Безотвальная обработка почвы в севообороте. Научные исследования и практическое применение

Разнообразие приемов и способов обработки почвы

взависимости от конкретных условий определяется той те­ оретической предпосылкой, которая была принята за осно­ ву: необходимостью оборачивания обрабатываемого слоя почвы (вспашка); сохранением верхнего слоя почвы там, где ему и предназначено быть природой (безотвальная обра­ ботка) или их сочетанием.

Применение отвальной вспашки обосновывается необ­ ходимостью перемешивания слоев почвы (в связи с потерей структурности, снижением деятельности почвенной биоты и плодородия верхнего из них, предположением, будто гу­ мус образуется в анаэробных условиях) и создания мощного гомогенного слоя, заделки органических удобрений и пла­ ста многолетних трав, уничтожения сорняков (В. Р. Вильямс и др.).

Первый плуг (правильнее, соха) появился в конце IV ты­ сячелетия до н. э. По своему устройству он представлял со­ бой, скорее, почвоуглубитель, так как в конструкции плуга отсутствовал оборачивающий рабочий орган (отвал). Куль­ турная же вспашка стала применяться после 1871 г., когда немецкий кузнец Рудольф Сакс экспонировал созданный им плуг на парижской выставке. В России соха была самым распространенным пахотным орудием на нечерноземных почвах вплоть до Октябрьской революции. Почва обраба­ тывалась мелко – сантиметров на 12, не больше (В. П. Ха­ ланский, 1974; Ю. Ф. Новиков, 1976).

До середины 30-х годов ХХ в. вспашка на глубину 12– 13 см считалась мелкой, 15–18 см – средней и 18–20 см - глубокой. По ГОСТу обработка почвы различными орудия­ ми на глубину 8 см является поверхностной, от 6 до 16 см – мелкой, более 24 см – глубокой. Это необходимо иметь

ввиду при сравнении опытных данных и мнений ученых различных лет.

Н. С. Соколов (1956), обобщив результаты работ науч­ ных учреждений, отмечал, что в нечерноземной увлажнен­ ной полосе не установлено ежегодного распыления верхне­

11

го слоя (на чем Вильямсом была основана необходимость менять местами верхний 0–10-сантиметровый слой с раз­ рушенной в период вегетации прочной комковатой струк­ турой на нижний 10–20-сантиметровый с восстановленной структурой). «Можно категорически утверждать, – писал он, – что необходимость повсеместного оборачивания па­ хотного слоя на глубину не менее 20–22 см не подтвержда­ ется ни опытными данными, ни теоретическими положениями почвенно-агрономической науки. Сейчас микробиологами накоплен экспериментальный материал, подтверж­- дающий, что гумус образуется преимущественно в аэроб­ ных условиях и, следовательно, микробиологическая тео­ рия отвальной вспашки несостоятельна» (И. С. Востров, 1989 г.).

Идея ненадобности в ряде случаев оборота пласта была высказана Д. И. Менделеевым еще в 1880 г.: он считал, что если почву покрыть листвой, соломой или каким-либо дру­ гим затеняющим материалом и дать ей спокойно полежать некоторое время, то она и без всякого вспахивания достиг­ нет зрелости (С. М. Скорняков, 1977).

Приоритет в создании основ безотвальной и противоэрозионнойобработкипочвыпринадлежитИ.Е.Овсинскому, который впервые в истории вообще отказался от пахоты

вклассическом виде. Работая агрономом в помещичьем имении, поставив многолетние опыты на Черниговщине,

вПодолии и Бессарабии, он предложил и практически осу­ ществил бесплужную систему обработки почвы, изложив ее в труде «Новая система земледелия» (1899, 1902). В нем есть и такие слова: «Знаменитый Крупп своими снарядами военного разрушения не принес столько вреда человече­ ству, сколько принесла фабрика плугов для глубокой вспашки».

