Новости
09.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


17.12.2015

Как справедливо подчеркивал И.А. Стебут в своем труде «Основы полевой культуры и меры к ее улучшению в России», в полевой культуре человек владеет средствами изменения почвы. Обработка почвы позволяет регулировать в желательном направлении ее водный, воздушный, тепловой и питательный режимы, оказывая одновременно влияние на темпы эрозионных процессов, уровень загрязнения нитратами грунтовых вод (оно значительно ниже, если не проводится глубокого рыхления), последействия предшественника, а также биотические компоненты, в т.ч. состав и активность почвенного зооценоза, микрофлоры и т.д. Благодаря обработке почвы, изменяется ее строение, влагоемкость и скорость поступления воды в зону корневой системы растений. Влажность почвы, подчеркивал A.A. Измаильский, зависит от ее строения едва ли не больше, чем от количества атмосферных осадков. Обработка почвы с учетом типа корневой системы возделываемой культуры (стержневой, мочковатой) влияет на использование удобрений в корнеобитаемом слое, т.е. позволяет регулировать эффективность их применения. Так, рыхление подпахотного горизонта наиболее эффективно для культур со слабопроникающими в нижние слои корнями.
Вопросам обработки почвы (одним из самых дискуссионных в истории земледелия) посвящены многие работы В.В. Докучаева, П.А. Костычева, Н.М. Тулайкова, В.Р. Вильямса, В.П. Мосолова и других выдающихся ученых. При этом большинство исследователей подчеркивают необходимость применения регионально дифференцированных систем подготовки почвы. Весь опыт развития земледелия показывает, что при разработке региональных систем обработки почвы прежде всего должны учитываться особенности геоморфологических, почвенных и метеорологических условий, а также специфика адаптивного и средообразующего потенциала культивируемых видов и сортов растений. Особенно важное значение адаптивно-дифференцированный подход к обработке почвы имеет в условиях склонового земледелия (где вследствие развитости эрозионных процессов важно уменьшить напряженность механических воздействий на почву), а также при освоении солонцовых и засоленных почв.
В условиях преимущественно химико-техногенной интенсификации растениеводства все больший вред наносит так называемая «машинная деградация почвы», обусловленная тем, что каждый гектар пашни в среднем за год не менее 2-5 раз подвергается действию ходовых систем тяжелых тракторов и транспортных средств. В результате чрезмерного переуплотнения почвы (до 10-15 проходов по полю тяжелой техники) ухудшаются ее агрофизические свойства и, как следствие, на 30-40%, или на 5-12 ц/га, снижается урожайность зерновых. При интенсивных системах обработки почвы происходит активизация биологических процессов, ускоряется разложение гумуса, увеличиваются потери питательных веществ и влаги, усиливается ветровая и водная эрозия почвы, переуплотняется пахотный горизонт (на 20% и более), снижается урожайность большинства культур. Неслучайно в последние годы утверждается точка зрения о необходимости создания агрофильной системы сельскохозяйственных машин, уменьшающей уплотнение и разрушение физической структуры почвы. Одновременно во многих странах и особенно в США все шире применяется почвозащитная обработка почвы: минимальная (безотвальная обработка дисковыми орудиями, чизельными плугами или культиваторами) и нулевая (прямой посев по стерне, совмещение обработки почвы с посевом). Так, в Кукурузном поясе США долю минимальной обработки предполагалось увеличить с 35 до 64%.
Идея поверхностной обработки почвы, как альтернатива постоянной глубокой вспашки с оборотом пласта, возникла в России еще в начале XX в. В США и Канаде этот способ получил широкое распространение в 1930-х гг. в связи с резко возрастающими масштабами эрозии почвы. В 1943 г. вышла книга Эдварда Фолкнера «Безумие пахаря», в которой были проанализированы истоки бедствия, связанные с пыльными бурями и опустыниванием, вызванными повсеместным использованием плуга с отвалом. В настоящее время тенденция к переходу от плужной вспашки к минимальной и нулевой обработке почвы стала повсеместной.
Между тем, согласно обобщенным Baeumer данным, при нулевой обработке почвы по сравнению с обычной увеличивается содержание органических веществ в верхнем слое; снижается аэрация и температура почвы, что ограничивает процессы минерализации и нитрификации; возрастают потери азота вследствие выщелачивания нитратов; уменьшается количество доступного для растений азота; уменьшается общая масса корневой системы растений и для нее характерно более поверхностное залегание (последнему способствует накопление фосфора и калия преимущественно в верхнем слое); всхожесть семян нередко составляет 60-80%; растительные остатки (включая солому злаковых) могут содержать растворимые в воде фитотоксические вещества; усиливается негативное действие остаточных количеств стойких гербицидов и опасность потери урожая в экстремальных погодных условиях (засуха, сильные ливни).
