За матеріалами на тему «Цукрові буряки, вирощені в системі смугового обробітку ґрунту при різній глибині обробітку ґрунту» («Sugar beets grown in the strip-tillage system at different soil cultivation depths») Міжнародної наукової конференції «Сучасні наукові тенденції в механізації сільського господарства» («Contemporary Research Trends in Agricultural Engineering»), 2018 р.

Окрім клімату та ґрунтових умов, агротехнічні прийоми значною мірою впливають на якісні та кількісні характеристики цукрових буряків. Вони забезпечують належну глибину обробітку ґрунту, оптимальну глибину посіву, а також адекватні та своєчасні обробки. Агрономічні прийоми є важливими для врожайності та якості, включаючи зовнішню якість коренеплодів. Технологія обробітку ґрунту впливає на врожайність сільськогосподарських культур, оскільки вона одночасно впливає на динаміку росту рослин на ранній фазі їх розвитку та забезпечує сприятливі умови для росту та розвитку рослин до самого збирання врожаю. Рівномірна поява сходів впливає на густоту посівів, що важливо для густоти рослинного покриву. Ці фактори важливі для високої технологічної якості врожаю та мінімальних втрат коренеплодів під час їх збирання. Окремі агротехнічні процедури повинні гарантувати стабільну врожайність та належні технологічні властивості буряків для вилучення цукру.

Найбільш поширеною є традиційна система обробітку ґрунту з відновленням його вірулентності. Однак в останні роки, з економічних та екологічних міркувань, класичну систему обробітку ґрунту замінили спрощені системи, включаючи систему смугового обробітку ґрунту — STRIP-TILL. Окрім зменшення витрат енергії, що призводить до скорочення собівартості виробництва, спрощені технології (без оранки) мають значний вплив на захист навколишнього середовища. Менша інтенсивність та частота обробок ґрунту захищають його від деградації, підтримуючи природні біологічні процеси та родючість.

Технологія виробництва цукрових буряків та система обробітку ґрунту, що включає вибір глибини обробітку, впливають на безліч характеристик, таких як технологічні властивості коренеплодів, розмір та форма кореневої системи. Отже, метою дослідження було визначити залежність між глибиною обробітку ґрунту в системі STRIP-TILL, що використовується для виробництва цукрових буряків, та станом посівів після появи сходів, а також кількісні та якісні характеристики рослин.

Матеріал та методи

Польовий експеримент проводився на фермі в м. Белч Малий Нижньосілезького воєводства Польщі. Експериментальні ділянки розташовувалися на глинистих піщаних ґрунтах.

Експеримент включав п’ять технологій виробництва цукрових буряків, які відрізнялися глибиною обробітку ґрунту:

1. смуговий обробіток ґрунту (STRIP-TILL) на глибині 15 см,
2. смуговий обробіток ґрунту (STRIP-TILL) на глибині 20 см,
3. смуговий обробіток ґрунту (STRIP-TILL) на глибині 25 см,
4. смуговий обробіток ґрунту (STRIP-TILL) на глибині 30 см,
5. смуговий обробіток ґрунту (STRIP-TILL) на глибині 35 см.

Цукрові буряки було посіяно 4 квітня. Інші агротехнічні процедури, такі як підживлення та обробки, були однаковими у всіх системах та проводилися відповідно до настанов із вирощування цукрових буряків. Площа ділянки становила 600 х 21,6 м. На ділянках висівалося насіння цукрових буряків сорту Agronom компанії Sesvanderhave. Теоретично, насіння висівалося на відстані 18 см одне від одного. На ділянках працював комбінований культиватор Köckerling Master (робоча ширина 5,4 м), під’єднаний до 12-рядної сівалки Kverneland Monopill SE.

Стан посівів після появи сходів оцінювали на основі динаміки проростання, розвитку рослин у рядках та густоти посіву. Поява сходів визначалася кожну другу добу після появи перших паростків цукрових буряків у фазі сім’ядоля. На кожній ділянці площею 10 м² поява сходів цукрових буряків визначалася п’ять разів.

Розвиток рослин у рядках визначали наступним чином. На кожній ділянці визначали 100 послідовних відстаней між рослинами у випадково відібраних рядках із точністю до 5 мм п’ять разів. Відповідно до методології Міжнародного інституту цукрових буряків у Брюсселі (IIRB — Institut International de Recherches Betteravières), результати вимірювань відносилися в одну з трьох категорій: подвійний посів, нормальний інтервал та надмірний посів. Критерії класифікації були такими:

• подвійний посів — рослини на відстані до 0,5 XIST,
• нормальний інтервал — рослини з інтервалом від ≤ 0,5 до > 1,5 XIST,
• надмірний посів — рослини на відстані більше 1,5 XIST, де:

XIST — фактична відстань між рослинами, яка розраховується у визначенні нормальної відстані між рослинами.

Кінцеву густоту рослинного покриву розраховували шляхом підрахунку рослин на випадково відібраних ділянках площею 10 м² у п’яти повторах на кожній ділянці.

Стан посівів до збирання врожаю визначали відповідно до врожайності, висоти надземної частини коренеплоду та його морфологічних ознак, тобто довжини, максимального діаметра та маси кореня. Висоту надземної частини кореня вимірювали від основи листя до поверхні ґрунту. Для визначення морфологічних ознак верхівки коренів обрізалися вручну по верхній лінії живих кореневих пагонів. Довжина кореня вимірювалася від місця зрізаної верхівки до кінця хвоста діаметром 10 мм. Діаметр вимірювали у найширшій частині кореня. Перед зважуванням коренів їх верхівки обрізалися та очищувалися. Із кожної ділянки було відібрано по 100 коренеплодів із п’яти випадкових рядків, визначалася висота їх надземної частини, довжина, максимальний діаметр та маса кореня.

Урожайність коренеплодів із кожної ділянки визначалася відповідно до маси 500 коренів та кінцевої густоти рослинного покриву. Інтервал між рослинами в рядку, довжина та маса кореня аналізувалися за допомогою комп'ютерної програми Plantator ver. 2, яка обчислювала відсоткову частку коренів у наступних групах та інтервалах:

• довжина кореня:

0-10 см; > 10-15 см; > 15-20 см; > 20 см

• діаметр кореня:

0-4,5 см; > 4,5-7 см; > 7-9 см; > 9-11см; > 11 -13 см; > 13-15 см; > 15 см

• маса кореня:

0-300 г; > 300-600 г; > 600-900 г; > 900-1200 г; > 1200–1800 г; > 1800 г.

Результати

Динаміка проростання. Перші сходи цукрових буряків на дослідних ділянках було зареєстровано через 18 днів після посівної. Передбачається, що за сприятливих умов цукрові буряки починають проростати через 7-12 днів після посівної, за середніх умов — через 14-18 днів після сівби, тоді як за несприятливих умов — навіть через 30 днів після посівної. Під час першого вимірювання найменша кількість сходів була відзначена в системі, коли ґрунт оброблявся на глибині 25 см. Ця технологія характеризувалася найбільш динамічним та нерівним проростанням рослин. Сходи були найбільш рівномірними в технології смугового обробітку STRIP-TILL, коли ґрунт оброблявся на глибині 15 см. Ця система характеризувалася найбільшою кількістю сходів за всі три терміни вимірювань. Всі п’ять систем обробки ґрунту характеризувалися однаковою динамікою появи сходів. Кількість сходів варіювалася порівняно, без значних відхилень, за винятком технології смугового обробітку на глибині 25 см, коли кількість ходів зменшилася під час четвертого вимірювання. Динаміка появи сходів зображена на Графіку 1.

Графік 1. Динаміка проростання цукрових буряків у системах технології STRIP-TILL

Польова схожість у системах технології STRIP-TILL становила від 69,4% до 80,2% (Таблиця 1). Технологія, при якій ґрунт оброблявся на глибині 30 см, характеризувалася найменшою польовою схожістю. Найкраща схожість була виявлена, коли ґрунт оброблявся на глибині 15 см.

Таблиця 1. Середня польова схожість в системах технології STRIP-TILL (%)

Найкраща польова схожість спостерігалася в технологіях, коли ґрунт оброблявся на глибині 15 і 20 см. Польова схожість була задовільною лише під час обробки ґрунту на глибині 25, 30 та 35 см.

Густота рослинного покриву. Густота рослинного покриву була різною у всіх системах технології смугового обробітку ґрунту (Графік 2). Найбільша кінцева густота рослинного покриву, тобто 99,4 тис. рослин на гектар, була відзначена в системі, коли ґрунт оброблявся на глибині 15 см. Найменша густота, тобто 86 тис. рослин на гектар, спостерігалася в системі STRIP-TILL, коли ґрунт оброблявся на глибині 30 см. Вимірювання також показали, що коли глибина обробітку ґрунту зменшувалася на 5 см, в порівнянні зі стандартною глибиною 25 см, густота рослинного покриву збільшувалася на 2,8 тис. рослин на гектар. Коли глибина обробітку ґрунту зменшилася на 10 см, густота рослинного покриву збільшилася аж на 12,2 тис. рослин на гектар. На думку Гутманського, оптимальна густота цукрових буряків на середніх ґрунтах коливається від 81 до 95 тис. рослин на га^-1. Коли густота збільшується, також збільшується листовий апарат та вихід цукру, але врожайність буряків зазвичай зменшується. При більшій щільності посіву коренеплоди менші, їх розмір однаковий і вони мають кращі технологічні властивості. Тому оптимальну густоту рослинного покриву було зареєстровано в системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 20, 25, 30 і 35 см.

Графік 2. Кінцева густота рослинного покриву цукрових буряків за системою STRIP-TILL

Рівномірність сходів. Оптимальна рівномірність сходів у рядку дуже важлива не тільки для гарної густоти рослинного покриву, але і для мінімальних втрат коренів під час збирання врожаю. Нерівномірність сходів у рядку, неоднакова висота надземних частин коренів та значна різниця у висоті окремих цукрових буряків у полі є недопустимими з точки зору технології збирання. Аналіз результатів показав, що найбільший відсоток оптимальних рівномірних сходів був отриманий завдяки технології STRIP-TILL, коли ґрунт оброблявся на стандартній глибині 25 см (83,4%). Менша глибина обробітку ґрунту зменшила рівномірність сходів приблизно на 2%, тоді як більша глибина зменшила їх рівномірність на цілих 8,4% (Таблиця 2).

Таблиця 2. Відсоток оптимальних рівномірних сходів у рядку за системою STRIP-TILL (%)

Решта відсотків включала переважно одиночні та рідше — подвійні та потрійні прогалини в рядках. Найбільше прогалин у рядку було зафіксовано в системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 30 і 35 см (17,4%). Коли глибина обробітку ґрунту збільшувалася, збільшувалась кількість подвійних і потрійних прогалин. Їх частка становила 6% та 6,8% коли глибина обробітку ґрунту складала 30 та 35 см відповідно. Частка одиночних пропусків у системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 15, 20 та 25 см, становила 14,8%, 15% та 14,6% відповідно. Частка подвійних та потрійних прогалин не перевищувала 3,4%. Частка двох насінин в одній лунці не перевищувала 0,8%.

Системи смугового обробітку ґрунту (STRIP-TILL) суттєво не відрізнялися за висотою надземних частин коренів (Графік 3). Середня висота коливалися від 4,81 до 5,98 см.

Графік 3. Середня висота надземної частини цукрових буряків за системою STRIP-TILL

Зовнішня якість цукрових буряків. Під час збирання врожаю біометричні ознаки цукрових буряків дуже важливі, так як вони можуть впливати на технологічну цінність сировини та її придатність для переробки на цукор. Потужну кореневу систему досить важко викопати з ґрунту. Занадто довгі коренеплоди можуть збільшувати загальні втрати врожаю під час збирання, оскільки їх кінці можуть бути зламані. Розмір коренеплодів також важливий для їх зовнішньої якості, оскільки середні корені (500-700 г) більш придатні для переробки на цукор. Варто відзначити, що корені діаметром 12-15 см найменш стійкі до пошкоджень, тоді як коренеплоди діаметром 7-9 см — найбільш стійкі.

Аналіз результатів показав, що, коли глибина обробітку ґрунту на 5 та 10 см перевищувала стандартну глибину (25 см), довжина кореня збільшувалася на 2,1 см та 2,9 см відповідно (Графік 4).

Графік 4. Середня довжина коренеплоду цукрового буряка за системою STRIP-TILL

Найбільший відсоток коренів довжиною більше 20 см відзначався в системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 30 і 35 см. Ці системи також характеризувалися найменшим відсотком коренів, які були коротшими за 10 см. Найбільший відсоток коренів середньої довжини, тобто > 10-15 см, був відзначений в системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 20 та 25 см (51,8% та 47,6% відповідно).

Системи обробітку ґрунту істотно не відрізнялися за діаметром коренів цукрових буряків (Графік 5). Найменші середні максимальні діаметри 11,3 см і 11,5 см були відзначені в системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 20 і 25 см. Середній максимальний діаметр кореня в інших системах STRIP-TILL становив від 12,0 до 12,3 см.

Графік 5. Середній максимальний діаметр кореня цукрового буряка за системою STRIP-TILL

Найбільше коренів із максимальним діаметром більше 13 см, які були найбільш вразливими до пошкоджень, було виявлено в технології смугового обробітку під час обробітку ґрунту на глибині 15 см.

Найменша середня маса кореня 873,0 та 904,8 г була виявлена в системах, коли ґрунт оброблявся на глибині 20 та 25 см відповідно. В інших варіантах середня маса кореня була більшою за 1000 г.

Аналіз відсоткової частки коренів в окремих інтервалах маси показав, що системи STRIP-TILL, в яких ґрунт оброблявся на глибині 20 і 25 см, забезпечили найкращі умови для розвитку середніх коренеплодів масою 600-900 г. Найбільший відсоток найважчих коренів було зафіксовано в системах смугового обробітку ґрунту на глибині 15, 30 та 35 см.

Графік 6. Середня маса кореня цукрового буряка за системою STRIP-TILL

Аналіз результатів показав найнижчу врожайність буряків у системі, коли ґрунт оброблявся на стандартній глибині 25 см. Як менша, так і більша глибина обробітку ґрунту призводили до збільшення врожайності (Графік 7).

Графік 7. Урожайність цукрових буряків за системою STRIP-TILL

Аналіз урожайності показав, що коли глибина обробітку ґрунту була на 10 см меншою за стандартну глибину (25 см), врожайність збільшилася аж на 14,3 т/га^-1.

Аналіз результатів показав, що при зменшенні глибини обробітку ґрунту зі стандартних 25 см до 15 або 20 см ні стан посівів після появи сходів, ні зовнішня якість буряків не погіршувалися. Результати також показали, що врожайність цукрових буряків не знижувалася, тоді як витрати енергії могли зменшитися, наприклад, за рахунок скорочення споживання палива.