НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО БЕЗОТВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ

Система основной обработки почвы в севообороте

Система обработки почвы - совокупность научно обоснованных приемов проведения этой технологической операции в севообороте. Совершенствование системы основной обработки почвы предусматривает оптимизацию ее глубины и потребность в оборачивании пласта (С. С. Сдобников, 1988). Эти вопросы на протяжении длительного времени дискутируются, и по ним имеется несколько точек зрения, порой весьма противоречивых.

Мировое научное сообщество едино в том мнении, что почва по-прежнему остается основным средством производства продовольствия для быстро растущего населения и сырья для легкой промышленности. Почвоведы предсказывают падение урожайности и плодородия почвы - нехватку плодородных земель, более острую и тревожную, чем энергетический кризис. Из этого вытекает главнейшая задача общества - экологически и экономически обоснованное использование почвы, сохранение и повышение ее плодородия, а также ее защита (Э. В. Гусаров, 1986; Д. Шпаар, 1994). Важнейшее значение имеет также создание достаточно мощного культурного слоя почвы как наиболее надежной гарантии благоприятных условий роста и развития растений, формирования высокого потенциального урожая с минимально возможными его колебаниями в зависимости от складывающихся погодных условий.

Во всех природных зонах культурный процесс почвообразования исторически был направлен на создание все более мощного пахотного слоя почвы. В глубокой древности рыхлили лишь верхние 4-5 см. Позднее оборачивали слой в 10 см. По мере роста технических и других возможностей глубина обработки увеличилась до 18-20 см, затем до 25-30 см и более.

Проблема создания и поддержания глубокого культурного пахотного слоя с давних пор и по настоящее время является важнейшей в земледелии и привлекает внимание ученых и практиков. На необходимость увеличения глубины пахотного слоя указывали классики русской и советской агрономии А. Т. Болотов, И. М. Комов, М. Г. Павлов, П. А. Кос-тычев, А. В. Советов, Д. И. Менделеев, И. А. Стебут, К. А. Тимирязев, В. Р. Вильямс. Позднее вопросы углубления пахотного слоя наиболее полно были освещены в работах В. П. Мосолова (1954), М. Г. Чижевского (1952), Н. А. Сапожникова (1963).

В. П. Мосолов и М. Г. Чижевский в 1950-х годах на основе обобщения результатов большого количества полевых опытов рекомендовали в ближайшие годы довести мощность культурного пахотного слоя дерново-подзолистых почв до глубины не менее 20-22 см, а в течение последующей ротации севооборотов - до 25-30 см. Н. А. Сапожниковым было высказано мнение, что с интенсификацией земледелия роль глубокой обработки в подзолистой зоне будет возрастать. Т. С. Мальцев (1975, 1988) писал: «Важно окультуривать не только верхние, но и нижние слои почвы..., создавать возможно более мощный по глубине пахотный горизонт... Глубокий пахотный горизонт мы считаем основой высококультурного земледелия». Обогащение почв органическим веществом позволяет постепенно переходить к углублению корнеобитаемого слоя. По некоторым представлениям относительно лучшая глубина обработки 40 и даже 60 см (Е. Е. Егоров, 1977).

В Западной Европе удовлетворительной мощностью пахотного слоя считается 25-30 см и более. Для окультуривания такого слоя почвы потребовалось систематическое известкование, травосеяние, внесение высоких доз органиче-6

ских и минеральных удобрений, значительное повышение содержания гумуса в пахотном слое (Г. Г Черепанов, 1985 г.). Ученые ГДР Н. Stubbe (1964 г.), Э. Рюбензам и К. Раух (1969 г.), исходя из того что площадь пашни в высокоразвитых индустриальных странах не может более расширяться, предлагали включение более глубоких слоев почвы в растениеводческий процесс. В таком случае они считали вполне возможным в течение двух десятилетий удвоить толщину пахотного слоя, что улучшит качество земель и позволит возделывать на этих почвах требовательные культуры. По данным G. Dubruck (1981 г.), в ФРГ минимальная граница требований растений к глубине обработки почвы 12-16 см, средняя 20-30 см и максимальная 35-40 см. Мощность пахотного слоя в этой части Германии с 1952 по 1982 г. увеличилась в среднем от 25 до 35 см. В США продуктивность основных полевых культур также связывают с глубиной корнеобитаемого слоя: чем больше его мощность, тем выше относительная продуктивность растений (Г. Г. Черепанов, В. М. Чудиновских, 1987).

В разработанной Белорусским научно-исследовательским институтом почвоведения и агрохимии интегральной модели оптимальных свойств дерново-подзолистых средне- и легкосуглинистых почв указана мощность пахотного горизонта 25-30 см (Т. Н. Кулаковская, 1978).

В массовой хозяйственной практике на дерново-подзолистых почвах республики вследствие длительной постоянной вспашки на глубину не менее 20-22 см сформировался гумусовый слой мощностью 22-25 см. Некоторые передовые хозяйства, получающие высокие урожаи (СПК «Агрокомбинат «Снов», СПК «Агрофирма «Лучники», ОАО «Оснежицкое» и др.), освоившие плодосменные севообороты, проводящие систематическое известкование и имеющие возможность вносить высокие дозы навоза и оптимальные минеральных удобрений, углубили и окультурили пахотный слой дерново-подзолистой почвы до 30-35 см.

