УДК 631.51

ПЛОТНОСТЬ СЛОЖЕНИЯ ПАХОТНОГО СЛОЯ – ОДИН ИЗ ОСНОВНЫХ КРИТЕРИЕВ МИНИМАЛИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Киреев А.К., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик АСХН РК

Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства, г. Алматы, Казахстан, E-mail: kazniizr@mail.ru

Ключевые слова: вспашка, минимальная, нулевая обработка, плотность почвы, объёмная масса почвы, серозём.

I Введение

С самого возникновения и до наших дней цели и назначение обработки почвы существенно не менялись, тем не менее, вопросы постоянного ее совершенствования остаются актуальными во всем мире. Связано это с повышенным риском переуплотнения почв вследствие интенсивного применения тяжелой сельскохозяйственной техники. Поэтому возникла проблема минимализации обработки почвы. Обработка же переуплотнённых почв требует больших энергозатрат.

Следует, однако, отметить, что это вопрос далеко не нов и в истории развития земледелия неоднократно и в разное время выдвигались идеи о преимуществах мелкой безотвальной обработки. Главный стереотип, царивший в мировой земледельческой практике и теории до 50-х годов 20 века – обязательность вспашки плугом.

Пахота плугом – самый распространенный прием обработки почвы. Во все времена она заслуженно считалась основой земледелия. Однако со временем выяснилось, что в результате длительного применения отвальной обработки происходит усиленная минерализация органического вещества почвы. В этих условиях почва быстро «выпахивается», сильно распыляется и подвергается эрозии. Как отмечает немецкий ученый Г. Кант [1]: «… отвальная обработка – одно из тяжелейших вмешательств в природную структуру почвы, отрицательные последствия которого трудно предвидеть на длительное время. Оно проявляется, например, в разрушении гумуса, заплывании, ветровой и водной эрозии».

В то время едва ли кто-нибудь мог представить, что можно обойтись без плуга и тем более без обработки почвы вообще. Это оказалось под силу редким первопроходцам, какими были в России в конце 19 века И.Е. Овсинский и в 30-х годах 20 века Н.М. Тулайков. Научное наследие последнего послужило одним из оснований для пересмотра господствовавшей в России концепции В.Р. Вильямса, об обязательности вспашки почвы плугами с отвалами. Вскоре стало очевидным, что необходимость регулярного рыхления почвы, особенно глубокого, традиционно преувеличивалась, поскольку оптимальная плотность почвы для зерновых культур для большинства типов и разностей почв оказалась близкой к равновесной. По нашему мнению это является отправной позицией минимализации почвообработки.

Следующий этап в развитии минимализации обработки почвы связан с сохранением на поверхности почвы пожнивных остатков и созданием мульчи из растительных остатков. Было установлено существенное улучшение водного режима при плоскорезной системе благодаря накоплению снега на стерневых фонах и уменьшению испарения влаги.

Исследования, направленные на выявление возможностей минимализации обработки почвы проводились в Казахстане ещё в 50-60^е годы прошлого столетия. Так, исследованиями А.М. Бояровичам [2] проведенными в 1951-1958 гг. было установлено, что на серозёмах необеспеченной богары юго-востока Казахстана на чистых от сорняков полях вместо глубокой отвальной вспашки можно ограничиться лущением.

Как сообщает П.П. Колмаков [3] в условиях сухой степи Костанайской области, где за год выпадает в среднем 272 мм осадков, главным лимитирующим величину урожая фактором, является влага. В этих условиях умелое накоплении её и рациональное использование во многом зависит от технологии возделывания культур, от системы обработки почвы. С этой точки зрения, отмечает он, большой интерес представляет технология посева яровой пшеницы и других культур в стерню без осенней обработки почвы. Результаты оказались неожиданными – на поле без осенней обработки получили по 19,0 ц/га пшеницы, а на соседних полях, где почву пахали и обрабатывали глубокорыхлителями, соответственно по 11,5 и 12,6 ц/га. Многолетними наблюдениями им было установлено, что в незатронутой осенними обработками почве к посеву накапливается значительно больше влаги, чем в обработанной, особенно отвальными орудиями. Причём, чем суше осень, тем эта разница больше.

Высокую эффективность посева пшеницы по необработанной с осени почве в условиях Северного Казахстана Ф.Ф. Лаукарт [4] объясняет оптимальным сложением почвы, создающимся при этом. Им было установлено, что повышенная рыхлость почвы более отрицательно сказывается на урожайности пшеницы, чем повышенное уплотнение. Отказ от осенней обработки почвы позволил сохранять стерню для снегозадержания, уменьшить эрозию почвы, лучше сберегать влагу от испарения весной и снизить энергозатраты на возделывание зерновых. При этом расход горючего в расчёте на 1 га посевов снижался более чем в два раза.

Обработка почвы изменяет, прежде всего, её сложение – плотность, которая является важным показателем физического состояния почвы и рассматривается как один из факторов плодородия почвы. Все виды механического воздействия на почву оказывают значительное влияние на сложение почвы. Изменения сложения пахотного слоя может быть охарактеризовано через плотность почвы. В зависимости от плотности почвы находятся влагоёмкость и водопроницаемость почвы, аэрация и испарение влаги, а также теплопроводность. Развитиями вредна как излишне плотная почва, так и чрезмерно рыхлая.

Известно, что в засушливых регионах рыхлое сложение пахотного слоя является причиной ухудшения водного режима почвы. Как указывает Г. Кант [1] в засушливых областях, а также на песчаных почвах зерновые культуры меньше страдают от слишком плотной, чем от слишком рыхлой почвы.

Исследованиями, проведёнными в различных почвенно-климатических условиях установлено, что оптимальная плотность для зерновых культур находится, чаще всего, в пределах 1,1-1,3 г/см³ [5], что соответствует 50-60% от общей порозности при порозности аэрации не ниже 15%. Параметры такого физического состояния почвы определяют возможные пределы минимализации обработки почвы в различных зонах её проведения.

II. Постановка задачи. Цель исследований – установить возможность минимализации обработки серозёмных почв на богарных землях юго-востока Казахстана. Основным критерием при этом была взята плотность сложения слоя почвы 0-30 см. Исследования проводились на обыкновенных серозёмах суглинистого механического состава, мощность гумусового горизонта 15-20 см с содержанием гумуса в пределах 0,9-1,3%. Метод исследований –полевой опыт с отбором почвенных проб с ненарушенным сложением по горизонтам 0-10,10-20, 20-30 см методом режущего кольца цилиндром объёмом 500 м².

III. Результаты

Нашими исследованиями было установлено, что на плотность слоя почвы 0-30 см обыкновенных серозёмов оказывают влияние не столько приёмы, сколько глубина основной обработки почвы. При обработке парового поля на глубину 10-12, 20-22 и 28-30 см установлены достоверные различия по плотности. Плотность слоя 20-30 см по всем приёмам обработки не имела существенных различий. Незначительное увеличение плотности слоя отмечено при уменьшении глубины обработки парового поля до 10-12 см. Оптимальное сложение пахотного слоя парового поля, обеспечивающее лучшее сохранение почвенной влаги, должно быть следующим: относительно рыхлый верхний 0-10 см слой с объёмной массой 1,18-1,19 г/см³ и более уплотненный глубжележащий с объёмной массой 1,30-1,32 г/см³. Этим параметрам отвечает вариант с минимальной (10-12 см) плоскорезной обработкой. Было установлено, что на богарных серозёмах весенняя вегетация озимой пшеницы проходит в условиях повышенной плотности пахотного слоя. Однако в дальнейшем плотное сложение сохраняется только в верхнем (0-10 см) слое вследствие иссушения, а в нижних слоях происходит разуплотнение, связанное с переходом почвы в равновесное состояние (табл. 1).

Таблица 1 – Плотность сложения почвы 0-30 см слоя обыкновенного серохёма в зависимости от приемов обработки парового поля под озимую пшеницу, г/см³

Горизонты пахотного слоя, см	Приемы обработки почвы					НСР095, г/см^3
	Вспашка на 20-22 см (контроль)		Плоскорезная обработка на
			20-22 см	28-30 см	10-12 см
Паровое поле -весной
0-10	1,21		1,22	1,20	1,25	0,027
10-20	1,26		1,25	1,24	1,32	0,031
20-30	1,27		1,26	1,24	1,27	0,027
0-30	1,25		1,24	1,23	1,29	0,022
Паровое поле –осенью
0-10	1,19	1,19		1,18	1,19	0,026
10-20	1,27	1,29		1,27	1,32	0,027
20-30	1,25	1,27		1,25	1,27	0,025
0-30	1,24	1,25		1,23	1,26	0,016
Озимая пшеница по пару – весной
0-10	1,31	1,30		1,28	1,31	0,027
10-20	1,31	1,33		1,30	1,33	0,027
20-30	1,26	1,26		1,26	1,28	0,022
0-30	1,29	1,29		1,28	1,31	0,014
Озимая пшеница по пару – в фазе колошения
0-10	1,31	1,30		1,30	1,31	0,023
10-20	1,30	1,31		1,31	1,31	0,028
20-30	1,25	1,25		1,24	1,24	0,015
0-30	1,28	1,29		1,28	1,29	0,014

Наши наблюдения за плотностью сложения слоя почвы 0-30 см при зяблевой обработке обыкновенного серозёма под яровой ячмень показали, что весной перед посевом объемная масса слоя почвы 0-30 см на вариантах вспашки и плоскорезной обработки на 20-22 см была на одном уровне (таблица 2).

Уменьшение глубины плоскорезной обработки до 10-12 см приводило к увеличению плотности на 0,03 г/см³ только верхнего (0-10 см) слоя. Математически доказуемое повышение плотности горизонтов 0-10 и 10-20 см отмечалось лишь на варианте прямого посева, т.е. нулевой обработки. Наиболее высокие значения объёмной массы отмечались в горизонте 10-20 см. В среднем они составили 1,34 г/см³, что на 0,04-0,06 г/см³ больше по сравнению с вариантами, где проводились механические обработки (при величине НСР, равной 0,024 г/см³).

Таблица 2 - Влияние приемов обработки зяби под ячмень на плотность сложения слоя почвы 0-30 см (г/см³

Приемы обработки	Весной					В фазе колошения
	горизонт. см
	0-10	10-20	20-30	0-30	0-10		10-20	20-30	0-30
Вспашка на 20-22 см (к)	1,24	1,28	1,28	1,26	1,26		1,29	1,27	1,27
Плоскорезная обработка на 20-22 см	1,23	1,30	1,28	1,27	1,27		1,31	1,27	1,28
Плоскорезная обработка на 10-12 см	1,26	1,30	1,28	1,27	1,28		1,32	1,27	1,29
Прямой посев	1,31	1,34	1,28	1,31	1,32		1,34	1,26	1,30
НСР095, г/см^3	0,022	0,024	0,025	0,016	0,028		0,026	0,026	0,019

К концу вегетации ячменя происходило уплотнение почвы, в первую очередь горизонтов 0-10 и 10-20 см, нижний же горизонт остаётся на уровне весенних значений. Как общую закономерность следует отметить, что к периоду колошения ячменя объёмная масса слоя почвы 0-30 см на вариантах с механическими обработками насколько повышалась, в то время как на варианте прямого посева она оставалась почти неизменной и даже происходило некоторое саморазуплотнение, особенно выражалось это явление в среднеобеспеченные осадками годы. Необходимо также отметить, что исключение осенней обработки почвы не приводило к снижению водопроницаемости и уменьшению запасов влаги в почве весной. Более того, повышенная плотность обыкновенных серозёмов способствовало снижению потерь влаги из почвы.

Процессы разуплотнения пахотного слоя на вариантах с минимальной и нулевой обработками были отчётливо выражены в среднеобеспеченные осадками годы. При длительном отсутствии осадков и, наоборот, в годы с обильным выпадением осадков, происходило увеличение объёмной массы, однако она не выходила за пределы оптимальных для зерновых культур значений при возделывании их на обыкновенных серозёмах. Аналогичные выводы для засушливых районов Ставрополья делают Е.И. Рябов и др. [6]. Отмеченную нами закономерность восстановления равновесной плотности почвы после минимальных обработок, подтверждает также В.И. Сигов [7] в условиях Новосибирской области. Благодаря этому явлению, а также большему количеству на поверхности почвы стерни и пожнивных остатков при таких обработках, подчеркивает он, сохранность влаги к посеву яровых культур значительно выше, чем при глубоких обработках, хотя в последнем случае запасов влаги в почве ранней весной было больше.

О лучшей сохранности влаги к посеву яровых зерновых культур при полном отказе от осенней обработки почвы по сравнению с отвальной обработкой свидетельствуют данные Ф.Ф. Лаукарта [4], полученные на чернозёмах Костанайской области. При этом равновесное сложение почвы, создающееся на варианте нулевой обработки, способствовало оптимизации условий для развития растений пшеницы.

На основании исследований, выполненных в Кокшетауской области, А.П. Белецкий и Н.И. Кордюченко [8] также пришли к выводу о том, что на обыкновенных чернозёмах легкоглинистого механического состава, исключение основной обработки под культуры севооборота не вызывает уплотнения пахотного слоя и данные почвы не переуплотняются даже после трёхлетнего возделывания яровой пшеницы по стерневому фону.

Наши длительные наблюдения за плотностью сложения обыкновенных серозёмов юго-востока Казахстана позволили установить их характерную особенность: объёмная масса нижнего (20-30 см) горизонта обычно меньше чем горизонта 0-20 см, т.е. плотность нижнего горизонта близка к равновесной плотности, присущей этим почвам. Это является предпосылкой для вывода о том, что нет необходимости в ежегодных глубоких обработках серозёмных почв.

Таким образом, нами ещё в 1970-е годы было установлено, что применение минимальной и нулевой обработки почвы обеспечивает оптимальное сложение пахотного слоя обыкновенных серозёмов легкоглинистого механического состава и в целом оптимизирует её агрофизические свойства и улучшает водной режим почвы.

IV. Выводы. Впервые было установлено, что применение минимальной и нулевой обработки серозёмной почвы не приводило к переуплотнению слоя почвы 0-30 см. Более того, на варианте прямого посева к концу вегетации ячменя отмечались процессы саморазуплотнения почвы. Процессы разуплотнения пахотного слоя на вариантах с минимальной и нулевой обработками были отчетливо выражены в среднеобеспеченные осадками годы. При длительном отсутствии осадков, а также в годы с обильным выпадением осадков, происходит увеличение объемной массы, однако она не выходит за пределы оптимальных для зерновых культур значений при возделывании их на богарных сероземах. Кроме того повышенная плотность пахотного слоя обыкновенных серозёмов способствовала снижению потерь влаги из почвы.

Литература

1. Кант Г. Земледелие без плуга (пер. с нем.). – М.: Колос. – 1980. -158 с.

2. Боярович Н.М. Основные вопросы агротехники озимой пшеницы на богаре Алма-Атинской области: автореф. … канд. с.-х. наук. – Алма-Ата. – 1962. – 19 с.

3. Колмаков П.П. Нужна ли основная осенняя обработка почвы в севообороте //Земледелие. – 1977. - №12. – С.26-28.

4. Лаукарт Ф.Ф. Сложение почвы при минимальной обработке // Земледелие. – 1985. - №3. – С34-36.

5. Мелихов В.В, Шишлянников И.Д. Обработка почвы в плодосменных севооборотах // Земледелие. – 2003. - №6. – С.10-12

6. Рябов Е.И. Теория и технология минимальной обработки почвы. – Земледелие. -1990. - №1. – С. 27-31.

7. Сигов В.И. Осеняя обработка почвы под зерновые культуры. Россельхозиздат. – 1978. – 75 с. Юферов В.А. Безотвальная обработка почвы. М., Россельхозиздат. – 1965. – 87 с.

8. Белецкий А.П., Кордюченко Н.И. Основная обработка почвы под яровую мягкую пшеницу. В кН. «Технология выращивания зерновых культур в Костанайской области». Алма-Ата, изд-во «Кайнар», 1985. – с. 6-20.