Возможность применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы в различных регионах

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ

УДК 631.51:633.1

Возможность применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы в различных регионах

Г.Н. ЧЕРКАСОВ, член-корреспондент РАСХН И.Г. ПЫХТИН, доктор сельскохозяйственных наук А.В. ГОСТЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук Всероссийский НИИ земледелия и защиты почв от эрозии E-mail: vnizem@kursknet.ru

Рассматривается концепция построения систем основной обработки почвы. На ее основе даны рекомендации по использованию нулевых и поверхностных способов основной обработки под зерновые культуры в различных регионах Российской Федерации.

Ключевые слова: обработка почвы, поверхностная обработка, нулевая обработка, зерновые культуры, эффективность, рекомендации.

Сегодня совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур тесно связано с экономическими факторами, непосредственно влияющими на выбор агротехнических приемов. Возможность получения стабильной и высокой урожайности возрастает с применением современной сельскохозяйственной техники, адаптированных высокоинтенсивных сортов и гибридов, при строгом выполнении агротехнических приемов.

Одним из важнейших факторов, влияющих на продуктивность культур, является обработка почвы, под воздействием которой изменяется структура почвы, ее водный, воздушный и питательный режимы, а также био-генность.

Особо значима основная обработка. В современном сельскохозяйственном производстве нашли широкое применение различные ее способы, обоснованные многолетни-

ми исследованиями в стационарных полевых опытах. Испытания проводились, как правило, в севооборотах или их звеньях, причем систематически или в сочетании с другими способами под предшествующие культуры. Однако дальнейшее ведение этих опытов и полученные результаты следует увязывать с появлением в производстве новой почвообрабатывающей техники и высокоэффективных средств защиты растений.

В настоящее время существует несколько концепций основной обработки почвы. Наряду со сторонниками комбинированных систем в севооборотах, где разумно сочетаются отвальные, безотвальные, поверхностные и нулевые способы, есть приверженцы систематических мелких, поверхностных и даже нулевых способов обработки. Сторонники второй точки зрения, справедливо указывая на достоинства таких обработок (экономия горюче-смазочных материалов, высокая производительность, рентабельность производства), зачастую умалчивают или отрицают некоторые негативные аспекты их применения. Доводами в пользу таких способов являются ссылки на опыт зарубежных стран или данные, полученные в производственных условиях различных регионов России без наличия контрольного варианта. Причем совершенно не учитываются особенности, сложившиеся в отечественном земледелии: наличие почв тяжелого гранулометрического состава, засоренность полей, отсутствие необходимой технологической дисциплины в сельскохозяйственных предприятиях. Игнорируется и тот факт, что применение таких обработок в системе севооборотов требует обязательного использования пестицидов и удобрений, сводящих энер-

гоемкость ресурсосберегающих способов до уровня традиционной вспашки.

Все это свидетельствует о том, что совершенствование систем и способов обработки почвы в земледелии России по-прежнему остается важной проблемой, которая не может иметь единого решения. Факторов, определяющих выбор наиболее оптимального способа, достаточно много. К их числу относятся: тип почвы, ее физические свойства, подверженность эрозионным процессам, культура земледелия, предшественник и способ обработки почвы под него, засоренность поля, погода, наличие растительных остатков на полях, ограниченный срок проведения, внесение органических удобрений, применение гербицидов, наличие необходимой техники. Безусловно, одними из важнейших являются биологические требования самой культуры. Причем велика вероятность того, что одинаковый результат могут обеспечить несколько различных способов. По-существу, чем меньше энергоемкость способа основной обработки почвы, тем более узкой является экологическая ниша его применения.

Известно, что использование одних и тех же способов обработки в различных регионах в ряде случаев дает противоречивые результаты. Налицо неоднозначность воздействия нулевых и поверхностных обработок на урожайность зерновых и пропашных культур, плотность почвы, содержание гумуса в слое 0-10 см и влаги в метровом слое почвы. Наиболее позитивные результаты такие обработки обеспечивают в плане расхода ГСМ, затрат труда, рентабельности производства, явно негативные - в засоренности посевов, поражении их болезнями, неустойчивости урожаев. Ы

В связи с очень высокими ценами 2 на горюче-смазочные материалы, ы недостатком квалифицированных ы механизаторов все большее распро- ! странение получает тенденция све- 2 дения основной обработки почвы к минимуму, замены энергоемких спо- № собов менее затратными. Появились о

£

и соответствующие термины, определяющие такие обработки (например, «сберегающее земледелие», хотя «сбережение» сопровождается увеличенным применением пестицидов, сводящим эффект от экономии горючего и живого труда к минимуму).

