Под системой обработки понимают совокупность научно обоснованных приемов основной, предпосевной и послепосевной обработок почвы, последовательно выполняемых при возделывании культур или в паровом поле севооборота.
Проектирование системы обработки осуществляют в такой последовательности:
1. Проводят агроэкологическую оценку земель, в частности геоморфологических условий (крутизна, форма склонов, микрорельеф), почвенного покрова, физических и физико-химических свойств почв.
2. Определяют место глубоких обработок под культуры в севообороте и их периодичность с учетом биологических особенностей культур. Планируют приемы минимализации основной и предпосевной обработок под культуры севооборота с учетом равновесной и оптимальной для роста и развития растений плотности почвы;
3. Определяют последовательность и сроки выполнения приемов основной, предпосевной обработок с учетом предшественников, способов и сроков внесения органических и минеральных удобрений, мелиорантов, гербицидов. Подбирают состав почвообрабатывающих агрегатов, не вызывающих переуплотнения почвы и обеспечивающих оптимальное качество ее обработки;
4. Рассчитывают потребность хозяйства в почвообрабатывающих и посевных агрегатах с учетом продолжительности выполнения технологических операций и интенсивности использования сельскохозяйственной техники.
На систему обработки почвы влияет множество факторов природного и антропогенного происхождения. Определяющую роль играет рельеф, тип почвы, условия климата. Важное значение имеют: культура, ее предшественник, засоренность поля корневищными и корнеотпрысковыми сорняками, внесение органических удобрений, время уборки предшественника.
В зависимости от глубины воздействия на почву и назначения различают основную, предпосевную и послепосевную обработки. К приемам основной обработки относят различные виды: вспашки плугами с отвалами или без отвалов, рыхление почвы плоскорезами - глубокорыхлителями, чизелевание, фрезерование и др. Приемы поверхностной обработки почвы - лущение, культивация, боронование, прикатывание, окучивание, шлейфование и др.
Современным системам земледелия соответствуют дифференцированные технологии основной обработки почвы в зависимости от биологических особенностей культур, ландшафтных условий, засоренности полей, климатических условий, степени проявления эрозии и ряда других условий. Предпосевная и послепосевная системы обработки под культуры не отличаются подобного типа разнообразием, однако, также зависят от ряда условий.
Наиболее частым предшественником большинства возделываемых культур являются зерновые культуры, после уборки которых на поле остается солома, полова и т.п. Поэтому большинство современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур предусматривает обязательные измельчение, разбрасывание и заделку пожнивных остатков в почву. Это не только обеспечивает возврат элементов питания в почву, но и улучшает ее физико-механические свойства. Измельчают солому комбайнами с приспособлениями или специальными машинами. Длина резки не должна превышать 1,5-2 см, т.к. длинная солома забивает рабочие органы почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
Послеуборочное лущение стерни и рыхление почвы с подрезанием всей растительности сразу же по мере уборки урожая является обязательным приемом при отвальной системе обработки почвы. Оно улучшает заделку стерни, уничтожает сорняки до их обсеменения, создает условия для прорастания семян сорняков, уничтожает яйцекладки, личинки и куколки вредителей, споры грибных болезней, лучше сохраняет почвенную и накапливает дождевую влагу, активизирует деятельность почвенных микроорганизмов, облегчает проведение последующих обработок и т.п.
Для высококачественного лущения стерни наряду с ЛДГ-15А, ЛДГ-20А, АЛК-10, БДП-6,3, БДВ-8,5, БДМ-7, БДП-7VW, Л-111 рекомендуется использовать культиваторы «Smaragd» фирмы Lemken (Германия), «Kombi Sistem Titan», «Delta Professional» и «Vibro Flex» фирмы Kongskilde (Дания). Рыхлительные лапы комбинированных агрегатов выполняют крошение верхнего слоя почвы на глубину 10-15 см и обеспечивают наиболее благоприятные условия для заделки растительных остатков, падалицы и т.п. Заделывающие рабочие органы: полусферические или вырезные диски, полувинтовые наральники рыхлительных лап, небольшие отвалы и т.п. выполняют качественное перемешивание пожнивных остатков, падалицы и удобрений с верхним слоем почвы. Прикатывающие рабочие органы, входящие в состав комбинированных агрегатов, обеспечивают хороший контакт заделанных растительных остатков с почвой, дополнительное крошение комков, а также выравнивание поверхности поля.
В летне-осенний период, когда завершается уборка зерновых, подсолнечника, кукурузы и сахарной свеклы, очень важно заложить фундамент урожая следующего года, своевременно и с высоким качеством провести основную обработку почвы.