И. Е. Овсинский исходил из предположения, что почва

вестественном состоянии, за немногими исключениями, обладает достаточно хорошей воздухо- и водопроницаемо­ стью за счет ходов дождевых червей, насекомых и отмер­

12

ших корней растений. Вспашка нарушает сесть каналов естественной почвы и обращает ее в однообразную массу, быстрее высыхающую в сухую погоду и сплывающуюся после дождей. Поверхностная обработка сконструирован­ ным им культиватором на глубину не более 5 см обеспечи­ вала уничтожение сорняков, позволяла иметь рыхлый слой почвы для заделки семян, хорошо поглощающий влагу и создающий благоприятные условия для развития бактерий. Вместе с тем в одном из изданий своей книги И. Е. Овсин­ ский рекомендовал применять и глубокое рыхление почв с непроницаемым подпахотным слоем.

Несмотря на положительную оценку системы Овсин­ ского рядом авторитетных ученых (И. А. Стебут, 1901; Д. Н. Прянишников, 1902) и широкое подтверждение преимуществ поверхностной обработки почвы практикой хо­ зяйств, она не получила одобрения со стороны большин­ ства сельскохозяйственных учреждений и была отвергнута сторонниками глубокой отвальной обработки.

В 1913 г. стало известно о длительном опыте фермера Жана на глинисто-известковой почве юго-западной засуш­ ливой зоны Франции. Традиционную плужную вспашку он заменил пружинной культивацией – каждую последующую углубляя на 3–4 см и довел ее до 20 см. Навоз не запахивал, а вносил под культивацию, считая, что плуг помещает его слишком глубоко. При заделке же под культивацию семена сорняков, содержащиеся в навозе, быстрее прорастают и уничтожаются последующими обработками. «Метод Жа­ на» имел распространение на юге Франции и в более позд­ ней период.

Визданной в 1921 г. Ф. Ахенбахом (Восточная Пруссия) книге также была высказана идея о ненадобности и даже вредности оборачивания пахотного слоя, так как оно сопро­ вождается ухудшением жизнедеятельности микроорганиз­ мов почвы.

В30-х годах ХХ в. в США сплошная распашка Великих равнин привела к образованию пыльных бурь, после чего

13

эрозия почвы была объявлена угрозой нации. В 1943 г. вы­ шла книга американского фермера Э. Х. Фолкнера «Безумие пахаря», в которой он, как и И. Е. Овсинский, со всей страстностью и искренностью убеждает, что «плуг – это величайшее проклятие земли». Вот несколько интересных мыслей Фолкнера.

1.Эрозия явилась результатом того, что применявшиеся приемы обработки земли вели к постепенному упадку ор­ ганической активности в почве. Необходимо обильное ко­ личество органического вещества, и оно должно быть в по­ верхностном слое (заделано дисковыми орудиями на глуби­ ну 7 см), что создает как раз в поверхностном слое запасы воды, которыми могут непрерывно, пока они не истощатся, пользоваться корни культур.

2.Верхние 15 см почвы содержат достаточное количе­ ство элементов пищи растений, чтобы дать максимальный урожай. Нет никакой нужды, чтобы корни проникали в по­ чвенные глубины, так как распространение корней требует от самого растения питательных продуктов и использова­ ния запасов энергии.

3.Всякий раз, когда мы пашем землю, мы зарываем се­ мена сорняков и создаем новый запас их в почве, который возрождается при ее последующей вспашке. Образуется по­ рочный круг. Неглубокая заделка зеленых удобрений в на­ чале цветения сорных растений является лучшим способом очищения почвы от семян однолетних сорняков.

В то же время Фолкнер признавал, что в тех случаях, когда мощный пласт дернины не поддается обработке обычными дисковыми орудиями, вспашка является наи­ лучшим приемом, хотя ее можно видоизменять, сняв с плу­ гов отвал.

Книга Фолкнера была переведена на многие языки мира (в том числе и на русский в 1959 г.) и оказала существенное влияние на развитие теории обработки почвы ряда стран.

В США в районах, где сумма осадков не превышает 500 мм, повсеместно применяется плоскорезная обработка.