Тщательный анализ данных многолетних исследований, полученных отечественными и зарубежными учеными в многофакторных и временных опытах, показывает, что при использовании нулевых и поверхностных способов основной обработки необходимо учитывать ряд положительных и отрицательных аспектов.

Положительные аспекты

1. Усиление почвозащитных свойств почвы. Смешивание растительных остатков с верхним посевным слоем или оставление их на поверхности почвы способствуют предохранению почвы как от смыва ливневыми осадками, так и от ветровой эрозии.

2. Повышение содержания органического вещества в почве, снижение темпов минерализации гумуса. Сосредоточение большей массы растительных остатков на поверхности почвы или смешивание их преимущественно с посевным слоем ведет к увеличению содержания гумуса в верхнем (0-10 см) слое почвы или снижению темпов его минерализации.

3. Более активное разложении органики и накопление подвижного фосфора и обменного калия в верхнем слое почвы, который более ос-труктурен и имеет лучшие поглотительные свойства.

4. Повышение содержания влаги в почве. Наблюдается исключительно в верхнем слое, особенно в засушливые периоды при поверхностной обработке под озимые культуры. По профилю 0-100 см данное повышение менее выражено. Однако такое воздействие на почву послужило убедительным обоснованием для рекомендаций поверхностной обработки под озимые культуры в большинстве регионов Российской Федераци и [1, 2], где и нашло широкое практическое применение.

? S. Снижение деформации и уп- лотнения обрабатываемого и подл почвенного слоев ходовыми систе-г мами машин. Установлено, что уп-ф лотняющему воздействию движите-1; лей сельскохозяйственных машин з подвержены все почвы, но особен-ч но влажные (более 0^-0,7 НВ), суг-§ линистые и глинистые [3]. Тем самым, т

14

одной из наиболее актуальных задач минимизации обработки является снижение деформации почвы ходовыми органами машин. При нулевых и поверхностных обработках снижается число проходов машин по полю, и следовательно, деформация и уплотнение почвы [4].

6. Уменьшение энергоемкости технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Как правило, уменьшение глубины обработки или полное ее исключение ведет к резкому уменьшению энергоемкости возделывания любой культуры и, как следствие, увеличению коэффициента энергетической эффективности [S, 6, 7]. Но данный показатель не может служить определяющим в отрыве от других при выборе способа обработки под конкретную культуру.

7. Сокращение производственных затрат на IS-20 %, в том числе расхода топлива - до 40 %, повышение производительности на 2S-30 % и следовательно, экономия времени на проведение технологического процесса в 1,S-2 раза [6, 8, 9].

Отрицательные аспекты

1. Ухудшение фитосанитарной ситуации в посевах. Многочисленными исследованиями установлено, что при использовании нулевых и поверхностных обработок повышается засоренность посевов, увеличивается поражение возделываемых культур болезнями и вредителями [8, 9, 10]. При однократном применении минимальных способов основной обработки количество сорняков, в подавляющем большинстве случаев, остается в пределах экономических порогов вредоносности по сравнению со вспашкой. Длительное использование таких обработок ведет к катастрофическому увеличению засоренности. Применение пестицидов позволяет существенно улучшить фитосанитарную обстановку в посевах.

2. Риск снижения урожайности возделываемых культур и продуктивности севооборотов. Результаты исследований ВНИИЗиЗПЭ показали, что использование систематической нулевой обработки почвы на фоне минеральных удобрений в первой ротации пятипольного севооборота обеспечивало почти такую же продуктивность севооборота, как и отвальная разноглубинная обработка. Однако это равенство сохранялось только в первой ротации. Уже во второй недобор урожая по нулевой обработке достигал 43 ц/га зерн. ед., что равносильно потере одного поля.

