systema-zemlerobstva-no-till

ґрунту та збирання врожаю. Нові технології вирощування сільськогосподарських культур значно скорочують кількість необхідного палива. За даними окремих зарубіжних вчених (W.W.Fгеу, 1984) потреби в пальному за нульового і мінімального обробітку складали 55 і 78% від кількості пального, що використовується за традиційної технології. Зменшення витрат пального призводить до зменшення викидів СО2 в атмосферу на одиницю оброблюваної площі.

За повідомленням відомого американського вченого Д.С.Рейкоскі (2005), в землеробстві викиди СО2 генеруються чотирма основними джерелами:

1.виробництво і робота знарядь для обробітку ґрунту;

2.виробництво і внесення добрив та пестицидів;

3.органічний вуглець ґрунту, який окиснюється після механічного обробітку (тут дуже велика залежність від системи обробітку ґрунту);

4.енергетичними матеріалами, які використовуються для зрошення та сушіння зерна.

При обробітку ґрунту, коли відбувається перевертання і в значній мірі руйнування його структури, суттєво зменшується об'єм органічного вуглецю внаслідок інтенсивної мінералізації органічної маси завдяки значній аерації.

За технологій обробітку без обертання скиби, мінімального чи взагалі без механічного обробітку, внаслідок накопичення органічної маси на поверхні ґрунту, рівень органічного вуглецю в ґрунті зростає.

Про рівень втрат органічного вуглецю ґрунту, у вигляді викидів СО2 внаслідок використання різних технологій, свідчать результати досліджень згадуваного вже Д.С.Рейкоскі. Загальний об'єм виділеного СО2 за 87 днів з кожного квадратного метра при застосуванні Nо till був на 60% меншим, ніж при застосуванні традиційної технології.

В умовах Агрономічної дослідної станції Національного університету біоресурсів і природокористування України (с. Пшеничне, Васильківського району, Київської області) науковцями кафедри землеробства та гербології і лабораторії точного землеробства були проведені вимірювання виділення СО2 у залежності від застосовуваних заходів обробітку ґрунту. Так, осіння культивація виораного поля призводить до різкого зменшення вмісту вуглекислого

111

газу в обробленому шарі. Вже через 5 хвилин після культивації вміст СО2 в ґрунтовому повітрі зменшився в 2,8 рази. Тобто відбувся значний викид цього газу в атмосферу.

При визначення вмісту СО2 в ґрунтовому повітрі за допомогою газоаналізатора «Есо РгоЬ 5» було встановлено, що вміст його тісно корелює з рівнем родючості ґрунту в місці визначення. Відмічена також значна динамічність цього показника в часі. Зафіксований перед оранкою вміст СО2 на рівні 0,23% вже через 30 хв. підвищився до 0,42%, а через годину до 0,76%. Проте через добу його вміст майже рівнявся тому, який був до оранки і становив 0,28%. Тобто, за цей період спостерігалося спочатку накопичення об'єму газу в ґрунті до певної межі, а потім відбувалося його зменшення за рахунок виділення в атмосферу. Розрахунки показали, що втрати вуглецю у вигляді СО2 за добу склали близько 54 кг/га.

Отже, існує нагальна потреба у вивченні і запровадженні нового методу оцінки технологій та систем землеробства, а саме за рівнем секвестраці (лат.sequestro відділяю)ї вуглецю.

За звичайних технологій землекористування процеси виділення СО2 в атмосферу переважають над процесами поглинання його з атмосфери і процесами переходу вуглецю в тій або іншій формі в урожай та гумус ґрунту. В системі землеробства No till навпаки процеси поглинання СО2 з атмосфери переважають над процесами його вилучення. Цим пояснюється накопичення вуглецю в ґрунті і підвищення його родючості при застосуванні системи землеробства No till.

Ці технології підтримуються суспільством, що виражається в його згоді сплачувати не лише за урожай, а й за кожен додатково збережений кілограм вуглецю в ґрунті. Такий підхід сприяє вирішенню не лише проблем в землеробстві, а й проблеми глобального потепління на планеті.