Вместе с тем по мере накопления экспериментальных данных утвердилась и другая точка зрения. Так, Б. А. Доспехов (1975, 1978), проанализировав результаты многолетних и краткосрочных опытов, сделал вывод, что нет достаточно веских оснований для рекомендации углублять пахотный слой дерново-подзолистых почв до 30 см и более. Поэтому главная задача земледелия, по его мнению, - окультуривание существующего 20—25-сантиметрового пахотного слоя.

В длительных исследованиях Северо-Западного НИИСХ (В. А. Чернышев и др., 1979) постепенное углубление пахотного слоя дерново-подзолистой почвы до 30 см, а также глубокое безотвальное рыхление не повышали урожаев по сравнению со вспашкой на глубину 20-22 см и даже с лемешным лущением на 10 см. Не выявлены преимущества глубокой вспашки по сравнению с обычной и в опытах Черниговской областной сельскохозяйственной опытной станции (Н. Н. Любинецкий и А. А. Бакун, 1980).

Руководитель проблемы по обработке почвы в БССР (П. Е. Прокопов, 1967), обобщив результаты исследований, заключил: «Углубление пахотного горизонта почв, развитых на среднем и легком суглинке, а также на супесях сверх 20 см за счет припашки подзолистого горизонта при внесении средних доз органических и минеральных удобрений не дает надлежащего эффекта. Следовательно, задача состоит не столько в углублении, сколько в его окультуривании путем применения необходимого количества органических и минеральных удобрений, а на кислых почвах и извести. Углубление пахотного слоя за счет припашки части подзолистого горизонта даже при внесении средних доз удобрений и тем более без них должно рассматриваться как нарушение агротехники». Г. Д. Белов и А. П. Коробач (1979), отвечая на вопрос, какова должна быть глубина зяблевой обработки дерново-подзолистой почвы, также пришли к выводу, что глубина 20-22 см соответствует агротехническим требованиям возделывае мых в республике культур и обеспечивает получение максимальной их урожайности».

Это положение нашло подтверждение и в работах более позднего периода. Так, в книге «Адаптивные системы земледелия в Беларуси» (2001 г.) Н. Г. Бачило и Г. В. Симченков, длительное время проводившие исследования по обработке почвы в НИИ земледелия, отмечают, что все попытки углубить пахотный слой за счет припашки подзолистого горизонта не дали положительных результатов, поскольку уменьшалось содержание гумуса в пахотном слое и ухудшались его физико-химические свойства. Для нивелирования отрицательного действия припаханного подзолистого слоя на 1 см необходимо вносить 10 т/га органических удобрений. При этом углубление пахотного горизонта за счет припашки приводит к большим затратам ГСМ. И далее они отмечают, что углубление необходимо проводить путем разуплотнения подпахотного горизонта безотвальными орудиями.

Одним из факторов, ограничивающих рост и урожайность сельскохозяйственных культур, является избыточное уплотнение почвы, основная причина которого - механическое воздействие ходовых систем тракторов, почвообрабатывающих машин, средств для внесения в почву органических и минеральных удобрений, извести и др. Увеличение массы тракторов и другой сельскохозяйственной техники усиливает отрицательное воздействие на физические свойства почвы и продуктивность растений.

Вред избыточного уплотнения проявляется в повышенном сопротивлении почвы проникновению растущих корней растений, снижении некапиллярной скважности и в связи с этим в ухудшении водного, воздушного и питательного режимов. Уплотненная почва плохо впитывает и фильтрует влагу, а это при ливневых осадках способствует усиленному поверхностному стоку и эрозии (И. С. Рабочее, П. У. Бахтин и др., 1978).

В многолетних исследованиях ученые России, Беларуси, Германии и других стран отмечают снижение урожайности в результате уплотнения почвы ходовыми системами тракторов: кукурузы на зерно - до 30%, озимой пшеницы - до 27, сахарной свеклы - до 15, ячменя - до 24, картофеля - до 25% (В. Хатенский, М. Поскрсбко, 2006).

Для оценки физических свойств почвы в первую очередь нужно знать величину ее равновесной плотности, которая определяется структурным состоянием, гранулометрическим и минералогическим составом. Чем меньше будут различия между оптимальной и равновесной плотностью, тем, видимо, в менее интенсивной обработке будет нуждаться почва. Важное значение здесь имеет также скорость перехода почвы от приданного состояния к равновесному (В. П. Гордиенко, 1980).

В условиях Западного региона Нечерноземной зоны СССР диапазон равновесной и оптимальной объемной массы или плотности сложения пахотного слоя для ведущих полевых культур приведен в табл. 1.1. (Э. А. Реппо, Н. И. Афанасьев и др., 1984).

Таблица 1.1. Диапазон равновесной и оптимальной плотности почв Западного региона СССР

Почва

Плотность почвы, г/см3

равновесная

оптимальная

зерновые

картофель, свекла

кукуруза

бобовые

яровые

озимые

Дерново-подзолистая суглинистая

1,35-1,5

1,15-1,39

1,2-1,4

1,0-1,2

1,1-1,2

1,15-1,25

Дерново-подзолистая супесчаная

1,4-1,5

1,2-1,3

1,2-1,35

1,1-1,45

1,1-1,4

1,2-1,3

Придание пахотному слою благоприятного для культурных растений сложения посредством правильно выбранных приемов, способов и глубины обработки почвы способствует созданию условий для формирования высокого урожая.

