CC BY
1
ОБЗОР
УДК 631.51 DOI: 10.24412/1029-2551-2022-3-016
СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ЕЕ ПЛОДОРОДИЕ
В.В. Немченко, д.с.-х.н., О.В. Волынкина, к.с.-х.н., В.Л. Дерябин
Уральский ФАНИЦ УрО РАН, e-mail: kniish@ketovo.zaural.ru
Представлен обзор литературы, посвященной исследованиям о влиянии системы обработки почвы на урожайность культур и агрохимические свойства почвы. Результаты опытов разделены по признаку положительного и отрицательного действия замены вспашки разными видами минимальной обработки почвы на физико-химические свойства и продуктивность агроценоза. Положительное влияние минимизации обработки почвы чаще относится к первому полю после пара, а также к засушливым зонам и годам, отрицательное - к посевам, удаленным от пара, и пропашным культурам. Причины снижения урожайности от минимизации обработки почвы: усиление засоренности посевов, ухудшение пищевого режима растений и уплотнение почвы.
Ключевые слова: виды обработки пара, минимальная обработка почвы, урожайность культур, содержание гумуса, водно-физические свойства почвы.
TILLAGE SYSTEM OF SOIL AND FERTILITY
Dr.Sci. V.V. Nemchenko, Ph.D. O.V. Volynkina, V.L. Deryabin
Ural Federal Agrarian Scientific-Research Center, Ural branch of the RAS, e-mail: kniish@ketovo.zaural.ru
The article reviews the literature devoted to research on the influence of the tillage system on crop yields and agrochemical properties of the soil. The results of the experiments are divided on the basis of the positive and negative effects of replacing plowing with different types of minimal tillage on the physico-chemical properties and the productivity of agrocoenosis. The positive effect of minimizing tillage more often refers to the first field after steam, as well as to arid zones and years, the negative - to crops removed from steam and row crops. The reasons for the decrease in yield from the minimization of tillage: increased contamination of crops, deterioration of the nutritional regime ofplants and soil compaction.
Keywords: types of steam treatment, minimal tillage, crop yield, humus content, water-physical properties of soil.
Обработка почвы подразумевает механическое воздействие на нее орудиями с целью создания оптимальных условий роста растений [1]. Эволюция видов обработки почвы представляет переход от посева в лунку до использования рало (однозубовое орудие), сохи (двух- или многозубовое орудие) и далее плуга. В конце XIX - начале XX в. появился плуг Сакка. Перед 1-й мировой войной в Россию таких плугов завозили около 100 тысяч. Затем Россия сама выпускала плуги по типу Сакковских. Усовершенствование плуга касалось добавления отвала, предплужника, ножа, сначала черенкового, затем дискового. И.А. Стебут в 1871 г. говорил об осторожности подхода к глубине обработки почвы, хотя в те годы речь шла о глубине 9-13,5 см, глубже пахать было нечем. Уже в 1880-х гг. Д.И. Менделеев и П.А. Кос-тычев, проводя опыты в своих поместьях, не считали обязательным оборот пласта почвы при вспашке. Ситуации с эрозией почвы диктовали уменьшение глубины обработки и замену плужной обработки плоскорезной. В конце XIX в. И.Е. Овсинский, испытывая виды обработок почвы в Подольской губернии, предложил заменить вспашку многократными
обработками на 5-6 см. Н.М. Тулайков в 1930-х гг. пропагандировал систему сухого земледелия, будучи уверенным, что в засушливом Поволжье уместна только мелкая обработка почвы [2]. На американском континенте после пыльных бурь в 1931-1935 гг. начали внедрять прямой посев, об опыте которого Э. Фолкнер написал книгу «Безумие пахаря». Резкое повышение цен на энергоносители в 1991-1995 гг. гг. вызвало стремительный переход к No-till (не пахать) в засушливых регионах [2]. В 1940-1950-х гг. в Шад-ринском районе Курганской области крестьянин-опытник Т.С. Мальцев на основании многолетних наблюдений пришел к выводу, что лучший способ -чередование в севообороте глубокой безотвальной вспашки с мелкой обработкой дисковым лущильником. В 1970-1980-х гг. под руководством А.И. Бараева во ВНИИ зернового хозяйства была разработана система машин и приемов обработки почвы без плуга, что нашло широкое применение в засушливых районах Сибири, Казахстана, Поволжья, Украины [3]. Эта система решила проблему защиты почв от ветровой эрозии, остановила экологическую катастрофу в степной зоне Казахстана и Сибири.
Вопросы по обработке почвы неотъемлемы от развития науки о почве и системах земледелия. Большой вклад в их разработку внесли ученые В.В. Докучаев, П.А. Костычев, П.С. Коссович, А.С. Ермолов, В.Р. Вильямс, Д.Н. Прянишников, А.И. Бараев и др. Их достижения и практика способствовали установлению закономерностей действия систем земледелия в разных почвенно-климатических и экономических условиях.
Чернозем - главный производственный ресурс земледелия. Однако он давно находится в состоянии, значительно отличающемся от оптимального, сформированного в естественных условиях, и подвержен значительной степени деградации [4]. Причина деградации черноземов заключается в несоответствии применяемых технологий принципам естественного формирования почвы [5]. Основная обработка почвы направлена на создание пахотного слоя, свойства которого должны соответствовать требованиям выращиваемых культур согласно экологическому оптимуму. Механическая обработка почвы сопряжена с уничтожением дернины, подстилки, активизации эрозии, что может привести к постепенной агрофизической деградации черноземов [6].
Многолетний отказ от обработки почвы с применением No-till способствует достаточному накоплению растительной мульчи, что защищает почву от ветровой и водной эрозии, тогда как при вспашке с заделкой растительных остатков почва больше подвержена дефляции. Агрочерноземы Зауральской степи (Республика Башкортостан), используемые при No-till от 4 до 19 лет, характеризовались благоприятными для роста и развития растений водно-физическими свойствами, средней и высокой обеспеченностью гумусом, но в них проявился недостаток азота и особенно фосфора [7]. В настоящее время из 1,5 млрд. пашни, которой располагает наша планета, нулевую обработку используют только на 0,1 млрд., безотвальную - на 0,4 млрд. га, преимущественно в степных зонах. В Европе доля классической технологии составляет 70-75%, безотвальной 20-25%, прямого посева менее 5% [8].
Обработка почвы изменяет фитосанитарное состояние посева и питательный режим растений с их улучшением или ухудшением в зависимости от вида. Причем один и тот же вид обработки почвы в одних зонах действует положительно, в других -снижает урожайность культур. Именно поэтому литературные данные о влиянии видов обработки почвы на урожайность противоречивы. На почвах с легким гранулометрическим составом в засушливых регионах наблюдается определенное превосходство нулевых и мелких обработок почвы.
