Минимализация обработки почвы: реальность и перспективы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минимализации обработки почвы: реальность и перспективы

Рыночная экономика диктует жесткие требования к производству высококачественной конкурентноспособной сельскохозяйственной продукции, поэтому ресурсосберегающие и экологически безопасные агротехнологии, используемые для этих целей, приобретают особое значение.

В решении проблемы повышения эффективности земледелия большую роль играет совершенствование способов обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур. Используемая в настоящее время в хозяйствах республики система обработки почвы, основанная на ежегодной вспашке и применении однооперационных орудий, является высокозатратной и влечет за собой такие негативные последствия, как обесструктуривание, деградацию гумуса, декальцификацию, несбалансированность агрономически значимых химических и физических свойств, потерю биогенности, продуктивной влаги и т. д. Поэтому целью выбора способа обработки должна быть не максимальная урожайность любой ценой, а минимальные затраты на единицу произведенной продукции с наибольшим экономическим эффектом и сохранением плодородия почвы. Как показали последние достижения науки и практики, добиться этого можно за счет минимализации основной обработки почвы, применения комбинированных машин и орудий, обеспечивающих одновременное выполнение ряда технологических операций.

Важным фактором, ограничивающим применение минимальной обработки почвы в хозяйствах республики, является ее многовариантность и неумение многих специалистов выбрать оптимальную для конкретных условий. Чтобы определить возможный уровень минимализации обработки почвы, необходимо учитывать комплекс факторов: тип и гранулометрический состав почвы, содержание в ней органического вещества, плотность, способность почвы сохранять и восстанавливать структуру, дренированность, засоренность, количество осадков в регионе, предшественник, отзывчивость возделываемой культуры на глубокое рыхление, уровень применения удобрений, пестицидов и т. д. Только при глубоком комплексном анализе минимальная обработка почвы позволяет сохранить влагу, повысить плодородие, сократить затраты и получить урожайность.

Необходимым условием проведения минимальной обработки почвы является соответствующее для этих целей техническое оснащение хозяйств, наличие высококвалифицированных кадров. Использование устаревшей изношенной техники, недостаток знаний у специалистов по этой проблеме приводил к негативным результатам.

Необходимо иметь в виду, что минимализация обработки почвы -- это не упрощение технологии, а более высокий уровень интенсификации возделывания сельскохозяйственных культур. При решении этой проблемы следует учитывать, что основная функция обработки почвы, заключающаяся в оптимизации ее плотности и структуры, востребована лишь в том случае, если равновесная плотность сложения почвы превышает предел оптимума для развития сельскохозяйственных культур, равный в среднем 1,3 г/см3. В противном случае традиционные представления о необходимости регулярного рыхления почвы в значительной мере преувеличены.

На почвах, равновесная плотность которых близка к оптимальной для возделывания большинства полевых культур, механическая обработка почвы обеспечивает в основном фитосанитарную роль, которая заключается в первую очередь в преодолении засоренности посевов, а также выполняет функции, связанные с регулированием питания и заделкой удобрений. Если указанные выше функции выполняются за счет использования пестицидов и удобрений, то в таких условиях обработка почвы может быть сведена к минимуму.

Минимальная обработка почвы не может быть одинаковой для всех культур, т. к. оптимальная ее плотность для разных культур существенно отличается. Для зерновых, например, она выше, чем для пропашных. Поэтому под рожь, ячмень и овес возможны мелкие и даже нулевые обработки, в то время как культуры со стержневой корневой системой (корнеплоды, клевер, люцерна, горох) лучше отзываются на глубокую обработку почвы.

Многие специалисты считают, что в перспективе минимальная обработка почвы имеет определенный зональный характер. Уменьшение интенсивности механической обработки, как правило, влечет за собой увеличение засоренности посевов и способствует возрастанию дефицита азота в почве, причем эти закономерности усиливаются с увеличением увлажненности по мере продвижения с юга на север. Поэтому уменьшение затрат энергии в виде горюче-смазочных материалов при сокращении количества обработок почвы приходится компенсировать затратами энергии на борьбу с сорняками, в частности, путем использования гербицидов. С повышением же условий увлажнения увеличивается расход фунгицидов, а рост дефицита минерального азота требует его компенсации за счет дополнительного внесения удобрений. Следовательно, энергосберегающий эффект при минимальной обработке почвы должен оцениваться не по экономии горюче-смазочных материалов, как это часто делается, а по разнице экономии энергии горюче-смазочных материалов и компенсирующего расхода энергии при использовании пестицидов и удобрений. Эта разница в засушливых условиях, как правило, оценивается в пользу энергосбережения за счет экономии горюче-смазочных материалов, но с повышением коэффициента увлажнения она уменьшается и может поменять знак на противоположный. Поэтому если в степной зоне потенциально может преобладать нулевая обработка, то в лесостепи оптимальные системы обработки почвы состоят из различных комбинаций безотвальных обработок с участием вспашки, а в лесной зоне увеличивается доля вспашки (В. И. Кирюшин, 2007 г.).

Следовательно, минимализация обработки почвы возможна лишь при системном подходе, т. к. все положительные ее стороны эффективно реализуются только в определенных условиях. Минимальная обработка почвы -- элемент интенсивных агротехнологий, доступных высокопрофессиональным технологам при достаточной обеспеченности соответствующей техникой, удобрениями, пестицидами в оптимальных севооборотах при высокой культуре земледелия.

сельскохозяйственный почва ресурсосберегающий экологический

Результаты исследований дают основание полагать, что особенно осторожно минимальную и нулевую обработку следует внедрять на дерново-подзолистых почвах, которые очень уязвимы к негативным последствиям снижения интенсивности обработки. В опытах, проведенных на дерново-подзолистой почве, уже на 5--7-й год при минимальной обработке отмечалось снижение урожайности возделываемых культур (Б. А. Смирнов, 1998 г.). Устранить это негативное явление можно путем проведения комбинированной обработки, включающей вспашку и безотвальную обработку, чередуемые в севообороте с учетом биологических особенностей возделываемых культур. Продуктивность пашни в этом случае будет находиться на уровне как при ежегодной отвальной вспашке или превосходить ее за счет обработки почвы в более ранние (оптимальные) сроки при снижении затрат на проведение этой технологической операции.

Под зерновые культуры отвальная вспашка нужна далеко не всегда, и ее с успехом можно заменить безотвальной или мелкой обработкой. В то же время следует отметить, что на почвах, которые быстро уплотняются и «заплывают», при возделывании сахарной свеклы и картофеля минимальная обработка почвы приводила к снижению урожайности. В таких условиях под эти культуры необходимо пахать (Ю. Я. Спиридонов, 2006 г.). Плуг нужен также для распашки многолетних трав и залежи. Роль отвальной вспашки возрастает на сильнозасоренных почвах, особенно в дождливые годы.

В почвенно-климатических условиях Беларуси комбинированная обработка почвы, включающая 50 % вспашки и 50 % чизельной обработки и применяемая в зерновом, кормовом и плодосменном севооборотах, не уступала по эффективности общепринятой отвальной. При своевременном и качественном проведении безотвальных обработок, чередуемых в севообороте со вспашкой, засоренность посевов не являлась фактором, ограничивающим урожайность возделываемых культур. В отдельных опытах, проведенных в республике, была установлена возможность и целесообразность замены в севообороте двух третей трудоемкой и дорогостоящей вспашки безотвальными и мелкими обработками (Г. В. Симченков и др., 1992 г.).

Исследованиями, проведенными в Нечерноземной зоне России на дерново-подзолистых легкосуглинистых и супесчаных почвах, доказано, что в 7--8-польном севообороте вспашку можно проводить 2 раза за ротацию после многолетних трав и при заделке органических удобрений. При вспашке один раз в 4 года большая часть семян сорняков, заделанная вглубь почвы на такой длительный период, теряет всхожесть. Благодаря этому во время вспашки на поверхность выносится более чистый от семян сорняков почвенный слой, что создает благоприятные условия для формирования урожая. Кроме того, было установлено, что вспашка с предварительным лущением, проводимая 1 раз в 4 года с последующей в течение трех лет мелкой и безотвальной обработками, не привела к усилению пораженности растений бактериальными и ржавчинными заболеваниями и достоверному изменению урожайности возделываемых культур. Это убедительно свидетельствует о целесообразности разумного сочетания отвальных и безотвальных глубоких и мелких приемов обработки почвы.

Составной частью комбинированной обработки может быть проведение на отдельных полях севооборота прямого посева в необработанную почву. В настоящее время нулевая обработка почвы получила достаточно широкое распространение в странах Северной и Южной Америки. Однако, по мнению специалистов, эта технология обоснована, реализуема и высокоэффективна лишь в определенных условиях. Нулевой обработке приписываются подчас несвойственные положительные качества, безосновательно заявляется о необходимости ее всеобъемлющего применения. Объективная оценка этой проблемы дает основание утверждать, что на современном этапе развития земледелия для предотвращения снижения продуктивности пашни в большинстве регионов прямой посев в необработанную почву может найти пока ограниченное применение. Желательно его использовать по предшественникам, обеспечивающим существенное очищение полей от сорняков за счет биологических особенностей, способов обработки почвы и специфики технологии возделывания предшественников. Наиболее пригодными для прямого посева являются озимые культуры, однолетние травы, яровые зерновые. Исследованиями установлено, что при внедрении технологии прямого посева яровых зерновых после уборки предшественника целесообразно использовать промежуточные посевы, особенно крестоцветных, которые способны в существенной мере снизить засоренность. По мнению некоторых специалистов, прямой посев в севообороте должен ограничиваться на черноземах двумя годами, а на серых лесных и дерново-подзолистых почвах -- однократным применением (Г. Н. Черкасов, 2006 г.).

Не все почвы в равной степени пригодны для нулевой обработки и прямого посева. Прямой посев возможен, прежде всего, на дренированных почвах легкого и среднего гранулометрического состава с достаточно высоким плодородием и с благоприятными для растений физическими свойствами, т. е. относительно устойчивыми к уплотнению. Считается, что плотность рыхлого пахотного слоя составляет 1,15, плотного -- 1,15--1,35, а очень плотного -- 1,35 г/см3 и более. На дерново-подзолистой почве с невысоким содержанием гумуса прямой посев в необработанную почву может увеличивать ее плотность на 0,1--0,2 г/см3. При плотности почвы более 1,4 г/см3 замедляется развитие корневой системы и растений в целом. Кроме того, увеличение плотности дерново-подзолистой почвы негативно сказывается на содержании нитратного азота и нитрифицирующей способности почвы, что связано с уменьшением количества воздуха в ней и ухудшением условий для развития нитрификаторов. При наличии в почве высокого содержания органического вещества и водоустойчивых агрегатов минимализация обработки почвы не приводит к существенному увеличению ее плотности. Малопригодными для прямого посева являются песчаные почвы с содержанием гумуса менее 2 %, а слабооструктуренные песчаные, склонные к уплотнению, подлежат интенсивной обработке. Ведь на песках, содержащих 7--12 % физической глины, переуплотнение верхнего слоя почвы может наблюдаться даже под влиянием проникающей дождевой воды. Худшие результаты (по сравнению с отвальной вспашкой) прямой посев обеспечивает на гидроморфных почвах, а также почвах с сильными колебаниями уровня грунтовых вод, что приводит к подтоплению и высушиванию верхнего слоя.

На полях, где планируется проведение прямого посева, необходимо предварительно уничтожить многолетние сорняки с помощью общеистребительных гербицидов на основе глифосата, а также выровнять поверхность почвы с целью устранения рельефа, созданного постоянным применением отвальных плугов, и ликвидировать плужную подошву.

В связи с тем, что при уменьшении интенсивности обработки почвы замедляются процессы нитрификации, при прямом посеве может снижаться содержание нитратного азота в почве и растениях по сравнению со вспашкой, что отражается на урожайности возделываемых культур. Установлено, что потребность в азоте зерновых при прямом посеве (для достижения одинаковой урожайности) может быть на 40--66 кг/га д. в. выше, чем после вспашки, но в отдельных случаях различия по этому показателю при указанных способах обработки почвы бывают незначительными. Это свидетельствует о том, что дополнительная доза азота при прямом посеве зависит от типа почвы, предшественника, климатических особенностей региона и ее необходимо устанавливать дифференцированно в зависимости от конкретных условий.

Для получения максимального эффекта от прямого посева в необработанную почву, наряду с правильным подбором участков и очищением их от многолетних сорняков, оптимизацией азотного питания растений, необходимо также отказаться от использования гербицидов с узким спектром действия в период вегетации растений для борьбы с малолетними сорняками, а также проводить анализ почв на содержание микроэлементов и при необходимости предусматривать их применение, не допускать завышения норм высева и глубины заделки семян при посеве, что приводит к снижению полевой всхожести и появлению ослабленных проростков. Кроме того, очень важно правильно подобрать тип сошников сеялки прямого посева, чтобы в конкретных условиях обеспечить качественную заделку семян и избежать их контакта с находящимися на поверхности почвы растительными остатками.

В Беларуси уже имеется положительный опыт применения на отдельных полях севооборота прямого посева в необработанную почву. Сравнительную оценку традиционной технологии возделывания озимого тритикале, включающую вспашку с последующим использованием однооперационных почвообрабатывающих орудий и новой технологии, основанной на проведении прямого посева с использованием комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата с пассивными рабочими органами Rapid A 400S, проводили в центральной части республики на высокоокультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Предшественником озимого тритикале был ячмень. После его уборки и отрастания сорняков применяли раундап (5 л/га). Установлено, что при высоком уровне агротехники, предусматривающем осеннее применение гербицидов, защиту посевов фунгицидами от снежной плесени, корневых гнилей и листовых болезней, а также повышенный уровень азотного питания (N120), прямой посев обеспечил получение урожайности зерна 53,7 ц/га при затратах дизельного топлива 9,5 кг/га. При традиционной технологии урожайность составила 55,0 ц/га, а затраты топлива на обработку почвы и посев -- 41,2 кг/га. Расчеты показывают, что стоимость недобора зерна при прямом посеве составила 14,4 доллара США/га, а экономия топлива -- 29,1 доллара США/га. Экономический эффект с учетом дополнительных затрат на уборку, транспортировку и доработку урожая составил 21,3 доллара США/га.

