НОВОСТИ

Кому пахать, а кому считать

ТЕГИ:

Сравнение интенсивной машинной обработки и беспахотной обработки почвы

Ф. Тебрюге, А. Вагнер, Институт Сельскохозяйственного Проектирования, Университет Gieflen, Германия

Европейский фермер сейчас столкнулся с новыми проблемами по сельскохозяйственной технологии. Снижение доходности земледелия и потребность в защите почв требуют от него пересмотра традиционных методов управления. С учетом экологических и экономических аспектов обсуждение будущей роли традиционных, сберегающих и беспахотных методов становится все более и более важным. Сберегающее земледелие, в особенности беспахотная технология, дает возможность для удовлетворения этих требований. В результате проведения в течение длительного времени междисциплинарного исследовательского проекта, сравнивающего инверсионную пахотную обработку с беспахотной технологией, мы представляем результаты, оценивающие влияние на почву машин и оборудования с точки зрения агрономических аспектов, почвенной структуры, транспортных путей, жизнедеятельности почвенных организмов и прибыльности фермы.

Сравнение интенсивной машинной обработки и беспахотной обработки почвы

Введение

Выбор наиболее приемлемого и перспективного метода часто является предметом бесконечных дискуссий. Это возникает из-за комплексного взаимодействия климатических условий, видов почв, севооборотов и технологий обработки почв, но также указывает на недостаток долгосрочных полевых испытаний (при разных условиях). Недостаточно рассматривать результаты краткосрочных испытаний, так как экологические почвенные системы медленно адаптируются к изменениям в культивации почв. Системы с сокращенной почвообработкой становятся более приемлемыми не только по агрономическим, но и по экологическим причинам. Помимо обеспечения оптимальных условий для роста растений (сберегающее земледелие), культивация почв должна обеспечить высокую стабильность почвенной структуры, которая менее чувствительна к уплотнению, вызываемому транспортным движением, менее подвержена коркообразованию и эрозии и обладает повышенным уровнем биологической активности.

Материал методы и результаты

В основу наших исследований положены результаты многочисленных испытаний на полях, которые в течение 20 лет подвергались постоянной пахотной обработке с оборотом пласта: использование отвального плуга плюс ротационной бороны (СТ), неинверсионной (безотвальной) обработке: использование культиватора-плоскореза в сочетании с вращающейся ножевой бороной (RТ) и беспахотной обработке: использование щелевых сошников для посева (NТ) на каждом участке.

Были выбраны четыре экспериментальных участка с разными типами почв и разными севооборотами (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика полевых участков

Агротехнические аспекты

Помимо установки определенной рабочей глубины, применяются определенные энергетические требования для оценки интенсивности давления на почву, а также учитывается технический аспект различных систем почвенной обработки (табл. 2).

Таблица 2. Основные данные по пахоте и посеву для почвенной нагрузки

Интенсивность традиционной почвообработки (СТ) (очистка от стерни до 8 см, первоначальная пахотная обработка до 25 см в глубину, повторная обработка — до 10 см в глубину) характеризуется большими энергозатратами, высокой энергоемкостью и потреблением топлива, а также большими трудозатратами (час/га) и инвестициями в оборудование. При использовании беспахотной технологии (NТ) энергозатраты уменьшаются на 25%, потребление топлива — на 21%, рабочие часы — на 23%, затраты на оборудование — на 56% по сравнению с традиционной почво-обработкой (СТ).

Нагрузка на почву при пахотных работах

Уплотнение почвы тяжеловесными с/х машинами является одной из основных проблем в современном сельском хозяйстве. В табл.2 дан пример нагрузки на почву во время пахотной обработки при использовании традиционной плужной системы и при применении беспахотной системы.

Используя эти основные данные, общий вес машин в системе традиционного земледелия (три операции) составляет 22,8 т. Для беспахотной системы (включая работы по внесению гербицидов) вес применяемой с/х техники уменьшился практически на 50% (11,1 т.).

