2.5. Щільність будови ґрунту та врожай
Розглянемо щільність будови і шпаруватість ґрунту (та її різні види) як важливі агрофізичні характеристики, від яких залежить врожай рослин і інші біосферні функції ґрунтів.
Щільність будови значною мірою визначає врожай рослин. Вона має вплив на ріст коренів рослин, так як ущільнений ґрунт є суттєвою перешкодою для їхнього проникнення. В ущільненому ґрунті при високій величині щільності будови низька шпаруватість ґрунту, відповідно у ґрунті міститься мало води. При випаданні опадів шпари швидко заповнюються водою, і ґрунт містить мало повітря, також необхідного для росту коренів і розвитку рослин. У випадку надмірно пухкого ґрунту шпаровий простір настільки розвинутий, що коріння рослин не мають доброго контакту з поверхнею твердої фази, де містяться у вбирному стані багато елементів живлення. Це призводить до зниження врожаю у розпушеному ґрунті. Необхідно застосовувати прийоми прикатування (накочення) ґрунту для створення оптимального діапазону його щільності будови.
Тому проблема створення орного шару, оптимального за фізичним станом, за щільністю будови, – одна із важливих проблем сучасної фізики ґрунтів і агротехніки. Вона полягає в тому, щоб не допустити ущільнення ґрунту важкою сільськогосподарською технікою. А це пов’язано із своєчасним проведенням агротехнічних робіт. Ґрунт особливо піддається ущільненню при підвищеній вологості. Досить важкій техніці лише один раз заїхати на поле, коли вологість вища за оптимальну для обробітку, як поверхневий шар ґрунту стає надмірно ущільненим. Повернути ґрунт у попередній стан досить важко.
З цим пов’язаний другий аспект проблеми – “розущільнення”, “розпушення” ґрунту. Як правило, розпушити верхній орний горизонт ґрунту – не проблема. Достатньо його зорати, розпушити різними ґрунтооброблювальними знаряддями. Але розпушити агрегати – основне сховище поживних речовин, води, ґрунтової біоти – значно складніше. Агротехнічні міри тут не поможуть. Відновлення внутріагрегатної шпаруватості зобов’язано діяльності ґрунтових мікроорганізмів, накопиченню специфічних органічних речовин. Необхідно застосовувати органічні і зелені добрива, які впливають на життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів, покращують стан ґрунтів.
Ще один аспект ущільнення – переущільнення підорного горизонту, так зване накопичувальне (підґрунтове, внутрішньоґрунтове) ущільнення. Під впливом багаточисельних проходів техніки ущільнення проходить все глибше і глибше, відбувається утворення підорного ущільненого шару (горизонту), через який і вода, і повітря погано проходять. Складність у тому, що контролювати внутрішньоґрунтове ущільнення дуже складно – воно непомітне з поверхні ґрунту.
Отже, не тільки підвищена, але і надмірно низька щільність будови ґрунту знижує врожай.
Оптимум, за даними більшості дослідників (А. Г. Бондарьов, 1985 і ін.), для суглинкових ґрунтів знаходиться в межах від 1,0 до 1,3 г/см3. Якщо говорити про шпаруватість ґрунту, яка є прямою функцією від щільності будови ґрунту, то і для цієї величини запропоновано ряд критеріїв і діапазонів оптимальності. Н. А. Качинський (1985) запропонував виділяти наступні діапазони шпаруватості ґрунту (см3/см3):
відмінна (культурний орний шар) – 0,65-,055;
задовільна для орного шару – 0,55-0,50;
незадовільна для орного шару – < 0,50;
надмірно низька – 0,40-0,25.
Оптимальні діапазони щільності будови орного шару відрізняються для піщаних і суглинкових ґрунтів (рис. 2.2.). Рекомендується використовувати наступні межі оптимальних діапазонів щільності будови для різних ґрунтів (табл. 2.2):
Рис. 2.2. Залежність врожаю (у відносних одиницях) від щільності будови суглинкового і піщаного ґрунту
Таблиця 2.2
Оптимальні діапазони щільності будови ґрунту (за А. Г. Бондарьовим, 1985)
Гранулометричний склад ґрунту |
Оптимальний діапазон щільності будови ґрунту (г/см3) |
Глинисті і суглинкові |
1,0-1,3 |
Легкосуглинкові |
1,10-1,40 |
Супіщані |
1,20-1,45 |
Піщані |
1,25-1,60 |
Таким чином, щільність будови має вплив на врожай рослин. Ця залежність має куполоподібний вигляд, з вираженим оптимумом для визначеного діапазону щільності будови. Надмірно пухкий і ущільнений ґрунт знижує врожай рослин, впливаючи перш за все на порушення водно-повітряного режиму, який відображається і на погіршенні поживного режиму рослин. Основна практична проблема у цій області – створення і підтримання оптимального за щільністю будови орного і підорного горизонтів.
Щільність будови ґрунту впливає не лише на його продуктивність. Вона зумовлює формування об’ємів шпарового простору, в якому живуть, функціонують ґрунтові мікроорганізми, ґрунтова біота. Тому якщо змінити об’єм шпар, зміниться і ґрунтова біота, і ґрунт буде функціонувати по-іншому, по-іншому будуть проявлятися екологічні функції ґрунтів.