1.5.1. Структурний стан ґрунтів і шляхи його поліпшення


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 

Загрузка...

Сприятливі фізичні властивості і режими Грунтів — одна з неод-мінних умов прояву Грунтової родючості, отримання високих і сталих урожаїв сільськогосподарських культур.

Значення фізичних властивостей Грунту для його родючості ніколи не підлягало сумніву. На сьогодні, за умов затяжної економічної і еко-логічної кризи, їх значення ще більше зростає. Одна з причин цього — все більший прояв фактів погіршення фізичних властивостей Грунту в результаті різкого зменшення внесення органічних, мінеральних і бак-теріальних добрив, меліорантів, спрощення технологій, порушення строків і якості виконання агрозаходів та науково обґрунтованих сіво-змін, застосування важкої сільськогосподарської техніки тощо.

Друга причина — підтримання фізичних властивостей у сприятливо-му інтервалі значень є необхідною умовою отримання запланованої від-дачі від добрив, меліорантів і води, вартість яких на сьогодні дуже висока.

Обидві названі причини обумовлюють необхідність постійного підтримання оптимального для рослин фізичного стану Грунту. Особ-ливо це актуально для чорноземів, де найбільш високий рівень інтен-сифікації землеробства.

Початок фундаментальним дослідженням структурного стану ґру-нту було покладено в кінці XIX ст. німецьким агрофізиком Е. Вольні (1846—1901). Він розглядав будову ґрунту, головним чином, як спів-відношення в ньому агрегатів різної величини.

Родючість ґрунтів, особливо важких за гранулометричним скла-дом, великою мірою залежить від структури, яка визначає їх повітря-ний, водний, поживний та інші режими (Качинський Н.А., 1965; Ре-вутИ.Б., 1968).

Якщо врахувати, що структурні ґрунти не запливають, довше збе-рігають надану механічним обробітком будову, не переущільнюються, вимагають менше тягових зусиль під час обробітку, більш стійкі до водної і вітрової ерозії, то стане зрозуміло, що хоча структура і родю-чість і не тотожні, але між ними існує тісна залежність, тому землероб повинен її зберігати і покращувати.

Кращим розміром частинок здебільшого вважають 0,25—3 мм для чорноземних і каштанових та 0,5—5 мм — для дерново-підзолистих суглинкових ґрунтів. У районах достатнього зволоження структурні частинки в межах оптимальних розмірів (0,25—10 мм) повинні бути крупнішими, ніж у посушливих. Так, у посушливих і сухих степах із чорноземними і каштановими ґрунтами оптимальна будова забезпечу-ється вмістом частинок розміром 0,25—2 мм. Більші розміри вони по-винні мати і в районах попшрення вітрової ерозії.

За сучасними поглядами, агрономічно цінні властивості ґрунту зу-мовлюються не тільки наявністю в ньому частинок діаметром 0,25— 10 мм, тобто його макроструктурою (частинки діаметром понад 10 мм — це мега-, або брилиста структура), а й дрібніших (менше 0,25 мм), або його мікроструктурою. За розміром частинок мікроструктуру поділяють на грубу (частинки діаметром 0,25—0,01 мм) і тонку (частинки діаметром менше 0,01 мм).

Загальна пористість мікроструктурних ґрунтів, за підрахунками І.Б. Ревута (1972), становить близько 45 % від об'єму ґрунту, а щіль-ність будови — 1,45—1,55 г/см3.

Відомо, що мікроструктурний склад властивий сіроземним ґрунтам Узбекистану, на яких вирощують високі врожаї бавовнику та інших культур, а також підзолистим, на яких одержують високі врожаї кар-топлі, льону тощо. Істотним недоліком мікроструктурних Грунтів є їх здатність до ущільнення, внаслідок чого вони потребують більших за-трат енергії на обробіток. Крім того, такі ґрунти більшою мірою за-знають вітрової та водної ерозії. Важливою властивістю структурного стану Грунту є його водотривкість, тобто здатність протистояти розми-вній (руйнівній) силі води. Водотривка структура під дією води або не руйнується, або лише частково розпадається на мікроагрегати, як, на-приклад, структура цілинних чорноземів. Неводотривка структура під дією води розпадається на складові її частинки. За підсихання без-структурного ґрунту на поверхні ріллі утворюється кірка.

Проте не всяка водотривка структура є агрономічно цінною. Якщо водотривкі структурні окремості складені нещільно, а отже, мають ви-соку (>45 %) пористість, то вони легко сприймають воду, а в їх пори

вільно проникають кореневі волоски і мікроорганізми. Така структура є найбільш цінною. Якщо структурні окремості мають щільне скла-дення, то пористість їх дуже низька (30—40 %), а пори тонкі, в які ле-две проникає вода і не проникають кореневі волоски та мікроорганіз-ми. Водотривкість такої структури визначається тим, що вода проникає всередину агрегатів слабко і вони довго не зволожуються. Подібна структура спостерігається в ілювіальних горизонтах дерново-підзолистих Грунтів, у солонцях і деяких інших Грунтах. В агрономіч-ному відношенні така структура не є цінною.

