Современный подход к систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения

УДК 631.51

современный подход к систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения

Г.Н. ЧЕРКАСОВ, член-корреспондент РАН, директор

И.Г. ПЫХТИН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

А.В. ГОСТЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией

Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация

Резюме. В работе предлагается авторский вариант систематизации обработок почвы с учетом современных тенденций в развитии почвообрабатывающих орудий. Она представлена четырьмя иерархическими уровнями, отражающими всю полноту существующих сегодня обработок. Самый низший элемент в иерархии - технологическая операция, представленная 7 разновидностями. Различные наборы технологических операций формируют технологические приемы (второй иерархический уровень), сочетания которых образуют способы основной обработки почвы (третий иерархический уровень). совокупность различных способов в севообороте -это система, наивысший иерархический уровень, зависящий от долевого насыщения различными способами. Представленный подход основан на оптимизации количества применяемых терминов, связи приёмов и способов обработки почвы с типом используемой машины и основным показателем её воздействия на почву. Для приемов и способов почвообра-ботки необходимо выделять отдельные систематические единицы - «вид приема» и «вариант способа», так как их выполнение возможно почвообрабатывающими машинами различного типа по-разному влияющими на почву. Приведены таблицы зависимости приемов обработки почвы от технологических операций и принадлежности основного перечня обработок почвы к разработанной систематизации, а также ее графическое отображение. Использование предлагаемого подхода в научно-исследовательских и учебных заведениях сельскохозяйственной отрасли Российской Федерации будет способствовать унификации и корректному сопоставлению результатов современных научных исследований по обработке почв, проведенных разными учеными нашей страны, позволит повысить качество исследований. Ключевые слова: агротехно-логии, обработка почвы, система, способ, прием, термины. Для цитирования: Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г., Гостев А.В. современный подход к систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №1. С. 5-8.

и отдельных приёмов. Особое внимание следует уделить термину «нулевая обработка», под которым некоторые ученые понимают отсутствие только основной обработки почвы, но предполагая наличие прочих (например, предпосевных) обработок; неточности понимания «поверхностной обработки почвы», ограниченной всего глубиной в 6-8 см, «минимальной обработки», под которой иногда понимают и безотвальную обработку на среднюю глубину и так далее.

Не способствует удовлетворительному пониманию и действующий ГОСТ 16265-89 [6] на термины и определения в области земледелия: непонятно по каким причинам в нём отсутствует термин «способ обработки почвы». На наш взгляд, это основополагающий термин, широко применяемый в производстве и научных изданиях и подразумевающий одновременное или с разрывом во времени взаимообусловленное воздействие на пахотный слой почвы одним или несколькими приёмами, относящимися исключительно к основной обработке почвы. По существу, не делается различия между терминами «приём» и «способ обработки почвы», однако совершенно ясно, что приём -это однократное воздействие на почву каким-либо орудием. Такое недопонимание допускается даже в диссертациях на соискание ученой степени доктора наук. Кроме того, не ясно из каких соображений отсутствуют термины «нулевая» и «полосная» обработки, хотя способ посева зерновых без основной и предпосевной обработки почвы агрегатами прямого посева, как и полосную обработку изучали ещё в 80-х гг. прошлого столетия.

К сожалению, на текущем этапе развития земледельческой науки до сих пор не выработан единый подход к использованию терминологии по обработке почвы. Часть терминов не имеет конкретного определения в смысле каких-либо нормативных показателей,

Таблица 1. Предложения отечественных ученых по системам обработок почвы

Появление в последние годы новейших сельскохозяйственных машин для обработки почвы, весьма раз-нопланово влияющих на её свойства, привело к возникновению множества терминов, связанных, в основном, с мнением разработчиков техники, что внесло большую путаницу в их понимание. Причём это коснулось и систем основной обработки почвы (табл. 1), и способов,

Предлагаемые системы

отвальная на глубину 30 см, отвальная на глубину 20 см, отвальная на глубину 12 см, фрезерная на глубину 12 см, фрезерно-плоскорезная, минимальная, лущение на глубину 6-8 см, плоскорезная разноглубинная, комбинированная, плоскорезная глубокая, плоскорезная на глубину 12 см, лемешно-плоскорезная

