Як покращити родючість грунту

1887
«Відбілювання» грунту по-українськи

Вміст органічної речовини – один із найважливіших показників родючості ґрунту. Її роль у формуванні екологічно стійких агроландшафтів давно відома, проте у гонитві за високими врожаями й економічним «профітом» роль мінеральних добрив зростає, а баланс органічної речовини впевнено «входить у боргову яму».

Звичайно, це не означає, що потрібно відразу переходити до біологічного землеробства або органічного землеробства. Основне завдання – розібратися у причинах постійного зменшення вмісту органічної речовини у ґрунті та знайти шляхи вирішення проблеми, щоб запобігти зниженню природної родючості й, відповідно, потенційної врожайності вирощуваних культур. Більшість людей, що працюють у аграрній сфері, розуміють значення органічної речовини для ґрунту. Про це пишуть у різних виданнях, розповідають на семінарах і конференціях, на цьому акцентують увагу наукові установи (й не лише українські). В чому ж причина поступової деградації ґрунтів?

Причина перша: «українські ґрунти – найродючіші». Ця історична догма зробила нас заручниками природної родючості ґрунтового покриву. Впевненість у безлімітних властивостях ґрунтів зводить потребу в підтримці бездефіцитного балансу елементів живлення та гумусу до фрази: «На мій вік вистачить!» Проте довготривале інтенсивне використання ґрунтів спричиняє зменшення вмісту органічної речовини та зміни у співвідношенні між її складниками. Зокрема, зменшується вміст активної фракції із 33–50 до 15–25% (рис. 1).

Рис. 1. Основні складники органічної речовини ґрунту до використання у сільському господарстві та після довготривалого використання.
Рис. 1. Основні складники органічної речовини ґрунту до використання у сільському господарстві та після довготривалого використання.

Причина друга: занепад галузі тваринництва. Кілька десятків років тому тваринницькі ферми функціонували в переважній більшості сіл, а тому органічні добрива вносилися в достатній кількості. За період 1990–2017 рр. поголів’я ВРХ скоротилося на 85%. Як наслідок, станом на 2017 р. на 1 га ріллі вноситься близько 220 кг органіки. Відомо, що для бездефіцитного балансу гумусу доцільно вносити 8–16 т/га органічних добрив залежно від ґрунтово-кліматичних умов. Крім вуглецю, такі добрива містять весь спектр макро- та мікроелементів у широкому діапазоні значень.

Тенденція розвитку галузей птахівництва та свинарства свідчить про можливості нарощування обсягів внесення органічних добрив, проте потреби всіх полів вони забезпечити не можуть. Альтернативою може слугувати вирощування сидератів – культур, здатних швидко наростити вегетативну масу. Сидеральна маса еквівалентна дії 20–40 т/га гною. Ще один плюс – збереження вологи та поживних речовин.

Причина третя: «сівозміна» залишається в теорії. Чергування культур завжди стояло на варті родючості. Насичення сівозміни бобовими культурами, недопустимість надто великих площ під просапними, повернення культури на одне і те ж саме поле тільки через певний проміжок часу – ці та інші умови створювалися для того, щоб зараз їх порушувати. Пріоритетом стають високомаржинальні культури. Це, безумовно, впливає на фітосанітарний стан посівів і родючість ґрунту.

Причина четверта: некоректний менеджмент пожнивних решток. Загалом, тієї кількості рослинних решток, що залишається на полі, недостатньо для бездефіцитного балансу гумусу. Але рештки можуть і не затриматися на полях. Одна із основних причин – відчуження нетоварної частини врожаю з поля. В найкращому випадку ці рештки повернуться на поля у вигляді органічних добрив. Насправді ж використання соломи в більш економічно привабливих цілях можливе за умови компенсації відчуженої «органіки».

Відбілювання ґрунту по–українськи_Суцчасні Агроносми.jpgНайгіршим варіантом менеджменту пожнивних решток є спалювання. Безумовно, деякі плюси у такого підходу є, але вони в жодному разі не переважать величезних мінусів. Особливо тих, що стосуються знищення органічної речовини ґрунту. За результатами досліджень кафедри агрохімії НУБіП, спалювання соломи на одній із ділянок зумовило зниження вмісту гумусу на 0,3%, лужногідролізованих сполук азоту – на 25 мг/кг порівняно з іншою частиною поля. Як вам така економіка?

