Меры рационального использования и охраны почв

До недавнего времени считалось, что наиболее приемлемой обработкой почвы для условий Среднего Поволжья является отвальная на глубину от 20 до 30 см. И в большинстве хозяйств до настоящего времени применяется в основном плужная обработка почвы, что приводит к усилению ее водной и ветровой эрозии, биологической и машинной деградации, большим и часто неоправданным энергетическим и трудовым затратам.

Вместе с этим опытными учреждениями и передовой практикой разработаны и предложены производству новые более рациональные направления в обработке пахотных земель, это: безотвальная, комбинированная, фрезерная, минимальная, нулевая и другие. Все они имеют теоретическое обоснование, базируются на соответствующих почвообрабатывающих орудиях и успешно применяются в определенных почвенно-климатических условиях.

Длительные полевые, лабораторно-полевые и производственные опыты кафедры земледелия Самарской государственной сельскохозяйственной академии в разных зонах Самарской области, которые адекватны зонам Среднего Поволжья, а также обобщение научной литературы позволили сформулировать основные выводы, положения и предложения производству по рационализации обработки почвы.

Одним из важнейших условий, определяющих плодородие почвы и совершенствование ее обработки, являются определенные агрофизические параметры пахотного слоя (плотность сложения, твердость, пористость, структура), предохраняющие влагу от испарения и соответствующие требованиям сельскохозяйственных культур.

В модельных опытах нами установлено, что благоприятное сложение для сохранения влаги в черноземной тяжелосуглинистой почве в Среднем Поволжье обеспечивается при условии, когда верхний слой до 7−10 см содержит более 70% агрегатов от 0,25 до 10 мм, имеет объемную массу от 0,98 до 1,04 г/см3, твердость — 0,8−1,3 кг/см2, общую пористость — 60−62%, а нижерасположенный слой 7−30 см: объемную массу — 1,18−1,20 г/см3, твердость — 11−13 кг/см2, общую пористость 51−54%.

При таком физическом состоянии и особенно при наличии на поверхности почвы соломенной мульчи расход воды на испарение из метрового слоя почвы за май-июль уменьшается на 57−71 мм (в зависимости от засушливости лета), по сравнению с разрыхленной на 30 см или уплотненной с поверхности почвы.

Вышеприведенное сложение 7−30 см слоя почвы соответствует по параметрам естественному (равновесному) физическому состоянию чернозема обыкновенного, поэтому для сохранения влаги в летний период необходимо исключить глубокие обработки, а только мелкими создать верхний мульчирующий слой.

Эти закономерности успешно используются в практике при обработке чистых паров в засушливой зоне Поволжья. Четыре, пять послойно-поверхностных весенне-летних обработок чистого пара культиваторами с ножевидными или штанговыми рабочими органами способствует сохранению влаги к посеву озимых культур и получению их дружных всходов даже в очень засушливые годы.

Одной из главных задач обработки почвы является придание оптимальной плотности сложения пахотному слою, соответствующей требованиям высеваемой культуры.

Равновесная плотность чернозема обыкновенного — величина переменная и находится в пахотном слое в сравнительно небольших пределах — 1,08−1,30 г/см3. Оптимальная же плотность для сельскохозяйственных культур, как показали вегетационно-полевые опыты, должна быть дифференцированной по глубине пахотного слоя: сверху рыхлой до 5−7 см для яровых и озимых колосовых зерновых, а для крупносемянных культур (кукурузы, подсолнечника, гороха) до 7−10 см с плотностью этих слоев 0,98−1,04 г/см3, твердостью 0,8−1,3 кг/см2 и общей пористостью 60−63%. Ниже разрыхленных слоев оптимальная плотность для гороха и кукурузы составляет 0,9−1,1 г/см3; озимых (рожь, пшеница) 1,1−1,3; яровых колосовых (яровой пшеницы, ячменя) 1,0−1,2 г/см3 при общей пористости этих слоев соответственно равной 58−62; 51−58; 54−61%.

При этом оптимальная твердость почвы в пахотном слое при влажности 0,7 НВ для кукурузы составляет 5,2−7,2 кг/см2, а гороха, яровой пшеницы и ячменя — 7,0−9,9 кг/см2.

Отклонение от вышеперечисленных оптимальных агрофизических величин плодородия почвы в сторону увеличения или уменьшения приводило к достоверному снижению урожайности подопытных культур.

Например, под действием массы тяжелых тракторов наблюдалось переуплотнение почвы в колеях и снижение урожайности яровой пшеницы до 28% (табл. 3.3).

Таблица 3.3.

Урожайность яровой пшеницы в колеях от колес и гусениц тракторов.

(в среднем за 1978;1981 гг.) Казаков Г. Совершенствование обработки почвы в Среднем Поволжье//Агроинформ.2008, № 117.