Подобные данные, позволяющие судить о достоверном снижении урожайности при нулевых и поверхностных обработках под зерновые, зернобобовые и крупяные культуры, отмечаются также в научных публикациях В.М. Кил ьдюш кина [10], В.А. Федорова [11] и многих других ученых.

3. Уплотнение почвы проявляется при систематическом применении нулевых и поверхностных обработок, особенно нулевой, однако в большинстве случаев оно не превышает оптимальных параметров этого показателя для роста и развития возделываемых культур [10, 12]. Длительное использование таких технологий приводит к переуплотнению верхних слоев почвы, уменьшению водопроницаемости почвы и в конечном итоге к снижению урожайности культур.

4. Уменьшение запасов нитратного азота является одним из последствий длительного применения нулевых и поверхностных обработок, что вызвано размещением растительных остатков на поверхности почвы [13], снижением интенсивности минерали-зационных процессов в почве [14]. Причем данное снижение влечет за собой увеличение потребности возделываемых культур севооборота в дополнительном внесении азотных удобрений

Противоречивость в оценке эффективности нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы свидетельствует о том, что их использование не может быть повсеместным. Кажущаяся простота в их применении ограничивается большим набором условий, ограничивающих ареал их использования. Естественно, некоторыми из этих условий можно пренебречь, но тогда неизбежны потери урожая, ухудшение качества продукции и экологической обстановки в посевах.

Первым, весьма важным условием применения нулевых и поверхностных обработок почвы является вид возделываемой культуры. Отечественные исследования ясно показывают, что нулевая обработка наиболее приемлема под озимую пшеницу и рожь, менее - под яровые зерновые,однолетние травы;повер-хностная - дополнительно под гречиху; непригодны рассматриваемые способы под пропашные культуры.

Вторым немаловажным условием является тип почвы, ее агрофизические и агрохимические свойства, в частности, гранулометрический со-

Степень пригодности нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы в зависимости от сложившихся условий

Сложившиеся условия Степень пригодности способов основной обработки почвы

нулевая поверхностная традиционная отвальная

Возделываемые культуры

озимые зерновые с с +

яровые зерновые с с +

крупяные - с +

зернобобовые - 0 +

пропашные - - с

Уровень плодородия почв

низкий - - 0

высокий с с 0

Подверженность почвы эрозии с с -

Степень засоренности

низкая с с 0

высокая - - 0

Применение удобрений с 0 0

Применение пестицидов с с 0

Наличие узкоспециализированной техники с 0 0

и с/х машин

Периодичность применения

на серых лесных и дерново-подзо- с с 0

листых почвах - не более одного года подряд;

на различных типах черноземов - с с 0

не более двух лет подряд Способ основной обработки под предшественник

отвальная с с 0

безотвальная с с 0

поверхностная - с 0

нулевая - - с

Наличие растительных остатков на поверхности почвы:

> 0,5 кг/м2 - - 0

< 0,5 кг/м2 с с 0

Сложившиеся условия погоды на время проведения

засушливые с с -

нормальные - 0 с

Срок проведения обработки

в день посева с с -

за две недели до посева с 0 -

за месяц до посева - - с

Примечание, с - высокая степень пригодности, 0 - способ нейтрален к данному условию; - - низкая степень пригодности.

став и плотность, водоудерживающая способность, содержание гумуса и других питательных веществ. Можно считать твердо установленным фактом, что на высокоокультуренных черноземах с высоким содержанием гумуса и питательных веществ, легкого и среднего гранулометрического состава, нулевые и поверхностные способы основной обработки почвы могут применяться под зерновые два года, а на серых лесных и дерново-подзолистых почвах, как правило, среднего и тяжелого гранулометрического состава, при меньшем содержании гумуса и питательных веществ - не более одного года подряд.

Общеизвестно, что нулевые и по-

верхностные обработки почвы обеспечивают наилучшие результаты в засушливые годы, особенно под посев озимых, когда позднее проведение вспашки ведет к иссушению пахотного слоя, а исключение обработок или проведение их только в слое 0-10 см позволяет сохранить влагу и, главным образом, избежать образования излишней глыбистости почвы.