В сельскохозяйственных предприятиях обновление техники идет замедленными темпами, что не позволяет широко применять традиционную систему обработки почвы с ежегодной вспашкой, к
тому же резко снизилось количество квалифицированных кадров механизаторов. В связи с этими обстоятельствами усилился интерес к обсуждаемому вопросу и заложены специальные полевые опыты. Их результаты позволяют обоснованно принимать оптимальные решения по системе обработки почвы согласно особенностям почвенно-климатических условий регионов и зон.
Цель работы - проанализировать и структурировать по подразделам данные, опубликованные в разных литературных источниках по способам обработки почвы, и определить причины преимущества той или иной системы обработки почвы в разных поч-венно-климатических и технологических условиях.
Объекты и методика. Литературные источники, взятые для анализа, поделены по характеру влияния замены вспашки минимальными обработками на продуктивность пашни. В зернопаровых севооборотах большое значение приобретает система обработки пара. Вид обработки в сочетании со свойствами почвы, севооборотом и системой применения средств химизации регулирует не только эффективное плодородие, но и потенциальное - содержание гумуса в пахотном слое и другие свойства почвы.
Результаты и обсуждение. Урожайность полевых культур. Отрицательное влияние минимальных видов обработки почвы на урожайность культур. В обобщенных материалах многолетний прямой посев приводил к снижению урожайности в 73% случаев, повышение отмечено в 24%, отсутствие изменений в 3%. Среднее снижение урожайности при нулевой системе составило 11,6% по отношению к обработанной почве. С увеличением длительности опыта разница сужалась, и доля положительных оценок постепенно увеличивалась. Урожайность при прямом посеве по сравнению со вспашкой в первые годы снижается значительно, к 6-7 году проявляется тенденция сокращения разницы, к 9 году отмечено даже некоторое его преимущество. Такое изменение соответствует мировому опыту ведения земледелия по технологии No-till [9].
Скорость наступления положительного отклика на No-till исследователи связывают с количеством поступившего органического вещества. По мере его накопления наблюдалось положительное влияние на свойства почвы. Положительный отклик урожайности по времени примерно совпадал с улучшением агрофизических свойств почвы. Эффективной технология прямого посева зарекомендовала себя на выщелоченных черноземах с содержанием гумуса 6% и более, где отказ от обработки способствовал оптимизации их плотности, а при содержании 4% гумуса и ниже система No-till по урожайности отставала [10].
В Кулундинской степи (2011-2014 гг.) на супесчаной каштановой почве, без средств химизации
поверхностная обработка отставала от вспашки по уровню урожайности культур в зернопаровом севообороте (пар - две пшеницы - овес), как и на фоне применения гербицида. Лишь совмещение удобрения и гербицида уменьшило различие систем обработки почвы [11].
В Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства (далее - СибНИИЗХим) была организована сеть многофакторных полевых экспериментов по изучению систем обработки почвы и возможности ее минимизации в Западной Сибири. Результаты исследований показали близкую урожайность зерновых культур по вспашке и глубокой отвальной обработке и некоторое снижение по плоскорезной обработке, более заметным в варианте без основной обработки почвы. Опыты проведены на черноземах выщелоченных, обыкновенных, серых лесных и дерново-подзолистых почвах [12, 13].
В исследованиях на южных черноземах проявилось преимущество плоскорезных обработок в сухие годы и отвальной обработки во влажные. Чем засушливее климатические условия региона, тем чаще проявлялось преимущество плоскорезной системы обработки благодаря накоплению снега стерней и улучшению условий увлажнения растений [8].
В Центральном Предкавказье в опыте Ставропольского ГАУ [14] на выщелоченном черноземе мелкую обработку сравнили со вспашкой. Севооборот 8-польный зернопаропропашной. На неудобренном фоне размеры снижения урожайности культур севооборота от минимизации по отношению к вспашке в разных ротациях достигли 4-7 ц/га зерновых единиц. Удобрение ^^^^ существенно повышало урожайность, но ее снижение на фоне мелкой обработки почвы сохранялось и колебалось по ротациям от 5 до 9 ц/га зерновых единиц.
Эффективность каждой из систем обработки почвы определяется почвенно-климатическими условиями. Так, сравнение четырех видов обработки почвы в опытах Челябинского НИИСХ [15] в трех зонах области показало проигрыш минимальной обработки вспашке около 4 ц/га в северной лесостепи и выигрыш в южной лесостепи.
На серых лесных почвах в эксперименте Уральского НИИСХ [16] в севообороте (сидеральный пар - пшеница - овес - горох - ячмень) среди разных систем обработки почвы лучшими оказались два варианта: вспашка и ее чередование с культивацией, где в среднем за 2012-2015 гг. получены высокие сборы зерна 3,74 и 3,78 т/га. Сочетание дискования с двумя вспашками во 2-м и 4-м полях под пшеницу и горох было на 2-м месте (3,65 т/га). Близкой была урожайность при системе - дискование и одна вспашка под пшеницу (3,61 т/га). На последнем месте система из одной вспашки, одной культивации и трех нулевых обработок (3,51 т/га). В других опытах Уральского НИИСХ [18] в 2012-2015 гг. оценена
урожайность пшеницы и ячменя при трех видах обработки почвы: вспашка, дискование и нулевая. Нулевая обработка отставала на 4,5 ц/га при следующих урожаях этих зерновых культур - 33,6; 31,9 и 29,1 ц/га.
В лесостепи Алтайского Приобья на выщелоченном черноземе проведены десятилетние (2001-2010 гг.) исследования В.И. Усенко и С.В. Усенко [19]. На бессменной пшенице без химизации проявилось очень близкое действие трех видов обработки почвы: глубокой, мелкой и нулевой при урожайности 12,8; 11,7 и 12,3 ц/га. Даже на фоне применения средств химизации результаты были близкими: 18,9; 18,5 и 19,1 ц/га. При более частом повторении сухих лет в последующие годы (2011-2016) урожаи бессменной пшеницы снизились, и отмечен существенный проигрыш нулевой обработки при урожаях на фоне химизации в тех же трех вариантах: 16,1; 14,5 и 12,9 ц/га. Без химизации в сухие годы урожайность снижалась до 8,0-8,9 ц/га.
Взаимодействие нулевой обработки почвы с видом севооборота обнаружено в опыте Е.В. Кузиной в Ульяновском НИИСХ [20]. Озимая пшеница по чистому пару при внесении сидерата, удобрения и их сочетания дала в среднем 3,5 т/га по вспашке и столько же в вариантах минимальной и нулевой обработок. По занятому пару урожайность озимой пшеницы от минимизации снижалась: 2,8 т/га зерна по вспашке и 2,6 т/га на фонах минимальной и нулевой обработок с потерей 0,2 т/га зерна.
В длительных исследованиях СибНИИСХоз [21] в 1988-2008 гг. минимально-нулевая система обработки почвы вызывала снижение урожайности в 23 ц/га даже при интенсивной технологии возделывания зерновых культур. Урожайность пшеницы составила 3,70 т/га зерна при отвальной системе, 3,82 на фоне плоскорезной обработки на 10-12 см и 3,52 при минимально-нулевой.
