Землеробство - Гудзь В.П. - 5.4. Оптимальні параметри властивостей ґрунту, що формують його ерозійно стійку поверхню

При інтенсифікації землеробства для надійного захисту ґрунтів від ерозії особливе значення має встановлення відповідності властивостей ґрунту вимогам не тільки вирощуваних культур, а й здатності протистояти ерозійній дії води і вітру. У зв'язку з цим велике практичне значення мають такі важливі показники, як генезис ґрунтового покриву і допустимі межі втрати його від ерозії, кількість гумусу, поживних речовин МРК, води, технологічні показники ґрунту (твердість, щілинність, об'ємна маса), водний режим (вологість, водопроникність, запаси вологи перед сівбою і за фазами розвитку рослин), якість обробітку ґрунту (обертання скиби, розпушення, кришіння, переущільнення), засміченість посівів (наземна) і ґрунту (потенційна), економічні показники (продуктивність праці, витрати палива, енерго- і ресурсозбереження, урожайність, собівартість).

Кращі для більшості вирощуваних культур легкі за гранулометричним складом суглинкові й супіщані ґрунти, багаті на органічну речовину, малопридатні - піщані та слабоокультурені ущільнені. Останні відзначаються більш високою об'ємною масою, низькою шпаруватістю, що гальмує проникнення води й погіршує аерацію. На таких ґрунтах вода із капілярної переходить у плівчасту, яка менше засвоюється кореневою системою. Зростає стік води опадів, ускладнюється обробіток, знижується або залишається на рівні урожай вирощуваних культур.

До головних природних факторів ущільнення ґрунту належать: високий вміст фізичної глини, низька оструктуреність, надмірне зволоження в поєднанні з наступним висушуванням, низький вміст органічної речовини, зливи тощо.

Основні штучні фактори ущільнення ґрунту: важкі сільсько-господарські машини і трактори, недостатня глибина обробітку, зайві проїзди машин, транспортування в полі при надмірній вологості ґрунту, обробіток перезволоженого або сухого ґрунту, недостатнє внесення органічних речовин, насичення сівозмін просапними культурами і відсутність багаторічних трав.

Особливо несприятливі умови розвитку сільськогосподарських культур створюються внаслідок тривалого обробітку на одну й ту саму глибину плоскими лемешами плугів і плоскорізів. При їх застосуванні на глибині обробітку створюється підошва з великою об'ємною масою і малою кількістю макропор. Вона сильно обмежує глибину проникнення коренів, загальний розмір кореневої системи і міграцію вологи. При порівняно нетривалій посусі на таких ділянках рослини сильно страждають від нестачі вологи, тому що глибше від плужної підошви не можуть її використовувати, бо там мало або немає коренів. Волога, що міститься в ґрунті вище від плужної підошви, при підвищеній температурі повітря швидко випаровується, що не дає змоги ефективно використовувати поживні речовини ґрунту і добрив.

Доцільність розущільнення плужної підошви очевидна, і ця робота широко ведеться в багатьох країнах не тільки на важких глинистих ґрунтах, а й на всіх інших оброблюваних землях.

За глибокого розпушування підвищується водопроникність підошви в 10-15 разів і збільшується загальний обсяг пор, зайнятих повітрям. Надлишок води при цьому швидко просочується в ґрунт, внаслідок чого можливий його більш ранній весняний обробіток.

Для розущільнення ґрунту достатня глибина його розпушення, що перевищує товщину плужної підошви на 5-7 см. Зайва глибина обробітку призводить до значних витрат коштів і палива.

Ґрунти з високою рівноваговою щільністю будови важкого грануло-метричного складу обробляють частіше, ніж з низькою. Ґрунти з високим вмістом гумусу і водотривких агрегатів понад 40% у природному стані досить пухкі, тому на них потрібно застосовувати тільки необхідну для вирощування сільськогосподарських культур кількість обробітків (табл. 37).

