Системи повного обробітку ґрунту, що застосовуються в інтенсивному сільському господарстві, суттєво впливають на продуктивність сільськогосподарських культур, особливо за мінливих погодних умов, які спостерігаються сьогодні.

Вплив зміни клімату, що спостерігається останнім часом, змушує і буде змушувати фермерів переглядати свої технології/методології вирощування сільськогосподарських культур від А до Я, в тому числі практики обробітку ґрунту.

Для безпечного переходу від однієї технології до іншої без значних втрат на фермі, викликаних величезними інвестиціями в спеціалізовану ґрунтообробну техніку, необхідно розуміти, як ґрунти і, в кінцевому рахунку, рослинництво відреагують на нові технології/практики в поєднанні з мінливими умовами мікроклімату, наприклад, такими, як

• "У нас тут є кількість річних опадів та їх сезонний розподілзміни температур і, зокрема, температури ґрунту, протягом календарного року
• текстура ґрунту по всьому його родючому профілюємність поля (ЄП) та рівень ущільнення ґрунту

Враховуючи, що обладнання для консервативних технологій "No-Till" і "Strip-Till" вимагає набагато більших інвестицій порівняно з традиційною методологією, окупність інвестицій, в даному випадку, є важливим пріоритетом для фермера, саме тому необхідно враховувати всі умови вирощування, які впливають на врожай.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА АНАЛІЗ

Хоча порівняльні дослідження різних технологій обробітку ґрунту за останні роки пролили багато світла на розуміння і техніку застосування, проте аналізувалися глобальні параметри, врожайність, економічна ефективність, якісний вплив на ґрунт тощо, але не причини, що лежать в основі цих якісних змін, які за різних умов можуть негативно впливати на продуктивність і ефективність застосовуваних технологій обробітку ґрунту.

Вологість ґрунту, зокрема FC (див. абревіатуру в кінці документа) та WP, є основними параметрами ґрунту, необхідними для оцінки здатності ґрунту зберігати та забезпечувати культуру водою.

Це визначається структурою ґрунту, яка є відправною точкою для найкращого вибору методу обробітку ґрунту.

Як показано в Таблиці 1, текстура ґрунту впливає на здатність утримувати та зберігати воду. Пухкі ґрунти, незалежно від їх текстури, мають вищу FC, ніж ущільнені, що означає, що ці пухкі ґрунти можуть утримувати більший об'єм води на одиницю ґрунту.

Однак не завжди ґрунти з високою водоутримуючою здатністю гарантують достатній запас води протягом усього вегетаційного періоду через швидку втрату об'ємів води, що зберігаються між частинками ґрунту, шляхом випаровування та гравітаційного переміщення води в нижні профілі ґрунту.

На малюнку 1 показано, що коріння деяких культур може проникати на глибину понад 2,5 м. Однак більшість ґрунтової води споживається основною кореневою системою, яка знаходиться в шарі від 1 до 1,5 метрів. Саме тому аналіз ґрунту необхідно проводити щонайменше на глибині 0,6 м, щоб забезпечити рослині умови для росту та споживання поживних речовин і води.

ЕКСПЕРИМЕНТ

Для перевірки вищезазначених тверджень було проведено польовий експеримент у період з 11 листопада 2020 року по 27 липня 2021 року для вирощування озимої пшениці. Датчики вологості та температури ґрунту були встановлені на глибині до 60 см, а також датчики випаровування та опадів. Також проводився моніторинг двох сусідніх ділянок з різними технологіями обробітку ґрунту.

Перша ділянка була зорана восени (2020) на глибину 28 см, а перед посівом її розпушили на глибину 60 см.

Друга ділянка не оброблялася.

Структура ґрунту на обох ділянках: глинистий, з кукурудзою, висадженою протягом попереднього періоду вирощування.

Кількість опадів (графік 1) за період вегетації озимої пшениці в сезоні 2020/2021 рр. становила 482 мм. На графіку нижче показано помісячний розподіл опадів.

Вищезазначені параметри навколишнього середовища та ґрунту вимірювалися безперервно, з періодичністю 5 хвилин. Температура та вологість ґрунту вимірювалися на різних глибинах, а саме 10, 20, 30, 40, 50 і 60 см.

На основі цих вимірювань було проаналізовано зміни вологості ґрунту та рух води на обох ділянках.