Розрізняють також водотривкість справжню і умовну. Справжню водотривкість ґрунтові агрегати мають у тому випадку, якщо вони в повітряно-сухому стані за швидкого занурення у воду не втрачають форми і не руйнуються до розмірів <0,25 мм. Ґрунтові агрегати, яким не властива справжня водотривкість, можуть мати умовну водотрив-кість, якщо вони не розмиваються у воді, будучи капілярнозмоченими перед зануренням у воду.

У цілому ґрунт з оптимальною (відмінною) структурою містить понад 80 % повітряно-сухих агрегатів розміром 0,25—10 мм і понад 70 % маси ґрунту — водотривких; з доброю — відповідно 80—60 і 70—55 %; задовільною — 60—40 і 55—40; з незадовільною — 40—20 і 40—20 і з поганою структурою, коли повітряно-сухих та водотрив-ких агрегатів менше 20 % (Долгов С.И., Бахтин П.У., 1980).

Основна роль у структуроутворенні належить біологічним факто-рам, тобто рослинності та організмам, що населяють ґрунт. Рослин-ність механічно ущільнює ґрунт, розділяє його на грудочки, а головне — бере участь в утворенні гумусу.

У землеробстві за вирощування будь-якої культури відбуваються два протилежних і в той же час взаємопов'язаних процеси: з одного боку синтез і нагромадження органічної речовини і створення струк-тури ґрунту; з другого — розпад і розклад органічної речовини та руй-нування структури. Інтенсивність цих процесів і визначає кінцеві ре-зультати. Чим інтенсивніше формується і повільніше руйнується органічна речовина Грунту, тим більше утворюється водотривких агре-гатів і вони довше зберігаються в Грунті.

Найбільший позитивний вплив на структурний стан ґрунту справ-ляють рослини з добре розвинутою кореневою системою і надземними органами, які суцільно покривають ґрунт — з весни до збирання вро-жаю, і не потребують механічного обробітку Грунту в період вегетації. Цим вимогам повністю відповідають багаторічні бобові й злакові тра-ви або їх сумішки, в яких маса кореневої системи і післяукісних рос-линних решток є близькою до врожаю надземної частини, тому під впливом багаторічних трав за тієї чи іншої технології вирощування і різної врожайності створюються в більших чи менших розмірах водо-тривкі агрегати. За даними І.Б. Ревута (1964), в орному шарі чорнозе-

му вміст водотривких агрегатів становив 55,7 % до сівби багаторічних трав і 62,6 % — після їх збирання. М.А. Качинський (1963) зазначає, що багаторічні трави позитивно впливають на оструктуреність ґрунту лише за високих урожаїв порядку 40—50 ц/га сіна і більше, що буває за достатнього забезпечення їх вологою, поживними речовинами і нейтральної реакції Грунту. Структуроутворювальний ефект травосі-яння знаходиться в прямій залежності від висоти врожаю трав і розви-тку кореневої системи, яка порівняно ідеально рівномірно пронизує кореневмісний шар Грунту, надаючи ґрунтовим агрегатам водотривкої структури.

За високих урожаїв багаторічні трави (особливо бобово-злакові траво-сумішки і бобові) сильніше оструктурюють Грунт, ніж однорічні сільсько-господарські культури. Це пояснюється тим, що їх рослинні рештки (4— 18 т/га в орному шарі) містять значну кількість білків, вуглеводів та інших сполук, найбільш сприятливих для житгєдіяльності мікроорганізмів і фо-рмування гумусових речовин. У кореневих рештках більшості однорічних сільськогосподарських культур на час їх дозрівання знаходиться перева-жно клітковина, малопридатна для гумусоутворення.

Утворення агрономічно цінної структури відбувається за участю колоїдних плівок, головним чином, органічного походження і меншою мірою — мінерального. Колоїди перегнійного типу утворюються за гуміфікації органічних речовин. Завдяки високій дисперсності і повер-хневій активності вони пронизують масу ґрунту, взаємодіючи з силь-ними коагуляторами (катіонами кальцію, заліза та ін.), утворюють плі-вку, яка зв'язує механічні елементи і мікроагрегати в макроагрегати. За даними П.В. Вершиніна (1958), для надання середньосуглинковому Грунту водотривкої структури, необхідно від 1 до 1,5 % гумінових ре-човин від його маси, або 25—45 т для шару в 10 см на площі 1 га.

Встановлено, що чим довше ґрунт знаходиться під рослинним по-кривом і чим вищим є урожай культур, тим більше створюється струк-турних агрегатів. I навпаки, якщо ґрунт без рослин і піддається руйні-вній дії води і вітру та інтенсивному механічному обробітку, то й оструктуреність його є гіршою.