Разнообразие приемов и способов обработки почвы в зависимости от конкретных условий определяется той теоретической предпосылкой, которая была принята за основу: необходимостью оборачивания обрабатываемого слоя почвы (вспашка); сохранением верхнего слоя почвы там, где ему и предназначено быть природой (безотвальная обработка) или их сочетанием.

Применение отвальной вспашки обосновывается необходимостью перемешивания слоев почвы (в связи с потерей структурности, снижением деятельности почвенной биоты и плодородия верхнего из них, предположением, будто гумус образуется в анаэробных условиях) и создания мощного гомогенного слоя, заделки органических удобрений и пласта многолетних трав, уничтожения сорняков (В. Р. Вильямс и др.).

Первый плуг (правильнее, соха) появился в конце IV тысячелетия до н. э. По своему устройству он представлял собой, скорее, почвоуглубитель, так как в конструкции плуга отсутствовал оборачивающий рабочий орган (отвал). Культурная же вспашка стала применяться после 1871 г., когда немецкий кузнец Рудольф Сакс экспонировал созданный им плуг на парижской выставке. В России соха была самым распространенным пахотным орудием на нечерноземных почвах вплоть до Октябрьской революции. Почва обрабатывалась мелко - сантиметров на 12, не больше (В. П. Ха-ланский, 1974; Ю. Ф. Новиков, 1976).

До середины 30-х годов XX в. вспашка на глубину 12-13 см считалась мелкой, 15-18 см - средней и 18-20 см -глубокой. По ГОСТу обработка почвы различными орудиями на глубину 8 см является поверхностной, от 6 до 16 см -мелкой, более 24 см - глубокой. Это необходимо иметь в виду при сравнении опытных данных и мнений ученых различных лет.

Н. С. Соколов (1956), обобщив результаты работ научных учреждений, отмечал, что в нечерноземной увлажненной полосе не установлено ежегодного распыления верхнего слоя (на чем Вильямсом была основана необходимость менять местами верхний 0-10-сантиметровый слой с разрушенной в период вегетации прочной комковатой структурой на нижний 10-20-сантиметровый с восстановленной структурой). «Можно категорически утверждать, - писал он, - что необходимость повсеместного оборачивания пахотного слоя на глубину не менее 20-22 см не подтверждается ни опытными данными, ни теоретическими положениями почвенно-агрономической науки. Сейчас микробиологами накоплен экспериментальный материал, подтверждающий, что гумус образуется преимущественно в аэробных условиях и, следовательно, микробиологическая теория отвальной вспашки несостоятельна» (И. С. Востров, 1989 г.).

Идея ненадобности в ряде случаев оборота пласта была высказана Д. И. Менделеевым еще в 1880 г.: он считал, что если почву покрыть листвой, соломой или каким-либо другим затеняющим материалом и дать ей спокойно полежать некоторое время, то она и без всякого вспахивания достигнет зрелости (С. М. Скорняков, 1977).

Приоритет в создании основ безотвальной и противо-эрозионной обработки почвы принадлежит И. Е. Овсинскому, который впервые в истории вообще отказался от пахоты в классическом виде. Работая агрономом в помещичьем имении, поставив многолетние опыты на Черниговщине, в Подолии и Бессарабии, он предложил и практически осуществил бесплужную систему обработки почвы, изложив ее в труде «Новая система земледелия» (1899, 1902). В нем есть и такие слова: «Знаменитый Крупп своими снарядами военного разрушения не принес столько вреда человечеству, сколько принесла фабрика плугов для глубокой вспашки».

И. Е. Овсинский исходил из предположения, что почва в естественном состоянии, за немногими исключениями, обладает достаточно хорошей воздухо- и водопроницаемостью за счет ходов дождевых червей, насекомых и отмсрших корней растений. Вспашка нарушает сесть каналов естественной почвы и обращает ее в однообразную массу, быстрее высыхающую в сухую погоду и сплывающуюся после дождей. Поверхностная обработка сконструированным им культиватором на глубину не более 5 см обеспечивала уничтожение сорняков, позволяла иметь рыхлый слой почвы для заделки семян, хорошо поглощающий влагу и создающий благоприятные условия для развития бактерий. Вместе с тем в одном из изданий своей книги И. Е. Овсин-ский рекомендовал применять и глубокое рыхление почв с непроницаемым подпахотным слоем.

Несмотря на положительную оценку системы Овсин-ского рядом авторитетных ученых (И. А. Стебут, 1901; Д. Н. Прянишников, 1902) и широкое подтверждение преимуществ поверхностной обработки почвы практикой хозяйств, она не получила одобрения со стороны большинства сельскохозяйственных учреждений и была отвергнута сторонниками глубокой отвальной обработки.

В 1913 г. стало известно о длительном опыте фермера Жана на глинисто-известковой почве юго-западной засушливой зоны Франции. Традиционную плужную вспашку он заменил пружинной культивацией - каждую последующую углубляя на 3-4 см и довел ее до 20 см. Навоз не запахивал, а вносил под культивацию, считая, что плуг помещает его слишком глубоко. При заделке же под культивацию семена сорняков, содержащиеся в навозе, быстрее прорастают и уничтожаются последующими обработками. «Метод Жана» имел распространение на юге Франции и в более поздней период.