Одним из путей устранения отрицательного действия тяжелой техники на плодородие почвы, сокращения энергетических и трудовых затрат является минимализация ее обработки, а в будущем — радикальное изменение принципа применения энергии в сельском хозяйстве: отказе от трактора как тяги и передаче энергии мотора непосредственно на рабочие органы — движители.

Придать пахотному слою оптимальные агрофизические параметры можно с помощью систем зяблевой и предпосевной обработки почвы. Причем весной только мелкими и поверхностными обработками, а лучше всего совмещением с посевом сельскохозяйственных культур комбинированными агрегатами. Глубокие весенние обработки нарушают оптимальное сложение пахотного слоя, что ведет к увеличению непроизводительных потерь воды на испарение, а также ухудшению почвенных условий для растений.

Таким образом, научной основой выбора зяблевой обработки почвы могут быть оптимальные агрофизические параметры плодородия почвы для высеваемой культуры и их изменения под действием тех или иных зяблевых обработок.

Сравнивая оптимальные параметры плодородия почвы для растений с показателями, приданными почве основными обработками, можно выбрать из них наиболее рациональные (табл. 3.4).

Из приведенных данных видно, что агрофизические показатели плодородия пахотного слоя даже необработанной почвы (объемная масса, пористость и твердость) находятся в пределах оптимальных параметров для озимой ржи и пшеницы. Следовательно, под них основная обработка почвы может быть мелкой, а при благоприятных условиях по увлажнению на чистых от сорняков полях и легкосуглинистых почвах ее с осени можно не проводить.

Таблица 3.4.

Влияние разных обработок почвы на агрофизические свойства чернозема обыкновенного в зернопаропропашном севообороте.

(в среднем за 1978;1984 гг.).

Под пропашные культуры нужна глубокая обработка, так как только при ней создаются для них оптимальные агрофизические параметры в 0−30 см слое почвы.

Под яровые зерновые колосовые на чистых и ровных по рельефу полях возможна мелкая обработка чернозема обыкновенного плоскорезами, тяжелыми дисковыми боронами, так как при этих обработках агрофизические параметры почвы соответствуют оптимальным для яровой пшеницы и ячменя.

Вышеизложенное полностью подтвердилось (табл. 3.5), где мелкие основные обработки чернозема обыкновенного под озимую пшеницу, размещаемую по черному и занятым парам, яровую пшеницу после озимой не сопровождались снижением урожая (разница в пределах ошибки опыта), а затраты на обработку уменьшились на 25−30% по сравнению со вспашкой на 20−22 см.

Таблица 3.5.

Урожайность сельскохозяйственных культур (ц/га) в зависимости.

от основной обработки почвы (в среднем за 1978;1989 гг.) Казаков Г. Совершенствование обработки почвы в Среднем Поволжье//Агроинформ.2008, № 117.

Однако мелкая обработка под кукурузу во всех опытах способствовала снижению урожайности ее зеленой массы на 25−30% по сравнению со вспашкой на 28−30 см, что объясняется, главным образом, несоответствием агрофизических параметров почвы на этих вариантах требованиям культуры и увеличением засоренности посевов.

Исследования показали, что черноземные почвы обладают дифференцированным по слоям эффективным плодородием, убывающим сверху вниз. Самое высокое плодородие имеет слой 0−30 см, обеспечивающий до 86% урожая. Участие слоев ниже 30 см в формировании урожая малосущественно и составляет менее 14%.

Поэтому углубление пахотного слоя чернозема обыкновенного свыше 30 см нерентабельно, т.к. прибавка урожая не окупает затрат.

Важно отметить, что дифференциация пахотного слоя на различные по эффективному плодородию части при беспахотной обработке наступает через 2−3 месяца и достигает максимума на 3−5 год. При этом самым высоким плодородием обладает верхний слой 0−10 см, а низким — 20−30 см. Слой 10−20 см занимает по плодородию промежуточное положение.

Наибольшим эффективным плодородием обладает почва с естественным расположением ее слоев или вспаханная, но задолго до посева культуры.

Оборачивание почвы незадолго до посева (и даже за 2−3 месяца) ухудшает ее эффективное плодородие, так как стартовый рост и развитие корневой системы растений в этом случае происходит в менее плодородном слое, что отражается на снижении ее продуктивности.

Этим главным образом объясняется большая эффективность ранней осенней вспашки и ее вредность весной в условиях Среднего Поволжья.

Таким образом, выбор рациональных энергои ресурсосберегающих приемов обработки почвы под сельскохозяйственные культуры возможен с учетом знания и сопоставления между собой оптимальных для растений и измененных разными обработками агрофизических параметров плодородия почвы.

Однако наряду с агрофизическими ее свойствами необходимо также учитывать действие разных обработок на водный и пищевой режимы, засоренность посевов и другие факторы.

