Уплотнении почвы: «тихий вор» на ваших полях
Однажды знакомый агроном, чтобы наглядно показать – насколько уплотнилась почва, заехал на убранное сентябрьское поле и проехал несколько километров по нему на своей легковушке. Не застрял в пашне ни разу. Уплотнение почвы в результате воздействия сельскохозяйственных машин постепенно убивало пашню, превращая ее в аналог грунтовой дороги.
Фермеры всего мира упорно ищут новые технологические решения, чтобы свести к минимуму уплотнение почвы. Легкие автономные транспортные средства в недалеком будущем, похоже, могут оказаться одним из таких решений. Во всяком случае Брэди Бьёрнсон, старший менеджер компании Topcon Agriculture придерживается такого мнения.
По его словам, длительные и обширные исследования, проводившиеся компанией, однозначно подтвердили заметное влияние уплотнения почв на урожайность и рентабельность сельского хозяйства. Уплотнение почвы снижает эффективность сельскохозяйственного производства, увеличивает затраты на обработку полей, способствует снижению урожайности. Исследования, проведенные в Великобритании, показали, что предотвращение уплотнения почвы увеличивает общую прибыль более чем на 132 доллара с гектара. В ходе опроса также выяснилось другое важное обстоятельство: фермеры, как правило, не знают, на какой площади своих угодий они реально уже уплотнили почву и тем самым сократили урожайность. Между тем, ученые из Пражского университета естествознания под руководством профессора М. Крулика в 2009 году провели исследования уплотнения почвы в свеклосеющем хозяйстве. Запись треков движения всей техники по полю в течение года показала, что почти на 90% поля есть колеи, оставленными сельхозмашинами.
При этом средний вес трактора составляет порядка 10-20 т, зерноуборочный комбайн — до 30 т, а самоходный свеклоуборочный — 50-60 т. В среднем техника выезжает на поля около 12-15 раз за сезон.
Уплотнение почвы росло с каждым годом, превратившись в последнее время в «тихого вора», который отнимает у сельхозпроизводителя солидную часть урожая.
Посчитать уплотнения
Определить уплотнение и его глубины можно с помощью пенетрометра. Этот инструмент позволяет фермеру измерить участок, где произошло уплотнение почвы, глубину, на которой оно сформировалось и усилие, которое потребуется для проникновения в этот слой для его разрушения.
Многие компании-производители в последние годы стали создавать датчики и целые системы, позволяющие оценить состояние полей и выбрать подходящий способ и агрегаты для борьбы с уплотнением почвы. На рынке уже представлены датчики вращения и цилиндрические преобразователи систем, откалиброванные для стандартных условий, а также ультразвуковые датчики, обеспечивающие обратную связь в реальном времени для корректировки глубины обработки почвы. И такие датчики, видимо, станут особенно востребованы там, где от мощной и тяжелой техники отказаться будет сложно.
Оптимизация, «одноразмерный» технопарк и гусеницы
Во многих странах с большими площадями полей традиционно применяется мощная и тяжелая сельхозтехника. Крупное сельское хозяйство Северной Америки, России, Канады, где поля в 1000 акров являются нормой, требует именно таких агрегатов. Но если отказаться от тяжелой техники нет возможности, может, стоит подумать о «правильных маршрутах» для тяжелых тракторов и комбайнов?
Как показал опыт, частично сократить уплотнение можно за счет дистанционного управление сельскохозяйственными машинами с оптимизацией маршрутов ее движения по полю. Заметную пользу может принести и подбор сельскохозяйственных машин с одинаковой шириной колеи. Это обеспечит уплотнение почвы только на небольшой части поля, оставляя остальную его часть нетронутой. Например, в США такой подбор является обычной практикой с учетом того, что большинство сельскохозяйственной техники обладает базой в 30 или 40 футов.
Кроме этого, механизаторы могут использовать шины сверхнизкого давления и шины повышенной флотации (SFT). А при замене комбайнов можно начать приобретать машины на гусеничном ходу. Сейчас такие комбайны становятся все более популярными и в Северной Америке, и в Европе. Ведущие американские производители отгружают на внутренний рынок уже каждый третий-четвертый комбайн на гусеничном ходу.
Российский опыт
В России накоплен собственный опыт снижения давления на почву — установка сдвоенных и строенных колес, который активно использовался в 80-е годы прошлого столетия. Применение сдвоенных колес снизило удельное давление на почву на 20-50 %, а проходимость агрегатов и их тяговое усилие при этом увеличивались.