/assets/agro/image/no-till/komu-pahat,-a-komu-schitat_ris.1.jpg

Общее расстояние, которое проезжает техника при использовании традиционной пахотной обработки, учитывая рабочую ширину техники и число операций, составляет 12,5 км/га (рис. 1). 130% поверхности поля подвергается воздействию машинных колес. Во время пахотной обработки происходит пробег двух колес в борозде на глубине 25 см. Это и является в основном причиной уплотнения почв в зоне перехода между Аргоризонтом и непахотным слоем. Подсчитано, что для беспахотной обработки почвы расстояние, которое проезжает с/х техника, составляет 4,1 км с 55%-ным покрытием всей обрабатываемой площади. Общий показатель нагрузки на почву при традиционной системе на 340% выше, чем при беспахотной системе (рис. 2).

Рис.2. Динамика насыпной плотности

Структура почвы

Интенсивность почвенной обработки оказывает сильное воздействие на разные свойства почвы. Устойчивость почвы к проникновению (N/м2) может рассматриваться как фактор, определяющий качество ее структуры.

Показатели устойчивости почвы при использовании метода стерневого посева (NТ) оказались выше, чем при пахотном методе в верхней почвенной зоне, что является особо примечательным. Общий показатель устойчивости почвы при методе NT показывает, что устойчивость почвенной структуры развивается годами. На глубине 25-30 см, где тракторные колеса уплотняют почву во время пахоты, показатель уплотнения составляет 1,51 г/см3, в то же время при использовании метода NT уплотнение составляет 1,41 г/см3. Причиной такого разрыхленного состояния почвы при использовании метода NT является бионическое расширение пор, вызванное жизнедеятельностью земляных червей и лучшим подпочвенным укоренением по сравнению с традиционным методом СТ. Однако насыпная плотность земли возрастает при длительном применении беспахотной технологии. Тем не менее, во всем почвенном профиле в Fluvic Phaeozem при использовании беспахотного метода была обнаружена идентичная насыпная плотность на всех полевых участках.

В почвенном профиле при традиционной обработке насыпная плотность, на которую влияет различная глубина введения пахотных орудий, составляет около 1,2 г/см3 (рабочая глубина ротационного сошника) при 7 см, 1,45 г/см3 при 15 см и 1,5 г/см3 при 35 см глубины почвы.

Но эти показатели, которые были взяты за один день в апреле, не дают представления о динамике почвенной структуры на протяжении периода вегетации. При использовании метода СТ (рис. 2) насыпная плотность через месяц после пахотных работ в октябре была очень низкой и продолжала снижаться в период замерзания в декабре. В дальнейшем вплоть до мая наблюдалось постоянное увеличение насыпной плотности. В противоположность этому, за тот же период повышенная насыпная плотность беспахотной системы существенно снизилась. Причиной этого является эффект самомульчи-рования глинистых почв и увеличения биологической активности в весенний период.

Периодическая пахотная обработка традиционным методом в сентябре создает искусственную интерагрегативную пористую систему в Ар-горизонте, которая содержит около 50% пор >120 µ т в общем объеме пор. Эти макропоры очень неустойчивы, так как отмечается снижение их объема после зимнего периода. При беспахотной технологии наблюдается снижение общего объема пор на протяжении того же периода времени с относительно стабильным объемом пор и их размером >10 µ т.

Дальнейшее сравнение результатов распределения пор на испытательных участках (Luvic Phaeozem) перед н после прохода по ним тяжеловесного трактора также дает возможность показать степень влияния пахотной системы на структуру почв (рис. 3). Только после одного прохода трактором наблюдается существенное уменьшение пористого участка до 40 см при традиционной пахотной обработке по сравнению с беспахотной технологией, особенно в объеме макропор (>50 µ т).

Рис.3. Объем макропор до и после прохождения транспортного средства

Объем макропор уменьшается до 50% под давлением тракторных колес в СТ-системе. Это означает, что площадь пористой поверхности, где происходит газообмен и возникает водосток и развитие корней, существенно сокращается. Сокращение объема пор при однократном прохождении на беспахотных участках составило только 10% при глубине 12 см и 20% (от общего объема) при глубине 20 см. При глубине 40 см уплотняющего влияния на почву с/х оборудования не наблюдалось. Глубина колеи может быть взята за меру повреждения почвенной поверхности, и ее размеры значительно меньше на беспахотных участках (1 см) по сравнению с участками, где применяется пахота (8 см). Результаты экспериментальных исследований указывают на то, что участки, которые на протяжении нескольких лет культивировались с применением беспа-хотного метода, более устойчивы к транспортной проходимости. Транспортная проходимость этих почв выше. Небольшая глубина колеи подтверждает это, а также незначительное изменение объема макропор при нагрузке на почву. Причиной этому является особый способ адаптации почвенной структуры к стерневому посеву. Для бес-пахотного метода (NT) проницаемость воздуха в почву обеспечивается вертикальным расположением пор, которые были образованы неповрежденными корнями предыдущих с/х культур и деятельностью различных организмов почвенной фауны, которые обеспечивают хорошую проходимость почвы.

Жизнедеятельность земляных червей

Интенсивность почвенной обработки сильно влияет на популяцию земляных червей и, благодаря их жизнедеятельности, на число биопор. Неинверсионная (безотвальная) обработка почвы (RT) и в большей степени беспахотная обработка (NT) существенно увеличивает их популяцию: при NT их численность приблизительно в 7 раз выше, чем при СТ.

Жизнедеятельность земляных червей

Рис. 5 показывает, что при беспа-хотной технологии (NT), особенно на границе между верхним почвенным и подпочвенным слоем, существенно больше видимых биопор, чем при методе СТ. Эти биогенные макропоры с вертикальным расположением в почвенном профиле не только придают устойчивости при нагрузке на почву, они также способствуют защите почвы от эрозии при выпадении большого количества осадков. Короткий период водопоглощения (ненасыщенная инфильтрация) более интенсивный по сравнению с традиционно обрабатываемыми почвами.

Например, после создания биопор из прозрачной фольги поверхность почвы была защищена водонасыщенным покрытием из пенорезины. Затем 40 мм воды было сразу вылито на покрытие и отмечено время до момента исчезновения воды с поверхности покрытия. Для метода СТ уровень ненасыщенной инфильтрации составил 9 мм/сек., для NT этот уровень инфильтрации был значительно выше —19мм/сек.). Поэтому количество биопор, которое приблизительно в 4 раза больше при методе NT, чем при РТ, сильно влияет на краткосрочное водопоглощение и является очень важным фактором зашиты почв от эрозии, пагубных стоков и эрозийных смывов почв.

Вывод

На основе длительных экспериментов по методам обработки почвы, которые проводились с 1979 г., подтвердились следующие прямые и косвенные преимущества применения беспахотного метода (НТ) по сравнению с традиционной пахотной обработкой почвы (СТ):

  • снижение энергозатрат (энергоемкость и потребление топлива)
  • уменьшение времени посева и снижение инвестиционных затрат
  • уменьшение расстояния, кото рое проезжает с/х техника, на гектар с уменьшением количества колей и снижением показателя нагрузки на почву
  • увеличение устойчивости к проникновению с соответствующим увеличением насыпной плотности в верхнем слое почвы при более однородной почвенной структуре особенно на границе между верхним почвенным слоем и подпочвенным слоем
  • относительно устойчивая структура почвы на протяжении всего периода вегетации
  • улучшение проходимости с повышением устойчивости почв к нагрузке
  • позитивное воздействие жизнедеятельности червей, создающих устойчивую вертикальную макропористую систему, которая может улучшить развитие корневой системы и показатели инфильтрации воды в почву, обеспечивая защиту от почвенной эрозии.
ВИДЕО
СОБЫТИЯ