2. Грунтово-кліматичні умови

Практично вся територія південного Степу України відрізняється високим потенціалом родючості ґрунтів, надмірною кількістю тепла й сонячного світла, довгим безморозним періодом і, як, наслідок, сприятливими умовами для вирощування практично всіх сільськогосподарських культур й, особливо, лікарських та ефіроолійних.

Одним з основних лімітуючих факторів, що стримують отримання високих і стабільних врожаїв сільськогосподарських культур в південному Степу України є нестача вологи.

В зв'язку з цим, у цій зоні періодично повторюються ґрунтові та повітряні посухи, які часто переходять у суховії та пилові бурі. Глибокі дослідження цих явищ вперше були наведені В.В.Докучаєвим та А.А.Ізмаїльським, в своїх класичних роботах, де автори виклали причини посух в степових районах і привели приклади боротьби з ними. Вони підкреслювали, що суттєве значення у боротьбі за накопичення і збереження ґрунтової вологи мають агротехнічні прийоми.

Підтвердження цих суджень ми спостерігаємо в роботах сучасних вчених – Лимар А.О. , Ушкаренко В.О. та інших.

Як правило, дефіцит природного зволоження в південному Степу України обумовлений нерівномірним розподіленням опадів за територією й часом.

За багаторічними даними Державної гідрометеорологічної служби України, гідрометеорологічного центру Чорного і Азовського морів, Херсонського обласного центру з гідрометеорології, гідрометеорологічного центру АР Крим, Миколаївського та Запорізького центрів з гідрометеорології в північний частині зони випадає 380-440 мм опадів, в середній – 340-380, а на півдні – 300-340 мм.

Найбільша кількість їх випадає влітку, менше весною та восени, напроти, дуже мало опадів випадає взимку. Продуктивність залежить від їх інтенсивності, температурного режиму, направлення та швидкості вітру, фізичного стану ґрунту.

Часто випадають невеликі неефективні опади від 1 до 5 мм за добу, причому за теплий період року таких опадів трапляється до 20-25 разів. У зв'язку з цим, що вони випадають у період з високою температурою й низькою вологою повітря, при сильних вітрах, такі опади неефективні, тому що більша частина не долітає до поверхні ґрунту й швидко випаровується.

В літній період опади випадають у вигляді злив. Ймовірність їх в степових районах півдня з сумою опадів 35-55 мм складає 50-75%. Інколи інтенсивність злив сягає 160 і, навіть, 190 мм за добу. При цьому більшість води стікає в балки та інші низини не встигаючи акумулюватись в ґрунт. Такі зливові дощі випадають локально, викликаючи при цьому полягання сільськогосподарських культур, руйнуючи при цьому верхній родючий шар. Особливо шкідливі зливи, що супроводжуються шквальними вітрами та градом.

Періоди злив чергуються з довгими бездощовими періодами, які іноді перевищують 31-40 днів, а за особливо посушливих умов – понад 60 днів. На 8-10 день настає посуха. В таких умовах кількість води, що надходить у рослини з ґрунту, не може задовольнити потреби на транспірацію, клітини рослин при цьому втрачають тургорний стан, а при інтенсивних суховіях навіть гинуть. Несприятливий вплив нестійкого зволоження й періодичних посух в літний період негативно впливає на продуктивність всіх польових культур.

Відомо, що в зв'язку з сильним випаровуванням ґрунтової вологи (в літні місяці більше 250 мм), літнє промочування й збереження її у верхньому шарі ґрунту на період осіннього посіву зберігаються тільки за умов раціонального обробітку ґрунту. Це є запорукою отримання сходів с.-г. культур. Періодичність повторення ґрунтових посух після стернових попередників у південному Степу України складає 65%. Однак, слід зауважити, що навіть по чорному пару один раз у десять років вологість ґрунту буває досить низькою.

Великої шкоди наносить нестача вологи в ґрунті й у весняний період. Відсутність її в ґрунті весною призводить до висушування активного шару, що в свою чергу затрудняє сходи та знижує продуктивність сільськогосподарських культур як озимих, так і ярих.

Гідротермічний коефіцієнт зони складає 0,6. Характерною особливістю регіону є довгий безморозний період, що задовольняє навіть теплолюбні рослини теплом і світлом. Безморозний період триває 175-200, а вегетаційний 220-230 днів.

