Выбор системы основной обработки почвы

Текст: В. А. Воронцов, канд. с.-х. наук, вед. науч. сотр., Ю. П. Скорочкин, канд. с.-х. наук, Тамбовский НИИСХ — филиал ФГБНУ «ФНЦ им. И. В. Мичурина»

Рост производства органических и минеральных удобрений тормозится в силу их высокой цены. Нужны новые технологии обработки почвы, позволяющие сбалансировать два противоположных процесса: стимулировать ее биологическую активность и разложение гумуса с образованием доступных питательных веществ и обеспечить его накопление как носителя плодородия.

Система основной обработки вполне может строиться на принципах минимизации и оптимизировать блок химизации, то есть расход удобрений и средств защиты растений. Однако для утверждения целесообразности применения того или иного подхода следует внимательно изучить итоги его практического применения.

БЕЗ УХУДШЕНИЯ СТРУКТУРЫ

Специалисты Тамбовского НИИСХ — филиала ФГБНУ «ФНЦ им. И. В. Мичурина» провели исследования, в рамках которых сравнили четыре системы основной обработки почвы: традиционную отвальную, а также ресурсосберегающие — безотвальную, поверхностную и комбинированную отвально-безотвальную. Цель исследований состояла в изучении влияния технологий возделывания сельскохозяйственных культур в севооборотах с применением разных доз минеральных удобрений и средств защиты растений на урожайность, экономическую эффективность их выращивания и свойства почвы.

На фоне обработок под культуры севооборота применяли удобрения и пестициды. Замена традиционной отвальной вспашки ресурсосберегающими методами не привела к существенным изменениям агрофизических свойств типичного чернозема. Технологии комбинированного подхода позволяют достичь наилучших экономических показателей без снижения продуктивности культур и при сохранении плодородия чернозема. Благодаря эксперименту мы получили данные, позволяющие рекомендовать сельхозпроизводителям мелкую безотвальную обработку грунта под озимые в занятых парах и научно обосновать ее преимущества. Названная схема основной обработки почвы положительно сказалась на перезимовке озимых, на их росте, развитии и в итоге на продуктивности.

Известно, что почва должна иметь определенные запасы всех факторов, необходимых для формирования продуктивности выращиваемых полевых культур, при оптимальном их сочетании. В результате проведенных исследований была установлена закономерность, что черноземные почвы не нуждаются в ежегодном применении вспашки для регулирования агрофизических, химических и биологических факторов плодородия. Также по итогам опытов было установлено, что замена стандартной разноглубинной вспашки в севообороте систематическими поверхностным, безотвальным и отвально-безотвальным методами не приводит к ухудшению структурно-агрегатного состава почвы. Количество минералов чернозема размером 10–0,25 мм, то есть агрономически ценной структуры, на фоне поверхностного и безотвального способов в зернопропашном севообороте составило 65,2–66%, в зернопаропропашном — 62,0–63,9%, а по традиционной вспашке — 64,2 и 61,8%. На фоне отвально-безотвального способа величина структурных почвенных агрегатов равнялась 64,1% в зернопропашном севообороте и 62,2% в зернопаропропашном или была на уровне традиционной вспашки.

АГРОНОМЫ В ДЕЛЕ

Исследование показало, что пласт, содержащий менее 40% водопрочных почвенных минералов, подвержен сильному уплотнению. Во время опытов при использовании в севооборотах систематических поверхностной и безотвальной схем величина таких агрегатов в весенний период насчитывала 57,6–59,7% в зернопропашном севообороте и 56,9–60,7% в зернопаропропашном, а по традиционной вспашке — 55,9% и 56,3%. Для типичных черноземов тяжелосуглинистого механического состава верхний предел плотности сложения находится на уровне 1,27 г/куб. см.

В целом применение в севооборотах систематических поверхностной и безотвальной обработки существенно не изменило плотности сложения грунта. Весной, перед посевом, плотность почвы в слое 0–30 см на фоне поверхностной и безотвальной схем составила 1,18–1,12 г/куб. см, по комбинированной отвально-безотвальной — 1,11 г/куб. см в зернопропашном севообороте и в зернопаропропашном севообороте — 1,1, 1,05 и 1,06 г/куб. см соответственно. При традиционной вспашке этот показатель составлял 1,12 г/куб. см в зернопропашном и 1,04 г/куб. см в зернопаропропашном севооборотах. От весны к осени или в период вегетации плотность сложения грунта повышалась главным образом на фоне поверхностного метода и даже выходила за верхний предел на посевах пропашных культур, в особенности сахарной свеклы, что отрицательно сказывалось на ее росте, развитии корневой системы и корнеплодов. Выявленная закономерность дает основание предполагать, что на черноземе возможно применение в качестве основной обработки под зерновые культуры поверхностного способа без риска существенного повышения параметра плотности, однако этот подход нежелателен при подготовке почвы под сахарную свеклу.

