Переуплотнение почвы и потеря плодородия

Проблема переуплотнения почв поднимается уже не первый год в аграрном сообществе. Актуальность вопроса в текущем полевом сезоне еще более обострилась. Этому способствовала дождливая и на редкость холодная весна в Северном Казахстане и на юге Сибири.

 Посевная 2018: между двух огней

 Почва во многих зерносеющих регионах была переувлажнена, и ее физическая спелость наступила с опозданием от среднестатистических сроков, по разным оценкам, на 15-20 дней. Хозяйства оказались перед выбором: проводить посевную в оптимальные, рекомендованные наукой сроки с 15 мая и положить семена в непрогретую почву либо ждать, когда почва дозреет и физически, и биологически, и посеять позже. Но уйти с посевной далеко в июнь... И там, и там свои риски. В первом случае – затягивание появления всходов на одну-две недели и угроза их поражения целым комплексом болезней и вредителей. Во втором – получение дружных здоровых всходов, но в июне и сдвиг сроков созревания зерновых, а в случае дождливой осени и ранней зимы – риск потери части урожая. Каждый агроном или руководитель хозяйства решал эту дилемму на свой страх и риск, зачастую полагаясь на практический опыт работы и свою интуицию. Но важная особенность посевной – из-за сложившихся условий во многих хозяйствах техника работала в условиях, когда почва была не готова к обработке, переувлажнена и физически еще плохо крошилась, а календарные сроки поджимали форсировать посевные работы. Как следствие, в результате такой обработки наблюдалось переуплотнение верхних горизонтов, появление почвенной корки, снижение полевой всхожести и т. д.

Мы решили обратиться к данным агрономической науки и посмотреть, какие исследования велись по обозначенному вопросу в недавнем прошлом. И обнаружили интересные сведения, приведенные в монографии «Экологизация и энергосбережение в земледелии Среднего Поволжья», опубликованной в 2010 году. Проанализировав материал, пришли к выводу, что данные, полученные авторами, универсальны и подходят к условиям зерносеющих регионов Казахстана и Сибири. Авторы книги Геннадий Казаков и Владимир Милюткин отмечают, что еще в начале 70-х годов прошлого века в связи с усилением оснащения сельского хозяйства мощной тяжелой техникой в практике земледелия возникла проблема отрицательного ее воздействия на плотность и плодородие почв. Они пришли к неутешительному выводу: к настоящему времени многочисленными опытами установлена значительная или даже полная потеря плодородия почвы и вывод ее из сельхозиспользования при уплотнении тяжелой техникой. Они выделили главные причины снижения плодородия и деградации почвы от уплотнения:

– разрушение структуры почвы;

– увеличение объемной массы и твердости свыше допустимых критических величин;

– уменьшение общей порозности, что приводит к антагонизму между водой и воздухом в почве, увеличению содержания СО₂ и уменьшению кислорода, воздухообмена между почвенным и атмосферным воздухом;

– затухание микробиологических процессов и прекращение образования питательных веществ;

– уменьшение водопроницаемости и ухудшение водного режима почвы;

– ухудшение условий для роста и развития корней растений;

– увеличение количества обработок почвы и ее сопротивления последующим обработкам;

– усиление стока воды, эрозии и увеличение потерь гумуса и питательных веществ;

– увеличение засоренности посевов сельскохозяйственных культур сорняками.

Вывод неутешителен: вышеперечисленные факторы приводят к значительным или полным потерям урожая, образованию оврагов, иссушению и опустыниванию территории, выводу из оборота пахотнопригодной земли.

Проведенные кафедрой земледелия Самарской ГСХА опыты показали, что при уплотнении почвы до значительных величин урожайность подопытных культур снижалась на 50-81%, а озимая пшеница полностью погибала по сравнению с неуплотненной почвой (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность сельскохозяйственных культур (%) в зависимости от плотности почвы

(вегетационно-полевые опыты в среднем за 4 года)

Опыты по выявлению действия ходовых систем тракторов на почву показали, что трактор типа К-700 уплотняет ее до 1,2 м, а гусеничный типа ДТ-75 – до 0,6 м. При увеличении количества проходов по одному и тому же месту происходит еще большая глубина деформации почвы, падение ее плодородия и уменьшение урожайности яровой пшеницы (табл.  2).

Таблица 2

Урожайность яровой пшеницы (%) в зависимости от уплотнения почвы тракторами

(в среднем за 4 года)

 ПРИМЕЧАНИЕ:

Удельное давление от гусениц трактора ДТ-75 составляет 0,45 кгс/см², К-700 – 0,75 кгс/см².

Не прессуйте почву!

 Эти данные получены при изучении влияния таких распространенных в советские годы марок тракторов, как К-700 и ДТ-75, альтернативы которым тогда практически не было. В настоящее время многие хозяйства имеют современную мощную технику западного производства, которая, безусловно, отличается высокой производительностью. Но современные трактора еще более тяжелые. Соответственно, и давление на почву оказывают больше. Еще в советские годы в прессе приводился факт: колея от трактора К-700 видна даже из космоса. Но этот ходовой трактор весит порядка 14 тонн, а современные высокопроизводительные трактора западного производства достигают веса в 18 тонн и более. Та же история и с весом комбайнов. При уборке по полю «катается» машина весом от 12 тонн и выше.

Безусловно, как выход из ситуации – широкие шины и переобувание тракторов на гусеничный ход, сокращение обработок почвы и оптимизация уборочных работ с использованием бункеров-накопителей и т. д. Но на практике этому вопросу хозяйства уделяют непростительно мало внимания. Кто-то просто недооценивает влияние переуплотнения, кто-то не знает об этом. Да зачастую просто некому этим вопросом заниматься: избытка кадровых агрономов в хозяйствах явно не наблюдается, а в хозяйствах, имеющих мощную технику, оперативно и с малым количеством механизаторов проводят основные полевые работы. Но что получают взамен? Переуплотнение почвы или, того хуже, ее деградацию! Особенно если не следить за соблюдением технологии и обрабатывать почву, когда она не достигла физической спелости, как это часто наблюдалось в этом году.

Что в итоге? Цены на технику, и особенно на запчасти, стремительно растут, затраты у хозяйств увеличиваются, а урожаи в лучшем случае остаются на прежнем уровне, если не падают вообще. И влияние переуплотнения почвы в совокупности с другими факторами здесь также присутствует.

Как отмечают в своей работе Геннадий Казаков и Владимир Милюткин, по оценкам ВИУА и почвенного института им. В. В. Докучаева, повышение плотности чернозема всего на 0,01 г/см ведет к снижению урожайности зерновых культур на 0,6 ц/га. По данным авторов, повышение плотности на 0,05 г/см сопровождалось снижением урожайности яровой пшеницы на 0,77 ц/га, или на 17,3%. Однократный проход колес или гусениц тракторов с удельным давлением 0,7 кгс/см, по данным кафедры сельхозмашин Самарской ГСХА, увеличивает плотность почвы на 10-40% и снижает урожайность на 10-50%.

Более того, авторами установлено, что отрицательное действие на урожайность последующих культур продолжается длительное время (до 12 лет) в зависимости от складывающихся погодных условий и степени уплотнения почвы.

По данным АФИ, при прохождении тяжелой техники по влажной почве происходит кумулятивное переуплотнение подпахотных горизонтов, влекущее необратимые последствия во всем корнеобитаемом слое до 1,5 метра по ухудшению водного, воздушного, пищевого режимов, усилению эрозии, засолению и заболачиванию почв.

Процессы естественного разуплотнения пахотного слоя идут длительное время, а подпахотные слои не разуплотняются, и деформация их накапливается. Для частичного их разуплотнения требуются дополнительные обработки, повышающие трудозатраты и расходы на ГСМ на 25-30% по сравнению с неуплотненными почвами.

При уплотнении почвы резко возрастает ее твердость, которая оказывает еще более отрицательное влияние на рост и развитие растений.

По данным Ставропольского СХИ, при твердости почвы в слое 0-10 см свыше 10 кг/см² растения не в состоянии нормально развивать корневую систему и гибнут. Проведенные в институте опыты показали: оптимальная твердость в надпосевном слое находится в пределах 1,5 кг/см², а глубже высеянных семян – 8-10 кг/см² при влажности 70% от НВ. Более высокая твердость почвы сопровождалась замедлением роста и развития яровой пшеницы и снижением урожайности на 40-60%.

Авторы обращают внимание на результаты многочисленных опытов, которые показали, что применение тяжелой техники на полях представляет угрозу безвозвратных потерь почвы как главного и незаменимого основного средства производства продовольствия. Выявлено, что возможное уплотнение черноземной почвы имеет определенные нормы и для большинства сельскохозяйственных культур находится в пределах 1,00-1,30 г/см³, критическое, при которой растение погибает, – около 1,45 г/см³.

Уплотнение почвы способствует также повышению засоренности посевов и усилению борьбы с сорняками дорогостоящими гербицидами или дополнительными обработками.

По данным многих опытов, уплотнение почвы, если не применять гербициды, повышает засоренность посевов культур на 37-74%, что сопровождается дополнительным снижением урожая возделываемых растений на 30-40%. Уплотнение почвы отрицательно сказывается на качестве ее последующих обработок и заставляет хозяйства увеличивать число механических обработок.

По данным ФГБНУ «ФНАЦ «ВИМ», удельное сопротивление почвы по следам гусеничных тракторов увеличивается при вспашке на 15-25%, последам тракторов К-700 – на 44%, а зерноуборочных комбайнов – на 60-64%.

Уплотнение почвы сопровождается уменьшением ее водопроницаемости и значительным увеличением стока талых и ливневых вод, а с ними смывом почвы, потерями питательных веществ, образованием оврагов и иссушением территории.

В целях недопущения переуплотнения почв и их потерь были разработаны нормативы допустимых давлений движителей на почву и напряжений в ней на глубину до 0,5 м (ГОСТ 26955-26). В зависимости от влажности допустимое давление на почву установлено в пределах 80-180 кПа (0,8-1,8 кгс/см), а допустимое значение расчетных нормальных напряжений в почве на глубине 0,5 м равно 25-35 кПа (0,25-0,35 кгс/см).

Авторы дают ответ и на вопрос целесообразности использования прямого посева. На основе многолетних опытов кафедры земледелия Самарской ГСХА и обобщения результатов исследований научных учреждений Поволжья Геннадий Казаков и Владимир Милюткин так определили агрофизические показатели почв, при которых можно внедрять прямой посев:

– плотность сложения не более 1,3 г/см³;

– общая пористость не менее 57%;

– твердость при влажности 70% от НВ не более 10-12 кг/см²;

– структурность не менее 70%;

– мехсостав не выше тяжелосуглинистого в слое 0-30 см.