Теоретическое обоснование и задачи обработки почвы

5.1 Задачи и обоснование основной обработки почвы

Правильная система обработки почвы является необходимым условием эффективного сельскохозяйственного производства и охраны окружающей среды. Под механической обработкой почвы понимают воздействие на нее рабочих органов машин и орудий с целью создания оптимальных условий для жизни культурных растений путем направленного изменения ее водного, воздушного, теплового и питательного режимов, а также повышения плодородия почвы и защиты ее от эрозии.

Теоретической основой обработки является физика почвы - наука о гранулометрическом составе и агрофизических свойствах почвы. Она тесно связана с точными и прикладными науками: физикой, агрохимией, физиологией растений, почвоведением, микробиологией, гидрологией и др. Современное учение доказывает, что обработка почвы оказывает большое влияние на жизнедеятельность растений и почвенные процессы.

Основные задачи механической обработки почвы следующие:

—сохранение и повышение плодородия почвы, защита ее от эрозии и создание условий для устойчивого ландшафтного земледелия;

—направленное изменение строения и агрегатного состава обрабатываемого слоя почвы с целью создания благоприятных для растений
водного, воздушного, питательного и теплового режимов, обеспечения активизации микробиологических процессов и более мощного раз
вития корневой системы культурных растений;

—очищение почвы от сорных растений и органов их размножения, а
также возбудителей болезней и вредителей сельскохозяйственных культур.

Кроме основных задач обработка почвы, в зависимости от сложившихся условий, должна решать и отдельные частные задачи. Например:

—лишение жизнеспособности многолетних сорных растений;

—заделка в почву растительных остатков, удобрений, пестицидов и средств химической мелиорации;

—сохранение стерни на поверхности почвы;

—выравнивание поверхности поля или создание микрорельефа;

—создание и заделка временных оросителей и дрен;

—задержание стока талых или дождевых вод, а также снегозадержание;

—создание оптимальных условий для посева и прорастания семян
культурных растений, ухода за посевами и уборки урожая;

—увеличение мощности перегнойно-аккумулятивного горизонта почвы;

—прочее.

Однако, постоянные механические обработки могут привести к ряду негативных процессов: потере почвенного перегноя из-за усиления окисления органического вещества, уменьшению агрегации и ин-фильтрационной способности почвы, росту интенсивности смыва, размыва и выдувания почвенных частиц, чрезмерному уплотнению почвы, неоправданному увеличению затрат и т.д. В этой связи научно-обоснованной системы обработки почвы в севооборотах на ландшафтной основе возникает необходимость и пути внедрения в производство свести возникающие неблагоприятные явления к минимуму и полному исключению.

Это особенно важно для низинно-западинных агроландшафтов характеризующихся невысокой экологической устойчивостью.

Для правильной оценки приемов обработки почвы надо знать те процессы, которые происходят под действием почвообрабатывающих орудий и способов обработки.

Достигнутую в настоящее время продуктивность с/х культур в крае можно стабилизировать и повысить при главном условии дальнейшего творческого подхода по всем звеньям технологии возделывания и прежде всего агроприемам регулирующим основные условия жизни растений: водный, воздушный и пищевой режимы. Такой творческий подход к вопросам агротехники возможен при условии учета агроландшафтов и конкретных условий каждого поля. Академик Д.Н. Прянишников очень давно обращал на это внимание земледельцев «Старая истина гласит, что всякий прием хорош на своем месте, при подходящих условиях». Наиболее приемлемо это высказывание к системе обработки почвы, как инструменту регулирующему основные условия жизни растений. Регулируя с помощью обработки почвы строение активного корнеобитаемого слоя мы можем воздействовать и изменять на длительное время или кратковременно водный, воздушный, пищевой, тепловой режимы почвы. Регулировать проникновение корневой системы растений в почву, активность почвенной биоты, степень засоренности поля и т.д.

Однако, обрабатывая землю надо помнить, что главной целью является состояние плодородия. Вся система обработки почвы, все её приемы должны строиться на принципе предохранения почвы от дегумификации, всех видов эрозии, физической, химической, биологической деградации. Как писал Б.И. Тарасенко «ни один агротехнический прием, даже в том случае, когда он способствует повышению урожайности не может быть принят земледельцем, если он ведет к потере нашей кормилицы земли и усилению процессов эрозии».

