Влияние разных по интенсивности систем обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур

Механическая обработка почвы является одним из старейших элементов систем земледелия. Пройдя путь в развитии от примитивных приемов до современных, она осталась самым важным, трудоемким и проблематичным агротехническим блоком систем земледелия.

Провоцируя процессы, непрерывно идущие в почве, механическое воздействие во многом определяет и уровень ее плодородия. С явлением в XVIII веке стального плуга земля, находившаяся в сельскохозяйственном использовании, стала подвергаться глубокой обработке с оборотом пласта. Это позволило значительным образом снизить засоренность и повысить урожайность возделываемых культур. Однако со временем такой прием обработки почвы стал подвергаться критике, что явилось причиной развития дискуссии о направленности и характере изучения различных систем обработки.

За все время существования земледелия как науки особое место занимает вопрос о необходимости проведения ежегодной отвальной обработки. Однако на разных этапах развития доминировала либо отвальная, либо безотвальная система обработки почвы. Так, необходимость проведения ежегодной вспашки, рекомендованная В.Р. Вильямсом [6], была признана несостоятельной благодаря таким ученым, как И.Е. Овсинский [26], Т.С. Мальцев [21], А.И. Бараев [3] и др.

Разница во взглядах определялась главным образом в воздействии систем обработки на основные показатели плодородия почвы.

С категоричной оценкой выступает Н.К. Шикула [41], который утверждает, что вспашка черноземов после нескольких лет безотвальных обработок - это не просто потеря одного года, а это возврат плодородия почвы к его исходному состоянию.

Академик В.Р. Вильямс так определил существенное свойство структурной почвы – растение на этой почве всегда обладает и максимальным количеством воды в каждом комке и максимальным количеством пищи.

Основная цель, преследуемая обработкой почвы, создание благоприятных условий для прорастания семян, роста и развития культурных растений, достигается изменением агрофизических свойств почвы.

По мнению Р. Марсунова [22], ресурсосберегающие технологии – основа решения многих проблем земледелия, развитие таких технологий основано на совершенствовании системы основной и предпосевной обработки почвы. Им представлены основные особенности обработки, получившие в последнее время относительно широкое развитие:

– высокая влагонакопительная и почвозащитная эффективность безотвального рыхления почвы и сохранения на поверхности поля пожнивных остатков.

– возможность перехода при оптимальных агрофизических свойствах почвы без ущерба для урожая к мелким безотвальным и отвальным обработкам.

Научной основной для минимальной обработки почвы служит установление закономерность: почвы с высоким содержанием гумуса (3,5% и выше) не нуждается в интенсивных обработках для регулирования агрофизических свойств. Такие почвы способны поддерживать оптимальную для большинства культур растений плотность под влиянием естественных факторов [7].

Плотность почвы – важнейшая характеристика её физического состояния. В излишне уплотнённых почвах чаще, чем в рыхлых, нарушается воздухо- и газообмен, повышается содержание недоступной влаги, а для усвояемой – практически не остаётся места. Чрезмерно рыхлая почва не способна удерживать влагу, в ней нет необходимого контакта почвенных частиц с прорастающими семенами, а в дальнейшем – и с корневой системой растений [17]. Это очень динамичная и вместе с тем информативная величина, т.к. даёт представление о соотношении пор и твёрдой части почвы [33].

От плотности почвы зависит выбор системы её обработки. На хорошо оструктуренных почвах с хорошими физическими свойствами количество рыхлений можно сократить до минимума [14].

Плотность почвы может быть оптимальной и равновесной. При оптимальной плотности складываются наиболее благоприятные условия для роста и развития растений. В естественных условиях под действием сил уплотнения и разуплотнения в почве наступает равновесное состояние между твёрдой фазой и пористостью, называемое равновесной плотностью. Структурная почва имеет наименьший интервал значений между оптимальной и равновесной плотностью. В условиях засушливого года уровень оптимальной плотности повышается. Равновесная плотность зависит от фракционного состава и содержания гумуса. Так, чем больше крупных и средних фракций пыли, тем больше равновесная плотность, а чем больше гумуса в почве, тем меньше её равновесная плотность [13].

Исследованиями, проведёнными Рязанским и Горьковским СХИ установлено, что наибольшая продуктивность большинства культур достигается при оптимальной плотности суглинистой и глинистой почвы, которая колеблется в интервале 1,1-1,3 г/см³. Однако равновесная плотность почв значительно выше этих показателей – 1,35-1,50 г/см³ [29].

