Розділ iіі. Структурно – агрегатний склад чорнозему типового за умов різних систем землеробства
На сьогодні поняття «структура ґрунту» трактується , в першу чергу, як конкретний фізичний стан ґрунту, певної форми, розміру, а також розміщення елементарних ґрунтових частин, яке визначається кількісним співвідношенням і взаємозв'язком між ними, будучи основою формування похідних агрегатів (В.В.Медведев, 1973). Тому структура ґрунту і є головним визначальним показником її фізичного стану. При цьому структура ґрунту являє собою розподіл ґрунтових фазових компонентів , які і визначають будову парового простору ґрунту (Г.В. Добровольский, 2002). Таким чином, можна стверджувати, що дослідження структурно - агрегатного складу і до сьогодні не втрачає своєї актуальності, так як давно відомий величезний вплив структури ґрунту на водно- повітряний, тепловий, і поживний режими . У той же час , структурний ґрунт є основою для забезпечення гармонійного зв'язку між ними. Оскільки, тільки структурний ґрунт, зберігаючи вологу усередині агрегатів, здатний підтримати біологічну діяльність, забезпечити обмінні процеси і кращі умови живлення рослин. При цьому структурний ґрунт легше піддається обробці, дозволяючи формувати параметри будови, необхідні для рослин. Структурний ґрунт забезпечує так само безперешкодне освоєння ґрунтового простору і проникнення коренів рослин вглиб ґрунту, де майже завжди в наявності волога. Тобто, тільки добре структурний ґрунт може максимально реалізувати можливості адаптації сільськогосподарських культур до несприятливих умов навколишнього середовища (В.В. Медведев, 2008). Посилаючись на перераховані характеристики можна зробити найважливіший висновок, що структура відіграє найважливішу роль в родючості ґрунту.
Аналіз наукової літератури показав, що в процесі обробки відбувається руйнування структури ґрунту, що тягне за собою деградацію його агрофізичних властивостей. Погіршення структурного стану чорноземів , тобто розпилення структури, утворення глибистої в результаті тривалого сільськогосподарського використання, плужної підошви і деградації всього комплексу агрофізичних показників, та зменшення стійкості до ерозії, зазначалося ще багатьма вченими (В.В. Докучаєв, 1949;П.А. Костичев, 1891 та ін.). Відзначалось (П.А. Костичев, 1891), що в нетривало розораних цілинних чорноземах переважають зернисті агрономічно цінні агрегати. Але при тривалій обробці цих ґрунтів, структурні грудочки в орному шарі руйнуються, у зв'язку з чим, погіршується водний і повітряний режими . В той же час, стійкість ґрунтів до деградації визначається як протидія ґрунтів процесів руйнування їх структури, тобто здатність зберігати в оптимальному стані свою будову і щільність. Разом з тим, деякі фахівці використовують параметри макроструктури ґрунтів як визначальні показники диференціації фізичного стану цілинних ґрунтів і ґрунтів після антропогенного навантаження (В.В. Медведев, 1973). Також варто відзначити той факт, що інтенсивні системи землеробства призводять не тільки до порушення структурного стану, а й до порушення екологічної рівноваги агроекосистем, а також забрудненню ґрунтів пестицидами, важкими металами - канцерогенами та іншими хімічними речовинами, що в кінцевому результаті впливає на якість і безпеку сільськогосподарської продукції. Тому на сучасному етапі розвитку сільського господарства важливе місце в розвитку землеробства займає органічне землеробство, яке забезпечує виробництво екологічно безпечними продуктами харчування за умови збереження родючості ґрунту та охорони навколишнього середовища.
Проведені дослідження в цілому показали, що структурний стан чорнозему типового в цілому залежить від використовуваних систем землеробства. Так, дані сухого просіювання показують, що при всіх системах землеробства в ґрунті переважають структурні агрегати > 5 мм і, відповідно , найменше міститься структурних агрегатів менше 1 мм. Така тенденція зберігається по всіх трьох фазах розвитку проса (до посіву , фаза викидання волоті, після збирання врожаю). Що не можна сказати , про агрономічно цінні агрегати розміром 1 - 3 мм , в яких при різних системах землеробства відбуваються деякі варіації у всіх трьох періодах.