2.4.6.2 Ґрунтозахисна функція системи землеробства

Кожна система землеробства мусить забезпечувати захист ґрунту від ерозії – одного з найбільш небезпечних і постійнодіючих явищ у землеробстві. Ерозія (лат.erosio – роз’їдання) ґрунту — це руйнування ґрунту силою води й вітру, що супроводжується виносом продуктів руйнування з поля і їх відкладанням в іншому місці. Ерозія – один із

112

процесів, завдяки якому найбільше інтенсивно відбуваються процеси руйнування ґрунтового покриву.

Найбільшим негативом цього явища є не зниження врожаїв, на що також слід звертати увагу, а руйнування і знесення верхнього шару ґрунту (основного засобу виробництва в землеробстві), що призводить до втрати важливих складових його частин, для відновлення яких потрібні сотні років.

Одним із глобальних наслідків ерозійних процесів, що відбувалися як у дуже давні часи, так і в наш час є утворення антропогенних пустель. До них відносять пустелі й напівпустелі Центральної, Середньої Азії й Північної Африки, які появилися, найімовірніше, як наслідок діяльності скотарських племен, що заселяли в далекому минулому ці території. Те, що не могли з'їсти незлічені отари овець, верблюдів, табуни коней, було вирубане й спалене скотарями. Незахищений після знищення рослинності ґрунт зазнав опустелювання. Буквально на очах впродовж життя кількох поколінь, аналогічний процес формування пустелі внаслідок непродуманого вівчарства охопив багато районів Австралії.

Загальна площа антропогенних пустель до кінця 2000 року перевищила 9 млн. км2, а це майже дорівнює території США або Китаю й становить 6,7% усього земельного фонду планети. Процес антропогенного опустелювання триває й дотепер. Під погрозою цього процесу виявилися ще від 30 до 40 млн. км2 на територіях більш, ніж 60 країн. Сьогодні проблему опустелювання відносять до глобальних проблем людства.

Основні причини антропогенного опустелювання – надлишковий випас худоби, вирубка лісів, а також надмірне й неправильне використання оброблюваних земель (монокультурність, оранка цілини, полицевий механічний обробіток ґрунту на схилах).

Залежно від того, яка сила руйнує ґрунт, розрізняють вітрову й водну ерозії. Вітрову ерозію ще називають дефляцією (лат. deflatio, від deflo видуваю, здуваю). Руйнування ґрунту внаслідок ерозії та дефляції виявляється в різних формах: змив, розмив, утворення промоїн і ярів, розвіювання й перевіювання, пилові бурі та ін. Ці явища дуже поширені на великих площах у всьому світі. Водної ерозії зазнає 31%, а вітрової – 34% суші. У світовий океан щороку змивається до 60 млрд. тон ґрунту.

113

У нашій країні понад 15 млн. га земель є еродованими й ерозія продовжує наступати далі на кожний п'ятий гектар з тих, які поки що не є еродованими. Особливо зріс змив ґрунту в останні 80 років через інтенсивне розорювання придатних для землеробства ґрунтів.

Проте, ерозія й дефляція пов'язана не лише зі збільшенням площ орних земель і навантаженням на пасовища, а й з використанням важкої ґрунтообробної техніки, яка ущільнює ґрунт і руйнує його структуру. Інтенсивні технології та посилена хімізація призвели до декальцинації ґрунту, в 2 3 рази збільшилася мулувата фракція ґрунту (частки менше 0,25 мм у діаметрі). Водостійкість структури змитих ґрунтів знизилася на

10 15%.

Сьогодні в Україні щорічні втрати ґрунту внаслідок ерозійних процесів становлять біля 600 млн. тон. У ньому міститься більше 20 млн. т. гумусу. З ґрунтом втрачаємо третину поживних речовин та 16 млрд. м3 води. Площа деградованих ґрунтів щорічно збільшується на 80 тис. га. Наслідком цього є пилові бурі у 2007 році. В цей рік через ураган на Херсонщині було загублено близько 40 тис. га посівів зернових. Товщина пилових заметів у лісосмугах досягала одного метра.

