3.6.6. Меры по предотвращению переуплотнения почвы и борьба с ним

Увеличение объемной массы почвы свыше 1,3 г/см³ под действием движителей тракторов и сельскохозяйственных машин в процессе возделывания сельскохозяйственных культур приводит к снижению их урожайности на 10–50%. При этом чем ниже плодородие почвы, тем более ощутимы отрицательные последствия переуплотнения. Поэтому недопущение или ликвидация переуплотнения почвы дают существенное повышение продуктивности пашни.

Основные меры по предотвращению переуплотнения почвы и борьбы с ним следующие:

– минимализация обработки почвы, совмещение операций, уменьшение глубины рыхления, увеличение ширины захвата агрегатов;

– выполнение всех работ по возделыванию сельскохозяйственных культур в состоянии физической спелости почвы, при влажности ее 20–22%;

– ограничение применения на полевых работах колесных тракторов типа К-700. Преимущественное использование гусеничных тракторов, особенно на тяжелых почвах;

– исключение проходов сельскохозяйственных агрегатов по полю без надобности;

– осуществление заправки агрегатов семенами, удобрениями, пестицидами, топливными и смазочными материалами и т.д. только у края поля, на дорогах;

– применение технологической колеи с целью упорядочения движения агрегатов по полю;

– рыхление и заравнивание следов от колес тракторов и сельскохозяйственных машин;

– применение уширителей колеи тракторов;

– соблюдение рекомендуемого удельного давления ходовых систем на почву: 0,8–1,0 кг/см² при основной обработке, 0,4–0,6 кг/см² при посеве и междурядных обработках;

– разрушение плужной подошвы, подпахотное рыхление на глубину 30–40 см;

– применение чизелей, не формирующих плужную подошву;

– повышение общей культуры земледелия;

– внесение органических удобрений;

– мульчирование (покрытие поверхности почвы различными рыхлыми материалами (опилками, торфяной крошкой, перегноем, соломенной резкой и т.п.) для снижения испарения влаги и регулирования температурного режима) поверхности почвы.

Таковы общие, одинаково эффективные во всех регионах страны меры по предотвращению переуплотнения почвы и борьбы с ним. Наряду с этим существуют еще узкорегиональные, отражающие специфические условия меры. К ним относятся соблюдение режимов полива, исключение переувлажнения и пересыхания почвы в условиях орошаемого земледелия, посев промежуточных культур методом прямого посева в условиях с продолжительным послеуборочным периодом и др. Широкое применение мер по предотвращению переуплотнения почвы и борьба с ним обеспечат сохранение оптимального агрофизического состояния корнеобитаемого слоя почвы и повышение продуктивности пашни на 10–50%.

3.6.7. Перспективные направления совершенствования обработки почвы

Перспективные направления совершенствования обработки почвы связаны с получением новых знаний об интенсивности и значимости процесса дифференциации обрабатываемого слоя почвы, роли мульчирования и мульчирующей обработки почвы, целесообразности интенсивных глубоких обработок почвы, значимости объема почвы, приходящегося на одно растение.

Интенсивность дифференциации обрабатываемого слоя почвы. Дифференциация 0–40 см почвенной гомогенной массы начинается сразу после окончания обработки почвы, заметно прослеживается уже спустя две недели и продолжается в течение всего безморозного периода. Ее течение зависит от условий погоды, глубины залегания почвенного слоя, экспозиции склона и хозяйственного использования пашни.

Дифференциация корнеобитаемого слоя почвы по плодородию – постоянное под действием климатических условий и хозяйственного использования пашни расслоение плодородия сверху вниз с устойчивым накоплением его в верхних слоях, обеспечивающее систематическое наращивание мощности высокоокультуренного плодородного корнеобитаемого слоя.

В условиях Центрально-Черноземного района наиболее высокий уровень эффективности плодородия формируется в верхнем (0–10 см) слое почвы на склонах южной экспозиции при использовании черного пара. Аналогичное положение возможно и в других регионах страны, расположенных на уровне ЦЧЗ и в более северных районах. Что же касается южных регионов, то в них максимум эффективного плодородия будет смещаться в сторону северных склонов по мере продвижения к югу под влиянием более благоприятного режима увлажнения почвы.

Однако во всех регионах страны оборачивание обрабатываемого слоя почвы с точки зрения воспроизводства плодородия нецелесообразно. Кроме того, исключение оборачивания обрабатываемого слоя обеспечивает сохранение на поверхности почвы растительных остатков, повышает противоэрозионную устойчивость почвы, замедляет или предотвращает эрозионные процессы.

Однако с учетом особенностей культурных растений, необходимости заделки в почву минеральных и органических удобрений вопрос о целесообразности оборачивания обрабатываемого слоя может решаться по-разному. Если учесть, что пропашные культуры, и в первую очередь сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, а из зернобобовых горох и некоторые другие отрицательно реагируют на наличие в посевном слое почвы растительных остатков и что удобрения необходимо заделывать в почву, то станет очевидным, что система основной обработки почвы в севообороте на первом этапе ее совершенствования должна предусматривать чередование отвальных (под пропашные и зернобобовые культуры) и безотвальных (зерновые культуры и однолетние травы) способов обработки.

Эффективность мульчирования. Изучение эффективности постоянного покрытия поверхности почвы мульчирующим слоем в условиях ЦЧЗ на серых лесных и черноземных почвах показало, что мульчирование поверхности невспаханной почвы соломой практически полностью предотвращает смыв почвы, хотя величина стока талых вод при этом значительно (в 2–11 раз) превосходит аналогичные показатели на фоне вспашки. Смешивание мульчи с 0–10-сантиметровым слоем почвы также способствует увеличению стока талых вод по сравнению со стоком на фоне вспашки. Однако это увеличение менее выражено, чем при мульчировании невспаханной почвы. При этом и противоэрозионная роль мульчирующей обработки оказалась значительно ниже, чем одного мульчирования.