Об этом опыте вспомнили, когда уплотнение почвы стало реальной проблемой. Сейчас практически все современные заводы-изготовители сельхозмашин устанавливают сдвоенные колеса на тракторы. Так, в базовой комплектации тракторов RSM 2375 от компании «Ростсельмаш» предлагается спарка на 710 и 520 радиус колес. Дополнительно на этих тракторах возможна установка строенной резины, что в 4 раза снижает давление на почву.
У тракторов «Кировец» спаренные колеса предлагаются в качестве опции. Сдвоенные колеса – более экономичный вариант, но прежде, чем принять решение, нужно учесть несколько факторов. Прежде всего, увеличение габаритов. Например, на сдвоенной резине габарит машины по колесам составляет около 3,8 м, а на строенной — 5,5 м. И эти размеры уже за пределами разрешенных транспортных габаритов. Значит, передвигаться без проблем по дорогам общего пользования не получится. И надо заранее подумать о том, как доставлять технику от одного поля к другому.
Впрочем, вряд ли удастся окончательно решить проблему переуплотнения, только меняя отношение к сельхозтехнике. Справиться с «почвенной подошвой», вернуть почву в хорошо агрегированное состояние невозможно без восстановления почвенной биоты. Сделать это можно с помощью органических удобрений или сидератов. Посев в паровых полях люпина, люцерны, донника, рапса, горчицы и других культур и последующая заделка зелёной массы в почву дает хорошие результаты. Опыт возделывания донника в Курганской области показал, что крепкая разветвленная корневая систему этой культуры проникает на глубину 1–1,5 м, хорошо дренирует, разрыхляет даже плужную подошву, повышает воздухо- и влагоёмкость почвы.
Безусловно, в каждом хозяйстве подбор технических, технологических и агрономических решений для борьбы с переуплотнением будет свой — с учетом местных условий и возможностей. Но то, что такой комплекс мер нужно применять без промедления, понятно всем, кто работает на земле.
Владимир Францкевич
При подготовке статьи использована информация Future Farming, Precision Ag, Курганской сельхозакадемии, Ростсельсмаш.
Источник
Уплотнение почвы и ее изменение при нулевой обработке
Билл Крэбтри, консультант по вопросам сельского хозяйства Западная Австралия
В связи с широким применением во многих странах мира в конце 80-х гг. технологии беспахотной обработки возникли опасения по поводу уплотнения и затвердевания почвы. Однако наши открытия доказали, что нулевая обработка позволяет почве со временем оставаться мягкой — ввиду меньшего движения по ней сельскохозяйственного транспорта, сохранения почвенной структуры, природного распространения и сжатия грунтов хорошего качества, увеличения почвенных органических веществ, улучшения биоактивности почвы.
Беспахотная обработка уплотняет меньше
В связи с уплотнением почвы увеличивается плотность земли, уменьшается ее рыхлость, повышается сопротивление вдавливанию, а также разрушается структура. Такое уплотнение возникает вследствие постоянной езды по ней тяжелой сельскохозяйственной техники. За последние 50 лет вес трактора увеличился приблизительно в два раза, следовательно, уплотнение почвы зависит от интенсивности движения транспорта. Другие факторы, влияющие на уплотнение земли, — менее существенны.
Возможно, в это трудно поверить, но беспахотная обработка, на самом деле, смягчает почву. Подпахотный слой почвы уплотняется меньше, если его реже поддавать обработке, ездить с/х транспортом по нему. В условиях ограниченного развития корневой системы, верхний слой почвы (0—20 см) не поддается существенному уплотнению. Появлению урожая и развитию корневой системы препятствуют поверхностный посев и затвердевание почвы в результате ее высушивания. Несмотря на это, при влажном пахотном слое почвы, поверхностный слой достаточно мягок для полноценного развития корневой системы растений.
Примером этого может служить таблица 1, в которой показаны существенные изменения, произошедшие в сохранении структуры почвы на протяжении пяти лет (регион — Западная Австралия).
