Беспахотная технология обработки почвы
Обновлено: 05.10.2024
Преимущества беспахотных ресурсосберегающих технологий
Почему, несмотря на очевидные экономическую эффективность и снижение зависимости урожайности от климатических проявлений глобального потепления, распространение беспахотных ресурсосберегающих технологий в растениеводстве России и других стран Таможенного Союза, происходит так медленно?
На наш взгляд, это связано с рядом достаточно распространенных заблуждений, наиболее значимые из которых:
Разберем каждый из этих пунктов подробнее.
1. Дорогостоящая техника
Фото 1. Посев зерновых широкозахватным посевным комплексом Bourgault.
Известно, что стоимость машин для реализации ресурсосберегающей технологии на какой-то площади, например, 5000 или 10000 га, примерно в 4-5 раз меньше стоимости комплекта машин для возделывания на той же площади сельскохозяйственных культур с использованием традиционных технологий. Сравните посевной комплекс, способный одновременно готовить семенное ложе, выполнять прямой посев, вносить минеральные удобрения, заделывать семенную борозду и прикатывать посевы с множеством тракторов, плугов, культиваторов, борон, сеялок, катков и других машин для выполнения того же объема работ с использованием традиционной технологии.
Необходимо также учитывать: чем больше одновременно работающих на поле машин, тем больше эксплуатационных отказов, затрат труда и запасных частей для их устранения. Опыт показывает: как бы ни дорога была техника для реализации инновационной технологии, окупается она всего за один-два года!
2. Выравнивание полей
Существует мнение, что на этапе внедрения беспахотной ресурсосберегающей технологии, в течение двух-трех лет обязательна поверхностная обработка почвы на глубину посева (5-7 см с учетом случайного разброса) для выравнивания полей.
По сути, предполагается двухэтапный переход на нулевую систему обработки почвы. Необходимость такого перехода можно связать с условиями региона: при достаточной влагообеспеченности и благоприятном температурном режиме такое мнение, хоть и спорное, но, наверное, может иметь право на существование.
В условиях повышенной влажности, поверхностная обработка приведет к оптимизации температурного режима, ускорит создание благоприятных физико-механических условий. Посев в лучшие сжатые агротехнические сроки приведет к повышению урожайности возделываемых культур, валового производства и снижению себестоимости производимой продукции.
В условиях недостаточной влагообеспеченности, поверхностная обработка почвы непременно приведет к дополнительным потерям продуктивной влаги и недополучению урожая, поэтому в регионах с засушливым климатом целесообразен прямой посев без промежуточного этапа.
3. Переуплотнение почв
Достаточно распространено мнение о том, что при реализации минимальной и нулевой беспахотных технологий, накапливается уплотнение почвы, вглубь культурного горизонта перестают поступать влага и воздух, падает урожайность возделываемых культур. Для устранения этого явления, якобы, раз в три-четыре года, обязательна глубокая обработка почвы, лучше плоскорезная без оборота пласта.
Под влиянием этого мнения, некоторые сельхозпроизводители приобретают весьма дорогостоящие почвообрабатывающие агрегаты (фото 2А и 2Б) – почвоуглубители, плоскорезы, выполняют огромные объемы весьма затратных работ… А нужно ли это делать?
Фото 2А. Глубокорыхлитель мульчирующий John Deere 2100 в работе.
Фото 2Б. Глубокорыхлитель John Deere 2700 для рыхления почвы на глубину до 40-45 см.
Нам представляется, что согласиться с обоснованностью указанного выше агротехнического приёма нельзя по следующим причинам.
Оседание разрыхленной таким образом почвы можно наблюдать весной после ее оттаивания и прогревания. Постепенно восстанавливается несущая способность почвы, ее плотность повышается до, так называемого, равновесного состояния. Плотность почвы в равновесном (естественном природном) состоянии гораздо выше плотности свежевспаханного или прокультивированного поля, но идеально подходит для обеспечения жизнедеятельности семян, всходов, развития растений и их корневых систем.
Вторая: реализация ресурсосберегающей технологии связана с использованием посевных комплексов – комбинированных агрегатов, выполняющих за один проход одновременно несколько технологических операций: создание семенного ложа, высев семян возделываемой культуры, внесение минеральных удобрений, заделку семян и удобрений, прикатывание посевов. Удельное тяговое сопротивление посевного комплекса гораздо ниже аналогичного показателя для плуга или культиватора, что, при одной и той же мощности двигателя трактора, позволяет использовать более широкозахватные агрегаты. Чем больше рабочая ширина захвата агрегата и количество одновременно выполняемых операций, тем меньшее число проходов он делает по полю и меньше уплотняющих воздействий. Таким образом, при использовании комбинированных широкозахватных агрегатов, образования подплужной подошвы практически не происходит.
