ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГІЧНІ ПІДХОДИ ЩОДО ОЦІНКИ ПРИДАТНОСТІ ЗЕМЕЛЬ ДО ВИРОЩУВАННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

Ґрунтово-екологічні умови вирощування сільськогосподарських культур

Ґрунтово-екологічні умови вирощування сільськогосподарських культур визначаються фізичними, хімічними та фізико-хімічними факторами родючості ґрунтів. Ґрунтово-фізичні фактори родючості – це фактори, що характеризують здатність ґрунтів забезпечувати потреби рослин в воді, повітрі, теплі та об'ємі кореневмісного шару і в цілому створювати умови для їхнього ефективного росту, розвитку, продуктивності, а також успішно реалізувати в урожаї потенційний запас поживних речовин із ресурсів грунту та внесених добрив.

Ґрунтово-фізичні фактори створюють умови для існування стійкого агроландшафту, за наявності якого може розвиватись землеробська культура, оскільки ця умова стає реальністю тільки завдяки здатності ґрунту засвоювати без утворення поверхневого стоку й ерозії вологу атмосферних опадів.

Екологічна відповідність ґрунтово-фізичних факторів вирощуваним культурам значною мірою визначається гранулометричним складом. За М.О. Качинським (1958), найвищі (10 при 10-бальній оцінці) бонітети стосовно злаків має середньо- і важко суглинковий гранулометричний склад. Ґрунти з таким складом характеризуються, як правило, сприятливим водно-повітряним режимом, помірно швидким вбиранням, доброю вологоємністю, зниженим фізичним непродуктивним випаровуванням.

Залежно від ґрунтово-кліматичної зони бонітети можуть змінюватись в ту чи іншу сторону. Так, для "холодних" підзолистих ґрунтів (ґрунтів на північних схилах) краще легкий гранулометричний склад (піски, супіски), оскільки за цих умов відбувається швидке відтавання і прогрівання, можна раніше розпочинати польові роботи, що дуже важливо для майбутнього урожаю. На півдні, в зоні сухого Степу, вищу агрономічну цінність мають важкі глинисті ґрунти. Вони, як правило, добре оструктурені, більш вологоємніші. Рослини в таких умовах відносно краще протистоять засусі.

Якщо зіставити потенційні бонітети (за гранулометричним складом) з фактичними даними урожайності зернових колосових культур по зонах України за відносно великий проміжок часу, то виявиться, що середній вихід зерна в Поліссі близький до аналогічного показника в Лісостепу і Степу. З цього випливає, що на кращих чорноземних грунтах не реалізуються в урожаях їх потенційні можливості. Водночас на відносно бідних дерново- підзолистих ґрунтах краще скуповуються вкладені ресурси (меліорація й добрива).

Реакція рослин на гранулометричний склад різна, незважаючи на значні їхні можливості до адаптації. Для кожної групи культур встановлено оптимум (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Вибагливість сільськогосподарських культур до гранулометричного складу ґрунтів^[1]

Дані гранулометричного складу поки що недостатньо використовуються для диференціації структури посівних площ і типів сівозмін в межах грунтово-кліматичної зони. Напевно, внаслідок недостатньої кількості даних щодо реакції окремих культур при їх вирощуванні на грунтах різного гранулометричного складу переважають універсальні схеми.

Незважаючи на вирішальне значення гранулометричного складу при визначенні екологічної відповідності грунту і польової культури, такий взаємозв'язок лише опосередкований, адже в реальному грунті окремі гранулометричні фракції відсутні і взагалі роздільночасткових безструктурних грунтів немає. Кореневі системи рослин взаємодіють з мікро- і макроструктурами грунтів, їхнім поровим простором, тобто з тими компонентами грунтів, які прийнято називати структурою й будовою.

Структура ґрунту в орному (посівному) шарі – один з найважливіших факторів, що впливають на властивості, режими грунтів, ріст, розвиток і урожайність сільськогосподарських культур. Структурність грунту – це його здатність розпадатися на агрегати в природному стані при механічній дії. Так, у відомих дослідах Є. Вольні (1897, 1898) урожайність ярої пшениці, рапсу, гороху ..., вирощених на розпиленому і структурному Грунті за однакових умов зволоження та забезпеченості елементами живлення, відрізнялись в 1,4-3,6 раза.

В агрономічному відношенні оптимальною є грудочкувато- зерниста структура розміром від 0,25 до 10 мм. На думку М.О. Качинського (1963), найцінніший з агрономічного погляду розмір структурних компонентів у межах 0,5-10 мм (за умови, що така структура є достатньо водостійкою, механічно міцною і пористою). Цей розмір можна прийняти (в першому наближенні) як оптимальний. Проте навіть на кращих чорноземах при високій культурі їх використання і сприятливих умовах кришіння утворюється, звичайно, не більше 75% агрегатів такого розміру. Інше припадає на брили і пил.

С.І. Долгов (1968) оптимальною, вважав багатокомпонентну суміш, в якій агрегатів агрономічно цінного розміру було 50-60%, брил – не більше 25-35%, а пилу – не більше 10-20% (перед посівом культур на каштановому грунті суглинкового гранулометричного складу).

Враховуючи, що в літературі подібних даних дуже мало і щодо сучасних інтенсивних сортів зернових культур взагалі немає, ННЦ "Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського" були проведені відповідні дослідження в два етапи: у вегетаційних посудинах, а потім – у польових умовах.

Результати дослідів свідчать, що в досліджуваному ґрунті (чорнозем типовий важкосуглинковий) при такому співвідношенні структурних компонентів: грудочки від 20 до 5 мм – 20-25%, від 5 до 0,25 мм – 60-65% і менше 0,25 мм – не більше 16% забезпечується одержання більш високого врожаю й ефективне використання вологи та елементів живлення.

При вивченні впливу співвідношення структурних компонентів на урожайність в залежності від розміру висіяних насінин зернових культур було встановлено, що оптимальні умови для їхнього проростання і росту створюються в посівному шарі, коли останній складається з грудочок, що приблизно відповідають розміру насінин (для пшениці, ячменю, вівса, кукурудзи та проса).

Отже, змінюючи інтенсивність обробітку Грунту і створюючи різний ступінь його розробки – структурний склад, принципово можна керувати розвитком рослини і надходженням до неї елементів живлення з урахуванням забезпеченості грунту вологою.

Одержані дані були перевірені в польових умовах. На відміну від вегетаційних дослідів, у полі застосовували простіші схеми. Крім того, в цих дослідах вивчали ефективність оптимальних співвідношень (знайдених у вегетаційних дослідах) в різних частинах посівного шару – над насінням й у насіннєвому шарі грунту, що безпосередньо прилягає до насіння.

У серії мікропольових дослідів при створенні різного структурного поєднання наднасіннєвого шару грунту (діапазон змін розмірів структурних грудочок від 0,25 до 20 мм) і в насіннєвому шарі (діапазон змін розмірів структурних грудочок у тих же самих межах) було встановлено, що найкращі умови для проростання насіння і розвитку зернових культур (озима пшениця, ячмінь і просо) створювались за наявності великих грудочок розміром 5-20 мм на поверхні й малих – розміром менше 5 мм у насіннєвому шарі. Врожай зеленої маси і зерна культур у цьому варіанті перевищував цей показник в інших варіантах на 5-50 % (у середньому на 15 %).

