У ґрунтознавстві останнім часом набуває велике розповсюдження вчення про те, що якраз фізичні властивості ґрунту є лімітуючим фактором не лише щодо розвитку сільськогосподарських культур, але й успішного використання хімічних і меліоративних заходів. У сучасних умовах «експлуатації земель» практично всі ґрунти у тій чи іншій мірі фізично деградують.

Найперше, відмічаємо руйнування структури ґрунту, як наслідок – неоднорідність генетичних горизонтів по рівню родючості, просторова диференціація щільності, особливо просапні культури, зниження біологічної активності ґрунту та ефективності добрив, а також порушення водно-повітряного режиму.

Питаннями щільності ґрунту в Україні, в основному, займався В. В. Медведев, який вирішив широке коло питань, головне з них – оптимальна модель орного шару й агрономічні вимоги щодо комбінованих ґрунтообробних знарядь нового типу.

Так, було досліджено, що еталон щільності будови ґрунту (рівноважна щільність) становить для абсолютної заповідної цілини чи перелогу – 1,20 г/см³. Водночас для кожного типу ґрунту характерна своя рівноважна щільність, яка залежить від гранулометричного та структурного складу, вмісту гумусу та багатьох інших характеристик.

Сьогодні ми користуємось показником щільності ґрунту, який оцінюється за його рівноважним станом, що є достатньо стійким фізичним показником, обумовленим як генезисом ґрунтів, так і ступенем їх антропогенного навантаження, а також оцінюється з урахуванням вимог до нього кожної окремо взятої культури та функціонального зв’язку щільності з цілим рядом важливих водно-фізичних властивостей.

Так, для цукрових буряків оптимальним є будова орного шару ґрунту при вологості 60% до польової вологоємкості, щільності 1,1-1,2 г/см³ та відношенні між об’ємами капілярної і некапілярної шпаруватості 2-1:1. Найбільш сприятлива для життєдіяльності та продуктивності цукрових буряків на чорноземних ґрунтах є щільність будови орного шару у межах 1,0-1,3 г/см³. Зростання щільності ґрунту вище даних меж веде до різкого зниження врожаю на 20% і більше.

За результатами наших досліджень суттєве зменшення урожаю на глибоких малогумусних вилугуваних чорноземах відмічали за щільності орного шару на період масових сходів цукрових буряків більше 1,26 г/см³.

Що маємо зараз?

Порівняємо щільність ґрунту у класичній зернобуряковій сівозміні з 30% насиченням цукровими буряками на кінець другої ротації (Цвей Я.П. 1983-1985 рр.) і кінець 4 ротації (Ременюк Ю. О. 2003-2005  рр.). Отже, стаціонарний дослід Уладово-Люлинецької дослідно селекційної станції: обробіток ґрунту у сівозміні – різноглибинна оранка на 20-22 см під зернові культури, кукурудзу – 25-27 см, цукрові буряки – 30-32 см. Мілкий обробіток: зернові культури – дискування 10-12 см, кукурудза та цукрові буряки – оранка на 12-14 см; плоскорізний обробіток аналогічний оранці по глибині, виконаний плоскорізом. Обліки на період масових сходів цукрових буряків.

Найбільше ущільнення відмічаємо у шарі ґрунту 20-30  см, який оброблявся як оранкою, так і плоскорізно. Але це легко пояснюється якраз плужною підошвою на даній глибині.

Слід відмітити, що згідно досліджень, які були проведені Харківським інститутом агрохімії і ґрунтознавства ім. Соколовського для вилугуваних і типових чорноземів, ґрунти втрачають своє самовідновлення (розущільнення) у період, коли щільність будови орного шару складає 1,25-1,30 г/см³. Тобто за мілкої оранки на 12-14 щільність орного шару ґрунту протягом 20 років зросла на 0,13 г/см³. Ми не відмічаємо розущільнення горизонту 20-30 см, який не обробляється, показники щільності ґрунту тут найбільші 1,34 г/см³.

За плоскорізного обробітку високу щільність ґрунту відмічаємо у шарі 10-20 см (який не обробляється). Показники загальної і капілярної шпаруватості знижуються найбільше за мілкого обробітку, потім оранки. Безполицевий обробіток менше впливає на показники шпаруватості, крім шару ґрунту 20-30 см.

Наступний показник структурно-агрегатний стан ґрунту залежить від дії багатьох факторів і, в першу чергу, від культур, що вирощуються, вологості ґрунту та заходів його обробітку.

Табл. 1. Структурно-агрегатний стан чорнозему вилугуваного залежно від глибини та заходу основного обробітку під буряки цукрові

На основі багаторічних досліджень зі структурно-агрегатного стану чорнозему типового вилугуваного встановлено, що зміна оцінки агрономічно цінних агрегатів в орному шарі ґрунту відбувається за рахунок зміни частки фракції розміром >10 мм і 1-2 мм при незмінній частці пилу, тобто зі збільшенням кількості агрегатів діаметром >10 мм зменшується частка діаметром 1-2 мм. У наших дослідах структурно-агрегатний стан ґрунту оцінювали за відношенням структурних відокремлювань різного розміру (при сухому розсіві за методом Саввінова) до вмісту водостійких агрегатів >0,25 мм.

Кількість агрономічно цінних агрегатів розміром 10-0,25 мм у 0-10 сантиметровому шарі ґрунту на період сходів цукрових буряків за оранки на глибину 30-32 см складала 71,1%, що було більше на 11,5%, порівняно з плоскорізним обробітком на таку глибину за рахунок зменшення агрегатів діаметром >10 мм.

Більша кількість агрегатів діаметром >10 мм у 0-10 сантиметровому шарі відмічена за плоскорізного обробітку ґрунту  – 30,1% проти 20,3% за оранки. У той же час як орний (0-30 см), так і підорний (30-50 см) шари ґрунту по кількості агрегатів діаметром >10 мм суттєво не залежали від заходів його обробітку (табл. 1).

Так, кількість агрегатів діаметром >10 мм у орному шарі ґрунту коливалась у межах 16,9-21,5%, підорному–9,0-14,3%. За використання мілкої оранки на 12-14 см зменшувалася кількість агрономічно цінних агрегатів у 0-10 сантиметровому шарі ґрунту до 67,7%. Можна стверджувати, що за мілкого обробітку під цукрові буряки відбувається оструктурення нижнього орного шару ґрунту та руйнування ґрунтових агрегатів верхньої частини (0-10 см).

Водостійкість характеризує властивість ґрунтових агрегатів протистояти розмиваючій дії води. Саме від кількості водостійких агрегатів залежить утворення кірки на поверхні ґрунту після його підсихання. Заходи основного обробітку по різному впливали на кількість водостійких агрегатів у верхньому шарі ґрунту.

Так, за оранки на глибину 30-32 см у період сходів цукрових буряків кількість водостійких агрегатів у 0-10 сантиметровому шарі ґрунту становила 79,82%, що було більше від мілкого і плоскорізного обробітків на 3,34 і 3,15% відповідно. Це можна пояснити тим, що верхній шар ґрунту за поверхневого обробітку піддається більш інтенсивному його подрібненню, порівняно з нижнім шаром.

Отже, агрофізичні показники чорнозему типового вилугуваного, незалежно від глибини і заходів обробітку, погіршуються. Мілка оранка під цукрові буряки протягом 20 років не привела до будь-якого розущільнення шарів ґрунту, які не обробляються.

Відповідно, під цукрові буряки, незалежно від умов зволоження, мілкий обробіток ґрунту не підходить як за показниками щільності ґрунту, так і по диференціації орного шару ґрунту по вмісту елементів живлення. Полицева глибока оранка у сівозміні залишається обов’язковим елементом технології вирощування цукрових буряків, принаймні по показниках ущільненості ґрунту.

Цілком раціональним є заміна плоскорізного обробітку на розпушування по типу чизель чи «Параплау». Головна відміна – робочий орган криволінійної форми не розштовхує оброблювальний пласт в сторони, як плоскоріз чи пряма стійка, а пропускає через себе, переломуючи у поперечному та поздовжньому напрямках.

Такою дією у пласті порушується значно більша кількість зв’язків, у порівнянні з однонаправленою інтенсивною дією плоскорізних робочих органів.

На сьогоднішній день 90% розпушувачів світових виробників мають пряму стійку по типу чизеля, хоча стійки по типу «Параплау» досліджувались і впроваджувались ще у 50 роках минулого століття (спершу у Великобританії, потім по всій Європі).

Використання прямої стійки дає змогу зменшити тяговий опір руху та уникнути непродуктивних витрат енергії на бокове зсування ґрунту. Тобто крім незначної економії палива переваг прямої стійки більше немає (не плутаємо зі щілюванням).

Сьогодні в Україні без проблем можна придбати глибокорозпушувач зі стійками «Параплау» у різних варіантах та модифікаціях і навіть назвах: плуг чизель ПЧП-6,0 К, ПЧН-4, ПРБ-6П, ГРП-5, розпушувач DISCOMPACT DDB-5 і т.д. Хоча робочий орган один, стійка по типу «Параплау» ПРН 31.000. Стійки розпушувальних корпусів нахилені до горизонту під кутом 45° у поперечній площині. Корпуси розставлені на рамі знарядь по схемі традиційних відвальних плугів з шириною між ними 500 мм.

Конструкція робочого органу дозволяє монтувати діагональний розпушувач ПРН-31.000 «Параплау» на навісних, напівнавісних та причіпних плугах загального призначення.