14

Из литературных источников известно, что в 30-е годы ХХ в. в Канаде почти не пострадали от пыльных бурь по­ севы украинских переселенцев, применявших элементы си­ стемы обработки почвы Овсинского. Эти факты побудили фермеров Канады к переходу на безотвальную обработку, которая позволила приостановить ветровую эрозию почв (В. П. Пономарев, 1980).

Интерес к работам И. Е. Овсинского, Жана, Э. Х. Фолк­ нера и других проявился с новой силой в СССР в период освоения целинных и залежных земель. Особенно большой вклад в теоретическое обоснование и производственное ос­ воение безотвальной обработки почвы внесли Т. С. Мальцев и А. И. Бараев.

Т. С. Мальцев впервые сформулировал исключительно важное положение о том, что однолетним растениям, как

имноголетним, свойственно оставлять в почве органиче­ ских веществ больше, чем они за свое кратковременное су­ ществование успевают у нее взять и в преобразованном виде использовать на создание своего тела. Сделав такой вывод, Т. С. Мальцев поставил вопрос о правомерности ежегодной вспашки с оборотом пласта и пришел к заключе­ нию о целесообразности замены пахоты периодическим глубоким безотвальным рыхлением (плугами без отвалов на глубину 30–40 см) и ежегодной поверхностной обработ­ кой (дисковое лущение на глубину 10–12 см). Применяемая им с 50-х годов в колхозе «Заветы Ленина» Шадринского района Курганской области система обработки почвы по­ зволила практически полностью освободиться от наиболее трудно искореняемых в посевах осота и пырея ползучего

иусиленно вести борьбу с однолетними сорняками. Маль­ цевым также (1988) высказано предположение, что безот­ вальная пахота может оказаться эффективной на всех зем­ лях с малым плодородным слоем, например на дерновоподзолистых почвах. Т. С. Мальцев – бессменный полевод колхоза «Заветы Ленина» Шадринского района Курганской области был дважды удостоен звания Героя Социалисти­ ­

15

ческого Труда, лауреата Государственной премии, Почетно­ ­ го академика ВАСХНИЛ.

Используя идеи и опыт Т. С. Мальцева, США и Канады, ученые и специалисты под руководством А. И. Бараева, разработали целинную почвозащитную систему земледе­ лия, ведущим звеном которой является сохранение пож­ нивных остатков на поверхности почвы и в основу которой положена плоскорезная обработка. Целина первая в стране отвергла тысячелетнюю классическую агротехнику поля и ее главное орудие – плуг.

А. И. Бараев (1964, 1966) считал, что в переходный пе­ риод, пока поля еще не прошли через пар и сильно засоре­ ны сорняками, придется их осенью обрабатывать отваль­ ными плугами; на полях, засоренных пыреем или осотом, осенняя обработка безотвальными орудиями малоэффек­ тивна. На этих полях переходить на безотвальную обработ­ ку можно лишь тогда, когда они пройдут через чистый пар, где многолетние сорняки будут уничтожены. Если в хозяй­ ствах внедрена безотвальная обработка, освоены севообо­ роты с короткой ротацией, введены чистые пары, значи­ тельно повышен общий уровень культуры земледелия, тог­ да можно обойтись без отвальной обработки.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что при длительной безотвальной обработке верхний 10–15-сантиметровый слой почвы содержит разложившие­ ся и полуразложившиеся остатки, более насыщен органиче­ ским веществом, он сравнительно рыхлый, способен хоро­ шо пропускать осадки и весенние талые воды, предохра­ нять нижние слои от потери воды через прямое испарение, более устойчив к эрозии. Процесс такого обособления верх­ него слоя почвы при безотвальной обработке требует не­ сколько лет, а возможно, и десятилетий. Если провести на таком поле вспашку отвальными плугами, то верхний слой будет заделан глубоко в почву и роль его тем самым утра­ тится. Но чтобы быть уверенным в правомерности такого заключения, необходимо было в многолетних опытах про­

16

верить эффективность периодической отвальной вспашки на различных почвенных разновидностях в зависимости от условий увлажнения.