Обработка грунта также выступает мощным фактором, определяющим водный режим почвы. Задача основной операции — не только накопить как можно больше влаги к периоду посева, но и благодаря физическому строению пахотного слоя эффективно ее расходовать на протяжении всего вегетационного периода. Исследования показали, что разница в весенних запасах доступной воды в севооборотах в зависимости от применяемых вариантов обработки чернозема была незначительной. Технологии, основанные на отвально-безотвальной системе, отличались наибольшим количеством доступной влаги, которой к посеву изучаемых культур содержалось в метровом слое 201,8 мм в зернопропашном и 217 мм в зернопаропропашном севообороте, а на фоне традиционной вспашки — 199,4 и 202,1 мм. Минимальные способы обработки почвы в этот период не имели преимущества по запасам влаги, а на фоне поверхностной обработки отмечалась тенденция к их уменьшению. Максимальная водопроницаемость грунта отмечена в рамках отвально-безотвального подхода. На фоне поверхностной схемы этот параметр снижался в зернопропашном севообороте на 37,1%, в зернопаропропашном — на 41,5% в сравнении с традиционной вспашкой.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ПЛАСТАМ

Замена стандартной вспашки земли в сево­обороте поверхностной обработкой не только не повышает интенсивности накопления доступной воды, но и снижает продуктивность ее расхода на образование единицы продукции. Максимальной влагообеспеченности культур удалось добиться благодаря комбинированной схеме. Еще одним результатом эксперимента стала закономерность: систематическое применение минимальных обработок, прежде всего поверхностной, позволяет усилить дифференциацию пахотного слоя чернозема по плодородию, а следовательно, увеличить содержание подвижного фосфора и обменного калия в верхней части этого слоя, а в нижней — наоборот, заметно уменьшить. Разница между верхним слоем 0–10 см и нижним 20–30 см составила по фосфору 59 мг/кг грунта, а по калию — 63 мг/кг. В рамках безотвального подхода разница была меньше — 48 и 44 мг/кг. В технологиях на базе ежегодной вспашки и отвально-безотвальной обработки дифференциация снижалась. Разница между верхним и нижним слоем пахотного горизонта насчитывала по оксиду фосфора 20 мг/кг, по сульфату калия — 24 мг/кг на фоне стандартной вспашки и 21 и 31 мг/кг по комбинированной схеме. Замена обычной вспашки в зернопаропропашном севообороте поверхностной обработкой привела к более существенному снижению элементов питания в нижнем слое. Разница по отношению к верхнему горизонту составила по подвижному фосфору 71 мг/кг, по обменному калию — 78 мг/кг. Такое перераспределение питательных элементов по профилю почвенного горизонта с концентрацией их большего количества в верхнем слое неблагоприятно отражается на питании растений, в первую очередь в засушливые периоды. Вслед за питательными веществами корневая система зерновых сосредотачивается преимущественно в верхнем слое, из-за пересыхания которого растения больше страдают от весенней и летней засухи, а значит, показывают меньшую продуктивность. Применяя ту или иную схему обработки почвы, можно формировать разное строение пахотного слоя по критерию плодородия. Стандартная вспашка и комбинированная обработка обеспечивают более равномерное распределение питательных элементов по профилю пахотного горизонта, а поверхностный и безотвальный методы формируют гетерогенное строение с преимуществом по содержанию питательных веществ верхнего слоя.

СОЛЬ ЗЕМЛИ

Важным показателем плодородия является органическое вещество — гумус. Меняя способы обработки, можно усиливать или снижать процессы минерализации. В сфере накопления гумуса наиболее выгодными оказались безотвальная и отвально-безотвальная схемы. Так, за три ротации зернопропашного севооборота содержание этого вещества в пахотном слое увеличилось на 0,18 и 0,07% по сравнению с исходным уровнем. На фоне же традиционной вспашки и поверхностной обработки за этот период произошло снижение доли гумуса на 0,5 и 0,32%. При вспашке такую картину можно объяснить усилением минерализации органического вещества, а при систематической поверхностной обработке — концентрацией корневых и пожнивных растительных остатков в верхнем слое. Иными словами, при поверхностном методе не было достигнуто взаимодействия разлагающего материала с минеральной частью почвы, необходимого для гумусообразования. Нижние слои ощущали недостаток свежих растительных остатков по профилю пахотного горизонта, поэтому микроорганизмы использовали для своей жизнедеятельности перегной, и гумуса стало меньше.

Методика возделывания почвы также определяет качество очищения полей от сорной растительности. Результаты многолетнего полевого опыта показали, что использование в севооборотах систематической поверхностной системы основной обработки почвы существенно увеличивало засоренность участков. Наиболее четко данная тенденция проявилась в зернопропашном севообороте с горохом, озимой пшеницей, кукурузой и ячменем — количество сорняков различалось в среднем в 1,5 раза. При этом в 1,7 раза возросло число многолетних сорняков, в особенности вьюнка полевого. На фоне поверхностной схемы сорные растения имели наиболее развитую вегетативную массу, которая оказалась выше стандартной на 21 г/кв. м, или на 48,5%. Увеличилась и воздушно-сухая масса многолетних сорняков — в 1,8 раза, или на 80%. Засоренность посевов в этом севообороте по безотвальному и отвально-безотвальному методам совпадала с обычным уровнем. На фоне же комбинированной схемы наблюдалась тенденция к снижению числа сорняков.

В зернопаропропашном севообороте, предполагающем чередование черного пара, озимой пшеницы, сахарной свеклы и ячменя, засоренность была ниже, чем в предыдущем варианте. Менее засоренными были посевы на фоне обычной вспашки и комбинированной обработки. Более высокий уровень был зафиксирован при поверхностной и безотвальной обработках: количество сорняков увеличилось в 1,2–1,3 раза, в том числе многолетних — в 2,7 и 2 раза по сравнению с традиционной вспашкой. В целом был сделан вывод, что систематическая поверхностная и безотвальная обработки вели к повышению засоренности посевов, особенно многолетними корнеотпрысковыми сорняками.

ПОСЕЯЛИ И ПОЖАЛИ

Главный интегральный показатель эффективности основной обработки грунта — урожайность возделываемых культур. Результаты многолетних исследований показали, что замена традиционной вспашки систематическими поверхностными и безотвальными системами оказывает неоднозначное влияние на продуктивность выращиваемых сельскохозяйственных видов и различных типов севооборотов. Так, при зернопропашном чередовании и применении поверхностной технологии объем полученного гороха сократился на 1,8 ц/га, а сена однолетних трав — на 4,4 ц/га. Существенно снизились сборы кукурузы на силос — на 41 ц/га. Помимо этого была зафиксирована тенденция к падению урожайности озимой пшеницы и ячменя на 1 и 1,5 ц/га соответственно. Недобор урожая возделываемых культур в этом севообороте отмечали также при безотвальном методе, за исключением гороха, урожайность которого, напротив, превысила контрольный показатель на 1,2 ц/га.

В зернопаропропашном севообороте использование в качестве системы основной обработки почвы поверхностной и безотвальной схем привело к недобору урожая зерна озимой пшеницы на 1,7 и 1,2 ц/га, а ячменя — на 3,4 ц/га. Существенно снизился сбор корнеплодов сахарной свеклы — на 50 и 26 ц/га соответственно. По степени убывания положительной реакции на минимизацию обработки полевые культуры можно расположить в таком порядке: озимая пшеница, соя, яровые зерновые, горох, однолетние травы, кукуруза, сахарная свекла.

РАЗУМНЫЕ СПОСОБЫ

Целесообразность применения любого агротехнического приема во многом определяется его экономической эффективностью. Система обработки почвы также должна быть целесообразной и низкозатратной. Из всех соответствующих показателей наиболее важным является уровень рентабельности. Из изучаемых способов обработки почвы в зернопропашном, зернопаропропашном и зернопаровом севооборотах наиболее высокий уровень рентабельности производства продемонстрировал отвально-безотвальный метод, сочетающий вспашку под пропашные культуры и сою с безотвальной схемой обработки под зерновые и зернобобовые, в данном случае горох, и однолетние травы — 178, 176 и 135% соответственно. Также отличный показатель рентабельности в зернопаровом севообороте обеспечили поверхностный и безотвальный подходы — 131 и 128%, что оказалось на 12 и 9% выше традиционных показателей. Самая низкая рентабельность, равная 142 и 159%, была получена в чередованиях зернопропашного и зернопаропропашного типов в рамках поверхностного метода при традиционном показателе в 165 и 169%.

Таким образом, результаты многолетнего исследования, проведенного специалистами Тамбовского НИИСХ — филиала ФГБНУ «ФНЦ им. И. В. Мичурина», показали, что чернозем обладает благоприятными природными агрофизическими и химическими свойствами, оптимальными для большинства возделываемых культур, и не требует ежегодной традиционной вспашки. Это создает предпосылки для минимизации обработки. При современном состоянии сельскохозяйственного производства, в частности, в условиях Тамбовской области наиболее целесообразно применять в севооборотах комбинированную отвально-безотвальную схему, предполагающую разноглубинную вспашку под пропашные культуры, безотвальный метод под зерновые и зернобобовые культуры, а также поверхностную обработку занятых и сидеральных паров под озимые. Отвально-безотвальный подход позволяет достичь максимальной прибыли без снижения продуктивности возделываемых культур и уровня плодородия. Непременным условием высокой эффективности комбинированной системы является реализация основной обработки на фоне предварительного послеуборочного рыхления поверхности почвы.