Третья: огромную роль в аккумулировании зимней влаги и предоставлении доступа воздуха вглубь культурного горизонта почвы играет система естественных дрен, образующихся при разложении корневых систем закончивших сезонную вегетацию растений. При обработке почвы с оборотом или без оборота пласта происходит их разрушение. Для восстановления разрушенной таким образом системы дрен, необходимо два-четыре года.
4. Много удобрений
Принято считать, что реализация ресурсосберегающей технологии непременно связана с обильным применением минеральных удобрений. Так ли это?
Заделка в почву зеленых удобрений также непростой вопрос. Зеленую массу сидеральной культуры, также, как и стебли зерновых культур, можно скосить с измельчением и равномерно разбросать по поверхности поля для создания или пополнения мульчирующего слоя. Мульчирующий слой будет защищать почву от перегрева и потерь продуктивной влаги, от образования корки на поверхности почвы и будет постепенно разлагаться, доставляя вглубь культурного горизонта вместе с атмосферными осадками органический углерод.
Разбросанную по поверхности поля измельченную зеленую массу можно механически заделывать в почву. Пахота с оборотом пласта для этого, как мы указывали выше, не годится. Выполнить вертикальную обработку почвы без перемещения слоев, в щадящем режиме для системы уже имеющихся и продолжающих образовываться естественных дрен, можно, например, с помощью дисковой бороны типа Greаt Plains Turbo Max или подобной c минимальными глубиной обработки и углом атаки батарей. Эта дисковая борона (фото 3А и 3Б) прекрасно измельчает и заделывает в почву даже растения на корню.
Фото 3А. Дисковая борона Greаt Plains Turbo Max c регулированием угла атаки батарей в диапазоне от 0 до 6 градусов из кабины трактора.
Фото 3Б. Дисковая борона Greаt Plains Turbo Max на заделке в почву сорной растительности без перемещения слоев культурного горизонта.
Таким образом, при реализации ресурсосберегающих технологий, за счет использования научно-обоснованного севооборота, можно сократить применение минеральных удобрений до разумного минимума или заменить их органическими.
5. Дорогостоящие пестициды
Принято считать, что реализация ресурсосберегающей технологии непременно связана с затратами на применение дорогостоящих гербицидов, стоимость которых может значительно снизить или даже превысить экономию средств от исключения глубокой обработки почвы.
При отказе от пахоты с заделкой сорной растительности на дне борозды, борьба с сорняками и вредителями без гербицидов якобы затруднительна или вовсе невозможна. В действительности же пахота с оборотом пласта проблем борьбы с сорной растительностью не решает: семена сорняков при длительном нахождении в почве, всхожести не теряют и при следующей, в соответствии с севооборотом, пахоте они выворачиваются на поверхность поля и продолжают свою вредоносную жизнедеятельность.
Нужно также учесть, что применение гербицидов отрицательно сказывается на здоровье человека – звена продуктовой цепочки. С появлением высокоэффективных гербицидов сплошного действия, у многих специалистов появилось ложное мнение – вот она, панацея от всех проблем! Однако, в мире всё громче звучат возражения – глифосат содержащие препараты вызывают онкологические заболевания! Все больше стран принимают решения о запрещении их применения и процесс этот продолжается.
Что же делать? – Есть альтернатива! Вместо химических методов борьбы с сорной растительностью, необходимо переходить на биологические. Проблемы борьбы с сорной растительностью могут быть решены использованием аллопатических севооборотов, в которых подавление жизнедеятельности сорняков происходит за счет естественного антогонизма растений-предшественников возделываемой культуры. Например, хорошими аллопатами являются горчица, рапс, рожь и другие культуры.
Таким образом, при реализации беспахотных технологий, за счет научно-обоснованного севооборота можно практически полностью отказаться от применения гербицидов.
6. Пары в севообороте
Принято считать, что использование паров в севообороте позволяет сберегать и накапливать в почве продуктивную влагу, эффективно вести борьбу с сорной растительностью, сохранять плодородие земель.