отвальная на глубину 30 см, отвальная разноглубинная, комбинированная (отвально-плоскорезная), комбинированная (плоскорезно-отвальная), отвальная на глубину 20-22 см, минимальная отвальная, плоскорезная на глубину 20-22 см, минимальная плоскорезная, поверхностная, плоскорезная на глубину 30-32 см

отвальная разноглубинная, отвальная минимальная, мульчирующая глубокая, мульчирующая разноглубинная, мульчирующая минимальная, комбинированная глубокая, комбинированная разноглубинная, комбинированная минимальная, нулевая, гребне-грядовая

плоскорезная, отвально-плоскорезная, отвально-нулевая, минимально-нулевая

по территориальному признаку, особенностям используемых земель, целевому назначению, типам и видам севооборотов -всего 24 названия. Системы: отвальная, безотвальная, комбинированная._

Авторы, год

Макаров И.П., Аверьянов Г.Д., Матюшин М.С. (1984) [1]

Новиков В.М. Исаев А.П. (1988) [2]

Кирюшин В.И. (2006) [3]

Показаньев С.А. (2007) [4]

Солодун В.И. (2011) [5]

делающих их лучшими для понимания, или же выявляющих характер влияния на побочную продукцию и прочее. Например, под поверхностной обработкой почвы понимают обработку почвы на глубину до 8 см, но современные дисковые бороны и дискаторы рыхлят значительно глубже.

Многие способы и приёмы обработок почвы явно относятся к разным вариантам исполнения, но в терминах не выделяются. Например, вспашка - приём обработки почвы плугами, обеспечивающий оборачивание обрабатываемого слоя не менее чем на 135о и выполнение других технологических операций, но под этим же термином подразумевается плантажная вспашка, ступенчатая вспашка, гребнистая вспашка, двухъярусная вспашка, комбинированная вспашка и др.; безотвальная обработка - обработка почвы без оборачивания обрабатываемого слоя, под этим способом подразумевают плоскорезную обработку, чизель-ную обработку, противоэрозионную обработку и др.

Изложенное приводит к выводу, что в пределах «способа» необходимо дополнение «вариант способа», позволяющий чётко понимать к чему конкретно обработка относится или каким техническим средством осуществляется, а для термина «приём» следует ввести понятие «вид приёма», отражающее содержание приема обработки почвы с конкретным описанием используемого орудия.

Научно обоснованная систематизация представляет собой не только констатацию достигнутого знания, но и задаток его дальнейшего совершенствования. Можно ли набор приёмов обработки почвы в севообороте представить в виде системы? Если придерживаться предлагаемых понятий и подходить с точки зрения системного подхода то можно, так как этот набор отвечает всем условиям системы. Во-первых, он состоит из четырех групп взаимосвязанных элементов: операций, приёмов, способов и самих систем. Во-вторых, системе обработки почвы присущи такие логические свойства, как целостность (несводимость свойств к сумме свойств составляющих элементов), зависимость каждого элемента от его места и функции внутри системы, возможность описания системы через её структуру, обусловленность поведения влиянием отдельных элементов, взаимозависимостью систем и сред, иерархичностью (возможностью рассмотрения каждого элемента в свою очередь как системы).

Что же должно лежать в основе определения системы обработки почвы в севооборотах ландшафтного земледелия?

Глубина обработки почвы. Совершенно очевидно, что она не может быть постоянной и должна варьировать в пределах от 0 до 30 см, а в некоторых случаях до 40 см.

Характер воздействия на почву (оборачивание пласта или только его крошение). Единого решения быть не может. Необходимость разделки пласта, трав, заделки органических удобрений и побочной продукции, защиты почв от водной и ветровой эрозии явно определяют целесообразность использования отвальных и безотвальных обработок.

Наличие последействия глубоких отвальных и безотвальных обработок в севооборотах до 4-х лет и необходимость их повторения, не имеющая одного решения.