Для південного Степу України самим теплим місяцем є липень, середньомісячна температура в цей період складає 22-24˚С. Інтенсивне наростання температури починається з третьої декади травня, в цей періодичні температури наближаються до денних. Такі умови є сприятливими для активного росту й розвитку сільськогосподарських культур, які в силу ксероморфного характеру пристосовані до високих температур (кукурудза, соя тощо).

Тепло є одним із важливих факторів життєдіяльності лікарських та ароматичних рослин, тому що від теплової і світлової енергії залежить накопичення основних діючих речовин в отриманому врожаї.

Зима коротка і м'яка, як правило з незначним сніговим покривом та з частими відлигами. Середня температура зими коливається в межах від –1,1 до –3,3^оС.

На перший погляд такі температури не шкідливі для озимих та багаторічних культур. Однак статистичні та літературні дані свідчать, що в цей період на території південного Степу України гине від 20 до 60% озимих.

Недостатня кількість снігу і різкі зміни температур від 5-10˚С до мінус 20-25˚C та сильні північно-східні вітри навіть при невеликих морозах висушують не тільки ґрунт, але й рослину. Як правило після значного похолодання, що призводить до припинення росту, наступає різке потепління, яке спонукує до пробудження вегетації рослини, але її різко затримують наступаючі заморозки. Такі різки зміни температур істотно знижують стійкість рослинного організму в результаті чого рослини можуть загинути. На території південного Степу України в період з грудня по березень спостерігають 42-50 днів з відлигами. Особливо несприятливо впливає зміна температур на стійкість рослин наприкінці зими – на початку весни, коли вдень вона підіймається до 5-7˚С, а вночі та вранці –знижується до –8-10˚С.

Незважаючи на комплекс несприятливих факторів, що негативно впливають на лікарські й ефіроолійні культури, в зимовий період достатня забезпеченість рослин вологою й елементами живлення в осінній період знижує їх негативну дію.

Таким чином, південний Степ України характеризується довгим безморозним періодом, великою кількістю тепла і сонячного світла, частими суховійними вітрами, невеликою кількістю опадів, нестійкою малосніжною зимою, сухим і жарким літом, короткою весною і в більшості випадках сухою сонячною осіню. Основним лімітуючим фактором, що струмує отримання високих і стабільних врожаїв сільськогосподарських культур є волога. Тому для підвищення продуктивності рослин необхідно використовувати зрошення.

Територія південного Степу України представлена в основному двома типами – чорноземом та каштановими ґрунтами. З чорноземних ґрунтів найбільше поширення має чорнозем південний, а з каштанових: темно-каштанові, каштанові, світло-каштанові та солонці. Південні чорноземи займають 33%, а темно-каштанові ґрунти – 27% площі.

Потужність гумусової частини профілю чорноземів південних значною мірою залежить від їх географічного положення і гранулометричного складу материнських порід. У Задніпровському районі потужність профілю коливається в межах 65-85 см, в АР Криму – 45-65 см.

Гумусова частина профілю диференціюється на гумусовий (Н), верхній перехідний (Нр) та нижній перехідний (Ph) горизонти.

За механічним складом у південному Степу розповсюдженні, головним чином, легко- й важкосуглинкові ґрунти з вмістом гумусу 2,5 і 4,5%, відповідно.

Ці ґрунти мають такі фізико-хімічні показники: сума увібраних основ в шарі 0-45 см 23-33 мг-екв на 100 г ґрунту, ступенів насичення основами 92-95%, відношення обмінного кальцію до магнію 3,5:1. Наявність обмінного увібраного натрію становить 0,1-1 мг-екв на 100 г ґрунту. рН середовища дорівнює 6,5-7,5, гідролітична кислотність 1,2-1,5.

Щільність складання ґрунту залежно від горизонту складає 1,26-1,43 г/см³ при зниженні показника загальної пористості його з 54 до 46%. Найбільша польова вологоємкість ґрунту складає 140-150 мм продуктивної вологи в метровому шарі.

Валовий вміст основних елементів живлення становить азоту 0,10-0,20, фосфору 0,10-0,15 і калію більше 2%.

Чорноземи південні придатні для вирощування високих врожаїв всіх сільськогосподарських культур в тому числі лікарських і ефіроолійних, але при їх вирощуванні особливу увагу слід приділяти внесенню азоту і фосфору.

Каштанові ґрунти діляться на три підтипи: темно-каштанові, каштанові та світло-каштанові.

