Водний режим у посівах соняшнику залежно від обробітку ґрунту та удобрення

347
Водний режим у посівах соняшнику залежно від обробітку ґрунту та мінерального живлення

Рівень врожайності соняшнику значною мірою залежить від резервів ґрунтової вологи, яка потрібна для проростання насіння та укорінення проростків, транспірації, терморегуляції, надходження поживних речовин у рослинний організм і належного його функціонування впродовж вегетаційного періоду.

Накопичення і раціональне використання ґрунтової вологи найбільш актуальні в степовій зоні з недостатнім і нестійким зволоженням, де сумарні втрати її на стік і непродуктивне випаровування досягають половини річної норми опадів. При високому антропогенному навантаженні водний режим ґрунту може значно погіршуватися, тому досить важливим є нагромадження запасів вологи в нижній частині кореневмісного шару (100–150 см) звідки вона поступово переміщується у висхідному напрямку під дією певного градієнта.

Мета досліджень – встановити вплив різних способів основного обробітку ґрунту та внесення мінеральних добрив на фоні післяжнивних решток попередника на водоспоживання і продуктивність соняшнику, економічну ефективність його вирощування в умовах північного Степу України.

Дослідження проводили у стаціонарному польовому досліді ДПДГ «Дніпро» Інституту сільського господарства степової зони у п’ятипільній короткоротаційній сівозміні: чистий пар – пшениця озима – соняшник – ячмінь ярий – кукурудза. В посівах соняшнику вивчали ефективність 4-х способів основного обробітку ґрунту з загортанням післяжнивних решток:

  1. Полицевий (оранка) на 20–22 см – ПО-3-35;
  2. Безполицевий (чизельний) на 14–16 см – канадським чизель-культиватором Conser Till Plow-6000, (мульчувальний);
  3. Безполицевий (плоскорізний) на 12–14 см – КШН-5,6 «Резидент» (мульчувальний);
  4. Безполицевий (дисковий) на 10–12 см – БДВ-3 (мульчувальний).

Схема досліду передбачала використання у сівозміні післяжнивних решток попередника (пшениця озима) як органічного добрива. З огляду на це дослід проводили на трьох фонах удобрення:

  1. Без добрив + післяжнивні рештки попередника;
  2. N30P30K30 + післяжнивні рештки попередника;
  3. N60P30K30 + післяжнивні рештки попередника.

Мінеральні добрива вносили навесні розкидним способом під передпосівну культивацію.

Агротехніка вирощування соняшнику (гібрид Ясон) у дослідах – загальноприйнята для зони Степу. Для знищення бур’янів вносили ґрунтовий гербіцид харнес (2,5 л/га) та розпушували міжряддя в фазі 5–6 листків у культури.

Ґрунт дослідної ділянки – чорнозем звичайний важкосуглинковий із вмістом гумусу в шарі 0–30 см 4,2%, нітратного азоту – 13,2, рухомих форм фосфору і калію (за Чириковим) відповідно 145 і 115 мг/кг.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Накопичення продуктивної вологи за холодний період року при вирощуванні соняшнику залежало від гідротермічних умов (вітровий і температурний режими, кількість і характер опадів), вихідних запасів вологи, агротехнічних прийомів. Відмінності способів основного обробітку, які вивчались, зумовили насамперед різну снігомеліоративну ефективність агрофонів. По оранці висота снігового покриву була найменшою і не перевищувала 10 см. При цьому снігонакопичення тут значною мірою залежало від впливу вітру (при його посиленні траплялися випадки повного зносу снігу і навіть мілкозему), а також від температурних умов зимового періоду, коли, наприклад, льодова кірка, яка утворювалась на поверхні ґрунту при відлигах, різко змінювала характер перенесення снігу вітром, що призводило до більш нерівномірного розподілу снігового покриву по полю.