У "The головна мета Мета експерименту полягала у визначенні інформації про:

• Здатність ґрунту утримувати воду на обох досліджуваних ділянках (без обробітку та з обробітком).
• Кількість дощу, необхідна для досягнення оптимального рівня FC на ділянках з різними технологіями обробітку ґрунту.
• Швидкість інфільтрації води в ґрунт в обох випадках.
• Умови та швидкість, з якою ґрунт втрачає воду через випаровування.

РЕЗУЛЬТАТИ

Результати, отримані в цьому експерименті підтверджують переваги технології No-till над традиційною технологією обробітку ґрунтуілюструючи це:

• Зниження витрат на дизельне паливо та робочого часу до 50%.
• Збільшення виробництва до 101ТП22Т в перші роки (це має кумулятивний ефект на довгострокове виробництво).
• Збереження родючості ґрунтів.
• Збільшення органічної речовини в ґрунті.
• Збереження ґрунтових вод (більше води утримується в ґрунті).

Перераховані вище переваги не є максимумом, який можна отримати від використання цієї технології. Вона може принести більше прибутку фермерам і навколишньому середовищу завдяки постійному моніторингу параметрів навколишнього середовища і ґрунту, які безпосередньо впливають на продуктивність сільськогосподарських культур.

У "The аналіз вологості ґрунту у профілі від 0 до 60 см (графік 2), на обох ділянках протягом усього вегетаційного періоду, показує наступне:

• Об'єм води, що утримується ґрунтом на обробленій ділянці, вищий протягом усього вегетаційного періоду.
• Оброблений ґрунт швидше реагує і утримує більше води від опадів.
• Необроблений ґрунт ефективніше поглинає воду з талого снігу (рис. 2).

За відсутності опадів, температура повітря необроблений ґрунт краще утримує воду через нижчий рівень гравітаційного руху.

• Температура необробленого ґрунту в теплі періоди року нижча, що призводить до нижчого рівня випаровування порівняно з випаровуванням в обробленому ґрунті.
• Під час сильних дощів оброблений ґрунт поглинає більший об'єм води, але втрачає її швидше, ніж необроблений, що пов'язано з більшим випаровуванням і глибокою просочуванням.
• Вміст води в ґрунті завжди повинен бути проаналізований якісно і кількісно, на різних глибинах, щоб переконатися, що вологість ґрунту знаходиться в оптимальних межах відповідно до FC і WP ґрунту.

Аналізуючи динаміка та вміст води в ґрунті від 0 до 30 см (графік 3) ми спостерігаємо наступне:

• Здатність обробленого ґрунту утримувати та зберігати воду є вищою, ніж у необробленого ґрунту.
• В умовах посухи ґрунти на орній ділянці мають більші втрати на випаровування, ніж в умовах богарного землеробства.
• 30-сантиметровий шар необробленої ділянки втрачає воду до точки в'янення (стресу) кілька разів протягом вегетаційного періоду.
• Ґрунти на необроблених ділянках в умовах посухи втрачають воду повільніше.

У "The поведінка ґрунтових вод на глибині від 40 до 60 см повністю відрізняється від верхнього шару на обох проаналізованих ділянках (графік 4).

Дані на діаграмі (графік 4) ілюструють наступне:

• Необроблений ґрунт утримує більший об'єм води порівняно з обробленим ґрунтом на тій самій глибині.
• Гравітаційний рух води зменшував вміст води на оброблюваній ділянці до точки в'янення кілька разів протягом періоду спостереження.
• Під час посухи об'єм води в обробленому ґрунті зменшується до критичного рівня (екстремальний стрес), чого не відбувається з необробленим ґрунтом.
• Навіть в умовах посухи ґрунт на необробленій ділянці утримував воду в точці в'янення на кілька днів довше, ніж оброблений ґрунт.

Результати досвіду та висновки, наведені вище, дозволяють зробити важливі висновки та пропозиції щодо адаптації технології та методології "No-tillage".

ВИСНОВОК

Вміст води в профілі ґрунту від 0 до 30 см

Основний висновок полягає в тому, що ґрунт на оброблюваній ділянці може забезпечити рослину більшим об'ємом води протягом усього вегетаційного періоду культури, але лише за умови достатньої кількості опадів.

В умовах посухи обидві ділянки втрачають воду через гравітаційний рух води та випаровування з однаковою швидкістю, досягаючи рівня екстремального стресу для культури.

