Однако при всей эффективности безотвальной обработки она способствует засорению полей. Особенно сильное развитие сорной растительности наблюдается во влажные годы, что приводит к снижению урожайности полевых культур. Поэтому внедрение в производство такой обработки почвы должно сопровождаться применением интегрированных мер борьбы с сорняками.
Специальные приемы основной обработки почвы. К ним относятся: фрезерная, плантажная, многослойная с использованием ярусных плугов и др.
Фрезерная обработка (фрезерование) – прием обработки почвы фрезой, обеспечивающий крошение, тщательное перемешивание и рыхление обрабатываемого слоя. Наиболее широкое распространение она получила на болотных (торфяных) и сильнозадернелых луговых почвах. Фрезерная обработка позволяет сочетать несколько разнообразных приемов обработки, таких, как вспашка, культивация, боронование.
Для создания мощного пахотного слоя на дерново-подзолистых почвах, а также на черноземах и засоленных почвах применяют двух- и трехслойную вспашку с использованием двух- и трехъярусных плугов.
Двухъярусную вспашку с оборачиванием верхней части пахотного слоя с одновременным рыхлением нижней его части или взаимным перемещением верхнего и нижнего слоев осуществляют плугами ПЯ-3-35.
Трехъярусную обработку подзолистых и солонцовых почв проводят плугами ПТН-3-40 и ПТН-3-40А. При такой вспашке верхний слой после оборачивания остается на месте, а второй и третий слои меняются местами. Эти плуги можно использовать также для двухъярусной вспашки.
Лучшую заделку пожнивно-корневых остатков крупностебельных культур обеспечивают ярусные плуги ПЯ-3-35 и ПД-3-35.
Для вспашки почвы под технические культуры применяют новые ярусные плуги ПНЯ-4-40 и ПНЯ-6-40. Ярусная вспашка позволяет глубоко заделывать семена сорняков и растительные остатки.
При обработке каменистых почв используют дисковые плуги, которые представляют собой ряд насаженных на общую ось сферических дисков с острыми режущими краями.
Поверхностную обработку почвы проводят различными орудиями на глубину до 8 см, а мелкую – от 8 до 16 см. К приемам такой обработки почвы относятся: лущение, культивация, боронование, прикатывание, шлейфование и др.
Лущение. Это прием обработки почвы дисковыми и лемешными орудиями, обеспечивающий рыхление, крошение и частичное оборачивание, перемешивание почвы и подрезание сорняков. При лущении заделывается часть пожнивных остатков, а вместе с ними семена сорняков, вредители и возбудители болезней культурных растений.
Для лущения используют дисковые и лемешные лущильники, а также дисковые бороны.
Лемешные лущильники представляют собой уменьшенную копию отвального плуга без предплужника. Они хорошо подрезают и оборачивают верхний слой почвы до глубины 15–18 см. Дисковые лущильники хуже оборачивают почву и подрезают сорняки, но лучше разрезают их горизонтально расположенные корневища и отпрыски корней. Глубина работы дисковых лущильников 6–8 см, а с дополнительным грузом – до 10–12 см.
Лемешные лущильники могут выполнять мелкую вспашку, а дисковые применяются главным образом для послеуборочного лущения жнивья и обработки чистых паров, засоренных пыреем ползучим, а также для предпосевной обработки целинных и залежных земель.
Дисковые бороны хорошо рыхлят почву, вспаханную плугами без предплужников. Их используют для лущения жнивья и полей из-под многолетних трав. Дисковые бороны применяют в системе зяблевой обработки для борьбы с пыреем ползучим.
Культивация. Это прием обработки почвы культиватором, обеспечивающий крошение, рыхление и частичное перемешивание почвы, а также полное подрезание сорняков и выравнивание поверхности поля.
В зависимости от назначения обработки рабочими органами культиватора могут быть лапы различной формы. Наибольшее распространение имеют экстирпаторные (стрельчатые или односторонние) лапы, которые используются для подрезания сорняков. Культиваторы с грубберными лапами (долотами) применяют для интенсивного рыхления почвы. Пружинные культиваторы – для рыхления почвы и вычесывания корневищ на поверхность.
При обработке междурядий пропашных культур используют сочетание различных рабочих органов. Например, для рыхления кукурузы по середине междурядий устанавливают экстирпаторную лапу, а по бокам – ножи-бритвы для подрезания сорняков.