Для темно-каштанових слабосолонцюватих ґрунтів характерним є чітка диференціація профілю. Товщина гумусового горизонту складає 40-50 см з вмістом гумусу 2-3,5%. Щільність складання становить 1,25-1,35, щільність твердої фази ґрунту 2,65-5,69г/см³. Сумарна шпаруватість у нього складає 45-50%, а вологість в'янення 6-8%. рН середовища 1,2-1,4. Ємність поглинання 30-35, сума поглинальних основ 24-28 мг-екв в 100г ґрунту. Ступінь насиченості основами складає 98-100%. Співвідношення між обмінним кальцієм і магнієм знаходиться в межах 2-4:1. Карбонати залягають на глибині 50-60 см. Ґрунти містять незначну кількість обмінного натрію 0,1-2 мг-екв на 100 г ґрунту. Валовий вміст елементів живлення складає: азоту 0,13-0,16, фосфору 0,1-0,13 і калію 2,5-2,8%.

Наявність в невеликій кількості перегною та присутність Na обумовлює без структурність верхнього горизонту темно-каштанових ґрунтів. Крім того в них знижується загальна і особливо некапілярна пористість, а також капілярна вологоємність. Порівняно з південними чорноземами в них міститься більше зв'язаної води. Кількість продуктивної вологи в метровому шарі ґрунту складає 145-155 мм.

В умовах природного зволожування польові культури в повній мірі забезпечені лише рухомими формами калію. Протягом всього періоду вегетації рослини відчувають явну нестачу в рухомих формах азоту та фосфору.

Приморські райони південного Степу України займають каштанові солонцюваті ґрунти. Елементи ґрунтового комплексу цих районів є солонці. Відрізняються каштанові солонцюваті ґрунти світлим забарвленням верхніх гумусових горизонтів, потужність яких складає 22-28 см, що різко переходять у ущільнений ілювіальний горизонт. Глибше залягає ґрунтоутворювальна порода, з 50 до 120 см з рясною білозіркою. В легких за гранулометричним складом лесах білозірка м'яка, розпливчаста і залягає на глибині 100-150 см. Ґрунти скипають на глибині 45-65 см, причому скипають тільки плями карбонатів, а не сам ґрунт. Верхній горизонт має світлу кремнеземисту присипку. Сума увібраних основ в шарі 0-35 см складає від 20 до 38 мг-екв на 100 г ґрунту та важкосуглинкових і від 14 до 17 мг-екв в піщаних легкосуглинкових. При цьому ввібраний (поглинутий) Са складає від 14 до 23 мг-екв, Mg - від 5 до 15, a Na - від 0,4 до 1,5 мг-екв. Щільність складання при цьому поступово зростає з 1,2 у верхніх горизонтах до 1,6 г/см³ в ілювіальному, а пористість при цьому знижується від 55 до 43%. Із загальної водоутримуючої здатності котра складає 350 мм вологи в метровому шарі ґрунту, біля 225 мм є непродуктивною.

Каштанові ґрунти виділяються низкою водостійкістю структурних агрегатів орного шару.

Комплекс агротехнічних прийомів з обов'язковим внесенням органічних та мінеральних добрив, на каштанових ґрунтах буде сприяти підвищенню продуктивності лікарських культур.

Порівняно з темно-каштановими та чорноземами південними каштанові солонцюваті ґрунти що займають значні масиви від Південного Бугу, до узбережжя Азовського моря і Сиваша містять невелику кількість гумусу 1,05-2,5% і азоту. Використання цих ґрунтів обмежено. Але незважаючи на ці недоліки впровадження раціональної системи обробітку ґрунту у взаємодії з внесенням добрив дозволить більш раціонально використовувати родючість даного типу ґрунтів і отримувати високі врожаї.

На півдні України вздовж узбережжя Азовського і Чорного морів невеликими плямами розташовані солонці. Вони мають несприятливі для сільськогосподарського виробництва фізичні властивості.

Тому для успішного використання цього типу ґрунтів у сільськогосподарському виробництві застосовують меліоративні заходи, щоб покращити їх водно-фізичні властивості.

Дослідні ділянки лабораторії зрошення, де я проходив практику розташовані на чорноземі південному легкосуглинковому. В орному шарі містилось гумусу 2,36%, легкогідролізованого азоту – 3,25 мг/100 г ґрунту, рухомого фосфору – більше 8, а обмінного калію 60 мг/100 г ґрунту, рН водяної витяжки – 6,97.

Агрофізичні властивості ґрунту були такими: об'ємна маса 1,38 г/см³, загальна шпаруватість 48,0%, найменша вологоємність – 22,0%, а вологість в'янення – 9,1%.

