Принципы построения систем обработки почвы в адаптивном

Земледелии

Разработка и освоение ресурсосберегающих экологически сбалансированных систем земледелия вызывает необходимость совершенствования технологий обработки почвы в направлении защиты ее от эрозии, оптимизации почвенных условий жизни растений и поддержания благоприятного для возделываемых культур фитосанитарного состояния.

В условиях дальнейшей интенсификации и экологизации земледелия первостепенное значения приобретает сокращение энергетических затрат на механическую обработку и сохранение потенциальной энергии в почве за счет снижения непродуктивных потерь.

Разнообразие ландшафтных условий, различные требования культур к свойствам почвы, мощности пахотного слоя, проявление эрозионных процессов - все это обуславливает необходимость дифференциации систем обработки почвы в севооборотах различной специализации. В связи с этим, в основу проектирования рациональных систем обработки должны быть положены следующие научно-обоснованные принципы.

2.3.1. Принцип минимализации и ресурсосбережения

Минимализация и ресурсосбережение применимы в первую очередь на хорошо окультуренных с высоким уровнем плодородия почвах с оптимальными для возделываемых культур агрофизическими свойствами (плотностью сложения 1,25-1,30, содержанием водопрочной структуры более 35%). К таким почвам следует отнести высоко окультуренные дерново-подзолистые, темно-серые лесные и черноземные почвы.

Пригодность разных типов почв для минимализации определяется совокупностью показателей плодородия: содержанием гумуса, водопрочной структуры, равновесной плотностью сложения, гранулометрическим составом и их водопроницаемостью. Пригодными, например, считают дерново-подзолистые почвы с содержанием гумуса более 2%, водопрочных агрегатов размером 7-0,25 мм более 30% и коэффициентом пористости (отношение общей пористости к объему твердой фазы почвы при ее равновесном состоянии) – более 0,9.

Основными направлениями минимализации обработки почвы в Нечерноземной зоне являются: совмещение нескольких операций и приемов (рыхление, выравнивание, уплотнение, внесение удобрений и посев) в одном рабочем процессе путем применения комбинированных агрегатов и модульно-блочных комплексов: уменьшение глубины и интенсивности обработки за счет замены вспашки более производительными мелкими и поверхностными обработками с использованием широкозахватных дисковых, чизельных и роторных орудий.

В опытах МСХА применение почвообрабатывающего посевного агрегата КА-3,6 обеспечивало за один проход высококачественную разделку просевного слоя почвы, внесение гранулированных минеральных удобрений и посев, что давало в среднем за 18 лет прибавку урожая зеленей массы вико-овсяной смеси 0,6-1,0 т/га и зерна озимой пшеницы и ячменя – 0,12-0,20 т/га.

На высоко окультуренных почвах с высоким уровнем плодородия при подготовке почвы под озимые после однолетних трав, раннего картофеля и силосных культур глубину основной обработки можно уменьшить с 20-22 до 10-12 см, что сокращает энергетические затраты на 25-30%, а расход дизельного топлива – на 7-10 л/га. Применение высокоэффективных гербицидов в послеуборочный период на однолетних и многолетних травах уничтожает дернину и вегетирующие многолетние и малолетние сорняки и обеспечивает оптимальные условия для применения сеялок прямого посева.

В опытах кафедры земледелия MСXA применение поверхностной обработки и разноглубинного чизелевания было эффективным при возделывании озимой пшеницы по занятым парам, овса - после пропашных и ячменя - после озимой пшеницы. Использование прямого посева, как технологии возделывания зерновых не привело к существенному снижению урожая озимой пшеницы и ячменя, а также обеспечило достоверную прибавку урожая овса (табл.10).

Таблица 10

Урожайность зерновых при разных системах обработки

Оценка энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур при разных системах обработки в зернотравяном и зернопропашном севооборотах показала, что системы нулевой, поверхностной, чизельной, фрезерной минимальной, а также трехъярусной и отвальной с фрезерованием обработок имеют более высокий коэффициент энергетической эффективности по сравнению с отвальной обработкой. Это преимущество достигается за счет более высокого энергосодержания основной продукции в этих вариантах при относительно одинаковых совокупных энергетических затратах.