Культиваторы с игольчатыми дисками хорошо разрушают почвенную корку, рыхлят почву в период вегетации растений, не повреждая их, и уничтожают всходы сорняков. Штанговые культиваторы уничтожают сорняки, не оборачивая и не перемешивая почву.
Культивацию почвы обычно осуществляют до глубины 12 см. Безотвальную обработку, проводимую на большую глубину, называют глубоким рыхлением, которое выполняют чизелем-культиватором, культиватором-плоскорезом.
Культиваторы плоскорежущего типа рыхлят почву, не оборачивая, оставляют стерню на поверхности поля.
Культиваторы-плоскорезы КПГ-2-150, КПГ-250 обрабатывают почву на глубину 27 см и оставляют до 70% стерни на поверхности. Прицепной гидрофицированный культиватор-плоскорез КПП-2,2 предназначен для мелкой основной и предпосевной обработки почвы на глубину 7–16 см.
Культиватор-плоскорез широкозахватный КПШ-9 применяют для основной обработки почвы до глубины 18 см с оставлением на поверхности поля до 75% стерни. На легких по гранулометрическому составу почвах КПШ-9 можно использовать для предпосевной обработки почвы.
Для предпосевной, паровой и основной осенней обработки почвы на глубину до 16 см с оставлением стерни на поверхности поля создан тяжелый культиватор КПЭ-3,8. На предпосевной обработке это орудие работает со штанговым приспособлением, которое состоит из штанги квадратного сечения с приводом от блока игольчатых дисков. Вращаясь в сторону, обратную движению колес культиватора, штанговое приспособление выравнивает поверхность почвы и извлекает на поверхность заделанную стерню и подрезанные лапами сорняки.
Культиватор штанговый КШ-3,6 предназначен для уничтожения сорняков и сплошного рыхления почвы при второй и последующих обработках пара в чередовании с культиваторами-плоскорезами. Он может применяться для предпосевной обработки под озимую пшеницу или яровые культуры на рыхлых почвах. Штанговый культиватор извлекает на поверхность почвы стерню, засыпанную предыдущими орудиями, и выравнивает ее.
Орудие для безотвальной обработки пласта многолетних трав на глубину 8–16 см также может эффективно применяться на стерневых фонах при проведении паровой и основной обработки.
Для приваливания почвы к основанию стеблей растений, ее рыхления и подрезания сорняков в междурядьях пропашных культур применяют окучники с раздвижными крыльями отвалов. Окучники используют также для нарезки борозд при отводе воды с посевов озимых и поделки гребней при гребневых посевах кукурузы, картофеля и корнеплодов.
Боронование. Это прием обработки почвы зубовой или игольчатой бороной, обеспечивающей крошение, рыхление и выравнивание поверхности почвы, а также частичное уничтожение проростков и всходов сорняков.
Глубина обработки почвы зубовой бороной зависит от давления, приходящегося на один зуб. Тяжелые бороны с давлением 1,5 кг рыхлят почву на 5–8 см, средние – с давлением от 1 до 1,5 кг – на 4–6 см, легкие – с давлением от 0,5 до 1,0 кг – на 2–3 см.
Для послепосевного боронования применяют сетчатые бороны, у которых мелкие зубья закреплены на подвижной раме и могут передвигаться в почве независимо друг от друга. Сетчатые бороны хорошо рыхлят почву и уничтожают проростки сорняков, не повреждая культурных растений. Их широко используют на посевах сахарной свеклы, кукурузы, картофеля и других культур.
Для послеуборочного осеннего и ранневесеннего рыхления стерневых фонов, закрытия влаги, выравнивания микрорельефа полей, заделки семян сорняков в почву, а также боронования озимых культур и многолетних трав применяют борону игольчатую гидрофицированную БИГ-3.
Прикатывание. Это обработка почвы катками, обеспечивающая уплотнение, крошение глыб и частичное выравнивание поверхности почвы.
На прикатанной почве выдерживается заданная глубина заделки семян, достигается лучший контакт семян сельскохозяйственных растений с твердой фазой почвы, изменяются тепловые условия поверхностного слоя почвы. В засушливых условиях прикатывание способствует снижению диффузного испарения влаги.
При влажности почвы ниже 60–70% полевой влагоемкости капиллярное испарение уступает место диффузному, интенсивность которого определяется степенью уплотнения почвы. На рыхлых почвах конвекционно-диффузный ток влаги значительно больше, чем на уплотненных. Поэтому создание уплотненной прослойки на рыхлых почвах является непременным условием сохранения влаги в засушливых районах.
Прикатывание почвы проводят гладкими и кольчато-шпоровыми катками, которые оказывают различное давление на почву. Гладкие катки сильнее укатывают почву, поэтому после них целесообразно применять легкие бороны. Поля, прикатыванные кольчато-шпоровыми катками, бывают несколько гребнистыми и не требуют дополнительной обработки.
В настоящее время прикатывание используют как самостоятельный прием, так и в сочетании с другими приемами обработки почвы, при уходе за парами, подготовке к посеву и т. д.
Шлейфование. Прием обработки почвы шлейфом для выравнивания поверхности поля. Осуществляется оно шлейф-боронами и волокушами. Шлейф-борона спереди имеет ряд железных зубьев, наклон которых можно менять, а сзади к ней прикреплены несколько рядов металлических брусков. Волокуша состоит из брусьев, которые последовательно соединены между собой цепочками.
При обработке шлейф-боронами ШБ-2,5 и волокушами поверхность вспаханной почвы выравнивается за счет размельчения и заделки глыб.
Шлейфование применяют весной при небольшом заплывании зяби, а также используют вместо бороны или в дополнение к ней при культивации.
Для выравнивания почвы применяют приспособление к 8– 9-корпусным плугам ПВР-3,5, выравниватель-измельчитель ВИП-5,6, выравниватели ВП-8, ВПН-5,6А, грейдеры-выравниватели ГН-4А, ГН-2,8.
Значение глубины обработки почвы. Глубина обработки зависит от почвы и ее плодородия, возделываемых культур, климатических условий, уровня интенсификации сельскохозяйственного производства и других факторов. Однако в основном увеличение глубины обработки оказывает положительное влияние на комплекс агрономических свойств почвы и условия произрастания растений.
Глубокая обработка улучшает водо- и воздухопроницаемость почвы, повышает уровень микробиологической активности и содержание доступных элементов минерального питания. С ростом объема рыхлого слоя почвы создаются благоприятные условия для развития корневой системы растений, что увеличивает потенциальные возможности удовлетворения потребностей культур в воде и питательных веществах.
Глубокая обработка повышает эффективность борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных культур. Запашка семян сорняков затрудняет их прорастание, и они погибают. Многие вредители и возбудители болезней находятся на растительных остатках и в верхнем слое почвы, поэтому при заделке их на большую глубину исключается их появление на последующей культуре.
При глубокой обработке создаются хорошие условия для накопления влаги в осенне-зимний период. На склонах она уменьшает сток и понижает развитие водной эрозии.
Несмотря на значительные преимущества глубокой обработки, для ее проведения требуются большие материальные затраты, которые не всегда окупаются приростом урожайности, так как некоторые культуры слабо или совсем не реагируют на глубину обработки. Поэтому в севообороте глубина обработки должна быть дифференцированной. Почву надо обрабатывать глубоко под те культуры, которые от этого приема увеличивают урожайность, а мелко под культуры, не реагирующие на глубину обработки. Одновременно это исключает образование плужной подошвы, которая препятствует проникновению корней в подпахотные слои.
Глубина обработки почвы часто ограничивается маломощным гумусовым горизонтом, плодородие которого не обеспечивает получения высокой и устойчивой урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому одна из задач обработки – создание необходимых условий для формирования мощного пахотного слоя и повышения плодородия почвы.
Разноглубинная основная обработка почв в севообороте. Для всех зон рекомендуется разноглубинная система обработки почвы, которая включает глубокие обработки, средние, мелкие и поверхностные (до 10 см).
Обработка почвы на одну и ту же глубину способствует образованию плужной подошвы на границе обрабатываемого и подпахотного слоев в результате уплотнения почвы почвообрабатывающими орудиями. Наличие плотной прослойки препятствует передвижению воды вниз и проникновению корневой системы растений.
При периодическом применении глубокой вспашки плужная подошва устраняется, что способствует увеличению водопроницаемости, снижению стока талых и ливневых вод.
Разноглубинная обработка почвы – эффективное средство борьбы с сорняками, вредителями и болезнями культурных растений. Так, если после проведения глубокой вспашки в течение 3–5 лет обрабатывать почву на меньшую глубину, то большая часть семян сорняков, а также вредителей и возбудителей болезней теряют жизнеспособность за время нахождения в необрабатываемом слое.
Глубокая вспашка создает благоприятные условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов в подпахотном слое. Особенно высокий эффект повышения плодородия нижележащих слоев получают от совместного применения органических удобрений и глубокой обработки. В этом случае несколько повышается коэффициент гумификации органических удобрений.
Периодичность глубоких обработок зависит от почвенных условий, отзывчивости сельскохозяйственных растений на углубление и системы удобрения.
На черноземных и каштановых почвах глубокую обработку можно проводить под озимые и пропашные культуры, а в южной зоне она целесообразна при возделывании яровой пшеницы.
На дерново-подзолистых почвах глубокие обработки проводят чаще, чем на черноземах, так как почва быстрее оседает и уплотняется. На почвах легкого гранулометрического состава глубокие обработки требуются реже. В севообороте глубоко обрабатывают почву под озимые культуры, картофель, корнеплоды и другие пропашные культуры.
Обработка почвы – одна из энергоемких операций в земледелии. Для ее проведения требуется большое количество техники, нефтепродуктов, трудовых ресурсов и времени. Кроме того, в условиях индустриализации земледелия обработка наряду с положительным влиянием оказывает отрицательное действие на плодородие почвы. Так, при применении тяжеловесных тракторов и орудий уплотняются пахотный и даже предпахотный слой почвы. Частые рыхления, активизируя биологические процессы и минерализацию органического вещества, приводят к значительным потерям неиспользованного растениями азота и снижению гумусированности почвы, а также к развитию эрозии. Поэтому разработка более экономичных технологий обработки почвы, обеспечивающих значительное снижение энергетических и трудовых ресурсов, отрицательного последействия на плодородие почвы является непременным условием современного земледелия. В этой связи важнейшим направлением будет минимализация обработки почвы.
Минимальная обработка почвы – это научно обоснованная обработка, обеспечивающая снижение энергетических затрат путем уменьшения количества и глубины обработок, совмещения операций и приемов в одном рабочем процессе или уменьшение обрабатываемой поверхности поля при применении гербицидов для борьбы с сорняками.
Основными факторами, определяющими необходимость минимализации обработки почвы, являются:
снижение плодородия и продукционной способности почвы в результате широкого применения тяжеловесных тракторов и транспортных средств;
снижение энергетических затрат за счет уменьшения количества и глубины механической обработки;
возможность замены механических обработок как средства борьбы с сорняками, применением высокоэффективных гербицидов;
использование для обработки почвы энергонасыщенных тракторов, комбинированных машин и агрегатов, орудий с активными рабочими органами;
всемерная экономия энергетических и трудовых ресурсов, а также времени.
Теоретическое обоснование минимализации обработки почвы связано с соответствием физических параметров плодородия почвы требованию культурных растений.
О физическом состоянии почвы и степени ее уплотнения можно судить по величине плотности. Различают оптимальную для растений и равновесную для почвы плотность. При оптимальной плотности складываются наиболее благоприятные условия для роста растений. За равновесную принимают плотность длительно (для пахотного 1–2 и для подпахотного слоя 2–3 года) необрабатываемой почвы при полевой влагоемкости. Чем меньше различия между оптимальной и равновесной величиной, тем больше возможности для минимализации обработки почвы.
Минимализация обработки почвы носит зональный характер, и основными ее направлениями будут следующие:
сокращение числа и глубины основных предпосевных и междурядных обработок почвы в севообороте в сочетании с применением гербицидов для борьбы с сорняками;
замена глубоких обработок более производительными поверхностными или плоскорезными, использование широкозахватных орудий с активными рабочими органами, обеспечивающих высококачественную обработку за один проход агрегата;
совмещение нескольких технологических операций и приемов в одном рабочем процессе путем применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов;
уменьшение обрабатываемой поверхности поля путем внедрения полосной (колейной) предпосевной обработки почв при возделывании широкорядных культур в сочетании с применением гербицидов.
Наиболее полное воплощение минимализация получила в почвозащитной технологии обработки почвы, разработанной во ВНИИ зернового хозяйства. Основой ее является плоскорезная обработка, обеспечивающая надежную защиту почвы от эрозии и значительную экономию затрат по сравнению со вспашкой. Такая технология обработки почвы внедрена в степных регионах Западной Сибири, Поволжья.
Все большее распространение получает минимализация обработки путем совмещения выполнения различных полевых работ одной машиной или агрегатом.
Для предпосевной подготовки почвы под озимые и яровые зерновые рекомендуют комбинированные агрегаты РВК-3, РВК-3,6, ВИП-5,6, которые повышают производительность в 1,6–2,2 раза и снижают затраты труда в 2–2,5 раза.