В опытах Л.В. Юшкевича с соавторами [22] в 5-польном зернопаропропашном севообороте сравнены 4 системы обработки почвы: отвальная, комбинированная, плоскорезная и нулевая. Почва -выщелоченный чернозем с гумусом 7-8%. После пара на фонах применения средств химизации средний урожай пшеницы сорта «Память Азиева» равнялся в том же порядке вариантов в т/га: 2,62; 2,65; 2,53 и 2,49. На посеве после кукурузы потери были выше при следующих средних урожаях: 2,38; 2,24; 1,96 и 2,10 т/га. В 1992-2005 гг. в СибНИИС-Хоз [23] проведен эксперимент в степной зоне Омской области на лугово-черноземной почве. В экстенсивной технологии почвы по отношению к вспашке размеры снижения урожайности зерновых культур в ц/га равнялись: 7,1 при ежегодной нулевой обработке, 4,8 - минимальной, 1,8 - комбинированной. На фоне интенсивной технологии разница в урожайности этих культур по вспашке и нуле-
вой обработке уменьшилась до 3,0 ц/га. У минимальной системы к вспашке проигрыш еще меньше, он составил 0,8 ц/га. В этой зоне плоскорезная и комбинированная системы имели небольшое преимущество перед вспашкой в 0,3-0,8 ц/га.
В опыте А.Л. Тойгильдина и Д.Э. Аюпова [24] в лесостепи Поволжья в 4-х видах севооборотов (три 6-польных и один 4-польный с паром или с травами) сравнены две системы обработки почвы: вспашка 1 и 2 раза за ротацию. В 6-польных севооборотах переход на одну вспашку снизил сбор корм.ед. на 1,8-2,1 ц/га, в 4-польном - на 1,6 ц/га.
Проявляется взаимодействие обработки почвы и с видом сельскохозяйственной культуры. Так, по исследованиям Воронежского СХИ [25] на выщелоченном черноземе в опыте с ячменем отставание его урожайности по фону плоскореза от вспашки равнялось 4 ц/га без удобрения и 2-3 при его внесении. У пшеницы соответственно 1-2 ц/га и отсутствие существенной разницы на фоне удобрения.
По данным ученых Оренбургского ГАУ [26] в степной зоне отмечена связь обработки почвы с сортом яровой мягкой пшеницы. В среднем за 2008-2011 гг. по вспашке Саратовская 42 дала 14,3 ц/га зерна, Тулунская 10 - 19,6 и Тулунская золотистая 21,8; без обработки почвы соответственно 13,1; 15,2 и 17,2 ц/га. То есть на малоурожайном сорте снижение продуктивности при нулевой обработке только на 1,2 ц/га, а на сортах более интенсивного типа до 4 ц/га. Материалы Тюменских ученых за 2006-2013 гг. [27] свидетельствуют о большом значении места культуры в севообороте. На первом посеве 5-польного севооборота (пар -озимая пшеница - две яровых пшеницы - ячмень) без удобрений урожай озимой пшеницы при мелкой обработке был выше, чем при вспашке (33,5 и 29,9). При внесении удобрения вспашка и мелкая обработка стали равноценными с урожайностью 36,8 ц/га. В конце севооборота на ячмене потери урожая от мелкой обработки 2,7 ц/га в контроле и 4 ц/га на фоне удобрения.
Виды обработки почвы исследованы в одном из опытов Курганского НИИСХ в 2008-2013 гг. [28]. Среди 6 лет проведения опыта три года характеризовались засухой. В сухие годы лучшая сохранность влаги относилась к фонам минимальной и нулевой обработок, где преимущество к вспашке
по количеству доступной влаги в метровом слое почвы весной составило 24 мм на 1 -й пшенице по пару, 26-29 мм на 2-й и 24-30 мм на 3-й. Однако в среднем за 6 лет без удобрения и при его применении в 1 -м поле зернопарового севооборота минимальные обработки проигрывали по урожайности. Преимущество минимизации проявилось на удобренном фоне при удалении посева пшеницы от пара (табл. 1).
Пропашные культуры требуют более интенсивную обработку почвы. В эксперименте Ивановского ГАУ [29] система с применением БДТ-3 на 15-17 см в сочетании с КПС-4 на 10-12 см в других полях проигрывала глубокому рыхлению на 26-28 см (табл. 2).
Преимущество использования плуга ПН-4-35 без отвалов на 26-28 см и КПГ-2,2 на 26-28 см перед вышеназванной системой выразилось прибавками в 4-6 т/га клубней картофеля и объяснялось снижением засоренности посева. В опытах с сахарной свеклой на типичном черноземе Белгородского НИИСХ [30] мелкая и безотвальная виды обработки почвы уступали вспашке по урожайности корнеплодов на 1-2 т/га. Причем, эта закономерность сохранялась на интенсивных фонах. Так, в зерно-паропропашном севообороте при внесении 16 т/га навоза + К180Р180К180 по фону вспашки получен урожай корнеплодов 51,4 т/га, а при мелкой обработке 49,0. В контроле урожаи в этих вариантах снижались соответственно до 22,5 и 20,1 т/га.
Во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара [31] сравнены три системы обработки почвы -отвальная, безотвальная и комбинированная. Глубина обработки по культурам менялась. Особое внимание уделялось подготовке почвы под свеклу. Во всех вариантах для свеклы предварительно до основной обработки предусматривалось лущение на 5-7 см с применением плоскореза на 12-14 см. В севообороте: черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень с подсевом клевера - клевер на 1 -й укос - озимая пшеница - сахарная свекла - однолетние травы - кукуруза на зеленый корм отвальной и комбинированной системам сильнее проигрывала безотвальная (табл. 3).