Отже, у період до посіву в (0 – 20 см) шарі ґрунту органічної системи землеробства контроль уміст агрономічно цінних агрегатів 1 – 3 мм складає 28,6%. З глибиною їх вміст зростає на 4,9%. Варто відмітити, що в орному шарі ґрунту кількість структурних агрегатів розміром менше 1 мм становить 19,7%. З глибиною їх вміст варіює, так у досліджуваній товщі 20 – 40 см органічної системи землеробства без добрив міститься структурних окремостей на порядок менше. Слід відзначити, що кількість структурних агрегатів фракції розміром більше 5 мм, в орному шарі ґрунту становить 51,8%, з відривом на 1,6% більше в досліджуваній товщі 20 – 40 см.
У той же час, в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) органічної системи землеробства с інокулянтами кількість структурних агрегатів розміром 1 – 3 мм становить на 1,8% вище у порівнянні с підорним шаром грунту. При цьому, майже аналогічна ситуація вимальовується із фракцією менше 1 мм. Але слід зазначити, що кількість структурних агрегатів більше 5 мм у верхньому шарі ґрунту становить 52,2. З глибиною (20 – 40 см) їх уміст зменшується на 2,7%.
Проведені дослідження показують, що у досліджуваній товщі 0 – 20 см інтенсивної системи землеробства без добрив кількість агрономічно цінних агрегатів розміром 1 – 3 мм практично однакова у порівняні з більш глибоким шаром ґрунту (20 – 40 см). Слід звернути увагу, що з глибиною уміст структурних окремостей розміром менше 1 мм майже не варіюється . Аналогічна картина вимальовується із більш крупною фракцією розміром більше 5 мм.
Рис.4.1. Кількість структурних агрегатів в шарі ґрунту 0 – 20 см чорнозему типового
Варто відмітити, що при інтенсивній системі землеробства з добривами в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) кількість структурних агрегатів 1 – 3 мм становить 25,4%. Але, з глибиною (рис.4.2.) їх уміст зростає на 3,2%.
Рис.4.2. Кількість структурних агрегатів в шарі ґрунту 20 – 40 см чорнозему типового
У той же час, з діаграми витікає (рис.4.1.), що уміст структурних агрегатів розміром менше 1 мм у товщі ґрунту (0 – 20 см) не значно вищий у зіставленні з підорним шаром ґрунту. Необхідно зазначити, що на варіанті інтенсивній системі землеробства (нітроамофоска) у дослідженому шарі ґрунту 0 – 20 см вміст структурних окремостей розміром більше 5 мм складає 54,2%, у шарі ґрунту 20 – 40 см їх кількість зменшується на 2,3% .
Таким чином , у період до посіву в досліджуваних шарах ґрунту обох варіантів органічної системи землеробства (контроль та органічної з інокулянтами) спостерігалося практично однаковий вміст агрономічно цінних агрегатів розміром 1-3 мм. З глибиною їх кількість дещо варіюється. Така ж картина вимальовується і в обох умовах інтенсивної системи землеробства (без добрив і з добривами). Отже, застосування інокулянтів при органічної системі землеробства і мінеральних добрив при інтенсивній системі землеробства не робить впливу на структурний стан чорнозему типового в передпосівний період. Порівняння ж систем землеробства показує при органічної системі землеробства кількість агрономічно цінних агрегатів на порядок вище, ніж при інтенсивній системі землеробства. Але слід звернути увагу на те, що кількість структурних агрегатів розміром менше 1 мм в досліджуваних шарах ґрунту відзначалась варіабельність у всіх чотирьох варіантах. Варто також в свою чергу підкреслити той факт, що варіабельність фракції більше 5 мм не спостерігається
Хотілося б особливо зупинитися на структурному стані чорнозему в фазу викидання волоті, так як в цей період йде основна підготовка до формування майбутнього врожаю. У цю фазу розвитку рослин у грунті найбільш інтенсивно відбуваються фізіологічні та біологічні процеси, що в кінцевому рахунку позначається на всьому ґрунтовому тілі. Структурний стан грунту теж зазнає певних змін.