Способами и глубиной основной обработки можно в определенной степени регулировать накопление осенне-зимних осадков в почве. В условиях лесостепи при хорошей облесенности полей, где снег располагается равномерно и не сносится ветрами, весенние запасы воды оказываются наибольшими на вспашке с предварительным лущением жнивья, чем на безотвальной и мелких обработках (табл. 3.6).

Таблица 3.6.

Влияние систем обработок почвы в зернопаропропашных севооборотах разных зон на запасы продуктивной воды в метровом слое весной (мм) Казаков Г. Совершенствование обработки почвы в Среднем Поволжье//Агроинформ.2008, № 117.

В переходной от лесостепи к степи зоне, а также в лесостепи на открытых полях со спокойным рельефом отвальная и безотвальная обработки на одинаковую глубину равнозначны по действию на накопление воды в почве весной.

В степном Заволжье, где небольшой и неустойчивый снеговой покров, на безотвальных и мелких обработках почвы увеличивается снегонакопление на 5−10 см, а весенние запасы воды в метровом слое на 8−12 мм по сравнению со вспашкой.

При вспашке элементы питания растений равномерно распределяются в пахотном слое, а при бесплужных обработках их значительно больше содержится в верхнем слое 0−10 см и почти одинаковое количество со вспашкой в нижних, что улучшает в целом питание растений фосфором и калием при безотвальных рыхлениях.

Однако высокие агрохимические и биологические показатели плодородия черноземных почв и сравнительно незначительное их изменение под действием различных обработок дают основание заключить, что они не являются важными критериями при оценке и выборе рациональных способов и глубин обработки почвы в неорошаемых условиях Поволжья.

Постоянные безотвальные и особенно «нулевая» обработки по сравнению со вспашкой способствуют увеличению засоренности посевов культур в севооборотах лесостепной и переходной зон. В среднем за ротацию севооборотов сорняков по количеству и массе было больше на безотвальной обработке на 25%, а «нулевой» — на 37% по сравнению со вспашкой.

В степной же зоне в зернопаровых севооборотах с короткой ротацией, а в засушливые годы и в лесостепи разные системы и глубины обработки почвы оказывали незначительное влияние на изменение засоренности посевов сельскохозяйственных культур.

В лесостепи на полях с лесными полосами преимущество по действию на урожайность культур было за отвальной обработкой на переменную глубину в типичных севооборотах, а на открытых полях — комбинированной, сочетающей безотвальные и отвальные обработки с элементами минимализации.

В степной зоне наибольшая продуктивность культур в зернопаровых севооборотах была при применении безотвальной обработки на переменную глубину, а в зернопаропропашных — комбинированной (табл. 3.7).

Таблица 3.7.

Влияние систем обработок почвы на продуктивность полевых севооборотов в разных зонах (в числителе — выход зерна с 1 га пашни, ц; в знаменателе — кормовых единиц, ц) Казаков Г. Совершенствование обработки почвы в Среднем Поволжье//Агроинформ.2008, № 117.

Таким образом, исследования позволяют сделать определенные выводы и рекомендации по вопросам обработки почвы в регионе.

Главные из них следующие:

нет и не может быть какой-либо единой (отвальной, безотвальной комбинированной, мелкой поверхностной и т. д.) основной обработки почвы, пригодной для отдельных хозяйств и тем более для разных районов, областей, с различными природными, экономическими и другими условиями;

рациональная, сберегающая природу и ресурсы обработка почвы может быть тогда, когда она применяется с учетом конкретных условий каждого поля;

главными условиями, определяющими выбор рациональной обработки почвы, являются почва и, особенно, ее механический состав, мощность гумусового горизонта, плотность сложения, структурные качества; количество выпадающих осадков и их распределение; рельеф, лесистость территории и облесенность полей; видовая и количественная засоренность; предшественник и высеваемая культура;

выбор способов и глубины обработки почвы должен также осуществляться на основе знаний агрофизического состояния пахотного слоя почвы, при котором, с одной стороны, происходят наименьшие потери воды на испарение, а с другой — создаются благоприятные условия для роста и развития корней растений;

установлено также, что растения практически не реагируют на оборот пласта (вспашку), если он проведен задолго (за 2−3 месяца) до посева, оборот же пласта незадолго до посева культур приводит к снижению их урожая;

лучшие условия для растений создаются при естественном расположении слоев почвы (то есть без ее оборота) или при оборачивании (то есть вспашке), но задолго до посева. Следовательно, всякие весенние вспашки с оборотом пласта — вредные приемы. Вспашка и безотвальные обработки по эффективности равны в том случае, если вспашка проводится в конце июля — начале августа, то есть ранняя, когда есть время для восстановления плодородия вывернутого на поверхность менее плодородного слоя почвы.