Уплотнение почвы в Западной Австралии
Беспахотная обработка почвы на Западе Австралии стала применяться в конце 80-хх гг. Тогда же и возникли опасения, что такая обработка приводит к затвердеванию почвы, ограничивает нормальное развитие корневой системы. Множество проведенных испытаний по глубокому разрыхлению почвы показали низкие объемы урожая зерна — 5—20% на почвах с 30-сантиметровым рыхлением — несмотря на высокую ответную реакцию растений, которая составила 15—50%. Стоимость проведения рыхления, а также низкая пригодность почвы для движения с/х транспорта послужили причинами для заимствования технологии распушивания земледельцами из южных и восточных регионов Австралии.
Некоторые почвы Западной Австралии (приблизительно 7% от всей территории страны) дают положительную реакцию на проведение рыхления. Урожай зерна на них возрос до 70%. Такие реакции происходят на желтых глинистых песках, содержащих 7—12% глины. Эти почвы могут поразительно сжиматься при отсутствии движения по ним транспорта. Большой диапазон размеров частиц, а также отсутствие качественных видов глины (каолиновой) означают, что действие одной только проникающей дождевой воды может привести к уплотнению почвы и ограничению, таким образом, роста зерновых. Гидрофобные (водоотталкивающие) почвы почти не содержат глины (менее 2%), поэтому воск из органических веществ покрывает поверхность песка, не давая воде проникнуть внутрь.
Такая гидрофобность почв изменяется путем добавления глины в верхние слои почвы с использованием тяжелого оборудования. Технология называется «оглинение». Таблица 2 показывает степень отвердения почвы. 50-сантиметровое разрыхление этой почвы дало только 9% прирост урожая зерна, в то время как после оглинения этот процесс дал 100%-й исход.
Уплотнение почвы в Южной Америке
Земледельцы Южной Америки не видят опасений в уплотнении почв при их нулевой обработке. Они считают, что почвы остаются мягкими при их биологической активности благодаря улучшенному плодородию почв, активному развитию корневой системы, а также защитным насаждениям.
Уплотнение почвы в Северной Америке
В тех районах Северной Америки, где возделываются зерновые культуры, существует несколько проблем, связанных с уплотнением почв. В штатах Центральной и Северной Америки результаты исследования по оценке эффективности подпочвенного рыхления показали несколько положительных результатов по сбору урожая. Исследование строилось на проведении рыхления почв, возделываемых под сахарной свеклой и пшеницей, глубиной 40 см. В большей мере преодолению уплотнения почв способствовали самовосстанавливающаяся природа самих почв, а также их деятельность по замораживанию и оттаиванию.
В популярной на территории североамериканских прерий книге «Совершенствование мастерства нулевой обработки земли» по теме уплотнения почв не сказано ничего. Эта книга была написана после того, как большинство уже приняло технологию беспахотной обработки почвы на протяжении более чем пяти лет. Доказательство этого мнения получило свое распространение и в южных штатах США. Здесь поверхность старых почв, не подвергавшихся пахотной обработке, не способна сжиматься, к той же плотности, что и поверхность традиционно культивированных почв. Ее уплотнению препятствует высокое содержание органических веществ в беспахотном слое (см. табл. 3). Если почва сжата до плотности более чем 1,4 г/см3, замедляется развитие корневой системы. Сопротивление твердометра отражает способность корней расти в почве. Так, рост замедляется при 7 кг/см2 и прекращается при 21 кг/см2.
Разрыхление уплотняет почву, разрушая ее структуру
Обработка земли может привести к уплотнению подпахотного слоя, отвал плуга, в свою очередь, — худшая из форм уплотнения почвы. Интересно, что в 1943 году Фолкнер в своей, ставшей затем противоречивой, книге «Безумство пахаря» писал: «. отвал плуга, которым пользуются земледельцы всего цивилизованного мира, — наименее подходящее орудие в обработке почвы для производства зерновых культур».
В кратком обзоре опыта нулевой обработки почвы в США говорится о том, что проблема уплотнения почвы преимущественно относится к механической обработке почвы. На рисунке со спиралью разрушения почвы, поданном ниже, — урывок из данного обзора.
В процессе обработки почвы органические вещества попадают в нее, целиком поглощаясь в теплой сырой почве, главным образом, в течение 2—3 недель. Такая обработка способствует бактериальной и противогрибковой деятельности, работе земляного червя. Несмотря на медленный выход органических веществ из поверхностного слоя остатков, это позволяет множеству микроорганизмов и земляных червей естественно и неторопливо «возделывать» почву. Такая биологическая активность создает природные возможности для разработки почвы.