Сухе просіювання показало, що кількість структурних агрегатів розміром більше 5 мм на варіанті органічної системи землеробства без добрив у товщі ґрунту 0 – 20 см становить 53,4%, з глибиною (20 – 40 см) їх вміст зменшується на 3,4%. У той же час, в орному шарі ґрунту кількість структурних окремостей розміром 1 – 3 мм становить 19,8, в підорному шарі ґрунту відсоток зростає до 23%. З діаграми витікає, що у товщі ґрунту 0 – 20 см міститься структурних окремостей 24,7%. З глибиною ( 20 – 40 см) містить найбільша кількість структурних агрегатів < 1 мм порівнюючи з усіма досліджуваними варіантами і становить 27,1%.
Рис.4.3. Кількість структурних агрегатів в шарі ґрунту 0 – 20 см чорнозему типового
При цьому у шарі 0 – 20 см агрегати розміром > 5 мм на варіанті органічної системи землеробства с інокулянтами 51,9. В підорному шарі (20 – 40 см) їх кількість незначно зменшується (1,1%). Але слід зазначити, що кількість структурних агрегатів 1 -3 мм у верхньому шарі ґрунту становить 22,0. З глибиною (20 – 40 см) їх уміст зменшується на 1,4% (рис.4.4). У той же час, майже аналогічна ситуація вимальовується із фракцією менше 1 мм.
Проведені дослідження показують, що у досліджуваній товщі 0 – 20 см інтенсивної системи землеробства без добрив кількість структурних агрегатів розміром більше 5 мм становить 54,7%. З глибиною (20 – 40 см) їх вміст зменшується на 2,1% Слід звернути увагу, що з глибиною уміст структурних окремостей розміром менше 1 - 3 мм помітно варіюється. Так у шарі ґрунту 0 – 20 см кількість агрегатів 1- 3 мм становить 23,5%. З глибиною їх кількість поступово зростає і у шарі 20 – 40 см складає 28,6%. Дещо інша картина вимальовується із меншою фракцією розміром менше 1 мм. У той же час, в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) їх вміст становить 21,9%. У більш глибоких шарах ґрунту (20 – 40 см) уміст агрегатів менше 1 мм падає на 3,1%
Рис.4.4. Кількість структурних агрегатів в шарі ґрунту 20 – 40 см чорнозему типового
Порівняно з органічною системою землеробства без добрив, кількість структурних агрегатів < 1 мм у інтенсивної системи не удобреної менша.
Варто відмітити, що при інтенсивній системі землеробства з добривами в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) кількість структурних агрегатів більше 5 мм становить 54,3%. Але, з глибиною їх уміст зменшується на 1,8%. У той же час, з діаграми витікає, що уміст структурних агрегатів розміром менше 1 – 3 мм у товщі ґрунту (0 – 20 см) на 2,8% менше у зіставленні з підорним шаром ґрунту. Слід зазначити, що на варіанті інтенсивній системі землеробства (нітроамофоска) у дослідженому шарі ґрунту 0 – 20 см вміст структурних окремостей розміром менше 1 мм складає 22,4%, у шарі ґрунту 20 – 40 см їх кількість не значно зменшується на 1,0% .
Так, в цю фазу зменшився вміст структурних агрегатів розміром 1-3 мм в ґрунті всіх систем землеробства. Виключення представляє контрольний варіант інтенсивної системи землеробства , де їх кількість дещо вище в порівнянні з контролем органічної системи землеробства. Аналогічна тенденція відзначається в умовах варіантів органічного землеробства з інокулянтами, а також у варіанті інтенсивної системи землеробства з використанням мінеральних добрив. Отже , було зафіксовано найменшу кількість структурних агрегатів < 1 мм в умови органічної системи землеробства (контроль) і з інокулянтами на відміну від інтенсивної системи землеробства. Тим самим, заслуговує на увагу, те що особливої різниці у вмісті дрібних фракцій між органічною системою землеробства (контроль) та органічної системою землеробства (інокулянти) не зафіксовано ; аналогічна ситуація відбувалася і в системах інтенсивного землеробства.