Слід зазначити, що однією з основних причин погіршення структу-рного стану ґрунтів в Лісостепу і північному Степу є те, що значна кі-лькість рідких опадів тут надходить на поля весною і рано влітку за відсутності розвинутого рослинного покриву. Оголений Грунт швидко руйнується дощем, перш за все тому, що зазнає дії дощових крапель, які розбивають ґрунтові агрегати. Під час дощу швидкість падіння крапель досягає приблизно 10 м/с. На полях із сільськогосподарськими культурами удари дощових крапель сприймає їх рослинний покрив. Крім того, руйнування структури ґрунту в цей період посилюється і тому, що його агрегати під слаборозвинутими рослинами недостатньо скріплені їхніми кореневими системами.

3 метою запобігання і зниження руйнування структури ґрунту важ-ливо мати на полі хоча 2 невеликий зелений рослинний покрив з пло-щею листя 20—25 тис. ivtVra і більше. Надійний захисний зелений килим створюють зернові культури — озима пшениця, ячмінь, а із сидератів — капустяні, отава райграсу, багаторічні трави (підсіяні під основну куль-туру). Озимі зернові, які добре ростуть восени і весною за нестачі тепла, витримують приморозки і захищають ґрунт від руйнівної дії дощу та ві-тру. Найбільш ерозійно небезпечними культурами відносно структурно-го стану ґрунту є просапні — картопля і кукурудза на зерно. Цукрові буряки з квітня до червня мають низьку величину цього показника, а в наступні місяці в зв’язку з наростанням потужної листової поверхні він збільшується на тривалий період (до жовтня).

У Степу найбільший розвиток листкової поверхні культур спосте-рігається: у стоколосу і озимого жита — в першій половині травня; озимої пшениці й люцерни — в кінці травня; в однорічних трав і зер-носумішок — на початку червня; соняшнику і кукурудзи — у липні; у цукрових і кормових буряків — у серпні.

У Степу дощі часто випадають у вигляді злив. За один-два дні тут може випасти вся середньомісячна норма опадів, яка складає 40—50 мм. Ґрунт, звичайно, не встигає ввібрати таку велику кількість води, над-лишок її стікає по схилах, що спричиняє погіршення структурного стану Грунту.

Якщо до початку зливового періоду озимі й багаторічні трави майже повністю вкривають своєю надземною масою поверхню ґрунту, то у кукурудзи, сорго, цукрового буряку та інших культур період мак-симального розвитку запізнюється на 1,5—2 місяці, до початку зливо-вих дощів ґрунт під ними знаходиться як і в пару, під прямою дією дощових крапель, що призводить до руйнування структури ґрунту.

Небезпека погіршення оструктуреності ґрунту від злив обумовлю-ється, перш за все, інтенсивністю дощів. Затяжні дощі, навіть шаром понад 50 мм, як правило, не створюють стоку. Водночас зливовий дощ шаром 10—12 мм та інтенсивністю 5—7 мм/хв може призвести до ін-тенсивного стоку, змиву, розмиву і руйнування структури ґрунту. При цьому кількість ґрунтових часток, відокремлених дощовими краплями або піднятих у повітря, може сягати від 10 до 100 т/га (Пабат І.А., 1992). Краплі дощу сприяють також ущільненню ґрунту і проштовху-ванню дрібних часток у пори, що є на поверхні. Ущільнена поверхня ґрунту обмежує інфільтрацію води і посилює поверхневе стікання. По-тім, у міру висихання ґрунту утворюється щільна тверда кірка, яка утруднює появу сходів і розвиток рослин.

За сильних зливових опадів спостерігається руйнування структури і в більш глибоких шарах ґрунту. Це відбувається внаслідок швидкого проникнення води в ґрунт і одночасного змочування агрегатів з усіх боків. При цьому повітря, що знаходиться в порах агрегатів, защемлю-

ється. Вода, втягуючись усередину агрегата, стискує повітря, збіль-шуючи його тиск на стінки nop. Коли цей тиск перевищить сили зчіп-лення між мікроагрегатами і частинками, відбувається кавітація, роз-рив агрегата. Це явище можна ілюструвати елементарним дослідом. Якщо в чашку Петрі з водою швидко занурити декілька агрегатів, то можна помітити швидкий розпад їх і виділення бульбашок повітря. Ті ж самі агрегати, але попередньо змочені водою з одного боку, у разі занурення у воду істотно не змінюються. У виробничих умовах дія цієї причини проявляється за поливу сухого ґрунту суцільним затоплен-ням, що призводить до сильного руйнування структури.

