Структура ґрунту

Руїни чи придатне для життя місце?

Структура ґрунту — це одне з найчастіше згадуваних, але водночас найменш чітко зрозумілих понять у сільському господарстві. Ми часто говоримо про неї у зв'язку з ущільненням, обробкою або водокористуванням, але рідше ставимо основне питання: що насправді означає структура ґрунту і чому вона настільки визначальна з точки зору родючості?

Простіше кажучи, структура ґрунту — це не що інше, як просторове розташування частинок ґрунту — піску, мулу, глини — та органічної речовини, тобто спосіб, у який вони з’єднуються у стабільні одиниці, так звані агрегати. Але цього визначення само по собі недостатньо. Структура ґрунту — це не лише фізична властивість, а й середовище існування, яке визначає, як вода, повітря, коріння та ґрунтові організми можуть рухатися, взаємодіяти та співпрацювати в цьому середовищі.

Руїна чи придатний для проживання будинок?

За старою, але й досі надзвичайно влучною аналогією, сільськогосподарський ґрунт часто нагадує розібрану купу цегли та уламків: цегла, деревина, цвяхи — все це там є, але без будь-якої впорядкованості. На противагу цьому, природний, не порушений ґрунт — це збудований будинок, а точніше — добре функціонуючий багатоквартирний будинок: зі стінами, коридорами, вентиляційними отворами, квартирами та мешканцями.

Якщо підірвати будинок, а потім дослідити його матеріали, ми зможемо точно сказати, скільки відсотків цегли, бетону чи пилу залишилося після цього — але ми нічого не дізнаємося про те, скільки кімнат у ньому було раніше, скільки людей там мешкало чи чи був він придатним для життя. Те саме відбувається, коли ми намагаємося інтерпретувати ґрунт виключно з фізичної та хімічної точки зору, не беручи до уваги живі організми. Адже ґрунт — це не сукупність речовин, а організована система, яку можна зрозуміти лише в цілому.

Хто формує структуру ґрунту?

Структура ґрунту не формується „сама по собі” і не є виключно результатом механічних процесів. Структура ґрунту — це результат біологічної діяльності. Грунт — це постійно мінлива, жива мережа, яку спільно формують дощові черв'яки, личинки комах, кліщі, ковзаючі черв'яки, нитчасті черв'яки, одноклітинні, гриби та бактерії. Ці живі істоти створюють ходи, склеюють частинки, виробляють органічні сполучні речовини та постійно реорганізують внутрішню архітектуру ґрунту.

Наприклад, дощові черв'яки не тільки розпушують ґрунт, а й утворюють стабільні агрегати завдяки своїм екскрементам. А слизові виділення бактерій (екстрацелюлярні полісахариди) стабілізують дрібні частинки на мікрорівні. Цілком крихітні, розміром у кілька сотих міліметра, частинки органічної речовини склеюються з мінеральними компонентами ґрунту. Грибні нитки — особливо мікоризні гриби — з'єднують ці мікроагрегати у фізичну сітку, одночасно вводячи в систему клеї на основі вуглецю.

Від колоїдної хімії до біології

У педології довгий час намагалися пояснити будову ґрунту, спираючись насамперед на колоїдну хімію та фізику. Ці підходи є важливими: поверхневий заряд глинистих мінералів, роль катіонів або співвідношення води та повітря дійсно впливають на структуру.

Але самі по собі вони не дають відповіді на те, чому структура ґрунту руйнується під впливом обробітку або чому вона помітно поліпшується там, де ми зменшуємо інтенсивність обробітку та сприяємо розвитку біологічних процесів.

Вирішальну роль відіграє функціонування біологічної системи. Живі організми не є пасивними жертвами фізичного стану ґрунту, а є активними творцями його структури. Там, де відбувається постійне зростання коренів, надходження вуглецю та мікробна активність, ґрунт здатний знову і знову відновлювати власну структуру.

Ієрархія агрегатів

Структура ґрунту не є однорівневою. Агрегати мають ієрархічну будову. Мікроагрегати утворюються за участю бактерій, грибів, органічних колоїдів та зернистої органічної речовини. З них складаються більші макроагрегати, які формують дощові черв'яки, коріння та ґрунтові членистоногі. Чим стабільніша ця ієрархія, тим кращі водопоглинаюча здатність, аерація та несуча здатність ґрунту. Добре структурований ґрунт здатний одночасно поглинати велику кількість опадів і переживати періоди посухи.

Життя у крихтах ґрунту

Грунтові грудочки не порожні. Насправді це мікропомешкання, в яких мешкають колонії бактерій, грибні нитки, одноклітинні та багатоклітинні хижаки, дрібні членистоногі, личинки, дощові черв’яки та трупні черв’яки. Ці організми регулюють кругообіг поживних речовин і забезпечують їх перетворення у форму, доступну для рослин. При цьому структура грудочок захищає органічний вуглець від швидкого розкладання. Якщо крихти розпадаються, це середовище існування зникає. Ґрунт біологічно збіднюється, вміст гумусу в ньому знижується, і система все більше залежить від зовнішніх ресурсів.

Як можна дослідити структуру ґрунту?

Структуру ґрунту можна оцінити не лише в лабораторних умовах. За допомогою кількох простих польових досліджень, які може провести будь-хто, можна отримати уявлення про те, наскільки стабільною є крихка структура ґрунту та наскільки вона здатна протистояти руйнівній дії води.

Тест на ущільнення – перевірка стабільності конструкції

Тест на розмивання (також відомий як випробування на стабільність агрегатів) — це простий метод оцінки стану ґрунту, який можна проводити навіть у польових умовах. Під час випробування спостерігають, наскільки грудка ґрунту, занурена у воду, залишається цілою, що свідчить про структурну стабільність ґрунту та його стійкість до ерозії.

Для експерименту наповніть водою високу скляну банку. З рашельного мішка виріжте шматок розміром приблизно 20 × 20 сантиметрів, а потім закріпіть його гумкою для консервних банок на горловині банки так, щоб сітка занурювалася у воду приблизно на 5 сантиметрів. На сітку обережно покладіть сухий грудочку ґрунту, яку вода повністю покриє. Потім спостерігайте, що відбувається. На початку експерименту природно, що кілька дрібних частинок відриваються і падають у воду. Ключове питання полягає в тому, чи зупиниться цей процес. Якщо грудочка ґрунту після цього залишається цілою, а вода у склянці залишається чистою, значить, біологія ґрунту працює добре: сполучні речовини, що виробляються мікроорганізмами та грибами, здатні утримувати частинки ґрунту разом.

Якщо ж розсипання відбувається безперервно, аж до повного розпаду грудки, а вода через повільно осідаючі частинки глини стає каламутною та забарвленою, це свідчить про слабку структуру. Такий ґрунт легко ущільнюється, не витримує ні витоптування, ні ерозії, ні можливого просочування дощової води компресійного ефекту. Це призводить до того, що на добре обробленому полі після кількох дощів поверхня ґрунту покривається кіркою і починає тріскатися.

Тест із скляною банкою та ґрунтовою крихтою – дослідження водостійких агрегатів

Тест із скляною банкою з грудками ґрунту — це швидкий і наочний метод дослідження водостійких агрегатів. Для цього візьміть невелику скляну банку або склянку, наповніть її водою на 2–3 сантиметри. Обережно киньте туди грудочку ґрунту діаметром приблизно 1 сантиметр. Протягом хвилини спостерігаємо, що відбувається з грудочкою. Якщо вона швидко розпадається у воді, це вказує на те, що структура ґрунту є невідповідною, у ньому не функціонує біологічна мережа, яка б утримувала ґрунтові частинки разом.

Якщо крихта залишається цілою навіть через хвилину, це вже саме по собі є хорошим знаком. У цьому випадку слід злегка потрусити склянку. Якщо крихта й тоді не розсипається, це свідчить про те, що клейові речовини, вироблені мікроорганізмами, які формують ґрунт, стійкі до впливу води, а структура ґрунту стабільна.

Ці прості дослідження дають чітке уявлення про структуру нашого ґрунту як на більш ущільнених, так і на менш ущільнених ґрунтах. Вони показують, як рішення щодо обробітку ґрунту, прийняті в останні роки, вплинули на внутрішню організацію ґрунту та чи змогла ґрунтова мікрофлора компенсувати фізичне навантаження. Хороша новина полягає в тому, що якщо ми розуміємо біологічне функціонування ґрунту, то можемо виправити пошкодження, що з’являються в його структурі, і за кілька років створити добре провітрюваний, водоутримуючий, стійкий до ерозії ґрунт, що забезпечує природний кругообіг поживних речовин, за кілька років.

Що ми можемо зробити як фермери?

Біологічне поліпшення структури ґрунту — це не результат швидких заходів, а продуманий, спланований і постійно адаптований процес. Біологічне землеробство та відновлювальне сільське господарство не пропонує готових рецептів, не полягає у нагромадженні технологічних елементів. У цьому процесі першим і найважливішим кроком є зміна способу мислення. Структура природних ґрунтів є стабільною не тому, що їх обробляють правильно чи раціонально, а тому, що протягом тривалого часу в них безперешкодно функціонувала жива мережа, яка з’єднує ґрунтові частинки, реорганізовує їх та постійно підтримує.