Считается, что нулевая обработка наиболее пригодна при возделывании озимых зерновых культур, тогда как урожайность сахарной свеклы и картофеля (культур более требовательных к высокой пористости почвы), при такой обработке на некоторых типах почв в ФРГ снижалась на 5-25%. С переходом к нулевой обработке усложняется борьба с сорняками, требуются большие затраты на пестициды, азотные удобрения и расширение набора сельскохозяйственной техники. В то же время нулевая обработка почвы обладает и целым рядом важных преимуществ, поскольку позволяет уменьшить процессы водной и ветровой эрозии почвы, снизить энерго- и трудозатраты, лучше сохранить запасы влаги, провести посев в более ранние сроки и т.д. Поэтому вопрос о переходе к минимальной и нулевой обработке в каждом конкретном случае должен решаться с учетом типа почвы, рельефа, особенностей возделываемой культуры, климатических и погодных условий, обеспеченности гербицидами и многих других факторов.
Адаптивные системы и технологии рационального землепользования (включая биологизацию этих процессов) формируются с учетом физико-химических и топографических особенностей участка, специфики возделывания и чередования культур (сортов), погодных условий и пр. При этом учитывается степень влажности, плотности и дренированности почвы, обеспечиваются хорошее перемешивание, снижение водной и ветровой эрозии, ускорение сроков проведения работ, сохранение запасов влаги и пр. От способа обработки почвы существенно зависит и расход энергии (табл. 5.16). Так, переход к нулевой обработке позволяет сократить расход энергии горючего на 50%.

Основы адаптивно-дифференцированной системы обработки почвы

Особого внимания заслуживает влияние способов обработки почвы на развитие вредных организмов. Согласно обобщению Танского, глубокая пахота с оборотом пласта считается наиболее эффективным средством снижения численности окукливающихся в почве насекомых (хлебные жуки, ряд совок, луговой мотылек, злаковые мухи и др.). Одновременно отвальная вспашка является важнейшим средством, позволяющим уменьшить запасы инфекций бурой ржавчины, мучнистой росы, септориоза. Зяблевая пахота с лущением стерни уменьшает засоренность посевов в 4 и более раз. Хотя поверхностная обработка почвы и имеет целый ряд преимуществ по сравнению с глубокой пахотой, она способствует увеличению разнообразия и численности вредных насекомых. Так, в Краснодарском крае, т.е. в зонах достаточного увлажнения, при поверхностной обработке повышается численность проволочников и подгрызающих совок, создаются благоприятные условия для уходящих на зимовку личинок хлебной жужелицы, повышается интенсивность развития и распространения корневых гнилей и, в частности, запас возбудителей септориоза, существенно возрастает засоренность полей злаковыми сорняками, корнеотпрысковыми и корневищными многолетниками. Показано также, что нулевая обработка почвы в большинстве случаев повышает интенсивность развития болезней. В целом, заключает Танский, замена обработок почвы с оборотом пласта на поверхностные и нулевые обработки почвы в обычных условиях приводит к резкому усилению развития вредных организмов, приближая фитосанитарное состояние соответствующих агроценозов к естественным экосистемам и сохраняя значительно большую его зависимость от почвенно-климатических и погодных факторов по сравнению с изменением технологии возделывания сельскохозяйственной культуры.
В 1935 г. ежегодные потери почвы в США в результате эрозии составляли 2,7 млрд т в год. К концу XX столетия деградация земель была уже связана с комплексом факторов (водной, воздушной эрозией, орошением и осушением), а общие потери гумуса достигли 658 млн т в год. В 1996 г. нулевая и минимальная обработка почвы использовалась в США на 41,7 млн га, т.е. 30% обрабатываемой площади, что обеспечивало сохранность почвы на 84,9-99,4%. За 1936-1994 гг. здесь на 57 млн га было введено контурное земледелие, на 17,9 млн га проведено террасирование, на 47,2 млн га введена система промежуточных посевов, сооружено 2497 тыс. влагосборных резервуаров.