В Україні, особливо її південних регіонах, серйозної шкоди дефляція ґрунту завдавала і раніше. Так, у березні і квітні 1960 року внаслідок пилової бурі, що охопила Північний Кавказ і південь України, був знесений шар ґрунту товщиною 7 10 см. Впродовж трьох днів з цієї території було перенесено до 25 км3 ґрунту, що за об’ємом можна зрівняти з геометричною фігурою з довжиною сторін 25 км, 1 км і 1 км.

На території України створилася своя пустеля, яка за площею ще й сама більша в Європі. Вона розташована в 30 км південніше Херсона. Пустеля простягнулася майже на 30 км із заходу на схід і на 150 км із півночі на південь і займає площу в 160 тис. га. Українська пустеля – це воістину географічний феномен, що з'явився в результаті безвідповідальної людської діяльності. Подальша інтенсифікація обробітку ґрунту з частими й глибокими оранками може привести до повної деградації наших земель.

На виникнення та інтенсивність ерозійних процесів впливають різні фактори, але основними з них є природні й соціально економічні, що пов'язані з господарською діяльністю людини. Ерозія, як правило, найбільш потужно проявляється при поєднанні цих факторів. Природні фактори створюють умови для виникнення ерозії, а неправильна

114

виробнича діяльність людини є основною причиною, що призводить до ерозії. Найчастіше вияви водної ерозії пов'язують з обробітком ґрунту та вирощуваними культурами в сівозмінах.

Світовий досвід подолання катастрофічних наслідків ерозії ґрунту дозволив зробити два висновки:

-нація, яка загубила свої ґрунти, загине сама;

-у будь яких умовах, де є прояв деградації ґрунтів, система землеробства мусить бути ґрунтозахисною.

2.4.6.2.1Ерозія ґрунту

Водна ерозія – руйнування незакріпленого рослинністю ґрунтового покриву водними потоками (ДСТУ 7118:2009). Атмосферні опади супроводжуються площинним змивом дрібних часток з поверхні ґрунту, а зливові дощі викликають сильне руйнування всієї ґрунтової товщі з утворенням промоїн і ярів.

Водна ерозія проявляється на схилах, де стікає дощова або тала вода і поділяється на площинну (порівняно рівномірний змив ґрунту під впливом стоку води, яка не встигає поглинатися ґрунтом), струменеву (утворення неглибоких промоїн, що усуваються обробітком ґрунту) і лінійну або яружну (розмив потоками води ґрунтів і гірських порід).

Площинна ерозія (змив ґрунту) (ДСТУ 7118:2009) виникає на крутих розораних схилах, коли тонкий шар води накопичується на поверхні, заповнює всі проміжки в ґрунті, а потім переливається суцільним потоком через їхній край, руйнуючи ґрунт.

Струменева ерозія (ДСТУ 7118:2009) — наступна стадія розвитку площинної ерозії, коли відбувається перерозподіл поверхневого стоку з переходом його у мікрорусла. У подальшому ці мікрорусла при культивації або оранці зарівнюють. При черговому випаданні опадів вони знову з'являються і їх знову зарівнюють ґрунтообробними знаряддями. У результаті потужність ґрунтового шару поступово зменшується й з'являються змиті еродовані ґрунти.

Лінійна або яружна ерозія (ДСТУ 7118:2009) проявляється у вигляді розмиву ґрунту концентрованим потоком у понижених місцях схилу з формуванням промоїн, які надалі збільшуються за шириною та глибиною і перетворюються в яри. Лінійна ерозія за розмірами території, що ушкоджується, значно поступається площинній і струменевій. Цей вид ерозії найчастіше з'являється при знищенні рослинного покриву.

115

Маса щорічно змитого ґрунту в районах землеробства становить від 9 т/га до десятків тон із кожного гектара. Кількість органічних речовин, яка змивається протягом року з усією суші нашої планети, становить – близько 720 млн. т.

Водна ерозія розпочинається з руйнування ґрунтових агрегатів ударами дощових крапель (рис. 2.8). Внаслідок цього пори забиваються дрібними частинками ґрунту, що зменшує його водопроникність і внаслідок цього посилюється поверхневий стік та змив ґрунту. Негативна дія дощових крапель може бути зменшена, якщо поверхня ґрунту буде покрита живою чи мертвою рослинністю.