Таблиця 37

Рівновагова й оптимальна для польових культур щільність ґрунту, г/см³

У табл. 38 наведено узагальнені за літературними джерелами показники оптимальної для польових культур і рівновагової щільності будови окремих ґрунтів різного гранулометричного складу. Чим більша різниця між цими показниками, тим вища агротехнічна ефективність розущільнення ґрунту.

Для більшості зернових культур на середньо- і важкосуглинкових ґрунтах оптимальні умови для росту й розвитку складаються при діапазоні щільності від 1 до 1,3 г/см³, на піщаних і супіщаних - 1,20-1,50 г/см³.

Користуючись наведеними даними оптимальної щільності ґрунту для різних культур, слід мати на увазі, що вони не є в повному розумінні константами і змінюються під дією кліматичних факторів і заходів, які застосовуються при вирощуванні культур. При високому зволоженні оптимум у межах установленого діапазону зміщується до нижчих значень щільності, а в умовах недостатнього зволоження - до вищих. Фізична суть такої закономірності пов'язана з умовами випаровування води, її рухом у ґрунті, аерацією. При високому вмісті води, близькому до найменшої вологоємності, її пересування зменшується в пухких ґрунтах і збільшується в ущільненнях, а необхідний рівень аерації підтримується лише за рахунок некапілярних проміжків. При низькому вмісті води, близькому до значення вологості розриву капілярних зв'язків, аерація не є лімітуючим фактором. Втрати води на фізичне випаровування в цьому разі із щільного ґрунту значно менші, ніж із пухкого, і насамперед за рахунок зниження рівня конвекційно-дифузних процесів її пересування в пароподібному стані.

Оцінка ступеня сприятливості ґрунтових умов за показниками щільності більш об'єктивна для ярих культур. Для озимих помітну роль відіграють умови перезимівлі.

За оптимальних умов для сходів і подальшого росту рослин озимі на високоу-щільнених ґрунтах можуть загинути від притертої льодової кірки після зимових відлиг. За даними Інституту землеробства УААН, при зміні щільності будови дерново-підзолистого супіщаного ґрунту від пухкого до сильноущільненого загибель озимих у зими з льодяною кіркою зростала від 29 до 42% (А. М. Малієнко).

Для вирощування культур у стартовий період особливо важливе значення має фізичний стан і будова посівного шару, тієї його частини, яка формує насіннєве ложе. Для посилення протиерозійної стійкості суглинкового ґрунту, збереження достатніх запасів доступної вологи на глибині загортання насіння в структурі його поверхневого шару повинні переважати грудочки діаметром 0,5-20 мм, а в посівному 0,5-3 мм; пилу (часток розміром 0,25 мм) має бути не більше ніж 8-11%. При більшому розпиленні зростають капілярний рух води та її випаровування.

Наведені параметри забезпечуються внаслідок зменшення і поєднання технологічних операцій, використання комбінованих і широкозахватних агрегатів, застосування машин і знарядь, які працюють у режимі мінімального пошкодження мульчі й винесення на поверхню зволожених нижніх шарів ґрунту. За будь-яких умов передбачається така система заходів, коли втрати ґрунту внаслідок ерозії не будуть перевищувати його здатності до самовідновлення: 1-2 т на рік дерново-підзолистих і лісових; 4-5 т чорноземів звичайних і вилугуваних; 2-3 т чорноземів південних і каштанових ґрунтів (табл. 38).

Зменшити руйнівну дію ерозії можна використанням властивостей ґрунту протистояти негативній дії води і вітру. Найбільш стійкий у цьому відношенні ґрунт, у якого не тільки в підорному, а і в поверхневому шарі не менше ніж 40% водотривких агрегатів. Міцна (стійка проти руйнівної дії води) і зв'язана (здатна протистояти вітру) структура створюється і підтримується правильним обробітком ґрунту в стані його спілості (60-70% НВ).

