого регулювання водного режиму в системі ґрунт - рослина необхідне чергування культур у сівозмінах, при якому раціональне використання рослинами ґрунтової вологи поєднується з наступним відновленням її запасів у відповідних шарах ґрунту. Це особливо актуально в Степу і в районах недостатнього зволоження Лісостепу.

Відомо, що в Степу багаторічні трави починають весняну вегетацію рано (вже на час сівби однорічних культур) і використовують з ґрунту значну кількість весняних запасів вологи. Тому, незважаючи на раннє збирання врожаю (перший укіс), вони висушують ґрунт так сильно і глибоко, що запаси вологи не відновлюються не тільки до сівби озимих, а й ярих культур у наступному році. Через це в посушливих районах бувають випадки, коли після багаторічних трав на один укіс не одержують сходів озимих культур.

Дуже інтенсивно висушує ґрунт люцерна, особливо при багаторічному використанні. При вирощуванні її на одному й тому самому місці протягом чотирьох років і більше використовуються практично всі запаси засвоюваної вологи в кореневмісному шарі ґрунту.

Встановлено, що під багаторічними травами в зоні недостатнього зволоження запаси вологи зменшуються по всьому профілю 1,5-метрового шару, але найсильніше висушуються (особливо при дворічному використанні трав) нижня і подекуди середня третини цього шару, що робить озимі після багаторічних трав вразливішими в посушливих умовах весняно-літнього періоду вегетації, тоді як після кукурудзи на силос у молочно-восковій стиглості сильніше висушені верхні шари ґрунту, тому, незважаючи на дещо більші, ніж після трав, загальні запаси вологи, різко погіршуються умови одержання сходів озимих у роки з недостатньою кількістю опадів восени.

Найбільші і сталі за роками запаси вологи в ґрунті на час сівби озимих бувають після чорних парів, перевага яких у цьому відношенні зростає в районах з недостатньою кількістю опадів (Степ, а також райони недостатнього та нестійкого зволоження Лісостепу).

Волога в ґрунті під чорним паром нагромаджується в основному за рахунок пізньо-осінніх і зимових опадів, а за рахунок весняно-літніх опадів тільки в роки, коли навесні запаси її невеликі і за весняно-літній період випадає близько 250 мм опадів.

Запаси води в ґрунті можуть поповнюватися за період від збирання парозайма-ючої культури до сівби озимих, тому чим триваліший цей період, тим імовірніше поповнення запасів вологи в ґрунті. У Степу на парах, зайнятих культурами, які рано збирають (озиме жито і пшениця на зелений корм, багаторічні трави на один укіс, бобово-злакові сумішки, кукурудза на зелений корм), до сівби озимих нагромаджується засвоюваної вологи більше, ніж на парах, зайнятих культурами, які збирають значно пізніше. За строками збирання попередником озимих культур у південних районах Степу міг би бути і соняшник, особливо, якщо в господарстві висівають ранньостиглі сорти. Проте у зв'язку з великим висушуванням ґрунту на неполивних землях розміщувати озимі після нього недоцільно.

У сівозмінах посушливих районів після кукурудзи на зерно можна розміщувати культури, які повніше використовують ґрунтову вологу, - соняшник, ячмінь, багаторічні бобові трави.

У Степу під кукурудзою, зайнятими парами і озимою пшеницею досить добре відновлюються запаси доступної вологи в глибоких шарах ґрунту. Тому при побудові сівозмін ці культури треба розміщувати так, щоб після культур з глибокопроник-ною кореневою системою відбувалося відновлення запасів ґрунтової вологи на великій глибині. Однак повністю запаси вологи на глибину 3 м і більше протягом одного осінньо-зимового періоду, особливо в південних районах, не відновлюються. За даними наукових установ, після соняшнику і цукрових буряків для цього потрібно не менше трьох-п'яти років. Враховуючи ці та інші обставини, соняшник у сівозмінах не слід повертати на попереднє місце раніше семи років, а цукрові буряки - чотирьох-п'яти років.

В Україні в районах з достатньо тривалим теплим осіннім періодом, особливо на південному заході, широко практикують післяукісні та післяжнивні посіви культур, які рано звільняють поля. Дослідження показали, що найсприятливіші гідрологічні умови для їх вирощування в сівозміні створюються на Поліссі та в районах достатнього зволоження Лісостепу. Завдяки частому випаданню опадів і швидкому відновленню запасів ґрунтової вологи післяжнивні й післяукісні посіви тут майже не відчувають нестачі вологи, а також негативно не впливають на водний режим наступних ярих культур.

Як правило, парове поле в сівозміні йде після соняшника. Але в умовах розвитку різних форм власності або контурно-меліоративної організації території трапляються випадки, коли частіше в сівозмінах з короткою ротацією в останньому полі можуть бути ячмінь, кукурудза на зерно та інші культури. Проте, незважаючи на неоднаковий період парування після різних попередників, запаси вологи на час сівби озимої пшениці бувають практично однаковими.

Використання парового поля під парозаймаючі культури в тій чи іншій мірі призводить до висушування ґрунту. Ступінь висушування ґрунту залежить не стільки від строків збирання парозаймаючої культури, скільки від біологічних особливостей її, технології вирощування та погодних умов. Наприклад, багаторічні трави та вико-вівсяну сумішку збирають значно раніше, ніж кукурудзу на зелений корм, але ж за запасами вологи на час сівби озимини остання не поступається травам.