В изданной в 1921 г. Ф. Ахенбахом (Восточная Пруссия) книге также была высказана идея о ненадобности и даже вредности оборачивания пахотного слоя, так как оно сопровождается ухудшением жизнедеятельности микроорганизмов почвы.

В 30-х годах XX в. в США сплошная распашка Великих равнин привела к образованию пыльных бурь, после чего эрозия почвы была объявлена угрозой нации. В 1943 г. вышла книга американского фермера Э. X. Фолкнера «Безумие пахаря», в которой он, как и И. Е. Овсинский, со всей страстностью и искренностью убеждает, что «плуг - это величайшее проклятие земли». Вот несколько интересных мыслей Фолкнера.

  • 1. Эрозия явилась результатом того, что применявшиеся приемы обработки земли вели к постепенному упадку органической активности в почве. Необходимо обильное количество органического вещества, и оно должно быть в поверхностном слое (заделано дисковыми орудиями на глубину 7 см), что создает как раз в поверхностном слое запасы воды, которыми могут непрерывно, пока они не истощатся, пользоваться корни культур.
  • 2. Верхние 15 см почвы содержат достаточное количество элементов пищи растений, чтобы дать максимальный урожай. Нет никакой нужды, чтобы корни проникали в почвенные глубины, так как распространение корней требует от самого растения питательных продуктов и использования запасов энергии.
  • 3. Всякий раз, когда мы пашем землю, мы зарываем семена сорняков и создаем новый запас их в почве, который возрождается при ее последующей вспашке. Образуется порочный круг. Неглубокая заделка зеленых удобрений в начале цветения сорных растений является лучшим способом очищения почвы от семян однолетних сорняков.

В то же время Фолкнер признавал, что в тех случаях, когда мощный пласт дернины не поддается обработке обычными дисковыми орудиями, вспашка является наилучшим приемом, хотя ее можно видоизменять, сняв с плугов отвал.

Книга Фолкнера была переведена на многие языки мира (в том числе и на русский в 1959 г.) и оказала существенное влияние на развитие теории обработки почвы ряда стран.

В США в районах, где сумма осадков не превышает 500 мм, повсеместно применяется плоскорезная обработка.

Из литературных источников известно, что в ЗО-е годы XX в. в Канаде почти не пострадали от пыльных бурь посевы украинских переселенцев, применявших элементы системы обработки почвы Овсинского. Эти факты побудили фермеров Канады к переходу на безотвальную обработку, которая позволила приостановить ветровую эрозию почв (В. П. Пономарев, 1980).

Интерес к работам И. Е. Овсинского, Жана, Э. X. Фолкнера и других проявился с новой силой в СССР в период освоения целинных и залежных земель. Особенно большой вклад в теоретическое обоснование и производственное освоение безотвальной обработки почвы внесли Т. С. Мальцев и А. И. Бараев.

Т. С. Мальцев впервые сформулировал исключительно важное положение о том, что однолетним растениям, как и многолетним, свойственно оставлять в почве органических веществ больше, чем они за свое кратковременное существование успевают у нее взять и в преобразованном виде использовать на создание своего тела. Сделав такой вывод, Т. С. Мальцев поставил вопрос о правомерности ежегодной вспашки с оборотом пласта и пришел к заключению о целесообразности замены пахоты периодическим глубоким безотвальным рыхлением (плугами без отвалов на глубину 30-40 см) и ежегодной поверхностной обработкой (дисковое лущение на глубину 10-12 см). Применяемая им с 50-х годов в колхозе «Заветы Ленина» Шадринского района Курганской области система обработки почвы позволила практически полностью освободиться от наиболее трудно искореняемых в посевах осота и пырея ползучего и усиленно вести борьбу с однолетними сорняками. Мальцевым также (1988) высказано предположение, что безотвальная пахота может оказаться эффективной на всех землях с малым плодородным слоем, например на дерново-подзолистых почвах. Т. С. Мальцев - бессменный полевод колхоза «Заветы Ленина» Шадринского района Курганской области был дважды удостоен звания Героя Социалистического Труда, лауреата Государственной премии, Почетного академика ВАСХНИЛ.

Используя идеи и опыт Т. С. Мальцева, США и Канады, ученые и специалисты под руководством А. И. Бараева, разработали целинную почвозащитную систему земледелия, ведущим звеном которой является сохранение пожнивных остатков на поверхности почвы и в основу которой положена плоскорезная обработка. Целина первая в стране отвергла тысячелетнюю классическую агротехнику поля и ее главное орудие - плуг.

А. И. Бараев (1964, 1966) считал, что в переходный период, пока поля еще не прошли через пар и сильно засорены сорняками, придется их осенью обрабатывать отвальными плугами; на полях, засоренных пыреем или осотом, осенняя обработка безотвальными орудиями малоэффективна. На этих полях переходить на безотвальную обработку можно лишь тогда, когда они пройдут через чистый пар, где многолетние сорняки будут уничтожены. Если в хозяйствах внедрена безотвальная обработка, освоены севообороты с короткой ротацией, введены чистые пары, значительно повышен общий уровень культуры земледелия, тогда можно обойтись без отвальной обработки.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что при длительной безотвальной обработке верхний 10-15-сантиметровый слой почвы содержит разложившиеся и полуразложившиеся остатки, более насыщен органическим веществом, он сравнительно рыхлый, способен хорошо пропускать осадки и весенние талые воды, предохранять нижние слои от потери воды через прямое испарение, более устойчив к эрозии. Процесс такого обособления верхнего слоя почвы при безотвальной обработке требует несколько лет, а возможно, и десятилетий. Если провести на таком поле вспашку отвальными плугами, то верхний слой будет заделан глубоко в почву и роль его тем самым утратится. Но чтобы быть уверенным в правомерности такого заключения, необходимо было в многолетних опытах про верить эффективность периодической отвальной вспашки на различных почвенных разновидностях в зависимости от условий увлажнения.