Почти через два десятилетия исследований и производ­ ственного опыта А. И Бараев (1984) заключил: «Плодородие почвы, содержание в ней гумуса должны постоянно повы­ шаться внесением удобрений, посевом специальных куль­ тур и максимальным оставлением органических остатков на поверхности полей при обработке плоскорезными ору­ диями». В день 100-летия со дня рождения А. И. Бараева, академика ВАСХНИЛ, дважды Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской премии, научной общественно­ стью отмечалось: «Сегодня идеи и опыт Бараева восприня­ ты повсеместно, они по-прежнему актуальны и развивают­ ся применительно к разнообразным условиям в разных зо­ нах страны» (Земледелие, 2008, № 5, с. 3).

Помимо Северного Казахстана и Западной Сибири си­ стема бесплужного земледелия получила повсеместное применение­ в Полтавской области УССР под руководством Ф. Т. Моргуна – одного из самых последовательных при­ верженцев почвозащитной системы со времен ее освоения в Полтавской области, где он работал первым секретарем обкома партии (В. И. Кирюшин, 2008).

Исследования и практика Полтавщины подтвердили оправданность перехода от традиционной системы земле­ делия, основанной на вспашке, к бесплужной (дисковые бо­ роны, плоскорезы, на склонах щелевание). Систематическая поверхностная плоскорезная бесплужная обработка почвы на глубину 10–12 см под все культуры севооборота повы­ шает биологическую активность верхнего слоя почвы, накопление в нем гумуса и влаги, улучшает физические свойства и защиту ее от эрозии, экономит энергию, матери­ ально-технические средства, время и трудовые ресурсы (Ф. Т. Моргун­ , Н. К. Шикула, 1980, 1984, 1985).

На стадии изучения находились и вопросы внесения ор­ ганических удобрений и бесплужной обработки под сахар­

17

ную свеклу, кукурузу и после многолетних трав. По спосо­ бам заделки органических удобрений данные исследований

ипрактического опыта противоречивы: в одних случаях явное преимущество за глубокой заделкой под плуг (А. Ф. Ви­ тер, Ф. А. Попов, 1969; А. М. Навочихин, 1984; В. Ф. Зубенко

идр., 1986), а в других органические удобрения одинаково эффективны при вспашке и заделке дисковой бороной с по­ следующей обработкой почвы безотвальными орудиями – плоскорезом, чизельным и безотвальным плугами (М. М. Ло­ макин, 1986). На период совершенствования системы зем­ леделиярекомендуетсясочетатьвсевооборотебесплужную обработку с отвальной. Оставалось не в полной мере выяс­ ненным, насколько оправданы опасения увеличения засо­ ренности полей сорняками при бесплужной обработке и диф­ ференциации пахотного слоя почвы по плодородию.

Исследованиями, проведенными в Нечерноземной зоне

СССР (И. Б. Ревут, 1970, 1973; В. В. Гриценко, В. Лошаков, А. Рассадин, 1971, 1985; Б. А. Доспехов, А. И. Пупонин

идр., 1975, 1976, 1981, 1984; И. П. Макаров и др., 1985, К. И. Са­ ранин, Н. А. Старовойтов, 1987) установлено следующее.

1.На хорошо окультуренных дерново-подзолистых по­ чвах легкого гранулометрического состав величина равно­ весной плотности сложения пахотного слоя близка или со­ впадает с оптимальной для роста и развития растений, и по этой причине нет необходимости в ежегодной интенсивной обработке почвы.

2.Отвальную вспашку следует проводить под культу­ ры, удобряемые навозом (так как при мелкой заделке эф­ фективность его снижается, особенно на почвах легкого гранулометрического состава при недостатке влаги в пери­ од вегетации), при запашке сидеральных удобрений и подъ­ еме пласта многолетних трав. Под озимые после многолет­ них трав, яровые зерновые и зернобобовые по пропашным вместо вспашки можно применять поверхностную (диско­ вание на 6–8 см), мелкую (плоскорезная на 10 см или от­ вальное лущение на 10–12 см) обработку или безотвальное

18

рыхление на 20–25 см. Переход на постоянную безотваль­ ную обработку малогумусовых почв задерживает процессы их окультуривания, приводит к снижению плодородия в ниж­ ней части пахотного горизонта, увеличивает засоренность посевов, что способствует недобору урожая.

