За тлумачним довідником плужна підошва — це ущільнений прошарок під орним шаром грунту, що утворюється внаслідок тиску площини плужних агрегатів на грунт за оранки постійно на одну глибину. Плужною її називають, оскільки раніше акцент в обробітку грунту робився на оранку, тобто полицевий або плужний обробіток, однак дослідження свідчать, що аналогічну проблему може створювати будь-який робочий орган, зокрема диски, лапи плоскоріза чи культиватора. Водночас тиск леза робочого органа на грунт у точці контакту може досягати 1000 кг/см2. Слід зазначити, що лапа культиватора за такого тиску також істотно ущільнює грунт у зоні насіннєвого ложа, що у подальшому негативно впливає на водно-повітряний грунтовий режим.
Плужна підошва є проблемою переважно техногенного характеру і пов’язана головним чином із впливом сільськогосподарської техніки та транспортних засобів. Так, її формування може відбуватись як під дією на грунт безпосередньо робочих органів грунтообробних агрегатів, а також унаслідок систематичного переущільнення грунту рушійними системами машинно-тракторних агрегатів.
Інший шлях, яким може формуватись плужна підошва, пов’язаний із грунтовими процесами, зокрема зростанням кількості пилоподібних часток, що відбувається внаслідок руйнування грунтової структури. Потім вони поступово промиваються вниз із наступною акумуляцією на межі орного шару, який інтенсивно обробляється, та щільнішою частиною грунтового профілю. Саме через закупорювання грунтових шпарин та міжагрегатного простору у цій зоні формується водотривкий і водонепроникний шар — плужна підошва, яка у подальшому може викликати перезволоження у мікропониженнях у вигляді «блюдець». Останні, за умови сприятливого мікрорельєфу, досить часто формуються на краю поля або в інших місцях, де техніка розвертається або повторно рухається, а кратність її проходів збільшується у шість-вісім разів.
Ще однією проблемою, яку створює переущільнення грунту і плужна підошва, є, зокрема, прояв ерозійних процесів через формування поверхневого стоку на полях навіть із незначним ухилом. Особливо інтенсивним він буває на поверхні грунту без мульчі з рослинних решток у разі швидкого танення снігу або випадання дощів зливового характеру.
Сільськогосподарські культури досить чутливі до стану грунту, зокрема його щільності (об’ємної ваги). За різними оцінками науковців, недобір урожаю на полях із проявом плужної підошви може становити до 30–40%. Засвоєння атмосферних опадів грунтом із проявом плужної підошви знижується у три-чотири рази (таблиця). За зрошування така різниця може бути на порядок вищою.
Порушення газообміну в грунті, де значно перевищені показники його щільності, зумовлює зниження інтенсивності виділення вуглекислоти (СО2) у 1,2–1,8 раза, погіршуючи тим самим забезпеченість рослин «будівельним» матеріалом, яким є вуглець. Крім того, відбувається порушення мікробіологічної активності. Відомі факти, коли за ущільнення грунту окремі групи мікроорганізмів, що у звичайних умовах є індиферентними, або нейтральними, стають патогенами (Micor, Fusarium, Penicilium), викликаючи захворювання кореневої системи рослин — кореневі гнилі і т. п.
За ущільнення грунту спостерігається порушення росту кореневої системи рослин. Науковці довели обернену залежність ваги кореневої системи від щільності грунту. Так, за об’ємної маси на рівні 1,5 г/см3 до 80% коренів розміщується у грунтовому шарі 5–10 см, а решта формується глибше 10–20 см. Особливо чутливі до наявності в грунті плужної підошви культури зі стрижневою кореневою системою (соняшник, буряки цукрові, ріпак, соя). Переущільнення грунту в орному шарі зумовлює мичкуватість кореневої системи, що спричинює погіршений перебіг фізіологічних процесів росту та розвитку культур. Рослини стають дуже чутливими до метеорологічних умов — тимчасового прояву посухи чи перезволоження. Нестабільність водного режиму, відповідно, погіршує засвоєння елементів живлення культурами.
Крім зазначеного вище, за обробітку переущільнених грунтів значно збільшується навантаження на грунтообробні машинно-тракторні агрегати. Відповідно, зростає витрата пально-мастильних матеріалів і спрацювання робочих органів, знижується термін служби самих знарядь. Наприклад, після проходження полем трактора на гусеничному ходу опір під час проведення оранки зростає на 16–25%, після важких тракторів і автомобілів — на 45–60, а комбайнів — на 72–90%.
Зважаючи на складність проблем, які завдає плужна підошва, кращим рішенням, звісно, є заходи із запобігання її поширення. З цією метою для кожної із сівозмін розробляється диференційована система, що передбачає поєднання обробітків грунту — різних за способом і за глибиною. Під час її розробки слід враховувати низку чинників:
біологічні особливості культури (тип кореневої системи) та її реакцію на глибину обробітку; кількість побічної продукції, яку залишає попередник;
крутизну схилу поля.
У такій системі, безумовно, є поля, де проводять профілактичні заходи із запобігання утворенню плужної підошви. Нині багато виробників грунтообробної техніки приділяють цьому питанню значну увагу, тому пропонують широку гамму агрегатів. Зазвичай це чизельні плуги та культиватори-розпушувачі, що працюють на глибину до 45 см.
В Україні виготовлення глибокорозпушувачів і чизелів налагоджено у ТОВ НВП «БілоцерківМАЗ» (тип ГР), ВАТ «Галещина, машзавод» (тип АЧН), ТОВ «Краснянське СП “Агромаш”» (тип ЧГ) та інших. Вони адаптовані під серійні трактори вітчизняного виробництва чи країн близького і далекого зарубіжжя. Провідними світовими виробниками такого типу знарядь є компанії John Deere та Wil-Rich (США), Maschio (Італія), Agrisem та Gregoire Besson (Франція), Hatzenbichler (Австрія) та інші.
Глибокорозпушувачі чизельного типу застосовують суцільним або стрічковим способом і переважно у циклі зяблевого обробітку. Суцільне глибоке розпушування знаряддями такого типу на рівнинних і схилових землях застосовують восени (замість зяблевої оранки) по стерньових фонах просапних та зернових культур на глибину до 35 см. Стрічкове розпушування, із шириною проходу 2–3 м для важких і 3–4 м — для суглинкових грунтів, проводять через кожні 10–15 м на максимально можливу для агрегату глибину, використовуючи нерозпушені стрічки грунту як опору для агрегату. Ефективність дії глибокого розпушування триваліша, тому її можна проводити рідше — один раз на три-чотири роки. Оптимальний рівень вологості для проведення чизелювання має становити 60–70% найменшої вологоємності.
Коли плужна підошва вже набула чітких ознак, розпушування шару завглибшки до 45 см не завжди ефективне, особливо на схилових землях чи окремих полях із перезволоженням. У такому разі доцільно застосовувати спеціальні знаряддя — глибокорозпушувачі-щілинорізи, здатні механічно розпушувати грунт до глибини 0,6 м. Такий обробіток проводять також стрічками завширшки 1,0–1,5 м. Додатково на них можна встановлювати розширювачі для збільшення площі розпушення, а для проведення кротування (спеціального дренажу) стійку доповнюють спеціальним пристроєм — дренером.
Щілювання як агрозахід найефективніший за проведення його незадовго до передпосівного обробітку під озимі культури. За такої технології вплив розпушування на якість сходів озимини практично відсутній, а в процесі формування стоку волога обов’язково знайде новоутворені щілини. По зябу глибоке грунторозпушування практикують перед настанням стійкого промерзання грунту.