Почти через два десятилетия исследований и производственного опыта А. И Бараев (1984) заключил: «Плодородие почвы, содержание в ней гумуса должны постоянно повышаться внесением удобрений, посевом специальных культур и максимальным оставлением органических остатков на поверхности полей при обработке плоскорезными орудиями». В день 100-летия со дня рождения А. И. Бараева, академика ВАСХНИЛ, дважды Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской премии, научной общественностью отмечалось: «Сегодня идеи и опыт Бараева восприняты повсеместно, они по-прежнему актуальны и развиваются применительно к разнообразным условиям в разных зонах страны» (Земледелие, 2008, № 5, с. 3).

Помимо Северного Казахстана и Западной Сибири система бесплужного земледелия получила повсеместное применение в Полтавской области УССР под руководством Ф. Т. Моргуна - одного из самых последовательных приверженцев почвозащитной системы со времен ее освоения в Полтавской области, где он работал первым секретарем обкома партии (В. И. Кирюшин, 2008).

Исследования и практика Полтавщины подтвердили оправданность перехода от традиционной системы земледелия, основанной на вспашке, к бесплужной (дисковые бороны, плоскорезы, на склонах щелевание). Систематическая поверхностная плоскорезная бесплужная обработка почвы на глубину 10-12 см под все культуры севооборота повышает биологическую активность верхнего слоя почвы, накопление в нем гумуса и влаги, улучшает физические свойства и защиту ее от эрозии, экономит энергию, материально-технические средства, время и трудовые ресурсы (Ф. Т. Моргун, Н. К. Шикула, 1980, 1984, 1985).

На стадии изучения находились и вопросы внесения органических удобрений и бесплужной обработки под сахар ную свеклу, кукурузу и после многолетних трав. По способам заделки органических удобрений данные исследований и практического опыта противоречивы: в одних случаях явное преимущество за глубокой заделкой под плуг (А. Ф. Витер, Ф. А. Попов, 1969; А. М. Навочихин, 1984; В. Ф. Зубенко и др., 1986), а в других органические удобрения одинаково эффективны при вспашке и заделке дисковой бороной с последующей обработкой почвы безотвальными орудиями -плоскорезом, чизельным и безотвальным плугами (М. М. Ломакин, 1986). На период совершенствования системы земледелия рекомендуется сочетать в севообороте бесплужную обработку с отвальной. Оставалось не в полной мере выясненным, насколько оправданы опасения увеличения засоренности полей сорняками при бесплужной обработке и дифференциации пахотного слоя почвы по плодородию.

Исследованиями, проведенными в Нечерноземной зоне СССР (И. Б. Ревут, 1970, 1973; В. В. Гриценко, В. Лошаков, А. Рассадин, 1971, 1985; Б. А. Доспехов, А. И. Пупонин и др., 1975,1976,1981,1984; И. П. Макаров и др, 1985, К. И. Са-ранин, Н. А. Старовойтов, 1987) установлено следующее.

  • 1. На хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состав величина равновесной плотности сложения пахотного слоя близка или совпадает с оптимальной для роста и развития растений, и по этой причине нет необходимости в ежегодной интенсивной обработке почвы.
  • 2. Отвальную вспашку следует проводить под культуры, удобряемые навозом (так как при мелкой заделке эффективность его снижается, особенно на почвах легкого гранулометрического состава при недостатке влаги в период вегетации), при запашке сидеральных удобрений и подъеме пласта многолетних трав. Под озимые после многолетних трав, яровые зерновые и зернобобовые по пропашным вместо вспашки можно применять поверхностную (дискование на 6-8 см), мелкую (плоскорезная на 10 см или отвальное лущение на 10-12 см) обработку или безотвальное рыхление на 20-25 см. Переход на постоянную безотвальную обработку малогумусовых почв задерживает процессы их окультуривания, приводит к снижению плодородия в нижней части пахотного горизонта, увеличивает засоренность посевов, что способствует недобору урожая.
  • 3. Разделение (дифференциация) пахотного слоя по биологической активности и плодородию в этом регионе протекает более интенсивно, чем в зонах недостаточного увлажнения, и при поверхностной или безотвальной обработке заметно усиливается. Причем высокое плодородие наблюдается не в нижней части, как это предполагалось в классической агрономии, а в самой верхней, в которой сосредоточена большая часть растительных остатков и полезной микрофлоры, создаются лучшие условия для развития растений в начальный (стартовый) период вегетации. Увеличение гетерогенности частей пахотного слоя не снижает его плодородия в целом и поэтому не может служить теоретическим обоснованием необходимости ежегодной вспашки как средства перемешивания плодородия нижней части пахотного слоя и интенсивного окультуривания подпахотных горизонтов.