От способа, срока и качества основной обработки почвы зависят влагонакопление и защита ее от эрозии, баланс доступных питательных веществ и биологическая активность, количество и состав сорняков, вредителей и болезней, качество проведения технологических операций по возделыванию всех культур. Воздействие различных почвообрабатывающих орудий должно обеспечить рыхление пахотного и подпахотного горизонтов, оборот верхнего слоя с одновременной заделкой растительных остатков и уничтожением сорной растительности, хорошее перемешивание почвы с удобрениями, выравнивание поверхности обработанного поля и т.д.
При традиционной системе обработки почвы наиболее распространенными видами основной обработки являлись обычная, улучшенная зябь, полупаровая обработка и др.
Обычную (универсальную, двухфазную) зяблевую обработку проводят на полях, сравнительно чистых от сорных растений. Она включает: лущение стерни дисковыми орудиями на 6-8 см вслед за уборкой зерновых культур; вспашку или безотвальную плоскорезную обработку после отрастания сорняков (через 15-20 дней после лущения стерни) на глубину 20-30 см в зависимости от требований культуры, мощности пахотного слоя и особенностей поля и др.
При засоренности поля корневищными сорняками обычную зяблевую обработку выполняют по методу удушения пырея. Для измельчения корневищ пырея лущение стерни проводят острозаточенными дисками на глубину 10-12 см. Отвальную вспашку проводят плугами с предплужниками после появления шилец на глубину 27-30 см. В годы с засушливой второй половиной лета вспашку своевременно взлущенной почвы целесообразно отодвинуть на более поздний срок, когда она будет хорошо крошиться.
Улучшенную (трехфазную) зяблевую обработку проводят на полях, засоренных корнеотпрысковыми сорняками (осоты, вьюнок полевой, сурепка обыкновенная и др.), под сахарную свеклу, картофель, подсолнечник и др. Она состоит из следующих приемов: дискового лущения стерни на глубину 6-8 см вслед за уборкой зерновой культуры; второго лущения после отрастания сорняков на глубину 12-14 см лемешным лущильником или плоскорезом (противоэрозионным культиватором); вспашки почвы на требуемую глубину через 15-20 дней после лемешного лущения, когда вновь появятся розетки осота и других сорняков.
При улучшенной зяблевой обработке вспашку проводят в более позднее время, почва в зиму идет неуплотненной и весной лучше аккумулирует талую воду и дольше остается рыхлой.
Полупаровую зяблевую обработку проводят в годы с влажным летом, когда пахотный слой почвы имеет физическую спелость и при вспашке не образует глыб. Она выключает следующие приемы: вспашку вслед за уборкой на глубину в соответствии с биологией культуры, под которую она проводится; боронование после выпадения обильных дождей; культивацию зяби на глубину 6-8 см по мере отрастания сорняков; глубокое рыхление уплотнившейся почвы перед уходом в зиму.
Полупаровая обработка зяби имеет преимущество в борьбе с однолетними сорняками и падалицей озимых хлебов.
Основная обработка после пропашных культур имеет особенности, связанные с их поздней уборкой.
Уборка сахарной свеклы сопровождается рыхлением почвы на глубину до 18-20 см, помимо того, что под посев свеклы применяется глубокая обработка. Поэтому достаточно ограничиться мелкой обработкой противоэрозионным культиватором, лемешным лущильником или дисковой бороной на 10-12 см. Уплотненные транспортными средствами дороги следует вспахать или обработать чизелем. После сахарной свеклы возможен прямой посев ячменя, яровой пшеницы и овса, вико - овсяных мешанок агрегатами прямого посева. Во влажные годы, когда почва переуплотняется, основная обработка состоит из дискования на 10-12 см с последующим рыхлением плоскорезами, стойками СибИМЭ на глубину до 22-25 см.
После уборки кукурузы на силос, кориандра и других относительно раноубираемых культур проводят дискование на 8-10 см. Затем после отрастания сорняков проводят рыхление или вспашку на глубину до 20-22 см. При запаздывании с уборкой рыхление или вспашку проводят сразу после дискования.
В России выделяют следующие системы обработки почвы: отвальная разноглубинная, безотвальная, плоскорезная, мульчирующая, нулевая, минимальная, комбинированная.
Набор приемов при отвальной системе обработки почвы включает: вспашку, обычную культурную, гребнистую, плантажную, ярусную, мелиоративную и др. (формирует пахотный слой, заделывает удобрения; мелиоранты, растительные остатки, сорняки, болезни и вредители), лущение (обеспечивает рыхление, частичное оборачивание и перемешивание почвы, а также подрезание сорняков); дискование почвы (обеспечивает крошение, частичное перемешивание почвы и уничтожение сорняков); боронование (обеспечивает крошение, рыхление и выравнивание поверхности почвы, а также частичное уничтожение проростков и всходов сорняков); фрезерование (обеспечивает рыхление, крошение и тщательное перемешивание почвы); прикатывание (выравнивает поверхность поля).
