Перспективные технологии обработки почвы

Инженерно-технические науки Engineering and technical sciences

УДК 631.51

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

А.А. Борин, А.Э. Лощинина

Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева

В стационарном полевом севообороте изучаются различные технологии обработки почвы. Результаты показали неодинаковое влияние их на агрофизические свойства почвы, плодородие, засоренность посевов и урожайность культур севооборота. Установлена возможность применения плоскорезной обработки почвы как самостоятельно, так и в сочетании с традиционными приемами.

Ключевые слова: почва, технологии, агрофизика, плодородие, засоренность, урожайность.

Без правильной, рациональной обработки почвы невозможно повышение ее плодородия, особенно сейчас, когда резко сократилось внесение органических и минеральных удобрений [3, 6].

Традиционная обработка почвы с применением плуга требует больших ресурсо- и энергозатрат и, в условиях постоянно растущего диспаритета цен между промышленной и сельскохозяйственной продукцией, становится просто невыгодной.

Альтернативой традиционной системе обработки почвы могут быть различные модификации систем нулевой и минимальной обработки почвы. Эти технологии, по которым сегодня работает большинство сельхозпроизводителей мира, заключаются в обработке почвы на глубину 8-15 см с использованием комбинированной, широкозахватной техники. При этом, в верхней части почвы создается биологически активный слой в виде перепревших и полуперепревших остатков основных и промежуточных культур. Даже без внесения дополнительных удобрений это способствует образованию гумуса. Благодаря мульчирующему слою достигается высокая водопроницаемость и уменьшается ис-

парение влаги, снижается проявление эрозии почвы.

При возделывании зерновых культур трактора и автотранспорт проходят по полю до 10 раз, а пропашных - 15-20 раз. Это приводит к переуплотнению почвы на значительную глубину, к ее распылению, разрушению структуры. В результате, ухудшаются все почвенные режимы, причем на длительный срок, снижается биологическая активность почвы, ухудшается проникновение вглубь корней растений, усиливаются эрозионноопасные процессы.

Наиболее сильное уплотнение почвы отмечается по следу гусениц и колес тракторов (табл. 1).

Оснащение сельского хозяйства высокопроизводительными тракторами, способными работать с широкозахватными орудиями, комбинированными агрегатами и машинами, расширяет возможности сельскохозяйственной техники и служит одной из предпосылок минимализации обработки почвы путем совмещения технологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур в одном рабочем процессе [2].

Таблица 1

Влияние давления колес (гусениц) на объемную массу (плотность) __среднесуглинистой почвы (по А.И. Попову)__

Глубина взятия образца почвы, см Исходная объемная масса, г/см3 Объемная масса на колее после прохода трактора, г/см3

ДТ-75 МТЗ-82 Т-150К К-700

10 1,18 1,33 1,38 1,48 1,63

20 1,36 1,44 1,47 1,51 1,62

40 1,53 1,53 1,55 1,57 1,63

60 1,79 1,79 1,79 1,79 1,81

Целесообразность минимальной обработки обуславливается как потребностью сохранения и повышения ее плодородия, так и экономическими соображениями -снижением себестоимости продукции и повышением производительности труда. Не снижая урожайности, а в ряде случаев повышая ее, приемы минимальной обработки позволяют сократить энергетические затраты в 5 раз, потребность в горючем в 4 раза, в рабочей силе - в 3 раза, по сравнению с традиционной системой обработки почвы.

Современное земледелие предполагает различные способы обработки почвы, в том числе традиционную отвальную вспашку, безотвальную обработку, чизеле-вание, плоскорезную, минимальную обработку и их сочетание [4, 5].

Исследования убедительно свидетельствуют о том, что безотвальное рыхление и чизелевание являются менее энергозатратными, поскольку энергия не расходуется на оборот почвы. По данным ученых, замена вспашки чизелеванием дает экономию 3,8 кг/га дизельного топлива.

Производственные испытания плоскорезной обработки также подтвердили целесообразность применения ее как менее энергоемкого способа обработки почвы под различные культуры. Затраты на обработку почвы плоскорезом на 34 % меньше затрат на вспашку [1].

С целью изучения различных технологий обработки почвы - отвальной (общепринятой для Верхневолжья), плоскорезной и комбинированной, на опытном поле ИГСХА с 1989 года ведутся исследования в стационарном полевом севообороте с чередованием культур: 1. Пар чистый 2. Озимая пшеница 3. Овес + клевер 4. Клевер 5. Озимая рожь 6. Картофель 7. Ячмень.