С. С. Сдобниковым (1980, 1985), принявшим за теоретическую основу оборачивания почвы необходимость изменения строения пахотного слоя с преимуществом плодородия в нижней его части, предложена система комбинированно-ярусной обработки. Непременными требованиями ее являются внесение больших доз навоза (100 т /га и более), перемешивание его с верхним слоем почвы дисковыми орудиями и заделка двухъярусным плугом на дно борозды с сохранением его внизу в течение ряда лет до следующего внесения навоза или запашки пласта многолетних трав в севообороте. По мнению разработчиков этой системы, такое оборачивание является главным средством экономного использования органического вещества, поддержания бездефицитного баланса гумуса, подавления развития сорняков, болезней и вредителей, сохранения глубокого пахотно го слоя, дальнейшего окультуривания почв. Этим создаются предпосылки для минимизации обработки почвы под другие культуры - применение щелевания, дисковых борон и противоэрозионных культиваторов, что позволяет сократить трудовые и энергетические затраты на обработку почвы на 20-30%.

Таким образом, за десятилетия произошли коренные изменения в технологии основной обработки почвы. В мировом земледелии все большее признание находит ее минимизация - максимальное сокращение количества обработок и уменьшение их глубины (полной или частичной замены глубокой и обычной вспашки менее энергоемкими, ослабляющими развитие эрозионных процессов приемами безотвального рыхления и поверхностной или мелкой обработки). Минимальная обработка наряду с экономией затрат труда и горючего меньше уплотняет почву, уменьшает риск эрозии, позволяет весной раньше приступить к работе, способствует улучшению структуры почвы, уменьшает испарение влаги, лучше выравнивает микрорельеф участков.

В США применение отвальной обработки все более сокращается. Например, фермеры штата Айова пашут почву лишь один раз в 5 или 6 лет. В основном же обходятся безотвальным лущением. По данным L. A. Spilde, Е. J. Deibert (1986), на высоком агрофоне минимальная обработка почвы (дискование, глубокая плоскорезная) может обеспечить урожай не ниже, чем отвальная, а иногда и несколько выше.

Результаты исследований, проведенных учеными Канады, убеждают в том, что отвальная вспашка (и тем более глубокая) не всегда способствует накоплению в почве необходимых запасов влаги и питательных веществ для растений. Более того, систематическая вспашка земель отвальными плугами, применение культиваторов, дисковых и зубовых борон благоприятствуют развитию ветровой эрозии, особенно легких почв степных провинций Канады (И. Гавва, 1986).

В Англии при выборе способов обработки первостепенное значение придается почвенной структуре и сложению пахотного горизонта, гранулометрическому составу, влажности и степени дренированности почвы. Для снижения засоренности посевов пыреем, если почве не угрожает выдувание или смывание ливнем, минимальную обработку раз в три-четыре года заменяют обычной вспашкой. Широко применяют и отвальное лущение после зерновых колосовых под озимый ячмень (И. В. Тринченко, 1984; В. С. Ball, 1986).

Немецкие ученые Е. Ruchm (1983), К. Bakumer (1984), F. Tebrugge (1985) установили, что при минимизации обработки почвы урожаи культур севооборота не снижаются. Даже при отсутствии достоверной разницы в урожаях между вариантами минимизация обработки почвы целесообразна, поскольку способствует снижению затрат труда и расхода горючего, а также переуплотнения почвы. По данным R. Otto и др. (1984), безотвальную обработку почвы можно проводить практически под все культуры. К увеличению засоренности почвы она не приводит. G. Kahnt (1981), J. Debruch (1983) считают, что безотвальная и мелкая обработка в течение нескольких лет способствует сохранению влаги в почве. A. Kunze (1982) утверждает, что временный отказ от применения плуга обеспечивает достаточное снабжение органическим веществом, хорошую структуру грунта и эффективную борьбу с сорняками. Предпочтение минимальной обработке почвы, по его мнению, следует отдавать полям после сахарной свеклы или картофеля. При обработке почвы под пропашные культуры целесообразна вспашка (W. Zumbach, 1982). По данным Т. Diet (1983), при безотвальной обработке почвы в неблагоприятные годы свекла всходит позже и медленнее развивается, но количество сахара в ней повышается. Е. Dietzich установил, что урожайность пшеницы, высеваемой после свеклы, при минимальной обработке почвы на 4-21% выше, чем по стандартной обработке. Применение минимальной обработки позволяет сократить время работы трактора К-700 на 80-120 ч на каждых 100 га. М. Suskivic, М. Kos (1983 г.) пришли к аналогичному выводу, что минимальную обработку почвы под озимую пшеницу в благоприятных условиях можно проводить после всех предшественников, особенно после поздно убираемых пропашных. В опытах D. Ermich, В. Hofmann (1982, 1983) после уборки сахарной свеклы почву вместо вспашки 2-3 раза обрабатывали дисковой бороной. Затраты труда и средств при этом были на 40-50% меньше, чем при традиционной вспашке. Урожайность озимой пшеницы при традиционной обработке была 5,44 т/га, при минимальной - 5,74 т/га.

В свою очередь, Д. Шпаар (2002 г.) отмечает, что результаты возделывания сахарной свеклы по почвозащитным технологиям неоднозначны. В зависимости от почвенных и погодных условий имеется положительный и отрицательный опыт. Преимущества вариантов почвозащитной технологии обработки почвы, в том числе и бесплужной, как правило, выявляются только после их многолетнего применения в севообороте.