Одно из условий пригодности рассматриваемых способов - срок проведения обработки перед посевом любой культуры. Если проводить вспашку менее чем за 15 дн. до сева озимой пшеницы , то отрицательный эффект ее обеспечен за счет невозможности в такой срок довести ка-

чество посевного слоя до оптимальных величин. Аналогичное положение и с посевом яровых зерновых. Срок проведения нулевых и поверхностных обработок почвы не имеет принципиального значения - сеять можно и в день проведения поверхностной обработки.

Какой же способ предпочесть в том или ином случае? Прямой посев будет наиболее эффективен при наличии современных надежных сеялок, способных взрыхлить посевной слой, заделать семена на одинаковую глубину, мало зависящую от наличия растительных остатков на поле, и надежно укрыть их слоем почвы.

Самая главная проблема нулевой обработки - неустойчивость ее действия по годам. Естественно, для каждой зоны и каждой культуры вопрос допустимости применения такой обработки должен рассматриваться комплексно, причем исследования должны вестись по единой методологической схеме, что позволит обоснованно сравнивать полученные результаты.

Анализ публикаций по материалам проведенных исследований позволяет утверждать, что на территории Южного Федерального округа в годы достаточного увлажнения преимущество нулевой обработки под озимые зерновые весьма сомнительно, а в годы недостаточного увлажнения такая обработка, бесспорно, эффективнее вспашки. Под яровые зерновые культуры эта закономерность подтверждается крайне слабо, и необходимо в дальнейших исследованиях раскрывать причины варьирования продуктивности данных культур. Нужно выработать общий для страны алгоритм эффективного применения нулевых способов основной обработки почв, позволяющий в зависимости от почвенно-климатических особенностей региона и года добиться устойчивых, экономически эффективных результатов.

Отдельного внимания требует экологическая составляющая технологий без основной обработки почвы. На наш взгляд, пропагандисты данных технологий не говорят о негативном воздействии применяемых средств химической защиты как на свойства е почвы, так и качество получаемой л продукции. Д

По нашему мнению, должна вес- л тись детальная регламентация усло- е вий эффективного применения ну- 2 левых обработок и дальнейшей 2 адаптации создаваемой для этого тех- р ники для каждого региона России. 0

и

По-прежнему до конца не ясна возможность таких обработок под некоторые зерновые культуры (например, гречиху, горох, сою), но уже можно говорить о возможности периодического использования нулевого способа основной обработки под озимые и яровые зерновые культуры.

Более распространенный способ минимальной обработки - поверхностная обработка дисковыми агрегатами (дискаторами, дисковыми боронами, дисковыми лущильниками) в один-два следа с последующим посевом зерновых или трав обычными сеялками. Ареал такой обработки намного шире, чем у нулевой. Например, в Центрально-Черноземном регионе поверхностная обработка под озимые занимает главенствующее положение по сравнению со всеми возможными способами, а нулевая применяется лишь в отдельных хозяйствах и в весьма ограниченных объемах.

Перечень необходимых условий для эффективного применения нулевых и поверхностных способов обработки почвы представлен в таблице.

Сотрудниками ВНИИЗиЗПЭ был проведен тщательный анализ научных публикаций по вопросу применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы под зерновые культуры, исходя из чего сделан вывод, что возделывание озимой пшеницы и ржи, а также яровых пшеницы и ячменя целесообразно в Европейской части Российской Федерации по поверхностным обработкам, а на территориях Поволжского, Северо-Кавказского регионов, а также в южной части Центрально-Черноземного региона - по нулевым обработкам [16].

По-существу, нулевая обработка на сегодняшний день не обладает универсальностью. Попытки ее сблизить с традиционной вспашкой - бессмысленная задача, так как эти обработки имеют абсолютно разные теоретические и исторические предпосылки. Большинство агитаторов нулевой обработки неудачи ее применения списывают на плохую подготовленность кадров, говорят о ? необходимости обязательного пере ходного периода, но на самом деле л самая главная проблема - несовер-г шенство технологии, основной при-ф чиной которого является низкая ее 1; адаптация к многообразным почвен-ч но-климатическим условиям страны.

