Концепция снижения техногенной нагрузки на почву в адаптивно-ландшафтных системах земледелия

Концепция решения проблемы вредного переуплотняющего воздействия движи­телей мобильной сельскохозяйственной техники на эффективное и потенциальное плодородие различных типов почв включает инженерно-технические, агротехнические и биологичес­кие способы ее решения в севооборотах разной специализации:

1. Снижение уровня воздействия машинно-тракторных агрегатов на почву путем модернизации ходовых систем существующей техни­ки и создание новых почвощадящих ходовых систем.

2. Совершенствование существующих технологических процессов возделывания растений, обеспечивавших уменьшение числа прохо­дов МТА и транспортных средств по полю, а также разработка принципиально новых технологий.

3. Дренаж переувлажненных почв; обработка почв при влажности, соответствующей физической спелости.

4. Повышение гумусированности почв путем внесения органических удобрений, соломы, посева пожнивных и сидеральных культур.

5. Разработка рациональных схем движения машинно-тракторных агрегатов при выполнении технологических операций по возделыва­нию и уборке полевых культур (маршрутизация движения МТА).

6. Разрушение уплотненных слоев почвы почвообрабатывающими орудиями.

В решении проблемы ограничения уровня негативного влияния ходовых систем машинно-тракторных агрегатов на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур значительное место отводит­ся техничекому направлению, позволяющему во-первых снизить удель­ное давление существующих движителей, а во-вторых создать новые, обеспечивающие агротехнически допустимое уплотнение.

Увеличение опорной поверхности колесных дви­жителей полностью не предотвращает вредного уплотняющего их воздействия, а лишь снижает его степень до безопасного уровня, увеличивая в 1,5-2 раза площадь следов.

Совершенствование гусеничных ходовых систем идет путем улучшения универсальности движителей за счет увеличения длины опор­ной поверхности, уменьшения отношения шага расположения кат­ков к шагу гусениц, применения упругих шарниров, создания ленточных гусениц без металлических почвозацепов, пневмо-гусениц, колесно-гусеничного хода, а также транспортных средств на воздушной подушке. Сдвоенные шины по сравнению с одинарными обеспечивают снижение прироста плотности в слое почвы 0-30 см в 1,34 раза, а радиальные − в 2,42 раза. Глубина следа составляет 12,2 (одинарные), 8,6 (сдвоенные) и 6,5 см (радиаль­ные) шины. По следу трактора Т-150КШ степень крошения пласта сохраняется такой же, как и вне следа, а удельное сопротивление обработке снизилось в 4,34 раза. Урожай зерновых на делянках с использова­нием трактора Т-150КШ при посеве увеличивается на 0,21-0,34 т/га по сравнению с трактором Т-150К.

Применение гусеничных (ДТ-75М, Т-150) и пневмогусеничных (Т-150ПГ) тракторов при ранневесеннем бороновании зяби, предпосевной обработки почвы и посеве зерновых культур позволяет повысить урожайность ячменя и овса на 6-8 и 12-16% соответственно по сравнению с трактором Т-150К (табл. 32).

Учитывая, что основное уплотнение почвы происходит при пер­вом проходе, необходимо комплектовать машинно-тракторные агре­гаты так, чтобы колея прицепных машин и орудий совпадала с колеей трактора, которая регулируется у тракторов типа МТЗ и ЮМЗ. К тракторам Т-150К и К-700 с не регулируемой колеей необходимо по возможности подбирать орудия с такой же колеей.

Таблица 32

Сравнительная оценка использования серийных и модифициро­ванных

движителей современных тракторов при посеве зерновых и однолетних

бобово-злаковых трав

Снижение отрицательного воздействия движителей мобильной сельскохозяйственной техники на почву и растения может быть достигнуто путем внедрения в практику организационных меропри­ятий, обеспечивающих ее движение по заранее намеченным марш­рутам. При этом большинство технологических операций по возде­лыванию полевых культур выполняется при движении тракторов по одним и тем же колеям - заранее определенным и фиксированным.

Во всех случаях заправку агрегатов семенами, ядохимикатами, удобрениями и топливом необходимо осуществлять вне поля или у края поля без заезда на него транспортных средств.

Применение маршрутизации движения машинно-тракторных аг­регатов позволяет сократить площадь уплотнения поля при возделы­вании сельскохозяйственных культур в 1,7-2,7 раза.

Большая техногенная деградация почв происходит при нерегули­руемом движении уборочной техники и транспортных средств в период уборки и вывоза урожая.

При вывозе с полей урожая кормовых и овощных культур с помощью тракторных агрегатов с прицепами следует в пределах поля в качестве тягача использовать, в возможных случаях, гусенич­ные и пневмо-гусеничные тракторы или колесные на сдвоенных агрофильных шинах.

Немаловажное значение для снижения уровня уплотняющего воз­действия имеет увеличение ширины захвата машинно-тракторных агрегатов, полностью реализующих тяговые возможности трактора.

На всех типах дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах при предпосевной обработке и посеве сельскохозяйственных культур, а также других операциях при влажности выше 0,7НВ необходимо, в основном, применять гусеничные тракторы и макси­мально ограничивать использование колесных тракторов К-700, К-700А, К-701 и Т-150К, особенно на переувлажненных и слабоокультуренных почвах Нечерноземной зоны России.

Выход в поле агрегатов с колесными тракторами класса 30 и 50кН для проведения операций предпосевной обработки почвы целесооб­разно осуществлять, не боясь отрицательных последствий уплотне­ния, при ее влажности в пахотном слое не более 0,65НВ. Если работы невозможно провести при оптимальной влажности почвы необходимо обеспечить рыхление следов тракторов и их заравнивание специально изготовленными рыхлителями или стрельчатыми боронами.

Совмещение технологических операций и приемов по обработке почвы, внесению удобрений и посеву сельскохозяйственных культур в одном рабочем процессе позволяет в 1,6-2,5 раза уменьшить число проходов техники по полю, на 36-50% сократить площадь следов и на 8-10% повысить продуктивность севооборотов.

Важным направлением снижения уровня техногенного воздействия на почву является минимализация ее обработки за счет использования безотвальных почвообрабатывающих орудий при малом числе прохо­дов машино-тракторных агрегатов и неглубоком рыхлении с применением высоко эффективных гербицидов.

Прямой посев, как один из вариантов минимальной обработки, представляет собой технологию с высевом семян возделываемой культуры по стерне или дернине, предварительно обработанной гербицидами, без любой механической обработки почвы.

Технологии с использованием прямого посева зерновых культур нашли широкое применение в США и странах Западной Европы как способ снижения деградации почв от переуплотнения, водной эрозии и дефляции, а также как прием повышения гумусированности и дренированности верхнего слоя. При этом экономия материально-денежных средств и энергетических ресурсов при по­стоянном повышении продуктивности пашни за счет получения двух и более урожаев в год.

В технологии прямого посева и использования минимальных при­емов обработки на первый план выдвигаются вопросы несущей способности, колееобразования и тягово-сцепных свойств почвы, связанных с состоянием её сложения и структуры.

В традиционных технологиях возделывания полевых культур во избежания ухудшения агрофизических свойств почвы и приведения их к требованиям растений используют механическое воздействие различной степени интенсивности, которое при нулевой обработке исключается.

При длительном отсутствии механического воздействия и внесения фосфорно-калийных удобрений в запас на ротацию севооборота в технологии прямого посева отмечается постоянное снижение плотности как пахотного, так и подпахотного слоев до достижения отдельными горизонтами равновесного состояния.

На четвертый год использования прямого посева под действием природных факторов разрыхления и при отсутствии уплотняющего воздействия машинно-тракторных агрегатов плотность сложения слоя 0...10 см снизилась на 0,11 г/см³, слоя 10...20 см - на 0,06 и слоя 20...30 см - на 0,06 г/см³ по сравнению

нению с традиционной системой обработки (рис. 34,35).

Стабилизация агрофизических свойств дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы в поверхностном слое, при отказе от обработки в интервале оптимальной плотности для зерновых культур повышает несущую способность и дает возможность проводить агротехнические мероприятия раньше и с меньшей степенью ухудшения его свойств. Более плотный поверхностный слой, поглощая отрицатель­ные воздействия природных и антропогенных факторов, обеспечи­вает поддержание в более рыхлом состоянии нижележащих частей корнеобитаемого слоя.

Ежегодные многооперационные обработки, разрушая непрочные связи между структурными агрегатами, приво­дят к переуплотнению слоев почвы ниже глубины обработки, снижают сопротивляемость разрыхленных слоев дождевой и машин­ной деградации, что ведет к колееобразованию, затрудняет работу МТА в дальнейшем.