Дані польових дослідів внесли деякі корективи в результати вегетаційних дослідів. Насамперед, було встановлено, що посівний шар доцільно диференціювати за структурним складом на два підшари. Верхній – на глибині приблизно до 4 см – має складатися із значно більших компонентів – від 5 до 20 мм. Такі грудочки, за даними вегетаційних дослідів, створюють у цілому сприятливі умови для росту зернових культур, не набагато доступаючись грудочкам розміром від 5 до 0,25 мм. У польових умовах ці грудочки виявились більш стійкими до руйнівної дії атмосферних опадів. Виходячи з цього, грудочкам розміром від 5 до 20 мм доцільно надати роль своєрідного буфера для агрономічно цінніших грудочок розміром від 5 до 0,25 мм. Нижній підшар орієнтовно на глибині 4-8 см повинен складатися з грудочок розміром від 5 до 0,25 мм, що забезпечує найкращі умови для розвитку дрібнонасінних культур (просо), і з грудочок 10-0,25 мм – для зернових культур з більшими насінинами (ячмінь, пшениця).

Таким чином, виходячи з проведених досліджень, потрібно при проведенні передпосівного обробітку Грунту під зернові культури ретельно розробити грунт у насіннєвому шарі, в основу якого загортається насіння, до розміру структурних часток від 5 до 0,25 мм. Наднасіннєвий шар при цьому може бути розроблений менш ретельно – у ньому повинні переважати грудочки розміром від 5 до 20 мм. Передбачається, що пропонована двошарова конструкція посівного шару під зернові культури буде сприяти підвищенню врожаю і протистоятиме різним видам ерозії.

На відміну від гранулометричного складу, керувати яким практично неможливо, і структурно-агрегатного складу, можливості управління яким обмежені або точніше досягти потрібного структурного складу дуже важко і це потребує систематичного застосування окультурюючих заходів, щільність складення (або об'ємна маса) як інтегральний грунтово-фізичний фактор має переваги. Головна з .них та, що створити необхідні параметри щільності можна в результаті відносно нескладних механічних операцій.

Таблиця 7.2

Оптимальна об'ємна маса орного шару різних грунтів для деяких польових культур

Дослідження А.Г. Бондарєва, В.В. Медведева (1980), В.В. Медведева (1988), І.Б. Ревута та інших (1971) показали, що оптимальна щільність відрізняється залежно, головним чином, від типу грунту, гранулометричного складу і біологічних груп сільськогосподарських культур. У переважній більшості показники оптимальної щільності грунту для всіх досліджених культур варіюють у широких межах (табл. 7.2).

С.А. Наумов (1969), С.С. Рубін та інші (1973) встановили, що вибагливість картоплі й зернових культур до щільності Грунту змінювалась залежно від рівня вологозабезпеченості: при доброму постачанні рослин водою негативна дія високої щільності значно зменшилася. Так само вибагливість рослин до щільності може коригуватися різними рівнями забезпеченості елементами живлення. В експериментах Ш. Шипоша (1970) кукурудза без застосування добрив дала максимальний урожай при загальній пористості 48%, а при внесенні високих доз мінеральних добрив – при 56%. Це означає, що оптимальну щільність грунтів можна визнати динамічною.

Відхилення щільності грунту від оптимуму в бік підвищення або зниження погіршує умови життя рослин та знижує їхню врожайність. Унаслідок зниження щільності зменшується вміст вологи і елементів живлення в одиниці об'єму, погіршується схожість насіння; при підвищенні щільності обмежується ріст коренів, різко зменшується доступність вологи й забезпеченість повітрям.

Залежність урожаю різних культур від щільності складення має вигляд параболи. Криві різняться між собою лише нахилом: на грунтах легкого гранулометричного складу в посівах просапних культур вони дещо крутіші, ніж на грунтах більш важкого гранулометричного складу в посівах культур суцільної сівби.

Фактична щільність складення поверхневого шару, незважаючи на широкий діапазон оптимальної щільності (в середньому 1,0-1,3 г/см3), відхиляється від оптимальних значень: у вологий рік перед сівбою і протягом вегетації вона нижча приблизно на 0,05 г/см3, а в посушливий – вища на 0,08 г/см3. З урахуванням цього потрібно проводити коткування чи розпушування.

Волога – найважливіший ґрунтово-фізичний екологічний фактор. Польові культури неоднаково поглинають вологу, тому їх відповідно до цього поділяють на ксерофіти, мезофіти та гігрофіти. У процесі життєдіяльності рослин існують періоди, коли волога потрібна в більших кількостях і, навпаки, коли її потрібно менше. У цілому вважається, що для нормального росту, розвитку і продуктивності більшості сільськогосподарських культур вологість грунту повинна знаходитися в інтервалі 0,7-1,0 НВ. Установлено, що тільки на порівняно невеликій території західного Лісостепу вологість ґрунтів близька до вказаного оптимального інтервалу. Для іншої частини характерна нестача вологи (часом досить гостра).

Температура ґрунту також відіграє важливу роль. Залежно від вибагливості польових культур до цього фактора визначають ареали їх вирощування, вибираються строки сівби, уточнюють окремі елементи технології. Наприклад, для того щоб таку теплолюбиву культуру, як картопля, висадити в ранні строки, формують бульби, кукурудзу сіють під плівку, перегрівання поверхні ґрунту зменшують мульчуванням.

Слід зазначити, що температурний фактор досліджений в межах України недостатньо. У найзагальнішому вигляді відомі лише забезпеченість сільськогосподарських культур теплом та їхня вибагливість до цього фактора. Зпівставлення цих даних показує, що навіть такі культури як озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза і картопля, мають дуже вузькі ареали вирощування, де теплозабезпеченість знаходиться в оптимумі.

У сільськогосподарському виробництві дуже рідко застосовують прийоми, що регулюють зазначений фактор. Це стосується навіть таких доступних прийомів управління сніготаненням весною для послаблення водної ерозії, часткового затінення грунту кулісами для зменшення його перегрівання та фізичного випаровування вологи в Південному Степу. Не завжди з цією метою залишають на полі стерню.

Ще менше вивчені вміст і склад повітря у ґрунтах України. Вважається, що для більшості лісостепових і степових ґрунтів указані фактори не є лімітуючими. Лише на Поліссі й локально в Західному Лісостепу періодично може спостерігатися нестача повітря.

Звичайно, це грубе наближення і для його уточнення потрібні систематичні дослідження. Відомо чимало прикладів, коли навіть на чорноземах під впливом переущільнення сільськогосподарською технікою у посівному і нижній частині орного шарів виникає нестача повітря, внаслідок чого погіршуються умови водно-мінерального живлення й росту коренів.

Таким чином, розглянуті грунтово-фізичні фактори відрізняються значною варіабельністю. Експериментальні дані свідчать про неврегульованість грунтово-фізичних факторів, суттєві відхилення останніх від вимог культур і пояснюють значні коливання врожайності сільськогосподарських культур по роках. У цих умовах виникає необхідність уточнення зон вирощування культур, проведення детального мікрорайонування орних земель щодо їхньої придатності для вирощування тих чи інших культур, підвищення адапційного потенціалу польових культур селекційними способами й, звичайно, меліорації екологічних факторів.

Ґрунтово-хімічні фактори родючості – визначають закономірності вмісту і трансформації в грунті різних елементів живлення, а також особливості живлення самої рослини.

Різноманітність умов грунтоутворення в різних зонах нашої країни відображується на кількості гумусу і поживних речовин і їх розподілі по грунтовому профілю. Ґрунти, багаті на гумус, мають і вищу родючість, ніж грунти, бідні на гумус. Підзолисті грунти містять в 20-сантиметровому шарі 53 т/га гумусу, чорноземи типові – 224 т/га. Найбільше гумусу в орному шарі, де його кількість коливається від 2 до 5-6%. На глибині 120-140 см вміст гумусу знижується до 1-1,5 %.

Господарська діяльність людини впливає на вміст гумусу і азоту в грунтах. Збільшення аерації при обробітку грунту призводить до втрат гумусу, а внесення органічних добрив і наявність рослинних решток в грунті – до його нагромадження. З нагромадженням гумусу збільшується вміст азоту в грунті.

Запаси азоту в чорноземах у 3-4 рази вищі, ніж у дерново-підзолистих ґрунтах. Щоб виростити задовільні врожаї сільськогосподарських культур без застосування азотних добрив і гною, повинні мінералізуватися 1-2 т/га органічної речовини грунту в рік. За таких темпів розкладання половина гумусу буде витрачена в дерново-підзолистих ґрунтах за 15-20 років.

Головними формами азоту, що приймають участь у живленні рослин, є нітрати й амоній. Менш важливе значення в живленні рослин відіграють нітрити. Мінеральні форми азоту складають близько 2% загального вмісту азоту в грунтах. За винятком невеликих кількостей амонію, що знаходиться в грунтовому розчині, весь аміачний азот знаходиться в поглиненому стані. Розрізняють обмінний і необмінний, або фіксований, амоній. За даними В.Н. Кудеярова (1985), кількість фіксованого амонію складає 2-8% від загального вмісту азоту. З глибиною його кількість збільшується і може досягати 10-30%. У живленні рослин необмінний амоній використовується незначно. Він практично недоступний для рослин.

Амоній і нітратний азот утворюються в грунті при мінералізації органічної речовини за участю мікроорганізмів. Швидкість процесів мінералізації визначається інтенсивністю роботи різних бактерій, що беруть участь у перетворенні органічного азоту в амонійний. Органічний азот перетворюється в амонійний багатьма неспецифічними організмами, а надалі в нітрати і нітрити – нітрифікуючими бактеріями роду Nitrosamonas Nitrobacter. Нітрифікаційний процес відбувається тільки в аеробних умовах при нейтральному pH. Особливо часто інгібується цей процес в умовах кислої реакції грунтового розчину (pH 4 і менше). Тому в переущільнених кислих грунтах процес мінералізації органічної речовини зупиняється на стадії утворення амонію. Поряд з мінералізацією в Грунті відбувається зворотний процес – відновлення нітратів і нітритів до вільного азоту й аміаку, а також включення нітратного, нітритного й аміачного азоту в органічну речовину. Процеси мінералізації і біологічного зв'язування азоту йдуть одночасно, тому кількість нітратів у ґрунті являє собою різницю між мобілізацією й іммобілізацією азоту (К. Блек, 1973). Сільськогосподарські товаровиробники повинні вміти регулювати ці процеси, щоб за допомогою різних систем обробітку і догляду за рослинами створювати оптимальні умови азотного живлення рослин і усувати можливість забруднення рослинницької продукції.

Найбільше нітратів нагромаджується у грунтах в періоди, коли на полях відсутні рослини (напівпар, ранній зяб, чистий пар) у зв'язку з тим, що в цьому випадку відсутнє біологічне поглинання нітратів, як це відбувається в посівах, а для процесів амоніфікації, нітрифікації і денітрифікації створюються оптимальні умови. Отже, одним із прийомів зниження нітратів у ґрунтах може бути безперервне використання ріллі, введення в сівозміни проміжних культур (літніх, озимих, підсівних).

В Грунтах України міститься 0,08-0,15% валового фосфору. В основному цей показник обумовлений характером материнських порід, із яких найбільш багаті фосфором леей і лесовидні суглинки. Другим фактором, що впливає на вміст фосфору, є гумус. У зв'язку з цим найбільше Р2О5 в усіх ґрунтах зосереджено у верхніх гумусових горизонтах, а найбагатші на нього чорноземні ґрунти з високим вмістом гумусу, які сформувалися на лесах.

Дерново-підзолисті ґрунти Полісся мають найменший запас фосфору (2,42-2,32 т/га), так як вони утворилися переважно на моренних і водно-льодовикових пісках, бідних на глинисті частки. До того ж вміст гумусу в них рідко перевищує 1,5%. Багатші на фосфор фунти Лісостепу, особливо чорноземи типові і реградовані на лесах (5,04-6,05 т/га). Через нижчу гумусованість їм поступаються ґрунти Степу (3,70-3,90 т/га).

Найчастіше потреба сільськогосподарських рослин у фосфорі визначається не валовими його запасами, а розчинністю і рухливістю сполук, у яких він знаходиться в ґрунті. У кислих дерново-підзолистих грунтах фосфор зв'язується переважно залізом і алюмінієм у важкорозчинні форми, укладені в ґрунтових агрегатах, чи у форму солей різної основності. Солі полуторних оксидів малорозчинні при кислій реакції грунтового розчину. Підвищення pH при вапнуванні збільшує розчинність і доступність цих форм фосфатів Грунту. У чорноземних, темно-каштанових і каштанових грунтах фосфор знаходиться в найбільш стабільній формі – гідроксилхлор- і фторапатитів і в меншій мірі – у формі дикальційфосфата. Ці сполуки практично нерозчинні в нейтральному і слаболужному середовищі. У зв'язку з цим рослини на чорноземах, темно-каштанових і каштанових грунтах більше реагують на внесення фосфорних добрив.

Крім мінеральних сполук, у грунтах міститься значна кількість органічних фосфатів, на частку яких у грунтах України припадає 25- 56% від загального вмісту фосфору. Чим вище вміст гумусу в грунтах, тим більше фосфору знаходиться в складі органічної речовини. Тривалий час вважалося, що рослини поглинають фосфор тільки в мінеральній формі, а органічний фосфор стає доступним для них після розкладання органічних сполук і вивільнення Р2О5 у грунтовий розчин. Нині є відомості про можливість засвоєння коренями рослин деяких неспецифічних фосфорорганічних сполук. Так, ще І.В. Шулов (1913) установив поглинання горохом і кукурудзою фітину в стерильній культурі без попередньої його мінералізації. Е.М. Ратнер і С.А. Самойлова (1955) показали, що на гліцерофосфаті рослини розвивалися не гірше, ніж на мінеральному фосфорі, за рахунок позаклітинної фосфатазної активності коренів.

Установлена залежність між кількістю гумусу й органічного фосфору в різних за генезисом грунтах України. Звертає на себе увагу різна насиченість гумусу фосфором. Вона змінюється як у зональному плані, так і з глибиною грунтового профілю. Якщо говорити про першу закономірність, то найбільшою мірою збагачений фосфором гумус степових грунтів, у найменшій – грунтів Полісся. Лісостепові грунти займають проміжне положення. Друга закономірність полягає у тому, що з глибиною гумус усіх грунтів більше збагачений фосфором порівняно з верхнім шаром. Це буває в основному за рахунок звуження співвідношення вуглецю до фосфору у фракціях гумінових кислот і фульвокислот.

Вміст Р2О5 у гумусі темно-каштанового і каштанового грунтів на глибині 80-100 см становить відповідно 3,15 і 4,37%. Для фульвокислот характерний в 10-20 разів більш високий вміст фосфору, ніж для гумінових кислот. У середньому у фульвокислотах кількість фосфору досягає 4-8%, тоді як у гумінових – 0,2-0,7%. Оцінюючи за цим показником фосфатний фонд різних грунтів, слід зазначити, що в грунтах із фульватним типом гумусу живлення рослин фосфором є сприятливішим.

Калій – необхідний і незамінний елемент у живленні рослин. Без нього, як без азоту й фосфору, неможливі нормальний розвиток рослин та одержання високих урожаїв. У рослинних клітинах калій знаходиться в основному в іонній формі, обумовлюючи стан колоїдів: під його впливом зростає ступінь їх гідрофільності і набрякання, він сприяє надходженню води в рослини, зменшенню її випаровування. При нормальному вмісті калію підвищується морозостійкість рослин, стійкість до ряду захворювань. Велика також роль калію у формуванні органічних кислот і жирів, у пересуванні органічних сполук з листків у точки росту і репродуктивні органи, в інтенсивному проходженні фотосинтезу тощо.

Вміст калію у мінеральних грунтах, звичайно, вищий, ніж азоту і фосфору, що зумовлено характером материнських порід та ступенем їхнього вивітрювання. Як правило, в зональних автоморфних грунтах України кількісгь калію коливається в межах 1,5-2,5% і підвищується з північного заходу на південний схід. У піщаних і супіщаних грунтах вміст калію знижується в 1,5-2,0 рази порівняно з грунтами важкосуглинкового і глинистого гранулометричного складу. Дані валового вмісту калію в грунтах України свідчать про те, що його запасу для рослин цілком вистачило б на 1000-2000 років. Ступінь забезпеченості рослин цим елементом визначається не стільки його загальним вмістом, скільки легкорухомими сполуками, частка яких становить 3-10%. Цей калій представлений водорозчинним і обмінно- й необмінно-фіксованими формами. У різних грунтах співвідношення між формами неоднакове, що і визначає забезпеченість рослин доступним калієм.

Основна форма калію, що бере участь в живленні рослин, – це обмінний калій, що входить до складу колоїдного комплексу грунтів. Найбільша його кількість міститься в грунтах Степу (15-25 мг/100 г грунту), трохи менше в грунтах Лісостепу (7-18 мг/100 г грунту), мінімальний вміст у грунтах Полісся (4-8 мг/100 г грунту). Вміст обмінного калію в середньому становить (% від валового): для дерново-підзолистих грунтів – 0,5, сірих лісових – 1, чорноземів – 1,5- 2, для каштанових – 2-3. Для цієї форми калію характерний досить рівномірний розподіл за шарами Грунтового профілю.

Органічна речовина і реакція ґрунтового розчину визначають швидкість і розміри необмінної фіксації калію. Чим більше органічної речовини в грунті і чим менш кислий грунт, тим більше калію фіксується в необмінній формі. У зв'язку з цим чорноземи і солонцюваті грунти фіксують більше калію в необмінній формі, ніж дерново-підзолисті й інші грунти з кислою реакцією грунтового розчину. Крім того, що фіксуюча здатність грунтів у відношенні калію визначається її мінералогічним і гранулометричним складом, а також вологістю. Найвищу фіксуючу здатність мають глинисті мінерали тонкодисперсної фракції.

Екологічні умови вирощування сільськогосподарських культур на еродованих грунтах значно відрізняються від нееродованих. Вони мають укорочений гумусовий горизонт, менші запаси вологи і відрізняються ґрунтово-хімічними факторами. В еродованих грунтах менше міститься валового і гідролізованого азоту, що погіршує азотне живлення рослин на них. Для одержання таких же самих врожаїв сільськогосподарських культур, як на нееродованих грунтах, необхідно підвищувати дози азотних добрив на 20-30%. Проте слід пам'ятати, що на еродованих грунтах азот може у великих кількостях змиватися талими водами й опадами. Ця обставина змушує вносити азотні добрива на еродованих грунтах роздрібнено, заробляючи їх у грунт на глибину не менше 10 см, локально в рядки або екраном.

Велике значення на еродованих ґрунтах має внесення органічних добрив, що сприяють нагромадженню гумусу в грунті й утримують азот від змиву і вимивання.

Екологічні умови живлення рослин фосфором на еродованих грунтах також складаються гірше, що значною мірою пояснюється меншим вмістом гумусу і виходом на поверхню збагаченого кальцієм горизонту. У грунтах, багатих на вапно, утворюються переважно апатитові форми сполук фосфатів, що малодоступні для рослин, а також пригнічуються процеси утворення фосфатів полуторних оксидів, що хоча і малорозчинні, але доступніші для рослин, ніж апатити. Загальна кількість фосфору в орних шарах еродованих грунтів півдня України менша, ніж у нееродованих, що пов'язано зі зниженням вмісту в них органічної речовини й, отже, органічного фосфору. Мінеральних фосфатів у змитих грунтах не набагато менше, ніж у незмитих грунтах.

Вміст калію й форми його сполук в основному залежать від гранулометричного складу ґрунтів, тому великих розходжень в екології калійного живлення рослин на нееродованих і еродованих грунтах не спостерігається (П.П. Левенець, А.К. Воробйова, 1976).

Отже, можна констатувати, що основним фактором родючості є органічна речовина Грунту. Гумус посилює енергетику грунтоутворення, втягує в активний круговорот рухливі мінеральні речовини, сприяє раціональному використанню мінеральних добрив, є захисним засобом проти забруднення рослин хімікатами. Раціональне застосування добрив, особливо гною, сприяє збереженню і нагромадженню гумусу в грунтах.

Лімітуючий фактор високої родючості грунтів – фосфор. Цей елемент, крім прямої дії на ріст рослин, поліпшує енергетичні показники грунтів. Під впливом фосфору посилюється ріст кореневої системи, збільшується біологічна активність ґрунту, створюються умови для кращого використання азоту грунту і добрив. Рівень живлення рослин фосфором визначається наявністю рухомих форм. При внесенні фосфорних добрив кількість рухомих фосфатів збільшується пропорційно масі внесених добрив. Кращою формою живлення рослин на кислих грунтах є низькоосновні фосфати кальцію, у карбонатних – фосфати полуторних оксидів. Вміст калію в грунтах прямо залежить від наявності глинистих мінералів. Найменше калію у легких за гранулометричним складом грунтах і торфовищах. На цих ґрунтах за впливом на врожайність сільськогосподарських культур калійні добрива знаходяться на першому місці. На глинистих і суглинкових грунтах, Де запаси калію більші, сильна дія його на рослини виявляється в поєднанні з азотно- фосфорними добривами. Внесений про запас калій має тривалу післядію.

Серед важливих екологічних функцій грунту є такі, що зумовлені фізико-хімічними факторами родючості. Цей тип функцій контролює такі основні властивості грунтів, як кислотність і лужність грунтового розчину, поводження легкорозчинних солей, поглинальну здатність грунтів.

Склад і властивості твердої фази грунтів, особливо колоїдної фракції, відіграють важливу роль у розвитку грунтотворних процесів і грунтовій родючості й мають велике значення для рослин (К.К. Гедройц, 1955; О.Н. Соколовський, 1971; Е. Рассел, 1955). Не менш важливу екологічну роль відіграє і рідка фаза грунтів, зокрема Грунтовий розчин.

Реакція грунтового розчину залежить від складу і концентрації розчинених у ньому хімічних компонентів –' вільної вуглекислоти, вільних мінеральних і органічних кислот та їхніх солей (К.К. Гедройц, 1955; Д.М. Прянішніков, 1940; Р. Бейте, 1968).

У природних умовах коливання pH грунтових розчинів досить великі, від 4 до 9-10, що залежить від типу грунтів та їхніх різновидів. Однак, діапазон pH для нормального розвитку рослин є дуже вузьким. Найсприятливіші умови для живлення рослин близькі до нейтральної реакції: наявність поживних елементів у доступних для рослин формах, нітрифікаційна активність, відсутність токсичних рухомих елементів алюмінію і марганцю, які у кислих грунтах призводять до утворення важкорозчинних сполук.

Важливим чинником росту й розвитку рослин і життєдіяльності Грунтових мікроорганізмів є кальцій, Будучи антагоністом стосовно одновалентних катіонів, здобуває велике значення у формуванні фізіологічно урівноважених розчинів, він виконує "захисну" роль при дії різних несприятливих факторів, токсичному впливі на рослини іонів алюмінію, заліза, марганцю, натрію, магнію, регулює азотно- білковий обмін, сприятливо діє на синтез вуглеводнів, необхідний для нормального розвитку кореневої системи.

Якщо розглядати вибагливість рослин до кальцію, то вона є протилежною їхній вибагливості до реакції середовища. Звичайно, рослини, що потерпають від підвищеної кислотності, віддають перевагу грунту, багатому на кальцій, і навпаки.

І.М. Культіасов (1982) наводить такі групи рослин за їхньою вибагливістю до кальцію грунтів:

• 1) кальцієпостійні, які постійно ростуть на багатих на вапно грунтах;
• 2) кальцієфіли, що віддають перевагу вапняним грунтам;
• 3) кальцієфоби, які уникають вапна;
• 4) байдужні до вмісту кальцію.

Екологічне значення поглинальної здатності ґрунтів. Поглинальна здатність має велике значення в житті грунтів, впливаючи на всілякі їхні властивості. З нею тісно пов'язані режим живлення рослин та процеси перетворення в грунті мінеральних і органічних добрив. Поглинальна здатність грунту обумовлена присутністю в ньому колоїдних часток мінерального й органічного походження, що дістало назву вбирного комплексу грунту (ВКГ).

Поглинальна здатність грунту значно залежить від дисперсності часток, що його складають, збільшуючись при обважненні гранулометричного складу грунту. Важливу роль відіграють також склад грунтових колоїдів, співвідношення органічних і мінеральних колоїдів, природа глинистих мінералів, що становлять основну частину мінеральних колоїдів.

Сорбційна функція грунту має два аспекти: позитивний і негативний. До позитивних її дій слід, насамперед, віднести поглинання й утримання в стані обмінного вбирання різних іонів, основну роль серед яких мають елементи живлення рослин і мікроелементи, що надходять у грунт із мінеральними добривами, відмерлими рослинними рештками, опадами (атмосферні і пилоподібні), а також утворювані в самому грунті при вивітрюванні мінералів грунтоутворюючих порід. Завдяки тимчасовому чи постійному закріпленню поживних речовин у грунті створюється певний резерв для безперебійного оптимального чи близького до нього поживного режиму рослин.

Проте поряд з позитивним ефектом є і негативний. Це, передусім, міцне сорбційне закріплення поживних елементів у грунті, їхній перехід у малодоступні форми (фосфати), утворення мертвого запасу грунтової вологи, що особливо проявляється на грунтах важкого гранулометричного складу, а також забруднення грунтів при попаданні в них промислових відходів, поливі стічними водами й обробці рослин отруйними речовинами з метою боротьби зі шкідниками і бур'янами. Токсичні елементи утримуються грунтом тривалий час і проявляють свій негативний вплив.

За даними В.А. Ковди (і 973), фізіологічно оптимальним співвідношенням увібраних катіонів для основних рослин, що вирощують у нашій країні, є: 60-70 % обмінного Са2+ (від ємності поглинання), 10-15 % обмінного Mg2+, 3-5% обмінного К+. На інші обмінні іони припадає 10-15 % від ємності поглинання. Бажана також присутність на поверхні колоїдів у малих кількостях мікроелементів. Наведені дані свідчать про середній "ідеальний" склад обмінних катіонів у грунті, тоді як вибагливість різних культур до складу обмінних катіонів залежно від кліматичних умов буде неоднаковою. Середній склад обмінних основ за типами грунтів змінюється в широких межах і є відмітною ознакою кожного грунтового типу.

Переважне положення, яке займає кальцій серед інших обмінних катіонів, указує на його виняткову фізіологічну роль у житті рослин.

Збільшення в грунтах частки обмінного водню до 40 % від ємності поглинання (підзол і червоноземи), обмінного магнію до 40 %, натрію до 15-20% (солонцеві грунти) при нестачі кальцію порушує нормальний розвиток рослин, а в ряді випадків призводить до їхньої загибелі. Для поліпшення оптимального співвідношення катіонів ВКГ й окультурення кислі грунти вапнують, а солонці гіпсують. Оптимізація складу обмінних основ надає грунту стійкість до впливу несприятливих факторів і створює нормальні умови для розвитку рослин.

Оптимальні екологічні моделі ґрунтів. Оптимальна екологічна модель грунту – це комплекс агрономічно важливих параметрів, що забезпечують отримання максимально високого урожаю сільськогосподарської культури при даному рівні розвитку землеробства, якомога повнішу реалізацію потенціалу сорту, добрив і меліорацій.

Інтерес до визначення оптимальних параметрів зріс тому, що, по-перше, правильне використання факторів інтенсифікації землеробства (хімізації, механізації і меліорації) дозволяє досягти поліпшення властивостей і режимів грунтів. При цьому модель грунту з оптимальними параметрами властивостей і режимів зможе слугувати свого роду еталоном, що забезпечує високу продуктивність грунту і одночасно високу рентабельність факторів інтенсифікації землеробства; по-друге, інтенсифікація землеробства супроводжується зростаючим впливом на ґрунт механічних обробітків, заходів хімічної і гідротехнічної меліорацій. За таких обставин властивості грунтів не завжди змінюються в позитивний бік. Виходячи з цього, показники оптимальності параметрів грунтів необхідні для визначення системи заходів меліоративного впливу на грунт, а також для контролю при оцінці стану грунту в умовах його інтенсивного використання.

Оцінка оптимальності властивостей і режимів грунтів буде правильною тоді, коли вона зіставляється (порівнюється) з урожайністю сільськогосподарської культури, одержаної за якомога ширшого діапазону значень цих властивостей з урахуванням оптимальності всіх інших факторів продуктивності. Максимальний урожай виявить оптимальні параметри властивості (або комплексу властивостей) грунту, що сприяють проявленню його максимальної продуктивності, а отже – найповнішому задоволенню потреб рослин. Тобто врожайність сільськогосподарських культур повинна стати узагальненим критерієм оптимальності властивостей грунтів (параметром оптимізації), а одночасно визначені показники властивостей і режимів – важливою діагностичною ознакою ступеня окультуреності грунтів.

Науковці ННЦ "Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського" В.В. Медведев, А.Я. Бука, Д.Н. Губарева та інші (1991) пропонують 2 основних методи визначення оптимальних параметрів і в цілому оптимальної екологічної моделі грунтів.

Перший метод Грунтується на одночасному вивченні урожайності сільськогосподарських культур та властивостей грунтів у польових дослідах, на сортовипробувальних і присадибних ділянках, різноудобрених ділянках ріллі сільгосппідприємств. Нескладні математичні операції розрахунку рівнянь регресійного типу дозволяють виявити взаємозв'язки рівнів урожаю і відповідних їм показників грунтів за умови, що всі інші фактори вирівняні.

Другий метод заснований на моделюванні, закладанні і проведенні спеціальних модельних експериментів, головне завдання яких – активний пошук оптимальних параметрів на основі теорії планування експерименту. Для розв'язання вказаного завдання найдоцільніше використовувати багаторівневий план багатофакторного експерименту.

При здійсненні такого роду моделювання найсуттєвішими є такі питання: визначення критеріїв оптимізації, вибір досліджуваних факторів, їхніх рівнів, контроль дрейфу заданих грунтових параметрів на протязі вегетації рослин, опрацювання даних, пошук оптимальних параметрів на картинах ізоквантів, виданих ЕОМ. Як критерії оптимізації, крім згаданих показників урожайності, використовують дані витрат вологи, виносу рослинами елементів живлення. Досліджувані фактори повинні бути задані й по можливості фіксовані на строго визначених рівнях.

Діапазон параметрів, що задаються, слід вибирати з врахуванням їх розкиду в реальних умовах. Число рівнів варіювання факторів не повинно бути менше трьох. Фактичні значення факторів вибирають, виходячи з рівня окультуреності грунту, можливості їх створення переважно механізованим шляхом, стану ґрунту перед посівом сільськогосподарської культури.

Вибраний план експерименту реалізують в умовах мікропольового досліду, в котлованах 1 × 1 завглибшки 0,3-0,7 м. Для закладання досліду грунт із котловану потрібно вийняти, а потім пошарово покласти на попереднє місце й одночасно створити необхідні згідно з матрицею плану експерименту рівні варіювання факторів. Ґрунт у моделі ізолюють від навколишнього простору жорстким матеріалом.

Паралельно в ті ж самі строки і на тих же самих глибинах проводять аналогічні спостереження у виробничих полях, де грунтові умови, вирощувана культура, і строки її посіву збігаються з модельними. Мета цих спостережень – одержати реальні грунтові параметри для подальшого порівняння з оптимальними, встановленими на моделях.

Програма опрацювання результатів досліджень близька до стандартної програми множинного регресійного аналізу. При передачі одержаних результатів на ЕОМ складають ряд директив, що передбачають знаходження максимального й мінімального значень функції, побудову ряду ізоквантів параметрів оптимізації по кожній парі факторів, графіків залежності виходу урожаю від досліджуваних факторів з вірогідними межами розрахункових значень.

Запропонована методологія моделювання реалізована на прикладі чорноземів типових потужних лівобережного Лісостепу України і зернових колосових культур. Проведено 40 дослідів і на основі одержаних результатів розроблена попередня модель оптимального кореневмісного шару, яка передбачає два етапи оптимізації.

На першому етапі оптимізуються параметри структурного складу та щільності складення без їхньої диференціації за глибиною оброблюваного шару. Припускається, що це може бути досягнуто при раціональному застосуванні існуючих знарядь, оскільки передбачається надати оброблюваному шару середню й добру розробку (20-0,25 мм у сприятливих і 5-0,25 мм в несприятливих умовах зволоження та живлення).

На другому етапі параметри структурного складу й щільності оптимізуються з врахуванням їхньої диференціації за глибиною оброблюваного шару, коли вибагливість рослин до агрофізичних і агрохімічних умов задовольняється максимально. Останнє досягається тільки за допомогою принципово нових комбінованих Грунтообробних та посівних машин.

Сутність оптимальних екологічних моделей грунтів (на якісному рівні) становить вибагливість основних сільськогосподарських культур до родючості грунтів.

Озима пшениця дуже вибаглива до родючості грунтів: суглинковий і легкоглинистий гранулометричний склад, значна потужність гумусованого профілю, високий вміст гумусу, нейтральна або близька до нейтральної реакція ґрунтового розчину, висока буферність грунтів, сприятливі фізичні властивості. Легкі піщані і супіщані грунти для озимої пшениці малородючі.

Озиме жито менш вибагливе до грунту, ніж інші зернові культури. Його коренева система відрізняється підвищеною засвоювальною здатністю, особливо важкорозчинних сполук фосфору. Кращі грунти для нього – потужні чорноземи. Воно менш вибагливе до кислотності грунтів, дає високі урожаї в інтервалі pH від 5,1 до 7,0, добрі врожаї на удобрених піщаних і супіщаних грунтах, малородючих грунтах схилів, солонцюватих ґрунтах.

Ячмінь за вибагливістю до родючості ґрунтів ближчий до пшениці, ніж до вівса та озимого жита. Для нього прийнятніші родючі структурні грунти з глибоким орним шаром, слабо кислою й нейтральною реакцією грунтового розчину (pH 5,6-7,0). Добре росте на чорноземах і темно-каштанових грунтах суглинкового та легкоглинистого гранулометричного складу, сформованих на структурних лесових породах. Ячмінь гірше переносить перезволоження порівняно з пшеницею і вівсом. На заболочених, солонцюватих, піщаних грунтах розвивається погано.

Овес менш вибагливий до грунтів, ніж інші ярі культури, оскільки добре розвинута коренева система має високу поглинальну здатність. Вона проникає на глибину до 120 см й у ширину до 80 см, крім того, володіє особливістю вилучати поживні речовини із важкорозчинних сполук грунту. Овес може рости на супіщаних, суглинкових, глинистих і осушених торф'яних грунтах. Для нього придатні більш зв'язні грунти, які містять багато поживних речовин, навіть у важкорозчинній формі. Він краще за інші зернові росте на кислих ґрунтах з pH до 5,0, одночасно реагує на вапнування дерново- підзолистих грунтів. Сильно кислі грунти (pH <5,0) пригнічують цю культуру. Овес краще розвивається на суглинкових грунтах, але стійкіший на легких грунтах, ніж на важких. Глинисті, погано дреновані, солонцюваті, засолені грунти малопридатні для нього. Кращі грунти – чорноземи типові, опідзолені. На чорноземних грунтах Степу його продуктивність обмежує нестача вологи.

Кукурудза дає високі врожаї на очищених від бур'янів, пухких, повітропроникних, забезпечених поживними речовинами грунтах з глибоким гумусовим горизонтом, з pH 5,5-7,0, при вмісті кисню не менше 18%. Кращими Грунтами є всі підтипи чорноземів, темно-сірі лісові, лугово-чорноземні, суглинкові, легкоглинисті, сформовані на лесових породах. Ґрунти з підвищеною кислотністю, заболочені, засолені, з pH нижче 5,0 непридатні для вирощування цієї культури.

Цукрові буряки дуже вибагливі до родючості грунтів і в цьому відношенні мало поступаються озимій пшениці. Потребують родючих, пухких Грунтів, що добре прогріваються. За гранулометричним складом кращими є суглинкові. Кращі типи

Грунтів – чорноземи, які містять багато органічної речовини й мають дрібногрудочкувату структуру, а також темно-сірі лісові, лугово- чорноземні. Для культури сприятливі нейтральна та слабколужна реакція грунтового розчину. Будучи типовим галофітом, вона переносять слабку засоленість і солонцюватість грунтів. Кислі грунти, піски, супіски, особливо у вологих умовах, а також ущільнені важкосуглинкові і злиті чорноземи несприятливі для вирощування цукрових буряків.

Соняшник дуже вибагливий до родючості грунтів і знаходиться майже в одному ряду з озимою пшеницею. Це культура нейтральних і слаболужних грунтів, стійка проти засолення. Кращі грунти – чорноземні і лугово-чорноземні суглинкового гранулометричного складу. Соняшник негативно реагує на щільні злиті грунти. Непридатні для соняшника піщані, сильно засолені, солонцюваті, а також заболочені грунти.

Картопля – культура пухких грунтів. Інтенсивність дихання її коренів в 5 разів вища, ніж у соняшника та інших культур. Цим пояснюється висока вибагливість рослин картоплі до пористості грунтів. Пухкий грунт потрібний для доброго розвитку столонів і молодих бульб, які в ущільненому грунті дрібні й часто деформовані. Картоплю успішно можна вирощувати на супіщаних і легкосуглинкових чорноземах. Для неї придатні добре окультурені дерново-підзолисті і сірі лісові грунти, окультурені торфовища. Важкі суглинки і дуже ущільнені грунти, особливо при близькому заляганні грунтових вод, засолені і солонцюваті непридатні для картоплі. Порівняно добре вона переносить більш кислу реакцію грунтового середовища. Найкращі умови для росту і розвитку картоплі створюються при pH 5-6, щільності 1,1-1,2 г/см3. На сильно кислих і лужних грунтах її ріст погіршується.

Льон-довгунець потребує високородючих грунтів, що відрізняються доброю повітропроникністю й вологоємністю. За гранулометричним складом кращими для льону є середні суглинки. Реакція Грунтів слабкокисла (pH 5,9-6,5). На важких грунтах льон потерпає від нестачі повітря і ураженості грибковими захворюваннями, а на дуже легких – від нестачі поживних речовин і вологи. Легкі Грунти (супіски і піски) для льону малопридатні. Він погано розвивається на важких глинистих і кислих торф'янистих грунтах. На вапнованих грунтах він дає грубе й крихке волокно.

Виявлення і районування несприятливих грунтових умов. Нагромадження різноманітної інформації про властивості, режими грунтів, і насамперед, інформації про режим доступної для рослин вологи, й зіставлення її з оптимальними параметрами, що відображають вибагливість рослин для проявлення ними максимальної продуктивності. Показує, що в Україні тільки на відносно невеликій території західного Лісостепу грунтово- екологічна ситуація близька до оптимальної. На іншій переважній частині сільськогосподарських угідь виявляються ті чи інші недоліки грунтових властивостей й режимів, що знижують потенційну й ефективну родючість і врожайність сільськогосподарських культур. Якщо використати метод комплексної (інтегральної) оцінки таких недоліків стосовно еталону (оптимальної екологічної моделі), то можна дати об'єктивну основу для розвитку меліорацій. Як уже зазначалося, запропонований науковцями ННЦ "Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. СоколовсьКого" В.В. Медведєвим, А.Я. Букою, Д.Н. Губарєвою та іншими (1991) підхід по своїй суті близький до того, який узятий на озброєння в ряді країн як перший етап моніторингу й управління родючістю грунтів (Facek Z., 1985; M.c.Cormack D.E., 1986; Canarache А., 1986).

Нижче наведено метод виявлення й районування (картографування) несприятливих умов на прикладі аналізу реального середньобагаторічного режиму зволоження стосовно оптимального його діапазону в інтервалі 0,7-1,0 найменшої вологоємності.

Були складені дві картосхеми: одна з них відображає стан вологості грунту в шарі 0-10 см навесні під час посіву пізніх ярих культур, інша – стан вологості грунту в шарі 0-20 см наприкінці літа, початку осені до моменту посіву озимої пшениці після непарових попередників. Середньобагаторічні дані про стан фактичної вологості грунтів за аналізовані періоди були отримані з обласних агрокліматичних довідників.

Аналіз картосхем показав, що навесні в період посіву й підготовки грунтів під пізні ярі культури вологість оброблюваного шару ґрунту в північно-західній частині України (Полісся) складає менше половини показника найменшої вологоємності, а в західній (Карпати й Прикарпаття) – більше 0,7 НВ. В інших зонах вологість в цей час знаходиться в інтервалі 0,6-0,7 НВ. При цьому на більшій частині території Лісостепу й північного Степу вологість ґрунтів під час весняного обробітку близька до стану фізичної стиглості, тобто оптимальної вологості для проведення польових робіт. Тут є усі можливості підтримувати оброблюваний шар у добре роздробленому, дрібноструктурному стані й підготувати високоякісний посівний шар для кукурудзи, гречки, проса й інших пізніх ярих культур. Забезпеченість вологою проростків й молодих рослин ранніх ярих та озимих культур у цей період також не викликає побоювань.

У південній частині Степу вологість ґрунту дещо нижча (0,5-0,6 НВ) і в цих умовах якісний обробіток грунту пов'язаний з певними труднощами, а забезпеченість рослин вологою не може вважатися задовільною. Тому в цих землеробських районах у богарних умовах значення своєчасного обробітку з метою "закриття вологи", а при наявності зрошення – передпосівного зволожувального поливу хоча б невеликою нормою – надзвичайно велике.

Ґрунти північної частини країни ще менше зволожені. Але та обставина, що вони, як правило, мають легкий гранулометричний склад, дає можливість відносно якісно обробляти їх навіть в умовах зниженого зволоження. Проте тут не можна допускати глибокого передпосівного обробітку, оскільки це призведе до подальшого висушування ґрунту й погіршення умов розвитку проростків.

У цілому, як свідчить районування, на території України весняним обробітком можна підготувати якісний посівний шар для пізніх ярих культур. Однак не можна допускати великої глибини обробітку, потрібно прагнути до максимального збереження весняних запасів вологи.

Наприкінці літа і восени під час проведення основного обробітку після непарових попередників під озиму пшеницю істотно збільшується площа земель із зниженою вологістю. У стані оптимального зволоження знаходяться лише чорноземи типові потужні західної й північної частини Лісостепу. На північ і на південь від них вологість знижується, досягаючи 0,5 НВ у Поліссі й сухому Степу та 0,5-0,55 НВ у східній частині Степу. Це дає підставу вважати, що в північних і південних районах, де вологість низька, підготовка грунту для посіву озимої пшениці не може бути виконана якісно й умови розвитку рослин можуть бути несприятливими. Очевидно, що у таких зонах необхідно використовувати всі способи для розв'язання цієї проблеми – від пошуку оптимальних способів обробітку до способів поліпшення адаптації сільськогосподарських культур до несприятливих умов.

Розглянемо інший спосіб оцінки й картографування несприятливих грунтових умов. Тут ітиметься про щільність складення грунтів – одного з найважливіших показників, що визначають й нерідко лімітують розвиток і продуктивність сільськогосподарських культур (особливо у зв'язку із широким використанням у землеробстві енергонасичених тракторів та комбайнів підвищеної маси).

Оптимальні значення щільності для різних сільськогосподарських культур, звичайно, близькі й знаходяться в інтервалі 1,10-1,30 г/см. Але відхилення від оптимуму (найчастіше у бік більшої щільності) спричиняє значні негативні зміни в розвитку кореневої системи рослин, що призводить до зниження врожайності.

Ефективне використання грунтів, які мають високу потенційну здатність до ущільнення, неможливе без постійного застосування агротехнічних прийомів, спрямованих на зниження щільності, розущільнення грунтів, а також на посилення адаптації вирощуваних на них сільськогосподарських культур до щільного складення грунту. Водночас ґрунти з високою потенційною стійкістю проти ущільнення не потребують ретельного підбору техніки й культур, а для них необхідно лише підтримувати сприятливий технологічний рівень за допомогою стандартних агротехнічних прийомів.

Потенційна здатність ґрунтів до ущільнення обумовлена багатьма грунтовими факторами. Існує прямий зв'язок між водотривкістю ґрунтової структури, вмістом гумусу в різних ґрунтових типах і їхньою рівноважною щільністю. Ущільнюваність ґрунтів і схильність їх до ущільнення в основному (якщо не брати до уваги якісно-кількісні характеристики ходових систем машинно- тракторних агрегатів) визначаються гранулометричним складом і станом зволоження ґрунтів у момент обробітку. Наявність зведень про ці фактори дозволяє не тільки оцінити потенційну стійкість ґрунту до деформації, але й прогнозувати зміну агрофізичного стану ґрунтів під впливом ущільнюючої дії машин. Саме такий підхід покладений в основу районування ґрунтів країни за їхньою схильністю до ущільнення машино-тракторними агрегатами (МТА).

Методика полягає ось у чому: всі три названі фактори (гранулометричний склад за вмістом фізичної глини, вологість під час передпосівного й основного обробітку) ранжуються на 5 класів, кожний з яких характеризується відповідним балом. Ранжування проведене на основі положення про те, що найбільше піддаються ущільненню вологі ґрунти важкого гранулометричного складу й набагато менше ущільнюються сухі легкі грунти. Добуток балів дає зведений бал для оцінки можливої ущільненості ґрунту. Так була одержана картосхема схильності ґрунтів до ущільнення, що дає можливість оцінити в масштабі країни потенційну здатність грунтів до ущільнення й у такий спосіб прогнозувати стан Щільності складення ґрунтів, а також виділити райони з несприятливими ґрунтовими умовами.

Згідно з картосхемою найменшу схильність до ущільнення МТА мають ґрунти північної частини країни (В.В. Медведєв, А.Я. Бука,

Д.М. Губарева та ін., 1991). Це легкі за гранулометричним складом грунти Полісся й північного Лісостепу. Ґрунти західних районів найбільш ущільнювані як у період весняного, так і основного їхнього обробітку. Вони характеризуються звичайно важким гранулометричним складом й унаслідок великої кількості опадів зволожені вище стану фізичної стиглості як навесні, так і восени під час оранки. Ступінь схильності до ущільнення грунтів на іншій території країни оцінюється як високий.

Наведені методичні підходи до виявлення сільськогосподарських територій з несприятливими водно-фізичними властивостями для розвитку рослин засновані виключно на грунтових факторах. Визначальним є гранулометричний склад, від якого залежать запаси різних категорій вологи, діапазон вологи, що відповідає фізичній стиглості і структурний стан грунтів. В поєднанні з різними кліматичними показниками гранулометричний склад багато в чому визначає й різну природну зволоженість грунтів. Описані картосхеми – приклади пошуку способів районування грунтів країни за агрофізичними показниками, географічної оцінки їх з погляду придатності до раціонального землеробського використання.

Агротехнічні прийоми, що стимулюють ріст кореневих систем сільськогосподарських культур. Дослідження кореневих систем сільськогосподарських культур – одна з обов'язкових умов пізнання екологічних особливостей грунтів й виявлення ряду потрібних агротехнічних заходів для одержання високих і сталих врожаїв. Найбільш важливим є вивчення розвитку кореневих систем культурних рослин у залежності від грунтово-фізичних факторів, тому що зміни останніх у несприятливий бік передусім сприймаються кореневою системою. Реакції коренів у відповідь на погіршення основних режимів грунту визначають у певній мірі ріст, розвиток й стійкість у цілому рослинного організму. Відомо, що будь-які екстремальні зовнішні впливи (посухи, низькі й високі температури, порушення газообміну й живлення) перш за все порушують важливі функції кореневої системи. Це супроводжується різким зниженням інтенсивності поглинання мінеральних елементів й приросту загальної біомаси рослини (Г.В. Удовенко, 1979). Дослідження В.Ф. Альтергота й О.В. Зубкуса (1982) показали, що одним із шляхів підвищення стійкості озимої пшениці до високої температури може бути створення в зоні існування коренів достатнього запасу елементів живлення й вологи. Специфічно впливають кореневі системи на морозостійкість рослин (В.Т. Гавриленко, 1963). А.С. Устименко (1975) установив залежність урожаю та стійкості проти посухи озимої пшениці від потужності й робочої поверхні кореневих систем. Про значний вплив коренів на стійкість рослин проти кореневої гнилі писав Б.А. Рубін (1963).

Для одержання стабільних врожаїв польових культур й зниження негативних впливів неконтрольованих екстремальних факторів необхідно формувати у рослин добре розвинуту, рівномірно проникаючу в кореневмісний шар й за його межі кореневу систему. Вказуючи на вкрай незначну увагу в нашій країні до вивчення екології коренів сільськогосподарських культур, Н.В. Обручева й В.Б. Іванов (1986) підкреслюють, що вплив через кореневу систему на рослину є ефективним шляхом підвищення її продуктивності. Для успішного застосування агротехнічних й інших прийомів, направлених на підвищення врожайності культур й родючості грунту, треба знати результати впливу цих прийомів на кореневу систему.

Встановлено, що тип кореневої системи й характер її розвитку в значній мірі залежать від фізичних властивостей грунту. Роботами М.О. Качинського (1925, 1931) установлена чітка залежність будови й розвитку кореневих систем від фізичних властивостей генетичних горизонтів грунту. Зроблений важливий висновок про те, що будь-яка зміна фізичних властивостей грунту неодмінно відображується на розвитку рослини й перш за все на коренях. Причому цей вплив настільки великий, що при формуванні кореневих систем різних культур можуть нівелюватися біологічні особливості рослин.

Ефективне використання грунтів з несприятливими агрофізичними властивостями потребує корінної меліорації, поліпшення середовища вирощування рослин відповідно до їх вимог. Це спричиняє додаткові затрати непоновлюваної енергії, створює нові економічні й екологічні проблеми. Альтернативою може бути використання біологічних можливостей рослин, поліпшення адаптивного потенціалу коренів й їх пристосування до проблемних грунтових умов.

Дослідження свідчать, що регулюючи агротехнічні й агрохімічні фактори, можна підсилити адаптивний потенціал культурних рослин й поліпшити адаптацію коренів до несприятливих грунтово-фізичних факторів, не застосовуючи комплексу меліоративних прийомів. За допомогою необхідних рослині елементів живлення в результаті правильного їхнього поєднання й відповідної техніки внесення можна послабити негативний вплив екстремальних факторів на ріст коренів й врожайність польових культур.

Прийоми поліпшення росту коренів у несприятливих грунтово- фізичних умовах можна умовно розділити на дві групи. До першої групи відносяться агротехнічні прийоми, у яких поліпшення адаптації кореневих систем культурних рослин досягається головним чином за рахунок посилення їхнього розвитку й росту в глибину кореневмісного шару: поглиблення орного шару, глибоке внесення добрив й кальцієвмісних речовин. Друга група прийомів підвищення стійкості рослин й посилення адаптації кореневих систем спрямована на активізацію фізіологічної діяльності кореневої системи, що досягається застосуванням різних стимуляторів росту й окремих елементів мінерального живлення.

• [1] За даними Валькова В.Ф., 1986