Родючість ґрунту є результатом біологічних, фізичних і хімічних процесів, що протікали впродовж сотень тисяч років. Перші дослідження питань родючості ґрунту, звідки беруть початок багато рекомендацій з управління ґрунтами й на підставі яких було створено перші хімічні добрива, проводилися в умовах застосування інтенсивного обробітку ґрунту, що руйнував його структуру.
Удобрення ґрунту основане на корекції та підтримці рівня поживних речовин. Корекція родючості здійснюється на підставі виявлення нестачі або дисбалансу речовин, необхідних для розвитку рослин, що вирощуються. Підтримка ґрунтується на відновленні поживних речовин, вилучених рослинами. Цей вилучений обсяг і потреби рос лин у поживних речовинах варіюються залежно від виду вирощуваної культури, а також хімічних і біологічних характеристик ґрунту. На рис. 1 представлено приблизні норми вилучення азоту, фосфору та калію рослинами рису, ячменю, кукурудзи, сої, сорго та пшениці. Для підтримки родючості ґрунту внесення поживних речовин має бути еквівалентним обсягу, вилученому рослинами.
Зазвичай під час розгляду питань, пов’язаних із родючістю ґрунту, основний акцент робиться на хімічний аналіз, при цьому сам процес живлення рослин залишається без належної уваги. Тим часом урожайність та утворення зеленої маси найчастіше є кращими показниками стану ґрунту з точки зору живлення рослини, ніж результати окремого хімічного аналізу.
РОДЮЧІСТЬ ҐРУНТУ В ПРИРОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
Ґрунти можуть мати найрізноманітніші біологічні, фізичні та хімічні характеристики. Зазвичай поживні речовини концентруються у поверхневому шарі ґрунту. Рослини, розвиваючись, виробляють органічний матеріал, причому рештки розміщаються на поверхні ґрунту, де вони розкладаються до рівня мінеральних складових. Вода, що проникає у ґрунт, переносить розчинні поживні речовини у глибші шари. Зворотний потік поживних речовин відбувається у процесі випаровування, коли вода вивільняється у газоподібному вигляді, залишаючи поживні речовини на поверхні. У деяких випадках під час посухи може відбуватися засолення ґрунту. Ці чинники зумовили природну тенденцію: поживні речовини концентруються головним чином на поверхні ґрунту. Вони можуть бути перенесені вглиб ґрунту корінням, тваринами або дощовою водою.
РОДЮЧІСТЬ ҐРУНТУ ПРИ ПРЯМОМУ ВИСІВІ
При прямому висіві (No-till) внесення добрив у насіннєву борозну створює вузькі смуги з високим вмістом поживних речовин для рослин. Якщо ми говоримо про кукурудзу, рядки якої розташовані на відстані 0,7 м, то в цьому випадку доза 400 кг поживних речовин на гектар створює дуже високу концентрацію таких речовин, які до того ж обмежені в русі у ґрунті. При традиційному обробітку ці поживні речовини надалі змішуються в орному шарі. При прямому висіві вони залишатимуться концентрованими, і при ширині рядка 5 см доза буде еквівалентна 6–8 т/га. На цій вузькій смузі може тимчасово утворитися дисбаланс, здатний зумовити появу в рослин симптомів нестачі поживних речовин. У міру росту коріння баланс відновлюється і рослини ростуть у нормально му режимі.
Для досягнення балансу між потребами рослин у поживних речовинах, що містяться на поверхні та у глибших шарах, структурування і біологічна активність у ґрунті є, ймовірно, важливішими чинниками для рослини, ніж фізичне внесення поживних речовин.