Таким образом система обработки должна строиться так, чтобы максимально приблизить водный, воздушный, пищевой режим почвы к биологическим требованиям растений, обеспечить сохранение плодородия пашни и получить максимально возможную продуктивность. В зависимости от назначения, глубины и времени проведения обработку почвы под отдельную культуру подразделяют на: основную, предпосевную и послепосевную т.е. по уходу за посевами.

Рационально выбранная система основной обработки почвы позволяет не только разуплотнять почву, оптимизировать доступность воды для растений, содержание воздуха в почве, но и уменьшить степень засоренности поля особенно корнеотпрысновыми сорняками, снизить угрозу водной и ветровой эрозии. По мнению К.А. Тимирязева система обработки почвы определяет культуру поля. Систему основной обработки почвы в севообороте определяет: прежде всего агроландшафт, т.к. почва является зеркалом агроландшафта, а затем биологические особенности культуры, совокупность свойств почвы и уровень плодородия, степень проявления эрозионных процессов. Факторы определяющие систему обработки почвы в адаптивно-ландшафтном земледелии приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Факторы, определяющие систему обработки почвы в

адаптивно-ландшафтном земледелии

Основным теоретическим обоснованием выбора системы основной обработки почвы и необходимости её проведения при всем разнообразии влияющих факторов, служит требование культур к плотности сложения почвы, мощности пахотного слоя. Требования культур к плотности сложения почвы приведены в таблице 50.

Таблица 50 – Оптимальная плотность (г/см³) почвы для выращивания сельскохозяйственных культур на черноземах Кубани (обобщенный материал)

Тип почвы	Культура
Тип почвы	озимая пшеница	сахарная свекла	кукуруза	подсолнечник	люцерна
Чернозем выщелоченный	1,22-1,30	1,10-1,20	1,16-1,23	1,20-1,30	1,10-1,38
Чернозем обыкновенный	1,15-1,27	1,10-1,20	1,25-1,32	1,15-1,27	1,27-1,35
Слитой	1,24-1,27	1,23-1,29	1,22-1,29	1,21-1,33	-

Научными учреждениями, путем моделирования плотности сложения, установлено, что оптимальные условия для роста и развития озимых и яровых зерновых культур, однолетних и многолетних трав создаются при плотности почвы в пределах 1,2-1,35 г/см³. Пропашные культуры: сахарной и кормовой свекле, кукурузе, картофелю, другим корнеплодам требуется более рыхлое сложение почвы, что соответствует плотности 1,0-1,2 г/см³.

Основная обработка почвы в севообороте может быть: отвальная (выполненная оборотным плугом), безотвальная (чизельными и плоскорезными орудиями) поверхностная до 8 см выполненная дисковыми орудиями и прямые посевы в не обработанную почву. Кроме выше изложенного выбор основной системы обработки зависит от агроландшафта и прежде всего эрозионных процессов развивающихся в них. У каждой системы основной обработки есть положительные и отрицательные моменты. Интенсивные обработки с оборотом пласта (вспашка) приводят к нарушению баланса органического вещества в почве. Отторжение гумуса по данным многих исследователей как отечественных так и зарубежных под озимыми колосовыми составляет на фоне вспашки 0,7-0,8 т/га, кроме того это энергозатратная система обработки почвы. На вспашку (глубиной 18-20 см) расходуется в среднем 16,5-18 л/га дизельного топлива в то время, как на плоскорезную и чизельную 12-14 л/га., а при прямом посеве 6,8-8 л/га. Однако говоря об отрицательных аспектах вспашки нельзя отрицать её положительной роли: уничтожение многолетних корневищных, корнеотпрысковых сорняков агротехническим путем, снижение запаса семян однолетних сорных растений в верхнем слое, качественная заделка в почву органических удобрений и корне-пожнивных остатков, окультуривание и накопление органического вещества в подпахотных слоях, снижение численности мышевидных грызунов, снижение в верхнем слое запаса инфекции вредителей и т.д. В целом хотя бы периодическое проведение отвальной обработки почвы, как показали научные исследования полученные в стационарах Кубанского госагроуниверситета способствует улучшению агрофизических свойств пахотного слоя почвы, снижению пестицидной нагрузки и засоренности.