Высокая эффективность поверхностных (до 12 см) обработок почвы и даже нулевых при возделывании озимых и яровых зерновых, однолетних трав в случае использования их в определенных условиях, достаточно хорошо представленных в литературе.

На основе перечисленных критериев и разработанной концепции, мы предлагаем систематизацию обработки почвы нового поколения (см. рисунок). Самый низший элемент в ее иерархии - технологическая операция. Как известно, выделяют следующие технологические операции: выравнивание, крошение, оборачивание, перемешивание, подрезание сорняков, рыхление, уплотнение. Степень воздействия каждой из операций на почву определяют самые разные параметры, применительно как к каждой из них, так и к различным совокупностям. Отсюда формируется масса возможных сочетаний, определяемых в конечном итоге приёмами обработки почвы (табл. 2); от простых (боронование, прикатывание, шлейфование, культивация) до более сложных и энергоёмких (вспашка, безотвальное рыхление).

Вид приёма - классификационная единица, представляющая собой содержание конкретного приема обработки почвы с описанием используемого орудия. В пределах одного приема может быть множество видов, в большинстве случаев отличающихся один от другого применяемым орудием или характером воздействия на почву. В частности, например, для вспашки можно выделить следующие виды: ступенчатая - обеспечивает ступенчатый профиль борозды путем установки корпу-

Рисунок. Графическое изображение предлагаемой систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения.

Таблица 2. Зависимость приемов обработки почвы от технологических операций

Прием Выравнивание Крошение Оборачивание Перемешивание Подрезание Рыхление Уплотнение

Безотвальное _* ± _ ± + + _

рыхление

Боронование ± ± _ _ _ ± _

Вспашка _ + + + + + _

Дискование _ + ± ± ± ± _

Культивация + + ± + + + _

Лущение _ ± ± ± ± + _

Малование + ± _ ± _ ± +

Окучивание _ + ± + + + _

Прикатывание + ± _ _ _ _ +

Фрезерование + + + + + + _

Шлейфование + ± _ ± _ + _

Щелевание _ _ _ _ _ + _

*+ - выполняется полностью, ± - выполняется частично,

- не выполняется.

сов плуга на разную глубину, что приводит к увеличению водопоглощающей способности почвы и сокращению внутреннего стока по плужной подошве, применяется на склонах крутизной до 80; гребнистая - используется на более крутых склонах и в районах с большим стоком талых вод, поделка гребней (валиков) осуществляется одновременно со вспашкой, для чего удлиняют один из отвалов плуга (при этом образуются валики высотой 20-25 см, расстояние между которыми равно ширине захвата плуга) и др.

В свою очередь, различное взаимообусловленное сочетание приёмов образует способ основной обработки почвы, например, традиционная вспашка, включающая лущение стерни и последующую вспашку (отвальную обработку); безотвальная обработка, состоящая, например, из лущения стерни и последующего безотвального рыхления и др.

По нашему мнению, способы обработки почвы следует подразделять на основные, предпосевные и послепосевные. Наиболее обоснованные на сегодняшний день способы основной обработки - отвальная обработка; безотвальная обработка; поверхностная обработка; без обработки (нулевая).

Для того чтобы избежать существующей путаницы в понятиях обработки почв предлагается опираться на их принадлежность в соответствии с разработанной систематизацией (табл. 3).

В границах каждого способа из-за использования множества типов машин для обработки почвы возможно множество вариантов способа. Например, для отвальной обработки почвы: традиционная вспашка - состоит из лущения преимущественно на глубину 6-8 см и последующей вспашки через 2 недели плугом на глубину 20-30 см; улучшенная зяблевая обработка - отличается от традиционной вспашки лущением в два следа (с двухнедельным разрывом во времени), причём второе лущение рекомендуется на глубину 12-16 см (способ не получил распространения) и др.

Сочетание различных способов обработки почвы в севообороте - это система - единица классификации высшего ранга, зависящая от долевого насыщения

Таблица 3. тизации

различными способами. В подавляющем числе случаев их можно отнести к одному из трех типов: отвальная, безотвальная и комбинированная.