ВИБІРКА ЗРАЗКІВ ҐРУНТУ ПРИ ПРЯМОМУ ВИСІВІ
Спочатку методи вибірки зразків ґрунту для оцінки рівня родючості та кислотності були розроблені для полів під традиційною обробкою. Часта оранка й боронування сприяють гомогенізації ґрунту в орному шарі. Взяття невеликих зразків у такому разі достатньо для того, щоб оцінити загальну ситуацію з родючістю. Тому рекомендується зібрати кілька маленьких, діаметром від 2 до 7 см проб, змішати їх і відправити як єдиний зразок для проведення лабораторного аналізу. У разі прямого висіву, ґрунтуючись на теоріях взяття проб і беручи до уваги високу концентрацію добрив на лінії сівби, найменший розмір проби має щонайменше покрити відстань між рядками. Наприклад, для кукурудзи на відстані 0,8 м між рядками та при внесених добривах на лінії сівби проба має покрити простір між борознами для отримання достовірних оцінок. Ще одним спірним моментом є глибина, з якої беруть пробу ґрунту при прямому висіві, оскільки на полях, так само як і в природних умовах, поживні речовини концентруються в поверхневому шарі ґрунту. Таким чином, якщо пробу беруть із глибини 20 см, то за результатами аналізу можуть бути зроблені неправильні висновки.
Читати по темі: 5 основних правил відбору проб насіннєвого матеріалу
Для оцінки вмісту поживних речовин у ґрунті та їх адекватності потребам рослин рекомендується взяти кілька проб на глибині 5 см і ще кілька – на глибині 5–10 і 10–20 см. Альтернативою є також вибірка кількох проб на глибині до 10 см і ще кількох – на глибині від 10 до 20 см (це краще, ніж взяти набір проб з шару від 0 до 20 см). Обидва методи дають змогу отримати достовірні оцінки вмісту та розподілу поживних речовин у ґрунті.
Маючи результати проб, взятих із різних шарів ґрунту, можна об’єктивно оцінити потреби рос лин у добривах, а також вибрати найбільш адекватний метод їх внесення (розкидання по поверхні або внесення в посівну борозну під час сівби).
ПОТРЕБА У ВНЕСЕННІ ВАПНА ПРИ ПРЯМОМУ ВИСІВІ
Вапнування рекомендується для внесення у ґрунт кальцію та магнію, а також для підвищення pH ґрунту, що сприяє вивільненню поживних речовин і зв’язуванню токсичних елементів, таких як алюміній та марганець. Деякі експерти у сфері родючості ґрунту стверджують, що вапнування необхідне для ділянок із підвищеним вмістом алюмінію та марганцю, токсичних для коріння рослин, або з низьким вмістом кальцію чи магнію.
Практику вапнування почали активно поширювати і рекомендувати для підвищення врожайності сої з 60-х років минулого століття, тож невдовзі вона стала невід’ємним елементом виробництва. Тим часом проведення вапнування на полях під прямим висівом, принаймні, в тому вигляді й із застосуванням тих же самих доз, що й за традиційного обробітку, було переглянуто і навіть зазнало критики.
Результати аналізу зразків глинистих ґрунтів, взятих у регіоні Плоскогір’я штату Ріу-Гранді-ду-Сул (Бразилія), показали, що у 74% зразків вміст кальцію та магнію був високим, а вміст алюмінію – нульовим. У цих випадках, очевидно, єдиним ефектом вапнування буде лише підвищення рівня рН ґрунту, тому особливого сенсу в проведенні цієї операції немає. Вапно слід використовувати, головним чином, при високому вмісті токсичних алюмінію та марганцю.
Внесення добрив та акумулювання поживних речовин у ґрунті – більш цікава альтернатива у середньо- та довгостроковій перспективі порівняно з вивільненням пожив них речовин внаслідок підвищення pH ґрунту при внесенні вапна.
При прийнятті рішення щодо вапнування слід брати до уваги пору року: якщо роботи проводитимуться у сухий період, це дасть змогу зменшити ущільнення ґрунту. Крім того, слід віддавати перевагу ділянкам, де згодом сіятимуть сою, оскільки в цьому випадку економічний ефект буде вищим, ніж для кукурудзи (рис. 2). З огляду на повільне просочування продукту рекомендується обробляти поверхню ґрунту його малими дозами (приблизно третина від норми). При цьому ґрунти з недостатнім вмістом магнію краще обробляти доломітовим вапном, а при нестачі кальцію та надлишку магнію – кальцитним вапном.