В другом опыте, проведенном в этих же почвенно-климатических условиях, прямой посев озимого тритикале осуществляли почвообрабатывающе-посевным агрегатом с пассивно-активными рабочими органами МПП-3. Урожайность зерна в этом случае составила 33,7 ц/га, а расход топлива -- 27,2 кг/га. При использовании МПП-3 на фоне вспашки эти показатели были равны соответственно 32,8 ц/га и 32,6 кг/га, а экономический эффект составил 10,3 доллара США/га.

В северо-восточной части республики прямой посев сеялкой John Deere 750A проводили после применения гербицидов сплошного действия при возделывании озимых ржи, пшеницы и рапса. Установлено, что их урожайность в этом случае не уступала традиционной технологии, а общая экономия затрат составила 20 долларов США/га. В крайне засушливых условиях осени использование этой сеялки прямого посева было проблематичным (А. В. Клочков, 2004 г.).

В Германии, согласно проведенному прогнозу, отвальная вспашка рекомендуется для регионов, благоприятных по погодным и почвенно-климатическим условиям для получения высокой урожайности, -- в объеме 30 %, безотвальная (мульчирующая) обработка почвы -- 60 %, прямой посев -- 10 %; для благоприятных условий и получения средней урожайности -- соответственно 10, 60 и 30 %; для сухих регионов и при урожайности ниже средней европейской -- соответственно 30 и 70 %. Однако в Европе удельный вес классической технологии подготовки почвы составляет 70--75 %, безотвальной (мульчирующей) -- 20--25 %, прямого посева -- менее 5 %.

Сдерживающим фактором для внедрения прямого посева в системе комбинированной обработки почвы является высокая стоимость специальных стерневых сеялок. Технико-экономические расчеты показывают, что даже в условиях Германии использование сеялки прямого посева оправдано при ежегодно обрабатываемой ею площади более 1 000 га, что возможно, прежде всего, в крупных экономически развитых хозяйствах. Дорогостоящая зарубежная техника для прямого посева из-за высоких амортизационных отчислений, превышающих в 1,5--2,0 раза амортизационные отчисления на традиционные почвообрабатывающие орудия и сеялки, зачастую повышает производственные затраты, а в условиях производства прямой посев не всегда обеспечивает рост урожайности и рентабельности.

В большинстве хозяйств республики комбинированные почвообрабатывающе-посевные агрегаты используются в основном после вспашки и безотвальной обработки. Это позволяет отказаться при проведении предпосевной обработки от традиционных однооперационных агрегатов и дает возможность уменьшить расход топлива на обработку почвы и посев зерновых на 13--14 кг/га.

Использование современных комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов существенно расширяет возможности для своевременной и качественной обработки почвы. В то же время следует иметь в виду, что при применении этих машин на фоне отвальной вспашки очень важно правильно выбирать тип рабочих органов, учитывая при этом почвенные условия. На песчаных, супесчаных, легкосуглинистых почвах для предотвращения эрозионных процессов необходимо использовать комбинированные агрегаты с пассивными рабочими органами, а на тяжелых суглинистых и глинистых -- с активными. Применительно к почвенным условиям Беларуси в парке почвообрабатывающей техники машины с пассивными рабочими органами должны составлять не менее 70 %, а с активными -- до 30 % (Лепешкин Н. Д. и др., 2008 г.). Важно не допускать чрезмерного заглубления этих орудий при посеве по ранее обработанной почве, т. к. увеличение глубины предпосевной обработки почвы до 8--10 см снижает урожайность зерновых на 9--10 % и более даже при оптимальной глубине посева 3--4 см.

Оценивая значение комбинированной обработки, основанной на чередовании в севообороте отвальной, безотвальной, мелкой обработки и прямого посева в необработанную почву, считаем, что в большинстве регионов республики такой подход к проведению этой технологической операции наиболее оправдан как с экономической, так и с экологической точек зрения. Для достижения максимального эффекта от внедрения комбинированной обработки почвы необходимо предварительно провести зональные исследования по определению в конкретных почвенно-климатических условиях минимально допустимого в севообороте объема отвальной вспашки и максимально возможного объема применения прямого посева в необработанную почву, используя на оставшейся площади безотвальную и мелкую обработку. Кроме того, очень важно при этом уточнить для каждой почвенной разности и применяемой системы обработки почвы уровень использования азотных удобрений и гербицидов, который позволит не допустить снижения продуктивности пашни по сравнению с ежегодной отвальной вспашкой. Лишь при таком подходе комбинированная обработка почвы может быть эффективной, ресурсосберегающей и природоохранной.

Размещено на Allbest.ru