Ефект від заробки пожнивних решток можна отримати, регулюючи співвідношення C:N. Так, для кукурудзи C:N коливається у діапазоні від 40 до 70:1, для зернових – від 60 до 80:1, а для бобових культур – від 20 до 40:1. Рослинні рештки бобових сприяють більш швидкому накопиченню органічної речовини. Для інших культур необхідне додаткове внесення азотних добрив для зміщення С:N до більш оптимальних показників. Якщо цього не зробити, мікробіота для процесів мінералізації використає доступні форми азоту, що негативно позначиться на умовах росту та розвитку культури.

Причина п’ята: оранка асоціюється із високими врожаями. Будь-який обробіток активізує розкладання органічних речовин. Щоразу, коли ґрунт обробляється, він контактує з повітрям. Кисень стимулює або пришвидшує дію мікробів ґрунту, які живляться органічними речовинами. Найбільші втрати органічної речовини спостерігаються саме при оранці. Внаслідок такого способу обробітку утворюється менш стійкий гумус та відбувається більший викид СО2 в атмосферу.

Вплив обробітку на втрату органічної речовиниВ Україні активно пропагується мінімізація обробітку. Але першочерговою причиною часткової або повної відмови від оранки є не втрати органіки. По-перше, аграрії усвідомили негативний вплив плужної підошви на ріст і розвиток культур. По-друге, звернули увагу на високі затрати паливно-мастильних матеріалів. По-третє, виникла необхідність у економному використанні вологи. Ґрунтозахисний обробіток позитивно впливає на водний режим ґрунту, у тому числі й за рахунок позитивного впливу на баланс органічної речовини. Як відомо, органіка має властивості губки: вона може утримувати до 90% вологи від загальної маси.

Причина шоста – високі норми мінеральних добрив. Катіони та аніони, що входять до їх складу, по-різному впливають на органічну речовину. Науковці встановили, що однозаряджені катіони (NH4+, Na+, K+) мають пептизуючу дію на органіку. Іншими словами, відбувається руйнування цінної структури та погіршуються властивості ґрунту. Щоб зрозуміти наслідки негативного впливу, достатньо згадати про насичення ґрунту іонами натрію при процесах осолонцювання.

Найбільш негативно на органічну речовину впливають лужні та гідролітично лужні добрива. На рис. 2 зображено результат від обробки наважки ґрунту розчинами мінеральних добрив. Темніше забарвлення фільтрату свідчить про вилучення органічних колоїдів. Як і очікувалося, більшість добрив, які містять у своєму складі амоній, посприяли потемнінню фільтрату. Розчин хлористого калію не мав пептизуючої дії. За результатами досліджень науковців, інші сполуки калію, зокрема, сульфат та карбонат, вилучають органічні колоїди (В. І. Філон , 2009).

Рис. 2. Фільтрат після взаємодії наважки чорнозему типового із розчинами добрив: 1 – аміачна селітра, 2 – КАС, 3 – карбамід, 4 – амофос, 5 – калій хлористий, 6 – гранульоване вапно, 7 – сульфат магнію
Рис. 2. Фільтрат після взаємодії наважки чорнозему типового із розчинами добрив: 1 – аміачна селітра, 2 – КАС, 3 – карбамід, 4 – амофос, 5 – калій хлористий, 6 – гранульоване вапно, 7 – сульфат магнію

Причина сьома – деградаційні процеси. Зменшення вмісту органічної речовини у ґрунті провокує посилення деградації ґрунтів, яка посилює мінералізацію органічної речовини. Утворюється замкнене коло. Це означає, що чим більш деградований ґрунт – тим більші втрати органіки відбуваються. Значної шкоди завдає ерозія: вітрова (або дефляція) та водна. Ослабити вплив першої вдавалося за рахунок лісозахисних смуг, проте вони у переважній більшості перебувають у неналежному стані. Водна ерозія завдає непоправної шкоди на схилових землях, особливо в умовах зрошення.

І це ще далеко не повний перелік причин… Результатом дії кожного із цих чинників є зниження вмісту органічної речовини та гумусу. Якщо таких чинників кілька, то показники родючості ґрунту будуть зменшуватися у геометричній прогресії. Для прикладу – ситуація на одному з полів (рис. 3). Вміст органічної речовини за період 2016–2017 рр. зменшився на 0,2–0,7% (за винятком однієї точки відбору). Основні чинники можливого зниження вмісту органічної речовини: відчуження пожнивних решток озимої пшениці, внесення високих норм мінеральних добрив, застосування оранки. Крім того, потрібно враховувати і сезонну динаміку зміни цього показника (перший відбір – весна, другий відбір – осінь).

Рис. 3. Картограма вмісту органічної речовини у ґрунті
Рис. 3. Картограма вмісту органічної речовини у ґрунті

За відносно невеликий проміжок часу із картограми «зникло» 19% площі із дуже високим вмістом органічної речовини. Відбувся перерозподіл і в інших зонах забезпеченості. Аналіз розвитку культур за останніх 4 роки (рис. 4) показав, що у зоні з середнім вмістом органічної речовини (2,5% у 2016 р. та 2,1% у 2017 р.) показники NDVI були найнижчими незалежно від культури. Звісно, проблеми у цій зоні не тільки із вмістом органіки, але саме вона могла обумовити несприятливі умови для росту та розвитку рослин, впливаючи на фізичні, фізико-хімічні, агрохімічні та інші показники. Відповідно і підходи до системи удобрення в різних за продуктивністю зонах мають бути різними.

Рис. 4. Показники NDVI на одному і тому ж полі за останніх чотири роки
Рис. 4. Показники NDVI на одному і тому ж полі за останніх чотири роки

Як же визначити, чи є проблема із втратою родючості ґрунтів? По-перше, якщо чинники, перераховані у цьому матеріалі, спостерігаються на вашому полі, то це вже свідчить про наявність зони ризику. По-друге, можна орієнтовно порахувати баланс органічної речовини або гумусу. Але розрахунковий метод включає різні коефіцієнти, які є усередненими. І точність розрахунку умовна, але вона дає змогу зорієнтуватися в напрямку зміни вмісту органічної речовини.

Найбільш об’єктивну оцінку балансу органічної речовини ґрунту може дати лише періодичний контроль її вмісту на кожному із полів господарства. Раз у 3–5 років потрібно проводити агрохімічну діагностику, яка дасть повноцінну відповідь на запитання: який вектор змін показників родючості? Якщо за вказаний період вміст органічної речовини зменшився, то це свідчить про необхідність комплексних змін у підходах до побудови системи удобрення.

При проведенні періодичного агрохімічного обстеження варто дотримуватися трьох ключових правил:

  1. Відбір зразків ґрунту доцільно проводити в той самий період року, що й попередній. Для показника вмісту органічної речовини (як і для більшості агрохімічних показників) характерна певна циклічність;
  2. Відбір потрібно проводити за максимально наближеною методикою та сіткою. Якщо базовий відбір проводився на глибину 30 см, то й повторні зразки слід відбирати так само. Елементарні ділянки, на які розбито поле, також мають збігатися;
  3. Лабораторний метод аналізу ґрунтів має бути ідентичним. І тут відразу потрібно закцентувати увагу на різницю у поняттях «гумус», «органічна речовина» й «органічний вуглець». Це різні показники.

Тільки за 100% дотримання вказаних вище пунктів ви зможете впевнено порівняти дані двох обстежень. Навіть за умови, що їх проводили дві різні лабораторії, установи або компанії. В іншому випадку порівняння показників буде недоцільним.

А як «змістити» баланс органічної речовини у позитивний бік? Відповідь очевидна: забезпечити надходження органіки у тому чи іншому вигляді. І малими кількостями тут не обійтися: 2–4 л/га гумату не посприяють швидкому відновленню родючості. Біодеструктори доцільно застосовувати за наявності великої маси пожнивних решток. Якщо немає «харчів» для мікроорганізмів, то вони почнуть «з’їдати» органічну речовину ґрунту. Такий підхід призведе до тимчасового позитивного ефекту.

Збереження і відтворення органічної речовини – серйозна агрохімічна, екологічна та соціальна проблема. То що дістанеться нашим нащадкам: родючий чорнозем чи субстрат? Відповідь даємо ми, до того ж уже сьогодні!

Олексій Тарасенко, агрохімік ТОВ «Агрілаб», Ігор Бордюжа, завідувач лабораторії кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва НУБіП України

 Опубліковано в журналі “Агроном”, 2018