Разом з дощовою водою в ґрунт надходить аміак і вуглекислота. Амоній вступає в обмінні реакції, витісняючи із ГВК кальцій, що спричиняє часткове руйнування агрономічно цінної структури ґрунту і втрату водотривкості макроагрегатів. Вугільна кислота також призво-дить до заміни у ГВК іонів кальцію і до руйнування макроагрегатів. Ця фізико-хімічна дія води особливо розповсюджується на верхню по-ловину орного шару в районах достатнього і надмірного зволоження, де переважають ґрунти з ГВК, ненасиченим двовалентними катіонами і з пониженою концентрацією ґрунтового розчину.

Вплив рослинного покриву на структурний стан Грунту — різнобі-чний. Перш за все, коренева система рослин скріплює ґрунтові части-нки і цим запобігає розмиву і змиву ґрунту. Багато рослинних угрупо-вань мають значно розвинутішу кореневу масу порівняно з надземною. Це різноманітні трав’янисті угруповання: степові, лучні, гірсько-лучні. Так, на типових чорноземах зелена маса становить в су-хому стані 3—4 т/га, а коренева маса — близько 20 т/га. Отже, маса коріння перевищує масу надземної частини в 5—6 разів. У сухому степу це перевищення досягає 10—12 разів, а на гірських луках — майже 100 разів. На гірських луках потужна коренева система утворює своєрідний панцир, який запобігає розмиванню, зносу і руйнуванню ґрунту, тому знищення природної рослинності в горах шляхом випа-сання худоби спричинює катастрофічно швидке погіршення структур-ного стану Грунту.

У сільськогосподарських культур, за виключенням багаторічних трав, співвідношення між надземною і кореневою масою інше. Так, у зернових культур за урожайності зерна 3 т/га надземна маса становить 6 т/га, а підземна — не більше 2—3 т/га. Внаслідок цього коренева си-стема більшості зернових і зернобобових культур не здатна ефективно захищати ґрунт від руйнування його водою і вітром. Тим більше цього не можна очікувати на полях, зайнятих просапними культурами (Тол-чельников Ю.С., 1990).

Слід відмітити, що вчення про структуру ґрунту, шляхи її утворен-ня і руйнування, значення для родючості і продуктивності полів ство-рили П.А. Костичев (1886) і В.Р. Вільямс (1939). Останній зазначив

роль вищих рослин і мікроорганізмів в утворенні структури, механізм руйнування і відновлення структури, значення її для родючості ґрунту. Проте В.Р. Вільямс (1939) надмірно переоцінював значення ґрунтової структури, зводячи до неї майже всі завдання землеробства: «Перше завдання — створити грудочкувату структуру ґрунту і підтримувати її протягом всього періоду споживання сільськогосподарськими росли-нами поживи. … Друге завдання землеробства — періодично віднов-лювати тривкість структури Грунту». Навіть необхідність виробництва і застосування добрив він ставив у залежність від надання ґрунтам країни структурного стану шляхом впровадження травопільних сіво-змін і травопільної системи землеробства. Проте сучасники В.Р. Віль-ямса, зокрема К.К. Гедройц (1926), М.М. Тулайков (1933), Д.М. Пря-нишников (1937) та інші вчені не розділяли таких поглядів на значення структури ґрунту в землеробстві. Так, К.К. Гедройц (1926) вказував на те, що багато в трактовці академіка В.Р. Вільямса про структуру є суб’єктивним, «значною мірою умоглядного характеру». Разом з тим, ще в 1894 p. О.О. Ізмаїльський встановив, що під однорі-чними культурами під час їх вегетації теж відбувається покращення структурного стану ґрунту. Проте факти позитивного впливу одноріч-них рослин на структуру в період їх росту в полі ще не означають, що за їх вирощування з року в рік покращується оструктуреність ґрунту. Якщо в період вегетації процес утворення агрегатів переважає над їх руйнуванням, то в період, коли поле не зайняте рослинами, тобто ран-ньою весною, восени і взимку, переважно відбувається руйнування структури. У підсумку протягом року під однорічними культурами без внесення великих доз органічних добрив вміст водотривких агрегатів, як правило, зменшується.

Т.С. Мальцев (1953) у статті «Творчо вирішувати питання підви-щення культури землеробства» висунув тезу про те, що однорічні культури збагачують ґрунт органічною речовиною і поліпшують стру-ктурний стан ґрунту, «якщо для відмирання і розкладення їх корене-вих і післяжнивних решток будуть створені умови, близькі до тих, в яких звичайно відбуваються ці процеси в посівах багаторічних трав або в звичайних умовах природи». Для створення таких умов він за-пропонував п’ятипільну сівозміну з наступним чергуванням культур: пар — зернові — зернові — однорічні бобові — зернові, в якій у паро-вому полі проводиться глибокий безполицевий обробіток, а на решті полів — поверхневий обробіток дисковими лущильниками.

На структуру Грунту значний вплив чинять однорічні бобово-злакові травосумішки, але через короткий період вегетації їх ефект у структуро-утворенні менший, ніж багаторічних трав. Серед зернових культур ве-лику здатність до утворення структури ґрунту мають озимі, в яких три-валіший період вегетації, більш розвинена коренева система, ніж у ярих культур, вони добре захищають ґрунт восени і весною від руйнівної си-

ли вітру, атмосферних опадів та талих вод. Просапні культури, за винят-ком кукурудзи, яка має добре розвинену кореневу систему, менше впли-вають на структурний стан ґрунту. Погіршення оструктуреності Грунту під просапними культурами раніше обумовлювалось аеробним проце-сом розкладу органічної речовини. Сучасні дослідження свідчать, що значне погіршення структурного стану Грунту під просапними культу-рами обумовлене малою кількістю рослинних решток у Грунті після їх збирання та більш інтенсивним механічним обробітком Грунту.

Таким чином, у процесі вирощування культурних рослин спостері-гається два різних явища: збільшення кількості водотривких агрегатів під час росту багаторічних трав; руйнування, поступове зниження вмі-сту їх у ґрунті під час вирощування однорічних культур. Інтенсивність руйнування водотривких агрегатів залежить від особливостей техно-логії вирощування однорічних рослин і суми та характеру опадів від збирання попередника до сівби культури.

Щоб посилити перший процес — нагромадження органічної речо-вини і підвищення вмісту водотривких агрегатів в ґрунті, необхідно вирощувати більш високі врожаї багаторічних трав. Для зменшення руйнування структурних агрегатів, підтримання та деякого відновлен-ня структури ґрунту за вирощування однорічних культур, треба праг-нути: по-перше, щоб і однорічні культури залишали в ґрунті більше рослинних решток; по-друге, щоб ґрунт був вкритий рослинами яко-мога триваліший проміжок часу протягом року шляхом введення в культуру проміжних і ущільнених посівів, а також культур суцільного способу сівби; по-третє, забезпечити мінімальну механічну дію ходо-вими системами і робочими органами машин, знарядь, комбінованих і збиральних агрегатів на Грунт.

Схематично польові культури в порядку зменшення позитивного впливу на структуроутворення можна поставити в такий ряд: багаторі-чні бобові трави — однорічні бобово-злакові сумішки — озимі зернові — ярі зернові й зернобобові — кукурудза та інші просапні культури (Лебедь Є.М., Андрусенко І.І., Пабат І.А., 1992).

С.А. Воробйов (1979) польові культури в порядку спадної здатнос-ті до сприяння структуроутворенню ставить у такий ряд: багаторічні бобово-злакові травосумішки, багаторічні бобові трави — однорічні бобово-злакові сумішки — озимі зернові культури — кукурудза — ярі зернові і зернові бобові — льон — картопля, коренеплоди. Вчений за-значає при цьому, що цей ряд повторює закономірність, встановлену ним раніше за кількістю органічної речовини, що залишається в ґрунті після збирання сільськогосподарських культур. Це ще раз свідчить, як наголошує науковець, про пряму залежність структуроутворення від маси рослинних решток тієї чи іншої рослини і зворотну (за деякими винятками) — від інтенсивності механічного обробітку ґрунту під час вирощування цих культур.

Слід пам’ятати також, як вказує Н.А. Качинський (1963), що бобові трави, особливо конюшина і люцерна, є кальцефілами. Концентруючи кальцій у корінні і стеблах, вони у разі заорювання скиби збагачують ним орний шар, що дуже важливо на кислих ґрунтах. Ступінь повер-нення кальцію в ґрунт з післяукісними рештками буде залежати від кі-лькості відчужених з поля продуктів урожаю у вигляді сіна або зеле-ного корму.

Після культур суцільного способу сівби структурний стан ґрунту, як правило, є кращим, ніж після просапних культур. Внаслідок цього оструктуреність ґрунту в сівозмінах з високим насиченням їх просап-ними культурами змінюється в гірший бік. Виходячи з цього, склада-ючи схеми сівозмін, потрібно стежити за тим, щоб не допускати чер-гування просапних культур більш як три роки на одному й тому ж полі (Лебедь Є.М. та ін., 1992).

Діяльність дощових черв’яків в оструктурюванні ґрунтів давно ві-дома. На це звернув увагу ще в XIX ст. Ч. Дарвін. Частинки ґрунту, проходячи через шлунковий тракт дощових черв’яків, ущільнюються і виходять з організму у вигляді невеликих (2—5 мм) грудочок-капролітів. Цим грудочкам властива висока водотривкість. Структура ґрунту, створена дощовими черв’яками, за формою легко відрізняється — поверхня агрегатів має «оплавлений характер». Колоїдні продукти життєдіяльності й автолізу мікроорганізмів є цементуючими речови-нами в Грунті і сприяють структуроутворенню. 3 дією біологічних фа-кторів пов’язана і певна сезонна відновлюваність структури в ґрунтах.

Як видно з розгляду факторів структуроутворення, їх розподіл певною мірою умовний, оскільки окремі фактори можуть виконувати різну роль за характером явищ, які вони спричиняють. Наприклад, коренева система рослин виступає і як біологічний фактор (джерело гумусу), і як фізико-механічний (ущільнення і розпушення). Проморожування і відтаювання, змінюючи тиск, виступають як фізико-механічний фактор, а коагулюючі колоїди певною мірою впливають і на дію фізико-хімічних факторів. Су-купна дія факторів структуроутворення нерозривно пов’язана із природ-ними умовами Грунтоутворення.

В останні роки в багатьох країнах розгорнулися дослідження з ви-користання штучних структуроутворювачів типу клеючих речовин — гумінових кислот, торф’яного клею, бітумів, синтетичних полімерів. Вишукуються такі структуроутворювачі, які будучи внесеними в ґрунт у невеликій дозі (1—2 ц/га), покращували б структурний стан його верхнього шару, усуваючи можливість утворення кірки.

У свій час були запропоновані різні полімерні препарати-струк-туроутворювачі: К-1, К-6, К-4, ПАА та ін. (Ревут И.Б., 1972). Механізм дії полімерних структуроутворювачів полягає в коагулюючій дії на ґрунтові частинки з негативним зарядом, утворенні ниткоподібних молекул, що зв’язують ґрунтові частинки в мікроагрегати. Адсорбція

полімеру на поверхні ґрунтових частинок і утворення валентних зв'язків відіграє головну роль в утворенні макроагрегатів. Дія існу-вання створеної таким чином структури ґрунту триває протягом 3— 6 років.

Слід відмітити, що ряд зарубіжних високорозвинутих країн для по-кращення водно-фізичних властивостей Грунтів успішно застосовує полімерні матеріали. Високий агротехнічний ефект від їх застосування отриманий і на важких вилугуваних чорноземах та сірих лісових су-піщаних Грунтах у дослідах російських вчених (Кузин Е.Н., Блинохва-тов А.Ф., Ильвачев Ю.А., 1999). У разі внесення в ґрунт поліакриламі-дного сополімеру вміст водотривких агрегатів у чорноземі й сірому лісовому ґрунті зростав відповідно на 9,4 і 4,9 %, коефіцієнт структур-ності — 0,33 і 0,12; загальна пористість і пористість аерації підвищи-лися на 4,6 і 3,1 %, а об'ємна маса зменшилась на 0,12—0,18 г/см3. Ви-користання поліакриламідного сополімеру забезпечило підвищення врожайності редису, перцю і цибулі на перо на чорноземі відповідно на 58,4 і 24 %, а на сірому лісовому ґрунті — на 50,5 і 26 %.

На жаль, дія одного і того ж препарату на різних ґрунтах є різною і за-лежить від реакції ґрунтового розчину. До того ж, незважаючи на високу структуроутворювальну дію і значне підвищення врожаїв на оброблених полімерними препаратами ґрунтах, через високу вартість застосування їх економічно окупається лише за меліорації ґрунтів, боротьби з водною і ві-тровою ерозією та за вирощування цінних культур.

До агротехнічних заходів оструктурювання ґрунтів належать та-кож: вапнування кислих ґрунтів, гіпсування солонців і солонцюватих ґрунтів, внесення органічних, мінеральних і сидеральних добрив.

Великий вплив на формування ґрунтової структури має обробіток ґрунту сільськогосподарськими знаряддями. При цьому може спосте-рігатися або утворення структури або ж її руйнування. Залежно від кі-лькості та якості органічної речовини, гранулометричного складу ґру-нту, застосовуваного знаряддя, вологості Грунту та інших умов, за яких проводиться механічний обробіток, може поліпшуватись або по-гіршуватись структурний стан ґрунту. Навіть на одній і тій же ґрунто-вій відміні застосуванням одного знаряддя обробітку можна отримати структурну ріллю, брилисту або злитну.

Працями Д.Г. Віленського (1945), П.В. Вершиніна (1958) та інших дослідників встановлено, що за оптимальної вологості структуроутво-рення (кришіння) обробіток ґрунту сприяє утворенню агрономічно цінних агрегатів із пористістю, характерною природним агрегатам.

За обробітку перезволоженого або сухого ґрунту його структура руйнується тим сильніше, чим більше відхилення фактичної вологості Грунту від оптимальної у стані фізичної його стиглості.

На староорних розпилених чорноземах нерідко підорний шар є більш оструктуреним, ніж орний. У цьому випадку корисна глибока

оранка з винесенням на поверхню крупки (зернистої структури) підор-ного шару.

Важливе значення у структуроутворенні належить фізико-хімічним факторам — коагуляції і цементуючій дії Грунтових колоїдів. Водо-тривкості Грунтові агрегати набувають у результаті скріплення виділе-них коренями рослин, обробітком чи іншими чинниками механічних елементів і мікроагрегатів колоїдними речовинами (органічними і мі-неральними). Але щоб окремості, скріплені колоїдами, не розшшвали-ся під дією води, ті колоїди повинні бути незворотно скоагульовани-ми. Такими коагуляторами в ґрунтах частіше всього є дво- і тривалентні катіони кальцію, магнію, заліза і алюмінію.

Таким чином, якщо ґрунтові колоїди насичуються дво- і тривален-тними катіонами, то можуть утворюватися водотривкі окремості, що не розмиваються водою. За наявності одновалентних катіонів (натрію та інших) незворотної коагуляції не відбувається і водотривка струк-тура не утворюється.

Найбільш міцно скріплюють ґрунтові окремості органічні колоїди, зокрема гумати кальцію. Велике значення в утворенні водотривкої структури належить і мінеральним колоїдам. Проте ґрунтовим агрега-там, що утворилися за участю тільки мінеральних колоїдів, без гуму-сових речовин, не властива водотривка структура.

Із високодисперсних матеріалів найбільше значення у створенні водотривкої структури мають глинисті мінерали і мінерали гідрооки-сів заліза та алюмінію. Найбільш водотривка структура утворюється у разі взаємодії гумінових кислот з мінералами монтморилонітової гру-пи і гідрослюдами, і менш водотривка — за взаємодії з кварцем, амор-фною кремнекислотою і каолінітом. Мінерали гідроокисів заліза і алюмінію відіграють важливу роль в оструктурюванні червоноземів.

На сьогодні розроблені нормативи охорони ґрунтової структури (Медведев В.В., 2008), які об'єднані в технологічні, технічні і органі-заційні групи.

Запропоновані нормативні документи стосуються основних техно-логічних операцій, пов'язаних з сівозміною, механічним обробітком і внесенням добрив — основних заходів щодо підтримання належного структурного стану Грунтів.

Для підтримання рівня оструктуреності, характерного даній ґрунтовій відміні, в сівозміні не повинно бути більше просапних культур, ніж це ре-комендується для природної зони — не вище 20 % в Поліссі, 25—35 % — в Лісостепу і 15—20 % — в Степу. Вказані обмеження викладені в остан-ніх рекомендаціях (Наукові основи... Полісся,... Лісостепу,... Степу, 2004), розроблених на основі тривалих стаціонарних польових дослідів науко-вих установ УААН і аграрних вищих навчальних закладів.

Згідно з рекомендаціями, в типовій десятипільній польовій сіво-зміні Лісостепу допускається мати до 30 % цукрових буряків, 20 % ку-

курудзи і 10 % соняшнику, тобто всього до 60 % просапних культур за нормального зволоження. 3 погіршенням зволоження частка цукрових буряків знижується до 20 %, кукурудзи і соняшнику — залишається на тому ж рівні (Наукові основи... в Лісостепу, 2004).

Приблизно таке ж співвідношення просапних культур і культур звичайного рядкового способу сівби рекомендується і в Степу, хоча тут цукрові буряки практично не вирощуються, проте частка кукуру-дзи може зрости до 40—50 %, а в спеціалізованих сівозмінах і до 70— 80 % (Наукові основи... в Степу, 2004).

Таким чином, з рекомендацій випливає, що просапна культура по-вертається на попереднє поле вирощування через рік, або ж вирощу-ється повторно декілька років підряд в одному й тому ж полі. Цю сис-тему не можна назвати ґрунто- і структурозберігаючою, оскільки, як зазначають В.В. Медведєв (2008), Є.М. Лебедь, II. Андрусенко, І.А. Па-бат (1992), просапна культура повинна повертатися на попереднє міс-це вирощування не раніше ніж через 2—3 роки.

На жаль, заслуговує критики, як вказує В.В. Медведєв (2008), і ре-комендована структура сівозмін для Полісся (Наукові основи... Поліс-ся..., 2004). В цій зоні, де роль багаторічних трав для підвищення ро-дючості Грунтів і особливо створення бездефіцитного балансу гумусу важко переоцінити, їх частка, згідно з рекомендаціями, повинна стано-вити лише 10—15 %. Для підтримання і без того невисокої острукту-реності дерново-підзолистих Грунтів з урахуванням мізерних доз вне-сення гною в останні роки, цього, на думку вченого, явно недостатньо.

Виходячи із міркувань охорони ґрунтової структури, науковець пропонує відмовитися від чистого пару повсюдно, де є можливість ви-користати інші засоби, зокрема зайнятий пар. Він застерігає ні в якому разі не послаблювати увагу до сівозмін, щоб не погіршити структур-ний стан ґрунтів.

3 метою охорони ґрунтової структури технологія механічного об-робітку має бути такою, щоб загальне навантаження мобільних МТА і транспортних засобів у процесі вирощування і збирання культури не перевищувало 100 ткм/га на рік (Медведєв В.В., 2008).

Для підтримання рівня оструктуреності, характерного для тієї чи іншої ґрунтової відміни, необхідно забезпечити бездефіцитний баланс гумусу, уникнути застосування підвищених доз азотних і калійних до-брив. He слід допускати внесення підвищених доз мінеральних добрив в запас. Структура ґрунтів краще всього зберігається за умови компле-ксного внесення гною і повного азотно-фосфорного-калійного удоб-рення в незначних і помірних дозах.

Основна технічна вимога до підтримання структурного стану ґрун-тів — недопущення на полі технічних засобів з вищим питомим тис-ком, ніж це передбачено державним стандартом України (Євтенко В.Г. та ін., 2007). Одним із критеріїв, що використовується для обґрунту-

вання стандарту, є кришіння ущільненого ґрунту, тобто вихід брил. Оскільки брили за кришіння утворюються навіть після незначного ущільнення, тому весною (коли брили взагалі повинні бути усунені із посівного шару) величина допустимого тиску на Грунт є найбільш жо-рсткою. За вологості фізичної спілості, коли слід здійснювати перед-посівний механічний обробіток ґрунту і сівбу ранніх ярих культур, і щільності складення 0,9—1,0 г/см максимальний тиск не повинен пе-ревищувати 60 кПа. Якщо ця вимога буде дотримуватися, збереження агрономічно цінної структури гарантується. Вказаний параметр стан-дарту зберігати достатньо складно (за більш низької вологості і більш високої вихідної щільності складення вимоги стандарту істотно зни-жені). У вітчизняному землеробстві весною необґрунтовано широко використову-ються колісні трактори замість гусеничних, практично відсутні трактори зі здвоєними і тим більше зтроєними шинами, а пне-вматичні шини низького тиску, що виготовляються Дніпропетровсь-ким заводом «Дніпрошина» спеціально для проведення весняних польових заходів механічного обробітку Грунту, в основному експор-туються за кордон.

He менш важливо, як наголошує В.В. Медведєв (2008), використа-ти ще один технологічний норматив (який після перевірки пропону-ється трансформувати у стандарт), призначений для робочих органів ґрунтообробних машин і агрегатів. Вчений стверджує, що розклиню-ючий тиск робочого органу не повинен перевищувати сили зчіплення агрегату агрономічно цінного розміру. Цей параметр залежно від гене-зису ґрунтів, їх гранулометричного складу і вологості під час обробіт-ку змінюються в межах від декількох кПа до декількох десятків кПа, тоді як розклинюючий тиск робочого органу, як правило, на порядок вищий. Перевищення особливо помітне у випадку, коли кут атаки ро-бочого органу і кількість його робочих площин зростає. Попередні розрахунки В.В. Медведєва (2008) переконують в необхідності впро-вадження такого нормативу з метою охорони структури ґрунтів за їх механічного обробітку.

Механічний обробіток необхідно проводити тільки за рівня зволо-ження ґрунту, що відповідає його фізичній спілості. П.У. Бахтін (1969) визначає величину оптимального кришіння для суглинкового ґрунту в 0,7 НВ, що в абсолютному обчисленні від маси сухого ґрунту стано-вить близько 20 %. Проте, як зазначає В.В. Медведєв (2008), Грунт за-довільно кришиться без утворення брил і пилу в інтервалі зволоження між верхньою і нижньою межами пластичності, тобто в інтервалі во-логості між 16 і 24 %. Це достатньо широкий інтервал, що забезпечує можливість за високої організації робіт провести механічний обробі-ток, не виходячи за межі вказаного діапазону. Тільки за умов, коли пе-ріод перебування ґрунту за цього рівня зволоження скорочений, як це буває за швидкого наростання додатних температур весною, виника-

ють організаційні труднощі щодо виконання всіх видів весняних польових робіт відразу на великій площі в стислі строки. За цих випа-дків у сільськогосподарському підприємстві повинен бути відповідний набір техніки, кваліфіковані механізатори, чіткий графік переміщення техніки відповідно до настання фізичної спілості в різних полях і го-товності до цілодобового проведення робіт.

У щоденний ужиток повинні ввійти нові організаційні елементи, виконання яких зменшить навантаження на орні землі і буде сприяти збереженню їх структури. Це маршрутизація руху мапшнно-трактор-них агрегатів і збирально-транспортної техніки. Маршрутизація пови-нна усунути всі зайві проходи техніки по полю, передбачити прове-дення операцій, пов'язаних із завантаженням добривами і розванта-женням бункерів комбайнів тільки на краю полів, виключити роботу в полі великовантажних автомобілів.