Исследования, проводившиеся в США в течение более 50 лет по системам обработки почвы, показали эффективность (рост урожайности и чистой прибыли) сочетания беспахотной и гребневой обработки с использованием мульчирующих растительных остатков. Ориентированные на ресурсоэнергосбережение, рост продуктивности, экологической устойчивости и рентабельности агроэкосистем способы обработки почвы (нулевая (беспахотная), поверхностная и гребневая с использованием чизеля, дискового плуга, проволочного культиватора) в США включают:
1. Сохранение растительных остатков для защиты почвы от эрозии, в т.ч. мульчирование соломой, использование покровных культур и пр. Так, службой по рациональному использованию почвы (SGS) разработаны эквиваленты измельченных растительных остатков (SGE) для различных растительных покрытий. При этом величина SGЕ варьирует от 40-100 кг/га растительных остатков сои, сорго, подсолнечника до 530-880 кг/га стеблей люцерны, озимой пшеницы, злаковых пастбищных трав. Считается, что, чем меньше органических веществ (гумуса) в почве, чем больше степень аридности (засушливости) зоны и размеры полей севооборота, тем больше должно быть растительных остатков.
2. Важнейшими условиями реализации новых способов обработки почвы (нулевой, гребневой и пр.) являются:
- способность сортов обеспечить появление дружных всходов при более низкой температуре почвы и большей ее влажности, противостоять заболеваниям корневой системы, опережать сорняки по скорости ювенильного роста (смыкание растительного покрова) и высоте;
- эффективное использование растительных остатков в качестве мульчи, т.е. изолирующего слоя, за счет равномерного распределения растительных остатков при комбайновой уборке, а также оптимальной величины фракции соломы и половы;
- необходимость учитывать, что мульчирование почвы влияет как на физические, так и химические свойства (снижает температуру поверхностного слоя, увеличивает его влажность и плотность, уменьшает аэрацию, увеличивает содержание органических веществ и т.д.). Одновременно изменяется и архитектоника корневой системы растений (уменьшается общая масса корней и глубина их проникновения), что требует более локального внесения минеральных удобрений.
- особенности взаимосвязи между способом обработки почвы, характером засоренности поля и видами применяемых гербицидов. Наибольшие трудности при переходе к нулевой или поверхностной обработке почвы создают многолетние сорняки, в связи с чем роль гербицидов как средства уничтожения сорняков, существенно возрастает;
- прямое и/или косвенное влияние каждого из способов обработки почвы на ее биотические компоненты. В качестве факторов, изменяющих динамику численности популяций полезной и вредной почвенной фауны и микрофлоры, выступают физико-химические свойства почвы (температура, влажность, содержание органических веществ), наличие сорной растительности, а также инфекционного начала разных болезней (болезнетворных организмов) в растительных остатках. Все это требует соответствующей корректировки как в использовании почвенных инсектицидов, гербицидов, минеральных удобрений, мелиорантов, сельскохозяйственной техники, так и возделывания более толерантных и резистентных сортов (устойчивых к грибам, бактериям, вирусам, нематодам и др.).
Специально проведенные опыты в нашей стране показали, что минимальная обработка почвы без ущерба для урожая обеспечивает экономию энергетических ресурсов и трудовых затрат соответственно на 45 и 25%. Применение минимальных и поверхностных обработок позволяет сохранить оптимальную плотность в значительной части верхнего слоя черноземов, т.е. создает более благоприятные условия для роста и развития растений. В центральном районе Нечерноземной зоны наиболее высокий агротехнический и экономический эффект минимизации основной обработки достигался при ежегодном чередовании вспашки на 28-30 см и дисковой обработки на 8-10 см. В степной зоне обыкновенных черноземов применение поверхностной обработки дало положительные результаты независимо от условий увлажнения при посеве озимых после кукурузы и других пропашных культур, тогда как после парозанимающих культур сплошного сева поверхностная обработка оказалась эффективна лишь в засушливые годы. Особую роль переход к минимальной обработке почвы приобретает в условиях склонового земледелия, поскольку в сочетании с другими агротехническими приемами способствует повышению эрозионной устойчивости сельскохозяйственных земель.
По данным немецких авторов, производительность плуга составляет 0,5 га/час; техники, используемой при почвозащитной обработке - 1 га/час, а при нулевой обработке (прямой посев) - 2 га/час. При этом, как показывают наблюдения, во многих случаях в такой ситуации пестицидов требуется больше, чем при традиционной вспашке с помощью плуга, что может поставить под сомнение целесообразность перехода к новой системе обработки. В то же время при ее применении, и в особенности в случае прямого посева, увеличивается водоудерживающая способность почвы, а оставляемый на ее поверхности слой соломы снижает непродуктивные потери влаги на испарение. Кроме того, после поверхностного лущения в почве сохраняются капилляры, по которым идет снабжение растений водой из более глубоких слоев в засушливый период. Все это благотворно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур.