При обычной системе обработки почвы применялись: отвальный плуг ПЛН-3-35, культиватор КПН-4, зубовые бороны БЗТС-1, комбинированный агрегат РВК-3,6. Плоскорезная основная обработка проводилась культиватором - плоскорезом КПГ-2,2, поверхностные - культиваторами КПШ-5 и КПЭ-3,8, игольчатой бороной БИГ-3. При комбинированной обработке основная обработка проводилась отвальным плугом ПЛН-3-35, а поверхностные -с использованием плоскорезных орудий.

Применение плоскорезной обработки в Нечерноземной зоне обусловлено тем, что подготовка почвы, в силу ряда причин, часто проводится с запозданием, а короткий осенний период не всегда позволяет выполнить план подъема зяби под яровые. Плоскорезная обработка почвы более производительна и при умелом применении, позволяет подготовить почву под посев в оптимальные сроки и с хорошим качеством.

Почва полей севооборота - дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая, достаточно окультуренная с мощностью пахотного слоя 20-22 см. Основные агрохимические показатели пахотного слоя: гумус - 1,61-2,40 %, рНсол. - 4,6-6,4, подвижных форм фосфора - 170-210 мг, калия -110-170 мг на 1кг почвы. Система удобрений применялась, согласно рекомендациям для Ивановской области. Исследования проводились в разные по метеоусловиям годы, с нормальным увлажнением и засушливые, в этом отношении результаты можно считать обобщенными.

В опытах проводились наблюдения за почвой (объемная масса, влажность, строение пахотного слоя, агрохимические показатели, содержание гумуса и др.) и растениями (густота стояния, высота, накопление зеле-

ной массы, площадь листьев, развитие корневой системы, засоренность почвы и посевов) - по общепринятым методикам.

Исследование показало неодинаковое влияние различных технологий на агрофизические свойства почвы. Так, объемная масса почвы, в целом, не выходила за границы оптимальной для культур, она обусловлена их агротехникой и, в меньшей мере, технологией обработки. Объемная масса почвы была значительно ниже в слое 0-10 см по сравнению со слоем 10-20 см, что связано с проведением предпосевных обработок. К концу вегетации растений объемная масса пахотного слоя почвы увеличивалась по всем системам обработки примерно одинаково, она приходит к плотности естественного сложения.

Определение строения пахотного слоя по различным технологиям показало, что пористость почвы, степень аэрации и степень насыщения находятся в прямой зависимости от плотности почвы. Наибольшее значение пористости выявлено при отвальной системе обработки почвы -53 %, по другим технологиям она была в пределах 45-49 %. Лучшее соотношение капиллярной и некапиллярной пористости отмечено по отвальной технологии обработки, что обеспечивает более благоприятное для растений сочетание водного и воздушного режимов.

По общему количеству структурных и водопрочных агрегатов существенных различий по изучаемым технологиям обработки почвы отмечено не было. Однако, выявлено увеличение количества структурных макроагрегатов в слое 0-10 см по плоскорезной технологии, что связано с тем, что растительные и пожнивные остатки остаются в верхнем слое почвы, где они разлагаются, обеспечивая процесс структурообразования.

Способы обработки почвы не оказали существенного влияния на влажность метрового слоя почвы, что связано с гранулометрическим составом подстилающих пород, который был довольно пестрым - от супеси до песка. Однако, в пахотном слое влажность почвы при плоскорезной обработке была несколько выше, что связано с

отсутствием оборота почвы и потерей влаги через испарение с поверхности.

Различные системы обработки не оказали существенного влияния на агрохимические свойства почвы. Содержание подвижных форм фосфора находится на уровне 208-233, калия - 155-192 мг/кг почвы. Кислотность почвы несколько повысилась.

Результаты определения гумуса в слое 0-20 см показали, что почва по этому показателю перед закладкой севооборота (1989 г.) была не выровнена. Наименьшее содержание гумуса отмечено по отвальной обработке - 2,07 % (У=11,1 %), наибольшее - по плоскорезной - 2,41 % (У=8,0 %), по комбинированной - 2,23 % (У=13,8 %). После трех ротаций эта закономерность сохранилась. Однако следует отметить, что традиционная для Нечерноземной зоны отвальная технология способствует созданию более однородного по содержанию гумуса пахотного слоя, благодаря ежегодному его перемешиванию, а плоскорезная приводит к дифференциации гумуса по слоям и наибольшее содержание его отмечено в слое 0-10 см.

