27 февраля 2016г.
Существующая классическая технология обработки почвы, основанная на использовании отвальной вспашки, родилась одновременно с изобретением самого плуга. По этой технологии, почва сначала обрабатывается на максимальную (принятую или возможную) глубину. Затем циклом дополнительных обработок верхний слой доводится до требуемого для посева качества крошения, плотности и выровненности. После этого проводится посев (с точки зрения почвы - это еѐ обработка на глубину посева). То есть, с каждой последующей операцией почва обрабатывается на всѐ меньшую глубину. При этом одновременно уничтожаются результаты прежнего труда - уплотняются ходовыми системами агрегатов, ранее обработанные, ниже расположенные, слои почвы. Другой последовательности операций при применении отвальной вспашки просто не может существовать.
Картину усугубляет внесение минеральных удобрений разбрасывателями под предпосевную обработку. И то, что во многих моделях плугов тракторные колеса, со стороны обработанного участка поля, двигаются по дну борозды. То есть значительная площадь поля в подпахотных горизонтах систематически уплотняется без еѐ последующего антропогенного разуплотнения.
Позднее начинают активно применяться орудия безотвальной обработки почвы – плоскорезы и чизеля. Орудия новые, но их встраивают в существующую старую технологию – от плуга (механически заменяя в технологической операции плуг на новое орудие).
Следует отметить, что плоскорезы, конструктивные параметры которых разрабатывались для применения в зоне проявления ветровой эрозии почвы, допускали возможность изменения последовательности технологических операций, вплоть до проведения основной обработки почвы одновременно с посевом. Так как обеспечивали минимальную деформацию верхних слоев почвы (для максимального сохранения стерни на поверхности поля не поврежденной). Но сработала инерция мышления.
В результате, во всѐм мире, для культур сплошного сева, получила господствующее распространение концепция построения технологий обработки почвы основанная на послойно-плоскостном подходе к решению задачи. В соответствии с которой, почва при всех технологиях и операциях обрабатывается относительно равномерным по площади слоем определѐнной толщины (глубины). И по мере приближения к посеву глубина обработки всѐ более уменьшается.
Соответственно уже в изначальной концепции заложена неизбежность переуплотнения почвы ходовыми системами агрегатов.
Поэтому задача снижения переуплотнения почвы стояла перед земледельческой наукой и практикой практически всегда.
А стремление еѐ решить особенно активизировалось в семидесятые годы 20 века. Когда на полях начали массово использоваться тяжѐлые энергонасыщенные колѐсные трактора, что отрицательно начало сказываться на получаемой урожайности.
Параллельно развитию приемов обработки почвы, так же во всѐм мире, накапливались данные показывающие низкое долевое влияние обработки на урожайность возделываемых культур. Применительно к России урожайность зерновых культур, например, в Нечернозѐмной зоне зависит от обработки почвы на 0,1-17% (при подавляющем влиянии в 2,5-6,0%)[5,8-10]. При доле влияния минеральных удобрений от 17 до 57%, а погодных условий 31-72% [7,8]. Или в Центрально Чернозѐмной полосе доля влияния обработки почвы на урожайность ячменя составляет 7%, при влиянии погодных условий в 63% и зависимости урожайности на 26% от условий возделывания в агроландшафте [2].
С другой стороны, на себестоимость продукции оказывает систематическое давление постоянное удорожание средств производства и расходных материалов. Причѐм, ввиду диспаритета цен, стоимость товаров промышленного производства растѐт значительно быстрее, чем сельскохозяйственных товаров. Уже к девяностым годам прошлого столетия рост объѐма сельскохозяйственного производства на каждый 1% в республиках Советского Союза требовал увеличения совокупных энергозатрат на 2-3% [4,6,11]. И ситуация продолжает обостряться до настоящего времени. Например, отчѐт о мировом развитии 2008 года показывает, что для прироста внутреннего валового продукта сельскохозяйственного производства на 1% необходимо увеличение общих расходов уже на 6% [1].
Таким образом, наука и практика находятся в тисках зависимости - с одной стороны, известность факта небольшого влияния обработки почвы на урожайность зерновых и затратах на обработку неадекватно превышающих эффект. С другой стороны– необходимость систематического снижения себестоимости продукции. В итоге ситуация породила в мировой земледельческой науке и практике устойчивую тенденцию на минимизацию обработки почвы. В ряде случаев от обработки отказываются вообще.
При этом обеспечение роста производительности труда и продуктивности растений возлагается на агрохимическую составляющую технологического процесса. Комплексное применение средств химизации действительно позволяет повысить урожайность культур. Например, в опытах Сибирского НИИСХ [12] в среднем за 25 лет исследований, по сравнению с контролем (без средств химизации) прибавка урожая зерна от использования гербицидов составила 0,31т/га (13,5%), удобрений – 0.24 (10,5%), фунгицидов – 0,55 (19,1%), ретардантов – 0,32 (9,3%), а от комплексного применения средств химизации– 1,46т/га (63,8%). Но одновременно при различных системах обработки почвы коэффициент вариации урожайности колеблется в пределах 25,8-27,9% (Табл.1). То есть путем применения различных средств химизации не удается сгладить колебания урожайности пшеницы по годам.
Таблица 1 Урожайность яровой пшеницы по пару в зависимости от технологии возделывания, т/га [12] (в среднем за 1986 – 2011гг.)
|
Средства химизации
|
Система обработки почвы (фактор А)1
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Без средств химизации (контроль)
|
2,34
|
2,42
|
2,24
|
2,16
|
|
Гербициды
|
2,70
|
2,66
|
2,57
|
2,47
|
|
Удобрения
|
2,56
|
2,60
|
2,47
|
2,48
|
|
Гербициды + удобрения
|
2,89
|
2,91
|
2,85
|
2,86
|
|
Гербициды + удобрения + фунгициды
|
3,49
|
3,45
|
3,43
|
3,86
|
|
Гербициды + удобрения + фунгициды +
|
3,82
|
3,80
|
3,78
|
3,61
|
|
ретарданты
|
|
|
|
|
|
В среднем по фактору А (НСР05=0,05т/га)
|
2,97
|
2,97
|
2,89
|
2,82
|
|
Коэффициент вариации, %
|
27,6
|
27,9
|
25,8
|
26,7
|
1 принятые обозначения: 1- отвальная вспашка; 2- комбинированная обработка; 3- плоскорезная обработка;
4- минимально-нулевая обработка
Это означает, что хозяйство, достигшее определенного уровня развития и не желающее этот уровень снижать, в отдельные годы будет нести значительные убытки. С особо ощутимыми последствиями, если для приобретения необходимых технологических материалов (допустим удобрений или горючего) используются банковские кредиты. Причем, в зависимости от условий года преимущество по урожайности может иметь различная технология подготовки почвы.
В тоже время известно, что долевое влияние обработки на продуктивность растений зависит от совпадения плотности корнеобитаемого слоя почвы (слоя ниже уровня заделки семян при посеве) и режима увлажнения почвы. При совпадении увлажнения и плотности почвы, влияние обработки на урожайность становится сопоставимым с влиянием минеральных удобрений! Причѐм совпадать плотность и режим увлажнения почвы должны в первой половине вегетации растений [3].
То есть, выполняя любую обработку почвы, мы придаѐм ей вполне конкретную плотность, характерную этой обработке и агрофизическим свойствам почвы региона применения. Соответственно и максимальную урожайность можно получить только в конкретных условиях увлажнения соответствующих сформированной плотности. Во всех остальных случаях урожайность будет меньше максимальной величины. Например, при использовании технологии «no-till» плотность корнеобитаемого слоя равна равновесной плотности почвы региона применения (как правила большей, чем оптимальная), и поэтому высокие урожаи, при использовании этой технологии, фиксируются чаще в условиях недостатка осадков.
В результате по величине урожайности в многочисленных опытах фиксируются «своеобразные качели», когда даже при одной и той же обработке в разные годы (в зависимости от количества выпавших осадков) фиксируется разный уровень урожайности, а при разных обработках преимущество переходит от одной обработки к другой!
Соответственно выводы о преимуществе определенной обработки почвы, основанные только на анализе получаемой урожайности, фактически строятся на случайном факторе – количестве благоприятных сочетаний «плотности почвы – увлажнения», а не на реальном преимуществе технологии.
На первый взгляд получается замкнутый круг. Ведь операции по обработке почвы заканчиваются до попадания семян в почву, то есть до начала развития растений. Погодные условия очень динамичны. К тому же сегодняшнее развитие службы предсказания погоды не позволяет давать достоверные долгосрочные метеопрогнозы. Поэтому земледельцы не могут заранее сформировать оптимальные для растений условия развития. И самое главное - вслед за изменениями погодных условий обработка изменяться не может.
Выход из сложившейся ситуации есть. Основан он на отказе от действующей в настоящее время послойно- плоскостной концепции построения технологий обработки почвы. И переходе на объемно-гетерогенную концепцию построения технологий обработки почвы [3].
По предлагаемой концепции, в первую очередь, относящуюся к посевам яровых культур, в пахотном слое, заблаговременно (до посева), создаѐтся сочетание участков почвы, благоприятных для выращивания растений как при недостатке осадков (уплотненных), так и их избытке (рыхлых). То есть почва обрабатывается с разной интенсивностью, как по площади, так и по глубине. Сочетание на поле рыхлых и плотных участков и их взаимовлияние друг на друга делает поле в целом более адаптированным к любому режиму выпадения осадков.
При этом в зонах с различным режимом увлажнения должны меняться размеры различно уплотненных участков. Чем засушливей регион, тем больше размеры плотных участков, и чем больше осадков, тем больше размеры рыхлых участков. При отсутствии (равенству нулю размеров) одного из участков предлагаемая обработка вырождается в одну из существующих технологий (иначе – все известные технологии обработки почвы являются частным случаем предлагаемой концепции!). То есть, в соответствии с предлагаемой концепцией, можно создать технологию, адаптированную к любому региону применения.
Кроме того, в случае равенства равновесной плотности почвы, необходимой плотности одного из участков, возможен переход на чередование обработанных и необработанных участков, что приведет к дополнительной экономии материальных ресурсов.
В целом режим экономии энергоресурсов в предлагаемой концепции реализуется за счет отказа от интенсивной обработки всей площади поля.
В соответствии с предлагаемой концепцией была разработана технология обработки почвы для условий Нечернозѐмной зоны (Ивановская область). Проверка этой технологии на дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой почве в условиях опытов подтвердила правильность подхода к решаемым задачам. Опыты по непосредственно сравнению технологий закладывались в течение 10 лет на почве различной степени окультуренности. Усредненные результаты исследований представлены в Табл.2.
Таблица 2 Урожайность яровых зерновых культур при различной технологии обработки почвы и дозе азотных удобрений 60кг д.в./га
|
Обработка
|
Средняя урожайность по культурам, т/га
|
|
|
Ячмень*
|
Пшеница**
|
Овес***
|
|
На базе вспашки
|
2,49 (100%)
|
2,84 (100%)
|
2,45(100%)
|
|
Минимальная
|
2,37 (95,2%)
|
2,57 (90,5%)
|
2,48(101,2%)
|
|
Экспериментальная
|
2,63 (105,6%)
|
3,00(105,6%)
|
2,66(107,3%)
|
|
|
*средняя из восьми опыто-лет;
**средняя из четырех опыто-лет;
***средняя из двух опыто-лет
Следует отметить, что только один раз за все годы наблюдений экспериментальная обработка уступила по урожайности технологии на базе вспашки. В остальные годы урожайность была выше или равна урожайности с применением вспашки. Традиционная минимальная обработка на 8-10см систематически уступала экспериментальной обработке за исключением одного засушливого года, когда ГТК по Селянинову в начале вегетации составил 0,57.
Изменения остальных элементов агротехники (севооборотов, защиты растений, системы внесения удобрений и т.д.) предлагаемая концепция не требует.
Таким образом, предлагаемая концепция позволяет более объективно подходить к выбору направления совершенствования технологии обработки почвы под зерновые культуры.
Список литературы
1. Будущее продовольствия и сельского хозяйства: Цели и альтернативы глобального устойчивого развития http//www:Foresight. The Future of Food and Farming (2011) Executive Summary. The Government Office for Science, London)
2. Дериглазова Г.М., Айдиев А.Я. Особенности возделывания ярового ячменя на склоновых землях Центрального Черноземья/ Курск: ГНУ Курский НИИ АПП, 2013, -233с.
3. Конищев А.А. Обработка почвы: вчера, сегодня, завтра. И-во ФГОУ ВПО ИГСХА им. академика Д.К. Беляева, Иваново, 2013,- 127с. (книга выставлена на сайте: www. Агроcборник.ru в разделе «Научная литература»)
4. Кормановский Л.П. Основные направления научно-технической политики в области сельскохозяйственного производства в условиях его реформирования: Материалы научно-практической конференции, Москва-ГОСНИТИ, 1995, -с.3-15
5. Манжосов В.П., Певнев М.И., Маймусов В.Н. Долевое влияние обработки почвы и удобрения на урожайность полевых культур // 3емледелие. 1994. № 1, -с.14-17
6. Масло И.П., Целуйко А.С. Экономия энергетических ресурсов в сельском хозяйстве Украины // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1986, №9, с.9-11
7. Матюк Н.С. Ресурсосберегающие технологии снижения переуплотнения почв в современных системах земледелия Нечернозѐмной зоны России. Автореферат диссертации на соискание учѐной степени доктора сельскохозяйственных наук – Москва, 1999, -42с.
8. Пружин М.К., Волобуев А.П., Кривчиков А.Е. Использование результатов многофакторного опыта в моделировании систем земледелия// Земледелие, №3, 1990, -с.67-70
9. Пупонин А.И. Обработка почвы в интенсивном земледелии Нечерноземной зоны. - М.: Колос, 1984. - 184с.
10. Пупонин А.И., Певнев М.И. Влияние разных систем обработки дерново-подзолистой почвы в интенсивном земледелии на еѐ окультуренность и плодородие // Известия ТСХА, выпуск 3 , 1986, с. 15- 24
11. Родичев В.А. Основные направления экономии топливно-энергетических ресурсов в растениеводстве // Механизация и электрификация сельского хозяйства, №9, 1986, -с.5-9
12. Юшкевич Л.В., Корчагина, Ломановский А.В. Совершенствование технологии возделывания яровой пшеницы в Лесостепи Западной Сибири // Земледелие, №6, 2014, -с.30-32