Приемы отвальной обработки активизируют деятельность почвенной биоты, что способствует повышению минерализации органического вещества и улучшению питательного режима почвы.
Однако отвальная обработка ведет к увеличению испарения влаги и развитию эрозии почвы, способствует активизации биологических процессов и ускорению разложения гумуса. Отвальной обработке сопутствует невыровненность микрорельефа, наличие отвальных гребней и развальных борозд, которые в дальнейшем обуславливают недружность появления всходов, роста и созревания растений, что влечет за собой потери урожая при его уборке и снижает производительность комбайнов. Оголенная от пожнивных остатков почва подвергается перегреву и иссушению под воздействием прямых солнечных лучей; За время, затраченное на вспашку, можно втрое большую площадь обработать противоэрозионным культиватором или тяжелой дисковой бороной, в 1,5-2 раза больше - чизельными и плоскорезными рыхлителями и сохранить растительную мульчу на поверхности почвы.
Наилучшие результаты дает вспашка оборотными плугами (ППО-8-40, ПНО-430, ПГПО-5-35, LM-85, RN-100, Opal, EuroOpal, VariOpal, VariTurmalin, EuroDiamant, VariDiamant, Euro-Tytan, VariTytan, Lemken, Ibis 140BZ 36-48, Vis B40-6 и др.), обеспечивающими «гладкую» пахоту без образования на поверхности поля свальных гребней и развальных борозд. Использование вместе с оборотными плугами специальных уплотняющих катков (клиновидных, спиральных, кроскильных и т.п.) крошит пласт, уплотняет и выравнивает поверхность поля, тем самым исключая дополнительные операции по обработке почвы.
Система безотвальной обработки эффективна на хорошо окультуренных почвах, слабо засоренных многолетними сорняками, и на склоновых землях. Безотвальная обработка включает периодическое глубокое безотвальное рыхление от 22 до 30 см под пропашные, зернобобовые культуры в сочетании с поверхностными и мелкими обработками под культуры сплошного посева. На тяжелых почвах безотвальное рыхление под озимые культуры проводят на меньшую глубину (18-20 см). При поверхностной мелкой обработке применяют плоскорезные, дисковые и фрезерные орудия или комбинированные агрегаты, сочетающие обработку почвы и посев. Заделку органических удобрений осуществляют тяжелыми дисковыми боронами или в систему включают приемы отвальной обработки. Безотвальная обработка может быть проведена плугами без отвалов, плоскорезами, глубокорыхлителями, чизелями и др.
При безотвальной обработке меньше, чем при отвальной, разлагается гумус и испаряется влага, повышается противоэрозионная устойчивость почвы, но ухудшаются условия для борьбы с сорняками. При применении безотвальной обработки почвы надо запастись гербицидами, чтобы быть готовым к вспышке засоренности полей.
В парах и на полях, предназначенных для посева зерновых, технических, масличных и бахчевых культур, при большой засоренности многолетними сорняками необходимо применить гербициды сплошного действия на основе 360 г/л глифосата кислоты в дозе 2-4 л/га против однолетних злаковых и двудольных сорняков, - 4-6 л/га против многолетних злаковых и двудольных сорняков, а против вьюнка полевого и бодяка полевого в дозе 6-8 л/га.
Широкое распространение получает чизельная обработка почвы. Ее рассматривают как эффективный прием рыхления уплотненных слоев почвы и разрушения плужной подошвы. Она предусматривает сочетание в севообороте глубокого чизелевания почвы на 35-40 см под пропашные, на 25-27 см под озимые с поверхностной и мелкой обработкой под культуры сплошного посева. Для глубокой обработки используют чизельные орудия ПЧ-2,5, ПЧ-4,5 с приставками, а для предпосевной - КЧП-5,4, КЧП-7,2 с пружинными рабочими органами. При глубоком чизелевании разрыхляется плужная подошва, улучшаются агрофизические свойства почвы в пахотном слое, что способствует отводу избыточной воды. Создание ступенчатого профиля в подпахотных слоях с вертикальным чередованием разрыхленных и неразрыхленных зон способствует предохранению почв от последующего уплотнения ходовыми системами тракторов и смыва ее на склоновых землях. Проникновение корневых систем растений, особенно многолетних трав, в разрыхленные зоны усиливает эффект последействия чизелевания и его положительное влияние на агрофизические свойства подпахотных слоев. Периодическое чизелевание повышает урожайность сельскохозяйственных культур, увеличивает продуктивность культур севооборота. После чизельной обработки с осени не происходит сплошного замерзания почвы, что обеспечивает благоприятные условия для впитывания талых вод и уменьшения их стока, особенно если она проводится в возможно более поздние сроки поперек склона.
Для выполнения глубокого рыхления почвы лучше применять чизельные орудия «Labrador» фирмы Lemken, «Howard Paraplow» фирмы Kongskilde (Дания) и «Bison» фирмы Maschio (Италия), глубокорыхлители Kret 7 В, Kret 5 В (Польша). Они оставляют на поверхности поля до 90% пожнивных остатков и исключают вынос нижних слоев почвы наверх, что отвечает требованиям почвосберегающих систем земледелия.
По мере повышения культуры земледелия, роста квалификации специалистов, внедрения интегрированной системы защиты растений, увеличения парка современных тракторов и сельхозмашин нового поколения и т.п. все большее распространение получают энергосберегающие системы земледелия, такие как минимальная, нулевая и мульчирующая обработки.
Минимальная обработка почвы - это научно обоснованная система обработки, обеспечивающая снижение энергетических затрат путем уменьшения числа и глубины обработок, совмещения операций иприемов в одном рабочем процессе или уменьшения площади обрабатываемой поверхности поля при использовании гербицидов для борьбы с сорняками.
Основные направления минимализации обработки почвы имеют зональный характер и сводятся к следующему:
- сокращение числа и глубины обработок в сочетании с применением гербицидов для борьбы с сорняками;
- замена глубоких обработок поверхностными, плоскорезными и использование широкозахватных орудий;
- совмещение нескольких технологических операций и приемов путем применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
Использование комбинированных машин и орудий уменьшает число проходов по полю тракторного агрегата, что ведет к уменьшению затрат, сокращению сроков проведения полевых работ и менее уплотняет почву;
- применение полосной предпосевной обработки при выращивании широкорядных культур в сочетании с внесением гербицидов.
Важным условием эффективной минимализации обработки почвы является высокий уровень агротехники, строгое соблюдение технологии, проведение механизированных работ в оптимальные агротехнические сроки и с хорошим качеством, использование эффективных средств защиты растений, внесение удобрений с учетом планируемого урожая.
При нулевой (No-till) технологии почва остается без механической обработки. Так называемый прямой высев проводят специальными сеялками, а для борьбы с сорняками, болезнями ивредителями используют пестициды. Сегодня в мире по нулевой и минимальной технологиям возделывается около 60 млн. га зерновых и 200 млн. га масличных культур, и эти площади неуклонно растут. Обоснованием их применения является то, что почвы с высоким содержанием гумуса (более 3,5%) не нуждаются в интенсивной обработке для регулирования агрофизических процессов. Они способны поддерживать оптимальную для большинства культурных растений плотность под влиянием естественных факторов. Суть сберегающих технологий обработки почвы сводится к сокращению и даже полному отказу от высокозатратных и энергоемких операций по основной и предпосевной обработке почвы. Для нулевой обработки и прямого посева используют агрегаты АПП-4,5, ППК Обь-4 ЗТ, СРП-2, СЗС-2,1 А, АПП-4,5, ПК «Кузбасс» 8,5, John Deere 1820, HorschAirseeder, KTS 4, Amazonen DMS-Primera 601 и др. Неотъемлемой частью минимальной и нулевой систем обработки почвы является периодическое разрушение плужной подошвы глубокорыхлителями.
В основе комбинированной системы обработки почвы лежит сочетание в севообороте периодической вспашки, безотвального рыхления пахотного слоя на глубину до 25-30 см под пропашные, зерновые и зернобобовые культуры с поверхностной или мелкой (дисками, культиватором, чизелем, фрезой и др.) обработкой на 10-14 см под культуры сплошного сева (озимые, однолетние травы, овес). Составным элементом комбинированной системы обработки являются периодическое глубокое (30-40 см) безотвальное рыхление или чизельная обработка один раз в 3-4 года.
Под ранние зерновые культуры на равнинных полях достаточно ограничиться обработкой на 12-15 см, для чего используют тяжелые дисковые бороны, плоскорезы, противоэрозионные и чизельные культиваторы или широкозахватные комбинированные агрегаты. Под горох, вику, бобово-злаковые смеси достаточна обработка на 14-16 см, для чего применяют противоэрозионные культиваторы, плоскорезы, комбинированные агрегаты. На склонах, с целью удержания стока талых и ливневых вод, применяют щелевание или полосное глубокое рыхление чизельными плугами, плоскорезами, стойками СибИМЭ, под сахарную свеклу, кукурузу, подсолнечник - глубокую обработку с использованием обычных, оборотных, ярусных и чизельных плугов, стоек СибИМЭ, плоскорезов - глубокорыхлителей.
Главным направлением совершенствования комбинированных систем обработки почвы является сокращение глубины и частоты обработки, совмещение технологических операций по соображениям энергосбережения и экономичности. Пример комбинированной обработки почвы в севообороте приведен в таблице 4.