Изучаемые технологии обработки почвы оказали влияние на засоренность культур севооборота. Преобладающие сорняки в полях: из малолетников - ромашка непахучая, марь белая, торица полевая, редька дикая, просо куриное, пикульники, гречишки, а многолетники представлены осотами (розовым и полевым), щавелем кислым, хвощем, пыреем ползучим. При количественно-весовом методе учета отмечена следующая засоренность (табл. 2).

Здесь видна определенная закономерность по всем культурам - количество и масса сорных растений при плоскорезной обработке заметно выше, чем при отвальной и комбинированной системе. Анализ засоренности по годам дает такие же результаты. Следует отметить, что в первые годы закладки севооборота эти различия были еще более заметны. В дальнейшем, произошло некоторое выравнивание засоренности по системам обработки почвы, однако по плоскорезной обработке она оставалась более высокой.

Таблица 2

Засоренность посевов, шт/г на 1м (среднее за 2010-2(

Технология обра- Пар чис- Озимая Овес + кле- Кле- Озимая Карто- Ячмень

ботки почвы тыи пшеница вер вер рожь фель

Отвальная 7 32 41 18 27 7 31

90 876 812 240 940 136 210

Плоскорезная 21 197 59 1211 94 1015 34 485 14 о |оо 13 210 59 876

Комбинированная 12 176 37 945 39 916 21 314 29 913 10 344 29 514

14 гг.)

Примечание: Над чертой - количество сорняков, шт. под чертой - их масса, г на 1м2.

Зависимость между массой культурных и сорных растений - обратная и характеризовалась коэффициентом корреляции г от 0,47 до 0,92, т.е. как средняя и сильная. Наибольшей конкурентной способностью обладали посевы озимой ржи, наименьшей -ячменя. Паровое поле и посадки картофеля были сравнительно чистыми в связи со своевременным проведением агротехнических

мероприятий. Таким образом, определяющим в формировании агрофитоценоза являлась конкурентная способность культур, которая усиливалась вследствие применения различных систем обработки почвы. Учеты засоренности пахотного слоя почвы семенами сорняков показали на увеличение запаса их в верхнем слое почвы при плоскорезной технологии обработки (табл. 3).

Таблица 3

асоренность пахотного слоя почвы семенами со рняков, млн/га

Технология обработки почвы Пар чис-тыИ Озимая пшеница Овес + клевер Клевер Озимая рожь Картофель Ячмень

Отвальная 44 196 54 142 96 187 98 156 73 151 87 144 77 190

Плоскорезная 112 87 108 71 136 68 141 89 117 77 135 69 124 82

Комбинированная 37 188 50 145 84 152 72 144 58 143 77 186 80 162

Примечание: Над чертой - слой 0 -10 см, под чертой 10-20 см.

Наименьший запас сорняков по всем видам обработки почвы отмечен под озимыми культурами. Это связано с их соропо-давляющей способностью и предшественником. Озимая пшеница в севообороте размещались после чистого пара, в котором проводились агротехнические мероприятия по борьбе с сорняками, а озимая рожь - после клевера, который убирался рано, в результате чего основная масса сорняков была срезана и удалена с поля до созревания семян.

Если рассматривать распределение семян сорняков по слоям почвы, то можно отметить, что при отвальной и комбинированной обработке большая часть семян сосредоточена в слое 10 - 20 см, а при плоскорезной - в поверхностном слое, что связано с отсутствием оборота почвы. Это говорит о том, что при отвальной вспашке почвы основная масса свежесозревших семян попадает на глубину пахотного слоя, а при плоскорезной обработке они накапливаются в поверхност-

ном слое. Данные по засоренности почвы семенами сорняков согласуются с данными по учету засоренности посевов.

Учет развития корневой системы растений показал, что основная масса корней находится в верхнем слое почвы. При отвальной системе обработки корневая система по профилю почвы распределяется более плавно, чем при плоскорезной, при ней корневая система растений более подтянута к поверхности, где наряду с лучшими агрофизическими свойствами, большее содержание влаги. Отмечена различная степень поражения зерновых культур корневыми гнилями. Больший процент поражения отмечен по плоскорезной обработке, в связи с оставлением стерни в верхнем слое почвы. Меньше поражались растения корневыми гнилями после вспашки.