Для формування високого урожаю насіння соняшнику потрібно глибоке промочування ґрунту навесні – 165–185 мм продуктивної вологи в кореневмісному шарі 0–150 см і достатня кількість (300–400 мм) опадів впродовж вегетаційного періоду
Для формування високого урожаю насіння соняшнику потрібно глибоке промочування ґрунту навесні – 165–185 мм продуктивної вологи в кореневмісному шарі 0–150 см і достатня кількість (300–400 мм) опадів впродовж вегетаційного періоду

Крім того, ущільнений прошарок ґрунту за полицевої оранки негативно впливав на поглинання рослинами вологи із ґрунту. Адже відомо, що при досягненні фронтом убирання вологи межі розподілу орного і підорного шару швидкість інфільтрації та водопроникність ґрунту різко знижуються, і надалі, незважаючи на здатність його до розущільнення за рахунок процесів набухання – розтріскування, промерзання – відтаювання, ґрунт у більшості випадків не набуває оптимальних параметрів фізичного стану. Оранка в посушливі роки за майже повного зневоднення орного шару призводить до надмірної брилуватості ґрунту, що в поєднанні з сильним вітром також зумовлює значні втрати вологи.

Приблизно такою ж (10,6 см) була глибина снігового покриву на полі з дисковим обробітком, де злущена важкою бороною стерня мало впливала на затримання снігу. Зважаючи на те, що відтаювання ґрунту і поглинання ним води значною мірою залежать від щільності прошарку 10–20 см, підвищення її до 1,33 г/см3 і не злущена стерня обмежували нагромадження вологи в кореневмісному шарі (0–150 см). Наприклад, у 2012/2013 р. її було менше на 4,9 мм порівняно з оранкою, а з іншими способами мульчувального обробітку – на 12,3–30,4 мм. Ми також не виключаємо вірогідності негативного впливу дещо більшого розпорошення верхнього шару ґрунту при застосуванні дискових борін і утворення ґрунтової кірки, яка гальмує інфільтрацію води (табл. 1).

Таблиця 1. Накопичення продуктивної вологи в ґрунті в середньому за осінньо-зимовий період 2011–2015 рр., мм (шар 0–150 см)За плоскорізного обробітку затримувалось снігу на 4,3 см більше, ніж по оранці. Переваги такого обробітку більшою мірою проявлялись в умовах, коли після збирання пшениці залишалось понад 5 т/га побічної продукції і значна частина післяжнивних решток напівлежала або утримувалась на корені (2010/2011 р.). У цілому досить висока акумулятивна здатність основного плоскорізного розпушування ґрунту зумовлена дієвістю стерньового покриву, меншою площею випаровуючої поверхні, збереженням «дренажної» системи, сформованої після відмирання коренів попередньої культури, та наявністю значної кількості шпарин біологічного походження.

В усі роки досить чітко простежувались переваги, пов’язані з особливостями технологічного процесу при роботі чизельного культиватора Conser Till Plow-6000, внаслідок чого ґрунт тривалий час зберігав позитивні якості (порівняно висока шпаруватість, наявність мікротріщин і розломів, внутрішньоґрунтова та поверхнева гофрованість агрофону (табл. 1).

За чизельного обробітку хвилястий мікрорельєф і щільний стерньовий екран на гребенях суттєво зменшували швидкість вітру біля поверхні ґрунту. Сніг накопичувався в заглибленнях і майже не видувався. За нашими даними, товщина снігового покриву на цих ділянках була найбільшою і становила 16,3 см. Більша кількість снігу і стерні обмежувала мінусові температури по профілю ґрунту, внаслідок чого глибина його промерзання була меншою (на 5,4–8,2 см), відтаювання – швидшим, а акумуляція води відбувалася краще. У підсумку спостерігалося більш інтенсивне накопичення вологи в осінньо-зимовий період при обробітку ґрунту чизелем порівняно з варіантами полицевого обробітку – в середньому на 11,3 мм. Підвищений рівень засвоєння опадів холодного періоду року пов’язуємо також зі смуговим розущільненням ґрунту в борознах, що характерно для цього обробітку.

Дослідженнями встановлено, що в роки з порівняно низькими залишковими запасами вологи у ґрунті за дощової осені та сніжної зими акумулювалось 47–56% атмосферних опадів, або 154–185 мм. За таких умов відбувалося посилене накопичення і засвоєння води на фоні плоскорізного і особливо чизельного обробітку – більше, ніж при оранці, відповідно на 7,4–25,5 мм, або 4,4–13,8%. У роки з відносно високими вихідними резервами вологи (наприклад 2011/2012 р.) накопичення її виявилось значно меншим (у 2,2–2,7 разу).

