Обработка почвы

Теоретические основы обработки почвы

Обработка почвы в лесных питомниках - важное звено в технологии выращивания посадочного материала древесных и кустарниковых пород. Она представляет собой механическое воздействие на почву рабочими органами орудий с целью создания благоприятных условий для роста и развития сеянцев и саженцев. Под ростом и развитием понимается следующее содержание. Рост- это необратимое увеличение размеров и массы тела, связанное с новообразованием элементов структуры организма. Развитие - это качественные изменения структуры и функций растений и его отдельных частей, органов, тканей и клеток, возникающие в процессе жизненного цикла.

Почва обладает различным плодородием, которое тесно связано с ее происхождением, воздействием климата, растений и микроорганизмов, земледельческой культуры. От последней во многом зависит эффективность использования почвы. Эффективное использование заключается в том, чтобы выращиваемые на ней деревья и кустарники накапливали наибольшее количество органического вещества и обладали определенными биологическими свойствами.

Условия жизни сеянцев и саженцев, особенно почвенные, в питомнике регулируются приемами агротехники. На протяжении выращивания посадочного материала растения меняют требования к условиям. Поэтому система агротехнических мероприятий становится действенным средством управления ростом и развитием посадочного материала. Наибольшего эффекта от агротехнических мероприятий можно добиться только в том случае, если учитывать требования выращиваемого посадочного материала и конкретные условия внешней среды.

Основные задачи обработки почвы следующие:

1. изменение строения пахотного слоя почвы и ее структурного состояния, обеспечивающих оптимальный водный, воздушный, тепловой, питательный режимы;

2. усиление круговорота питательных веществ путем извлечения их из более глубоких горизонтов почвы и воздействия в необходимом направлении на микробиологические процессы;

3. уничтожение сорных растений, возбудителей болезней и вредителей;

4. защита почвы от ветровой и водной эрозии;

5. создание благоприятных условий для заделки семян и улучшения формирования корневых системы деревьев и кустарников;

6. заделка в почву растительных остатков и удобрений.

Потребность в воде у сеянцев и саженцев деревьев и кустарников от весны до середины второй половины вегетационного периода увеличивается, а запасы почвенной влаги, особенно в зоне недостаточного увлажнения, уменьшаются. Регулирование водного режима в зонах недостаточного, неустойчивого увлажнения может идти путем искусственного орошения. Важное звено в регулировании водного режима почвы в засушливых условиях - воздействие на микроклимат. Для этого создают полезащитные полосы и другие насаждения, устраивают искусственные водоемы.

Регулирование водного режима почвы в питомнике проводят агротехническими приемами. В зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения применяют глубокую обработку почвы, чтобы создать условия для возможно большего поступления атмосферных осадков, особенно весенних во время снеготаяния, а также проводят мероприятия по восстановлению ее структуры. В улучшении водно-физических свойств почвы имеет большое значение внесение органических удобрений и посев многолетних трав. Накопление влаги на полях достигается мероприятиями, обеспечивающими предупреждение сдувания снега и стока талых и дождевых вод. Задерживают снег на полях устройством различных искусственных преград. Широкое применение находит устройство снежных валов снегопахами. Валы делают перпендикулярно направлению господствующих ветров или перекрестно на расстоянии 5-9 м один от другого.

Сохранение накопленной влаги в почве достигается системой ее поверхностной обработки, мульчированием и систематическим уничтожением сорняков по мере их появления. Сорняки являются мощным конкурентом лесных растений не только за влагу, но и за элементы питания и свет. При наличии травянистой растительности активность корней выращиваемого посадочного материала в поглощении влаги и элементов питания снижается, а также их рабочая поверхность и интенсивность дыхания. Таким образом, травянистые растения оказывают отрицательное влияние на рост и развитие древесных пород не только как активные конкуренты за влагу и питательные вещества, но и значительно снижают интенсивность физиологических процессов. Меры рационального использования влаги направлены на то, чтобы выращиваемый посадочный материал более продуктивно ее расходовал. Сюда относятся лучшие сроки и способы посева семян, чередование пород в севообороте, внесение удобрений, своевременное и тщательное рыхление почвы.

С водным режимом тесно связан воздушный. Изменения количества воды в почвы вызывают увеличение или уменьшение объема пор, занимаемых воздухом. Задача регулирования воздушного режима сводится к поддержанию в почве газообмена между атмосферой и почвой. Воздух в почве необходим растениям и микроорганизмам. В пахотном горизонте количество воздуха колеблется от 8 до 36 % общего объема почвы и зависит от объема некапиллярных пор.

При обработке почвы, а также в естественных условиях в почву поступает атмосферный воздух. В большинстве случаев все компоненты воздуха (кислород, азот, углекислый газ, водяные пары) используются в почве. Кислород обеспечивает окисление органических веществ и перевод их и форму доступную для питания растений, способствует активной деятельности микроорганизмов, а также распространению и усилению деятельности микоризы. Азот воздуха в присутствии кислорода используется нитрифицирующими бактериями (клубеньковыми и свободноживущими), которые образуют нитраты, пополняя запасы азота в почве. Кислород в почве быстро расходуется и при отсутствии газообмена через 2-е суток полностью потребляется, а концентрация углекислоты резко возрастает. Газообмен между почвой и атмосферой в основном происходит через диффузию газов и зависит от объема свободных пор, которых должно быть не менее 13-15 % общего объема почвы. В зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения значительный недостаток воздуха наблюдается редко. В зоне избыточного увлажнения растения больше страдают от недостатка воздуха, чем от переувлажнения. Регулирование воздушного режима достигается углублением пахотного слоя, размерами посевного и посадочного места, уничтожением корки на поверхности почвы с помощью борон, катков и других орудий, а также гидромелиоративными мероприятиями.

Большое значение при выращивании посадочного материала имеет тепловой режим. Для каждой породы необходимы определенные тепловые условия, меняющиеся по фазам роста сеянцев и саженцев. Температура почвы при этом играет важную роль. Сроки посева, послевсходовое формирование корневой системы и надземной части сеянцев тесно связаны с температурным режимом почвы, причем минимальные и максимальные (температуры в период прорастания семян и появления всходов у разных видов деревьев и кустарников неодинаковы. Большое значение имеют тепловые условия в жизнедеятельности микроорганизмов почвы. При оптимальных температурах наиболее активно проходят процессы образования доступных форм питательных веществ, связывания атмосферного азота клубеньковыми и свободноживущими бактериями.

Поступление тепловой энергии солнца в почву может быть увеличено ее обработкой и регулированием водно-воздушного режима. Вспаханная почва больше аккумулирует тепла, она менее теплопроводна и более теплоемка, чем необработанная. Внесение органических удобрений в северных районах улучшает тепловой режим почвы.

Питательный режим сеянцев и саженцев при выращивании их в питомнике имеет важное значение. Потребность в элементах питания зависит от вида посадочного материала, породы, срока выращивания. Удовлетворение сеянцев и саженцев питательными веществами в известной степени достигается за счет обработки почвы. Регулирование режима питания может идти следующими путями:

1. искусственным пополнением почвы питательными веществами;

2. превращением элементов пищи, находящихся в почве, из недоступной в усвояемую растениями форму;

3. созданием условий для лучшего использования растениями питательных веществ;

4. борьбой с потерями питательных веществ из почвы

Пополнение почвы питательными веществами осуществляется путем внесения удобрений и фиксацией атмосферного азота бактериями, например при благоприятных условиях азотобактер может связывать до 50 кг азота на 1 га, а клубеньковые бактерии - до 300 кг на 1 га. К благоприятным условиям относятся слабокислая нейтральная реакция почвы, хорошая аэрация, оптимальная температура (25-30 °С), высокое содержание фосфора и калия.

Большая часть запасов пищи в почве находится в недоступном для растений состоянии. Органическое вещество почвы, остатки растений проходят сложный процесс гумификации. Белковые вещества подвергаются гидролизу и микробиологическому разложению. Органические удобрения, кроме азота, содержат фосфор, калий и другие элементы. Процесс перевода этих элементов в форму доступную для питания сеянцев и саженцев осуществляется с помощью микроорганизмов, что способствует увеличению в почвенном растворе фосфатов. Некоторые микроорганизмы своими ферментами освобождают фосфорную кислоту из органических веществ. Рыхление почвы при ее обработке, усиливая аэрацию и микробиологическую деятельность, способствует мобилизации доступной для сеянцев и саженцев фосфорной кислоты. Особая роль в переводе недоступных форм органических веществ почвы в форму доступную для сеянцев и саженцев ели, лиственницы, сосны, дуба и других пород, обладающих микотрофным типом питания, принадлежат микоризе.

С целью оптимизации почвенной экологии путем накопления и сохранения влаги в почве, ее разрыхления, обеспечения воздухообмена можно применять полимерные структурообразователи, которые при их высокой гигроскопичности одновременно являются и регуляторами влажности. Например, 1 грамм водорастворимого эфироцеллюлозного полимера (натриевая соль карбоксиметил целлюлозы Na - КМЦ) способен впитать 80-100 г воды. Эти вещества при увлажнении почвы поглощают влагу, многократно увеличиваясь в объеме и тем самым создают запас влаги, но затем постепенно ее высвобождают. В результате этого устраняется опасность гибели растений от недостатка воды. При этом освобождается часть занимаемого полимером места, способствуя разрыхлению почвы к лучшему проникновению в нее воздуха. Полимерные адсорбенты сокращают вымывание удобрений, поглощают излишнюю воду во влажных условиях и обеспечивают сохранение ее в засушливых. Последнее позволяет сократить количество поливов.

Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почвы взаимосвязаны и оказывают решающее влияние на выращивание посадочного материала. Поэтому задачу получения большего выхода посадочного материала с высокими качественными показателями можно в значительной мере решить за счет правильной обработки почвы

Системы и приемы обработки почвы

Под приемом обработки почвы понимают однократное воздействие почвообрабатывающими орудиями на почву. Различают приемы общие и специальные. К общим приемам обработки почвы относят вспашку, лущение, шлейфование, боронование, культивацию, прикатывание, щелевание, кротование, безотвальное рыхление, грядование; к специальным - двух- и трехслойную вспашку, плантажную вспашку с предплужником, фрезеро-мание и т. п. Отдельно взятый прием не может обеспечить решения задач, возлагаемых на обработку. Поэтому применяют несколько приемов или полую систему. Под последней понимают совокупность приемов обработки почвы, выполняемых в определенной последовательности и подчиненных решению главных ее задач, применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям. При выращивании посадочного материала в питомниках применяют следующие системы обработки почвы: зяблевую, черного, раннего, занятого, сидерального паров.

Система зяблевой обработки почвы включает лущение, осеннюю вспашку и весеннее боронование. Лущение- рыхление поверхностного слоя почвы - проводят одновременно с уборкой урожая или следом за ней на глубину 4-7 см. В этом случае прерываются выходящие на поверхность капилляры, что обеспечивает пополнение влагой пахотного горизонта из нижележащих. Запаханные на небольшую глубину семена сорняков прорастают, а попавший в верхний слой почвы воздух при лущении способствует усилению окислительных процессов и накоплению доступных для питания растений веществ. При засорении почвы корневищными и корнеотпрысковыми сорняками лущение проводят дисковыми орудиями на глубину 10-12 см в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Через 12-15 дней после лущения проводят вспашку плугом с предплужником на глубину пахотного слоя. Если пахотный слой небольшой мощности, то на плуг устанавливают почвоуглубители так, чтобы общая глубина обработки почвы соответствовала размерам корневой системы посадочного материала данного вида и возраста. При вспашке верхний, обогащенный, слой почвы (10-12 см) вместе с проросшими семенами сорняков, остатками растений, куколками и яйцами вредителей сбрасывается на дно борозды, а нижний структурный слой почвы с большим запасом питательных веществ выносится на поверхность и обогащается кислородом. Вынос подзола на поверхность не допускается. Обработанная таким образом почва на зиму остается незаборонованной для лучшего задержания влаги. За осенне-зимний период почва восстанавливает капилляры. Одновременно в нижнем слое почвы при недостатке кислорода погибают проростки семян сорняков, живые корневища растений, вредители, а также проходят сложные анаэробные процессы, способствующие восстановлению структуры почвы. В верхнем, вывернутом, слое почвы хорошая структура сохраняется. Обилие влаги и воздуха в порах почвы, весеннее тепло усиливают жизнедеятельность микроорганизмов и окислительные процессы. В результате этого верхний корнеобитаемый слой почвы имеет достаточное количество доступной для сеянцев и саженцев пищи. Система зяблевой обработки почвы завершается ранневесенним боронованием, которое прерывает выходящие к поверхности почвы капилляры и тем самым сохраняет влагу; поверхностный слой почвы хорошо сохраняет тепловую энергию, поступающую от солнца.

Система черного пара включает зяблевую обработку, после которой в летний период проводят неоднократную (3-4 раза) культивацию почвы, а осенью - глубокую вспашку плугом без отвалов, затем весеннее боронование. Лущение, культурная вспашка, весеннее боронование, включенные в систему черного пара, преследуют те же цели, что и при зяблевой обработке почвы. Первую культивацию пара проводят в третьей декаде мая паровыми культиваторами на глубину 8-10 см, вторую культивацию - во второй декаде июня на глубину 10-12см, третью - в конце июля на глубину 12-15 см. Конкретные сроки культивации устанавливают в зависимости от образования корки на поверхности почвы и отрастания сорняков. При каждой культивации происходит обогащение почвы атмосферным воздухом, прерываются капилляры и уничтожаются сорняки. В результате этого почва сохраняет влагу, больше аккумулирует тепла, и в ней усиливаются аэробные и микробиологические процессы. В поверхностном гное почвы наряду с сохранением влаги накапливаются вещества, пригодные для питания сеянцев и саженцев древесных пород. Перепашку почвы проводят в конце лета или в начале осени без оборота пласта на глубину 30-35 см. Такой прием обработки почвы не допускает перемешивания ее слоев, но обеспечивает проникновение воздуха по всему пахотному слою. При этом в нижнем слое почвы наряду с анаэробными процессами усиливаются аэробные и образуются вещества, пригодные для питания древесных растений, развивающих глубокую корневую систему.

После перепашки почва остается на зиму незаборонованной. В мало-снежных районах с сильными морозами в конце осени проводят боронование с целью сохранения влаги в почве.

Система раннего пара включает весеннюю культурную вспашку, трех - четырехкратную культивацию, осеннюю перепашку без оборота пласта, весеннее боронование. Каждый из этих приемов преследует те же цели, что и при обработке по системе черного пара.

Система занятого пара включает лущение, культурную вспашку, боронование, посев сельскохозяйственных культур, имеющих короткий вегетационный период, или многолетних трав, способных связывать атмосферный азот посредством бактерий; уборку сельскохозяйственных культур; перепашку без оборота пласта; весеннее боронование. Приемы обработки почвы по системе занятого пара преследуют те же цели, что и при системе черного пара. Посев же сельскохозяйственных культур проводится для того, чтобы пополнить запасы почвы азотом, а также для образования прочной комковатой структуры в верхнем слое почвы.

Система сидерального пара включает лущение, вспашку, весеннее боронование, посев сидератов (люпина однолетнего, вико-овсяной смеси, донника, чины и др.), запашку сидератов, культивацию, перепашку без оборота пласта, весеннее боронование. Сидеральный пар применяют с целью повышения плодородия почвы. Цели отдельных приемов обработки почвы в системе те же, что и при системе занятого пара. Запашку сидератов проводят на глубину 12-15 см в период образования завязей или цветения, т.е. в период, когда в зеленой массе этих растений содержится наибольшее количество азота. В конце июля или в первой декаде августа проводят культивацию на глубину 8-10 см для уничтожения сорняков, сохранения влаги в почве и проникновения воздуха для ускорения разложения зеленой массы сидератов. Перепашку проводят без оборота пласта так, чтобы сидераты оставались на глубине 15 см и интенсивно разлагались, превращаясь в форму пригодную для питания сеянцев и саженцев.

Первичное освоение территории питомника

Технология обработки почвы при первичном освоении земель под питомник зависит от типа почв, лесорастительной зоны, характера участка (вырубка, гарь, пашня и т. д.) и растительности, произрастающей на нем. В практике лесного хозяйства чаще всего используют под питомник залежные земли, и земли, вышедшие из-под леса и кустарника, а также сельскохозяйственного пользования.

Обработка площадей, вышедших из-под леса, В этом случае первичное освоение начинается с расчистки площади от пней, валунов, порубочных остатков и отдельно стоящих деревьев и кустарников. Затем вычесывают корни, проводят планировку поверхности и зяблевую вспашку. После этого в зависимости от состояния участок может оставаться на 1-2 года под черным паром или засеваться зерновыми.

При использовании для питомников лесных почв, особенно в таежной зоне, необходимо проводить окультуривание пахотного слоя. Для этого делают вспашку с оборотом пласта на глубину гумусового горизонта с одновременным рыхлением нижележащих слоев без оборота пласта. В процессе первичного освоения площади питомника, а затем в полях севооборота проводят постепенное углубление пахотного горизонта до необходимых размеров и одновременно вносят органические и минеральные удобрения, а при необходимости проводят известкование. Углубление выполняют осенью при зяблевой вспашке и подъеме паров. При каждом углублении толщина подпахиваемой части подзолистого слоя на средне- и слабоподзолистых почвах должна быть не более 1/4-1/3 первоначального пахотного горизонта, а на сильноподзолистых почвах не более 1/6-1/5. За один период севооборота углубление должно быть не более 6-8 см. На неокультуренных и слабоокультуренных подзолистых почвах через каждые 3-4 года вносят органо-минеральные удобрения (торфяные компосты) из расчета 100 т/га, а на окультуренных почвах - 50 т/га. Компосты вносят весной после вспашки почвы перед ее поверхностной обработкой.

Обработка заросших кустарником и занятых мелколесьем участков. Для очистки заросших кустарником земель применяют химические средства и механическое удаление кусторезом. Кусторезом срезают мелкие деревья и кустарники вровень с поверхностью почвы, а оставшиеся пни корчуют. Затем почву дискуют и пашут кустарниковым плугом на глубину до 25 см. Кустарники высотой 1,5-2 м запахивают, что способствует луч­шей аэрации почвы и, постепенно разлагаясь, они обогащают почву пита­тельными веществами. В последующие годы, до окончательного разложе­ния запаханных кустарников, почву обрабатывают дисковыми орудиями, а затем плугами с предплужниками. Одновременно с основной обработкой почвы для ее окультуривания вносят удобрения и известь. Освоение участков, занятых кустарниками, начинают со второй половины лета.

Обработка залежных земель в лесостепной и степной зонах. Обработка должна проводиться так, чтобы наиболее полно использовалось плодородие этих земель. Огромный запас питательных веществ, сосредоточен и в целинных и залежных землях, в значительной степени находится недоступном для растений состоянии. Поэтому первоочередная задача - хорошая заделка дернины и лишение ее жизнедеятельности, а также придание пахотному слою рыхлого строения, предотвращение эрозии и распространения сорняков. Наиболее эффективным приемом обработки этих земель будет вспашка плугом с предплужником весной или в начале лета. Ранняя вспашка обеспечивает активную деятельность микроорганизмов, интенсивное накопление питательных веществ, доступных для сеянцев и месяцев, а также сохранение влаги. При поздней осенней вспашке активность микроорганизмов резко снижается вследствие низких температур. В результате этого выращиваемые растения весной испытывают голодание из-за недостатка доступной пищи. В этих условиях целесообразно обработать почву активатором почвенной микрофлоры. Этот биопрепарат способствует размножению полезной почвенной микрофлоры. При этом повышается развитие фитопатогенных микроорганизмов, повышается ферментативная активность и метаболизм почвы. На 1 га требуется 400 л раствора с концентрацией 2,5 мл на 1 л воды.

При достаточной мощности перегнойного горизонта глубина вспашки должна быть не менее 25 см, после нее поверхность выравнивается боронованием или дискованием. В течение лета проводят культивации, количество которых устанавливают в зависимости от появления сорняков. При высококачественной вспашке и отсутствии многолетних сорняков на второй год ограничиваются поверхностной обработкой или глубоким рыхлением.

Обработка залежных земель Нечерноземной зоны. При обработке почвы на луговых участках растительность уничтожают плугом с предплужником. Если перегнойный горизонт небольшой мощности, на плуг монтируют почвоуглубитель. Участки, бывшие под сельскохозяйственным пользованием, при значительном истощении почв обрабатывают по системе занятого или черного пара с внесением минеральных, органических и бактериальных удобрений

Обработка почвы в полях севооборота

В лесных питомниках применяют системы зяблевой обработки, черного, раннего, занятого и сидерального паров.

Применение той или иной системы обработки почвы связано с конкретными лесорастительными условиями. Система зяблевой обработки почвы применяется, прежде всего, в районах обеспеченных влагой и на не-задернелых почвах. Черный пар - эффективное средство накопления влаги в почве и борьбы с сорной травянистой растительностью. Применяют его на плодородных почвах в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения. Ранний пар применяют в зонах с избыточным и неустойчивым увлажнением в случае выкопки посадочного материала весной. Занятый пар применяют главным образом в районах достаточного увлажнения, а также в орошаемых питомниках. В занятых парах высевают культуры, которые рано убирают (вико-овсяную смесь, зернобобовые, кукурузу на зеленый корм) или многолетние (клевер, тимофеевку, люцерну и др.). Парозанимающие культуры высевают с таким расчетом, чтобы поле раньше освобождалось под посевы или закладку школ. При занятии полей многолетними травами применяют следующий порядок обработки травяного поля. На второй год пользования, после второго укоса трав (3-я декада июля), травяное поле лущат на глубину 8 см с целью подрезки узлов кущения многолетних трав. Ко времени осенней вспашки подрезанные узлы кущения подсыхают и теряют жизнеспособность, в то время как основная толща травяного пласта сохраняется. В середине сентября травяной пласт пашут плугом с предплужником на глубину до 30 см в посевном отделении и до 40 см в школьном. При этом органическая масса травяного пласта будет разлагаться анаэробным путем, комки почвы пропитываются перегноем, и создается прочная структура.

Система сидерального пара применяется в зонах неустойчивого и избыточного увлажнения. Запашка зеленой массы сидератов в значитель­ной степени пополняет почву азотом. Недостаток в почве калия, фосфора и микроэлементов восполняется внесением минеральных удобрений.