Отвальная система предусматривает под большинство культур обработку почвы отвальным способом, но на различную глубину, исходя из их требований. Под отдельные культуры можно применять безотвальную, поверхностную или даже нулевую обработку в различных соотношениях, исходя из их наличия в севообороте. Ее использование предпочтительно в массивах с малой и умеренной интенсивностью эрозионных процессов (до 5 т/га), насыщенных пропашными и техническими культурами, независимо от типа почвы. Рекомендуемые регионы применения: Нечерноземье, лесостепь ЦЧР, Волго-Вятский, две трети ВосточноСибирского, Дальневосточный регионы.

Безотвальную систему обработки почвы можно рекомендовать в двух вариантах: первый для территорий с преобладанием водной и частично ветровой эрозией, второй - с господствующей ветровой эрозией. К первому варианту относятся регионы степной зоны ЦЧР, 2/3 Поволжского, 2/3 Уральского, 1/3 СевероКавказского, 1/3 Восточно-Сибирского регионов. Среди территорий с господством ветровой эрозии можно назвать 1/3 Поволжского, 1/3 Северо-Кавказского и 1/3 Уральского регионов. Обязательное условие эффективности такой системы - применение гербицидов.

Комбинированная система, пожалуй, наиболее распространенная из перечисленных. Иногда она носит название дифференцированной. Такую систему можно рекомендовать для регионов с умеренной степенью проявления (5-10 т/га) эрозионных процессов. В ее рамках целесообразно использовать глубокую отвальную или безотвальную обработку под пропашные, среднюю - под зернобобовые и яровые зерновые с подсевом трав, поверхностную и мелкую безотвальную - под озимые, мелкие безотвальные - под яровые зерновые и однолетние травы, вспашку на среднюю глубину - под просо и гречиху. В такой системе, пожалуй, как в никакой другой, возможно использование наибольшего числа различныхспособов обработки без существенной потери урожайности культур.

Принадлежность обработок почвы к предлагаемой система-

Обработка почвы

Отвальная, безотвальная, комбинированная системы

Основная, предпосевная, послепосевная обработки

Отвальная обработка

Безотвальная обработка

Поверхностная обработка

Без обработки

Плоскорезная обработка

Полупаровая обработка

Обработка почвы дисковыми орудиями

Вспашка, безотвальное рыхление, дискование

Лущение, фрезерование, шлейфование

Боронование, культивация, щелевание

Чизелевание (глубокое рыхление), кротование

Комбинированная вспашка, ступенчатая вспашка

Термин

Системы обработки Способы обработки Способ основной обработки Способ основной обработки Способ основной обработки Способ основной обработки Вариант способа Вариант способа Вариант способа Приём Приём Приём Вид приёма _Вид приёма

выводы. Использование предлагаемого варианта систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения позволит унифицировать, корректно сопоставить и более детально проанализировать результаты современных научных исследований по обработке почв, проведенных разными

учеными страны, а также будет способствовать повышению качества проводимых работ, отчасти тем самым улучшая координацию и взаимодействие между научно-исследовательскими учреждениями при решении ключевых проблем по обработке почвы.

Литература.

1. 1. Макаров И.П., Аверьянов Г.Д., Матюшин М.С. Обработка серых лесных почв в Татарии //Земледелие. 1984. №1. С. 13-16.

2. 2. Новиков В.М., Исаев А.П. Исследование систем основной обработки тёмно-серой лесной почвы в зернопаропропаш-ном севообороте //Аграрная наука. 1988. №4. С. 33-34.

3. 3. Кирюшин В.И. Минимизация обработки почвы: перспективы и противоречия//Земледелие. 2006. №5. С.12-14.

4. 4. Показаньев С.А. Системы обработки почвы и средства химизации при возделывании яровой пшеницы в зернопаровом севообороте // Земледелие. 2007. № 6. С. 26-27.

5. 5. Солодун В.И. Обоснование и классификация механической обработки почвы в системах земледелия Российской Федерации //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 12. С. 6-8.

6. 6. ГОСТ 16265-89. Земледелие. Термины и определения. Обработка почвы. М.: Изд-во стандартов, 1991, 23 с.