Значительно уступая по противоэрозионным свойствам мульчированию, мульчирующая обработка имеет ряд положительных качеств. Засоренность посевов остается на уровне вспашки, а урожайность сельскохозяйственных культур даже превосходит ее, причем в отдельные годы на достаточно значительную величину – соответственно 0,22–0,34 т/га.

Наиболее важный результат изучения эффективности мульчирования – увеличение содержания гумуса в почве при мульчировании и мульчирующих (минимальных) обработках.

Это имеет большое теоретическое и практическое значение, которое состоит в том, что в опытах выращивали однолетние культуры и получили приращение гумуса как в черноземах, так и в серых лесных почвах. Согласно классической теории обработки почвы этого быть не могло.

Однолетние растения действительно полностью минерализуются, минуя фазу гумификации. Но это происходит в двух случаях: при ранней (летней) обработке на 20 см и более и при отсутствии всякой обработки в условиях недостатка влаги. Как свидетельствуют наши исследования, избежать полной минерализации массы корневой системы однолетних растений можно, если на поверхности почвы сразу же после уборки однолетних культур создать мульчирующий слой, который надежно защищает почвы от потерь влаги.

Плотная почва, лишенная глубокой обработки, содержит мало воздуха, в ней отсутствуют условия для интенсивного аэробного процесса, поэтому и при культуре однолетних растений происходит накопление гумуса, т.е. причина заключается не в типе растительной формации, а в способе обработки почвы. Мульчирующая обработка и мульчирование создают условия для участия однолетних растений в гумусообразовании.

Второй важный результат этих исследований – увеличение численности червей при мульчирующей обработке и мульчировании. При этом важно не столько само увеличение численности дождевых червей в почве, сколько сопутствующее ему увеличение гумуса в почве. Подтвердилось деятельное участие дождевых червей в гумусообразовании, превалирующее значение их по сравнению с фактором обработки почвы (вспашки).

Итак, мелкая мульчирующая обработка и мульчирование обеспечивают в ЦЧР благоприятные условия для эффективного протекания гумусообразования. Мульчирующая обработка почвы и мульчирование создают реальные условия для сдвига системы «накопление – разрушение» в сторону равновесия и даже накопления. Они – важнейший фактор стабилизации гумусового состоянии почвы и экологической ситуации окружающей среды.

Важность мульчирующей обработки и мульчирования обусловлена йодным режимом региона. По мере продвижения от ЦЧР на юг и увеличения засушливости климата значение мульчи и мульчирующей обработки возрастает. И наоборот, севернее ЦЧР с возрастанием режима увлажнения значение мульчи и мульчирующей обработки убывает.

Целесообразность интенсивных глубоких обработок почвы. Для изучения возможности исключения глубоких интенсивных обработок почвы в ЦЧР исследовали влияние естественных и антропогенных факторов на изменение объемной массы (плотности) основных типов почвы.

Установлено, что из естественных факторов наиболее сильно на изменение объемной массы почвы влияют увлажнение и высушивание. Увлажнение почвы до предельной влагоемкости устраняет уплотнение почвы: уменьшает объемную массу даже после принудительного уплотнения – имитации действия движения трактора. Высушивание, наоборот, повышает плотность почвы, увеличивает объемную массу. Замораживание и оттаивание значительно влияют на изменение объемной массы почвы.

Действие принудительного уплотнения, например, в результате прохода тяжелых тракторов зависит от типа почвы, наличия гумуса. Почвы с содержанием гумуса 3,7% и более способны под воздействием даже однократного проявления естественных факторов разуплотняться до оптимальной для культурных растений плотности (1,0–1,25 г/см³). Поэтому здесь механические обработки почвы как средство регулирования агрофизических свойств нецелесообразны.

На почвах с содержанием гумуса менее 3,7% регулирование агрофизических свойств почвы не только целесообразно, но крайне необходимо. Средством такого регулирования должны быть приемы, обеспечивающие увеличение содержания в почве гумуса и механическое рыхление, особенно на почвах с водонепроницаемым иллювиальным подпахотным горизонтом и на склоновых землях с интенсивными эрозионными процессами.

Глубокая механическая обработка почвы как основное средство регулирования агрофизических свойств должна сохраняться в условиях избыточного увлажнения, при орошении, а также на солонцеватых и подобных им почвах.

Объем почвы, приходящийся на одно растение. Без внесения минеральных удобрений почва является основным источником минерального питания растений. Уровень продуктивности растений на бедном (неудобренном) фоне обусловлен объемом почвы на одно растение. Следовательно, в этих условиях обработка почвы должна быть интенсивной, сплошной. Основная задача ее – создание условий для мобилизации необходимых растению элементов зольной пищи.

Внесение удобрений в почву из расчета по 120 кг д. в. МРК на 1 га существенно изменило положение. Объем почвы, приходящийся на одно растение, практически утратил свое значение, а равномерность размещения растений стала одним из важнейших факторов формирования высокой продуктивности растений.

Следовательно, в условиях высокой интенсификации земледелия уменьшение глубины обрабатываемой поверхности почвы при равномерном размещении растений возможно и весьма целесообразно на почвах, равновесная плотность которых равна или приближается к плотности, оптимальной для культурных растений.