Положительная характеристика минимизации обработки почвы. Наряду с примерами отрицательного влияния минимизации обработки почвы
1. Урожайность пшеницы Терция в 4-польном зернопаровом севообороте
(Центральное опытное поле Курганского НИИСХ, 2008-2013 гг.) [28], ц/га
По пару Отвальная Минимальная No-till
No N40 No N40 No N40
1 -я пшеница 18,7 18,9 15,2 17,3 15,9 17,5
2-я пшеница 13,6 13,4 13,4 17,3 12,5 17,0
3-я пшеница 12,5 13,4 11,5 15,9 11,4 16.4
Среднее 14,9 15,2 13,4 16,8 13,3 17,0
НСР05, ц/га 1,3-2,1
2. Система обработки почвы в севообороте и урожай клубней картофеля,
2007-2010 гг., Ивановский НИИСХ, Ивановский ГАУ [29]
Система обработки почвы Урожай клубней, т/га Крахмал, %
БДТ-3 на 15-17 см + КПС-4 на 10-12 см 21,3 11,98
ПН-4-35 на 15-17 см + КПС-4 на 10-12 см 23,0 11,56
БДТ-3 на 15-17 см + ПН-4-35 без отвалов на 26-28 см 25,1 12,70
БДТ-3 на 15-17 см + КПГ-2,2 на 26-28 см 26,4 12,93
ПН-4-35 на 15-17 см + КПГ-2,2 на 26-28 см 27,3 13,50
НСР05, т/га 1,5
3. Урожайность сахарной свеклы [31], т/га
Обработка почвы Удобрение Урожай +/- от удобрения +/- к вспашке
Вспашка Без удобрения 27,4 - -
N45P45K45 31,8 4,4 -
N59P59K59 37,1 9,7 -
Безотвальная Без удобрения 21,3 - -6,1
N45P45K45 27,5 6,2 -4,3
N59P59K59 30,8 9,5 -6,3
Комбинированная Без удобрения 25,6 - -2,2
N45^5^5 31,1 5,5 -0,7
N59^9^9 36,1 10,5 -1,0
НСР05, т/га 3,2
4. Обработка почвы и урожайность озимой пшеницы [32], т/га
Вариант Отвальная, 22-32 см Безотвальная, 22-32 см Дискование, 10-12 см
5-польный зернопропашной, 40% пропашных культур
Контроль 2,85 2,88 2,91
N90^0^0 3,81 3,80 3,88
5-польный зернопаропропашной, 60% пропашных культур
Контроль 3,17 3,38 3,35
N90^0^0 4,10 4,15 4,08
НСР05, т/га 0,17
встречаются данные о близкой эффективности вспашки и минимальных видов обработок почвы и даже о небольшом их выигрыше перед вспашкой на плодородных почвах. Например, в 1997-2016 гг. в Белгородском аграрном научном центре РАН [32], на типичном черноземе в двух видах севооборотов отмечено небольшое преимущество минимальной обработки почвы (табл. 4).
В 20-летнем опыте Белгородского НИИСХ [33] на типичном черноземе при внесении удобрения ^^^^ получена близкая урожайность культур по вспашке, глубокому рыхлению с помощью па-раплау и обработке на 10 см дисковой бороной. Изучение вели в трех видах севооборотов - зерно-пропашном, зернопаровом с чистым паром и с многолетними травами.
Обобщение сравнений отвальной, поверхностной обработки почвы с прямым посевом в зернопаровом и плодосменном севооборотах сделано по данным опыта Курганского НИИСХ в 2016-2020 гг. на удобренном и неудобренном фонах. Посев без основной обработки почвы по урожаю практически не уступал традиционной классической обработке почвы в контроле и на фоне средств химизации [34].
В степной зоне в опыте Челябинского НИИСХ [15] урожайность пшеницы в ц/га равнялась: 12,0
при вспашке, 14,2 на фоне плоскореза, 14,8 при минимальной обработке и 13,0 - при комбинированной. В другом опыте Челябинского НИИСХ [16] на выщелоченном черноземе в зернопаровом севообороте (пар - озимая рожь - горох - пшеница) отчетливо проявилась взаимосвязь обработки почвы и севооборота. При нулевой обработке почвы удобрения окупались прибавками урожая гораздо выше в севообороте, чем на бессменном посеве пшеницы. Так, средняя на год доза К175Р10 в севообороте при колебаниях урожайности по нулевой системе в контроле и при удобрении 21,5 и 26,7 ц/га зерновых единиц окупалась 18,9 кг зерн.ед. на 1 кг д.в. На бессменной пшенице в год применяли К40Р10, при ее урожайности без удобрения и с его внесением 12,5 и 17,2 ц/га зерна оплата была ниже - 9,4 кг/кг.
Положительный результат зачастую зависел от места размещения культуры в севообороте. Так, в опытах В.Е. Синещекова и Г.И. Ткаченко в СибНИ-ИЗХим [35, 36] на выщелоченном черноземе Новосибирской области столь разные системы обработки почвы (отвальная, безотвальная, минимальная и нулевая) были равноценными в 1-м поле по пару. Однако на 3-й культуре после пара в вариантах с минимизацией отмечено снижение урожайности на 1,5-2,6 ц/га, сохранившееся при интенсивной технологии.
Минимальные обработки почвы именуют влаго-удерживающими и ресурсосберегающими. Р.Ф. Байбеков называет их природоподобными и приводит данные СибНИИЗХим и РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева [5] о преимуществе прямого посева пшеницы. В материалах первого института урожай яровой пшеницы в 2008-2017 гг. составил 2,8 т/га по вспашке и 3,0 при прямом посеве. В опытах Тимирязевки в среднем за 2009-2017 гг. похожие результаты были по озимой пшенице: 5,0 и 5,2 т/га зерна.
Природоподобными и почвозащитными считал минимальные обработки и И.Е. Овсинский, начавший свои опыты с отказом от пахоты еще в 1871 г. в Подольской губернии. Несмотря на небольшое снижение урожайности пшеницы, безпахотный способ он считал экономически и экологически уместным для засушливых территорий. Фермер штата Огайо Эдвард Фолкнер разделял взгляды И.Е. Овсинского. Пыльные бури в США в 1934 г. заставили искать оптимальные системы обработки почвы, которые сводились к применению сидерата и уменьшению глубины обработки почвы. Подчеркивалась важность накопления такого количества растительных остатков, с которыми справлялась бы дисковая борона [37].
Известны опыты М.К. Сулейменова и К.А. Ак-шалова [38] в Республике Казахстан, по результатам которых даже в конце зернопарового севооборота в 5-м поле пшеница после ячменя имела урожайность 2,63 т/га зерна по нулевой обработке и 2,26 по вспашке. В севообороте, где вместо пара сеяли овес, пшеница после овса дала также 2,63 т/га при нулевой системе и 2,28 т/га при вспашке.
А.Н. Власенко и соавторы [39] показали эффективность трех видов технологий - экстенсивной, нормальной и интенсивной. Технологии применяли на выщелоченном черноземе лесостепи Приобья. При расчете на естественное плодородие с проведением вспашки на 20-22 см получена урожайность пшеницы 2,4-2,6 т/га, при глубоком рыхлении на 2227 см с внесением N40, гербицида и фунгицида - 3,33,7 т/га. В третьей технологии при использовании плоскореза на 10-12 см в сочетании с ^0Р20, гербицидом, фунгицидом и инсектицидом урожайность сорта Омская 36 (взамен экстенсивных сортов в предыдущих технологиях) повысилась до 3,8-4,2 т/га.
Исследования В.А. Корчагина с соавторами [40] свидетельствуют об одинаковой эффективности разных видов обработки почвы в Среднем Заволжье, а в южной степи - о преимуществе минимальной системы. Урожайность яровой пшеницы по озимой ржи в среднем за 9 лет равнялась 19,9 ц/га по вспашке на 25-27 см и 19,2 по лущению на 12-14 см. По кукурузе соответственно 20,0 и 19,0 ц/га. В отдельные годы вспашка все-таки обеспечивала более высокий урожай на 2-3 ц/га.
По данным М.Г. Сираева [41], на типичном черноземе Башкортостана урожайность озимой ржи и кукурузы очень мало изменялась при смене обработки почвы. Она равнялась 39,3-39,9 ц/га зерна и 500-506 ц/га зеленой массы. На посевах яровой пшеницы и ячменя комбинированная и минимальная системы по урожайности имели преимущество перед вспашкой в 3-4 ц/га зерна пшеницы и 5,6 ц/га ячменя. Затраты на обработку почвы при минимизации сокращались на 19,4-38,0% и в частности на горючее на 25-48%.
По данным А.А. Моисеенко и соавторов [42], в Приморском крае на лугово-бурой почве с гумусом 3,2-3,5% на посеве сои вспашка превосходила другие виды обработки всего на 1,5 ц/га, если применялось удобрение N13P19K19. При более высокой дозе N35P60K45 эффективность рыхления на 35 см, вспашки на 22 см и дискования на 8-10 см выразилась одинаковой урожайностью сои в 23 ц/га.
На серой лесной почве в опыте Уральского НИ-ИСХ [43] в 4-х-польном зернопаросидеральном севообороте ежегодную вспашку сравнили с разовым и двухразовым ее применением за ротацию с заменой вспашки в другие годы дискованием. Средний сбор зерна пшеницы, овса и гороха в севообороте составили 31,6 ц/га при ежегодной вспашке и 32,0 и 30,9 ц/га - при эпизодическом ее применении.
Равные урожаи зерновых культур получены в опыте Н.В. Перфильева [44] в Северном Зауралье на темно-серой тяжелосуглинистой почве с гумусом 4,2-5,0% при дисковании БДТ-2,5 и других системах обработки почвы. Севооборот: пар - озимая рожь - две пшеницы - ячмень. Более высокий чистый доход - при ресурсосберегающих системах. Дифференцированная система представлена следующим чередованием: в двух первых полях КПЭ-3,8 на 12-14 см, в 4-м и 5-м - БДТ-2,5 на 10-12 см и вспашка на 20-22 см в 3-м поле под пшеницу. В таблице 5 показаны результаты по 5-й ротации севооборота. Как без удобрения, так и с применением N80P80K60 доход оказался выше при использовании КПЭ-3,8 на 12-14 см.
В опыте А.И. Волкова и соавторов [45] на серой лесной почве Чувашии в 2005-2014 гг. сравнены 3 системы обработки почвы - традиционная, минимальная и нулевая. Севооборот 6-польный: клевер - озимая пшеница - озимая рожь - картофель -яровая пшеница - ячмень. Пшеница при трех вышеназванных системах обработки дала средние урожаи в т/га: 2,84; 2,86 и 2,74., то есть ресурсосберегающие и традиционная системы обработки почвы имели близкую эффективность.
Преимущество минимальной обработки перед вспашкой отмечено в опыте Алтайского ГАУ [46]. Опыт велся в 2011-2014 гг., когда из четырех лет засушливыми были три года. В таких условиях
5. Эффективность разных систем обработки почвы в опыте в Северном Зауралье, _5-я ротация севооборота, 2006-2010 гг. [44]_
Показатель Дифференцированная система КПЭ-3,8 на 12-14 см БДТ-2,5 на 10-12 см
Без удобрения
Урожайность, т/га 1,95 2,00 2,01
Чистый доход, руб./га 7922 8382 8270
Себестоимость, руб./т 2090 1979 2055
Рентабельность, % 194 212 200
Удобренный фон (^0?80К60)
Урожайность, т/га 2,56 2,59 2,50
Чистый доход, руб./га 8032 8284 7592
Себестоимость, руб./т 3028 2952 3122
Рентабельность, % 104 108 97
обычно на фоне мелких обработок лучше сохраняется дефицитная влага. Поэтому урожайность пшеницы сорта «Памяти Азиева» при использовании плуга на глубину 25-27 см в среднем за 4 года равнялась 13,6 ц/га, а БДТ на 8-14 см 15,1. Содержание клейковины в зерне равнялось соответственно 28,8 и 30,5%.
На типичном черноземе в опыте ВНИИ земледелия и защиты почвы от эрозии [47] в Курской области способы обработки почвы изучали в разных типах севооборотов и на различных видах рельефа: северном и южном склонах и плато. Приведены данные по озимой пшенице за 5 ротаций. Роль вида обработки почвы во влиянии на ее урожайность оказалась минимальной. При нулевой системе на склонах у пшеницы после многолетних трав терялось около 1 ц/га, а по пару разница несущественная. На плато по пару и травам нулевая обработка по урожайности дала прибавку к вспашке 2,8 ц/га. Авторы считают лучшим вариантом чередование минимальных обработок со вспашкой.
Н.В. Степных [48], обобщая литературу о роли обработки почвы, назвал результаты трех опытов Курганского НИИСХ. На Центральном опытном поле сравнение традиционной, минимальной и нулевой обработки почвы в 1996-2011 гг. показало близкую урожайность пшеницы: 20,5, 18,7 и 20,1 ц/га. На Макушинском опытном поле в 2006-2010 гг. в этих трех вариантах получены урожаи: 20,5, 19,3 и 19,5 ц/га.
По данным КазНИИЗХ, нулевая обработка была эффективнее. В том же порядке систем (традиционная, минимальная и нулевая) урожайность яровой пшеницы равнялась 20,0; 20,2 и 21,8 ц/га. По экономической оценке минимальные обработки выгоднее. Так, в 2011 г. вспашка стоила 1030 руб./га, а мелкая обработка 297. Кроме этого необходимость увеличения применения гербицидов при минимальных обработках компенсировалась их удешевлением в период 2002-2012 гг. на 50-75%.
Изменение оценки видов основной обработки от погодных условий. В эксперименте О.В. Волынки-ной на Центральном опытном поле Курганского НИИСХ сравнены два вида минимальной обработки почвы в течение 14 лет. Оценка менялась в зависимости от погодных условий. Исследования вели на бессменной пшенице по стерне и мелкой обработке почвы на 7-8 см. Почва - выщелоченный чернозем с содержанием гумуса в слое 0-20 см 4,5%. За 2005-2018 гг. было 7 засушливых лет. Преимущество мелкой обработки проявлялось, если количество осадков за вегетацию пшеницы было достаточным (табл. 6).
Во влажные годы превышение урожайности пшеницы по мелкой обработке перед стерневым посевом равнялось 3 ц/га в контроле и 1 -2 ц/га при внесении доз удобрений К20-40-60Р25. В сухие и засушливые годы на посеве по стерне сеялкой СКП-2,1 с сошником культиваторного типа лучше сохранялась дефицитная влага, урожайность
6. Урожайность бессменной пшеницы при разной обработке почвы (2005-2018 гг.), ц/га
Обработка почвы Годы/вариант 7 лет сухих и засушливых 7 лет с лучшим увлажнением Среднее за 14 лет
среднее +- к контролю среднее +- к контролю
Посев по стерне Контроль 8,2 - 12,3 - 10,2
^20Р25 10,5 2,3 16,2 3,9 13,4
^0Р25 12,1 3,9 18,7 6,4 15,4
11,6 3,4 19,4 7,1 15,5
НСР05, ц/га 1,7 2,1
Мелкая (6-7 см) Контроль 7,1 - 15,3 - 10,6
^20Р25 8,8 1,7 18,6 3,3 13,0
^0Р25 9,8 2,7 19,8 4,5 14,1
10,0 2,9 21,2 5,9 14,8
НСР05, ц/га 1,9 2,3
пшеницы оказывалась выше в среднем на 1 ц/га в контроле и на 1 -2 ц/га на удобряемых фонах. Уровень прибавок от удобрения за 14 лет выше был на посеве по стерне. В среднем за 14 лет урожайность в контроле оказалась близкой -10,2 ц/га по стерне и 10,6 по мелкой обработке почвы. На фоне рекомендуемых для центральной зоны области доз азота и фосфора ^40Р25) отмечено небольшое преимущество стерневого посева: 15,4 ц/га по стерне и 14,1 по обработанной почве. С повышением дозы до ^0Р25 урожаи сближались. Ранее данные публиковались по 9-летнему периоду исследований [49].
Влияние систем обработки на свойства почвы. Структура почвы и водный режим. Важно знать не только влияние систем обработки почвы на продуктивность, но и их воздействие на свойства почвы. Благодаря сопутствующим наблюдениям в части опытов есть сведения не только об изменении урожайности, а и о взаимодействии продуктивности со свойствами почвы. Так, по литературным источникам [50, 51] улучшение структуры почвы связано с более высокой активностью дождевых червей и увеличением микробной биомассы при разложении пожнивных остатков на фоне нулевой обработки, что напрямую зависело от содержания органического вещества. Глубокая обработка приводила к активизации эрозии, снижению запасов углерода и ухудшению структуры почвы [52, 53].
Согласно обзору Д.Г. Полякова [10] на черноземах при отказе от обработки отмечено повышение коэффициента структурности почвы в 66% имеющихся сравнений. Водопрочность структурных частиц практически не изменялась. Прямой посев не приводил к агрофизической деградации черноземов. В первые годы после закладки опыта (2-5 лет), в подавляющем большинстве случаев отмечались негативные изменения. В этот период происходило уплотнение почвы, ухудшение структуры и снижение урожайности. Затем в большинстве случаев намечалась тенденция к постепенному сокращению различий в агрофизических свойствах почвы и урожайности обработанной и не обработанной почвы, к 7-8 году разница практически исчезала. Длительность периодов ухудшения и постепенного восстановления агрофизических свойств зависит не только от технологии, но и от состояния почвы на момент внедрения прямого посева, а также количества дополнительно поступающих растительных остатков, оставляемых на поле. Важной мерой при переходе на технологию прямого посева выступает сложившийся уровень равновесной плотности обрабатываемых почв и повышенный уровень поступления ежегодного количества мульчи, что необходимо для сокращения периода пониженной урожайности. Недостаточное количество мульчи может усилить или продлить негативный эффект. Ее количество можно регулировать пожнивным посе-
вом или насыщением севооборотов культурами с большой вегетативной массой.
Исследования водного режима выщелоченного чернозема на посеве после пара в центральной зоне лесостепного Зауралья в течение 5 лет (2016-2020) показали преимущество варианта нулевой обработки почвы к вспашке в накоплении и сохранении влаги в весенний период в 15 мм (112 и 127 мм). На
2-й культуре после пара различия тоже в пользу нулевой обработки (100 и 107 мм), аналогично и на
3-й (100 и 109 мм) [34].
В результате изучения водного режима и физических свойств почвы в СибНИИЗХим установлено некоторое увеличение плотности пахотного слоя и снижение водопроницаемости при минимизации обработки почвы [55]. По режиму влаги во влажные годы преимущество имели варианты вспашки и глубокого рыхления, а в сухие - минимальные мульчирующие обработки. В обзоре Д.Г. Полякова [10] прямой посев повышал накопление продуктивной влаги на разных подтипах черноземов в 54% из 24-х имеющихся сравнений вспашки с прямым посевом, изменения отсутствовали в 12%, снижение запасов - в 34% примеров.
В Северо-Кавказском аграрном научном центре [56] накопление продуктивной влаги в метровом слое почвы было выше на 19,6-32,9%, чем по технологии механической обработки почвы. Увеличению запаса влаги способствовали растительные остатки предшествующих культур, которые зимой накапливали больше снега, а летом существенно сдерживали испарение влаги с поверхности почвы.
В опытах СибНИИСХоз [59] установлено, что сокращение числа и глубины механической обработки почвы целесообразно на черноземах, содержащих в верхнем слое более 40-50% водопрочных агрегатов. В этих исследованиях при ресурсосберегающей системе обработки водопрочность почвенных агрегатов величиной более 0,25 мм с глубиной возрастала до 55,7-57,2%; в слое 10-20 см она выше, чем на отвальной, на 6,2-16,4%. Их количество при минимальной обработке почвы увеличивалось более заметно по слою 10-20 см, снижаясь при систематическом применении вспашки. Следовательно, черноземные почвы, имеющие равновесную оптимальную плотность верхнего слоя, высокую оструктуренность и водопрочность агрегатов, при условии комплексного применения средств химизации, наиболее пригодны к освоению ресурсосберегающих, минимальных и нулевых технологий.
При изучении различных способов обработки почвы в условиях Южного Урала [57, 58] было сделано заключение, что агрофизические параметры при нулевой обработке почвы можно улучшить за счет длительного ее использования и введения в севооборот культур с большой вегетативной массой.
Плотность почвы - важный показатель агрофизического состояния почвы, определяющий ее потенциальное плодородие. Исследованиями, проведенными в Западной Сибири, доказано, что плотность черноземных почв весьма динамична и зависит от степени увлажнения. Как правило, в благоприятный по увлажнению год она ниже. В вариантах без обработки почвы уплотнение в слоях 10-20 и 20-30 см происходило и в годы с достаточным количеством осадков. Поэтому при длительном возделывании культур без основной обработки почвы плотность выщелоченного малогумусного чернозема глубже слоя 0-10 см в большинстве случаев несколько превышает ее оптимальные значения [60].
В некоторых опытах отмечено уплотнение почвы при минимальных обработках почвы. Так, твердомер Ревякина в опыте Уральского НИИСХ в среднем за 2005-2008 гг. при нулевой обработке дал такие показания по трем слоям в 5 см серой лесной почвы: 2,8; 5,7 и 6,1 кг/см2 [61]. О вреде уплотнения говорят и ученые НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева [62]. Пористость в слое 0-40 см обыкновенного чернозема в варианте без обработки снижалась по отношению к вспашке на 2%, степень аэрации на 4,8%. Показания твердомера весной перед посевом ячменя для слоя 0-40 см равнялись 9,7 кг/см2 по вспашке и 16,2 без обработки.
Академик В.И. Кирюшин с соавторами [8] считает, что чем более структурирована почва, тем больше возможности минимизации вплоть до прямого посева. Последний допустим в случае, если равновесная плотность почвы ниже или равна оптимальной плотности для конкретной сельскохозяйственной культуры при условии, что все другие технологические приемы - борьба с сорняками, болезнями и вредителями, мобилизация питательных веществ - выполняются с применением средств химизации.
В анализе 38 опытов по обработке почвы, выполненном Д.Г Поляковым [10], минимальные виды уступали вспашке по урожайности в 58%. По плотности почвы в этом обзоре имелось 30 сопоставлений вспашки и прямого посева. Из них увеличение плотности обнаружено в 83%, но в разных размерах. Автором сделано заключение, что отказ от обработки черноземов в высокогумусных черноземах выщелоченных чаще всего приводил к оптимизации плотности почвы. В черноземах обыкновенных и южных плотность находилась в оптимальном диапазоне вне зависимости от вспашки или прямого посева и только при низком содержании гумуса (4% и ниже) отмечено увеличение плотности черноземов выщелоченных выше оптимума. При этом в анализируемых материалах увеличение плотности фиксировалось чаще всего на начальном этапе внедрения прямого посева, а при длительном его использовании наблюдалось постепенное разуплотнение за счет повыше-
ния содержания гумуса при поступлении дополнительного количества растительных остатков.
В Оренбургской области при использовании No-till наблюдалось уплотнение верхнего слоя почвы на 0,05-0,09 г/см3 в течение первых четырех лет, на пятый и шестой годы разница в плотности по No-till по сравнению с глубоким рыхлением снизилась до 0,01-0,03 г/см3 [63].
Возделывание культур без обработки почвы на обыкновенном черноземе зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края в течение шести лет не привело к ее уплотнению. Все изменения плотности почвы находились в пределах оптимальных значений для произрастания возделываемых культур [56].
В опытах СибНИИЗХим плотность почвы по технологии No-till достигла 1,3 г/м3, на фоне традиционной технологии она составляла 1,21 г/м3. Введение в севооборот овса способствовало улучшению водного режима, что обусловлено разуплотняющим действием этой культуры независимо от технологии обработки почвы, аналогичное действие наблюдалось и при капустной культуре [64]. Так, горчица сарептская при прямом посеве и при рыхлении обеспечивала наиболее высокий коэффициент структурности почвы. При технологии No-till отмечалась более высокая оструктуренность всего верхнего горизонта почвы (0-30 см). Это было связано с большим поступлением органического вещества за счет корневых и других растительных остатков. Уже к пятому году освоения происходили хоть и незначительные, но положительные изменения в структурном состоянии чернозема выщелоченного, связанные с насыщением пахотного горизонта растительными остатками и благоприятным рыхлящим влиянием на почву стержневой корневой системы, вводимой в зерновой севооборот горчицы. Формирование на поверхности почвы постоянного слоя мульчи вместе с ходами отмерших корней растений, идентичны процессам почвообразования, соответствующим естественным за счет биологического саморазрыхления [64].
Ученые Ставропольского ГАУ отмечают [65], что преимущество или проигрыш прямого посева зависит от соотношения между глубиной проникновения влаги в почву и испарением. На рыхлых и влагоемких почвах можно ожидать преимущества прямого посева перед глубокой обработкой почвы, особенно при засухе и высокой температуре в период от всходов до интенсивного кущения. На уплотненных почвах вода, не проникая глубоко, аккумулируется в верхних горизонтах и быстрее испаряется, несмотря на сдерживающий эффект мульчирования, в таком случае прямой посев проигрывает. В американских странах, особенно в Аргентине, прямой посев практикуется, преимущественно на луговых и лугово-черноземных почвах с хорошей структурой и сла-
бым уплотнением. Это, прежде всего, и определяет успех прямого посева в Аргентине, Бразилии, США, Канаде.
Микроорганизмы, питательный режим почвы. Размножение микроорганизмов в уплотненной почве замедляется. Так, по данным опыта в Оренбуржье [63], численность микроорганизмов в слое почвы 0-40 см в фазе колошения равнялась 90,3 млн. клеток на 1 г сухой почвы на фоне вспашки и 83,0 при нулевой системе.
Обработка способствует разрушению почвенных агрегатов, делая органическое вещество более доступным микроорганизмам. Когда интенсивность обработки почвы сокращается, количество стабильных микроорганизмов возрастает, углерод и азот в них лучше защищены (фиксированы). Состояние растительных остатков также влияет на скорость минерализации. Будучи заделаны в почву, они разлагаются в 1,5 раза быстрее, чем оставленные на поверхности [66].
При нулевой технологии с сохранением растительных остатков на поверхности почвы отмечено большее функциональное разнообразие микроорганизмов, чем при традиционной обработке почвы [67]. В пищевых цепях микроорганизмов при нулевой технологии доминируют, как правило, грибы, в то время как в традиционных системах - бактерии, в итоге соотношение численности микробиоты сдвигается в пользу сапротрофных почвенных мик-ромицетов [68].
В Курганском НИИСХ сравнены системы обработки почвы в экспериментах за 2016-2020 гг. Содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см существенно выше было после вспашки и поверхностной обработки в пару. Оно равнялось 11,4-11,9 мг/кг, тогда как на фоне нулевой -7,2 мг/кг, что на 37% ниже. Определены запасы накопления нитратного азота к весне в предпосевной период и по метровому слою почвы. На 1-м посеве пшеницы после пара запас N-NO3 был ниже даже по мелкой обработке, чем при вспашке, еще больше отставала нулевая (128, 117 и 87 кг/га), на 2-й культуре - соответственно 71, 56 и 47. В плодосменном севообороте содержание нитратного азота в слое 0-40 см по вспашке и нулевой обработке было следующим: перед посевом гороха 6,3 и 5,9 мг/кг, пшеницы по гороху 10,1 и 7,3, кукурузы 7,2 и 7,1 и пшеницы по кукурузе 6,5 и 5,1. [34].
В опыте Н.А. Коротких и соавторов [69] на среднегумусном выщелоченном черноземе лесостепи Западной Сибири обнаружено, что нитратного азота в метровом слое без удобрения на фоне No-till было больше, чем при рыхлении на 25 см: 66 кг/га и 55, на фоне N60P20 88 и 67 (среднее за 2011-2014 гг.). Урожайность пшеницы в эти годы при комплексной химизации 25,5 ц/га на фоне No-till и 24,0 при рыхлении на 25 см.
Данные урожайности яровой пшеницы СибНИ-ИЗХим и РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, полученные за 10 лет [5], показывают в пользу прямого посева. Количество нитратного азота в метровом слое почвы при прямом посеве оказалось выше, что вероятно связано с более высокой микробиологической активностью. Накопление растительных остатков на поверхности почвы (мульчи), изменение агрохимических показателей свидетельствовали о том, что технология прямого посева более предпочтительна.
Если поверхность почвы во время вегетации часто пересыхает, то одним из путей оптимизации фосфорного питания может быть его более глубокое внесение. Когда поверхность замульчирована при нулевой технологии или накопилась подстилка из растительных остатков, то в этом случае внесение фосфора на большую глубину не требуется [70].
Минимизация вызывает еще и разное распределение питательных веществ вносимых удобрений по 10-сантиметровым горизонтам в слое 0-30 см. По данным Белгородского НИИСХ [33], элементы питания в 1-2-3-м слоях по 10 см обнаружены в следующих размерах: 15-38-47% при вспашке и 5531-14% при бесплужной обработке. В последнем варианте урожайность снижалась на 3 ц/га к вспашке и на 1 ц/га к дискованию.
В исследованиях В.И. Кирюшина с соавторами [8] проблема внесения фосфора на существенную глубину при плоскорезной обработке почвы решалась при помощи глубокорыхлителя-удобрителя ГУН-4. Эффективно также вносить удобрения стерневой сеялкой на глубину 12-16 см. При системе без обработки на фонах с повышенным обеспечением растений фосфором достаточно внесения стартовых доз фосфорных удобрений при посеве (лучше на глубину ниже семян), а на почвах с низкой обеспеченностью фосфором этого может быть недостаточно. В стационарном опыте О.В. Волын-киной в Курганском НИИСХ с бессменной пшеницей по стерне аммофос вносили до посева дисковой сеялкой на глубину 4-5 см в течение 20 лет. При этом способе он оказывал высокое положительное действие на сбор зерна: при одностороннем азотном удобрении ^0-40-60 прибавки равнялись 1,8-2,52,2 ц/га, а от N20-40^20 - 3,4; 5,4 и 6,6 ц/га [71].
Нулевая технология способствует сохранению и повышению содержания калия в гумусовом слое почвы, где локализована основная масса корней растений. Увеличение массы оставляемых на поверхности поля растительных остатков повышает содержание обменного калия в верхнем слое почвы [72].
Севооборот, болезни. Важное место в системе прямого посева отводится плодосмену. Чередование культур теплого и холодного периодов, мятли-ковых и широколистных с разными типами корневых систем считается базовой составляющей нуле-
вой технологии. В плодосменных севооборотах имеется возможность снижения отрицательных воздействий, связанных с отсутствием обработки почвы (засоренность посевов, уплотнение почвы, распространение сорняков, вредителей и болезней), и тем самым стабилизировать урожайность возделываемых культур, особенно в регионах с недостаточным увлажнением. Большой интерес представляет возделывание по этой технологии засухоустойчивых культур [73].
По заключению академика М.К. Сулейменова [74], в регионах с недостаточным увлажнением в плодосменных севооборотах вместо паровых полей можно успешно размещать горох и нут, а из пропашных культур раннеспелую кукурузу. Важнейшую роль растительные остатки играют в сокращении поражения растений вредителями и болезнями. По данным зарубежных авторов [75] растительные остатки, остающиеся на поверхности почвы в технологии прямого посева, благоприятствуют росту популяции микроорганизмов верхнем слое почвы, которые подавляют почвенную патогенную микрофлору, тем самым снижая заболеваемость растений и даже поражение вредителями. Аналогичные данные получены и отечественными исследователями в Западной Сибири на примере посевов яровой пшеницы по минимальной обработке. Посевы меньше заселялись хлебной полосатой блошкой, пьявицей красногрудой и повреждались внутри-стеблевыми вредителями. Однако не было существенных различий минимальной технологии обработки от глубокого рыхления почвы по поражению обыкновенной корневой гнилью, септориозом, мучнистой росой и заселенностью колосьев пшеницы личинками пшеничного трипса [76].
Зарубежными исследователями [77] отмечено, что благодаря сохранившимся растительным остаткам, не только увеличивается количество почвенных микроорганизмов, но и наблюдается рост их разнообразия. Существенно возрастает численность бактерий - антагонистов фитопатогенов, увеличивается плотность нематод, которые подавляют развитие патогенной микрофлоры, чем сокращают поражение растений вредными организмами.
В исследованиях сибирских ученых отмечалось, что, несмотря на многочисленные данные об усилении вредоносности болезней и вредителей при минимизации обработки почвы по их данным не выявлено существенного развития таких болезней пшеницы, как корневые гнили, септориоз, мучнистая роса, бурая листовая ржавчина [78].
Учеты в опыте в южной лесостепи Западной Сибири показали, что при технологии прямого посева на поверхности почвы, через 6 лет после закладки опыта накопилось в виде мульчи в среднем 198,5 г/м2 воздушно-сухой массы растительных
остатков против 135 г/м2 в варианте с традиционной технологией. Применение удобрений и средств защиты растений от вредных организмов увеличило этот показатель на 65% при технологии прямого посева до 247 г/м2 и на 36% при традиционной технологии. Максимальное количество растительных остатков обеспечила горчица сарептская, возделываемая по технологии No-till от 185,6 г/м2 на контроле до 358,9 в вариантах комплексного применения средств химизации [79].
Оставление растительных остатков на поверхности почвы и обогащение севооборотов культурами разных видов влияет на численность и состав почвенной флоры и фауны, включая как полезную, так и вредную биоту. Эти условия благоприятны для некоторых возбудителей корневых инфекций, индуцируя фузариозные гнили [71]. Растительные остатки - это непрерывный источник энергии и пищи для микроорганизмов, а мульча - индуктор развития их гетеротрофных форм, особенно грибов и актиномицетов, потребляющих трудно разлагаемые растительные остатки. Сокращение механических обработок способствует также увеличению численности некоторых бактерий - антагонистов фитопатогенов (Agrobacterium spp., Pseudomonas spp.). Многие фитопатогены используют остатки урожая основной культуры в качестве промежуточной пищевой базы. Зараженные растительные остатки, оставленные нетронутыми в почве и на ее поверхности - опаснейший источник инфицирования урожая следующей культуры [80].
Засоренность. При минимальной обработке повышается засоренность посевов. В опыте НИИСХ ЦЧЗ им. В.В. Докучаева [81] на обыкновенном черноземе Воронежской области количество сорняков по мелкой безотвальной обработке увеличилось к вспашке на 59%, масса сорняков - на 53%.
Согласно заключению В.И. Кирюшина и С.В. Кирюшина [12, 13] при всей значимости и перспективности минимальной или нулевой обработок эти технологии сложны по двум причинам. В период освоения им сопутствует повышенная засоренность посевов и дефицит доступного почвенного азота. Поэтому в регионах с ограниченными агроресур-сами без систематического внесения комплекса гербицидов и улучшения азотного питания почвозащитные технологии труднореализуемы. В работе В.И. Кирюшина и Г.И. Ткаченко [82] также отмечено снижение накопления минерального азота при минимизации почвообработки. Причину данного явления авторы объясняют более высокой засоренностью посевов при минимальных способах обработки и потреблением части азота сорными растениями.
Продолжение читайте в следующем номере.