По безотвальной, поверхностной обработках и при прямом посеве увеличивается степень засоренности посевов всех культур. Количество однолетних сорняков увеличивается в 3,5-4 раза в сравнении со вспашкой, а количество многолетних вообще возрастает многократно. Переход на эту систему основной обработки также увеличивает засоренность поля хотя и в меньшей степени чем поверхностная. Это ведет к увеличению числа гербицидных обработок и предопределяет применение дорогостоящих препаратов не всегда безопасных для почвенной биоты. В целом увеличиваются затраты на производство продукции. Кроме того нет возможности качественно запахать органические удобрения и корнепожнивные остатки. Как уже говорилось выше с помощью основной обработки необходимо решить и проблему оптимизации степени уплотнения активного корнеобитаемого слоя почвы с целью создания условий для реализации биологического потенциала возделываемых культур.

Для решения поставленных целей и задач необходимо разумное сочетание отвальной, безотвальной, поверхностной обработки и прямых посевов. Периодическое проведение отвальной обработки будет способствовать лучшему использованию органических удобрений, очищению почвы от сорняков, улучшению фитосанитарного состояния пашни, устранению дифференциации горизонтов по плодородию. Периодическое углубление обработки на черноземных почвах и замена отвальной обработки на безотвальную обеспечит сохранение баланса гумуса и разуплотнение подпахотных слоев. Поверхностные обработки и прямые посевы снижают минерализацию органического вещества почвы, обеспечивают экономию ГСМ, однако увеличивают степень засоренности, ухудшают фитосанитарное состояние и способствуют ухудшению агрофизических свойств черноземов. Товаропроизводителю особенно важно учитывать, что длительность положительного действия глубоких обработок зависит от механического состава почвы, применения органических удобрений и наличия фитомилиорантов в севообороте. На тяжелых глинистых почвах на фоне органических удобрений это 2-3 года, на легких обыкновенных 5-6 лет. Без применения органики последействие глубоких обработок сокращается на 1-2 года. Это значит, что наши почвы не нуждаются в ежегодных глубоких обработках, они должны планироваться под такие культуры как сахарная свекла, кукуруза, люцерна, и сочетаться с более мелкими обработками и прямыми посевами.

Разумное сочетание различных способов основной обработки почвы будет стабилизировать продуктивность пашни и способствовать повышению конкурентоспособности производимой продукции, чего нельзя достичь ни на одном способе обработки, будь то отвальная, безотвальная, поверхностная или прямой посев.

5.2 Обработка почвы в посевах сельскохозяйственных культур

В современных технологиях взгляды на роль обработки почвы в посевах сельскохозяйственных культур претерпели определенные изменения. С появлением агрономического ассортимента гербицидов для борьбы с сорной растительностью в посевах различных культур роль обработки почвы в этом вопросе отошла как бы на второй план. Однако не умаляя достоинств химических средств борьбы с сорняками хотелось бы напомнить о высокой емкости поглощения черноземных почв, непромывном водном режиме их и в этой связи об угрозе последействия гербицидов особенно на фоне безотвальной, поверхностной обработки и прямых посевах. В этой связи нельзя отказываться от возможности уничтожения сорняков в посевах с/х культур агротехническим путем с помощью довсходового, повсходового боронования и междурядной культивации. Вторая задача, которая решается с помощью обработки почвы в посевах это регулирование водного, воздушного и пищевого режимов почвы через разуплотнение верхней части активного корнеобитаемого слоя и устранение трещиноватости.

С помощью довсходового и послевсходового боронования на посевах поздних яровых культур можно уничтожить до 70 % сорной растительности снизив затраты на применение дорогостоящих гербицидов и устранение угнетенния гербицидами культурных растений и почвенной биоты. Важно при этом выбрать правильно время, когда верхний слой подсохнет и в нем появится масса сорняков так называемых «белых нитей». Необходимо тщательно следить за глубиной прохода зуба бороны, чтобы избежать повреждения всходов культурных растений. При проведении повсходового боронования особенно важно исключить присыпание и обламывание всходов. Оптимальная фаза культурных растений позволяющая выполнить эту работу у подсолнечника 1-2 пар листьев и кукурузы 2-3 листа. Скорость движения агрегата не более 3 км/час на подсолнечнике и 4-5 км на посевах кукурузы в дневные часы когда растения потеряют тургор.