Для формування високого врожаю насіння соняшнику необхідне глибоке промочування ґрунту навесні – 165–185 мм продуктивної вологи в кореневмісному шарі 0–150 см і достатня кількість (300–400 мм) опадів впродовж вегетаційного періоду. За нашими даними, в середньому за 2011–2015 рр. на дослідних ділянках запаси доступної рослинам вологи в шарі 0–150 см становили 170,3–179,4 мм, при цьому вміст її різнився залежно від агроприйомів і метеорологічних умов у холодну пору року (табл. 2).

Таблиця 2. Динаміка продуктивної вологи у ґрунті під соняшником у середньому за 2011–2015 рр., ммЗа принципових відмінностей застосованих ґрунтообробних знарядь і технологічних процесів перевага мульчувальних обробітків щодо абсолютних величин весняної вологи більшою мірою проявлялись у 2010/2011 р. (волога осінь, сніжна зима, посилений вітровий режим), коли показники вмісту її у ґрунті досягали позначки 183–200 мм (76–83% від граничної польової вологоємності), а розбіжність між варіантами полицевого, чизельного і плоскорізного обробітку на користь останніх досягала 10,2–17,5 мм.

За недостатньої кількості опадів в осінньо-зимовий період 2011/2012 р., переважно у вигляді дощів – 1–5 мм, у ґрунті перед сівбою олійної культури містилось лише 130–138 мм продуктивної вологи. Це свідчить про те, що за таких умов роль стерньових агрофонів як меліоративного чинника зменшується, а різниця у вологості ґрунту за різних способів і глибини основного обробітку є неістотною.

На полях, зайнятих польовими культурами, вологість ґрунту впродовж їх вегетації знижується як за рахунок фізичного випаровування, так і внаслідок транспірації води рослинами. Фізичне випаровування залежить від багатьох чинників, зокрема, від кількості, властивостей і рівномірності розподілу рослинних решток, а також ступеня проективного покриття ними поверхні ґрунту. Позитивний вплив мульчування щодо протидії втратам ґрунтової вологи полягає, головним чином, у пришвидшенні темпів просочування атмосферних опадів у ґрунт, затіненні його та зменшенні непродуктивного випаровування води у спекотну погоду, гальмуванні дифузії та конвекції водяних парів. Особливо важливо призупинити негативні процеси на початку вегетації культурних рослин, у нашому випадку – до змикання рядків соняшнику.

Згідно з дослідженнями Рассела (В. П. Гордієнко), якщо випаровування з відкритого ґрунту прийняти за 100%, то за 9 годин відносні втрати води із затіненого ґрунту становитимуть 64%, затіненого та захищеного від вітру – 47%, вкритого шаром соломи 3,8 см з розрахунку 9 т/га – 27%.

Зазначені вище явища спостерігалися і в наших експериментах. Так, у середньому за 2011–2015 рр. на час цвітіння соняшнику в 1,5-метровому шарі ґрунту по оранці містилось (залежно від фону удобрення) 25–29 мм, а на фоні мульчувального обробітку – 27–55 мм продуктивної вологи. Найбільша різниця в показниках між вказаними видами обробітку була у сприятливому за зволоженням 2011 р., коли за період від сівби до цвітіння випало 150,1 мм опадів (29,3 норми). У посушливому 2012 р., який відзначався недобором опадів у першій половині вегетації та повітряною посухою, захисна роль пожнивних решток виявилась слабшою.

Оранка в посушливі роки за майже повного зневоднення орного шару призводить до надмірної брилуватості ґрунту, що в поєднанні з сильним вітром також зумовлює значні втрати вологи
Оранка в посушливі роки за майже повного зневоднення орного шару призводить до надмірної брилуватості ґрунту, що в поєднанні з сильним вітром також зумовлює значні втрати вологи

Обсяги втрат ґрунтової вологи можуть суттєво змінюватись і залежно від кількості післяжнивних решток. У дослідах лабораторії охорони ґрунтів у Бушленді (штат Техас, США) за наявності на поверхні поля соломи в обсягах 0; 4; 8; 16 і 32 т/га випаровування за 35 днів становило 70, 64, 56, 40 і 20 мм відповідно. Підтвердженням цього є також наші дослідження, а саме: значна розбіжність у запасах не використаної вологи у ґрунті між варіантами полицевого та мульчувального обробітку (фаза цвітіння, удобрені ділянки) у 2013 р., коли кількість залишеної на полі побічної продукції була незначною (3,4 т/га) – звідси і порівняно низький ступінь покриття поверхні поля рослинним субстратом навесні, який до того ж частково загортався у ґрунт при сівбі та догляді за посівами.

