Обгрунтування доцільності чизелювання грунту в умовах Криму та півдня України
Раціональна обробка грунту є важливою ланкою в системі заходів із забезпечення високої культури землеробства. Відомо, що необхідними умовами для росту і розвитку рослин є нормальний водно-повітряний режим грунту, її оптимальні щільність і структура [7, 8, 11]. В даний час основним способом створення сприятливих для сільськогосподарських рослин властивостей грунту є його механічна обробка. Застосування різних прийомів обробки грунту повинно бути диференційованим, з урахуванням місцевих особливостей грунтів і погодних умов.
Необхідно відзначити, що грунтово-кліматичні умови Криму характеризуються великою різноманітністю, істотно відрізняючись у степовій і передгірській зонах, Севастопольському районі і на Південному березі [12].
Спільними особливостями грунтів Криму є недостатнє зволоження і повсюдне прояв ерозійних процесів. У передгірній зоні грунти представлені, в основному, чорноземами передгірними, карбонатними і південними різного ступеня еродованості, дерново-карбонатними і коричневими карбонатними щебенюватими. Зустрічаються бурі гірсько-лісові, дернові, лучно-чорноземні та інші грунти. На території Південного берега Криму переважають коричневі грунти. Серед них виділяються підтипи карбонатних, бескарбонатних і типових коричневих грунтів. Для всіх цих грунтів характерна невелика потужність гумусового горизонту, високий вміст каменів, близьке залягання щільних порід [14]. Оскільки потужність цих грунтів невелика, а зміст каменів в них високий, вологи в таких грунтах недостатньо навіть при зрошенні. Загальною рисою всіх схилових земель Криму є їх висока ерозійна небезпека, що вимагає здійснення на них комплексу протиерозійних заходів.
Середньорічна кількість опадів варіюється від 300 ... 400 мм у степовій зоні до 500 ... 700 мм в передгірних районах і на Південному березі. Велика частина опадів випадає в осінньо-зимовий період, а в теплу пору року вони носять характер злив. При цьому часто спостерігаються тривалі посушливі періоди [12]. У разі випадання в такий час зливових дощів пересохла грунт не здатна поглинути всю вологу, і тому 30 ... 50% її втрачається з поверхневим стоком. Виникаючі потоки води змивають найбільш родючий верхній шар грунту. На схилах відбувається також і підгрунтовий стік води, в результаті якого з грунту вимиваються цінні мулкуваті частинки і водорозчинні речовини, необхідні для живлення рослин. У степових і передгірних районах Криму проявляється також вітрова ерозія. Всі ці фактори призводять до втрати родючості і деградації грунтів.
Перераховані особливості дозволяють зробити висновок про те, що в умовах Криму обробка грунту повинна бути спрямована на поліпшення водовбирну здатність грунту, накопичення, збереження і раціональне використання грунтової вологи, запобігання вітрової та водної ерозії. Необхідно враховувати значну неоднорідність грунтів Криму і засміченість їх камінням. Вибір способів обробки грунту повинен забезпечувати також вирішення спільних проблем сучасного землеробства, найбільш актуальними з яких є переущільнені грунту сільськогосподарськими машинами і висока енергоємність її обробки. Як показують дослідження вітчизняних і зарубіжних вчених, ці проблеми взаємопов'язані [15, 16, 19].
Внаслідок багаторазових проходів сільськогосподарської техніки відбувається ущільнення грунту на значну глибину (до 0,6 м і більше), зменшення її пористості і руйнування капілярної системи, що негативно позначається на вологопроникність і процесах газообміну між грунтом і атмосферою. Тривале використання для оранки лемішні плугів призводить до переущільнення підорним шарів і освіті «плужної підошви», яка перешкоджає росту кореневої системи рослин і надходженню вологи з нижчих горизонтів. До негативних наслідків переущільнення грунту ставляться також погіршення температурного режиму і зниження біологічної активності грунту [15, 18, 25]. Щільна грунт сильніше нагрівається в денні години, а вночі швидко остигає. Великі перепади температури і порушення газообміну негативно відбиваються на діяльності корисних грунтових організмів, сповільнюючи біологічні процеси. Збільшення об'ємної маси грунту до 1,35 ... 1,40 г / см 3 призводить до зниження швидкості розкладання рослинних залишків на 38 ... 40%. З цієї ж причини знижується ефективність внесених у грунт добрив, оскільки грунтові бактерії недостатньо переводять азот у доступну для рослин форму [5, 11, 25]. Обробка переущільнених грунтів з порушеною структурою супроводжується підвищеним глибообразованіем і зростанням витрат енергії. Тому актуальним напрямком в обробки грунту є пошук перспективних малоенергоємних способів розпушування ущільнених шарів грунту та розробка знарядь для їх здійснення [20, 21, 22, 23].