Различные системы обработки почвы оказали влияние на урожайность культур севооборота (табл. 4).

Таблица 4

Урожайность сельскохозяйственных культур, ц/га

Технология обработки почвы Ротация севооборота Озимая пшеница Овес + клевер Клевер (сено) Озимая рожь Картофель Ячмень Среднее зерновых единиц

Отвальная I 28,4 24,8 37,2 26,8 201 21,2 27,5

II 25,1 20,4 30,5 27,3 176 19,0 24,5

Ш 29,1 24,6 37,2 32,0 201 27,2 29,5

IV 32,4 25,2 41,4 31,4 195 23,1 29,4

Среднее 28,7 23,7 36,6 29,4 193 22,6 27,7

Плоско-резная I 29,2 24,0 35,1 27,5 215 20,9 28,0

II 27,0 19,8 29,1 28,8 194 18,6 25,5

III 30,5 25,5 35,1 33,6 215 27,8 30,5

IV 33,7 25,0 39,9 32,5 221 23,2 30,7

Среднее 30,1 23,6 34,8 30,6 211 22,6 28,7

Комбинированная I 28,7 26,1 36,7 26,9 199 21,8 27,7

II 25,4 22,3 28,7 26,8 180 20,4 25,0

III 29,9 26,2 36,7 31,8 119 29,0 28,3

IV 32,1 25,8 40,0 31,4 207 24,0 30,0

Среднее 29,0 25,1 35,5 29,2 176 23,8 27,7

Исследования показали, что озимые культуры не снизили урожая при плоскорезной технологии обработки почвы, несмотря на более высокую засоренность, что связано с конкурентной способностью этих культур. Под яровые зерновые - овес и ячмень более эффективным оказалось сочетание отвальной и плоскорезной технологий. Превышение урожая, по сравнению с отвальной технологией составило 1,2-1,4 ц/га. При возделывании картофеля плоскорезная система обработки почвы обеспечивала прибавку урожая клубней 18 ц/га, так как здесь проводилось предпосадочное рыхление почвы КПГ-2,2, на глубину 25-27 см. Урожай сена клевера наиболее высокий был получен по традиционной отвальной обработке почвы, по сравнению с другими технологиями.

Таким образом, результаты изучения различных технологий обработки почвы в севообороте показали возможность применения плоскорезной обработки, как самостоятельно, так и в сочетании с традиционными приемами обработки. Однако, не-

обходимо использование плоскорезной технологии сочетать с мероприятиями по борьбе с сорняками.

ЛИТЕРАТУРА

1. Борин А.А., Коровина О.А., Лощинина А.Э. Обработка почвы в севообороте // Земледелие. - 2013. -№2. - С. 20-22 .

2. Листопадов И., Гаевая Э., Мищенко А., Игнатьев Д. Оптимизация обработки почвы в севообороте // Главный агроном. - 2013. - №7. - С. 4-8.

3. Лошаков В.Г. Севооборот и другие биологические факторы воспроизводства плодородия почвы // Системы использования органических удобрений и возобновляемых ресурсов в ландшафтном земледелии, том 1. - Владимир, 2013. С. 148-159.

4. Сдобников С.С. Пахать или не пахать? - М., 2000. - 296 с.

5. Черкасов Г.Н., Казанцев С.И. Ресурсосберегающие приемы в адаптивно-ландшафтном земледелии // Владимирский земледелец. - 2013. - №3. - С. 5-8.

6. Шрамко Н.В., Вихорева Г.В. Влияние систем удобрения на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность севооборотов в условиях Верхневолжья // Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Нечерноземье. - Суздаль, 2013. - С. 58-62.

Рукопись поступила в редакцию 26.12.2014.

ADVANCED SOIL CULTIVATION TECHNOLOGIES

A. Borin, A. Loshchinina

Different soil cultivation technologies in stationary field rotation are considered. The results showed their different influence on agro and physics soil features, fertility, crop impurity and crop rotation yielding. The possibility of soil non-plow tillage both independently and in combination with traditional methods was stated. Key words: soil, technologies, agro physics, fertility, crop impurity, yielding.