Эффективным приемом устранения остаточных деформаций в необрабатываемых слоях почвы является периодическое чизелевание или безотвальное рыхление.

Необходимость проведения глубоких обработок в севооборотах Нечерноземной зоны обуславливается рядом факторов и явлений, из которых наиболее существенны следующие:

- чрезмерное уплотнение почвы и интенсивное разрушение ее структуры из-за многократных проходов тяжелых тракторов и сельскохозяйственной техники с учетом аккумулятивного характера отрицательных последствий;

- образование уплотненных прослоек при ежегодной обработке на одну и ту же глубину под действием рабочих органов почвообраба­тывающих орудий (рис. 36);

- переувлажнение дерново-подзолистых почв из-за неблагоприят­ных природных физических свойств и усиление процессовводной эрозии;

Рис. 36 Образование плужной подошвы

- энергоемкость, малая производительность, большие затраты труда и значительный расход топлива при отвальных обработках (рис. 37).

Рис. 37 Образование плужной подошвы при отвальной обработке и ее разрушение

при чизелевании

Широкое распространение в США, странах Западной Европы, а в последние годы и в России, получила безотвальная обработка орудиями чизельного типа. Наряду с высокой эффективностью рыхле­ния уплотненных слоев чизельные орудия даже при многолетней обра­ботке на одну и ту же глубину не приводят к образованию плужной подошвы, из-за малой площади опоры рабочих органов по глубине хода.

В центральном Нечерноземье наиболее перспективно использование чизелевания в качестве основной обработки после пропашных культур и од­нолетних трав, перед возделыванием овощных, пропашных и зерновых куль­тур (озимой пшеницы и ячменя); при их размещении после стерневых пред­шественников необходимо чизелевание проводить после предварительного лущения жнивья.

Периодичность проведения чизельной обработки в севообороте определяется составом культур и их реакцией на глубокие обработки, почвенными условиями и характером засоренности полей. На почвах с мощным гумусовым горизонтом оно проводится через 3-4 года, на маломощных почвах с резким ухудшением агрофизических свойств вниз по профилю − через 2-3 года. На полях, сильно засоренных корневищными сорняками, чизелевание менее эффективно, чем вспашка (табл. 33).

Таблица 33

Действие отвальной (числитель) и чизельной (знаменатель) обработки почвы на продуктивность культур зернопропашных севооборотов (т/га),

1981-1987 гг.

В системе обработки почвы под возделываемые культуры чизелевание должно сочетаться со вспашкой и поверхностной об­работкой. В том случае наиболее полно решаются задачи поддержания и по­вышения эффективного плодородия почвы, создания глубокого корнеобитаемого слоя.

В специализированном пропашном севообороте (однолетние травы – картофель - кормовые корнеплоды – кукуруза) повышение урожайности полевых культур при чизелевании составило: картофеля 0,33 т/гa (урожайность при обычной обработке 20,6 т/га); зеленой массы кукурузы в среднем 6,9 т/га (41,1 т/га), кормовой свеклы и зеленой массы бобово-злаковых смесей 2,87т/га (49,0 т/га) и 2,3 т/га (21,6 т/га) соответственно.

Вопросы для самоконтроля:

1. Агроэкологические аспекты переуплотнения почв в различных агроландшафтах.

2. Причины переуплотнения почв и их влияние на плодородие и урожайность.

3. Допустимые нормы давления движителей на почву при вспашке.

4. Допустимые нормы давления ходовых систем движителей машин на почву при предпосевной обработке почвы и посеве.

5. Раскройте содержание комплекса почвозащитных мероприятий по разуплотнению почв.

6. Дайте обоснование чизельной обработки для разуплотнения почвы в севообороте (сроки, глубина рыхления, под какие культуры).

7. Ухудшение агрофизических свойств почвы при её переуплотнении.

8. Перечислите предупредительные меры против переуплотнения почв.

9. Раскройте сущность организационных и технологических мероприятий по разуплотнению.

10. Роль культуры растений и севооборота в разуплотнении почв.

11. Перечислите основные направления совершенствования ходовых систем машин?

12. Раскройте сущность оптимизации маршрутов движения сельскохозяйственной техники и транспортных средств по полю.