MODERN APPROACH TO TILLAGE SYSTEMATIZATION IN AGRICuLTuRAL TECHNOLOGIES

OF NEW GENERATION

G.N. Cherkasov, I.G. Pykhtin, A.V. Gostev

All-Russian Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control, ul. Karla Marksa, 70b, Kursk, 305021, Russian Federation Summary. This article suggests the authors' variant of tillage systematization, taking into account modern trends in the development of tillage tools. It is presented by four hierarchical levels, reflecting a complete set of currently available soil treatments. The lowest element in the hierarchy of tillage is technological operation, represented by 7 species. Different sets of technological operations form the technological methods (the second hierarchical level), the combination of which forms the method of tillage (the third hierarchical level). The combination of different methods of tillage in a crop rotation is a system of a higher hierarchical level, depending on the fractional saturation of different ways. It is presented an approach based on the optimization of the number of terms, connections of techniques and methods of soil treatment with the type of machine being used and the main indicator of its impact on the soil. For tillage practices and methods it is necessary to select separate systematic units: "type of a practice" and "variant of a method", since the execution of practices and methods may be carried out by different types of tillage machines, which have different influence on the soil. There are presented tables of the dependence of tillage methods on technological operations and belonging of the main list of treatments to the proposed systematization, as well as its graphic representation. Application of the proposed approach in research and educational institutions of the agricultural sector of the Russian Federation will contribute to the unification and correct comparison of the results of current studies on tillage, carried out by different researchers of our country, and will improve the quality of the research conducted. Keywords: agricultural technologies, tillage, system, method, technique, terms.

Author Details: G.N. Cherkasov, corresponding member of the RAS, director; I.G. Pykhtin, D. Sc.

For citation: Cherkasov G.N., Pykhtin I.G., Gostev A.V. Modern Approach to Tillage Systematization in Agricultural Technologies of New Generation. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No 1. Pp. 5-8 (In Russ.).

Требования к оформлению статей в журнале «достижения науки и техники АПк»

В статье должно быть кратко изложено состояние дел по изучаемой проблеме со ссылками на публикации (желательно не менее трех ссылок). Затем указаны цели, задачи, условия и методы исследований. Подробно представлены результаты экспериментов и их анализ. Сделаны выводы и даны предложения производству. В статье следует по возможности выделять следующие блоки: введение; цель и задачи исследований; условия, материалы и методы исследований; результаты исследований; выводы.

Вместе со статьей должны быть представлены перевод названия на английский язык; аннотация (200-250 слов) на русском и английском языках; ключевые слова на русском и английском языках; полные почтовые адреса всех учреждений, в которых работают авторы, на русском и английском языке; ученые степени и должности авторов на русском и английском языке код УДК; библиографический список.

В тексте ссылка на источник отмечается соответствующей цифрой в квадратных скобках в порядке цитирования. В списке литературы приводятся только те источники, на которые есть ссылка в тексте. Использование цитат без указания источника информации запрещается.

Материал для подачи в журнал набирается в текстовом редакторе Word версия не ниже 97 файл с расширением *.rtf.

Объем публикации 11-15 стр. машинописного текста набранного шрифтом Times New Roman, размер кегля 14 с полуторным интервалом. На 2,5 страницы текста допускается не более 1 рисунка или таблицы.

Статьи необходимо направлять с сопроводительным письмом с указанием сведений об авторах (фамилия, имя, отчество -полностью, ученая степень, место работы и занимаемая должность) на русском и английском языке, контактных телефонов и адреса электронной почты для обратной связи.

На публикацию представляемых материалов необходимо письменное разрешение и рекомендация руководства организации, на средства которой проводились исследования. Его вместе с одним экземпляром рукописи, подписанным авторами, и статьей в электронном виде нужно отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166, ООО «Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК». Для ускорения выхода в свет материалы в электронном виде можно направлять по адресу: agroapk@mail.ru.

Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.

Несоответствие статьи по одному из перечисленных пунктов может служить основанием для отказа в публикации.

Все рукописи, содержащие сведения о результатах научных исследований, рецензируются, по итогам рецензирования принимается решение о целесообразности опубликования материалов.