Слід зазначити, що пошуки шляхів зниження енерговитрат нерозривно пов'язані з одночасним підвищенням продуктивності, поліпшенням якості обробки грунту і зниженням трудових і грошових витрат [19, 24, 25].
В даний час у світовому землеробстві існує стійка тенденція заміни відвальної оранки глибоким розпушуванням грунту без обороту шару [21]. Одним з найбільш ефективних способів безвідвального розпушування служить чизельний обробіток, яка сприяє руйнуванню ущільненої «плужної підошви», попередження водної та вітрової ерозії, поліпшення умов росту і розвитку сільськогосподарських рослин, що в кінцевому підсумку підвищує врожайність вирощуваних культур [5, 6, 20] .
Чизелювання грунту може виконуватися як у вигляді основної операції (глибоке безотвальное розпушування, чизельний культивація), так і в поєднанні з іншими видами обробки грунту, а також використовуватися для розущільнення підорним шарів і замінювати щілювання на схилах
[5, 20, 22, 23, 27].
Чизельний обробіток є надійним прийомом у боротьбі з вітрової та водної ерозією грунту. Кількість стерні, яке зберігається на поверхні грунту при роботі чизельной знарядь, достатньо для захисту її від вітрової ерозії (53 ... 60%). За даними Українського НДІ захисту грунтів від ерозії, змив мелкозема на схилі величиною 3 ... 5 ° після чизельного обробки проти відвальної оранкою зменшився в 2,5 рази, стік талих вод скоротився в 3,3 рази, а втрати основних мінеральних елементів - у 1,2 ... 3,2 рази [5, 31].
За даними Казахського НДІ землеробства, чизельний обробка сприяє більш глибокому просочуванню талих і дощових вод на схилах та скорочення їх стоку на 11 ... 42 мм, а змиву грунту - на 1,6 ... 6,5 т / га порівняно з оранкою [5, 7, 39].
Під впливом чизелювання об'ємна маса грунту в оброблюваному шарі знижується на 3 ... 21%, пористість грунту збільшується на 4 ... 10%, а її водопроникність зростає в кілька разів. Чизельная гармати забезпечують разуплотнение глибоких шарів грунту з меншими витратами енергії, праці та коштів, ніж плоскорізи та інші знаряддя [5, 26, 31].
В умовах півдня України чизельний обробіток на схилових землях ефективна під усі культури, а на рівнинних - під просапні. У результаті її застосування зростання врожайності вирощуваних культур в різних грунтово-кліматичних умов становить: озимої пшениці - 2,9 ... 7,0 ц / га, озимого жита - 2,7 ... 4,4 ц / га, ярого ячменю - 2 ... 4 ц / га,
рису - 3,8 ... 7,5 ц / га, зерна кукурудзи - 5,25 ... 15,70 ц / га, соняшнику - 2,9 ... 3,1 ц / га, гороху - 2,5 ц / га, кормових буряків - 45 ц / га, цукрових буряків - 36 ... 43 ц / га, картоплі - 9,4 ... 17,4 ц / га, багаторічних трав - 4,6 ц / га. Сумарна продуктивність сівозмін при використанні чизельной плугів у системі основного обробітку грунту замість щорічної оранки зростає на 6 ... 10% [5, 6, 43, 44, 51].
Чизелювання грунту є перспективним прийомом боротьби з засоленням грунту на зрошенні, оскільки інтенсифікує аеробні процеси в грунті. На сильно засолених грунтах для кращої промивання і виносу солей, а також на перезволожених і заболочених землях слід проводити чизельной обробіток на глибину до 35 см . За допомогою чизелювання грунту в рисових чеках можна ефективно боротися з таким злісним бур'яном, як очерет звичайний [5, 49].
Чизельний обробіток ефективна також на багаторічних насадженнях - садах і виноградниках, які мають велике значення для сільського господарства Криму і півдня України. Дуже часто вирішальним моментом для культури винограду є фізичні властивості верхнього 70-сантиметрового шару грунту. З цієї причини обробці грунту на виноградниках треба приділяти особливу увагу. У перші роки після підйому плантажу грунт зберігає сприятливі умови для життєдіяльності виноградних кущів, а потім під дією метеорологічних факторів, від систематичного пересування на винограднику людей, тварин і особливо машин, а також під власною вагою, вона сильно осідає і ущільнюється. В результаті доступ вологи і повітря до основній масі коренів зменшується, поживний режим грунту стає менш сприятливим, внаслідок чого умови для розвитку кореневої системи, а також зростання і плодоношення виноградного куща поступово погіршуються. Для повернення грунті властивостей, придбаних нею в перші роки після підйому плантажу, в міжряддях виноградників необхідно періодично проводити глибоке розпушування [32, 33].
Велике значення для виноградної рослини має повітряний режим грунту. Живильні коріння, розвиваючи велику і могутню абсорбуючу поверхню, потребують для своєї діяльності в значній кількості кисню, і часто горизонт максимального розвитку зони живлять коріння залежить головним чином від повітряного режиму грунту. Крім того, повітря необхідне для життєдіяльності корисних мікробів. При нестачі повітря в грунті розвиваються анаеробні процеси. Поліпшення аерації грунту на виноградниках досягається глибоким опрацюванням і окультуренням грунту шляхом спушення, добрива та оновленням плантажу глубокорихлітелямі. Ще К.А. Тімірязєв вказував, що користь глибокої обробки, як один із заходів боротьби з посухою, не підлягає сумніву внаслідок досягається нею подвійного результату - накопичення і кращого заощадження вологи. Розпушена на глибину до 50 см грунт добре вбирає атмосферні опади, а часте розпушування її поверхні зменшує фізичне випаровування води. У кінцевому рахунку, грунт при такій обробці краще забезпечується вологою [36, 37].
Як показали дослідження Н.І. Скляра, глибоке розпушування дає можливість кореневій системі винограду розвиватися не в ущільнених горизонтах, а в більш пухкому шарі, куди в достатній кількості проникають повітря і волога. У результаті цього харчування куща мінеральними речовинами, його потужність і врожайність значно збільшуються [35].
П.В. Іванов відзначає, що за допомогою глибокого розпушування міжрядь можна створити умови для швидкого просочування вологи в нижні горизонти грунту, де розташована основна маса кореневої системи винограду. Крім того, при його виконанні можна вносити на дно борозни добрива, які, потрапляючи безпосередньо в зону найбільшого розвитку мочковатих коренів, при сприятливій аерації і підвищеному зволоженні особливо ефективні. Проводячи виробничі досліди з глибоким розпушуванням на старих виноградниках, Н.І. Скляр встановив, що внаслідок поліпшення водно-фізичних властивостей грунту і омолодження кореневої системи посилювалася потужність виноградних кущів, а врожайність зростала в 2 ... 3 рази. До такого ж висновку прийшов і А.К. Кондіон, який провів досвід у тих же умовах [37, 38].
Т.І. Турманідзе встановив, що однією з причин захворювання виноградної лози хлорозом є ущільнення підгрунтових шарів, куди проникають коріння. Проведення глибокої обробки грунту створює оптимальні умови для її живлення, аерації та зволоження і в результаті усуває це захворювання [33].
Особливо зростає роль глибокого розпушування на схилах, де ерозійні процеси протікають найбільш інтенсивно [39, 40].
Болгарські вчені С. Іонев і К. Нешев в результаті ряду досліджень прийшли до висновку, що обсяг кореневої системи, вага однорічного приросту, урожай винограду і його цукристість були найбільшими при глибокій обробці грунту. Особливо зростає значення періодичного глибокого розпушування у зв'язку з внесенням мінеральних добрив. На думку ряду дослідників, внесення добрив у нарізані по середині міжрядь борозни завглибшки 35 ... 40 см підвищує врожайність винограду на 20 ... 25%. За спостереженнями А.С. Мельникова і Ж.А. Аветисова, глибоке розпушування грунту без добрив було більш ефективно, ніж добрива без їх глибокого внесення, а найбільш високий ефект був отриманий при їх спільному застосуванні на виноградниках - прибавка врожаю досягла 30% [38].
В існуючих посібниках по виноградарству і технологічних картах рекомендується проводити чизелювання грунту на виноградниках двічі на рік: осіннє з наступною оранкою і весняне перед літніми культиваціями [41].
Таким чином, чизелювання грунту в умовах Криму та півдня України ефективно при обробітку польових, просапних культур і багаторічних насаджень, у тому числі на схилових землях, кам'янистих грунтах, у рисових чеках, при поліпшенні засолених ділянок.
Раціональна обробка грунту є важливою ланкою в системі заходів із забезпечення високої культури землеробства. Відомо, що необхідними умовами для росту і розвитку рослин є нормальний водно-повітряний режим грунту, її оптимальні щільність і структура [7, 8, 11]. В даний час основним способом створення сприятливих для сільськогосподарських рослин властивостей грунту є його механічна обробка. Застосування різних прийомів обробки грунту повинно бути диференційованим, з урахуванням місцевих особливостей грунтів і погодних умов.
Необхідно відзначити, що грунтово-кліматичні умови Криму характеризуються великою різноманітністю, істотно відрізняючись у степовій і передгірській зонах, Севастопольському районі і на Південному березі [12].
Спільними особливостями грунтів Криму є недостатнє зволоження і повсюдне прояв ерозійних процесів. У передгірній зоні грунти представлені, в основному, чорноземами передгірними, карбонатними і південними різного ступеня еродованості, дерново-карбонатними і коричневими карбонатними щебенюватими. Зустрічаються бурі гірсько-лісові, дернові, лучно-чорноземні та інші грунти. На території Південного берега Криму переважають коричневі грунти. Серед них виділяються підтипи карбонатних, бескарбонатних і типових коричневих грунтів. Для всіх цих грунтів характерна невелика потужність гумусового горизонту, високий вміст каменів, близьке залягання щільних порід [14]. Оскільки потужність цих грунтів невелика, а зміст каменів в них високий, вологи в таких грунтах недостатньо навіть при зрошенні. Загальною рисою всіх схилових земель Криму є їх висока ерозійна небезпека, що вимагає здійснення на них комплексу протиерозійних заходів.
Середньорічна кількість опадів варіюється від 300 ... 400 мм у степовій зоні до 500 ... 700 мм в передгірних районах і на Південному березі. Велика частина опадів випадає в осінньо-зимовий період, а в теплу пору року вони носять характер злив. При цьому часто спостерігаються тривалі посушливі періоди [12]. У разі випадання в такий час зливових дощів пересохла грунт не здатна поглинути всю вологу, і тому 30 ... 50% її втрачається з поверхневим стоком. Виникаючі потоки води змивають найбільш родючий верхній шар грунту. На схилах відбувається також і підгрунтовий стік води, в результаті якого з грунту вимиваються цінні мулкуваті частинки і водорозчинні речовини, необхідні для живлення рослин. У степових і передгірних районах Криму проявляється також вітрова ерозія. Всі ці фактори призводять до втрати родючості і деградації грунтів.
Перераховані особливості дозволяють зробити висновок про те, що в умовах Криму обробка грунту повинна бути спрямована на поліпшення водовбирну здатність грунту, накопичення, збереження і раціональне використання грунтової вологи, запобігання вітрової та водної ерозії. Необхідно враховувати значну неоднорідність грунтів Криму і засміченість їх камінням. Вибір способів обробки грунту повинен забезпечувати також вирішення спільних проблем сучасного землеробства, найбільш актуальними з яких є переущільнені грунту сільськогосподарськими машинами і висока енергоємність її обробки. Як показують дослідження вітчизняних і зарубіжних вчених, ці проблеми взаємопов'язані [15, 16, 19].
Внаслідок багаторазових проходів сільськогосподарської техніки відбувається ущільнення грунту на значну глибину (до
Слід зазначити, що пошуки шляхів зниження енерговитрат нерозривно пов'язані з одночасним підвищенням продуктивності, поліпшенням якості обробки грунту і зниженням трудових і грошових витрат [19, 24, 25].
В даний час у світовому землеробстві існує стійка тенденція заміни відвальної оранки глибоким розпушуванням грунту без обороту шару [21]. Одним з найбільш ефективних способів безвідвального розпушування служить чизельний обробіток, яка сприяє руйнуванню ущільненої «плужної підошви», попередження водної та вітрової ерозії, поліпшення умов росту і розвитку сільськогосподарських рослин, що в кінцевому підсумку підвищує врожайність вирощуваних культур [5, 6, 20] .
Чизелювання грунту може виконуватися як у вигляді основної операції (глибоке безотвальное розпушування, чизельний культивація), так і в поєднанні з іншими видами обробки грунту, а також використовуватися для розущільнення підорним шарів і замінювати щілювання на схилах
[5, 20, 22, 23, 27].
Чизельний обробіток є надійним прийомом у боротьбі з вітрової та водної ерозією грунту. Кількість стерні, яке зберігається на поверхні грунту при роботі чизельной знарядь, достатньо для захисту її від вітрової ерозії (53 ... 60%). За даними Українського НДІ захисту грунтів від ерозії, змив мелкозема на схилі величиною 3 ... 5 ° після чизельного обробки проти відвальної оранкою зменшився в 2,5 рази, стік талих вод скоротився в 3,3 рази, а втрати основних мінеральних елементів - у 1,2 ... 3,2 рази [5, 31].
За даними Казахського НДІ землеробства, чизельний обробка сприяє більш глибокому просочуванню талих і дощових вод на схилах та скорочення їх стоку на 11 ... 42 мм, а змиву грунту - на 1,6 ... 6,5 т / га порівняно з оранкою [5, 7, 39].
Під впливом чизелювання об'ємна маса грунту в оброблюваному шарі знижується на 3 ... 21%, пористість грунту збільшується на 4 ... 10%, а її водопроникність зростає в кілька разів. Чизельная гармати забезпечують разуплотнение глибоких шарів грунту з меншими витратами енергії, праці та коштів, ніж плоскорізи та інші знаряддя [5, 26, 31].
В умовах півдня України чизельний обробіток на схилових землях ефективна під усі культури, а на рівнинних - під просапні. У результаті її застосування зростання врожайності вирощуваних культур в різних грунтово-кліматичних умов становить: озимої пшениці - 2,9 ... 7,0 ц / га, озимого жита - 2,7 ... 4,4 ц / га, ярого ячменю - 2 ... 4 ц / га,
рису - 3,8 ... 7,5 ц / га, зерна кукурудзи - 5,25 ... 15,70 ц / га, соняшнику - 2,9 ... 3,1 ц / га, гороху - 2,5 ц / га, кормових буряків - 45 ц / га, цукрових буряків - 36 ... 43 ц / га, картоплі - 9,4 ... 17,4 ц / га, багаторічних трав - 4,6 ц / га. Сумарна продуктивність сівозмін при використанні чизельной плугів у системі основного обробітку грунту замість щорічної оранки зростає на 6 ... 10% [5, 6, 43, 44, 51].
Чизелювання грунту є перспективним прийомом боротьби з засоленням грунту на зрошенні, оскільки інтенсифікує аеробні процеси в грунті. На сильно засолених грунтах для кращої промивання і виносу солей, а також на перезволожених і заболочених землях слід проводити чизельной обробіток на глибину до
Чизельний обробіток ефективна також на багаторічних насадженнях - садах і виноградниках, які мають велике значення для сільського господарства Криму і півдня України. Дуже часто вирішальним моментом для культури винограду є фізичні властивості верхнього 70-сантиметрового шару грунту. З цієї причини обробці грунту на виноградниках треба приділяти особливу увагу. У перші роки після підйому плантажу грунт зберігає сприятливі умови для життєдіяльності виноградних кущів, а потім під дією метеорологічних факторів, від систематичного пересування на винограднику людей, тварин і особливо машин, а також під власною вагою, вона сильно осідає і ущільнюється. В результаті доступ вологи і повітря до основній масі коренів зменшується, поживний режим грунту стає менш сприятливим, внаслідок чого умови для розвитку кореневої системи, а також зростання і плодоношення виноградного куща поступово погіршуються. Для повернення грунті властивостей, придбаних нею в перші роки після підйому плантажу, в міжряддях виноградників необхідно періодично проводити глибоке розпушування [32, 33].
Велике значення для виноградної рослини має повітряний режим грунту. Живильні коріння, розвиваючи велику і могутню абсорбуючу поверхню, потребують для своєї діяльності в значній кількості кисню, і часто горизонт максимального розвитку зони живлять коріння залежить головним чином від повітряного режиму грунту. Крім того, повітря необхідне для життєдіяльності корисних мікробів. При нестачі повітря в грунті розвиваються анаеробні процеси. Поліпшення аерації грунту на виноградниках досягається глибоким опрацюванням і окультуренням грунту шляхом спушення, добрива та оновленням плантажу глубокорихлітелямі. Ще К.А. Тімірязєв вказував, що користь глибокої обробки, як один із заходів боротьби з посухою, не підлягає сумніву внаслідок досягається нею подвійного результату - накопичення і кращого заощадження вологи. Розпушена на глибину до
Як показали дослідження Н.І. Скляра, глибоке розпушування дає можливість кореневій системі винограду розвиватися не в ущільнених горизонтах, а в більш пухкому шарі, куди в достатній кількості проникають повітря і волога. У результаті цього харчування куща мінеральними речовинами, його потужність і врожайність значно збільшуються [35].
П.В. Іванов відзначає, що за допомогою глибокого розпушування міжрядь можна створити умови для швидкого просочування вологи в нижні горизонти грунту, де розташована основна маса кореневої системи винограду. Крім того, при його виконанні можна вносити на дно борозни добрива, які, потрапляючи безпосередньо в зону найбільшого розвитку мочковатих коренів, при сприятливій аерації і підвищеному зволоженні особливо ефективні. Проводячи виробничі досліди з глибоким розпушуванням на старих виноградниках, Н.І. Скляр встановив, що внаслідок поліпшення водно-фізичних властивостей грунту і омолодження кореневої системи посилювалася потужність виноградних кущів, а врожайність зростала в 2 ... 3 рази. До такого ж висновку прийшов і А.К. Кондіон, який провів досвід у тих же умовах [37, 38].
Т.І. Турманідзе встановив, що однією з причин захворювання виноградної лози хлорозом є ущільнення підгрунтових шарів, куди проникають коріння. Проведення глибокої обробки грунту створює оптимальні умови для її живлення, аерації та зволоження і в результаті усуває це захворювання [33].
Особливо зростає роль глибокого розпушування на схилах, де ерозійні процеси протікають найбільш інтенсивно [39, 40].
Болгарські вчені С. Іонев і К. Нешев в результаті ряду досліджень прийшли до висновку, що обсяг кореневої системи, вага однорічного приросту, урожай винограду і його цукристість були найбільшими при глибокій обробці грунту. Особливо зростає значення періодичного глибокого розпушування у зв'язку з внесенням мінеральних добрив. На думку ряду дослідників, внесення добрив у нарізані по середині міжрядь борозни завглибшки 35 ... 40 см підвищує врожайність винограду на 20 ... 25%. За спостереженнями А.С. Мельникова і Ж.А. Аветисова, глибоке розпушування грунту без добрив було більш ефективно, ніж добрива без їх глибокого внесення, а найбільш високий ефект був отриманий при їх спільному застосуванні на виноградниках - прибавка врожаю досягла 30% [38].
В існуючих посібниках по виноградарству і технологічних картах рекомендується проводити чизелювання грунту на виноградниках двічі на рік: осіннє з наступною оранкою і весняне перед літніми культиваціями [41].
Таким чином, чизелювання грунту в умовах Криму та півдня України ефективно при обробітку польових, просапних культур і багаторічних насаджень, у тому числі на схилових землях, кам'янистих грунтах, у рисових чеках, при поліпшенні засолених ділянок.