Обработка почвы. Научные основы обработки почвы

Обработка почвы

Научные основы обработки почвы

Механическая обработка почвы  — важнейший элемент системы агротехнических мероприятий для выращивания сельскохозяйственных растений. Механическое воздействие рабочими органами машин и орудий на почву формирует в ней условия, наиболее благоприятные для произрастания сельскохозяйственных культур.

Механическая  обработка характеризуется разнообразием  и универсальностью воздействия не только на почву, но и на растение, создавая гомогенный (однородный) по плодородию пахотный слой, что способствует быстрому формированию развитой корневой системы с первых фаз роста. В процессе механической обработки любой части пахотного слоя, прежде всего посевного (0-10 см), в почве формируется оптимальное строение. Это обеспечивает мощное развитие и рост всходов культурных растений и предопределяет хорошее состояние стеблестоя посевов.

Обработка почвы в состоянии физической спелости обеспечивает хорошее крошение почвы, не распыляя ее и снижая затраты горючего на 10-14%.

При механическом воздействии на почву уничтожаются вегетирующие сорняки и их проросшие семена, находящиеся в фазе «белой ниточки», гибнут личинки вредных насекомых, а развивающиеся на растительных остатках фитопатогенные микроорганизмы лишаются благоприятных условий обитания. Кроме того, такая обработка способствует пополнению запасов почвенной влаги, сохраняя ее от бесполезного расходования в процессе физического испарения, а также успешно используется для удаления излишней влаги, одновременно улучшая воздушный и тепловой режимы почвы.

Механическая обработка — один из действенных факторов в улучшении и регулировании минерального питания растений. Заделывая органические и минеральные удобрения в различные по глубине части пахотного слоя или изменяя интенсивность микробиологических процессов варьированием способов обработки почвы, обеспечиваются наиболее оптимальные для культуры условия минерального питания.

Нельзя переоценить роль специальных  приемов механической обработки в предотвращении развития водной и ветровой эрозии почв.

По  исследованиям ряда ученых, долевое  участие обработки почвы в формировании урожая ряда культур колеблется от 3-12% в благоприятные по условиям годы и возрастает до 26-60% в экстремальных условиях.

Исходя  из изложенного, можно кратко сформулировать следующие основные задачи обработки почвы:

1. придание пахотному и посевному слою почвы наилучшего строения, в том числе вследствие улучшения ее агрофизических свойств;
2. поддержание благоприятных водного, воздушного и теплового режимов почв;
3. регулирование питательного режима для растений как целевым размещением удобрений в почве, так и регулированием интенсивности микробиологических процессов;
4. уничтожение вредных организмов и снижение в пахотном слое их обилия до безопасного порога вредоносности;
5. заделка в почву на оптимальную глубину дернины трав, растительных остатков, удобрений, мелиорантов и других агрономически ценных материалов;
6. предотвращение развития и проявления эрозионных про цессов в почве;
7. создание условий для увеличения мощности и окультуренности пахотного слоя почвы;
8. создание форм микрорельефа, обеспечивающего высококачественное проведение всех полевых работ от посева до окончания уборки культуры в оптимальные агротехнические сроки.

Технологические операции при обработке  почвы

В процессе обработки почва, подвергаясь механическому воздействию, испытывают различные трансформации, которые приводят к изменениям ее формы и качественного состояния, называемым технологическими операциями или процессами.

Крошение — это распадение целостной массы почвы на мелкие комочки (отвальные плуги, дисковые бороны) или же разрушение уже имеющихся крупных комков и глыб (зубовые бороны, кольчатые катки). Агрономически ценными признаны комочки размером от 10 до 1 мм в Нечерноземной зоне и от 3 до 0,25 мм в степных районах России, но при этом пылевидная фракция (< 0,25 мм) составляет не более 35-40 % от общей массы почвы. Наилучшее крошение наблюдается в состоянии физической спелости почвы, тогда как при пересыхании глыбы разрушаются с трудом, но сильно распыляются. На торфоболотных почвах и сильно закочкаренных участках успешнее других орудий используют фрезы различных конструкций.

Рыхление изменяет взаимное расположение комков, увеличивая некапиллярную пористость почвы. Это усиливает аэрацию, водопроницаемость почвы, но в засушливых условиях возрастает опасность ее иссушения вследствие усиления диффузии водяных паров. Эта операция лучше выполняется плоскорезами, плугам ротационными мотыгами, паровыми культиваторами и друга почвообрабатывающими орудиями.

Оборачивание почвы — одна из самых важных технологически операций. Так, при вспашке отвальным плугом при оборачивании почвы верхний слой, который обесструктурен и содержит стерню, растительные остатки, вегетирующие сорняки, вредные насекомые и их личинки, фитопатогенные микроорганизмы, семена и плоды сорняков, сбрасывается на дно борозды, а нижний оструктуренный, более свободный от вредных организмов, выносится на поверхность, создавая благоприятные условия для последующей культуры. Оборачивание необходимо для заделки на предусмотренную глубину дернового слоя многолетних трав, внесенных по поверхности удобрений, извести и других материалов. Лучшее орудие — отвальный плуг с установленными предплужниками, затем отвальные плуги и лемешные лущильники. Периодическое оборачивание способствует созданию однородного пахотного слоя, исключая резкое различие его слоев по уровню плодородия.