При обробітку спілий ґрунт не пилить, не липне до робочих органів ґрунтообробних знарядь і добре кришиться на грудочки. Сухий і перезволожений ґрунт при обробітку створює брили (особливо при вмісті в його складі понад 30% глини), які взимку добре протистоять ерозії, але з часом це призводить до сильного розпорошення структури, зниження її стійкості та зв'язаності. Такий ґрунт уже після перших дощів навесні створює щільну кірку, слабко вбирає вологу, незатримані опади спричинюють його змив, а кірка - випаровування вологи.

Створення ерозійно стійких грудочок розміром 1-10 мм обробітком у стані спілості ґрунту доцільне на глинистих і суглинкових ґрунтах. Не можуть створювати стійких і зв'язаних грудочок піщані, супіщані і каштанові ґрунти, тому на них захист необхідно здійснювати в усіх випадках тільки за рахунок обробітку із збереженням на поверхні післяжнивних решток і мульчування.

Таблиця 38

Оптимальні і мінімально допустимі показники властивостей ґрунту, що визначають його родючість і протиерозійну стійкість (І. А. Пабат)

У стійкості ґрунтів проти вітрової ерозії основну роль відіграють грудочкуватість верхнього шару (0-5 см), міцність стійких проти видування агрегатів розміром понад 1 мм і кількість умовної стерні на поверхні. Для більшості ґрунтів при вмісті у верхньому шарі грудочок розміром більше 1 мм понад 60% від його сухої маси, останні досить стійкі проти видування і сильно пилять, якщо їх менше ніж 50%. Установлено (А. И. Бараев, 1975), що грудочки розміром до 1 мм починають рухатися при швидкості вітру від 3,8 до 6,6 м/с, а агрегати, крупніші за 1 мм, - при різко (майже вдвоє) зростаючій швидкості - при 11,2 м/с.

Після основного обробітку грудочкуватість верхнього шару більшості суглинкових ґрунтів становить 60-80%. У кінці зими і навесні під впливом змін погоди (промерзання, відтавання, зволоження, висушування) агрегати ґрунту швидко руйнуються до ерозійно небезпечних розмірів. Грудочкуватість знижується до 30-40%.

За таких умов для запобігання видуванню ґрунту необхідно на кожний 1% зниження грудочкуватості верхнього шару мати на поверхні додатково 8-10 шт./м² умовної стерні. З практичної точки зору це повинно бути не менше як 200 шт./м², або 0,4-0,5 кг/м² післяжнивних решток зернових колосових, 0,75-1,20 кг/м² соняшнику чи кукурудзи. Зменшення кількості післяжнивних решток проти наведеної в 1,5-2 рази призводить до помітного посилення вітрової ерозії.

Встановлено, що водній ерозії легкий суглинок піддається при швидкості стікання води 0,4-0,9 м/с, а ущільнена глина - 0,7-1,2 м/с. При відсутності рослиної мульчі удари краплин дощу, руйнуючи структуру поверхні ґрунту, створюють суспензії 20%-ої концентрації. Така суспензія із завислих суспензованих змулених часток ґрунту може рухатися вниз по схилу при будь-яких швидкостях води, навіть близьких до нуля. Для захисту ґрунтів від водної ерозії в таких випадках потрібно не менше ніж 600 шт./м² післяжнивних решток колосових культур довжиною 16-18 см. При цьому найефективніша стояча стерня, розміщена в рядках упоперек основного схилу. Змив ґрунту в цьому разі порівняно з відкритим фоном зменшується в 10-12 разів.

Стерня висотою 6-8 см знижує еродованість тільки в 3-4 рази. При такому зрізі на полі, як правило, залишається в перерахунку на умовну стерню не більше як 30 шт./м² післяжнивних решток, що менше необхідної кількості для формування ерозійно стійкої проти води поверхні в 2, а з урахуванням мінералізації - в 3-4 рази.