Однак, в післязбиральний період вміст агрономічно цінних агрегатів зросла по всіх досліджуваних варіантів. Причина цього, на нашу думку, вплив культури суцільного посіву : розгалужена мочковата коренева система проса володіє скріплюючей дією завдяки густій мережі дрібних корінців, які оструктурюють ґрунт у зоні ризосфери за рахунок ворсинок детриту і молодого активного гумусу, що утворюються після розкладання коренів.
Треба звернути увагу на те, що наприкінці вегетації ми не відстежили особливої диференціації в кількості структурних агрегатів менше 1 мм в умовах всіх досліджуваних системах землеробства.
Отже, виходячи з діаграми в (0 – 20 см) шарі ґрунту органічної системи землеробства контроль уміст агрономічно цінних агрегатів 1 – 3 мм складає 27,4% (рис.4.5). З глибиною їх вміст зростає на 4,9%.
Рис.4.5. Кількість структурних агрегатів в шарі ґрунту 0 – 40 см чорнозему типового
Варто відмітити, що в орному шарі ґрунту кількість структурних агрегатів розміром менше 1 мм становить 22,4%. З глибиною їх вміст практично не варіює, так у досліджуваній товщі 20 – 40 см (рис.4.6.) органічної системи землеробства складає 21,7%. Слід відзначити, що кількість структурних агрегатів фракції розміром більше 5 мм, в орному шарі ґрунту становить 50,2%, з відривом на 4,1% менше в досліджуваній товщі 20 – 40 см.
Рис.4.6. Кількість структурних агрегатів в шарі ґрунту 20 – 40 см чорнозему типового
Варто відмітити, що при органічній системі землеробства з добривами в орному шарі ґрунту (0 – 20 см) кількість структурних агрегатів 1 – 3 мм становить 24,5%. Але, з глибиною їх уміст зростає на 3,1%. У той же час, з діаграми витікає, що уміст структурних агрегатів розміром менше 1 мм у товщі ґрунту (0 – 20 см) не значно вищий у зіставленні з підорним шаром ґрунту. На варіанті органічній системі землеробства (інокулянти) у дослідженому шарі ґрунту 0 – 20 см вміст структурних окремостей розміром більше 5 мм складає 53,8%, у шарі ґрунту 20 – 40 см їх кількість зменшується на 2,2% .
У той же час, в орному шарі грунту (0 – 20 см) інтенсивної системи землеробства без добрив кількість структурних агрегатів розміром 1 – 3 мм становить на 2,4% менше у порівнянні с підорним шаром грунту. Варто підкреслити, як зазначалось вище, майже немає варіаціїх із фракцією менше 1 мм. Але слід зазначити, що кількість структурних агрегатів більше 5 мм у верхньому шарі ґрунту становить 51,9%. З глибиною (20 – 40 см) їх уміст зменшується на 2,9%.
Дослідженнями встановлено, що в ґрунті інтенсивної системи землеробства удобреної відбувається практично аналогічний перерозподіл структурних окремостей у зіставлені з інтенсивною системою землеробства без добрив.
В той же час, ступінь оструктурення ґрунту виражається у вигляді коефіцієнта структурності ґрунту (К). Результати розрахунку даного коефіцієнта показали, що він, з деякими варіаціями , має приблизно однакові значення. Так, в допосівній період в шарі ґрунту 0-20 см контрольного варіанту органічної системи землеробства коефіцієнт структурності становить 4,1, що майже в два рази нижче його значень в ґрунті контрольного варіанту інтенсивної системою землеробства (2,4) . Однак , вже в середині і в кінці вегетації значення їх вирівнюються. Аналогічна ситуація спостерігається і по решті варіантів . Майже ідентична тенденція зберігається і в більш глибоких шарах ґрунту.
Таким чином, проведені дослідження є свідченням того, що структурний стан чорнозему типового в динаміці зазнає різних варіацій, а також багато в чому залежить від використовуваної системи землеробства.