Зменшенню непродуктивного випаровування за мульчувального обробітку, на наш погляд, сприяли також ущільненість піднасіннєвого прошарку ґрунту (10–30 см) і поліпшення його структурного стану порівняно із зяблевою оранкою. Адже доведено, що збільшення об’ємної маси чорнозему гальмує швидкість підйому води за рахунок її тертя зі стінками капілярів малого діаметру, тому структурний ґрунт втрачає менше вологи, ніж безструктурний.

Літературні джерела свідчать, що соняшник досить вимогливий до забезпечення вологою, однак потреба в ній неоднакова у різні періоди його розвитку. До початку фази утворення суцвіть він витрачає близько 20% від загальної кількості води, переважно із шару 0–50 см. Критичними для рослин соняшнику вважаються фази утворення кошика та цвітіння, в цей період споживається до 60% запасів доступної вологи. Завдяки своїм біологічним особливостям він здатний використовувати вологу з глибини до 3 метрів, при цьому повністю висушуючи 1,5-метровий шар ґрунту.

У цілому для формування високої продуктивності у сприятливі роки (2011, 2013) посівами соняшнику із ґрунту за період вегетації було використано відповідно 1543–1938 та 1968–2072 м3/га, в дуже посушливому 2012 р. – лише 1264–1378 м3/га. При цьому відмінною ознакою слід вважати більш рівномірний розподіл витрат води по міжфазних періодах при випаданні достатньої кількості атмосферних опадів. Якщо у 2011 р. в часовому проміжку від сівби до цвітіння витратна частина ґрунтової вологи соняшниковим полем становила 51,2–71,4%, то у 2012 р. – 95,9–100% (табл. 3).

Таблиця 3. Витрати продуктивної вологи із ґрунту в посівах соняшнику в середньому за 2011–2015 рр., м3_гаЯкщо говорити про динаміку пошарового витрачання води, то можна констатувати, що в середньому за роки досліджень у період від сівби до цвітіння по оранці з шару 0–100 см було використано 75,7–77,8% від загальної кількості обрахованої ґрунтової вологи, за мульчувального обробітку цей показник становив 74,8–80,1%, тобто великої розбіжності у варіантах досліду не було. Слід зазначити, що простежувалась і певна закономірність щодо збільшення частки водоспоживання із нижніх горизонтів (100–150 см) у другій половині вегетації рослин соняшнику (цвітіння – повна стиглість) за чизельного і плоскорізного обробітку на удобреному фоні – 26,9–46,1% проти 4,0–30,8% по оранці та дисковому обробітку.

Частка використаної води з верхніх шарів ґрунту (0–50 см) природно зменшувалась у вологі роки та зростала у посушливі. За час від сівби до настання повної стиглості насіння посіви соняшнику майже повністю використовували наявні запаси ґрунтової вологи, особливо на фоні внесення добрив. Це пояснюється, насамперед, біологічними особливостями рослин (потужна коренева система, значна листова поверхня, тривалий вегетаційний період) та складними гідротермічними умовами (посухи навесні та влітку), що й призвело в кінцевому підсумку до непродуктивного випаровування води.

Показники кількості використаної вологи із ґрунту за вегетацію у більшості випадків змінювались відповідно до рівня продуктивності посівів олійної культури: найбільшими (1734–1757 м3/га) вони були за чизельного та плоскорізного обробітку при залишенні на полі побічної продукції і внесенні мінеральних добрив, найменшими (1197 м3/га) – на ділянках з дискуванням і без внесення мінеральних добрив.