В ряде исследований не подтвердилось распространенное мнение о большем расходе гербицидов при менее интенсивных обработках. Другое дело фунгициды, которых почти всегда требуется больше, поскольку в растительных остатках выживают возбудители многих болезней. Почвозащитную обработку следует проводить не на каждом поле и не каждый год. Нет смысла делать это и на легких песчаных почвах, а также плохо дренированных и переувлажненных. В целом же способы обработки почвы должны быть адаптивно-дифференцированными. Так, бесплужная обработка дает больший эффект при весенней засухе, тогда как при достаточной водообеспеченности, наоборот, лучшие условия создаются на участках с обычной обработкой.
Переход на беспахотную технологию требует большей агрикультуры и земледельческого мастерства для защиты агроценозов от вредителей и сорняков, предотвращения водной и ветровой эрозии почв и т.д. Так, для адресного повышения адаптации приемов и способов обработки почвы, по мнению саратовских ученых, следует дифференцировать экологические условия и выделить характерные для природных зон и микрозон основные типы агроландшафтов. Причем в Поволжье и Саратовской области при выделении ландшафтных структур одним из основных интегральных факторов является рельеф, с учетом которого, а также крутизны склонов, категории земель и степени проявления эрозии почв выделено 9 основных типов агроландшафтов с регламентируемым уровнем антропогенной нагрузки. Проведенные соответствующие оценки показали, что в зависимости от природных зон и типов агроландшафтов биоклиматические показатели (БКП) изменяются от 50 до 110 баллов, что следует учитывать при выборе способов обработки почвы, размещении и возделывании сельскохозяйственных культур. С этой целью для равнинных, склоновых, дефляционно-опасных условий разработаны дифференцированные системы обработки почвы, а также обосновано чередование ее оптимальных глубин в севооборотах, для которых выявлены закономерности в изменении пищевого режима, водно-физических и биологических свойств почвы. Предложенное дифференцированное применение систем обработки почвы по природным зонам и микрозонам повышает производительность работ при подъеме зяби в 1,5 раза, уменьшает дефляцию почв в 2-4 раза, увеличивает урожай зерновых культур на 1,7-2,1 ц/га, предотвращает потери гумуса от эрозии.
При возделывании сельскохозяйственных культур на обработку почвы приходится от 20 до 40% прямого расхода топлива, а соответствующая доля энергетических затрат не превышает 12% при выращивании озимой ржи и 9% - яровых культур. Между тем применение комбинированных агрегатов, выполняющих одновременно вспашку, культивацию, боронование и прикатывание верхнего слоя почвы, экономит от 40 до 60% энергии. Чередование отвальной вспашки и поверхностной обработки почвы зависит от типа последних. Если на черноземных землях отвальный плуг следует применять через 3-4 года, то на тяжелых почвах - ежегодно.
В основу формирования требований к адаптивности новой растениеводческой техники, по мнению Краснощекова, должны быть положены:
- вписываемость техники в физиологические особенности возделываемых и убираемых растений - технологическая приспособленность операционных машин;
- обеспечение зональных почвенно-климатических особенностей производства продуктов растениеводства;
- адаптивность машин к условиям разнообразных производственных отношений растениеводческих товаропроизводителей (семейное, коллективное производство при частной и коллективных формах собственности на технику и производимую продукцию);
- первоочередное обеспечение ресурэнергосбережения - снижение затрат труда, капитала, энергии, материалов и т.д. в процессе машинного производства;
- экологическая безопасность технических средств при интенсивных технологиях производства растениеводческой продукции.
Краснощеков справедливо считает, что в системе интенсивного производства растениеводческой продукции (оптимизированного применения средств техногенной интенсификации) при построении комплекса машин для возделывания и уборки однотипных растений имеется множество ограничений, что обусловливает неуправляемый рост типов и размеров машин. Например, для возделывания зерновых колосовых по техногенно-интенсивным технологиям только в одной зернопроизводящей зоне в комплекс машин включается более 40 наименований техники применительно к одному классу энергетических средств. При увеличении классов до 2-4, что оптимально для разных зернопроизводителей, и умножении их на примерно 20 зернопроизводящих зон России набор машин для производства зерна может насчитывать сотни наименований и типоразмеров. На таком принципе в нашей стране - удовлетворении потребности зон производства, операционных технологий и т.д. - и строилась система машин, насчитывающая только для растениеводства более 3 тыс. типоразмеров. Очевидно, что на долговременном этапе реформирования нужна новая научная концепция построения машин для растениеводства - формирование соответствующего адаптивного комплекса сельскохозяйственной техники. С инженерных позиций наиболее целесообразным направлением решения этой задачи, по мнению Краснощекова, следует считать создание адаптивной, быстро настраивающейся к условиям производства (зоне, технологическим операциям, типу товаропроизводителей и т.д.) техники на базе ее универсализации, комбинирования, блочного формирования, сменности рабочих органов и поиска нетрадиционных решений.