Системы минимальной обработки также обеспечивали снижение на 7-21% расхода дизельного топлива на производство одного центнера кормовых единиц основной продукции и на 8-10% его энергоемкости (табл.11).

Таблица 11

Энергетическая эффективность возделывания полевых культур в

различных севооборотах при разных системах обработки,

в среднем за 1975-2000 гг.

2.3.2. Принцип разноглубинности обработок почвы в севообороте

Он предусматривает обоснованное чередование глубины обработки в соответствии с биологическими особенностями возделываемых культур, их отзывчивостью на глубину рыхления и мощность создаваемого пахотного слоя. Так, культуры с мочковатой корневой системой (озимая рожь, озимая пшеница, ячмень, овес, яровая пшеница и др.) с преимущественным расположением ее в верхних частях почвенного профиля недостаточно используют питательные вещества и влагу из более глубоких горизонтов и слабо реагируют на глубину обработки.

Поэтому глубину основной обработки под эти культуры можно уменьшить до 10-12 см, особенно на слабо засоренных многолетними сорняками полях, а также при размещении их после пропашных, зернобобовых культур и однолетних трав.

Растения со стержневой глубоко проникающей корневой системой (клевер люпин, горох, кормовые корнеплоды, картофель, подсолнечник) хорошо отзываются на приемы глубокой обработки. Они лучше используют питательные вещества и влагу из глубоко разрыхленных подпахотных слоев (табл.12).

Таблица 12

Влияние глубины обработки на урожайность полевых культур, т/га

2.3.3. Принцип обоснованного чередования отвальных и безотвальных способов обработки почвы

Отвальные способы обработки ускоряют разложение органического вещества на 20-25% и снижают противоэрозионную устойчивость почвы, особенно на склоновых землях. Приемы же безотвальной обработки замедляют процессы минерализации пожнивных и корневых остатков, вносимых органических удобрений и в большей степени способствуют накоплению гумуса. Коэффициент гумификации при безотвальных обработках снижается на 25-27%. Так, при вспашке основное количество растительных остатков (42-45%) разлагалось в осенне-весенний период и часть продуктов вымывалась из пахотного слоя в нижележащие горизонты. В вариантах с минимальными системами обработки (нулевая поверхностная, плоскорезная, чизельная) за этот период разлагалось лишь20-25% их общего количества, а основная масса минерализовалась в течение вегетационного периода и использовалась растениями или закреплялась в почве. Выявленные закономерности минерализации растительных остатков в полной мере согласуются с показателями плодородия отдельных частей корнеобитаемого слоя 0-40 см дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы (табл.13).

Таблица 13

Влияние различных систем обработки почвы на ее агрохимические свойства

Анализ данных показывает, что при системе отвальной обработки дифференциация слоя почвы 0-30 см по плодородию была практически не выражена. Системы же минимальной обработки (нулевая, поверхностная, чизельная) привели к увеличению содержания подвижного фосфора (Р₂О₅) в верхней части пахотного слоя в 2,5-3 раза по сравнению с контролем. Внесенный с удобрениями и высвободившийся от минерализации органических остатков калий локализовался на делянках с мелкой обработкой в слое 0-10, а в вариантах со вспашкой его распределение в корнеобитаемом слое было относительно выравненным. Аналогичные закономерности отмечены и в изменении содержания гумуса по генетическим горизонтам.

Резкая дифференциация слоя почвы 0-30 см по плодородию сопровождающаяся увеличением засоренности посевов и почвы, ухудшением фитосанитарного состояния при ежегодных безотвальных обработках вызывает необходимость периодического применения разноглубинной отвальной обработки. Обычно ее проводят под пропашные или парозанимающие культуры, под которые, как правило, вносят органические удобрения и известь.

Необходимость разуплотнения сильнодеформированных подпахотных горизонтов, предотвращения чрезмерного стока воды и смыва почвы на склоновых землях требует введения в систему отвальных обработок периодического разноглубинного безотвального рыхления.