В действительности же наличие в севообороте пара (в первую очередь черного пара) приводит к выводу из оборота земель и тем снижает эффективность использования земель сельскохозяйственного назначения, не решает проблем накопления влаги и повышения плодородия почвы. Напротив, при любом механическом рыхлении, происходит проникновение вглубь обработанного горизонта почвы воздуха, окисление органического углерода кислородом воздуха и превращение его в летучие соединения (в парниковые газы) с выбросом в атмосферу. Технология ухода за черным паром предусматривает несколько, в течение сезона, сплошных культиваций для провоцирования роста и механического уничтожения сорной растительности, приводит, как указано выше, к потерям гумуса, влаги и к уплотнению почвы.
Известно, что за последние 100 лет интенсивного ведения земледелия, содержание гумуса в землях сельскохозяйственного назначения уменьшилось не менее чем в два раза. Другой технологии, кроме нулевой обработки почвы, для сохранения гумуса не существует! Нулевая технология – единственная технология, позволяющая не только сохранять, но и увеличивать содержание гумуса почвы – осуществлять самовосстановление и увеличение плодородия.
Несколько иначе обстоит дело при использовании химического пара, когда в ходе ухода за паровым полем механическое рыхление почвы не производится. Однако лучший вариант – пар, занятый сидеральной культурой. Сидеральная культура своими листьями затеняет почву, чем способствует понижению температуры и уменьшению испарений влаги. Затенение почвы и конкурентное использование питательных веществ создают неблагоприятные условия для развития сорной растительности.
Произрастание сидеральных культур и многолетних трав, отсутствие механического рыхления, способствуют ускоренному созданию системы естественных дрен, аккумулированию продуктивной влаги. Проникновение вглубь культурного горизонта воздуха способствует разложению пожнивных остатков без образования органических кислот и закисления почвы.
Особенности перехода на беспахотную технологию
Нельзя не осветить внедренческую часть проблемы. Руководители узнают о необычайно эффективной технологии из публикаций, семинаров, от специалистов соседних хозяйств. Воодушевленные открывающимися перспективами, приобретают технику, начинают работы, но… ожидаемого результата почему-то нет?!
Таким образом, напрашивается вывод, что объективных причин для сдерживания широкого распространения высокоэффективных беспахотных ресурсосберегающих и самовосстанавливающих плодородие почв технологий не существует.
Беспахотная обработка почвы — это система земледелия без нарушения почвы при ее обработке. Такое сельскохозяйственное возделывание дает как преимущества, так и недостатки в экономическом, агрономическом и других аспектах. Приведенная ниже таблица кратко показывает их суть и соотношение.
Преимущества
Недостатки
Экономический аспект
Уменьшение затрат вследствие:
• Сокращения времени на обработку
• Увеличения площади, обрабатываемой одним работником
• Упрощения сельхозорудий (многофункциональная техника)
• Высокая закупочная цена и значительные затраты на обслуживание специальной техники
Агрономический аспект
• Никакого влияния на улавливание углерода
• Сохранение пожнивных остатков на поверхности грунта, что:
- уменьшает риск образования корки на почве (эффект мульчирования)
- уменьшает риск эрозии почвы на участках на склонах
• Сохраняется более однородный, постоянный, способствующий лучшему формированию корневой системы почвенный профиль.
• Обработка почвы: экономия времени весной, не происходит высушивания почвы между вспашкой и предпосевной обработкой.
• Значительное количество пожнивных остатков при выращивании кукурузы на зерно, необходимость производить очень дробное (или в два приема) их измельчение.
• Меньшая скорость подсушивания почвенного профиля весной (термическая инертность грунта).
• Концентрация органических веществ в первых сантиметрах почвенного слоя, в ущерб глубоким горизонтам.
• Применение более сложной техники : риск уплотнения невспаханных участков, если содержание глины ниже 15%.
• Риск уплотнения почвы, если она недостаточно просохла.
Всхожесть семян / Вредители
Равномерная глубина заделки семян только в случае надлежащего высевающего агрегата.
• Благоприятна для полезной микрофауны (дождевых червей)
• Способствует борьбе с кукурузной огневкой благодаря необходимости активного измельчения
• Риск снижения густоты посевов: семена высеваются в рыхлые слои почвы, с большим количеством растительных остатков или же в плохо запаханный рядок, дисковой сеялкой.
• Риск высыхания и потерь всхожести.
• Развитие грунтовых вредителей: проволочников, долгоножек, серых червей.
• Возрастание риска появления слизней.
• Увеличение риска появления жуков-стеблеедов при прямом посеве без дробления пожнивных остатков.
Борьба с сорняками
• Постепенное уменьшение количества семян самосеющихся сорняков на поверхности грунта
• Увеличение на первых этапах количества сорняков – самосевов ( в частности, в условиях монокультуры) - многолетников, с которыми сложно бороться (вьюнки, чертополох)
• Риск воздействия на последующие культуры активного вещества гербицидов, накопленных растениями.
