Обработка почвы новейшие технологии

УДК 631.51.01

Современные технологии обработки почвы. технология «No—Till»

Васина Е.А., Ермолов А.В., к.ф.-м.н., доцент, Лукиенко Л.В., д.т.н., доцент

Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого, Россия

Рассмотрена технология обработки почвы «No-Till» , которая уверенно распространяется в России и мире. Между практиками «No-Till» всегда присутствует диалог и обмен опытом. В разных условиях ведения хозяйства выращивают различные культуры, проявляются различные сильные стороны и преимущества технологии.

Введение. Одним из показателей экономического благополучия страны является состояние зернового производства, что определяет уровень продовольственной безопасности населения. В этой ситуации первоочередным условием развития зернового производства в России должно быть применение инновационных технологий и техники [1]. На сегодняшний день технология «No-Till» уверенно распространяется в России и мире. Между практиками «No-Till» всегда присутствует диалог и обмен опытом. В разных условиях ведения хозяйства выращивают различные культуры, проявляются различные сильные стороны и преимущества технологии.

Основная часть. «No-Till» технология – это современная модель обработки почвы, при которой грунт не обрабатывается традиционным, механическим и привычным для нас способом при помощи вспашки, а укрывается мульчей (измельченными остатками растительных культур). Основоположником данной технологии стал русский ученый и агроном Иван Евгеньевич Овсинский. В 1871 году он начал проводить практические эксперименты на полях с применением органической мульчи без предварительной пахоты [2]. Полученный опыт автор технологии описал в своей книге «Новая система земледелия».

Основные принципы технологии «No-Till»:

• прямой посев;
• отсутствие предварительной подготовки почвы;
• минимальное повреждение структуры почвы;
• сохранение и накопление растительных остатков на поверхности почвы [3].

Главная цель данной технологии — запустить естественные процессы на поле и восстановить естественное плодородие почвы.

Механическая вспашка грунта чаще всего приводит к эрозии почвы, а метод «No-Till» позволяет эту проблему устранить, поскольку он предполагает щадящую обработку земли (целостная, не нарушенная структура грунта является краеугольным камнем и наиболее важным компонентом данной технологии).

При использовании технологии «No-Till» оставшаяся на поле стерня не сжигается и не зарывается в землю, а все органические остатки измельчаются до определенного размера и в виде мульчи равномерно распределяются по полю, поэтому главным требованием при обработке земли данным способом является ее ровная поверхность.

Разбросанная довольно толстым слоем мульча создает на полях мощное защитное покрытие, сохраняя и восстанавливая верхний пласт плодородного грунта, который позволяет сберегать влагу (рис.1). Мульча также превосходно защищает почву от ветровой эрозии, не дает произрастать сорным травам и содействует образованию активной микрофлоры с обилием микро и макро элементов, которые обеспечивают высокую урожайность культур [4].

Рис. 1 — Мульча и остатки растений

Кроме того, поскольку все пожнивные отходы остаются на поверхности, в почве увеличивается количество гумуса, растет уровень фосфора, восстанавливается плодородие земли, а благодаря тому, что затраты на топливо при использовании системы нулевой обработки значительно снижаются, то соответственно сокращается и количество выбросов углекислого газа в атмосферу. При этом происходит явная экономия ресурсов, поскольку снижаются амортизационные затраты, что безусловно положительно влияет на прибыльность.

Ученые посчитали, что «No-Till» технология позволяет сократить расходы на оплату труда в 1,6 раз, на горюче-смазочные материалы более, чем в 2,2 раза, а на оборудование почти в полтора раза [5]. При этом общая урожайность повышается минимум в три раза, а производственные расходы сокращаются в целом на двенадцать процентов.

Для обработки десяти тысяч гектар почвы по технологии no-till необходимо такое оборудование: трактор мощностью 500 лошадиных сил, посевной комплекс шириной 18-25 метров (рис.2), три-четыре зерновых комбайна, один опрыскиватель [5]. Вся вышеперечисленная техника должна быть оснащена системами GPS для управления трактором, так как при указанной ширине сеялки человек не может обеспечить четкое управление машиной. Однако, высокая стоимость технических средств требует квалификации агрономов.

Рис. 2 — Посевной комплекс 18-25 метров

Не следует забывать и о таком актуальном на сегодняшний день вопросе, как экология, ведь отказ от прямой вспашки значительно уменьшает выбросы вредоносных газов, которые производит сельскохозяйственная техника.

Кроме того, благодаря применению технологии «No-Till» вода в природных источниках, за счет уменьшения общей загрязненности полей, становится значительно чище. При этом из-за снижения уровня углеродистых выделений из грунта, нормализуется баланс атмосферного углерода, и расширяются возможности для предотвращения опустынивания и деградации почвы.