Ефективність використання вологи посівами олійної культури характеризується коефіцієнтом водоспоживання, який становить собою співвідношення сумарних витрат води (із ґрунтових запасів + атмосферні опади) за час вегетації до сухої маси її врожаю. Слід зазначити, що перевага кращих варіантів мульчувального обробітку, порівняно з оранкою, на удобреному фоні проявлялась в урожайності як основної продукції, так і побічної, особливо в 2013 р., коли сформувалися сприятливі стартові умови для стрімкого росту вегетативних органів на ділянках без обертання скиби. Тому, незважаючи на більші сумарні витрати вологи за чизельного і плоскорізного обробітку, тут в середньому за роки досліджень при внесенні мінеральних добрив простежувалася тенденція до зниження коефіцієнта водоспоживання (444–468 м3/га проти 456–475 м3/га) по оранці (табл. 4).

Таблиця 4. Коефіцієнт водоспоживання соняшнику залежно від обробітку ґрунту та удобрення, м3_тРозглянуті способи мульчувального обробітку на неудобреному фоні, а також дискового на усіх без винятку фонах зумовлювали зростання водоспоживання рослин соняшнику відносно контролю, що пояснюється меншою їх продуктивністю. Внесення мінеральних добрив, особливо з підвищеним вмістом азоту (N60P30K30), сприяло більш економному витрачанню води на створення одиниці сухої речовини.

Більш інтенсивний сезонний кругообіг вологи на фоні чизельного обробітку і плоскорізного розпушування ґрунту (значніше використання води рослинами соняшнику в період вегетації і майже повна компенсація в холодну пору року) розглядається як позитивний чинник, який значною мірою активує циркуляцію речовин у природному середовищі.

Всі обґрунтовані вище чинники суттєво впливали на продуктивність посівів соняшнику. Порівняно високу (2,05–3,00 т/га) урожайність насіння отримано за відносно сприятливих умов 2011, 2013, 2014 і 2015 рр. завдяки значним весняним запасам продуктивної вологи у ґрунті, а також літнім опадам. Натомість у 2012 р. повітряна та ґрунтова посуха істотно гальмувала ріст рослин. Стан їх під час цвітіння й утворення репродуктивних органів оцінювався як критичний. Через дефіцит доступної вологи, високі температури і низьку відносну вологість повітря відбувалося передчасне всихання листків, формувалось пусте насіння (переважно в центральній частині кошика) – до 25%. Все це у поєднанні з відсутністю агрономічно корисних опадів у травні-липні зумовило низьку врожайність соняшнику – 1,79–2,35 т/га (табл. 5).

Таблиця 5. Урожайність соняшнику залежно від бробітку ґрунту та удобрення, т_гаХарактерною ознакою в період вегетації олійної культури був уповільнений ріст і розвиток рослин до настання фази утворення кошиків на неудобреному природному фоні за плоскорізного та чизельного обробітку. Це пояснюється насамперед відмінністю топографії розміщення післяжнивних решток попередника, різним ступенем перемішування та сепарації ґрунтової маси – всі ці чинники суттєво впливали на якість сівби і перебіг мікробіологічних процесів у ґрунті. В кінцевому підсумку урожайність насіння соняшнику була дещо вищою по оранці (на 0,07–0,13 т/га).

На удобреному фоні стан посівів за плоскорізного і чизельного обробітку прирівнювався до полицевого, тому урожайність основної продукції щодо відзначених агроприйомів виявилась приблизно однаковою – відповідно 2,53–2,67; 2,57–2,72 та 2,51–2,64 т/га. Тривалий період від початку весняно-польових робіт до сівби соняшнику дає змогу виконати на полі низку технологічних операцій: кришення, розпушування та часткове перемішування ґрунту, і як наслідок, на стерньовому удобреному агрофоні створюються досить сприятливі вихідні умови для життєдіяльності мікробних популяцій, розкладу післяжнивних решток та вивільнення іммобілізованих азотистих сполук у ґрунтовий розчин. Слід зазначити, що перевага чизельного обробітку простежувалася у випадках залишення на полі понад 5 т/га соломи (2011, 2012, 2014, 2015 рр.), за плоскорізного розпушування – до 3,5 т/га післяжнивних решток (2013 р.).

