Нехай попрацює природа

Ґрунтова волога

Кількість води, доступна для рослини, визначається діаметром пір. Важливо уникати ущільнення ґрунту, яке стискає пори й погіршує доступ до води. Суглинок утримує приблизно 20 мм доступної для рослин води на 10 см ґрунту, але корисна кількість залежить від глибини залягання коріння та його сплетіння.

Ранньою весною після танення снігів або сильних дощів ґрунт може досягти своєї максимальної водоутримної здатності, тобто вода заповнює всі його пори. По мірі висихання ґрунту і стікання води (природного чи за допомогою підземної дренажної системи) земля набуває польової водоутримної здатності.

Великі порожні пори
У стані польової водоутримної здатності більші пори вільні від води й заповнені повітрям, тоді як у менших за розміром порах залишається вода. Чим вище розташування пір у ґрунтовому профілі, тим більша ймовірність того, що вони заповнені повітрям. Якщо ґрунт містить 50 % твердої речовини і 50 % порожнин, то в умовах польової водоутримної здатності приблизно 10–20 % пір заповнено повітрям, а 30–40 % — водою.

Кількість ґрунтової вологи, доступної для рослин, відповідає різниці між польовою водоутримною здатністю та точкою незворотного в’янення.

Зусилля, необхідні кореням рослин для того, щоб витягнути вологу з ґрунту, визначаються діаметром пір, заповнених водою. Наявність пір пов’язана з текстурою і структурою ґрунту.

У порах більшого діаметру волога доступніша, а зі зменшенням діаметру пір рослина мусить витрачати на добування води дедалі більше енергії. Див. вище таблицю «Кореневий волосок у порі». Граничний стан характеризується точкою незворотного в’янення, в якій сили кореневого всмоктування стає недостатньо, щоб добути воду з ґрунтових пір, і рослина в’яне. Проте на практиці рослини не можуть вилучити всю воду аж до точки незворотного в’янення — сили покидають їх набагато раніше.

Кількість води, яку може спожити рослина, залежить від поєднання трьох чинників:
•    наявної кількості води, доступної для рослини;
•    глибини коріння у ґрунтовому профілі;
•    сплетіння коренів у ґрунті.

Поєднання трьох чинників визначає тип біологічної точки в’янення. У зв’язку з цим фермеру потрібно знати, що ущільнення ґрунту може погіршити водопостачання рослин. Якщо слід від колеса затискає великі пори, це погіршує дренажні властивості та здатність ґрунту віддавати рослинам доступну воду.

Регулювання водного режиму ґрунту

Кількість води, яка може випаруватись, визначається розміром агрегатів у насіннєвому ложі. Мінімальне випаровування досягається, коли розмір агрегатів становить близько 2 мм. Наявність рослинних залишків у ґрунті також зменшує втрати води, відбиваючи сонячне проміння та запобігаючи перегріванню ґрунту.

Якщо після сівби немає дощів, визначальний вплив на ріст і розвиток рослин має вода, наявна в насіннєвому ложі та під ним. Щоб насіння краще проростало, важливо зберегти цю вологу та подбати про її утримання в ґрунті.

Сонце нагріває та висушує ґрунт

Коли сонце сходить і починає світити на щойно посіяному полі, енергія сонячних променів нагріває воду в насіннєвому ложі та в шарі ґрунту під ним. Молекули води набувають достатньої кількості енергії, щоб перетворитися в газоподібну форму і та переміщаються з насіннєвого ложа в повітря у вигляді водяної пари.

Великого розміру частинки ґрунту сприяють швидкому вивітрюванню вологи
Другий максимум в швидкості випаровування досягається, коли розмір ґрунтових агрегатів перевищує 50 мм, що часто утворюються на ґрунтах із великим вмістом глини. Якщо в посівному шарі є такі агрегати, повітряний потік легко проходить через нього і насіннєве ложе висихає. Між цими максимумами може бути мінімальне випаровування води, якщо розмір ґрунтових агрегатів буде біля 2 мм. Ці ґрунтові часточки не такі малі, щоб підтримувати капілярний ефект, але й недостатньо великі, щоб між ними легко проходили повітряні потоки. Якщо насіннєве ложе містить такі агрегатні стани, випаровування мінімальне (подібно до випаровування із каструлі, яку накрили кришкою).

Це можна продемонструвати на наочному прикладі (див. фото). Інакше кажучи, випаровування води з відкритого ґрунту визначається розміром його агрегатного стану (розмір часток ґрунту).

Рослинні рештки, такі як солома, також впливають на кількість вологи, що випаровується з ґрунту. Солома, залишена на поверхні ґрунту, зменшує на втрату вологи принаймні двома способами:

• світла солома відбиває промені сонця, тоді як темний ґрунт майже цілком поглинає їхню енергію;
• солома може перешкоджає капілярному перенесенню води знизу вгору.

Разом ці два чинники обмежують перегрівання ґрунту навесні, а відтак — і випаровування води.