ВНЕСЕННЯ ВАПНА НА ПОВЕРХНЮ ҐРУНТУ
Питання про те, як вносити вапно – на поверхню ґрунту чи у глибші шари, дуже спірне і є предметом бурхливих дебатів. Окремі експерти рекомендують вносити вапно у ґрунт і змішувати з орним шаром, наводячи переконливі аргументи фізичного та хімічного характеру. Інші вносять вапно на поверхню ґрунту й також отримують відмінні результати врожайності, відзначаючи адекватний рівень вмісту поживних речовин у різних шарах ґрунту.
При прямому висіві вапно, внесене на поверхню, може просочуватися в більш глибокі шари ґрунту через тріщини, галереї, прориті комахами та іншими тваринами, отвори, зроблені корінням як загиблих, так і живих рослин.
Внесення вапна на лінії сівби за традиційної технології дає хороші результати у вигляді підвищення врожайності сої. При прийнятті рішення про необхідність внесення вапна слід виходити з результатів аналізу ґрунту, беручи до уваги рівень вмісту алюмінію, кальцію, магнію та потреби культур, які планується сіяти на цій ділянці, у названих елементах.
В умовах No-till однозначних ре комендацій щодо внесення вапна на лінії сівби немає. Вміст кальцію, магнію, алюмінію та марганцю в ґрунті на полях під прямим висівом зазвичай фіксується у межах норми. Тому, можливо, замість вапнування краще збільшити дозу добрив при їх внесенні.
ОРГАНІЧНИЙ МАТЕРІАЛ І КИСЛОТНІСТЬ НА ПОВЕРХНІ ҐРУНТУ
Процес розкладання пожнивних решток, що лишаються на поверхні ґрунту на полях під прямим висівом, відбувається приблизно так само, як і в умовах природних полів і лісів. У поверхневому шарі ґрунту (органічному горизонті) спостерігається підвищена концентрація рослинних решток. Теоретично, діяльність мікроорганізмів призводить до іммобілізації азоту та вивільнення гідроксилів, наслідком чого є підвищення кислотності ґрунту. Тим часом результати аналізів, проведених у різних шарах ґрунту, показують, що рівень pH вищий у верхньому шарі ґрунту – саме там, де вища концентрація органічного матеріалу. Отже, немає необхідності вносити вапно на поверхню для корекції можливих проблем із кислотністю, які теоретично мали проявитися, але на практиці відсутні. Органічний матеріал має більш потужні буферні властивості, що компенсують його потенціал підвищення кислотності ґрунту.
ВМІСТ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ У ҐРУНТІ ПРИ ПРЯМОМУ ВИСІВІ
За нормальних умов підвищити вміст органічної речовини (ОР) у ґрунті досить важко. На полях під прямим висівом відбувається концентрація ОР у поверхневому шарі, утворюючи органічний горизонт, подібний до характерного для природних екосистем.
На полях під традиційним обробітком формування органічного горизонту не відбувається, оскільки оранка і боронування провокують гомогенізацію орного шару. Насправді за цих умов спостерігається зниження вмісту ОР через змішування пожнивних решток із землею та аерацію ґрунту внаслідок оранки, але головне – через втрати вуглецю в формі газоподібних виділень (СО2).
У регіонах із вологим і холодним кліматом можна досягти збільшення вмісту ОР у ґрунті після застосування впродовж кількох років практики прямого висіву з формуванням великого шару пожнивних решток. Проте загалом ефект буде незначним – вміст ОР може збільшитись лише приблизно на 1%. У регіонах із тропічним кліматом суттєвого збільшення вмісту ОР не відбувається, на відміну від країн північної півкулі, де помірний і холодний клімат з випаданням снігу взимку знижує активність мікроорганізмів, відповідальних за розкладання органічного матеріалу. Створення поверхневого органічного шару на полях, де кілька років застосовувалася практика прямого висіву, сприяє концентрації вуглецю та азоту в ґрунті, а також підвищенню вмісту протеїну в зерні вирощених культур.
