В основу классификации систем и способов обработки почвы положен характер (с оборотом и без оборота) и интенсивность воздействия на почву (глубокая, разноглубинная, мелкая, поверхностная и другие) (рисунок 2.1). 
Рисунок 2.1 – Обобщенная технологическая схема возделывания
сельскохозяйственных культур
Предложенная классификация охватывает основные системы основной обработки, которые нашли отражение в публикациях [1, 2]. Нужно отметить, что часто нет четкого определения систем минимальной и адаптивной систем обработки почвы. К минимальной относят все виды систем, которые позволяют снизить интенсивность воздействия на почву по сравнению с отвальной обработкой и снизить затраты на основную обработку почвы. Еще большая неопределенность с адаптивной системой обработки почвы, хотя многие исследователи отмечают ее перспективность. К этому вопросу мы вернемся ниже.
В зональных системах земледелия [3] и публикациях [4–17] предложено большое число способов, рабочих органов и орудий для основной зяблевой обработки почвы: вспашка, безотвальные обработки плоскорезами-глубокорыхлителями, культиваторами-плоскорезами, стойками СибИМЭ и параплау, тяжелыми культиваторами типа КТС, чизельными рабочими органами, щелевой способ, сочетание поверхностных обработок с щелеванием и другими рабочими органами для глубокого рыхления.
С 70-х годов прошлого столетия в России активно ведутся исследования по системам обработки почвы, в результате чего получили разностороннюю оценку в разных зонах страны системы отвальной, комбинированной, безотвальной разноглубинной, почвозащитной, мульчирующей, минимальной и других вариантов [4-18] установлено, что традиционные представления о необходимости регулярного рыхления почвы преувеличены, поскольку равновесная плотность многих видов почв оказалась близкой к оптимальной для зерновых и некоторых других культур. Излишняя рыхлость почв в условиях засушливого климата приводит к увеличению расхода влаги, а минимализация почвообработки благоприятствует улучшению водного режима агроценозов в этих условиях. Оставление же на поверхности почвы пожнивных остатков способствует увеличению весенних запасов влаги, предотвращают ветровую и в определенной мере – водную эрозию [19-21].
Минимальные обработки по сравнению с отвальной обработкой существенно сдерживают процесс минерализации органического вещества почвы и предотвращают миграцию азота за пределы корнеобитаемого слоя. Кроме того, при реализации систем минимальной обработки почвы снижаются затраты ГСМ и труда при возделывании сельскохозяйственных культур.
В последние годы минимализацию почвообработки рассматривают как одно из направлений экологизации земледелия. При этом особое внимание уделяют мульчированию поверхности почвы, поскольку мульча выполняет в какой-то мере роль степного войлока. Сегодня усиливается внимание к регулированию режима органического вещества и активизации почвенной биоты [22].
Разнообразие систем обработки почвы определяется не только экологическими условиями, но и уровнем интенсификации производства (экстенсивные, нормальные и интенсивные агротехнологии). Возможности минимализации почвообработки возрастают по мере обеспеченности средствами химизации земледелия и роста профессиональных знаний работников.
Схема дифференциации систем обработки почвы применительно к основным зональным типам почв и уровням интенсификации земледелия показана в таблице 1.
Таблица 1 – Системы основной обработки почв зонального ряда [18]
| Типы почв | Уровни интенсификации земледелия | ||
| экстенсивный | нормальный | интенсивный | |
| Дерново-подзолистые Серые лесные Черноземы оподзоленные и выщелоченные | О О О | О О, К о,к,м | К к,м к,м |
| Черноземы типичные Черноземы обыкновенные и южные Черноземы солонцеватые Темно-каштановые солонцеватые | о о, к к к | к,м м м м | ММ, Н мм,н м м |
| Примечание: О - система отвальной вспашки, К - комбинированная система обработки почв, М - мульчирующая, Мм - мульчирующая минимальная, Н - нулевая |
В пределах конкретных зон обработку почвы дифференцируют в соответствии с биологическими особенностями возделываемых культур, разнообразием агроландшафтных условий и т.д. Это означает, что современные системы обработки почвы должны быть адаптированы к комплексу природно-производственных условий сельхозтоваропроизводителей.
В целом можно отметить, что есть явная тенденция к минимизации затрат на обработку почвы и возделывание сельхозкультур (особенно, зерновых), сохранению и воспроизводству почвенного плодородия за счет использования растительных остатков и сидеральных культур, дифференциация систем и способов обработки к конкретным почвенно-климатическим условиям.
Для обеспечения обозначенных выше технологий нужны соответствующие машины и оборудование, поскольку к качеству технологического процесса поверхностной обработки почвы предъявляются вполне конкретные требования:
– поверхностнаяобработка почвы производится в лесостепных и южной части северолесостепных зонах Западной Сибири по залежным, отвальным, стерневым и мульчированным агротехническим фонам на глубину 5-8 см (в зависимости от зоны применения) при влажности почвы до 25 %;
– крошение пласта при обработке почвы должно выполняться с преобладанием почвенных комков (до 80%) размером до 2,5 см;
– уничтожение сорных растений должно быть не менее 95 %;
– гребнистость поверхности ±2-4 см;
– глубина обработки поля должна быть устойчивой с отклонением от заданной не более ±2см;
– количество эрозионно-опасных частиц размером менее 1 мм в верхнем слое почвы (0-5 см) не должно возрастать по сравнению с их содержанием до выполнения данной операции.
Существующие же технические средства не обеспечивают в полном объёме решение вопросов поверхностной обработки почвы и задача по их совершенствованию является актуальной.
Вследствие с этим предлагается использование опытного образца почвообрабатывающей машины бороны кольцевой секционной «Лидер-БКС-8» для поверхностной обработки почвы с выполнением следующих функций:
– обработка почвенного пласта на заданной глубине;
– вычесывание сорной растительности на глубину до 8 см при различной влажности почвы (до 35 %);
– разрушение почвенной корки поверхностного слоя почвы;
– создание мульчирующего слоя на поверхности почвы;
– создание плотного семенного ложа.
По результатам проведенных научных исследований по заданию в 2013 г. установлено, что наиболее полно стратегии адаптивно-ландшафтного земледелия, связанной с обработкой почвы, отвечает поверхностная обработка с использованием ротационных рабочих органов (бороны кольцевой секционной «Лидер-БКС-8»). Применение кольцевой бороны «Лидер-БКС-8», состоящей из колец с формой усеченного конуса, обеспечивает совмещение нескольких операций: вычесывания сорняков, выравнивания поверхности и уплотнения семенного ложа. Совмещение этих операций позволяет ликвидировать разрыв между их проведением, значительно сократить расход энергии, уменьшить воздействие рабочих органов и движителей на почву, при этом борона обеспечивает уничтожение сорных растений на уровне 85 %.
В соответствии с основными требованиями к качеству технологического процесса и выполнением изложенных выше функций планируется в экспериментальном образце технического средства для поверхностной обработки почвы использование батарей, состоящих из колец, выполненных в виде усечённого конуса (рисунок 2).
Особенности конструкции («Лидер-БКС-8») - двухрядное расположение рабочих органов, выполненных в виде батарей конических колец диаметром 700 мм и расположенных под углом атаки 250. Основными рабочими органами машины являются кольца. Рабочий орган выполнен в виде расположенного под углом к направлению движения кольца. Кольцо имеет форму усеченного конуса и соединено посредством спиц со ступицей или осью. Большее основание кольца направлено вперёд по ходу движения и имеет рабочую кромку толщиной 6-12 мм. Поверхность рабочей кромки наклонена наружу от плоскости большего основания. Угол наклона поверхности рабочей кромки больше 20 градусов. Такое конструктивное выполнение позволяет повысить эффективность уничтожения сорняков, преимущественно вырыванием, и качество обработки почвы за счёт увеличения заглубляющей способности кольца.
При этом нужно отметить, что вариант технологии, основанной на механическом способе борьбы с сорняками, в отличие от химических способов, может применяться на паровом поле вне зависимости от фазы вегетации сорняков и погодных условий (осадки не оказывают влияния на эффективность). После обработки почвы, высохшие измельченные растительные остатки, перемешанные с землей, являются «одеялом», предохраняющим почву от потерь влаги, и источником питательных веществ. Кроме того, нужно отметить высокую экономическую эффективность использования «Лидер-БКС-8».