В регионах Украинского Полесья (Л. Л. Фоменко, М. Д. Науменко, 1986 г.), центральной и западной зонах Беларуси (В. И. банковский, 1985; М. А. Корженевский, Н. Д. Мухин, 1985; В. М. Горошко, Я. А. Панферова, Г. Д. Белов, 1987 г.; А. И. Дубко, Ю. В. Савчук, Г. Д. Белов, 1988 г.), где преобладают легко- и среднесуглинистые и супесчаные дерново-подзолистые почвы, интенсивная обработка приводит к ускоренному разложению органического вещества, способствует усилению эрозионных процессов.

Основные предшественники озимых (клевер, многолетние травы) и пропашные культуры поздно освобождают поля, в результате чего при вспашке нередко затягиваются подготовка почвы и сев озимых, а также подъем зяби. Поэтому в этом регионе при возделывании озимых после люпина и других зернобобовых и однолетних трав вместо традиционной вспашки была доказана агроэкономическая целесообразность использования на основной обработке лемешных лущильников, дисковых орудий и чизельных куль тиваторов. При обработке пласта многолетних трав под озимые большинство исследователей пришли к выводу, что на полях с высокой засоренностью пыреем, осотом и многолетними сорняками наиболее эффективной является вспашка, а на хорошо окультуренных почвах, свободных от многолетних сорняков, клеверище можно обрабатывать дисками в два-три следа.

В опытах Г. В. Симченкова (1988) урожайность клубней картофеля при заделке органических удобрений дисковой бороной была несколько выше, чем при запашке (в среднем за четыре года соответственно 24,3 и 25,7 т/га.). Растения картофеля в начальный период роста лучше обеспечивались элементами питания и развивались более интенсивно, быстрее смыкали ботву в рядках. Во влажные годы от мелкой заделки навоза получена достоверная прибавка урожая. Общая продуктивность 9-польного севооборота при вспашке на 20 см под все культуры и полной их замене дисковым лущением на 10 см (под люпин, озимые пшеницу и рожь, лен, картофель, ячмень и овес) различалась незначительно - 5,27 и 5,42 т/га к. ед. Проанализировав результаты исследований длительных стационарных опытов, проведенных в Белорусском НИИ земледелия на дерново-подзолистой легко- и тяжелосуглинистой почве, Г. В. Симченков, В. И. Барташевич и др. (1992) пришли к заключению, что при своевременном и качественном проведении основной обработки почвы осенью и научно обоснованном применении эффективных гербицидов высокозатратную вспашку в севообороте можно заменить без снижения его продуктивности мелкой и безотвальной обработками не только на 50, но и на 70%.

В последующем ученые того же института Л. А. Булавин, С. С. Небышенец (2007), отмечая актуальность и значимость энергосбережения для отечественного земледелия, необходимость широкомасштабного внедрения в республике ресурсосберегающей и природоохранной системы обработки почвы, считают целесообразным провести в различ ных регионах стационарные полевые опыты на наиболее контрастных почвенных разностях. Основной задачей этих исследований, по их мнению, должно стать определение в конкретных почвенно-климатических условиях минимально допустимого в севообороте объема отвальной вспашки и максимально возможного объема применения посева в необработанную почву с помощью почвообрабатывающе-посевных агрегатов, имея в виду, что оставшаяся площадь будет обрабатываться с помощью консервирующей (мульчирующей) безотвальной и мелкой обработки.

Ученые Научно-практического центра НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства И. Д. Лепешкин, А. А. Точицкий, С. Ф. Лойко (2007) также отмечают большие потенциальные возможности минимальной обработки (экономия рабочей силы, оборудования и топлива; обеспечение высокой оперативности полевых работ в условиях ограниченного времени и сжатых сроков, характерных для осеннего сева; улучшение почвенных условий и снижение риска развития водной и ветровой эрозии). Минимальную обработку почвы под озимые зерновые культуры можно применять после любого предшественника, кроме многолетних трав.

Значительный вклад в освоение прогрессивных способов обработки почвы внесла книга «Обработка почвы и плодородие» (2003, 2004), в которой В. А. Заленский описал теоретические основы минимизации, ее проведение и привел результаты собственных исследований в сельскохозяйственных предприятиях, данные научных учреждений республики, стран ближнего и дальнего зарубежья.

Применение того или иного способа (системы) основной обработки сказывается на противоэрозионной устойчивости почвы. Известно, что для образования гумусового слоя природе и земледельцу потребовались тысячелетия, а разрушить (потерять) его можно при неправильной обработке и проявлении эрозии очень быстро.

Проблема защиты почв актуальна и для Беларуси. Общая площадь эродированных и эрозионно-опасных зе мель в республике за последние 30 лет увеличилась от 2,1 до 3,8 млн/га - 45% пашни. В результате нарушается гумусовый горизонт, теряются питательные вещества, ухудшаются агрохимические, физические и водно-воздушные свойства почв, снижается урожайность сельскохозяйственных культур и качество выращенной продукции. Эрозия почв ведет к загрязнению вод, заилению рек, водохранилищ и обеднению фауны почвы: уменьшается количество червей и других землероев, что отрицательно влияет на численность птиц и диких животных, обедняется видовой состав флоры (В. В. Жилко, 1986; Н. И. Дружинин, 1989; В. П. Валько, 2004).