На черноземах Кубани имеющих тяжелый механический состав в посевах пропашных культуру возникает необходимость в проведении междурядных культиваций. Основной целью их проведения является создание мульгирующего слоя, разрыв капилярной связи для сохранения влаги и предотвращения образования трещин. Кроме этого механическим путем уничтожается сорная растительность. Рыхлый слой на поверхности почвы увеличивает коэффициент использования весенне – летних осадков, увеличивает доступность воды для растений и улучшает пищевой режим верхнего слоя. Однако применение культиваторов в посевах пропашных культур имеет и отрицательные моменты. При работе лапы культиватора по влажной почве ниже ее прохода почва уплотняется и замазывается особенно на тяжелых почвах. На более легких почвах возможно разрушение структуры. Проведение культивации на необоснованно большую глубину может оказаться причиной иссушения верхнего слоя, кроме того междурядные культивации могут повреждать корневую систему пропашных культур. В этой связи решение о необходимости проведения междурядных обработок и их глубине принимается в конкретных условиях каждого поля в зависимости от агроландшафта и почвенной разновидности.

Число обработок определяется степенью уплотнения почвы и засоренностью посевов. Глубина культиваций устанавливается в зависимости от влажности почвы и биологических особенностей возделываемых сортов и гибридов т.е. распространение корневой системы. Увлажнение почвы рассматривается прежде всего с точки зрения крошения, нельзя допускать во время проведения междурядных обработок образование глыб. В этом случае или уменьшается глубина обработки или оттягивается срок проведения. Обязательным условием проведения междурядных обработок является соблюдение принципа разноглубинности. В течение вегетации растений в условиях Кубани целесообразно проводить междурядные обработки на убывающую глубину от глубокой к мелкой. Это будет способствовать сохранению влаги во время нарастания температур. Целесообразность проведения междурядных обработок в посевах пропашных культур в южных и центральных районах края на тяжелых почвах: слитых, сильно выщелоченных черноземах выше в сравнении с северными и восточными на обыкновенных черноземах. В зоне недостаточного увлажнения с увеличением количества и глубины междурядных обработок растет вероятность иссушения почвы и ухудшается водный режим. Таким образом при уходе за посевами очень важным условием является разумное сочетание механических обработок и химических, по уничтожению сорной растительности. Чрезмерное увлечение как обработками так и химическими прополками нанесет непоправимый ущерб плодородию черноземов и урожайности возделываемых культур.

5.3 Принципы почвоохранной системы обработки почвы

Проектирование системы обработки почвы в севооборотах основывается на различиях агроландшафтов, различных требованиях культур к свойствам почвы, мощности пахотного горизонта, проявления эрозийных процессов. В этой связи главным является сохранение плодородия почвы и снижение угрозы эрозионных процессов в том или ином ландшафте.