Заміна плуга на безполицевий обробіток під цукрові буряки в якості основного, безумовно, крім руйнування плужної підошви, має ряд переваг. Однак, рослини цукрових буряків у міру своїх біологічних особливостей мають певні вимоги: забезпечення мінеральних добрив на глибині 20 см і більше, вирівняне поле, відсутність багаторічних видів бур’янів і т.д.

Тому розглянемо кілька варіантів основного обробітку ґрунту під цукрові буряки залежно від зони зволоження, внесення органічних добрив і т.д.

Після збирання попередника, наприклад, озимі зернові, проводять дискування стерні на глибину до 12 см. Водночас, доказано цілим рядом науковців, що якраз дискове знаряддя найбільше приводить до погіршення фізичних параметрів верхнього шару ґрунту.

Під дією диску найбільше знижується водотривкість ґрунтових агрегатів, що призводить до утворення ґрунтової кірки. Тому раціонально замінити дискування лущенням чи мілкою оранкою на глибину 12-14 см з наступним безполицевим розпушуванням на глибину до 35 см.

Глибина розпушування повинна бути на 3-5 см нижче від плужної підошви. Ідеальний варіант знищення плужної підошви – глибоке безполицеве розпушування під попередник цукрових буряків (озимі зернові чи навіть кукурудза на зерно і силос). Тоді безпосередньо під цукрові буряки має бути оранка на глибину гумусного шару із внесенням органічних і мінеральних добрив, дефекату.

Азотні добрива вносяться культиваторами по оранці перед осінньою культивацією. В іншому випадку частину азотних добрив разом вносять у передпосівну культивацію. У варіанті з мілкою оранкою і глибоким безполицевим розпушуванням фосфорні та калійні добрива вносять під мілку оранку. Водночас у даному випадку комплексні добрива повинні бути розчинні, наприклад, Р₂О₅ і К₂О в одній гранулі.

Господарства, які займаються тваринництвом, вносять гноївку на глибину 18-22 см, залежно від структури ґрунту та відповідного обладнання по стерні зернових культур чи кукурудзі, потім мілка оранка з наступним безполицевим розпушуванням.

Загалом, щоб рослини цукрових буряків суттєво не відчували надлишку амонійного азоту, глибина внесення гноївки – не менше 15 см. Після попередника цукрових буряків – кукурудзи на зерно та силос – кращим буде глибока оранка. Для пришвидшення мінералізації решток кукурудзи її або мульчують, або коткують, вносять біодеструктор стерні й азот для розкладання решток.

Важливим елементом основного обробітку ґрунту є осіння культивація під цукрові буряки як після оранки, так і безполицевого розпушування. ЇЇ завдання – вирівняти ґрунт, частково його ущільнити, щоб весною провести лише передпосівний обробіток на глибину залягання насіння і посів.

Знаряддям культивації може бути будь-який культиватор, але без дисків, можна з катками. Осіння культивація не повинна надмірно розпушити ґрунт і розробити грудку на полі, лише вирівнювання і часткове ущільнення. Глибина обробітку, залежно від якості оранки, становить 8-10 см, потреби вносити добрива до 10-12 см.

У посівах цукрових буряків чітко регламентовано показники якості передпосівного обробітку ґрунту.

Так, згідно з ДСТУ 4819:2007, глибина розпушеного шару, залежно від вологості ґрунту, має бути від 2,5 до 4 см на всій ширині захвату механізованого агрегату й не повинна відхилятися від заданої; ґрунтових агрегатів (грудочок) розміром від 1 до 10 мм має бути не більше 90% від загальної кількості, розміром 20 мм – до 10%; щільність складання на суху масу в обробленому шарі – до 1,2 г/см3; висота гребнів, або глибина впадин ґрунту, не повинна перевищувати 2 см ± 0,5 см; непідрізаних бур'янів має бути не більше 2%; ширина перекриття попереднього проходу культиватора має бути від 15 до 20 сантиметрів.

Щоб досягти цих параметрів, треба використовувати сучасні комбіновані ґрунтообробні знаряддя, які дають можливість підготувати ґрунт для сівби за один прохід.

Завданням передпосівного обробітку ґрунту під цукрові буряки є розпушення поверхневого шару до дрібногрудкуватого стану на задану глибину, створення вирівняного насіннєвого ложа та сприятливих умов для проростання насіння, знищення паростків і сходів бур'янів.

Водночас передпосівний обробіток ґрунту є складовою частиною єдиного технологічного процесу – висівання цукрових буряків, і здійснювати його належить без розриву в часі: просто перший процес випереджає сівбу на два-три проходи посівного агрегату.

Дуже добре це прослідковувалось в умовах 2018 року коли ми відмічали швидке наростання температури повітря і, відповідно, пересушування верхнього шару ґрунту. Як наслідок, лише на недотримання розриву між передпосівним обробітком ґрунту і посівом густота стояння цьогоріч була менша на 20 тис. шт/га.