РОЛЬ АЗОТУ В ПРАКТИЦІ ПРЯМОГО ВИСІВУ
Потреби в азоті залежать від типу пожнивних решток і вмісту вуглецю, необхідного для їх розкладання. При співвідношенні між вуглецем і азотом (С/N), що перевищує 30, відбувається іммобілізація азоту. Коли співвідношення С/N становить 20–30, встановлюється рівновага між азотом, що споживається при розкладанні пожнивних решток, і мінералізованим внаслідок діяльності мікроорганізмів. Якщо співвідношення С/N нижче 20, відбувається мінералізація азоту, тобто вивільнення елемента відбувається швидше, ніж іммобілізація.
У перші роки застосування прямого висіву процес розкладання пожнивних решток, що містяться на поверхні ґрунту, призводить до іммобілізації азоту. Культури з об’ємною кореневою масою, такі як райграс і овес, можуть під час розкладання після десикації сприяти іммобілізації азоту, що призводить до появи відповідних симптомів у рослин, що висіватимуться наступ ного сезону. Ці симптоми часто помилково приймають за алелопатію. Після кількох років застосування прямого висіву та накопичення шару пожнивних решток на поверхні ґрунту встановлюється рівновага між потребами в азоті та його вивільненням. Крім цього, процес переробки азоту триває безперервно, як це відбувається у природі.
Вилучення азоту із ґрунту залежить від виду вирощуваних рос лин та стадії розвитку врожаю. У посівах кукурудзи азот найінтенсивніше споживається в період від 30 до 60 днів після сівби. Внесення азоту або його вивільнення внаслідок розкладання органічного мате ріалу слід проводити відповідно до потреб рослин у цьому елементі на конкретній фазі розвитку.
Зацікавленість сільгоспвиробників у пришвидшенні розкладання пожнивних решток (через хвороби рослин) є ще одним чинником, який слід брати до уваги при прийнятті рішення про внесення азоту в ґрунт.
Внесення великих доз на лінії сівби може спровокувати засолення середовища, де відбувається розвиток коренів, і спричинити загибель насіння та паростків. Надлишок азоту здатний зумовити дисбаланс у ґрунті та викликати появу в рос лин симптомів нестачі інших поживних речовин.
У деяких країнах сільгоспвиробники використовують для внесення суміш азоту з кальцієм і магнієм з метою покриття можливого дефіциту цих елементів. Зважаючи на зниження необхідності в корекції рН ґрунту за допомогою вапнування, дефіцит кальцію та магнію, що містяться у вапні, можна покрити за рахунок додавання цих елементів у азотні препарати при їх внесенні.
РОЛЬ ФОСФОРУ В ПРАКТИЦІ ПРЯМОГО ВИСІВУ
Фосфор є макроелементом із низькою мобільністю. Він залишається в місцях, куди його було внесено, не розчиняється і не проникає вглиб ґрунту разом із дощовою водою. Фосфор може змішуватися із ґрунтом за допомогою його переміщення комахами, дощовими черв’яками та іншими тваринами. Фосфор є одним із найважливіших елементів для ґрунтів, які відчувають його нестачу. На природних полях та в лісах, а також на полях під прямим висівом найбільша концентрація фосфору спостерігається у поверхневому шарі ґрунту (рис. 3, 4, 5 і 6). В умовах прямого висіву при внесенні фосфору на лінію сівби вміст цього елемента у верхньому 5 см шарі ґрунту може суттєво змінюватися в наступні роки (рис. 4). Концентрація фосфору в верхньому шарі ґрунту не є приводом для занепокоєння, адже коріння розвивається саме в цьому середовищі за умови наявності об’ємного шару пожнивних решток на поверхні.
Вміст фосфору на поверхні ґрунту залежить від типу ґрунту, внесеної дози елемента і навіть часу, впродовж якого на цьому полі застосовується практика прямого висіву. Зазвичай найвищий вміст фосфору фіксується у шарі глибиною до 10 см (рис. 3, 4, 5 і 6). Важливо зауважити, що при прямому висіві ефективний вміст фосфору, незважаючи на його концентрацію на поверхні, перевищує аналогічний показник, характерний для традиційного обробітку, при внесенні до ґрунтів однакових доз елемента (рис. 6). Це підтверджують спостереження сільгоспвиробників, які знижують дози добрив при внесенні після кількох років застосування прямого висіву.