С помощью «No-Till» можно уменьшить эрозию плодородного слоя почв. А также уменьшить водную эрозию, из-за которой в воду попадают пестициды и другие вещества с полей. Кроме того, так как пожнивные отходы остаются на полях, в почве повышается содержание органических веществ, и как следствие вырабатывается гумус, сохраняется влага и повышается уровень фосфора [6]. Благодаря тому, что затраты на топливо при использовании системы нулевой обработки уменьшаются, соответственно сокращается и количество выбросов в атмосферу углекислого газа.

Так как при использовании системы нулевой обработки грунта поля не вспахивают, возрастает количество сорняков и вредителей, болезней, которые локализуются и размножаются в остатках после мульчирования, из-за чего необходимо увеличивать внесение пестицидов практически вдвое. А контроль за засоренностью посевов становится гораздо сложнее, вследствие чего затраты на гербициды могут увеличиться на 15-100% исходя из вида севооборота и культуры [6].

Система нулевой обработки почвы имеет следующие недостатки: непригодность на неровных или излишне увлажненных участках почвы. Однако, есть и значимые преимущества в виде экономии ресурсов, сохранения плодородного слоя земли и предотвращение эрозии. Снижение затрат при использовании «No-Till» становится ощутимо уже после первого сезона. К тому же, урожайность при использовании этой технологии обработки почвы, значительно выше, чем при других подходах. А значит, рентабельность не теряется, а лишь приумножается.

В разных странах технология используется для индивидуальных целей. К примеру, в Америке — для борьбы с эрозией от ветра, а в Канаде — для сохранения влаги в степных районах, в Бразилии — для защиты от потерь поверхностного слоя почвы, появившихся на месте уничтоженных тропических лесов. На систему нулевой обработки почвы приходится 6,8% пашни мира. Из этой площади практически 95% приходится на США, Канаду, Бразилию, Аргентину, Парагвай и Австралию, на Европу приходится лишь 3% [6].

Заключение.

Таким образом, если соблюдать все агротехнические требования, то наиболее эффективной и менее затратной является технология возделывания зерновых культур «No-Тill», способствует восстановлению естественного плодородия почвы. Применение «No-Till» технологии позволяет существенно снизить затраты на сельскохозяйственные работы, поскольку при этом методе обработки полей снижаются трудозатраты и экономится значительная часть дорогостоящих ресурсов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

Источник

No-till, Strip-till или Mini-till: что лучше для экологии и продуктивнее для агрария?

Глобальное потепление — самая актуальная на сегодня экологическая проблема, которая заставляет человечество глубоко изучать ее причины и последствия, чтобы выстраивать эффективные пути предотвращения деградации биосферы. Климатические изменения происходят слишком быстро, последствия этих изменений проявляются в высыхании источников, ручьев, рек и озер, снижении плодородия почв. Конечно, не в природе человека пассивно наблюдать за этими изменениями. Поэтому человечество совершенствует старые и нарабатывает новые технологии, которые по меньшей мере стабилизировали бы и улучшали экологическую ситуацию. В процессе поиска нового очень важно не отвергать фундаментальные истины, на которых базируется стабильность биосферы.

Почва: спасательная операция

Для обеспечения экономического развития и продовольственной безопасности человечества исключительно большое значение имеет плодородие почв. Глобальное потепление оказывает непосредственное влияние на количество осадков, влагообеспечение почв, рост и развитие растений, продуктивность сельскохозяйственных угодий. Вследствие засухи участились случаи снижения урожайности сельскохозяйственных культур, наблюдаются рост себестоимости продукции и снижение рентабельности производства. Именно поэтому аграрии особенно остро ощущают проблему обезвоживания почвы.

Ученые и практики-аграрии понимают, насколько важно своевременно и эффективно реагировать на климатические изменения с целью предотвращения деградации земель сельскохозяйственного назначения. Происходят регулярные встречи, обмен отечественным и мировым опытом сохранения и улучшения плодородия почв.

Бесспорно, среди основных адаптационных мероприятий, направленных на снижение негативного воздействия засух, является внедрение и распространение влагосодержащих технологий обработки почвы.

Многие считают, что в современных условиях не имеет перспектив многовековой опыт использования плуга в системе основной обработки почвы. Сегодня во многих странах мира популяризируют и внедряют в производство новые, «более эффективные, обнадеживающие, влагосберегающие» технологии земледелия: No-Till, Strip-Till, Mini-Till.

Благодаря использованию этих систем фермеры рассчитывают экономить средства на горюче-смазочных материалах, трудовых и материальных ресурсах и получать стабильные урожаи независимо от погодных условий.

Коротко о сути новых технологий обработки почвы

No-Till технология — это не только отказ от вспашки, а сложная система нулевой обработки почвы, предусматривающая сохранение целостной, нетронутой структуры, оставление на поле стерни и мульчи из измельченных растительных остатков, прямой посев в прорезанные сеялкой борозды. Мульча уменьшает испарение влаги, защищает почву от эрозии, восстанавливает ее плодородие, предотвращает опустынивание и деградацию почвы. Наиболее распространена технология No-Till в США, Канаде, Бразилии, Аргентине, Парагвае и в Австралии. В целом в мире по этой технологии обрабатывается 6,8%, а в Европе — до 3% пашни.

Strip-Till технология предусматривает обработку почвы одновременно с посевом на глубину до 15 см исключительно в зоне ряда, а междурядья вместе со стерней и мульчей из измельченных остатков растения-предшественника остаются нетронутыми. Эта технология позволяет примерно на 80% уменьшить расход топлива и обеспечивает сохранение влаги в почве.

Mini-Till технология предусматривает:

а) измельчение растительных остатков комбайнами одновременно с уборкой урожая;

б) лущение стерни сразу после уборки предшественника на глубину 6-8 см;

в) осеннюю обработку дисковыми боронами на глубину 15-18 см;

г) один раз в три года глубокое рыхление почвы на глубину 35-40 см.

Применение Mini-Till технологии позволяет уменьшить затраты средств и ресурсов на обработку почвы, обеспечить близкую к естественной ее структуру, уменьшить потери почвенной влаги.

Есть мнение, что опытные аграрии наиболее эффективным считают поочередное применение No-Till, Strip-Till и Mini-Till технологий.

Чтобы сделать правильный выбор и не допустить стратегических ошибок, каждую из предложенных технологий следует изучать в контексте их влияния на климатические изменения. Начать свой выбор нужно с вопроса: «Почему у нас сложилась такая климатическая ситуация?» Ответ очевиден — все проблемы обусловлены отсутствием осадков, высокой температурой воздуха и почвы, воздушной и почвенной засухой . Засухи является следствием макромасштабных атмосферных процессов, которые охватывают большие территории. Стойкая воздушная засуха быстро дополняется почвенной засухой. Уменьшение запасов грунтовых вод приводит к уменьшению поступления воды в источники, реки и водоемы. Весомой причиной снижения запасов грунтовых вод, дополняющей целый ряд других, является увеличение поверхностного стока в результате осушения болот, вырубки лесных массивов, применения технологий обработки почвы, не соответствующих почвенно-климатическим условиям региона.

Чтобы понять, как влияет на интенсивность поверхностного стока технология обработки почвы, нужно вспомнить основы почвоведения (грунтологии). Без понимания природы засушливых явлений, закономерностей их формирования невозможно выбрать эффективную систему земледелия, которая позволила бы не только минимизировать негативные последствия, но и предотвращать засухи. Очевидной в связи с этим становится необходимость оптимизации поверхностного и грунтового стока воды. Водный режим является ключевым фактором, лимитирующим плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур. Водный режим характеризуется водопроницаемостью почвы, то есть ее способностью впитывать и пропускать через себя воду.

Водопроницаемость структурной почвы с некапиллярной пористостью 55-65% и скважностью аэрации 15-25% превышает 1 мм/мин, есть и другие данные, что она близка к показателю в 100-150 мм в первый час после начала осадков. Именно поэтому определение пористости и водопроницаемости почвы практически всегда должны оставаться основным тестом для объективной оценки технологии обработки во всех почвенно-климатических зонах на всех материках. Другим способом избежать ошибок и проблем в земледелии невозможно.

В современных условиях очень важна гармония экологии и производительности

Чтобы убедиться в этом, сделаем краткий экскурс в тему «Круговорот воды в природе». Этот процесс начинается с наполнения атмосферы влагой, которая испаряется с поверхности Мирового океана и суши. Водяной пар охлаждается в верхних слоях атмосферы, конденсируется и возвращается на землю в виде дождя или снега.

Различают малый и большой круговорот воды. Малый круговорот характеризуется испарением воды с поверхности океана и конденсацией водяных паров в форме осадков на поверхность океана. Малый внутриматериковый круговорот воды происходит в результате испарения воды с поверхности суши, конденсации ее в атмосфере и возвращении с осадками на сушу. Большой круговорот подразумевает испарение воды с поверхности Мирового океана, перемещение водяного пара в атмосферу над сушей, где происходит конденсация и выпадение осадков на материковую поверхность.

