Механічна обробка ґрунтового шару є головним стимулятором процесів сівозміни. Правильно складена система культивації, зокрема, поліпшує вологозабезпеченість і аерацію землі, також сприяє активізації корисних мікроорганізмів. Сучасні способи обробки грунту поєднуються в собі елементи традиційної культури обробітку землі і нові технології, але в кожному випадку при їх використанні треба враховувати також зовнішні мікрокліматичні умови і вимоги до конкретної рослинності.
Завдання обробітку ґрунту
За допомогою агротехнічних знарядь сільськогосподарське підприємство або фермер на власній ділянці організовує процес формування сприятливих умов в ґрунті з точки зору розвитку культурних рослин. Користь, яку приносить механічна обробка, має цілком наукове обґрунтування. Сприятливі ефекти виявляються і на родючий шар, і на рослини, впливаючи в декількох напрямках одночасно – на біологічному, фізичному та хімічному рівні. Принципово важливим є регулювання температурно-вологісного режиму, що досягається за рахунок структурної зміни ґрунтового покриву. Як приклад позитивного впливу агротехнічних знарядь на процес розвитку рослин можна привести разноглубинные способи обробки грунту. Вплив на врожайність рицини при інтенсивному застосуванні даної системи носить позитивний характер. Найбільші показники продуктивності даної культури в перекладі на конкретні цифри відповідають 1,25-1,28 т/га. Зрозуміло, мова не йде про універсальному застосуванні таких методів, так як в кожному випадку і механічний вплив має різні ефекти. З цієї причини і формуються багаторівневі системи обробки з урахуванням сезонного стану рослин і програми застосування добрив.
За дослідженнями фахівців, відсоткове вплив обробітку ґрунту на процеси розвитку культур з обов’язковим підвищенням урожаю в середньому варіюється від 3 до 12%. У найбільш сприятливих умовах цей відсоток може досягати і 26-60% в залежності від застосовуваних способів та операцій механічної обробки грунту. Завдання, які ставлять користувачі даних методів догляду за грунтом на основі наукового знання, наступні:
- Регулювання живильного середовища для культурних рослин. Досягається цільовим розміщенням удобряющих матеріалів у ґрунті, так і за допомогою підвищення активності мікробіологічних процесів.
- Перетворення посівного і орного шарів грунту з метою збільшення їх агрофізичних якостей.
- Штучна закладення у грунтовому покриві на глибину рослинних залишків, трав’яний дернини, добрив, агрономічних матеріалів та меліорантів.
- Знищення шкідників і зниження їхньої популяції в орних шарів до оптимального порогу шкодочинності.
- Забезпечення балансів повітряного, водного і теплового режимів.
- Мінімізація розвитку і виникнення ерозії грунту.
- Формування мікрорельєфу, який дасть можливість виробництва високоякісних польових робіт на всьому циклі від посіву до післяжнивних заходів в короткі терміни.
- Створення сприятливих умов для нарощування потужності орного шару з точки зору його родючості і позитивної біохімічної активності.
Основні технологічні операції при обробці грунту
Характер деформацій, яким піддається грунтова структура, впливає на подальші фізико-хімічні і біологічні процеси в родючому шарі. Кожна операція передбачає певний вплив, у якого є своя задача в рамках загальної сівозміни. Базова і найбільш поширені способи обробки грунту коротко можна подати так:
- Кришіння. У процесі впливу відбувається розпад цілісної маси ґрунтового масиву на грудки (маленькі чи великі). У робочій операції кришення застосовують дискові борони і відвальні плуги. З агрономічної точки зору, цінність мають грудки фракцією від 0,25 до 3 мм в залежності від типу грунту.
- Розпушування. Якщо кришіння змінює розмір грудок, розпушування впливає на конфігурацію їх взаємного розташування. Таким чином підвищується некапиллярная пористість ґрунту, її водопроникність і в цілому пропускна здатність. У регіонах з посушливим кліматом розпушування особливо важливо як спосіб посилення аерації і глибокого проникнення водяних парів. Цю операцію виконують ротаційними мотиками, паровими культиваторами і плоскорізами.
- Перемішування. Зазвичай застосовується в одному процесі з додаванням в грунт корисних матеріалів, які розподіляються по поверхні або на певній глибині. Головне завдання – забезпечити единородную структуру в плані змісту корисних компонентів у межах певної майданчики.
- Вирівнювання. Потрібно для закриття вологи усередині структури ґрунту, зниження випарювальної здатності і, як наслідок, підвищення продуктивності покриву. Дана операція схожа з поверхневими способами механічної обробки грунту за допомогою боронування. Для цього задіють борони, полегшені катки, волокуші і т. д.
- Ущільнення. Цей спосіб слугує для додання верхній частині ґрунтового шару потрібного будови. Справа в тому, що процеси мінералізації в умовах недостатньо щільної закладення грунту сповільнюються через випаровування вологи у відкритій структурі. Відповідно, для виключення подібних процесів потрібно м’яке ущільнення. Робоча поверхня притискається водоналивными катками з тиском близько 50 кН.
Відвальний і безотвальный способи обробки грунту
Механіка виконання відвалу нагадує обернення, але в доповненому вигляді. Саме обернення в даному випадку може бути і неповним, проте за цією частиною операції обов’язково слід розпушування, перемішування і підрізування. При необхідності може використовуватися тимчасове відкриття пласта для внесення добрив – загортання.
Варто відзначити і різновиди отвального способу обробітку ґрунту:
- Роторно-дисковий. Забезпечує кришіння і перемішування аж до утворення однорідності смуги для майбутнього посіву.
- Комбінована методика. Поєднує в собі вищезгадані операції обробки, але передбачає і можливість їх виконання на глибині.
Що стосується безполицевого способу, то при ньому розпушування проводиться без огортання. Тут треба зазначити, що сама потреба в обороті пласта виникає в ситуаціях, коли знаряддя поверхневого мелкоформатного впливу виявляються неефективними перед щільною структурою грунту. Однак бувають випадки, коли і відвальний спосіб не допускається. Наприклад, в регіонах з низьким коефіцієнтом вологості відкриття структури ґрунту на глибині може призвести до висушення орного шару. Безотвальный спосіб основного обробітку ґрунту полягає у виконанні глибокого розпушування (до 30 см) раз в 3-4 року. В проміжні періоди також застосовується розпушування, але в пом’якшеній формі – на глибині до 12 см дисковими лущильщиками.
У той же час верхні шари грунту залишаються не перемішаними, що сприяє накопиченню органічних поживних речовин завдяки залишкам однорічних рослинних культур. З іншого боку, консервація пластів землі при безотвальном способі обробки також сприяє накопиченню насіння бур’янів, хвороботворних мікроорганізмів у верхньому шарі, що призводить до погіршення фітосанітарного стану ґрунту.
Прийоми основного обробітку ґрунту
У відповідності з ГОСТом 16265-89, прийомом в контексті обробітку ґрунту називається одноразове вплив на родючий шар агротехнічним знаряддям для виробництва однієї або серії технологічних операцій.
Оранка є одним з базових прийомів основного обробітку ґрунту. Способи і підходи до її реалізації розрізняються залежно від поточних вимог до стану грунту. Найчастіше для цього використовуються плуги з відвалами різної форми. Наприклад, гвинтові робочі органи відвалів дозволяють виконувати оборот, а плуг з циліндричною поверхнею ефективніше кришить землю на дрібні грудки.
До процесу оранки може додаватися розпушування. В одній конструкції навісного культиватора встановлюється плуг і рыхлящие лапи, що дозволяє досягати одночасно кілька позитивних ефектів обробки на глибині до 15 див. Також спеціально для забезпечення виведення зайвої рідини на перенасичених водою полях використовують плуги з кротователем. Останній на глибині нижче 30 см утворює дренажні канали діаметром близько 5 см На важких суглинних грунтах дренажні мережі такого типу можуть зберігатися кілька років без структурних змін.
На погано вирівняних поверхнях, де також міститься велика кількість небажаних рослинних залишків, застосовується фрезерування як найбільш підходящий спосіб обробки грунту. Прийоми з підключенням фрезерних та інших ріжучих знарядь в принципі ефективні в умовах жорсткої структури ґрунту. Такі умови не обов’язково формуються з природних причин. Неправильно використовувана щорічна оранка в одному напрямку цілком може сформувати щільний грунт з порушеною геометрією на поверхні – з купинами, бур’янових куртинами та іншими дефектами. Виправити становище якраз допомагає інтенсивне фрезерування на глибині до 20 см з подальшим кришенням і вирівнюванням, створює гомогенний орний шар.
Прийоми поверхневої обробки грунту
Механічний вплив на родючий шар на глибину до 8 см називається поверхневим. Найчастіше у цю ж групу включають і операції дрібної обробки, при якій глибина проникнення інструменту може досягати 16 див. Завдання такого впливу на структуру грунту зводяться до створення сприятливих умов для засіву. Тобто форма рельєфу коригується під оптимальні вимоги зручного закладення насіння. Крім того, поверхневі способи механічної обробки грунту застосовуються і у випадках, коли за тих чи інших причин неможливо проводити дії на більш глибоких рівнях.
Після звільнення полів від зернової культури виконується лущення. Дана операція необхідна для позбавлення шкідників місць їх проживання – в залишках колишньої рослинності після її збирання. В умовах посухи лущення дозволяє вирішувати цілий ряд задач, серед яких підрізування бур’яну, розпушування верхнього шару ґрунту, активація мульчі, зниження процесів випаровування вологи.
Широкий спектр операцій на поверхневих шарах виконується з допомогою культиваторів. Це підвісне обладнання, яке зазвичай реалізує одночасно кілька прийомів обробітку грунту. До способів базового спектру, які найчастіше здійснюються в рамках культивації, можна віднести розпушування, кришіння, коткування, перемішування, підрізка і т. д. В залежності від конфігурації робочих органів, може виконуватися як міжрядна, так і суцільна обробка на глибинах від 5 до 16 див.
Особливості обробки грунту під лісові культури
Хоча в даному випадку процеси обробки мають цілком очевидні обмеження в плані використання різних технічних засобів, може застосовуватися весь спектр механічних прийомів, а також хімічні та термічні способи впливу на родючий шар. Інша справа, що сама технологія коригується в механіці застосування тих чи інших засобів.
Вибір конкретних способів обробітку грунту під лісові культури визначається умовами местопроизрастания, характеристиками лесорастительный зони, а також біоекологічними властивостями вирощуваної рослинності. До найбільш поширених видів обробки можна віднести часткову і суцільну. У першому випадку мова йде про системах культивації з формуванням смуг, борозен і майданчиків висадки. В якості цілей ставиться поліпшення повітряного і водного режимів, знищення шкідників і ліквідація залишків зараженої рослинності. Що стосується суцільної обробки, то вона застосовується на ділянках, які не перебували в лісовій зоні. В даному випадку спектр операцій розширюється за рахунок боронування, прикочування і оранки.
Роботи по догляду за ґрунтом в умовах лісосік мають специфічний характер на фоні загального агротехнічного процесу сівозміни. Пов’язано це і з тим, що способи обробітку грунту під лісові культури в цілому призначені для створення умов для висадки сіянців і саджанців кущів і дерев. Інша справа, що є універсальний набір мікробіологічних і хімічних параметрів, які повинні поліпшуватися за рахунок такої обробки.
Оцінка якості обробітку ґрунту
Очевидно, що сама по собі механічна обробка родючого шару землі не гарантує підвищення живильних властивостей грунту і необхідну регуляцію водно-повітряних характеристик. Тому на великих господарствах періодично проводиться аналіз якості обробки з урахуванням її відповідність агротехнічним вимогам. Почати слід з того, що заходи повинні здійснюватися своєчасно. Порушення графіка або сезонності може звести до нуля позитивні ефекти сівозміни. Наприклад, зяблевые способи обробки грунту при ранній оранці виявляються більш ефективними з точки зору забезпечення збереження вологи і боротьби з шкідниками, ніж у пізні періоди. Запізнілі польові роботи можуть призвести до порушення рівномірності при закладенні висіяних культур, не кажучи про ризик пересихання грунту.
Крім термінів, до уваги беруться такі параметри обробки, як спрямованість і глибина. Напрямок вибирається суворо поперек попередньої орієнтації або під кутом до неї. Як вже зазначалося вище, щорічна однонаправлена оранка може призвести до укріпленої деформації поверхневого шару, після чого буде потрібно фрезерування. Що стосується глибини, то рівень залягання робочих знарядь повинен бути обґрунтованим. Ця величина прямо пов’язана з можливістю регулювання вологісного балансу нижніх пластів. У будь-якому випадку всі способи глибокої обробки грунту повинні забезпечувати рівномірність і мінімальну ступінь відхилення. Так, при орної глибині до 20 см максимально допустимий ухил досягає 2 див.
Принципи мінімалістичною обробки
Навіть за умови дотримання загальних правил обробки землі зберігаються ризики її виснаження при тривалому механічному впливі на родючий шар. Крім того, зростає імовірність ерозії ґрунту і її фізичної деградації, на тлі чого знижується і здатність до освоєння гумусу. Ці та інші негативні фактори прийомів і способів механічної обробки грунту зумовили актуальність теми впровадження принципів мінімалістичного впливу агротехнічних знарядь на землю. На практиці це виражається в наступних принципах:
- Зниження частоти застосування глибокої обробки без поверхневої коригування шару.
- Грунти, що знаходяться в оптимальному стані, обробляються в помірних режимах.
- У рамках однієї технологічної операції виконується кілька робочих процедур.
- Скорочується кількість операцій, які передбачають підключення колісної та гусеничної техніки. Ця міра знижує тиск на грунт.
При цьому логічно виникає питання про ризики застосування оптимізованих способів обробітку ґрунту на кшталт зниження показників врожайності. Дійсно, частина показників, що відображають родючі властивості землі, знижується на тлі падіння інтенсивності механічного впливу в тих чи інших формах. Але, з іншого боку, цей збиток у повному обсязі відшкодовується за рахунок загальної стимуляції позитивних ґрунтових процесів, пов’язаних з регулюванням поживних речовин і мікроорганізмів. Особливо сприятливі ефекти спостерігаються в біохімічних процесах обміну ферментів і трансформації різних органічних сполук.
Альтернативні способи обробки ґрунтів
Поряд з принципами мінімалістичною обробки з’являються і альтернативні системи обробітку землі. У числі найбільш помітних можна виділити технологію помірної обробки Strip-till і метод No-till. У випадку з технікою Strip-till передбачається виконання смугового глибокого розпушування, при якому рясно вносяться живильні елементи. З одного боку, добриво надалі стимулює ріст висаджуються культур, а з іншого – підтримує біохімічні процеси в структурі самої грунту. Спосіб обробки Strip-till має принципова відмінність, яка полягає у збереженні міжрядної смужки з недоторканим грунтом. Це теж технологічне рішення, спрямоване на збереження природної структури землі. Зокрема, залишений ділянку підтримує роботу збережених капілярів з циркуляцією вологи і поживних мікроелементів, що утворюють корисну екосистему. У випадку з технологією No-till мова взагалі йде про повну відмову від механічного впливу. Оптимальний стан землі для сівозміни забезпечується підтриманням рівноваги в процесах біоценозу ґрунтових організмів. Практично ця задача досягається внесенням спеціальних добрив, трав і мікроорганізмів.
Висновок
Актуальність проблем, що стоять в аграрному секторі землеробства, підкреслює залежність продовольчого забезпечення людини від природних біологічних і хімічних систем. Здавалося б, невідоме перш розвиток технічних засобів і синтезованих речовин для живлення грунту повинна гарантувати стабільність процесів сівозміни. Але навіть інноваційні способи, прийоми і системи обробітку ґрунту не усувають ризики негативних процесів, які через роки проявляються у вигляді виснаження родючих шарів. Проблеми такого роду зумовлена тим, що ґрунт є багаторівневою складною екосистемою, взаємопов’язаної з величезною кількістю сторонніх факторів впливу. Втручаючись у пристрій даної біологічної інфраструктури, людина порушує відразу цілий ряд природних процесів. На цьому тлі з’являються і нові принципи обробки землі, багато в чому пов’язані з скороченням механічного впливу на її структуру.