РОЛЬ КАЛІЮ В ПРАКТИЦІ ПРЯМОГО ВИСІВУ
На основі даних про поглинання калію рослинами та мобільність і розчинність цього елемента у ґрунті деякі фахівці рекомендують вносити калій у покривний шар за аналогією з азотом. Результати експериментів свідчать про те, що при внесенні калію в насіннєву борозну врожайність вирощуваних культур така ж сама, як і в разі поверхневого розподілу цього елемента по поверхні та в покривному шарі. У разі виникнення труднощів із вибором форми внесення калію для адекватного покриття потреб рослин можна рекомендувати внесення елемента під час сівби, змішуючи його із препаратами азоту та розподіляючи по поверхні.
Калій, на відміну від фосфору, частково розчиняється у воді і про никає у глибші шари ґрунту. Най більша концентрація калію відзначається у поверхневому шарі глибиною до 5 см. На глибині від 5 до 15 см вміст калію може помітно коливатися (рис. 7 і 8).
Впродовж багатьох років перевагу при внесенні поживних речовин віддавали фосфору, що сприяло підтримці адекватної концентрації цього елемента у ґрунті. Вміст ка лію в початкових ґрунтах був адекватним, однак у міру використання ґрунтів його відшкодування виявлялося недостатнім. Дефіцит елемента, що виник внаслідок цього, став одним із важливих чинників зниження потенціалу врожайності вирощуваних культур.
ВНЕСЕННЯ ДОБРИВ НА ПОВЕРХНЮ ҐРУНТУ
Деякі сільгоспвиробники практикують внесення поживних речовин на поверхню ґрунту й отримують у підсумку хорошу врожайність. Поживні речовини можуть розподілятися по всій площі або на вузьких смугах ґрунту перед проходженням ножа дискової сівалки. На природних полях і луках концентрація поживних речовин відбувається на поверхні ґрунту, що пов’язано із впливом гумусу та найбільш стійких органічних форм. З огляду на розкладання рослинних решток і розміщення листя й органічного матеріалу на поверхні, цей процес відбувається і на полях під No-till. Концентрація поживних речовин у поверхневому шарі ґрунту є загальною тенденцією, властивою природним полям, лукам і площам під прямим висівом. Коріння рослин при цьому також концентрується у цьому шарі ґрунту.
РОЛЬ ПОЖИВНИХ МІКРОЕЛЕМЕНТІВ У ПРАКТИЦІ ПРЯМОГО ВИСІВУ
Залежно від потреб рослин поживні речовини можуть бути класифіковані на макро- та мікро елементи. Найчастіше, завдяки маркетинговим зусиллям, фірмам-виробникам вдається продавати більше добрив, ніж це потрібно для вирощування рослин. У деяких випадках дослідження свідчать про економічну недоцільність внесення мікроелементів.
Дисбаланс поживних речовин, викликаний внесенням великої кількості добрив на лінії сівби при No-till, може спровокувати появу симптомів нестачі деяких елементів рослин на початковій стадії їх розвитку. Слід зазначити, що молібден може вивільнятися при внесенні вапна. Надлишок фосфору та неадекватно розподілене вапно можуть призвести до індукованого дефіциту цинку. В процесі росту коріння цей дисбаланс проявляється дедалі менше, а симптоми дефіциту деяких мікроелементів у рослин зникають.
Деякі культури потребують підвищеного вмісту в ґрунті конкретних поживних мікроелементів. Наприклад, люпину потрібна велика кількість бору, а сої – молібдену.
Необхідність внесення поживних мікроелементів залежить від вирощуваної культури, ротації культур, структури та механічного складу ґрунту, запланованої врожайності. Рекомендації щодо внесення поживних речовин мають ґрунтуватися на даних лабораторних аналізів і особливо на історичних даних про виробництво конкретної культури.
Дірсеу Гассен, інженер-агроном, Секретаріат сільського господарства і постачання, Порту-Алегрі, Бразилія
Опубліковано в журналі “Агроном”, 2024