Основні водно-фізичні властивості грунту дослідного поля наведені в додатку А.

Вміст гумусу в орному шарі грунту (0-25 см) становить 2,15% і з глибиною суттєво знижується (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Основні агрохімічні властивості ґрунту

Шар грунту, см	Вміст гумусу, %	Валовий азот, %	Валовий фосфор, %	Нітрифікаційна здатність грунту, мг/кг	Рухомий фосфор мг/кг	Обмінний калій, мг/кг	Сума легкорозчинних солей, %
0-25	2,15	0,171	0,091	190	19,7	330	0,08
25-40	1,65	0,147	0,071	86	15,6	260	0,07
40-60	1,08	0,10	0,041	63	13,0	210	0,06
60-80	0,77	0,092	0,045	36	14,7	210	0,07
80-100	0,51	0,091	0,047	78	15,9	200	0,06

Загальний вміст азоту та фосфору в орному шарі грунту низький (відповідно 0,17 та 0,09).

Тому, для одержання високих врожаїв сільськогосподарських культур необхідно вносити мінеральні та органічні добрива. Вміст обмінного калію становить 330 мг/кг грунту і його достатньо для нормального живлення рослин. В цілому, агрохімічні властивості грунту вказують на середній рівень родючості.

В складі поглинених основ орного шару грунту значне місце належить Са²⁺ + Мg²⁺, в меншій кількості Na⁺ + K⁺. Вміст Са²⁺ в шарі грунту 3-22 см складає 16,98 мг/екв на 100г сухого грунту, або 80 – 99% від суми поглинених основ. Вміст Мg²⁺ відповідно – 4,14 мг/екв на 100г грунту або 19,01%. рН сольової витяжки орного шару грунту становить 6,8. За механічним складом грунт середньосуглинковий.

За даними Херсонської агрометеостанції, яка розташована приблизно на відстані 1 км від дослідних ділянок, перехід середньодобової температури повітря через 0°С в сторону її зниження за останні роки проходив на початку грудня і співпадав з календарним строком настання зими (табл. 2.2).

Таблиця 2.2

Дати переходу середньомісячних температур повітря

Роки	Перехід температури повітря через
	0°С		5°С		10°С		15°С
	весною	осінню	весною	осінню	весною	осінню	весною	осінню
2012	21.01	1.12	28.02	30.11	14.04	12.10	30.04	28.09
2013	25.03	4.01	11.04	8.11	12.04	14.10	2.05	7.10
Середньо-багаторічна	4.03	1.12	26.03	13.11	16.04	19.10	8.10	26.04

Кількість опадів, що випадали за роки проведення досліджень в найбільшій мірі визначались циклонічною діяльністю атмосфери і носили континентальний тип річного ходу опадів, так як сума їх за теплий сезон перевищувала суму атмосферних опадів за холодний період. При цьому сума опадів за теплий період (квітень – жовтень) за даними Херсонської агрометеорологічної станції у 2012-2013 рр., складала (176,2,0-151,8) мм і суттєво перевищувала суму опадів (106,8-143,4 мм) за холодний сезон (листопад – березень) (рис. 2.1).

За вегетацію ярих культур, що склала у 2010 році 79 днів, випало 75,9 мм (72,3% середньобагаторічної норми (105,0 мм) опадів. Розподіл їх по фазах розвитку рослин був вкрай нерівномірним, а максимальна кількість (57,8 мм) прийшлася на міжфазний період цвітіння – пожовтіння листя (рис. 2.2). Температурний режим, як і в попередні роки, був жорстким.

Для 2010 року була характерна недостатня кількість опадів, особливо у зимовий – 75,5%, весняний – 76,4 і літній періоди – 99,5% до середньобагаторічної кількості. В осінній сезон кількість атмосферних опадів була вищою норми і склала 152,3 мм, або 169,6%.

Рис. 2.1. Сума атмосферних опадів за холодний і теплий періоди та

в цілому за рік, 2012-2013 рр., мм

Рис. 2.2. Кількість атмосферних опадів за сезонами 2013 року та

вегетаційний період ярих культур, мм

Середня температура повітря в березні склала 6,4^оС, квітні 3,9 і травні 17,3^оС. Максимальна температура повітря в літній період спостерігалася у липні – 40,5^оС. Середня температура повітря у червні становила 20,6^оС, липні – 26,6 і серпні – 22,4^оС, а середня відносна волога, відповідно, 67%, 51 і 58% (табл. 2.3).