Висока акумулятивна здатність плоскорізного розпушування ґрунту зумовлена дієвістю стерньового покриву, меншою площею випаровуючої поверхні та збереженням «дренажної» системи, сформованої після відмирання коренів попередньої культури
Висока акумулятивна здатність плоскорізного розпушування ґрунту зумовлена дієвістю стерньового покриву, меншою площею випаровуючої поверхні та збереженням «дренажної» системи, сформованої після відмирання коренів попередньої культури

Внесення навесні помірних доз мінеральних добрив (N30P30K30) на фоні загортання у ґрунт подрібненої соломи дало змогу отримати додатково проти контрольного варіанта (загортання побічної продукції без мінеральних добрив) в середньому за період досліджень 0,16–0,31 т/га насіння. Збільшення у складі комплексного добрива частки азоту (N60P30K30) забезпечило надбавку основної продукції в кількості 0,29–0,45 т/га. Найвищі показники приросту було зареєстровано у сприятливих 2013–2014 рр., коли внесені під передпосівну культивацію мінеральні добрива тривалий час перебували у вологому ґрунті й ефективно використовувались рослинами соняшнику для формування високої врожайності.

При внесенні мінеральних добрив на фоні полицевого обробітку отримано прибавку врожаю насіння 0,16–0,29 т/га, мульчувального – 0,29–0,45 т/га порівняно з контролем (без добрив). Більша щільність коренів на одиницю об’єму ґрунту, а також досить висока зволоженість його в зоні локалізації туків створюють кращі умови для засвоєння рослинами рухомих сполук макроелементів на початкових етапах їх розвитку, що може бути аргументом на користь варіантів чизельного обробітку та плоскорізного розпушування скиби. Порівняльна економічна та біоенергетична оцінка різних агроприйомів показала, що при вирощуванні соняшнику після пшениці озимої з використанням соломи і внесенням оптимальної дози мінеральних добрив (N60P30K30) на увагу заслуговують чизельний (14–16 см) і плоскорізний (12–14 см) обробіток ґрунту. В результаті більш економного (порівняно з оранкою) витрачання коштів та енергії в розрахунку на 1 га посівної площі собівартість і енергоємність тонни насіння знижувались відповідно на 82–96 грн і 365–379 МДж, рівень рентабельності підвищувався на 12–15%, окупність однієї гривні виробничих витрат зростала з 2,32 до 2,44–2,74, а енергетичний коефіцієнт – з 3,01 до 3,19–3,20. При цьому економія пального досягає 12,3–13,8 л/га.

ВИСНОВКИ

  1. При залишенні на полі пожнивних решток попередника (пшениця озима) чизельний і плоскорізний мульчувальний обробіток сприяв, порівняно з оранкою, додатковому (45–113 м3/га) накопиченню продуктивної вологи в шарі 0–150 см, підвищенню рівня засвоєння посівами опадів осінньо-зимового періоду до 45,4–47,8%, більш економному витрачанню води на створення одиниці сухої речовини врожаю соняшнику (органо-мінеральний фон).
  2. На ділянках без внесення мінеральних добрив (без добрив + післяжнивні рештки попередника) кращі умови для росту, розвитку та формування продуктивності соняшнику (2,35 т/га) забезпечує полицева оранка, а на збалансованому органо-мінеральному фоні (N60P30K30 + післяжнивні рештки попередника) – чизельний і плоскорізний обробітки, які практично не поступаються оранці та забезпечують формування приблизно однакової урожайності насіння (відповідно 2,53–2,67; 2,57–2,72 та 2,51–2,64 т/га).
  3. Мінімізація обробітку ґрунту під соняшник уможливлює поліпшення економічних показників виробництва насіння олійної культури, а саме: підвищення рівня рентабельності виробництва на 12–15% і окупність 1 грн виробничих витрат з 2,32 до 2,44–2,74, збільшення енергетичного коефіцієнта з 3,01 до 3,19–3,20, а також заощадження 12,3–13,8 л/га пального.

О. І. Цилюрик, Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет; А. В. Кохан, Полтавська державна сільськогосподарська дослідна станція ім. М. І. Вавилова Інституту свинарства і агропромислового виробництва; В. М. Судак, А. І. Горбатенко, ДУ Інститут зернових культур НААН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2020

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram