Плодородие почв, его сохранность и воспроизводство во многом зависит от применяемых систем обработки, соблюдения почвозащитных агротребований и технологий возделывания полевых культур. В современных условиях особое внимание должно быть уделено ресурсосберегающим системам основной обработки почвы, позволяющим сократить затраты на наиболее энергоемкую операцию. Основное направление сокращения затрат - уменьшение глубины основной обработки с учетом почвенно-климатических условий отдельных зон и биологических особенностей возделываемых культур. Применение комбинированных по глубине и способам систем обработки почвы в севообороте снижает затраты труда на 10-12 процентов, топлива - на 12-15 процентов. Их освоение на площади 1 млн. га позволяет сократить затраты топлива на 2000 т, сэкономить более 16 млн. рублей.
Важную роль играет способ и срок основной обработки, позволяющий не допустить разрыва во времени между уборкой и обработкой почвы. Важно осенью, сразу после уборки предшественника, прекратить вегетацию сорняков, сохранить остаточную влагу и улучшить условия для ее последующего накопления. Если основная обработка переносится на весну, то в этом случае требуется 1-2 дополнительные культивации по уходу за паром. Расширение площади чистых паров в хозяйствах области не исключает при наличии в пахотном слое 25-30 мм продуктивной влаги возможность посева озимых в микрозонах с черноземными почвами по занятым парам (после зернобобовых и других рано убираемых культур). Для подготовки почвы под озимые по занятым парам применяют поверхностную обработку и мелкую вспашку (16-18 см). Пашут занятые пары после многолетних трав (эспарцет), при сильном засорении полей корне-отпрысковыми сорняками, когда почва достаточно увлажнена (хорошо крошится) и разрыв во времени между обработкой и посевом не менее трех-четырех недель. В остальных случаях применяют способ поверхностной или мелкой обработки почвы на глубину до 10-12 см. Способ основной обработки почвы под яровые культуры изменяется в зависимости от почвенных и климатических условий микрозон. По данным, полученным в опытах на Аркадакской опытной станции, ОПХ «Елизаветинское», в колхозе «Рассвет» Калининского района, в учхозе СГАУ им. Н.И. Вавилова, плоскорезная обработка по сравнению со вспашкой снижает урожайность яровой пшеницы на 0,9-1,8 ц/га (6-12 процентов). В экспериментальном хозяйстве НИИСХ Юго-Востока в среднем за 1973-1997 годы ее урожайность после плоскорезной обработки почвы получена на 2 ц ниже (13 процентов), чем после вспашки. Особенно значительное снижение урожайности (на 7,6 ц, или 30 процентов) происходит в благоприятные по увлажнению годы. Чтобы повысить урожайность пшеницы на обработанных плоскорезами полях до уровня полей со вспашкой, требуется дополнительное внесение азотных удобрений в дозе 45 кг действующего вещества на 1 га, что экономически не выгодно.
В правобережных микрозонах под яровые зерновые культуры предпочтительнее вспашка или гребнекулисная обработка. Возможно применение безотвального рыхления, но с обязательным предварительным лущением стерни. В годы с сухой осенью, когда условия для разложения органических остатков отсутствуют, рыхление целесообразно заменять вспашкой. Такое влияние плоскорезное рыхление оказывало как на зерновые культуры, так и на кукурузу. Её урожайность в среднем за 5 лет на участках со вспашкой получена на 5 процентов выше, чем с безотвальным рыхлением.
Глубина основной обработки почвы устанавливается в соответствии с биологическими особенностями культур и степенью засоренности полей, мощностью гумусового горизонта. В глубокой основной обработке нуждаются подсолнечник, многолетние травы, зернобобовые и однолетние травы, если последние в севообороте являются предшественниками озимых.
Для очищения полей от корнеотпрысковых сорняков и исключения засорения почвы семенами малолетних сорняков в осенний период целесообразно сразу после уборки зерновых культур проводить предварительное рыхление на глубину 10-12 см орудиями с плоскорежущими рабочими органами с оставлением стерни. Здесь преимущество имеет чередование плоскорезного рыхления и вспашки. Вспашка необходима для усиления агротехнических мер борьбы с многолетними сорняками и очищения пахотного слоя от семян малолетников. В VI-VII микрозонах и на дефляционноопасных землях преимущество за плоскорезной обработкой.
Большинство зерновых культур по своим биологическим особенностям не требует глубокой обработки почвы. Однако систематическая мелкая обработка, особенно безотвальное рыхление, ведет к снижению урожайности яровых зерновых культур, так как повышается засоренность посевов, накопление органических остатков в поверхностном слое почвы без активного их разложения, слабого окультуривания подпахотного слоя почвы. Увеличение глубины обработки почвы и применение в отдельных полях вспашки в этих микрозонах определяются целесообразностью использования этих приемов для борьбы с сорняками, повышения биологической активности почвы и окультуривания подпахотных горизонтов.
Примерные схемы систем основной обработки почвы в севооборотах микрозон области приведены в приложении 3. При наличии новых, более совершенных машин и сельскохозяйственных орудий возможно их применение вместо однотипных в предложенных технологических схемах.
В севообороте с удалением поля от чистого пара возрастает засоренность и необходимость углубления обработки как приема, усиливающего агротехнические мероприятия по борьбе с сорняками. С повышением степени засоренности полей увеличивается кратность глубокой обработки почвы в севооборотах.
Многообразие почвенно-климатических условий, особенности рельефа и ландшафтов, различия в агроэкологической эффективности определяют дифференцированное применение систем обработки почвы в соответствии с почвозащитными агротребованиями и эрозионным районированием территории Поволжья.
В зоне действия ветровой эрозии принципиальной основой почвозащитной системы обработки почвы является всемерное уменьшение механического воздействия на почву, сохранение пожнивных остатков на ее поверхности с применением плоскорезной обработки во всех полях зернопаровых и зернопаропропашных севооборотов с короткой ротацией. Закрытие влаги и посев зерновых культур осуществляется орудиями и машинами, предназначенными для стерневого фона.
В зоне совместного проявления ветровой и водной эрозии на каштановых и черноземных почвах Заволжья основой почвозащитных технологий является безотвальная (плоскорезная, минимальная) обработка почвы, которая в зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах рационально (1-2 раза в ротацию) сочетается со вспашкой. Вспашка необходима при обработке удобренного пара, подъема зяби под просо или пропашные культуры и применяется с целью заделки удобрений, борьбы с сорняками и улучшения пищевого режима почв.
Применение плоскорезной обработки в зоне ветровой и водной эрозии повышает производительность работ при подъеме зяби в 1,5 раза, уменьшает дефляцию почв в 2-4 раза, увеличивает урожай зерновых культур на 1,7-2,1 ц/га, предотвращает потери почв от дефляции.
В зоне водной и совместного действия водной и ветровой эрозии на склонах с черноземными почвами основой почвозащитных технологий остается зяблевая обработка почвы в различных вариантах и посев сельскохозяйственных культур поперек склона или по горизонталям.
Кроме того, научные данные и передовой опыт свидетельствуют о необходимости дальнейшего повышения почвоводоохранной и ресурсосберегающей направленности почвозащитных систем обработки почвы за счет совершенствования известных и разработки принципиально новых технологий и дальнейшей их адаптации не только к природным зонам и микрозонам, но и типам агроландшафтов.
На склоновых типах агроландшафтов гребнекулисные способы обработки почвы, формирующие на поверхности и в пахотном слое почвы локально-вертикальные кулисы из стерни и растительных остатков, сокращают потери почв от эрозии в 2 раза, создают благоприятные агрофизические и агрохимические условия и повышают продуктивность озимой пшеницы на 2-3 процента, яровой пшеницы на 5-14 процентов.
Применение мелкого рыхления при основной обработке следует дополнять локальным почвоуглублением. Поверхностную обработку следует сочетать с чередующимся (через 10,5 м) почвоуглублением и локальным размещением кулис (ОПС-3,5). Сочетание в севооборотах мелких (безотвальных и отвальных) обработок с глубокими при локальном и поверхностном размещении растительных остатков, а также снижение глубины обработки до общепринятой при соблюдении почвозащитных агротребований обеспечивает ресурсосбережение, экономический эффект и защиту окружающей среды.
В засушливых условиях области лимитирующим фактором является обеспеченность сельскохозяйственных культур влагой. Поэтому системы обработки почвы и технологии возделывания должны быть направлены на максимальное накопление влаги в почве, ее сохранение и рациональное использование. В то же время они должны быть экологически безопасными, малозатратными, ресурсосберегающими и учитывать особенности конкретного типа агроландшафта.
После уборки культуры, занимающей поле, оно должно быть немедленно обработано (вспахано, взрыхлено, взлущено). Обработка обеспечивает сохранение оставшейся, не использованной культурой влаги, аккумуляцию выпадающих осадков, лучшее очищение от вредителей и возбудителей болезней. Запоздание с обработкой ведет к потере «остаточной» влаги, уплотнению почвы, ухудшению качества ее крошения, повышению энергозатрат.
Чем позже на поле проводится основная обработка, тем в большей степени повышается потенциальная засоренность. Малолетние сорняки (однолетние и двулетние) формируют дополнительно семена, а корнеотпрысковые накапливают в подземных органах питательные вещества.
При освоении ресурсосберегающих технологий следует учитывать и зарубежный опыт США, Канады, Франции и других стран по применению консервирующих технологий обработки почвы и освоению органических систем земледелия. Для этого применяются широкозахватные агрегаты и посевные машины фирм «Морис», «Джон Дир» и других.
Данные НИИСХ Юго-Востока и Самарского НИИСХ свидетельствуют о том, что менее трудоемкие ресурсосберегающие технологии могут быть особенно быстро и с высокой эффективностью освоены в первую очередь при подготовке чистых паров и на посевах озимых культур.
При мелких осенних обработках пара не установлено ухудшения воднофизических и агрохимических свойств почвы. При мелких отвальных (мульчирующих) и безотвальных обработках пара не снижалось, по сравнению со вспашкой, содержание агрономически ценных структурных отдельностей размером от 0,25 до 10 мм, сохранялась оптимальная плотность почвы (1-1,29 г/см3), повышалось содержание нитратов, возрастало на 30-40 процентов количество проросших и уничтоженных паровыми обработками сорняков. Расход топлива на основную обработку сокращается в 3-4 раза (с 16-17 до 4,5-5 кг/га).
К рабочим органам и орудиям для мульчирующей обработки почвы относятся: лапа подрезная ЛП-0,35 (стойка СибИМЭ), чизельные плуги с наклонными стойками типа «Параплау» (ПЧВ-5-40) и плуг рыхлитель ПРПВ-4-50, чизельные культиваторы отечественного производства ЧКУ-4,5, КУП-5,4 производства США фирмы «Монсанто», комбинированное орудие для полосной обработки почвы щелерез-чизель ЩЧ-2-140 (разработчик - Нижне-Волжский научно- исследовательский институт сельского хозяйства). Они обеспечивают различный покров из растительных остатков, снижают в большей степени, чем плоскорезная обработка, трудовые и энергетические затраты, увеличивают урожайность и биоэнергетическую эффективность возделывания зерновых культур на чистых парах.
По сравнению с отвальной обработкой традиционными отвальными орудиями экономия дизельного топлива при основной обработке чистых паров плугом со стойками СибИМЭ составляет 1 кг/га (5 процентов), при чизелевании почвы плугом типа «Параплау» - 5,4 кг/га (26,6 процента), плоскорезом-глубокорыхлителем - 7,4 кг/га (62,8 процента), щелерезом-чизелем - 8,1 кг/га и дисковой бороной 10,7 кг/га (40,7 процента).
Освоение ресурсосберегающих технологий при уходе за парами позволит значительно ослабить процессы деградации почв, более успешно решать все задачи паровой обработки при сокращении расхода топлива в 2-3 раза и прямых затрат - на 30-40 процентов.
Наибольший эффект в сохранении влаги на парах достигается при использовании для поверхностной обработки почвы в летний период культиваторов, оборудованных ножевидными и бритвенными рабочими органами. Хорошо оправдали себя применяемые в ряде хозяйств степных районов бороны с ножами или сегментами.
При развитии ранне-весенней засухи посев ранних зерновых культур проводят стерневыми сеялками-культиваторами, а при холодной затяжной весне необходимо провести закрытие влаги боронами «зигзаг», предпосевную культивацию и посев дисковыми сеялками. Дифференцированный подход позволяет повысить эффективность безотвальной зяблевой обработки почвы.
Качество выполненных работ во многом зависит от подготовки машин и орудий. Перед выездом в поле следует пройти проверку и получить допуск к проведению работ. Низкое качество обработки почвы, культивации, боронования снижает урожай на 35-40 процентов, даже в лучших хозяйствах от этого не дополучают до 25-30 процентов урожая. Культивацию и посев нужно проводить без разрыва во времени - за 5-6 дней, строго выдерживая заданную глубину. На склоновых агроландшафтах посев проводится поперек склона. Посев вдоль склона по экологическим показателям не допустим.
Нежелателен посев зерновых культур без отбивки поворотных полос. Посев начинают с обсева краев поля в 2-3 прохода агрегатов, что исключает необходимость дополнительной культивации поворотных полос и пересев на концах загона. Поля, посеянные сеялками с дисковыми сошниками, необходимо обязательно прикатывать.