3. Разделение (дифференциация) пахотного слоя по био­ логической активности и плодородию в этом регионе про­ текает более интенсивно, чем в зонах недостаточного ув­ лажнения, и при поверхностной или безотвальной обработке заметно усиливается. Причем высокое плодородие наблю­ дается не в нижней части, как это предполагалось в класси­ ческой агрономии, а в самой верхней, в которой сосредоточена большая часть растительных остатков и полезной микрофлоры, создаются лучшие условия для развития рас­ тений в начальный (стартовый) период вегетации. Увели­ ­ чение гетерогенности частей пахотного слоя не снижает его плодородия в целом и поэтому не может служить теоре­ тическим обоснованием необходимости ежегодной вспаш­ ки как средства перемешивания плодородия нижней части пахотного слоя и интенсивного окультуривания подпахот­ ных горизонтов.

С. С. Сдобниковым (1980, 1985), принявшим за теорети­ ческую основу оборачивания почвы необходимость измене­ ния строения пахотного слоя с преимуществом плодородия

внижней его части, предложена система комбинирован- но-ярусной обработки. Непременными требованиями ее яв­ ляются внесение больших доз навоза (100 т /га и более), пе ­ ремешивание его с верхним слоем почвы дисковыми ору­ диями и заделка двухъярусным плугом на дно борозды с сохранением его внизу в течение ряда лет до следующего внесения навоза или запашки пласта многолетних трав

всевообороте. По мнению разработчиков этой системы, та­ кое оборачивание является главным средством экономного использования органического вещества, поддержания без­ дефицитного баланса гумуса, подавления развития сорня­ ков, болезней и вредителей, сохранения глубокого пахотно­

19

го слоя, дальнейшего окультуривания почв. Этим создают­ ся предпосылки для минимизации обработки почвы под другие культуры – применение щелевания, дисковых борон

ипротивоэрозионных культиваторов, что позволяет сокра­ тить трудовые и энергетические затраты на обработку по­ чвы на 20–30%.

Таким образом, за десятилетия произошли коренные изменения в технологии основной обработки почвы. В ми­ ровом земледелии все большее признание находит ее мини­ мизация – максимальное сокращение количества обработок

иуменьшение их глубины (полной или частичной замены глубокой и обычной вспашки менее энергоемкими, осла­ бляющими развитие эрозионных процессов приемами без­ отвального рыхления и поверхностной или мелкой обра­ ботки). Минимальная обработка наряду с экономией затрат труда и горючего меньше уплотняет почву, уменьшает риск эрозии, позволяет весной раньше приступить к работе, спо­ собствует улучшению структуры почвы, уменьшает испа­ рение влаги, лучше выравнивает микрорельеф участков.

ВСША применение отвальной обработки все более со­ кращается. Например, фермеры штата Айова пашут почву лишь один раз в 5 или 6 лет. В основном же обходятся без­ отвальным лущением. По данным L. A. Spilde, E. J. Deibert (1986), на высоком агрофоне минимальная обработка почвы (дискование, глубокая плоскорезная) может обеспечить уро­ жай не ниже, чем отвальная, а иногда и несколько выше.

Результаты исследований, проведенных учеными Кана­ ды, убеждают в том, что отвальная вспашка (и тем более глу­ бокая) не всегда способствует накоплению в почве необходи­ мых запасов влаги и питательных веществ для растений. Более того, систематическая вспашка земель отвальными плугами, применение культиваторов, дисковых и зубовых борон благоприятствуют развитию ветровой эрозии, особен­ но легких почв степных провинций Канады (И. Гавва, 1986).

ВАнглии при выборе способов обработки первостепен­ ное значение придается почвенной структуре и сложению

20