Малый и большой круговороты воды происходят непрерывно и тесно связаны между собой. Внутриматериковый круговорот воды тоже включается в большой круговорот, перенося водяной пар воздушными течениями с суши в океан. Установлено, что годовое количество осадков примерно в 40 раз превышает количество воды в атмосфере. Это означает, что каждые 9 дней вода в атмосфере полностью обновляется. Значительная часть дождевых и талых вод поглощается почвой, биосферой, идет на транспирацию растений и испарение. Другая часть, которая не успела просочиться в почву, стекает с поверхности в низины, водоемы и дальше в океан. Очевидно, что испарение воды с поверхности океана является более стабильным, чем с материковой поверхности, поэтому в атмосфере над сушей меньшее количество водяного пара, соответственно, возрастает интенсивность солнечной радиации и нагрева земли. Вот почему очень важно минимизировать поверхностный сток воды. Каждая тучка в летнюю жару отдаляет от нас глобальное потепление.

Поверхностный сток — это только часть материкового стока. Постоянное пополнение реки получают благодаря устойчивому питанию подземными водами, которые просачиваются через почву и толщу осадочных пород. Поверхностный сток воды скоротечный, кратковременный, поэтому он только усугубляет проблему дефицита влаги, создает ситуацию, при которой говорить о накоплении, сохранении и рациональном использовании почвенной влаги просто нелогично. Нет никакого сомнения в том, что усиление поверхностного и уменьшение почвенного стока способствует непродуктивным потерям воды, высыханию территорий и водоемов на них.

Разработка и освоение инновационных систем земледелия в первую очередь должны быть связаны с обеспечением экологических функций почв, то есть накоплением влаги, регулированием процессов влагообмена, газообмена, теплообмена.

Очевидно, этих аргументов достаточно для принятия правильных решений при выборе технологии обработки почвы.

Как в связи с этим относиться к классической вспашке?

Вне всякого сомнения, вспашка сведет к минимуму поверхностный сток воды и будет способствовать максимальному накоплению почвенной влаги, наполнению водой рек.

Инновационные No-Till, Strip-Till технологии из-за достаточно высокой плотности и низкой водопроницаемости почвы не могут минимизировать поверхностный сток воды и оптимизировать водный режим почвы.

Надежды на то, что наполнение влагой пахотного слоя состоится путем поднятия по капиллярам почвенной влаги из нижних слоев почвы, слишком мало. Поскольку много лет наблюдается разрыв сухим профилем верхнего и нижнего (подпахотного), не всегда достаточно увлажненных, слоев почвы. А как же с пористостью почвы? Пористость важна и в том аспекте, что почва является средой для развития корневой системы растений. От того, насколько эта среда плотная, зависит уровень раскрытия потенциала продуктивности растений.

Mini-Till технология с обязательным глубоким рыхлением почвы на глубину 35-40 см с частотой один раз в три года и чередуемая со вспашкой обеспечат накопление влаги в осенне-зимний период и максимальное ее сохранения весной и летом.

Обязательными элементами современной технологии должны быть :

а) измельчение растительных остатков во время сбора урожая (сжигание их — это экологическая катастрофа);

б) выгрузка собранного урожая с комбайнов на краю поля и полное исключение заездов тяжелой техники на поле;

в) лущения стерни на глубину 6-8 см в день освобождения поля от предшественника.

Лущение стерни не только улучшит влагоемкость и водопроницаемость почвы, но и предотвратит непродуктивное испарение воды с поверхности через поры, щели и капилляры. На своевременно и качественно обработанном поле почва не пересыхает, накапливает влагу летних и осенних осадков, обеспечивает высокое качество вспашки. На полях, где лущения стерни проводилось с опозданием или не проводилось вообще, проводить вспашку в летние месяцы практически невозможно из-за пересыхания почвы — плуг выворачивает большие, сцементированные, пересушенные глыбы. В таком случае следует запомнить, что лущения стерни — это очень важный элемент технологии, пренебрегать которым недопустимо, а со вспашкой можно подождать до первых дождей ранней осенью.

Экологизация обработки почвы заключается не в том, чтобы ее не трогать, а в том, чтобы не ограничивать ее жизненно важные функции, характеризуемые одним словом — плодородие. Без обеспечения расширенного восстановления плодородия почв аграрный бизнес загоняет себя в тупик.

Экологизация обработки актуальна не только сегодня, она останется актуальной навсегда, поскольку поверхность суши занимает 29,2% поверхности Земли. И от того, как эта территория включена в малый и большой круговорот воды (содержание воды этой поверхностью, испарения с нее воды), зависит качество окружающей среды, ее способность обеспечивать сегодняшние и будущие потребности человечества.

Конечно, система земледелия не исчерпывается одной лишь обработкой почвы. В современном экологическом аспекте следует рассматривать и другие разделы земледелия, но это уже не тема для одной статьи.

Источник