Возникший в последнее десятиле-

§ тие ажиотаж с прямым посевом во т

16

многом связан с тем, что сельское хозяйство России представляет собой огромную площадку для реализации зарубежной сельскохозяйственной техники и средств химической защиты растений. Между тем, сельскохозяйственным производителям необходима качественная и конкурентоспособная отечественная техника, адаптированная к региональным почвенно-климатическим условиям России. Помимо этого, с учетом увеличения доли применения ресурсосберегающих технологий, следует разработать и утвердить законодательные акты по вопросу сохранения и поддержания плодородия почв нашей страны, совершенствованию ГОСТов по качеству зерна для производства продуктов питания.

Литература

1. Шептунов В.Н., Галкина М.М., Нестерова A.B. Особенности возделывания культур при минимализации обработки суглинистой почвы//3емледелие, 1995.

- № 5. - С. 18-20.

2. Якунин А.И. Ресурсосберегающие способы обработки почвы при возделывании зерновых культур в лесостепи Среднего Поволжья /Автореф. дис. ... канд. с-х наук. - Кинель, 2006. - 18 с.

3. Богданов Г.В. Влияние предшественников и приемов обработки почвы на продуктивность озимой ржи в условиях Востока Нечерноземной зоны/Ав-тореф. дис. ... канд. с-х наук. - Йошкар-Ола, 2005. - 22 с.

4. Спиран А.П. Теоретические основы минимальной энергосберегающей обработки почвы//Вестник с.-х. науки, 1988.

- № 7. - С. 101-108.

5. Кириллов H.A., Волков А.И. Эффективность ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур//Вест-ник Алтайского ГАУ, 2008. - № 9. - С. 12-14.

6. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г. Комбинированные системы основной обработки наиболее эффективны и обоснован-ны//3емледелие, 2006. - № 6. - С. 2022.

7. Волков А.И. Эффективность ресур-со- и энергосберегающих технологий возделывания зерновых культур на серых лесных почвах Чувашской Республики/ Автореф. дис. ... канд. с-х наук. - Самара, 2008. - 22 с.

8. Храмцов И.Ф. Совершенствование ресурсосберегающих технологий в земледелии Сибири/Ресурсосбережение и диверсификация как новый этап развития идей А.И. Бараева о почвозащитном земледелии. - Астана, Шортанды, 2008. -С. 21-26.

9. Семешкина П.С. Способы основной обработки серой лесной почвы//3емле-

делие, 1994. - № 5. - С. 24-25.

10. Кильдюшкин В.М., Сидоркин А.Ф. Способы обработки, удобрения и агрофизические свойства почвы//3емледе-лие, 2010. - № 1. - С. 23-24.

11. Федоров В.А., Воронцов В.А. Плуг

- плоскорез - чизель//3емледелие, 1995.

- № 4. - С. 39-40.

12. Мингалев С.К. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в системах земледелия Среднего Урала/ Ав-тореф. дис. . докт. с-х наук. - Тюмень, 2004. - 42 с.

13. Кирюшин В.И. Т.С. Мальцев и развитие теории обработки почвы//3ем-леделие, 2005. - № 6. - С. 6-9.

14. Власенко Н.Г., Садохина Т.П. Приемы агротехники, способствующие оптимизации фитосанитарного состояния посевов ячменя//3емледелие, 2010. - № 6. - С. 30-31.

15. Каличкин В.К. Минимальная обработка почвы в Сибири: проблемы и перспективы//3емледелие,2008. - № 5.

- С. 24-26.

16. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г., Гостев А.В., Нитченко Л.Б., Плотников В.А., Ильина Г.П., Гапонова Н.П. Теоретические основы формирования агротехнологичес-кой политики применения нулевых и поверхностных обработок почвы под зерновые культуры для модернизации земледелия. - Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2012. - 81 с.

Статья поступила в редакцию 29.02.2014

Possibility of applying no-till and surface methods of primary tillage in various regions

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

The conception of constructing of primary tillage systems is discussed. On its basis recommendations on applying of no-till and surface methods of primary tillage for grain crops in various regions of the European part of the Russian Federation are given.

Keywords: tillage, surface treatment, no-till, grain crops, efficiency, recommendations.