• Чрезмерное увлечение гербицидами сплошного действия в зимний период.
Заболевания
• Подтвержденный риск концентрации в почвенных горизонтах возбудителей: фузариоза, гельминтоспориоза, пыльной головни, корневых гнилей.
• Увеличивает риск влияния микотоксинов на следующую культуру
Сбор урожая
• Почва менее подвержена уплотнению, увеличивается несущая способность грунта
Содержание данногo тeкстa отражает точку зрения автора, и автор несет за него полную ответственность. Европейская Комиссия снимает с себя ответственность за последствия использования информации, содержащейся в данном тексте.
Текст: Jean-Paul Renoux, AGPM (Ассоциация производителей кукурузы, Франция)
Спутниковые снимки показывают: отказ от пахоты в Штатах ведет к росту урожайности при снижении затрат. Россия, где был создан этот метод, сегодня его почти не применяет. Разбираемся, почему так получилось и чем он лучше традиционной вспашки.
Картинка: Американский Средний Запад обладает высокопродуктивными почвами, но при этом здесь часты засушливые годы / ©Flickr/Steven Baird
Американская история успеха
Исследователи из Стэнфордского университета (США) использовали спутниковые снимки, чтобы ответить на давно терзающий американских фермеров вопрос: не падает ли урожайность при беспахотном земледелии?
Ученые из Стэнфордского университета решили использовать для его разрешения максимально объективные параметры — спутниковые снимки. Урожайность коррелирует с наблюдаемым покрытием полей зеленой массой растений, поэтому, обработав спутниковые снимки за много лет, авторы новой работы получили точную картину. Чтобы учесть, как разная погода в разные годы влияла на урожайность беспахотных территорий, ее сравнивали с результатами на соседних полях, где новый метод обработки земли еще не был внедрен.
Согласно их статье в Environmental Research Letters, за 2005-2017 годы фермеры, перешедшие на беспахотное земледелие, несколько увеличили свои урожаи относительно фермеров-соседей, все еще пашущих землю. Авторы изучали только поля под кукурузой и соей. Первые после остановки пахоты подняли свою урожайность в среднем на 3,3%, а поля под соей — на 0,74%.
Величины могут показаться небольшими, но только если не знать, какой ценой сегодня достается рост урожайности в сельском хозяйстве. Поднять интенсивность увеличением вноса удобрений и пестицидов на поля экономически невозможно: это сильно повышает издержки хозяйства, и тогда фермер будет получать меньше прибыли, хотя и получит больший урожай, чем у соседей. В связи с этим урожайность в США давно почти не растет, поэтому здесь и 0,74% — не так мало.
В абсолютных цифрах рост урожайности, зафиксированный на спутниковых снимках, дал Соединенным Штатам прибавку в 11 миллионов тонн кукурузы и 0,8 миллиона тонн сои в год. Интересно, что в России ежегодно выращивают как раз 11 миллионов тонн кукурузы, а такие страны, как ЮАР или Индонезия, ежегодно собирают по 0,8 миллиона тонн сои. То есть вроде бы небольшое положительное влияние беспахотного земледелия на урожайность обернулось такой прибавкой, которая сопоставима с урожаями крупных стран.
При высокой влажности их надо убирать (отгребать в сторону проходом трактора с легким инструментом). Однако некоторые фермеры не знают, что это нужно делать, поэтому в итоге почва у них к моменту сева слишком влажная для таких культур, как кукуруза (далеко не самая влаголюбивая).
Беспахотное земледелие: изобретено в России…
Как отмечают исследователи из Стэнфорда, всего в мире беспахотное земледелие применяется на 150 миллионах гектаров. Почти все они находятся в Южной и Северной Америке, а также Океании. Массовое развертывание нового способа хозяйствования случилось только в 1990-х, а первые работы о нем на Западе вышли в 1940-х — после серии печально известных песчаных бурь на американском Среднем Западе.
Суть их проста: пахота сильно рыхлит верхний слой земли, поэтому упрощает потерю почвой влаги. Кроме того, запахивание убирает с поверхности земли растительные остатки, не убранные земледельцам. Поверхность становится заметно темнее, лучше нагревается на солнце — и это дополнительно ускоряет потерю влаги.