Быстрая потеря органического углерода замедляет множество полезных биологических процессов. В 5 г почвы существует приблизительно 10 млн. микроорганизмов, и большинство из них предпочитает постоянное поступление энергии для здорового воспроизведения популяции.
Спираль показывает, что движение транспорта во влажных условиях уплотняет почву и тогда приходится использовать рыхление для ее смягчения, что уплотняет подпочву и позволяет почвенным микроорганизмам быстро потреблять органический углерод.
Уплотнение путем поверхностного заиления
Когда в конце 1980-ых мы приняли технологию нулевой обработки, ожидалось, что тяжелые почвы начнут уплотняться от давления колес двигающегося по ним транспорта. Мы были очень удивлены, когда этого не произошло. Причиной, стало быть, является принцип беспахотной обработки, когда во время посева семя помещается в само основание борозды. Борозда остается влажной в наших прохладных и сырых условиях для сеяния, поэтому почва не высыхает до появления всходов.
Наиболее заметным в Западной Австралии улучшение урожая зерна вследствие беспахотной обработки земли было на самых тяжелых почвах, где появление хорошего урожая предполагаться даже и не могло. Сейчас этим почвам под нулевой обработкой 15 лет. Со временем было замечено существенное смягчение почв с увеличением использования воды и более эффективными урожаями. В первые годы беспахотной обработки смягчения почв удавалось достигать также с помощью добавления гипса.
Замедление раннего роста урожая с помощью нулевой обработки
При использовании технологии нулевой обработки почвы земледельцами было замечено, что рост урожая происходит медленней. Плотность почв на поверхности, обработанных таким методом, обычно составляет 0,5—2 мегапаскаля.
Зерновые культуры, обработанные беспахотным методом, растут, как правило, медленно и содержат меньше азота на ранних этапах своего развития. Хотя нас это не беспокоило, так как медленное раннее развитие урожая было главным для нас, в основном, в прошлые пять лет, четыре из которых были очень сухими. В более влажные годы проблемы не существует вообще, поскольку в качестве удобрения применяется азот.
Более медленный прирост урожая означает меньшее использование воды на ранних этапах развития зерновых. Медленный рост, тем не менее, не мешает урожаю развиваться физиологически. Более медленный рост зерновых культур, обработанных беспахотным способом, характеризирует их засухоустойчивость.
Способы снижения уплотнения
Избегайте езды транспортом по влажным почвам, применяйте нулевую обработку почвы, контролируйте движение транспорта, сохраняйте стерню — это и есть эффективные способы избежать уплотнения почвы.
Контроль за движением транспорта — популярная нынче фраза в сельском хозяйстве Австралии. Ведь следы от нулевой обработки почвы совпадают с другими линиями и следами сельскохозяйственной техники. Используя тяжелое оборудование по постоянным полосам движения и никогда не используя полосы, идущие между ними, вы сделаете эту систему более эффективной.
Одной из проблем контроля за движением транспорта является то, что со временем следы от колес транспорта становятся глубже, особенно в периоды повышенной влажности. Это требует механической обработки почвы для ее повторного восстановления.
Преимущества беспахотной системы обработки
В Австралии все чаще начали использовать преимущества почвы, приготовленной для беспахотного посева. Обычная форма беспахотного участка представляет собой борозду шириной около 70 мм и глубиной 40 мм с разбивкой 250—300 мм на каждый ряд (см. диаграмму).
Это обеспечивает влажность борозде и останавливает уплотнение почвы вокруг семени, снижает риск засухи, обеспечивает быстрое появление всходов, позволяет семенам поглощать питательные вещества, находящиеся вблизи, гарантирует надежную для движения зону в междурядье. Устойчивое междурядье и борозда, находящаяся под водой, создают семенам защиту от наезда колес транспорта в процессе роста и созревания.
Когда наши земледельцы только начинали беспахотную обработку, мы опасались слишком влажных борозд, из-за которых семя могло погибнуть. С небольшой частью семян так действительно и происходило, однако залитые участки земли не были лучше. Фактически спустя некоторое время благодаря беспахотной обработке почвы значительно улучшилась структура тяжелых почв. Вода теперь способна легче проникать в глубину и уменьшить поверхностное затопление. На глубине вода становится полезной для урожая по мере необходимости.
Источник