Принцип почвозащитной направленности системы обработки почвы предполагает её высокую противоэрозийную эффективность. Прежде всего система обработки должна обеспечить сохранение и воспроизводство органического вещества почвы, хотя бы его бездефицитный баланс. С этой целью рекомендуется чередование отвальных, безотвальных, поверхностных способов обработки и прямых посевов. Доля каждого способа обработки в системе будет зависеть от ландшафта и почвенной разности. В равнинных агроландшафтах отвальная обработка целесообразна под озимый ячмень, предшественником которого является озимая пшеница, под сахарную свеклу, т.е. один раз в пять лет. В низменно-западинных ландшафтах и на слитых черноземах Южно-предгорной зоны предпочтение отдается глубоким безотвальным способам основной обработки с целью разуплотнения активного корнеобитаемого слоя и увеличение его водопроницаемости. Поверхностная обработка и прямые посевы рекомендуются на фоне глубоких и средних отвальных и безотвальных под озимую пшеницу прежде всего по пропашным предшественникам: сахарная свекла, соя, кукуруза на силос, подсолнечник, кукуруза на зерно. Обработка почвы предполагает предотвращение эрозии водной и ветровой и её снижение до нормативных параметров. С этой целью учитывается в агроландшафте: крутизна склона (3^о; 3-5^о, 5-8^о и более 8^о) и тип склона (односкатный или многоскатный), характер стока вызывающего эрозию (осенне зимние талые воды, ливневые осадки и т.д.), увлажненность территории, водопроницаемость и степень уплотнения почвы. К примеру, на почвах, со склонами до 3^о эффективна вспашка поперек склона или рыхление под углом равным половине угла склона, особенно в зерно-травяных севооборотах. На более крутых склонах вспашка в системе севооборота не эффективна, предпочтение следует отдать кротованию, чизелеванию, глубокому безотвальному рыхлению. В агроландшафтах равнинных, подверженных временному переувлажнению и подтоплению осенне-зимними осадками для снижения гидроморфизма в систему основной обработки почвы два раза в ротацию севооборота под глубокоукореняющиеся культуры включается безотвальное рыхление на глубину 60-70 см и на его фоне применяется отвальная вспашка, поверхностная обработка и прямые посевы. Последействие глубокого рыхления зависит от удельной водосборной площади и глубины пониженный. В агроландшафтах подверженных ветровой эрозии систему обработки следует проектировать на основе безотвальной, плоскорезной, мульчирующей без оборота пласта с сохранением до 60-70 % стерневых остатков. Такая обработка способствует сохранению влаги, устраняет перегрев почвы, предотвращает интенсивное испарение, снижает снос почвы ветром. Однако спелость почвы весной наступает позже и в верхнем снос увеличивается засоренность и накапливается возбудители болезней и вредителей.

Принцип ресурсосбережения реализуется путем минимализации обработки почвы в системе севооборотов. Основой минимализации является состояние агрофизических свойств почвы, высокий уровень плодородия. Оптимальными параметрами плотности является 1,2-1,3 г/см³.

Пригодность различных типов почв к минимализации оценивается совокупностью показателей плодородия: содержанием гумуса, равновесной плотностью, водопрочностью структуры, гранулометрическим составом и водопроницаемостью. Черноземы Кубани имеют слабоглинистый гранулометрический состав, т.е. это тяжелые почвы с равновесной плотностью в зависимости от разновидности чернозема от 1,25 до 1,4 г/см³. Содержание гумуса колеблется от 3,4 до 4 %. Наиболее пригодными для минимализации обработки почвы являются обыкновенные черноземы, наименее-слитые. В условиях Кубани минимализацию обработки следует рассматривать в системе севооборотов на фоне отвальных и безотвальных. Одним из направлений минимализации является совмещение нескольких операций и приемов с помощью комплексных агрегатов выполняющих рыхление, выравнивание, уплотнение, внесение удобрений, посев и т.д. Уменьшением глубины обработки или применение прямых посевов на фоне вспашки или чизельной обработки почвы. Минимализация системы обработки должна решаться конкретно для каждого агроландшафта и хозяйства с учетом всех выше перечисленных требований.

Система обработка почвы в севооборотах различных агроландшафтов приведена в таблицах 51-53.

Таблица 51 - Система обработки почвы в севооборотах для различных агроландшафтов северной зоны

№ п/п	Равнинный агроландшафт		№ п/п	Низменно-западинный агроландшафт
№ п/п	Схема севооборота	Система основной обработки почвы	№ п/п	Схема севооборота	Система основной обработки почвы
1	Люцерна 1 года	Чизелевание до 40 см., выравнивание.	1	Эспарцет	-
2	Люцерна 2 года	Боронование средней бороной	2	Озимая пшеница	Дискование на 10-12 см
3	Люцерна 3 года	Боронование тяжелой бороной	3	Подсолнечник (Кукуруза на зерно или сахарная свекла)	Чизелевание ил отв. вспашка на 28-30 см, боронование и шлейфом
4	Озимая пшеница	Подрезка корневой шейки, дискование на 10-12 см	4	Озимая пшеница	Дискование 6-8 см
5	Кукуруза на зерно	Чизелевание до 40-45 см	5	Горох	Дискование 6-8 см, вспашка 25-27 см
6	Озимая пшеница	Дискование 6-8 см	6	Озимая пшеница	Прямой посев
7	Сахарная свекла	Вспашка на 30-32 см, выравнивание	7	Яровой ячмень с подсевом эспарцета	Глубокие рыхление до 45-50 см
8	Озимая пшеница	Дискование или прямой посев
9	Кукуруза на силос	Чизелевание 28-30 см
10	Озимая пшеница	Дискование или прямой посев
11	Подсолнечник	Вспашка на 18-20 см
12	Озимая пшеница	Поверхностная обработка 8-10 см

Таблица 52 - Система обработки почвы в севооборотах для различных агроландшафтов центральной зоны

№ п/п	Равнинный агроландшафт		№ п/п	Низменно-западинный агроландшафт
№ п/п	Схема севооборота	Система основной обработки почвы	№ п/п	Схема севооборота	Система основной обработки почвы
1	Люцерна 2 года	Ранневесеннее боронование тяжелой бороной	1	Люцерна 2 года	Ранневесеннее боронование
2	Люцерна 3 года	Дискование по диагонали до начала отрастания	2	Люцерна 3 года	Дискование или рыхление долотами на 10 см
3	Озимая пшеница	Безотвальная обработка на 16-18 см.	3	Озимая пшеница	Подрезка корневой шейки. Чизелевание на 25-27 см.
4	Озимый ячмень	Подрезание корней на 10-12 см. Вспашка с выравниванием на 25-27 см.	4	Кукуруза на зерно	Рыхление на 60-70 см, выравнивание
5	Подсолнечник	Безотвальная обработка на 20-22 см.	5	Подсолнечник	Вспашка на 18-20 см
6	Озимая пшеница	Дискование 10-12 см.	6	Озимая пшеница	Прямой посев или Дискование
7	Кукуруза на зерно	Чизелевание на 40-45 см.	7	Яровой ячмень с подсевом люцерны	Чизелевание на 40-45 см с катками и шлейфованием
8	Озимая пшеница	Дискование 10-12 см.
9	Сахарная свекла	Дискование + вспашка на 30 см. с выравниванием
10	Озимая пшеница	Дискование на 6-8 см. или прямой посев
11	Яровой ячмень с подсевом люцерны	Дискование на 6-8 см., чизелевание на 30-32 см с выравниванием и прикатыванием

Таблица 53 - Система обработки почвы в севооборотах для различных агроландшафтов южно-предгорной зоны

№ п/п	Равнинный агроландшафт		№ п/п	Низменно-западинный агроландшафт
№ п/п	Схема севооборота	Система основной обработки почвы	№ п/п	Схема севооборота	Система основной обработки почвы
1	Клевер	Отвальная обработка почвы на глубину 30-32 см.	1	Соя	Чизелевание на 50-60 см
2	Клевер		2	Озимая пшеница	Прямой посев или поверхностная обработка
3	Озимая пшеница	Подрезание корневой шейки на 8-10 см. Дискование на 10-12 см.	3	Сахарная свекла	Отвальная обработка на 30-32 см.
4	Кукуруза на зерно	Чизелевание на 40-45 см.	4	Озимая пшеница	Дискование на 10-12 см. с выравниванием или прямой посев
5	Соя	Безотвальная обработка почвы на глубину 17-18 см.	1	Кукуруза на зерно	Дискование + вспашка 18-20 см. + Рыхление 60-70 см или кротование на 40 см на склоновых землях
6	Озимая пшеница	Поверхностная обработка	2	Озимая пшеница	Поверхностная 10-12 см с выравниванием
7	Сахарная свекла	Глубокое рыхление на 60-70 см. с перепашкой 18-20 см.	3	Соя	Отвальная обработка на 30-32 см
8	Озимая пшеница	Дискование на 8-10 см.	4	Озимая пшеница + сидерат	Дискование 8-10 см. под сидерат 6-8 см.
9	Соя или подсолнечник	Безотвальная обработка почвы на 18-20 см.
10	Озимая пшеница	Поверхностная обработка на 8-10 см. или прямой посев