4. Агрофізична деградація ґрунтів

Втрати гумусу супроводжуються погіршенням агрофізичних властивостей ґрунтів. Так погіршення показників орних земель, що тривалий час не удобрювались, порівняно з цілиною було таким: на 4-11 % маси ґрунту зросла брилистість, на 3-6 % — розпорошеність, на 10-18 % знизився вміст агрономічно цінних агрегатів (розмір 10-0,25 мм), на 15-19 % — водотривкість ґрунтової структури, на 16-26 % — механічна міцність, на 2-4 % — пористість агрегатів розміром від 5 до 0,25 мм при середніх значеннях цих показників на цілині 8, 15, 17, 55, 90, 42 % відповідно. Водопроникність ґрунтів в максимально розпушеному стані становить 120-142 мм/год, а при рівноважній щільності — 55 мм/год. Зміна структурного стану, погіршення водно-фізичних властивостей обумовлюють підсилення процесів водної ерозії, дефляції, зниження потенціальної і ефективної родючості ґрунту.

Агрофізична деградація призвела до зменшення глибини коренемісткого шару, зниження польової вологоємності, діапазону активної вологи, її доступності рослинам, а також зменшила рухомість елементів живлення. Погіршилась якість обробітку ґрунту і збільшились затрати на його проведення.

Істотним чинником змін в агроекосистемі є застосування сільськогосподарських машин. Сучасні трактори, автомобілі та сільськогосподарські машини активно взаємодіють з ґрунтом, атмосферою і рослинами, в багатьох випадках це спричиняє порушення ходу природних процесів в агро ландшафті.

Такі агротехнічні заходи, як лущення стерні, основний обробіток ґрунту, вирівнювання поверхні, культивація, боронування посів, догляд за посівами виконуються за існуючими технологіями окремо, а багато з них і неодноразово. Тому в період польових робіт поверхня поля покривається ущільненими смугами, сумарна поверхня яких значно перевищує площу поля. Так, при вирощуванні озимої пшениці площа ущільнення 1 га (без урахування збирально-транспортних операцій) досягає в середньому 22-26 тис. м², кукурудзи — 18-30, цукрового буряка — 30-32 тис. м². Трактори всіх марок ущільнюють ґрунт на глибину 50-60 см і глибше, а сліди колії колісного трактора Т-150К видно протягом всього періоду вегетації. Ущільнений чорнозем цілком втрачає міжагрегатні пори. Ґрунтові агрегати деформуються, витягуються у горизонтальному напрямку, збільшуючи свою щільність. Це призводить до зниження водо- , повітро- та корене-проникності ґрунту.

За наявності ущільнення тракторами у ґрунті змінюється співвідношення між твердою і газоподібною фазами. Найбільше змінюється щільність орного шару, її максимальні значення досягають 1,35-1,45 г/см³ після 4-7 проходів, тоді як верхня межа оптимальної щільності для більшості культур становить 1,3-1,4 г/см³. Зміна щільності істотно впливає на загальну пористість та повітряну місткість ґрунту. Вже після першого проходу трактора грунт у колії з пухкого стану переходить у щільний, а після чотирьох наближається до дуже щільного. Після 7-10 проходів вміст повітря спадає до рівня нижче критичного, який становить 15 % об'єму ґрунту.

Значно більшою мірою, ніж щільність та пористість, змінювалась твердість ґрунту. Після 10 проходів трактора Т-150К вона зростає до 2,3-3,5 МПа, тобто на 300-800 % порівняно з неущільненим ґрунтом. Водопроникність ґрунту після проходів різних типів тракторів зменшилась до 10-15 мм/год, що в 1,3- 1,9 рази менше, ніж на контролі з колісним трактором Т-16М.

Внаслідок неодноразових проходів тракторів на полі утворюються колії глибиною 3-8 см. Вони погіршують нанорельєф поля, збільшують поверхню випаровування, підсилюють строкатість властивостей та режимів, ускладнюють проведення польових робіт. Збільшення кількості проходів і маси тракторів погіршує здатність ґрунту до зерніння і підвищує затрати енергії на обробіток.

На Ерастівській дослідній станції встановлено, що під дією ходових систем тракторів на чорноземі звичайному щільність ґрунту по сліду трактора досягла 1,5-1,6 г/см³, брилистість зросла у 1,5 рази, коефіцієнт структурності зменшився з 1,7 до 0,5. Ущільнення ґрунту не дозволяло якісно виконати передпосівний обробіток, забезпечити рівномірну глибину заробки насіння, призвело до нерівномірного розподілу рослин у рядках. На ділянках, де щільність орного шару перевищувала 1,4 г/см³, навіть при забезпеченні оптимальної густоти рослин урожайність кукурудзі знижувалась на 5-12 %.

У інших дослідах після проходу колісних тракторів МТЗ-82, Т-150К, К-701 щільність орного шару збільшувалась на 0,15; 0,22 і 0,23 г/см³ підорного — на 0,06; 0,13 і 0,14 г/см³, що спричинило зниження врожайності картоплі на 18,2 та 31 % порівняно з ділянкою без ущільнення.

У колії тракторів постерігається роздавлення поверхневих і внутрішньо-ґрунтових організмів, що обумовлює порушення екологічної рівноваги в агроценозі. Підвищене машинне навантаження істотно впливає на біологічні властивості ґрунту. Накопичення амінокислот зменшилось від 238 до 185-10^-6 мг/кг ґрунту, біологічна токсичність ґрунту досягла 58 %. Змінилась структура комплексу мікроміцетів, у складі грибкової мікрофлори переважали представники родів Реnісillium і Аspergillus, серед яких від 50 до 70 % токсичних форм. Вміст представників корисного виду Могtierella аlріna знизився у 6 разів.

Особливо значні порушення властиві заплавним ґрунтам. Пористість верхнього 50-см шару дерново-лучного ґрунту при 5-8 проходах тракторів типу К-701 знижується на 46-50 %, щільність зростає на 38-47 %, що спричиняє зменшення коефіцієнта фільтрації у 100-10000 разів; об'ємна теплоємність ґрунту збільшується на 40-50 %; біопродуктивність знижується на 15-45 %.

Встановлено, що при щільності ґрунту 1,35-1,40 г/см³ формується спотворена коренева система (з деформаціями, викривленнями, ниткоподібністю, невеликим об'ємом та масою), знижуються швидкість росту, глибина проникнення коренів, що призводить до зменшення врожаїв сільськогосподарських культур.

Навіть за наявності інтенсивної технології вирощування озимої пшениці з постійною технологічною колією, коли залишаються незасіяними всього 7,2 % площі поля, недобір зерна через ущільнення ґрунту при урожайності 50-60 ц/га становить 5-6 ц. Значніші втрати продукції мають місце тоді, коли застосовуються традиційні технології вирощування культур з багаторазовими проходами машино-тракторних агрегатів по полю.

Згідно прогнозу ущільнення ґрунтів на найближчі 10 років, середній ступінь ущільнення буде проявлятися на 50 % ріллі. Отже, тільки через переущільнення ґрунту можна недоотримати значну кількість сільськогосподарської продукції.