Состояние изученности вопроса
Изучение разных методов обработки почвы неотъемлемо связано с воздействием их на продуктивность растений, сохранение и поддержание плодородия почвы.
Отвальная вспашка является традиционным приемом обработки почвы. Основополагающие теоретические аспекты отвальной обработки разработал В. Р. Вильямс. Он считал, что в основе создания мощного, плодородного слоя лежит культурная вспашка плугом с предплужником. Альтернативой данному методу служит технология обработки почвы, высказанная еще в 19 веке И. Е. Овсинским. В своей работе « Новая система земледелия» он доказал преимущества мелкой обработки почвы, но как оказалось данной обработке сопутствует, высокая засоренность посевов и понижение урожайности культур, в связи с чем она не получила всеобщего распространения.
«Система обработки почвы, основывается на том, что верхний слой почвы в ходе обработки необходимо оставлять на верху, так как именно в нем, разлагаясь, органические остатки растений будут формировать обогащенный перегноем слой. Именно этот слой является источником улучшения поглотительной способности почвы, а именно способствует наилучшему проникновению влаги в почву и нормальному газообмену» (И. Е. Овсинский, 1909).
Следует отметить, что еще до Овсинского, первые детальные указания о роли мульчи, естественно сформированной структуре слоев почвы и ненадобности вспашки, дал Д.И. Менделеев. Эту систему продвигали и в других странах (Германии, Голландии, Франции).
Еще в 80-гг. 19 столетия русские ученые П. А. Костычев и Д. И. Менделеев допускали, что обработка с оборотом пласта не является необходимым и обязательным приемом.
Значительным продвижением в развитии агрономической науки стала система безотвальной обработки почвы, предложенная Т. С Мальцевым. Так, Мальцев Т. С. определил основную цель безотвальной технологии – помогать однолетним культурам, регулярно повышать плодородие почвы.
Традиционная глубокая обработка сильно влияет на процессы жизнедеятельности микроорганизмов, разрушает структуру почвы посредством нарушения нормального протекания режимов в ней. Мальцев утверждал, что необходимо проводить лишь мелкую поверхностную обработку, а не пахать поле каждый год. Помимо поверхностной обработки он предложил проводить в паровом поле глубокое безотвальное рыхление, что приведет к наиболее положительному развитию питательного и водно-воздушного режимов, повысит уровень окультуренности как верхних, так и нижних слоев почвы.
В 1943 году американский фермер Э. Фолкнер выдвинул идею замены
отвальной вспашки поверхностной безотвальной обработкой, обоснованием которой было мнение, что глубокая вспашка с оборотом пласта приводит к нарушению, протекающих в почве режимов, что, в конечном счете, способствует развитию эрозионных процессов.
Последующее развитие идея безотвальной обработки почвы получила в исследованиях, проведенных ВНИИ зернового хозяйства и, стала неотъемлемой составляющей в системе почвозащитного земледелия, созданной А. И. Бараевым.
Исследования, проведенные Бараевым и его сотрудниками, показали, что плоскорезная обработка способствует не только сохранению, но и накоплению гумуса. Как свидетельствует практика максимальный эффект плоскорезной обработки, достигается в условиях засушливого климата и на мало плодородных почвах.
Благодаря плоскорезной системе обработки на поверхности почвы накапливается больше растительных остатков, сохраняется стерня, а также запас продуктивной влаги. При использовании безотвальных орудий этот запас примерно на 15-35 % больше, нежели при вспашке с оборотом пласта.
Таким образом, безотвальная система заметно снижает негативные последствия, которые возникают при воздействии плуга, катков и борон. Она направлена на получение высоких урожаев при одновременном снижении трудовых материально-технических и энергетических затрат.
Почвозащитная система земледелия внедрялась в период активного освоения больших площадей залежных и целинных земель степи. Использование традиционной обработки привело к нарушению структуры почвы, развитию ветровой эрозии.
Отвальная обработка способствует глубокой заделке семян сорных растений, предотвращая их уничтожение. Безотвальная же обработка позволяет истреблять сорняки более эффективно, так как семена остаются в верхних слоях почвы и дружно прорастают, а постоянная обработка этого слоя приводит к тому, что большая часть семян сорняков уничтожается.
Многочисленные наблюдения на практике и в хозяйствах, и в отдельных опытах показали, что рационально осуществляемая почвозащитная система обработки препятствует росту сорняков.