Як фермери, ми не формуємо структуру ґрунту. Цю роботу виконують живі організми, і лише вони здатні на це. Наша роль полягає в тому, щоб створити для них такі умови, за яких вони зможуть виконувати цю роботу.

Зменшення забруднення

A Ґрунт Розпушування ґрунту — це фізичне втручання, яке порушує функціонування біологічної системи. Кожен цикл обробітку ґрунту руйнує грибні нитки, систему ходів та мікробіотопи, які відповідають за стабільність ґрунтових агрегатів. Під час обробітку не тільки змінюється поверхня ґрунту, але й руйнується його внутрішня структура, гумус випалюється, а живі організми гинуть.

Зменшення обробітку ґрунту — або, у випадку безорного землеробства, його повна відмова — дає ґрунту час на самоорганізацію. Це дозволяє живим організмам відновлювати ті зв’язки, без яких неможлива стійка структура, водостійка крихкість та стійкість ґрунту.

Окрім фізичного порушення ґрунту, надмірне використання хімічних речовин також має шкідливий вплив на ґрунтове життя, а отже, опосередковано — і на структуру ґрунту. Впровадження системи сільського господарства, що відновлює ґрунт, поступово дозволяє зменшити використання добрив та засобів захисту рослин, що не тільки економить наші кошти, але й відновлює природну життєздатність ґрунту. У міру зміцнення ґрунтового життя поживні речовини стають дедалі доступнішими біологічним шляхом: мікроорганізми, гриби та коренево-мікробні зв’язки регулюють потік поживних речовин. Це означає більш збалансоване живлення, менше втрат, менше вимивання та менший стрес для рослини.

Використання покривних рослин

Наявність живих коренів у ґрунті забезпечує постійну взаємодію з ґрунтовим біоценозом. Вуглецеві сполуки кореневих виділень забезпечують первинне джерело енергії для мікроорганізмів, одночасно діючи як сполучна речовина, що безпосередньо сприяє утворенню агрегатів.

A покривні рослини коріння проникає в ґрунт на різну глибину та в різних напрямках, розпушуючи та заселяючи досі неактивний об’єм ґрунту. Біомаса покривних рослин над поверхнею, так само як і їх коріння, є важливим джерелом органічних речовин для організмів, що розкладають органіку. Крім того, покрив захищає поверхню ґрунту від впливу дощу та сонячного світла, а також від ерозії, що також сприяє безперешкодній регенерації структури ґрунту.

Збільшення різноманітності

Чим різноманітніше життя в ґрунті, тим стабільнішою є його структура. Різні види рослин мають різну будову кореневої системи, виділяють різні кореневі виділення та утворюють різні мікробні угруповання. Саме ця різноманітність робить систему стійкою до екстремальних умов.

Монокультура створює одноманітність не лише на поверхні, а й у ґрунті. Зі зменшенням біологічного різноманіття структура ґрунту стає вразливішою. Натомість різноманіття забезпечує функціональну стабільність: якщо один елемент випадає, інші здатні перейняти його роль.

Відбиток наших рішень під поверхнею землі

Коли ми кидаємо крихту ґрунту, довіреного нашій опіці, у наповнену водою скляну банку, його структура розповідає нам історію. Історію про те, скільки життя, взаємозв’язків та взаємодії відбувається під поверхнею. Хоча ці процеси, функції та взаємозв’язки часто невидимі, вони тим більш визначальні. Ми, хто працює з землею, кожним своїм рішенням вписуємося в цю історію: обробітком, вибором рослин, перекопуванням або, навпаки, відмовою від цього.

Ми можемо вирішити, що будемо мати справу з руїнами і постійно намагатимемося їх лагодити. Або ж можемо вирішити, що будемо дбати про середовище існування, яке здатне самопідтримуватися, пристосовуватися та відновлюватися, якщо ми будемо співпрацювати з ним. Різниця вимірюється не лише кількістю врожаю та стійкістю ґрунту, а й тим, яку родючу землю ми залишимо після себе — і яку історію про нас розповість життя, що відбувається під поверхнею.

АВТОР: ВІГ ВІТАЛІЯ • ҐРУНТОВИЙ ЕКОЛОГ, ВІДПОВІДАЛЬНА ЗА ОСВІТНЮ ПРОГРАМУ АСОЦІАЦІЇ ФЕРМЕРІВ, ЯКІ ВІДНОВЛЮЮТЬ ҐРУНТИ, ЗАСНОВНИЦЯ TERRAVITKA