Таблиця 2.3

Метеорологічні умови 2010 року

Місяць	Температура повітря, 0С			Опади, мм	Відносна волога повітря, %		Дефіцит вологи повітря, мб
	мах	міn	середня		середня	міn
Січень	10,6	-19,0	-2,1	10,2	87	43	0,7
Лютий	14,9	-5,0	4,3	22,3	84	40	1,5
Березень	18,8	-3,6	6,4	48,7	74	22	2,9
Квітень	23,1	-3,0	3,9	11,7	66	25	5,2
Травень	31,5	5,3	17,3	7,1	58	19	9,8
Червень	36,0	8,0	20,6	62,9	67	27	10,1
Липень	40,5	12,4	26,6	38,6	51	24	18,3
Серпень	32,7	12,1	22,4	18,2	58	21	12,7
Вересень	32,1	7,4	18,1	38,9	69	21	7,7
Жовтень	21,7	1,2	10,2	72,6	78	34	3,1
Листопад	18,8	-0,3	6,3	40,8	90	46	0,9
Грудень	7,7	-18,1	-6,3	9,9	79	38	0,8

Особливо велика кількість атмосферних опадів випала в зиму – 106,8 мм, або 138,9% до норми, відповідно, весною – 112,7 мм (127,6%) і літом – 153,8 мм, або 127,8% до середньої багаторічної кількості опадів. Разом з тим в осінній період випало лише 74,3 мм, або 82,7% до норми. Найбільш посушливий був вересень, коли випало всього 4,9 мм опадів. Середня відносна волога у червні досягала 55%, у серпні і вересні – 62%, мінімальна у травні – 14%.

За весняний і літній сезони 2013 р. опадів випало на 27,5 і 31,8% більше за середньобагаторічну норму, що дуже позитивно відзначилося на продуктивність с.-г. культур (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Кількість атмосферних опадів за сезонами 2013 року та вегетаційний період у роки досліджень та середньобагаторічними показниками

Метеорологічні умови за 2013 рік приведено за даними спостережень Херсонської агрометеорологічної станції, яка знаходиться поблизу дослідного поля.

За погодними умовами 2013 р. характеризувався спочатку як сприятливий, проте поринаючи з другої половини літнього періоду – спостерігалася недостатня кількість опадів та високі температури (табл. 2.4).

Таблиця 2.4

Характеристика погодних умов у 2013 році

Місяці	Метеорологічні показники
	середньодобова температура повітря, ˚С	середньодобова температура на поверхні ґрунту, ˚С	швидкість вітру, м/с	відносна вологість повітря, %	сума опадів, мм
Січень	3,8	-1,8	11,2	83,2	48,1
Лютий	-0,2	-6,7	10,5	81,4	25,4
Березень	6,0	-1,4	11,2	68,5	14,8
Квітень	9,6	1,2	7,4	60,8	23,2
Травень	19,4	10,2	7,3	59,4	10,2
Червень	23,6	15,1	10,5	56,4	24,0
Липень	25,7	16,4	10,3	52,2	12,8
Серпень	25,5	17,5	10,0	56,1	28,9
Вересень	17,4	10,7	9,7	71,2	44,4
Жовтень	12,3	6,1	8,3	77,8	53,7
Листопад	3,0	-1,7	10,0	84,5	73,2
Грудень	0,6	-1,4	9,3	88,2	23,2
За рік	12,2	5,4	9,6	70,0	381,9

За цей період випало 91,7 мм атмосферних опадів (84% середньо багаторічної норми). Весняно-літній період характеризувався невеликою кількістю опадів (38,5 мм), високою температурою повітря в травні та червні (вище норми на 2,9˚ та 3,1˚С, відповідно) і тривалими суховіями.

У період інтенсивного утворення листя, пагонів, бутонізації і цвітіння пшениці співпав з надзвичайно спекотливою погодою (середня температура повітря в третій декаді травня і в першій декаді червня становила відповідно 24,8 та 23,2˚С при нормі 18,1 і 19,6˚С), повітряною та ґрунтовою посухою. В цілому згідно розрахунків температура повітря у травні перевищувала середні багаторічні показники на 2,9˚С, у червні – на 2,9, у липні – на 2,6, у серпні – на 3,5, у вересні – на 0,7˚С. Кількість атмосферних опадів за травень та літні місяці була на 66,4 мм (35,4%) меншою за середньобагаторічні показники. Максимальні середньодобові температури повітря у червні сягали 32-36˚, а у липні і серпні – 36-38˚С.