Проводячи поверхневий обробіток ґрунту, часто можна скористатись перевагами обох цих факторів. Краще збереження вологи в комплексі з посиленим захистом від ерозії означає, що поверхнева технологія обробітку ґрунту є найкращою в сухих районах, наприклад, у преріях США й Канади.

Земляні черв'яки

Канали, утворені дощовими черв’яками, призводять до аерації та дренажу ґрунту. Крім того, після проходження через їхній кишківник із рослинних залишків вивільняються поживні речовини. Фермери можуть сприяти збільшенню кількості черв'яків, підтримуючи велику кількість поживних речовин в ґрунти й використовуючи менш руйнівні технології обробітку.

Нормальний ґрунт у сільськогосподарському господарстві може налічувати від 100 000 до 1 мільйона дощових черв'яків загальною вагою від 100 до 1000 кг на один гектар. Ці дощові черв'яки відіграють дуже важливу роль для ґрунту, виконуючи свою роботу.

Завдяки своїй життєдіяльності вони покращують дренаж та аерацію ґрунту, утворюючи канали для води та повітря, які проникають у підґрунтя.

Окрім впливу на дренаж та аерацію, земляні черв'яки також впливають на інші фізичні властивості ґрунту. Коли черв'яки прокладають собі шлях крізь темряву ґрунту, збільшується кількість пор і зменшується щільність сухого залишку ґрунту. Таким чином, робота з обробітку ґрунту, яку виконують черв'яки, значно збільшує кількість макропор (діаметр > 0,5 мм) і утворюється мережа каналів і проміжків у ґрунті. Ця мережа може сягати 4000-5000 км на гектар, а тунелі можуть простягатися на глибину 2-3 м. Тунелі діють як "автомагістралі" для коріння в ґрунті. За кілька років дощові черв'яки переміщують десятки тонн ґрунту на гектар на поверхню у вигляді черв'ячних послідів.

Біологія ґрунту також покращується, оскільки діяльність дощових черв'яків стимулює розвиток мікроорганізмів і активно поширює їх та бактерії в ґрунтовому профілі. Це впливає на хімічний склад ґрунту, оскільки доступність практично всіх поживних речовин покращується, коли органічний матеріал проходить через кишківник дощових черв'яків. Наприклад, концентрація нітратів у посліді черв'яків у 8 разів вища, ніж у навколишньому ґрунті. Ці посліди черв'яків діють як "клей" між частинками ґрунту, що покращує його структуру.

Для підтримки розвитку черв'яків важливо регулярно їх підгодовувати. Найкращий спосіб зробити це — включити в сівозміну конюшину. Проте будь-який спосіб, що збільшує кількість органічного матеріалу в ґрунті, є позитивним для популяції черв'яків. Тому сидерати та проміжні культури є чудовою поживою для черв'яків. 
Всього за декілька років активного використання сівозміни зі злакових трав та конюшини замість озимої пшениці може збільшити кількість земляних черв'яків у наступному врожаї до 100%. Тому черв'яки — гарний індикатор родючості ґрунту. Таким чином, дощові черв'яки є хорошим індикатором родючості ґрунту. Там, де процвітають черв'яки, процвітатимуть і сільськогосподарські культури.

Коріння

Коріння під поверхнею ґрунту живе своїм таємним життям. На 1 гектарі озимої пшениці може бути до 300 000 км коріння, що забезпечує рослини водою та поживними речовинами. Добре розвинена коренева система — це результат гарної структуризації ґрунту; вона має велике значення для отримання високих урожаїв.

Корені утримують рослину в ґрунті, забезпечують її водою та поживними речовинами. Форма та зовнішній вигляд кореневої системи зазвичай зумовлені генетично, так само як форма листя і стебла над землею. Проте розвиток кореневої системи обмежується ґрунтовими умовами (глиною, піском тощо). У добре дренованих глинистих ґрунтах довжина коріння рослин може сягати 2–3 метрів.

Під час найактивнішого розвитку корені просуваються у ґрунті зі швидкістю приблизно 0,5–3,0 см за день. Однак розвиток кореневої системи залежить і від тріщин і порожнин у ґрунті, оскільки здатність коренів утворювати власні канали дещо обмежена. У вологому ґрунті верхні частини коренів можуть зміщувати частки ґрунту, але в сухій землі їм доводиться шукати канали з отворами відповідного діаметру. Механічний опір ґрунту призводить до потовщення самого кореня та збільшення його розгалуженості. Корені та дощові черв'яки допомагають один одному: корені використовують ходи черв'яків, які в той же час можуть скористатися старими кореневими каналами для просування крізь товщу ґрунту.

Коріння дуже ефективно всмоктує воду й поживні речовини. На кінчику кореня є кореневий чохлик, і за ним и зона ділення і росту клітин. Після зони ділення розташована зона всмоктування, яка складається з тоненьких кореневих волосків діаметром близько 0,01 мм і завдовжки 1–10 мм. Ці волоски значно збільшують здатність коріння до поглинання вологи. Площа всмоктування коренів пшениці діаметром близько 0,5 мм за рахунок кореневих волосків може досягати 5 см2 на 1 см довжини коріння. Такі волоски покриті слизом, що додатково поліпшує контакт із ґрунтом.

Розкладання пожнивних залишків

Пожнивні рештки мають бути трохи пошкоджені комбайном, щоб вони легше піддавалися переробці ґрунтовими організмами. Після цього солому слід швидко загорнути ґрунтом, щоб почався процес розкладання. За правильного використання солома корисна для ґрунту та поліпшує його структуру й пористість.

Якщо солому загорнути в ґрунт на початку вересня, то до середини жовтня вона втратить третину своєї маси. До весни її маса зменшиться до 50 %, а за розкладання в ґрунті протягом року від неї залишиться 10–20 % початкової маси. Решта вуглецю перетвориться на нові бактерії та гриби, вийде в атмосферу у вигляді вуглекислого газу або сформує нові стійкі органічні сполуки в ґрунті.

Під час своєї участі в процесі розкладання соломи мікроорганізми теж потребують азот. Тому на початковому етапі розкладу цей процес «позичає» певну кількість азоту з ґрунту, роблячи його недоступним для рослин. Протягом цього періоду з доступної для рослин форми вилучається приблизно 3 кг азоту на кожну тонну соломи. Коли пожнивні залишки розкладаються наполовину, відбувається зворотний процес, і азот повертається в ґрунт. У той час рівень мінерального азоту в ґрунті досить високий, і дефіцит його через переробку рослинних залишків виникає вкрай рідко. Проте на краях гону й на окремих ділянках, пропущених комбайном, може виникати брак азоту через надто велику кількість накопиченої соломи.

Максимальна водоутримна здатність відповідає стану ґрунту, в якому всі пори заповнено водою; такий стан спостерігається нижче рівня ґрунтових вод або після сніготанення чи тривалих дощів.
Польова водоутримна здатність — стан після стікання вільної води на глибину дренажу близько 1 м. Цей стан часто називають дренажною рівновагою, коли вода припиняє виливатись у дрени (канави). На зображеному вище ґрунтовому профілі у стані польової водоутримної здатності крупні пори заповнено повітрям, а дрібніші містять воду.
Точка незворотного в’янення — стан, у якому сила утримання води ґрунтом перевищує 150 м водного стовпа (1500 кПа), коли коріння більше не може вилучати воду. Цей стан називається точкою незворотного в’янення і відповідає діаметру пор, меншому за 0,002 мм.
Текстура ґрунту — пропорції, тобто відносний вміст мінеральних частинок із різним середнім діаметром, зокрема піску, дрібнозему та глини, відповідно до таблиці «Класифікація частинок за розміром» (див. розділ «З чого складається ґрунт»).

Підґрунтя = частина ґрунтового профілю, яка знаходиться безпосередньо під верхнім шаром ґрунту і часто не зазнає впливу звичайного обробітку ґрунту на глибину оранки, але іноді зазнає впливу глибокого розпушування. Межа між верхнім шаром ґрунту і підґрунтям часто чітко простежується на переораному ґрунті у вигляді плужної борозни, де лапи та шини плуга ущільнили ґрунт.

Пори = проміжки, канали та тріщини в ґрунті, які заповнені водою або повітрям, залежно від поточної зволоженості ґрунту.

Суха насипна щільність = також називається об'ємною вагою і являє собою вагу ґрунту стосовно його об'єму, включно з простором, заповненими повітрям, після того, як ґрунт висушений до 105°C.

Продукти життєдіяльності черв’яків = фекалії/відходи з кишківника черв’яків, які у випадку земляних черв'яків часто можна побачити у вигляді невеликих куп навколо отворів каналів черв'яків на поверхні ґрунту.

Нітрати = рослини зазвичай поглинають більшу частину необхідного їм азоту у вигляді нітратів, NO3 - це форма азоту, яка міститься в ґрунті, а також у мінеральних добривах. У ґрунті спеціальні бактерії перетворюють амоній NH4+ через нітрит у нітрат NO2-. Цей процес називається нітрифікацією.

Однодольні — рослини, що проростають тільки з однієї сім’ядолі, наприклад, спаржа, злаки.

Дводольні — рослини, що проростають обома сім'ядолями насінини, наприклад, олійні культури, горох, боби, льон, цукровий буряк.

Підґрунтя — частина ґрунтового профілю, яка лежить безпосередньо під верхнім шаром ґрунту та часто не зазнає впливу механічної обробки на глибину орного шару; іноді цей шар може бути порушено

Вуглекислий газ (CO2) — газоподібний продукт клітинного дихання коренів, який у поєднанні з водою використовується для утворення цукрів у процесі фотосинтезу.

Коефіцієнт фільтрування — кількість води, яку може пропустити земля протягом певного часу. Це хороший показник того, наскільки добре функціонує ґрунт із фізичної точки зору.