Эволюция технологий и научные основы обработки почвы в земледелии

В процессе смены общественно-экономических формаций, развития естественных наук, технического перевооружения земледелия обработка почвы претерпела значительные изменения.

На заре земледелия, когда человек переходил от простого сбора плодов и охоты к оседлому образу жизни и постоянному выращиванию растений, он познал, что последние лучше произрастают на предварительно обрабатываемой почве. Первобытный человек, разрыхляя почву, стремился лишь к одной понятной им цели — заделать семена. Он не знал, что происходит с обрабатываемой почвой и с растениями, которые он возделывает, но потребность в рыхлении почвы вызывалась необходимостью, подтвержденной опытом и наблюдениями. Но со временем он понял, что, обрабатывая землю, можно уничтожать ненужные растения, заделывать их семена, дернину, пожнивные остатки, выравнивать поверхность поля и этим увеличивать сбор плодов. И человек начал сознательно обрабатывать почву. Для лучшего рыхления и большей производительности труда он постоянно совершенствовал орудия обработки почвы.

Первоначально земледелец осваиваемые земли разрабатывал вручную. Это был период мотыжной обработки почвы. Примитивные орудия обработки обеспечивали мелкое рыхление верхнего слоя почвы без ее оборачивания и частичное подрезание сорняков. Использование в земледелии животных способствовало совершенствованию почвообрабатывающих орудий. Первобытная мотыжная система обработки постепенно смени-

Научные основы

и задачи обработки почвы 89 лась сошной. Однако орудия оставались примитивными, воздействовали в основном только на верхний слой почвы. Сорные растения продолжали оставаться серьезной помехой в получении урожаев, удовлетворяющих потребности земледельца.

Огромный прогресс в области обработки почвы вызван появлением металлического плуга во второй половине XVIII в. в Англии, Бельгии, Голландии, США и несколько позднее в Германии. Создание Р. Саксом (1863) плуга с передком и предплужником и применение конно-воловой тяги уже в XIX в. позволило многим земледельцам познать преимущество глубокой обработки почвы. В последующие годы ее приемы совершенствовались главным образом в результате изменения формы отвала плуга, а также создания орудий, дополняющих плужную вспашку.

Система обработки почвы почти до конца XIX в. развивалась эмпирически. Развитие теории обработки почвы до первой половины XX в. было в основном направлено на обоснование культурной вспашки плугами с предплужниками и для создания мощного плодородного пахотного слоя. В рекомендациях ученых А. В. Советова, В. В. Докучаева, В. Р. Вильямса и других давались наставления на максимально глубокое рыхление почвы с обязательным оборотом пласта. Необходимость ежегодной отвальной обработки В. Р. Вильямсом объяснялась целесообразностью заделки пожнивных остатков возделываемых культур на дно борозды в анаэробных условиях (это вело к неизбежному превращению их в гумус), а также необходимостью восстановления структуры верхней части почвы. Данное положение долгое время оставалось незыблемым, но, как показала практика, выводы оказались ошибочными.

Однако и чрезмерно интенсивная обработка почвы приводит к разложению гумуса, потере питательных веществ, разрушению структуры почвы, усилению эрозионных процессов, переуплотнению почвы, увеличению энергозатрат.

Рис. 12. Железный плуг на конной тяге:

1 — лемех; 2 — отвал; 3 — нож для прорезания дернины; 4 — рама;

5 — ручки пахаря для управления плугом

В настоящее время в условиях интенсификации земледелия в комплексе мероприятий по выращиванию урожая обработке почвы отводится ведущая роль, так как этот агротехнический прием является универсальным средством воздействия на многие физические, химические и биологические свойства почвы. Только путем механического воздействия на почву рабочими органами машин и орудий можно создать оптимальные условия для роста корневой системы культурных растений, достичь высокой эффективности удобрений, средств защиты растений.

Некачественная обработка почвы может свести на нет все затраты по применению высокоурожайных сортов, удобрений, гербицидов и других агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных культур.

Обработка почвы — одно из основных звеньев системы современного земледелия. На нее приходится в полеводстве 35 % энергетических и 25 % трудовых затрат. Поэтому постоянно изыскиваются пути их сокращения, энергоемкие приемы заменяются менее энергоемкими. Но не только экономические причины заставляют разрабатывать и внедрять энергосберегающие приемы обработки почвы. Не менее важно сохранить почву от переуплотнения в результате многочисленных проходов по полю тяжелой техники и транспортных средств, снизить отрицательное влияние на агрономические свойства почвы интенсивных обработок, защитить от эрозии, сохранить и повысить плодородие почвы. Следовательно, обработка почвы должна иметь почвозащитную направленность.

Велика роль правильной обработки почвы в предотвращении водной и ветровой эрозии. Довольно существенно влияет обработка на температурный режим почвы. Обработка почвы коренным образом улучшает почвенные условия жизни сельскохозяйственных культур. Поэтому ее считают одним из факторов повышения плодородия и окультуренности почвы.

Механическая обработка почвы изменяет строение пахотного слоя, в результате обеспечиваются наиболее благоприятные условия для протекания биологических, физико-химических, физических процессов в почве.

С помощью механической обработки в почву заделываются растительные остатки, органические и минеральные удобрения, запахиваются сидераты, создаются условия для хорошей заделки семенного материала сельскохозяйственных культур на оптимальную глубину.

Обработка почвы — важное средство в борьбе с сорными растениями. Как известно, в пахотном слое почвы находится огромное количество семян и органов вегетативного размножения сорняков, способных образовать новые растения. Все они должны быть уничтожены различными обработками почвы. Наибольший эффект обеспечивают соответствующие Система обработки почвы">системы обработки почвы, представляющие ряд взаимообусловленных приемов, выполняемых в определенной последовательности.

Существенна роль обработки почвы в борьбе с болезнями, вредителями посевов и дезинфекции почвы. Глубокая зяблевая вспашка с предва-

Научные основы

и задачи обработки почвы 91 рительным лущением и полупаровая обработка обеспечивают подавление многих скрытостебельных вредителей, ряда заболеваний, передающихся через почву.

Влияние агротехнических мероприятий на почвенные процессы

Переход на интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур потребовал большого внесения минеральных удобрений, применения пестицидов. Кроме того, в почву могут попадать промышленные и бытовые стоки, отходы крупных животноводческих ферм. Большинство из них относится к соединениям искусственного синтеза. Накапливаясь в почве, они отрицательно влияют на ее плодородие. Обработка почвы способствует активизации деятельности сапротрофных микроорганизмов по разрушению этих соединений.

Механическая обработка почвы — это не только создание наиболее благоприятных условий для развития растений, но и могучее средство активного воздействия на многие коренные свойства почвы. Прежде всего, это относится к дерново-подзолистым почвам, у которых гумусированный горизонт мал, а под ним залегает малоплодородный подзолистый. Только обработкой, и прежде всего вспашкой с припахиванием и подпахотным рыхлением подзолистого слоя в сочетании с применением удобрений, известковых материалов, удается вовлечь эти слои в культуру, сделать более мощным аккумулятивный горизонт. В результате постепенного углубления можно на длительное время создать глубокий высокоплодородный, чистый от сорняков пахотный слой.

Таким образом, основными задачами механической обработки почвы являются:

• сохранение и повышение плодородия почв с целью получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур;
• изменение строения и агрегатного состава обрабатываемого слоя почвы для создания благоприятного для растений водного, воздушного, теплового и питательного режимов, обеспечение активизации микробиологических процессов, более мощного развития корневых систем культурных растений;
• усиление круговорота питательных веществ путем вовлечения их из более глубоких горизонтов почвы;
• очищение почвы от сорных растений, их семян и вегетативных органов размножения, а также возбудителей болезней и вредителей сельскохозяйственных культур;
• заделка в почву растительных остатков и удобрений;
• предупреждение эрозионных процессов и связанных с ними потерь воды и питательных веществ;
• лишение жизненности многолетней растительности при обработке полей из-под многолетних трав, целинных и залежных земель;
• изменение формы поверхности почвы в целях регулирования водного и теплового режимов; создание оптимальных условий для заделки семян на оптимальную глубину, ухода за посевами и уборки урожая.

Следовательно, обработка почвы решает комплекс механических (физических), химических и биологических задач. Ее нужно дифференцировать в зависимости от биологических особенностей данной культуры и последующей культуры севооборота, целей обработки: заделки навоза, минеральных и известковых удобрений, сидератов, борьбы с сорняками, противоэрозионных процессов, гранулометрического состава и др.

Способы, приемы и системы обработки почвы

Задачи, возникающие при обработке почвы в целях создания оптимальных условий для жизни растений, решаются различными способами, приемами и системами.

Способ механической обработки почвы — это характер и степень воздействия рабочими механизмами почвообрабатывающих орудий и машин на изменение профиля (сложения), природную разнокачественность обрабатываемого слоя почвы в вертикальном направлении. Различают отвальный, безотвальный, роторный и комбинированный способы.

Отвальный способ обработки почвы и его назначение

Отвальный способ — это воздействие рабочими механизмами почвообрабатывающих орудий и машин на почву с полным или частичным оборачиванием обрабатываемого слоя для изменения местоположения разнокачественных слоев или генетических горизонтов почвы в вертикальном направлении в сочетании с усиленным рыхлением и перемешиванием почвы, подрезанием и заделкой надземных органов растений и удобрений в почву.

Все виды обработки целинных земель, залежей, пласта многолетних трав, лугов и т. п. проводятся плугами разных типов с отвалами.

Классификация и применение различных форм отвалов

Качество плужной обработки почвы в значительной степени зависит от формы отвала. Плуги по форме отвала подразделяются на:

• винтовые;
• цилиндрические;
• полувинтовые;
• культурные.

Форма отвала влияет на оборачивание, крошение пахотного слоя.

При вспашке плугом с винтовой формой отвала пласт хорошо оборачивается, но плохо рыхлится. Плуги с винтовой формой отвала и обязательно с дисковыми ножами применяются для обработки связных сильнозадернелых почв (целина, залежь, луг, пастбище).

Поверхность цилиндрического отвала представляет в вертикальном разрезе часть окружности. При вспашке плугом с цилиндрическим отвалом пласт сразу резко и круто поднимается и отбрасывается в сторону борозды. Достигается хорошее крошение, но плохое оборачивание. Цилиндрический отвал рассчитан на вспашку рыхлых почв. На связных и задернованных почвах он не пригоден, так как дает глыбистую пашню.