Рис. 2.8. Прояв руйнівної дії дощових крапель

Перша може бути представлена, як вирощуваними основними культурами сівозміни, так і проміжними посівами різних культур. Її вплив не буде залежним від застосовуваної технології обробітку ґрунту. Відомо, що трав'яниста рослинність затримує до 15–20% опадів, що випадають, а крони дерев ще більше. Мертва рослинність – нетоварна частина врожаю, може виконувати захисну функцію залежно від того, скільки її залишатиметься на поверхні ґрунту. Це все прямо залежить від технології обробітку ґрунту.

При традиційному полицевому обробітку ґрунту всі післяжнивні рештки загортаються в ґрунт і безпосередньо не виконують захисної функції. При мінімізації обробітку ґрунту, чи за повної відмови від нього з

116

використанням нульової технології, частка або вся нетоварна частина врожаю залишається на поверхні поля. У даному випадку рослинні рештки приймають на себе енергію дощових крапель і цим захищають ґрунт від можливої водної ерозії.

Рис. 2.9. Взаємозв'язок між скороченням втрат ґрунту й покривом з рослинних решток

Рослинні рештки, приймаючи на себе перший удар дощової краплі, вбирають її енергію й таким чином зменшують руйнацію ґрунтового агрегату. Вони сповільнюють поверхневий стік і перенесення відокремлених ґрунтових часточок, що є іншим етапом у процесі виникнення водної ерозії. Тому, ключовим моментом процесу контролю виникнення водної ерозії є наявність необхідної кількості рослинних решок на поверхні поля (рис. 2.9).

За стовідсоткового покриття поверхні поля рослинними рештками скорочення втрат ґрунту досягає максимальних величин біля 90%. Якщо щільність покриття рослинними рештками поверхні ґрунту зменшується, то відповідно зростають втрати ґрунту від змиву.

За нульової технології обробітку ґрунту досягається майже повне покриття поверхні поля органічними рештками за умови якісного їх розподілу по поверхні поля. За даними багатьох дослідників тверді стоки,

117

тобто втрати ґрунту внаслідок виникнення водної ерозії, за таких умов обробітку ґрунту зменшуються майже на 90% у порівнянні з традиційною технологією із застосуванням оранки. Втрати води внаслідок уникнення поверхневого стоку також зменшувались на 69%.

Рис. 2.10. Стабільність ґрунтових агрегатів (розмір 5 6 мм) під час вегетації цукрових буряків (імітація дощу крапельною установкою), сіроземи (ліс)

Ґрунтозахисна здатність післяжнивних решток залежить від їх кількості та положення. Для захисту ґрунту від водної ерозії потрібно мати 600 700 шт./м2 стерні зернових колосових культур.

Найбільшу ефективність забезпечує стояча стерня за напрямку рядків культури впоперек основного стоку. Така поверхня водостійка, а змив ґрунту зменшується в 10 12 разів порівняно з відкритою поверхнею ґрунту, обробленого полицевими знаряддями.

2.4.6.2.2Ерозія ґрунту при сніготаненні

Ерозія при сніготаненні відрізняється меншою виразністю, але більшою тривалістю, ніж дощова ерозія. Якщо до початку танення снігу ґрунт розмерзається лише з поверхні (5 8 см), то водопроникність такого ґрунту дуже мала і перенасичений водою верхній шар легко може бути

118

змитий. Чорноземні ґрунти здатні поглинати талу воду у випадку, якщо вони розмерзлися на глибину не менше 20 см.

В системі землеробства No till цей вид водної ерозії на відміну від традиційної системи землеробства з полицевим обробітком ґрунту суттєво менше має можливостей для прояву, тому що верхній шар ґрунту не порушений осіннім обробітком і весь пронизаний кореневою системою культури, яка і захищає його від змиву.