Как показали исследования многих ученых, поверхностная обработка наиболее эффективна и выгодна после пропашных предшественников. Затраты в 1,5 раза ниже по сравнению с плужной обработкой (Шевченко М. В., Буденный Ю. В 2002 , Попов С. И., Буденный Ю. В. и др. 2004).
Овсинский И. Е. (1911) писал: «Плодородие почвы можно повысить, используя только мелкую обработку, которая позволяет сформировать рыхлый верхний слой, обогащенный растительными остатками, служащие источником энергии для почвенных организмов».
Исходя из опытов на полях, обрабатываемых плоскорезами, гумус накапливается в верхнем слое в значительно большей степени, чем в нижележащих слоях (Кирюшин В. И. 1972).
Обработка почвы один из важнейших процессов, влияющих на засоренность посевов. Согласно мнению Судакова Л. П., Ненайденко Г. Н. (1991), среди различного множества явлений природного характера, отрицательно влияющих на сельское хозяйство, наиболее негативное влияние на эффективное плодородие почвы, а также на снижение урожая и его качество, оказывает засоренность посевов.
На распределение семян сорняков по слоям пахотного горизонта оказывает непосредственное влияние, применяемая технология обработки: при минимальной обработке они скапливаются в верхнем слое почвы, а при отвальной распределяются более равномерно. Поэтому, при безотвальной технологии обработки посевы засоряются больше (Родина Н. А. 1998).
Существует несколько мнений, определяющих эффективность способов основной обработки почвы. Одни ученые доказывают увеличение засоренности и снижение показателей урожайности зерновых при переходе на безотвальную обработку (Михкельман В. А., Коновалов Ю. Б., Осипова Е. Ф., 1998, Дубов А. Б., Лопачев Н. А.,1999).
Согласно исследованиям Жабина А. М., Горшкова В. А.(1998) применение минимальной обработки на одном поле в течение 2-3 лет непременно приводит к быстрому увеличению засоренности посевов.
Наблюдения Воронцова В. А., Морозова И. В., Федорова В. А. (2000) показали, что разные способы обработки неодинаково влияют на засоренность почвы сорными растениями. Было зафиксировано увеличение засоренности посевов ячменя при поверхностной обработке почвы. При отвально –плоскорезном (комбинированном) способе обработки и на фоне разноглубинной плоскорезной обработки засоренность была на уровне контроля разноглубинной отвальной обработки.
Этого мнения придерживается также Борин А. А. (1995) так как проведенные им исследования показали, что в условиях Ивановской области засоренность посевов при безотвальной технологии обработки, существенно выше, чем при обработке с оборотом пласта.
С другой стороны ряд исследователей отмечают, что хотя минимальная обработка и приводит к увеличению засоренности посевов по сравнению с отвальной технологией, однако снижения урожайности зерновых столь явно не происходит. Как отмечают Козаченко М. Р., Манзюк В. Т. (1993), плоскорезная обработка способствует росту засоренности (в 1,7 раз) по сравнению с отвальной обработкой, но не влияет на снижение урожая зерновых, а при использовании минеральных удобрений способствует его росту, что связано с подавлением сорных растений более развитыми культурными.
При безотвальном приеме обработки семена сорняков скапливаются в поверхностном слое, это способствует развитию благоприятных условий для их дружного прорастания, и они уничтожаются в период осенней и весенней обработки почвы Алабушев В. А. (2001).
Результаты исследования, проведенного Габибовым М. А., Кузнецовым Н. П., Круговым Д. Е. (1990) показали, засоренность слоя почвы 0 – 10 см по безотвальной технологии обработки уменьшилась на 30 – 55%, а по вспашке увеличилась на 2%.
Таким образом, внедрение безотвальной технологии обработки, должно основываться на объективности ее использования. Как говорил Д. Н. Прянишников: «…Всякий прием хорош на своем месте. Глубокая вспашка необходима во влажное время года, для накопления влаги, в сухое же время, для сбережения влаги уместна поверхностная обработка почвы».
Ивановская область расположена в южной части почвенной подзолистой зоны. Преобладающие почвообразовательные процессы подзолистый, дерновый и болотный. Тип почв-дерново-подзолистый, с небольшим содержанием гумуса, тяжелого и среднесуглинистого механического состава, местами заболоченные, а в долинах рек аллювиальные, суглинистый в северо-восточной части региона, супесчаный в центральной и южной. С агрономической точки зрения почвы Ивановской области всегда относили к низкопродуктивным, требующим постоянного окультуривания. Среднее содержание гумуса по области колеблется в районе 1,8%.
Исследования показали, что замена отвальной системы обработки безотвальной технологией не оказало значительного влияния на урожай, однако имело место более высокая засоренность посевов. С другой стороны плоскорезная обработка требует меньших экономических затрат. Так, расход топлива при вспашке составляет 14,9 кг/га, а производительность 0,85 га/ч, при безотвальной обработке эти показатели составляют 8,2 кг/га и 1,4 га/ч, соответственно (Борин А. А., Блинов А. М., 1989).
Решение проблемы обработки почвы – это одна из важнейших задач, стоящих перед системой земледелия. Поэтому обработка почвы должна быть направлена на: поддержание всех режимов протекающих в почве (питательного, водного, воздушного); накопление и сохранение влаги; улучшение агрофизических свойств; поддержание жизнедеятельности микроорганизмов; заделку растительных остатков; создание мощного плодородного пахотного слоя почвы; борьбу с вредителями, болезнями и сорной растительностью; предотвращение деградации почв.
Воспроизводство гумуса в почве - основа сохранения почвы как ресурса, который является жизненно важной гарантией существования человечества. Сегодня антропогенный процесс затрагивает все большее количество пахотных земель нашей страны. Вследствие малого поступления в почву органических и минеральных удобрений, низкой их гумификации, активной минерализации гумусовых веществ и развития эрозионных процессов происходит снижение содержания гумуса, ухудшается его состав. Последнее приводит к изменениям структуры и агрегатного состояния почвы, ухудшению биологических и агрохимических показателей, деградации почвы и снижению продуктивности.
Гумус – это органическое вещество почвы, возникающее вследствие биохимического разложения животных и растительных остатков и синтеза гумусовых органических веществ микроорганизмами. В гумусе содержатся важные элементы питания растений, которые под влиянием микроорганизмов становятся доступными для растений (Советская энциклопедия, 1969-1978).
Изучением влияния различных приемов обработки почвы на содержание, образование количественный и качественный состав органического вещества занимаются В. С. Полоус, В. А Чернышев, М. И. Комаров другие.
Согласно исследованиям, проведенным В. С. Полоус (2011), возделывание полевых культур по энергосберегающим технологиям (осенним) приводило к формированию положительного баланса гумуса за ротацию севооборота.
По данным Комарова М. И. (2016) вспашка, в отличие от безотвальной обработки, ускоряет процесс разложения органического вещества.
Наблюдения Васецкой А. Н.(2016) показали, что имело место положительное воздействие ежегодной неглубокой плоскорезной обработки на сохранение гумуса на обыкновенных карбонатных черноземах.
Минимальная обработка, проводимая в опытах Н. Р. Пастух и Т. И. Григора (2009), способствовала ослаблению процессов минерализации гумуса и усиленному образованию гумусовых веществ. Положительный результат получен также в слое почвы на глубине 20-40 см. Эффект, достигнутый посредством применяемой безотвальной технологии, позволил получить высокий урожай озимой пшеницы в опыте, который составил 4,3 т/га.
Изучая в стационарном полевом севообороте различные технологии обработки А. А. Борин и А. Э. Лощинина (2013) пришли к выводу, что они не оказали значительного влияния на агрохимические показатели почвы. Так, показатели содержания гумуса в слое 0-20 см перед закладкой опыта (1989) были не выровнены. Наибольшее содержание гумуса в почве наблюдалось при безотвальной и комбинированной обработках - 2,41% и 2,23% соответственно, при вспашке содержание гумуса было ниже и составило 2,07%. Эта закономерность сохранилась в течение трех ротаций. Также следует сказать, что традиционная для Нечерноземной зоны отвальная обработка позволяет создать наиболее однородный по содержанию органического вещества горизонт. Плоскорезная обработка способствует дифференциации гумуса по слоям, и наибольшее его содержание наблюдается в слое 0-10 см.
Таким образом, исходя из многочисленных фактов, можно сделать вывод, что безотвальная технология имеет ряд преимуществ по сравнению со вспашкой.
Цели и задачи исследований
Цель моей дипломной работы: изучить и проанализировать, как воздействуют на озимые культуры различные системы обработки почвы.
Задачи:
1. Понять, какое влияние оказывают разные приемы обработки на свойства почвы; круговорот питательных веществ; режимы и процессы, которые происходят в обрабатываемом слое; засоренность посевов; рост и развитие культур; урожайность; жизнедеятельность микроорганизмов.
2. Выяснить насколько экономически эффективней каждая из применяемых технологий обработки почвы под озимые культуры.