На Западе в ту эпоху было распространено мнение, что только качественная и глубокая вспашка отвальным плугом может дать хороший урожай. Весь XIX век помещики, как и агрономы-теоретики, стабильно пытались перевести крестьян с сохи, не переворачивавшей землю и не пахавшей глубоко, на плуг. Крестьяне пассивно сопротивлялись.
Хорошо отразил их отношение к этому вопросу писатель Лесков, пересказав реальную историю английского управляющего Джеймса, опираясь на идеи которого, при Николае I планировали перейти на глубокую вспашку отвальным плугом.
Можно определенно сказать: если бы при Николае I соху бы заметно потеснил плуг, суховеи в южных частях страны стали бы опасными для сельского хозяйства намного раньше, чем к сталинскому времени. Это подтверждает и западный опыт. В США в 1930-е глубокая вспашка в зонах сухих степей привела к потере урожайности огромных площадей и миграции многих сотен тысяч фермеров.
Но в 1909 году в Киевском университете этого не знали, поэтому со спокойной душой объявили печатные работы Овсинского нелепицей. Тот не стал упорно спорить, а отошел от земледелия и занялся пчеловодством.
…Но используется в основном в Новом Свете
Однако сельское хозяйство инерционно: отказ от глубокой вспашки начал принимать массовый характер только через десятилетия. Особенно помог этому процессу рост цен на нефть, сделавший вспашку дорогой для фермеров.
Новая работа стэнфордцев поэтому имеет большое значение для американской экономики. Показав, что сомнения и колебания фермеров основаны на пустом месте, они позволят американскому сельскому хозяйству и далее активно двигаться в сторону снижения издержек и повышения конкурентоспособности — при одновременном росте плодородия земли и урожайности.
Остается лишь сожалеть, что родина беспахотного земледелия пока не показывает подобного движения, а отечественная наука не предпринимает активных шагов для изменения ситуации.
Беспахотная технология обычно называется минимальной, и это не всегда правильно. В таком названии отражается интенсивность каждой культивации, и также снижение ее по сравнению с традиционной технологией.
Глубокая беспахотная обработка
Глубокая обработка почвы культиватором часто применяется на легких почвах, которые требуют рыхления:
- когда нужно перемешать с почвой большое количество пожнивных остатков
- перед чувствительными к уплотнению культурами, такими как рапс, горошек и сахарная свекла
- когда необходимо разбить колею трактора и уплотненный слой
В один или два следа работает комбинированный культиватор, такой как TopDown. Альтернатива - жесткий культиватор со стойками, такой как Cultus, часто в комбинации с дисковым культиватором, к примеру, Carrier.
Глубокая обработка дает более грубую структуру почвы, чем поверхностная, поэтому на тяжелых почвах может потребоваться несколько дополнительных проходов.
Когда глубокую культивацию проводят на глубине традиционной пахоты (10-15 см или глубже), гектарные затраты и расход топлива относительно высоки, и в большинстве случаев почти доходят до уровня традиционных технологий. Основное преимущество глубокой обработки в сравнении с традиционной вспашкой является значительно более высокая производительность. Другое преимущество – снижение риска эрозии и коркообразования за счет наличия растительных остатков на поверхности почвы.
Поверхностная беспахотная технология
Наиболее широко распространенным агрегатом в поверхностной беспахотной технологии является дисковый культиватор типа Carrier. Также используются культиваторы с вибрирующими стойками, такие как Swift, и некоторые культиваторы с фиксированными стойками, особенно когда рабочая глубина составляет 6-8 см. Когда требуется заделать большое количество соломы в ограниченный объем почвы, появляется необходимость предварительной обработки пожнивных остатков, если они не были убраны.
Технология поверхностной беспахотной обработки почвы экономит затраты и операционное время, особенно на тяжелых почвах.
Основные эффекты поверхностной обработки почвы
Неглубокая обработка на протяжении длительного периода может привести к образованию уплотненного слоя подобного плужной подошве, и поэтому в большинстве беспахотных технологий чередуется поверхностная и глубокая культивации. В таких случаях, глубокая обработка выполняется перед чувствительными к уплотнению культурами, такими как рапс, горошек и сахарная свекла. Легкие почвы зачастую имеют более слабую структуру, чем глинистые и требуют более глубокой культивации для сохранения заданной урожайности.
При использовании минимальных технологий необходимо контролировать болезни, развивающиеся на растительных остатках, и соблюдать оптимальный севооборот, без которого предприятие обречено на провал.
В основном минимальные технологии лучше показывают себя в засушливых условиях, тогда как во влажных вызывают дополнительные проблемы с подготовкой почвы и контролем сорных растений и падалицы.
Читайте также: