Почвозащитные севообороты вводят на земельных массивах со средне- и сильносмытыми почвами, которые расположены на склонах крутизной более 50. Они необходимы также на легких почвах, сильно подверженных ветровой эрозии, где обычных агротехнических мер для предотвращения недостаточно. В таких севооборотах бывает 3-5 полей многолетних трав, создающих мощную дернину, которая скрепляет почву, защищает ее от смыва и выдувания.
При разработке структуры различных севооборотов необходимо учитывать, прежде всего, уровень снижения урожайности различных культур на почвах разной степени смытости. На ровных и пологих участках размещают культуры, резко снижающие урожай на смытах почвах и слабо защищающие почву от эрозии, а культуры, менее требовательные к плодородию и хорошо защищающие почву, размещают на крутых склонах. Это позволяет сократить интенсивность эрозии в 2-3 раза и увеличить производство продукции земледелия.
На склонах различной крутизны рекомендуют различные схемы севооборотов. В качестве примера приведу наиболее типовые из них.
На склонах 0-30–зернотравяно-пропашные:
однолетние или многолетние травы;
озимая пшеница;
сахарная свекла или картофель;
зерновые бобовые;
озимая пшеница;
Крупяные культуры;
яровые зерновые с подсевом многолетних трав.
На склонах 3-50–зернотравяные
многолетние травы;
озимая пшеница;
зерновые бобовые или однолетние травы;
озимая пшеница;
ячмень с подсевом многолетних трав.
На склонах более 50–травяно-зерновые
1–3. многолетние травы;
4. озимая рожь;
5. овес с подсевом многолетних трав.
Это типовые севообороты, однако, при рассмотрении зональных почвозащитных систем мы будем рассматривать севообороты применительно к каждой зоне.
Обработкой почвы называется механическое воздействие на почву рабочими органами машин и орудий с целью создания наилучших условий для возделываемых растений. Эти условия формируются в первую очередь в результате изменения агрофизических параметров плодородия почвы, от которых непосредственно зависят водно-воздушный и тепловой режимы. Действие механической обработки почвы на пищевой режим осуществляется через почвенную биоту.
Обработка почвы способствует улучшению структурного состояния и строения пахотного слоя. При рыхлении увеличивается общая пористость и уменьшается объем капиллярных пор. Это приводит к снижению капиллярного и повышению конвекционно-диффузного испарения влаги, а также улучшению прогревания почвы. Наоборот, при уплотнении почвы общая пористость уменьшается, и изменяется соотношение объема разных по величине пор в сторону увеличения капиллярных. Это создаст благоприятные условия для подтока влаги из нижних слоев к верхним и снижения аэрации почвы, что сказывается на интенсивности аэробных процессов. Следовательно, регулируя степень уплотнения почвы посредством обработки, можно в значительной мере воздействовать на сохранение и накопление влаги, а также на условия жизнедеятельности почвенной микрофлоры.
Улучшение воздухо- и теплопроницаемости почвы при достаточной влажности активизирует биологические процессы. Благодаря им повышается содержание усвояемых растениями питательных веществ за счет трансформации труднодоступных минеральных и органических соединений. При этом следует подчеркнуть важную роль обработки в воспроизводстве органического вещества, являющегося фундаментом плодородия почвы. Поддерживая почву в рыхлом состоянии, обработка создает условия для интенсивной минерализации гумуса и ведет к уменьшению его содержания. При более плотном сложении минерализация снижается, и складываются лучшие условия для гумификации органического вещества.
Обработка почвы – основной способ борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных растений. Она играет важную роль в повышении эффективности применения средств защиты растений, а также удобрений, мелиорации и других средств интенсификации.
Наряду с положительным действием обработки на почвенное плодородие, ее применение без учета зональных почвенно-климатических условий может привести к отрицательным последствиям – это развитие водной и ветровой эрозии, чрезмерное уплотнение или распыление почвы и др. Наличие таких процессов снижает плодородие и продукционную способность почв. Поэтому знание научных основ современного земледелия позволит усилить положительное и уменьшить отрицательное действие обработки на воспроизводство плодородия почвы. Кроме того, разработка и совершенствование приемов и систем обработки почвы на основе достижений в смежных науках с учетом зональных особенностей и отдельных культур способствуют снижению энергетических и трудовых затрат.
Основными задачами обработки почвы являются:
создание благоприятных водно-воздушного и теплового режимов путем изменения строения пахотного слоя почвы и ее структурного состояния;
улучшение питательного режима в результате воздействия на жизнедеятельность почвенной биоты;
борьба с засоренностью почвы и посевов, с вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных культур;
заделка в почву прежней растительности или ее остатков и удобрений;
предупреждение и защита почвы от ветровой и водной эрозии;
создание необходимых условий для проведения посева культурных растений, ухода за ними и уборки урожая.
Почвообрабатывающие орудия выполняют следующие технологические операции: оборачивание, рыхление, крошение, уплотнение, перемешивание, выравнивание почвы, подрезание сорняков, создание гребней и борозд, сохранение стерни на поверхности почвы.
Оборачивание. Это взаимное перемещение частей пахотного слоя или горизонтов почвы в вертикальном направлении. Необходимость оборачивания вызвана дифференциацией частей пахотного слоя по плодородию почвы. За время возделывания сельскохозяйственных растений верхний слой уплотняется в результате разрушения структурных агрегатов, иссушается, засоряется семенами сорных растений, а нижний обедняется питательными веществами из-за снижения микробиологической деятельности в условиях отсутствия поступления свежего растительного материала. Оборачивание также необходимо для заделки в почву растительных остатков и удобрений. Осуществляют эту операцию с помощью отвальных плугов и лущильников.
Наряду с положительными действиями оборачивание имеет и отрицательные моменты. В условиях недостаточного увлажнения при такой обработке теряется много влаги и снижается эрозионная устойчивость почвы.
Рыхление. Изменяет взаимное расположение почвенных отдельностей с образованием крупных пор и увеличением объема почвы. Благодаря этой операции улучшается водно-воздушный и тепловой режимы, усиливается биологическая активность почвы, увеличивается накопление усвояемых растениями питательных веществ. Выполняется рыхление в той или иной мере почти всеми почвообрабатывающими орудиями.
Крошение. Под крошением почвы подразумевают уменьшение размеров почвенных структурных отдельностей. При крошении крупные комки и глыбы распадаются на мелкие комочки. Оно необходимо для создания при обработке почвы мелкокомковатой структуры. Крошение осуществляют многими орудиями, но наиболее эффективно ротационными, особенно фрезами.
Уплотнение. Это противоположная операция рыхлению, которая приводит к изменению взаимного расположения почвенных отдельностей с образованием мелких пор и уменьшением объема почвы.
Уплотнение необходимо для уменьшения диффузного испарения влаги, равномерной заделки семян при посеве, особенно мелкосемянной культуры и улучшения контакта семян с почвой после посева.
Уплотнение осуществляют различными катками.
Перемешивание. Изменение взаимного расположения почвенных отдельностей, обеспечивающее более однородное состояние обрабатываемого слоя. Оно требуется при внесении органических удобрений, извести, фосфоритной муки, а также при создании более мощного пахотного слоя путем вовлечения подпахотных слоев. Перемешивание происходит при обработке плугами без предплужников, фрезами, отвальными и дисковыми лущильниками.
При глубокой заделке семян и вегетативных органов размножения сорных растений перемешивание нежелательно.
Выравнивание. Обеспечивает уменьшение размеров неровностей поверхности почвы; его осуществляют во всех природных зонах. Особенно оно необходимо для равномерной по глубине заделки семян и создания одинаковых условий в почве по водным и тепловым свойствам. Невыровненное поле теряет больше влаги, неравномерно прогревается, что приводит к неодинаковой биологической активности и различному накоплению питательных веществ по элементам микрорельефа. В результате разноглубинной заделки семян и неодинакового плодородия почвы повышенных и пониженных мест микрорельефа всходы появляются недружно и бывают изреженными.
Для выравнивания поверхности почвы применяют бороны, культиваторы, шлейфы, катки, волокуши, грейдеры и другие орудия.
Подрезание сорняков. Проводят одновременно с рыхлением, перемешиванием и оборачиванием почвы. Однако применяют и специальные приемы обработки почвы с использованием культиваторов с одно- и двухсторонними лапами-бритвами, ножевыми лапами, а также штанговые и другие культиваторы.
Создание микрорельефа (борозд, гребней, гряд, щелей, лунок, микролиманов и др.). В основном применяют в зоне избыточного увлажнения и на склоновых землях. Борозды, гребни и гряды создают для отвода излишней воды и улучшения газообмена, ускорения прогревания почвы и активизации процессов превращения питательных веществ.
На полях, подверженных водной эрозии, создание прерывистых борозд, гребней, щелей, лунок способствует снижению поверхностного стока, предупреждению смыва почвы и увеличению ее влагозапасов.
Для формирования микрорельефа используют окучники, плуги со специальными приспособлениями, грядоделатели, лункоделатели, щелерезы и другие орудия.
Сохранение стерни на поверхности почвы. Стерня снижает скорость ветра в приземном слое почвы и предохраняет ее от выдувания, способствует задержанию снега, уменьшению глубины промерзания и накоплению влаги в почве. Обработка почвы с сохранением стерни на поверхности также создает благоприятные условия для поглощения летних осадков и предохраняет влагу от испарения.
Сохранение стерни на поверхности почвы достигают применением комплекса противоэрозионных орудий и машин. К ним относятся культиваторы-плоскорезы-глубокорыхлители, культиваторы-плоскорезы, культиваторы-плоскорезы-удобрители, культиваторы штанговые, бороны игольчатые, лущильники-сеялки, сеялки стерневые, чизельные плуги, чизельные глубокорыхлители, плуги-рыхлители «Параплау», плуги общего назначения с безотвальными рабочими органами ЛП-0,35 (стойка СИБИМЭ) и др.
Под приемом обработки почвы понимают однократное воздейтвие на почву почвообрабатывающими машинами и орудиями. Каждый прием обработки почвы выполняет одну или несколько технологических операций.
Основной обработкой почвы считают первую наиболее глубокую обработку после предшествующей культуры.
Вспашка. Это прием обработки почвы, который обеспечивает оборачивание и рыхление обрабатываемого слоя почвы, а также подрезание корневой системы растений, заделку удобрений и растительных остатков. Вспашку на глубину менее 20 см считают мелкой, 20–22 см – нормальной, от 23 до 40 см – глубокой, глубже 40 см – плантажной. Качество вспашки зависит от формы отвала плуга. Плуги с винтовыми отвалами хорошо оборачивают пласт, но плохо крошат почву. Плуги с цилиндрическими отвалами, наоборот, хорошо крошат, но плохо оборачивают. Плуги с культурными отвалами при хорошем крошении обеспечивают лучшее оборачивание пласта, чем с цилиндрическими.
В современном земледелии для проведения вспашки применяют плуги с культурной и комбинированной формой отвала. Комбинированные отвалы занимают среднее положение между культурными и полувинтовыми. Но и эти формы отвалов не обеспечивают высококачественного выполнения технологических операций (оборачивания и рыхления), так как пахотный слой почвы неоднороден по своим свойствам. Поэтому для хорошего оборачивания, крошения и рыхления почвы плуги снабжаются предплужниками.
Предплужник представляет собой уменьшенную копию корпуса плуга и устанавливается впереди основного корпуса. Предплужник подрезает верхнюю часть пахотного слоя (10–12 см) и сбрасывает его на дно борозды, а идущий сзади основной корпус поднимает нижний слой, который хорошо крошится на отвале плуга и засыпает сброшенную в борозду почву.
Такая технология вспашки обеспечивает хорошую заделку растительных остатков, семян и вегетативных органов размножения сорняков, вредителей и возбудителей болезней культурных растений и более полное их отмирание и разложение.
Применение предплужников на задернелых участках повышает тяговое сопротивление плуга, но снижает затраты по дальнейшей обработке почвы. Так, поле, вспаханное плугами с предплужниками, не требует дополнительного проведения поверхностных обработок.
Вспашка плугом с предплужником получила название культурной, так как при ее проведении создаются благоприятные условия для роста культурных растений и повышения их урожайности.
Безотвальная обработка. Ее осуществляют без оборачивания пахотного слоя почв, плугами специальной конструкции, например Т.С. Мальцева, или обычными плугами со снятыми отвалами. Эти плуги хорошо крошат почву, сохраняют до 50% стерни на поверхности, подрезают сорняки. На поверхности почвы вместе со стерней и подрезанными сорняками остаются вредители в различных стадиях развития, возбудители болезней и семена сорной растительности.
Систему безотвальной обработки почвы, разработанную Т.С. Мальцевым, применяют в Зауралье. Суть ее состоит в том, что на каждом поле один раз в течение 4–5 лет проводят рыхление на 35–40 см безотвальным плугом, а в период между глубокими обработками – ежегодную поверхностную обработку дисковыми лущильниками на 10–12 см.
Безотвальная обработка в засушливых условиях положительно влияет на водный режим, предохраняет почву от ветровой эрозии и способствует повышению урожайности при использовании различных средств защиты растений.
Обработка почвы чизельными орудиями способствует рыхлению плужной подошвы и уплотненных подпахотных слоев. Ее проводят при большем, чем вспашку, диапазоне увлажнения почвы.
Плоскорезная обработка. Широкое распространение в районах ветровой эрозии (Сибирь, Урал, Северный Кавказ) получила плоскорезная обработка.
Плоскорезная обработка – это прием обработки почвы плоскорежущими орудиями без ее оборачивания, с сохранением на поверхности поля большей части пожнивных остатков. Ее проводят глубокорыхлителями-плоскорезами, которые оставляют значительную часть стерни (до 70%) и одновременно рыхлят почву на глубину до 30см.
На поле с сохраненной стерней снежный покров устанавливается после первых снегопадов, а к концу зимы мощность его бывает в 2–3 раза больше, чем на обычной зяби. Более мощный, рано образовавшийся снежный покров предохраняет почву от глубокого промерзания, что способствует накоплению влаги и противодействует выдуванию почвы. При наличии стерни скорость ветра в приземном слое на высоте 10 см от поверхности почвы уменьшается в 1,5–2 раза, поэтому пыльные бури бывают реже.