Перемешивание применяют для равномерного распределения обрабатываемом слое почвы вносимых материалов или для придания ему однородных (гомогенных) свойств по составу и состоянию. Тщательное перемешивание необходимо при внесении удобрений, особенно органических, неравномерность распределения которых обычно приводит к «пестрополью», выражающемуся в разной степени развития посевов и неодновременном созревании зерновых хлебов. Напротив, при местном (очаговом) внесении удобрений или их внесении в определенный слой (глубокая заделка органических удобрений на песчаных и супесчаных почвах) перемешивание почвы недопустимо. Тщательное перемешивание почвы обычно не достигается только одним приемом (вспашка, рыхление, культивация и т.п.), а возможно лишь при последовательном сочетании нескольких видов таких приемов и выполняемых обычно заблаговременно до посева культуры.

Выравнивание поверхности поля в период ранневесеннего боронования (закрытие влаги, покровное боронование и т.п.) снижает испаряющую поверхность поля на 12-20% и более, обеспечивает равномерный по глубине посев семян, повышает качество выполнения и производительность последующих полевых работ. Выравнивают поле волокушами, боронами, легкими катками, комбинированными агрегатами (РВК-3, ВИП-8 и др.).

Уплотнение почвы чаще применяется для придания верхней части пахотного слоя (посевной слой < 8-10 см) необходимого строения.

При вспашке дернины многолетних  трав под озимые пласты почвы даже после тщательного предварительного дискования укладываются неплотно, быстро пересыхают, процессы минерализации замедляются и ко времени посева почва не достигает своего естественного сложения. В этом случае, как, например, при заделке зеленой массы растений (люпин, горчица), в качестве си-дератов используют катки от легких до водоналивных.

Уплотнение  почвы необходимо как до посева (при  чрезмерной рыхлости почвы) мелкосемянных культур (просо, лен, клевер, овощные), чтобы предотвратить их просыпание на чрезмерную глубину и последующего изреживания всходов, так и после посева, чтобы обеспечить хороший контакт семян с почвой и дружное их прорастание. Последнее особенно эффективно при опасности быстрого пересыхания посевного слоя. В засушливых районах уплотнение применяют на парах или ранней зяби, создавая на глубине ниже 3-5 см от поверхности плотные прослойки почвы в 5-7 см, чтобы резко снизить диффузное испарение влаги.

Однако уплотнение влажной почвы весьма опасно после  посева. Образующаяся почвенная корка приводит к гибели проростков и сильному изреживанию всходов. Обычно уплотнение выполняют катками с неодинаковым удельным давлением на почву и раз-Ной формой рабочей поверхности. Гладкие водоналивные катки с Удельным давлением до 0,5 кг/см² (50 кН) уплотняют почву на глубину 18 — 20 см, тогда как легкие с фигурной поверхностью! (разреженный кольчато-шпоровый каток) при удельном давлении 0,05-0,1 кг/см² (5-10 кН) уплотняют почву на глубину до 5-8 см.

Подрезание вегетирующих сорняков можно совмещать с другими операциями (рыхление, оборачивание и т.п.). Часто оно выполняется стрельчатыми (экстирпаторными), односторонними (бритвенными) и плоскорезными лапами культиваторов и плоскорезов, а иногда и дисковыми орудиями.

Создание микрорельефа выражается в формировании на поле гребней, борозд, гряд, лунок, микролиманов, щелей и других образований с разнообразным назначением. Так, поделка гребней и гряд (плуги, культиваторы с окучниками и т.п.) способствует отводу излишней влаги, усилению аэрации и ускоренному прогреванию почвы; поделка лунок и микролиманов (лункообразователь ЛОД-10, приспособление к плугу ПРНТ-70000А и др.) — задержанию и впитыванию талых вод. Щелевание поперек склона (ЩН-2-140, РК-1,2) содействует поглощению дождевых и весенних вод, предотвращая водную эрозию.

Сохранение стерни на поверхности почвы играет решающую роль в предупреждении ветровой эрозии почв, особенно сильно проявляющейся на обширных открытых территориях от лесостепной зоны до зоны пустынных степей. Это достигается использованием орудий с рыхлящими рабочими органами, но не оборачивающими почву. Только при сохранении на поверхности поля не менее 300-350 стернинок на 1 м² их почвозащитная роль оказывается полноценной. Применяют плоскорезы (КПП-2,2; КПГ-2-150; КПШ-9; плуги Мальцева), а также специальные (БИГ-3, БМШ-15, ЛДГ-10, КШ-3,6 и др.) и комбинированные орудия (ЛДС-6, СЗС-2,1 и т. п.) для предпосевной обработки почвы и посева куль-1 тур, сохраняющие при этом до 70 — 86% стерни на поверхности! поля (рис. 10).

 

 

 

 

 

Приемы основной обработки почвы

Приемом называют однократное воздействие  на почву рабочими органами почвообрабатывающих машин и орудий с целью выполнения одной или нескольких операций (ГОСТ 16265 — 89).

Под основной обработкой понимают первую наиболее глубокую обработку почвы.

Вспашку выполняют плугами с  отвалами различной конструкции, что определяет несходство технологических операций по составу и качеству исполнения. Плуги с винтовыми отвалами хорошо оборачивают пласт почвы, но плохо его крошат, напротив, плуги с цилиндрической поверхностью отвала хорошо крошат пласт почвы, но плохо его оборачивают.

Если при работе плуга пласт  почвы полностью оборачивается (на 180°), то это вспашка с оборотом пласта. При неполном опрокидывании пласта почвы и косой его постановке (на 135°) на ребро обработку называют вспашкой со взметом пласта.

Однако  лучшее оборачивание и крошение пласта почвы, особенно полей, освобождающихся из-под многолетних трав, достигается при вспашке плугом с культурным отвалом и установленным перед ним предплужником. Предплужник снимает на 2/3 ширины захвата основного корпуса верхний слой почвы толщиной 8-10 см, содержащий стерню, растительные остатки, вредных насекомых и фитопатогенных микроорганизмов, семена и органы вегетативного возобновления сорняков, и сбрасывает его на дно борозды. Для того чтобы хорошо прикрыть и заделать верхний слой почвы, основной корпус должен работать глубже предплужника минимум на 10-12 см. Он поднимает на отвал этот нижний слой, который хорошо оструктурен и сравнительно свободен от вредных организмов, оборачивает, крошит его и полностью присыпает им ранее сброшенный верхний слой. Такую вспашку плугом с культурным отвалом и с предплужником на глубину не менее 20-22 см называют культурной, или классической, вспашкой (по В. Р. Вильямсу). Ее широко применяют в качестве осенней (зяблевой) вспашки в Нечерноземной и других зонах на полях, где отсутствует реальная опасность эрозионных процессов (рис. 11, 12).

 

При вспашке отвальными плугами  пласт почвы отваливается вправо. Поэтому если вспашку каждого загона, на которые разбивают поле, начинают с краев, то в середине загона образуется разъемная борозда, и такой способ называется вспашкой вразвал. Если вспашку начинают с середины загона, там образуется свальный гребень, и такой способ называется вспашкой всвал.

Для вспашки используют различные  отвальные плуги (ПЛН-5-35, ПТК-9-35, ПВН-3-35 и др.). При пользовании оборотными плугами поле не разбивают на загоны и на нем не образуются ни развальные борозды, ни свальные гребни. Такую вспашку называют гладкой.

В районах, подверженных ветровой эрозии, для  сохранения на поверхности стерни и других растительных остатков, которые предохраняют почву от выдувания и накапливают большое количество влаги в виде снега, так необходимой в засушливых степных районах, рыхление почвы проводят без оборачивания, которое называется безотвальной вспашкой. Такую вспашку на глубину 27-30 см и более, разработанную в начале 50-х годов XX в. акад. Т. С. Мальцевым, широко применяют в Западной и Восточной Сибири и европейской части России с использованием ранее безотвальных плугов, а позднее плоскорезов и глубокорыхлителей различной конструкции (КПП-2,2; КПГ-2-150; КПГ-250; ГУН-4, Параплау и др.).

В некоторых  случаях безотвальную вспашку проводят весной или даже осенью для рыхления уплотнившейся почвы с целью усиления аэрации и микробиологической деятельности, освобождения пахотного слоя от излишней влаги, разрушения плужной подошвы, а также на полях, ранее вспаханных отвальными плугами.

На  полях с невыровненной поверхностью и содержащих большое количество слаборазложившихся растительных остатков (ежегодная вспашка в одном направлении, образование кочек, куртин сорняков), хорошие результаты в качестве основной обработки обеспечивает фрезерование. При работе фрезерных орудий (ФНБ-0,9; ФН-1,25; КФГ-3,6 и др.) почва до глубины 10-20 см интенсивно крошится и тщательно перемешивается, при этом создается гомогенный пахотный или же сразу только посевной слой, куда одновременно высевают семена культур.

Нередко с основной обработкой почвы совмещают другие операции. Так, за каждым основным корпусом плуга устанавливают рыхлящие лапы, которые работают на 10— 15 см ниже пахотного слоя, способствуя лучшей водонепроницаемости и аэрации подпахотных горизонтов. Для отвода излишней воды с переувлажненных полей используют обычные плуги с кротователем, который ниже основного корпуса на глубине 35-40 см формирует дрену диаметром 4-6 см, сохраняющуюся 2-3 года на тяжелосуглинистых почвах. На вспаханных полях для формирования дрен в подпахотном слое используют специальные кротователи (РК-1,2; МД-6 и др.) (рис. 13).