2.4.6.2.3Біогенні фактори ерозії

На процеси ерозії ґрунту суттєвий вплив справляє рослинність. Дрібне коріння скріплює ґрунтові агрегати, надаючи їм водостійкості, а саме створює міцні еластичні зв'язки між ними. Рослинність виявляє й непрямий вплив на протиерозійну стійкість ґрунтів, змінюючи гідрологічний і біологічний режими ґрунтів.

Проведено багато досліджень з вивчення впливу рослинності на рівень ерозії ґрунту Ц.Е.Мирцхулава (1967). Вирощування люцерни і райграсу сприяє підвищенню показника протиерозійної стійкості в 1,4 2 рази. Ефективність різних видів рослин у зниженні ерозії ґрунту у першу чергу залежить від типу їх кореневої системи. Відповідно до цього просапні культури майже не сприяють збільшенню швидкості поглинання води ґрунтом, зернобобові збільшують її приблизно в 1,2 рази, зернові в 1,3, бобові без злаків в 1,7, злаково бобові суміші в 2,2, лугові рослини в 3 рази.

Значний вплив на процеси ерозії виявляє також надземна частина рослин. Листя і стебла рослин, особливо дерев’янистих, затримують частину опадів. Крони дерев у хвойних лісах затримують до 53% опадів, що випадають за рік. У літні місяці крони можуть затримати до 20 30% дощових опадів. Кілька міліметрів опадів затримують лісова підстилка й мохи. Лугова рослинність може затримати до 1,2 мм опадів.

Добре розвинутий рослинний покрив охороняє ґрунт від ударів дощових крапель, збільшує водопроникність ґрунту, створює високу нерівномірність поверхні, що знижує швидкість схилового стоку.

Оскільки багатогранний вплив рослинності на ерозію ґрунтів висвітлено достатньо, слід зупинитися на коефіцієнті наявності перешкод, створюваних рослинністю поверхневому стоку води. За даними Дж.Кетриджа (1951) численними дослідженнями встановлено, що коефіцієнт наявності перешкод збільшується залежно від характеру

119

трав'яного покриву в 2, 3 і навіть 4, 5 разів. За даними Г.А.Ларионова (1993) помітне зменшення швидкості руху води починається вже при досягненні проективного покриття 50%.

У результаті ефективного підвищення протиерозійної стійкості ґрунтів і зниження швидкості потоків води на схилах, змив ґрунту під впливом рослинності різко зменшується. За щільного і добре розвиненого травостою багаторічних трав змив ґрунту може зменшитися в десятки й сотні разів. Дещо меншу, але все таки істотну ефективність мають однорічні трави і зернобобові. Ще менший вплив виявляють зернові і просапні культури. Таким чином, рослинність за вмілого використання є потужним важелем впливу людини на процеси ерозії ґрунтів.

Найбільший позитивний вплив сільськогосподарських культур на протиерозійну стійкість ґрунтів спостерігається в період їх максимального розвитку – кінець літа початок осені. До цього часу відбувається і природне ущільнення ґрунту, тому протиерозійна його стійкість у зазначений період виявляється максимальною.

Найбільшою проблемою захисту ґрунтів від водної ерозії є період, коли відсутні культури на полі та на почату їх вегетації. За різних структур посівних площ на цей період припадає від 30 до 52% вегетаційного сезону.

Втрадиційній системі землеробства захист ґрунту в цей час покладається на заходи механічного обробітку ґрунту, які повинні забезпечити достатню водопроникність та характер його поверхні, яка максимально здатна зменшити швидкість потоків води. Проте, така поверхня при підготовці поля до сівби руйнується, вирівнюється і ґрунт стає на певний час незахищеним від прояву водної ерозії. Отже, така система дуже затратна і не забезпечує достатнього рівня протиерозійного контролю впродовж всього безморозного періоду.

Всистемі землеробства No till протиерозійна стійкість ґрунту в період відсутності культур на полі досягається за рахунок залишених мертвих рослинних решток, а на дуже крутих схилах, за потреб, може доповнюватися додатково проведеним щілюванням. Сівба культур проводиться без попереднього механічного обробітку ґрунту, що забезпечує надійний протиерозійний контроль впродовж всього вегетаційного сезону. Таким чином, в системі землеробства No till

120