У цьому випадку можна сказати, що необроблений ґрунт є гіршим, якісно і кількісно, в різних кліматичних умовах.

Так, для ґрунтів глинистого механічного складу ми рекомендуємо використовувати технологію Mini-Till, яка передбачає обробіток лише поверхневого шару для збільшення польової вологоємності ґрунту (ПВ) з метою забезпечення культур достатнім об'ємом води в період одразу після посіву та активного вегетативного росту.

Вміст води в профілі ґрунту від 40 до 60 см

Вміст води в цьому профілі ґрунту поводиться зовсім інакше, ніж у профілі від 0 до 30 см.

За графіком 4 ми бачимо, що об'єм води, який утримується в шарі від 40 до 60 см на необроблюваній ділянці, значно вищий протягом усього вегетаційного періоду, в тому числі і під час посухи.

Саме тут підтверджується перевага технології/методології нульового обробітку ґрунту над традиційною технологією/методологією обробітку ґрунту.

Пояснення цього явища полягає в тому, що ущільнений ґрунт краще утримує гравітаційну воду і зменшує її стік у нижніх шарах.

Таким чином, шар від 40 до 60 см стає важливим джерелом води та поживних речовин для рослин на весь період вегетації озимої пшениці.

Якщо ми візьмемо до уваги морфологію коренів (Рис. 1), то побачимо, що шар глибиною від 40 до 60 см є вмістилищем основної кореневої системи і відіграє основну роль у забезпеченні водою у фазах активного вегетативного росту.

У цьому експерименті необроблений ґрунт на глибині від 40 до 60 см виявився ґрунтом з особливими властивостями утримання та збереження води.

Це не обов'язково означає, що явище буде таким самим на інших полях з іншою структурою або культурами та в інших регіонах.

Для того, щоб гарантувати, що ґрунт має хороші водозберігаючі властивості, необхідно контролювати вологість у профілі ґрунту від 0 до 100 см, принаймні протягом сільськогосподарського сезону (від передпосівної до післязбиральної обробки). Для повного розуміння вологості ґрунту на різних глибинах необхідно також досліджувати інші важливі змінні навколишнього середовища, такі як опади, випаровування, температура повітря і температура ґрунту.

Текстура та профіль ґрунту

Оскільки на FC може впливати ущільнення ґрунту рекомендуємо регулярно перевіряти рівень FC, щоб уникнути надмірного ущільнення ґрунтущоб мінімізувати зменшення об'ємів ґрунтових вод.

Знаючи вищезгадані параметри, можна адаптувати технологію обробітку ґрунту для ефективного використання всіх ресурсів.

У випадку з глинистим ґрунтом, рекомендується поверхневий обробіток ґрунту для збільшення польової продуктивності поверхневого шару і мати шар ґрунту, який забезпечить повільне проникнення води в шари, розташовані нижче.

Нижні шари ґрунту повинні залишатися недоторканими до тих пір, поки ґрунт має хороші водоутримуючі властивості, тобто утримує достатній об'єм води в оптимальних межах продуктивності поля, пов'язаних з його структурою.

Якщо ґрунт більше не має достатньої здатності утримувати та поглинати воду, що можна перевірити за допомогою датчиків вологості ґрунту, рекомендується провести глибоке розпушування ґрунту, щоб відновити його фізичні властивості.

На завершення, можна сказати, що технологія/методологія нульового обробітку ґрунту не є універсальним інструментом, який можна застосовувати всюди щоб отримати переваги, пов'язані з цією технологією/методологією.

Щоб постійно отримувати вигоду від застосування цієї технології, необхідно постійно контролювати ряд параметрів ґрунту та навколишнього середовищаякі є основними якісними та кількісними показниками кругообігу води в цій екосистемі.

Враховуючи всі ці висновки, ми бачимо, що коли При виборі технології/методології обробітку ґрунту, чи то нульового, чи то мінімального обробітку, необхідно враховувати всі вищезазначені міркування та застосовувати їх з урахуванням фізичних властивостей ґрунту, які можуть відрізнятися навіть у межах одного господарства. Це може призвести до створення карт зонування для нульового або мінімального обробітку ґрунту.

Це означає, що тільки після детального вивчення фізичних властивостей ґрунту по всьому профілю, ми можемо визначити, яка технологія/методологія обробітку ґрунту є найбільш підходящою та економічною для даного господарства.