На опытах Т.А. Трофимова и С.И. Коржова [34] было установлено, что при отвальной обработке под сахарную свеклу слой почвы 0-30 см был менее уплотнен по сравнению с мелким рыхлением. Наблюдалось существенное увеличение плотности почвы в слой 20.-30 см в варианте с дискованием по сравнению со вспашкой независимо от приемов повышения плодородия.

Проанализировав исследовательские работы В. Лобкова и А. Новиковой и А. Забродкиной [18], можно сделать вывод, что энергосберегающие обработки почвы эффективны, что проявляется в следующем: незначительно увеличивается плотность почвы, при этом остается на уровне равновесной, засоренность культур увеличивается незначительно, а урожайность по вариантам обработки почвы немного отличается, несмотря на экономию ГСМ, сокращение издержек производства при минимальной обработке почвы.

В исследованиях Т.И. Перегуда, А.Н. Воронина и Б.А. Смирнова на опытном поле Ярославской ГСХА [28] проведение системы поверхностно – отвальной обработки способствовало существенному снижению плотности почвы в слое 0-10 см с 1,11 до 1,09 г/см³. Это объясняется созданием бездефицитного баланса гумуса, путем периодического оборота пласта, что способствует улучшению условий структурообразования.

В опытах И.Г. Мельцаева и А.А. Борина [25] в контрольном варианте плотность почвы в слое 0-30 см составила 1,31 г/см³, при обработке тяжёлой дисковой бороной – 1,33 г/см³. По ярусной вспашке – на 25-27 см плотность дерново-подзолистой почвы была 1,28 г/см³, серой лесной – 1,22 г/см³.

Влажность почвы. Наилучшие условия для роста и развития растений достигаются при наличии достаточного количества влаги в корнеобитаемом слое.

В естественном состоянии ненарушенной почвы вода сосредоточена внутри капиллярных каналов, образованных остатками корневой системы, ходами червей, насекомыми и т.п. По мнению А.И. Калинина, знание закономерностей движения почвенной влаги позволяет выбрать такие технологические приёмы в системе земледелия, применение которых не нарушает его, и обеспечивает наиболее благоприятные условия для развития корней растений [12].

В исследованиях Т.И. Перегуда, А.Н. Воронин, Б.А. Смирнов на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах [28], изучаемые системы обработки почвы обусловили существенное увеличение влажности по всем слоям пахотного горизонта в сравнении с отвальной обработкой, что объясняется лучшим развитием культуры на этих вариантах

Опыты А.Г. Крючкова, И.Н. Бесалиева и А.Л. Панфилова [16] показали, мелкая осенняя обработка на 14-16 см приводит к снижению весенних запасов продуктивной влаги, тогда как на контроле и в варианте с плоскорезной обработкой эти запасы имели практически равные значения. Аналогичным образом сложились показатели суммарной влаги и коэффициента влагообеспеченности.

Твёрдость почвы представляет собой способность почвы противостоять расклинивающему влиянию извне. Поскольку твёрдость почвы находится в функциональной связи с размером составляющих почвенных агрегатов и плотностью, а также непосредственно определяет условия произрастания растений, применение её в качестве критерия обработки является обоснованным [10].

Опыты К.И. Саранина и Н.А. Старовойтова [31] показали, что твёрдость почвы на плоскорезной и поверхностной обработках в фазу колошения ржи выше – на 10-12 кг/см² по сравнению со вспашкой даже при благоприятной влажности почвы. Они же на 6-8 год проведения поверхностных обработок наблюдали заметное негативное изменение твёрдости почвы, выявляющее потребность в её механическом разрыхлении.

На 35-й год исследований в опытах РГАУ-МСХА чизельная обработка, проводимая на делянках ежегодно, способствовала увеличению твёрдости почвы на глубине 20 см. Возможно, это связано с большим количеством глыбистой фракции в целом по слою 0-30 см. На глубине 10 и 15 см отмечалась тенденция роста твёрдости от отвальной к нулевой и поверхностной обработки с минимальным значением на ежегодной чизельной. На глубине 5 см максимальное значение твёрдости наблюдалось на делянках, где проводилась ежегодная поверхностная обработка. Минимальное значение твёрдости в этом слое на делянках с ежегодной нулевой обработкой [8].

Урожайность полевых культур является важнейшим показателем, обуславливающим эффективность проводимых агроприёмов. Обработка почвы, несомненно, оказывает значительное влияние на этот показатель. обработку.