В Центральной части Беларуси, где обычно образуется значительный снежный покров и выпадает более половины суммы годовых осадков в течение вегетационного периода (нередко в виде ливней), развита водная плоскостная эрозия. В южной (Полесской) зоне, где весной и в начале лета часто бывает мало осадков, имеется большое количество дней с эрозионно-опасными ветрами и наблюдается низкая относительная влажность приземного слоя воздуха, обусловливающая высыхание поверхности легких минеральных почв и осушенных торфяников, довольно широко проявляется ветровая эрозия. Применяемая все еще на преобладающей части пахотных земель республики единая система зяблевой обработки с оборотом пласта без учета рельефа местности и особенностей погоды способствует снижению устойчивости почвы к эрозии.

Основным принципом противоэрозионной обработки почвы является снижение ее интенсивности и создание мульчирующего слоя из растительных и пожнивных остатков. Считается общепризнанным, что лучшая почвозащитная эффективность достигается при проведении разноглубинной зяблевой безотвальной обработки, основанной на использовании дисковых борон, чизельных плугов, чизельно-дисковых культиваторов, глубокорыхлителей-щелерезов.

Дальнейшая интенсификация земледелия выдвигает в число первоочередных проблем рациональное использование ресурсов, за счет экономии которых планируется получить 75-80% сельскохозяйственной продукции. Наиболее энергоемкой отраслью является растениеводство, на долю которого приходится 50-80% энергозатрат в сельском хозяйстве (М. М. Севернее, 1986, 1987).

На проведение обработки почвы расходуется около 25% трудовых затрат и 30-40% топлива. Совершенствование системы обработки почвы в зональном разрезе позволяет обеспечить рост урожайности сельскохозяйственных культур, повышение плодородия почвы, надежное подавление сорных растений при непременном экономном использовании трудовых и топливно-энергетических ресурсов. Исследования и производственный опыт показывают, что замена глубокой и обычной вспашки безотвальной обработкой позволяет повысить производительность труда и уменьшить расход топлива. Так, по данным исследований, проведенных в центральной и южной части Беларуси (Г. Д. Белов и др., 1988; В. И. банковский, 1989), выработка за 1 ч сменного времени при вспашке плугом ПЛН-5-35 на глубину 18-20 см составляла 1,26 га, при дисковании БДТ-7 на глубину 9-10 см - 4,4 га, чизельной обработке КЧ-5,1 на глубину 18-20 см - 2,6 га. Расход топлива на вспашку - 14,1 кг/га, в то время как для обработки чизельным культиватором и широкозахватной дисковой бороной требуется 5,62 и 3,8 кг/га соответственно. Н. Н. Цыбулька, А. Ф. Черныш, Л. А. Ти-шук, А. В. Юхновец (2000) на основе проведенных ими исследований пришли к следующим выводам:

на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах, подверженных эрозионным процессам, отвальную вспашку можно заменять безотвальной (чизельной и поверхностной) обработкой под озимые и яровые зерновые культуры без существенного снижения их урожайности;

замена отвальной вспашки чизельной и поверхностной обработками почвы позволяет повысить производительность труда в 2,2-3,4 раза, сократить затраты труда в 2-4 раза, обеспечить экономию горючего в количестве 11,2-13,9 кг/га. По расчетам, проведенным в наших многолетних полевых опытах, энергетические затраты при различных способах основной обработки почвы на вспашке (глубина 20 см, МТЗ 1221 и ПГП-4-40) и дисковом лущении (глубина 8-10 см, Т-150К и БДТ-7) составили: производительность - 1,04 и 3,18 га/ч; расход топлива - 16,4 и 5,9 кг/га; затраты труда - 0,95 и 0,31 чел.-ч/га; энергетические затраты - 1071 и 457 МДж/га соответственно.

Таким образом, анализ состояния дел в мировой науке и практике показывает, что происходит интеграция всех знаний, полученных к настоящему времени по вопросам основной обработки почвы и создание (освоение) наиболее рациональной и эффективной ее системы, сочетающей самые разные принципы подхода к решению главных задач в земледелии, связанных со способами и глубиной основной обработки почвы. Это в такой же степени важно и для нашей республики, так как официально принятая и существующая в основной массе сельхозпредприятий система основной обработки почвы не удовлетворяет запросов производства и экономики. Необходима детальная научная проработка этих вопросов в специально смоделированных опытах с целью создания дифференцированной системы основной обработки, строго привязанной к конкретным природным и хозяйственным условиям.

Для установления зональных особенностей воздействия разной интенсивности механической обработки почвы (систем обработки в севообороте) на физические, химические и биологические процессы, протекающие в почве, урожай и качество продукции особую ценность представляют длительные стационарные полевые опыты, результаты которых являются основой для развития теории минимизации и разработки достаточно обоснованных рекомендаций производству.

Целью наших исследований по совершенствованию основной обработки дерново-подзолистой почвы и являлось изыскание возможностей замены или сочетания глубокой (25-30 см), обычной (20-22 см) и мелкой (10-12 см) вспашки с поверхностной обработкой и безотвальным рыхлением. По данной проблеме на Опытной научной станции по сахарной свекле проводятся исследования в двух стационарных полевых опытах, один из которых заложен на дерново-подзолистой легкосуглинистой (50 лет), а второй - на супесчаной (30 лет) почве.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >