Agrotill

С быстрым переходом на технологию No-till в Австралии фермерами был признан тот факт, что необходимо модифицировать управление движением техники по полю, чтобы избежать необходимости исправлять последствия уплотнения почвы после применения механической обработки. Существует множество сочетаний технологии No-till с методами контролируемого движения (КД) техники по полю

Изначальный интерес к контролируемому движению техники возник из-за того, что частое применение сельхозтехники на поле для осуществления таких операций, как культивация, посев, опрыскивание, валкование и уборка, может уплотнить почву, особенно когда она влажная или мокрая. Но в Южной Австралии фермеры также заинтересованы в увеличенной эффективности эксплуатации благодаря контролируемому движению сельхозтехники, включая преимущества улучшенного опрыскивания и размещения удобрений. Использование контролируемого движения сельхозтехники способствовало сокращению затрат на топливо, удобрения и пестицидов на 5-10%, а вместе с тем и значительному улучшению эффективности, своевременности и проходимости, помимо большой способности осуществлять опрыскивание поздно вечером и рано утром. Нельзя, конечно же, не обращать внимания на уплотнения, т.к. если почва уплотняется, ее структура нарушается, она более склонна к появлению эрозии и заболачиванию, сокращается инфильтрация воды в почву, как и активность микроорганизмов в ней. При выращивании зерновых культур, используя минимальную обработку почвы, часто колеса оборудования покрывали более 85% площади поля в определенный сезон и около 50% в системе No-till. Но при полном внедрении КД колеса должны передвигаться по постоянным колеям (технологическим колеям), занимая примерно 15% площади поля. Отметим быстрое увеличение численности фермеров, осуществляющих посев в форме КД. Это гораздо легче осуществить при помощи системы GPS с точностью 10-20 см или направляющей маркера. Австралийские фермеры быстро внедрили новые руководства технологии GPS. Блоки по управлению опрыскиванием сейчас распространены на более крупных фермах, а многие средние фермеры приобретают или собираются приобрести системы управления GPS.

Ключевые идеи

- Многие почвы склонны к уплотнению, даже при использовании существующих систем выращивания культур.

- Эффективная система посева No-till - это та система, которая может справиться с пожнивными остатками и условиями обработки почвы в любой год выращивания культуры.

- Улучшение урожайности зерновых культур на 10-15% в Австралии как результат сокращения уплотнения почвы. Песчаные почвы являются наименее подверженными уплотнению из-за низкого содержания глины.

- Существуют значительные преимущества эффективности эксплуатации в системах КД техники по сравнению с традиционными системами минимальной обработки почвы и No-till.

- Новая технология по отношению к оборудованию управления и значительное сокращение затрат на эту технологию увеличивают экономическую жизнеспособность внедрения систем контролируемого движения сельхозтехники.

- Многие фермеры Австралии требуют только несколько модификаций фермерского оборудования с целью внедрения систем КД техники.

Преимущества системного No-till

Преимущества системного No-till были признаны во многих странах по всему миру. Продолжается внедрение методов No-till в Австралии. Внедрение No-till составило более 75% в западной Австралии и более 50% в южной Австралии. Независимое исследование, проведенное Ассоциацией SANTFA, показало, что внедрение No-till достигнет более 75% к 2008 г.

Так как внедрение технологии No-till продолжается в этих штатах и в восточных штатах Австралии, фермеры узнают о том, какое влияние управление движением сельхозтехники на поле имеет на поверхностное и подпочвенное уплотнение. Если фермеры желают эффективно бороться с уплотнением с целью восстановления последствий воздействия тяжелых тракторов, при этом, не обращаясь к механической почвообработке, им нужна такая система ведения сельского хозяйства, которая бы подходила для осуществления этих целей.

Почвенное рыхление в семенной зоне необходимо для оптимального прорастания и роста культуры. Но достижение оптимального прорастания и жизнеспособности семян не всегда возможно при постоянном использовании сошников для открытия борозды, т.к. не всегда достигается оптимальное рыхление. Если необходимо улучшить условия семенного ложа и бороться с уплотнением почвы путем механической почвообработки или использования контролируемого движения сельхозтехники на поле, нам нужно лучше понимать взаимодействие между сошниками, свойствами почвы и воздействие изменений физических свойств почвы на прорастание и рост культуры. Влияние уплотнения почвы, ее физических свойств на рост культуры не до конца раскрыто. Чтобы понять преимущества управления уплотнением почвы, прежде всего необходимо знать, какие будут идеальные условия для прорастания и роста культуры.

Свойства семенного ложа

Семенное ложе - это биологически динамический слой почвы, который имеет самое непосредственное воздействие на прорастание, рост и максимальную продуктивность зерновых культур. Некоторые исследователи считают, что семенное ложе почвы - это пористая нединамическая среда, в которой сосредотачиваются 5-6 основных факторов, влияющих на рост растений. Эти факторы - вода, воздух, питательные вещества, механическая опора для корней растений и тепло для поддержания химических и биологических реакций. Фактор, не относящийся к почве, - это энергия излучения (солнечный свет).

Засушливые периоды регулярно происходят в большинстве неорошаемых сельскохозяйственных районов мира, во время которых культуры должны выжить в сухих условиях почвы. На многих территориях южной Австралии часто выпадает ограниченное количество осадков в течение раннего периода, что приводит к засушливым условиям прорастания культуры. Часто культуры высеваются в сухие почвы перед началом выпадения дождевых осадков, чтобы прорасти. Бэйкер и другие исследователи (1996) установили, что сухая необработанная почва с уплотнениями способствует более успешному прорастанию семян и всходам. С другой стороны, особенно при посеве культур в середине зимы, почвы могут быть влажными во время посева или вскоре после посева, что создает иные трудности для прорастания культуры. В обоих случаях можно использовать различные типы обработки почвы для управления физическими свойствами почвы в семенном ложе для оптимизации прорастания, появления сеянцев и последующего роста культуры.

Для определения того, какое воздействие сошник будет иметь на почву для оптимального формирования травостоя и роста культуры, необходимо определить, какие компоненты входят в идеальные условия для семенного ложа.

Факторы, используемые для определения идеального семенного ложа, следующие:

1) Содержание воды и впитывание ее в почву.
2) Пористость почвы, заполненная воздухом.
3) Распределение агрегатов согласно размеру в семенном ложе.
4) Прочность почвы.
5) Температура почвы.
6) Почвенные биологические факторы.

Сложное взаимодействие этих факторов определит степень роста, а отклонения в одном и более факторов может ограничить рост растения. Фермеры должны контролировать в большей степени воздействие 2, 3, 4 факторов по сравнению с ранними точками зрения. Мы можем изменить в лучшую сторону факторы пористости почвы, заполненной воздухом, распределения агрегатов согласно размеру в семенном ложе и прочности почвы при помощи определенной обработки почвы и методов контроля колеи. Чтобы понять, насколько большую роль играет уплотнение почвы при росте корней, мы должны знать, как корни растения влияют на уплотнение почвы.

Механика роста корня и прорастания

Семя может прорасти при неправильном посеве в форме перевернутого конуса или ему потребуется большая сила для прорастания. Когда удлиненные зародышевые корни пшеницы встречаются с толстым слоем необработанной механически почвы большой прочности, они могут изменить свою форму в горизонтальное положение, формируя скопление корней в основании семенного ложа, вместо того, чтобы проникнуть в подпочвенный слой. Если это происходит, растения не способны абсорбировать резервы воды, находящиеся в подпочве, что увеличивает их чувствительность к засухе.

В традиционных системах посева, при которых используется многократная механическая обработка почвы, первая обработка почвы приводит к большей части разрушений структуры почвы, далее разрушение почвы в небольшой степени происходит при повторном применении механической обработки. Корни растений будут расти в горизонтальном положении на поверхности уплотненного слоя почвы до тех пор, пока они не найдут способа проникнуть в почву с небольшим сопротивлением, например, в вертикальные трещины в подпочвенном слое. Но менее вероятно, что корни растений будут избирательно расти в направлении к биопорам, т.е. к каналам, прорытым дождевыми червями или вследствие разложения корневых систем предыдущего сезона. Когда корень растения встречается с какой-либо преградой, он может согнуться и отклониться либо продолжать проникать вглубь почвы.

Многие почвы, даже если они являются твердыми, содержат макропоры, которые представляют собой ниши для корней, что увеличивает степень роста корневой системы. Так как корни группируются в них, скорость, с которой они могут извлекать воду и питательные вещества из почвы между макропорами, значительно замедляется. Корни также могут нарушить структуру почвы. Но тонкий корень пшеницы (0,3 мм в диаметре) при создании каналов в уплотненном суглинке обладает недостаточной силой для проникновения.

Размер корня имеет большое влияние на его способность проникать в плотные слоя почвы, благодаря степени давления корня определенного диаметра, с которой он может совершить деформацию почвы во время проникновения. Стресс от сгибания корня прямо пропорционален максимальной силе, с которой корень проникает в глубину, и обратно пропорционален площади диаметра корня. Следовательно, корни с большим диаметром будут обладать меньшим стрессом от сгибания. Максимальное давление от осевого роста корня сильно зависит от диаметра корня.

Также существует большая позитивная корреляция между диаметром корня и негативная корреляция с удлинением корня у растений, переживающих стресс, которые растут в очень плотных почвах (сопротивление, измеренное с помощью пенетрометра - 4,2 мПа). Диаметр корня больше в почвах с ненарушенной структурой с большим сопротивлением проникновению по сравнению с корнями, растущими в разрыхленной почве.

Сопротивление, измеряемое пенетрометром, на данный момент является наилучшим методом оценки сопротивления росту корня в почве, и он может быть использован для прогнозирования прочности семенного ложа в плотных почвах при большом спектре условий утрамбовки, увлажнения и засухи. Но сопротивление, измеренное с помощью механического пенетрометра, является только приблизительным значением сопротивления проникновению корня и связано с ростом корня. Значение сопротивления проникновению корня обычно преувеличено по отношению к настоящему росту корня в почве приблизительно в 2-8 раз.

На пенетрометр влияют многие факторы, включая плотность почвы, содержание воды и тип почвы. Соотношение трения пенетрометра в почве к лобовому сопротивлению объясняет отличие между проникновением в почву при взятии металлической пробы и ожидаемого роста корня растения.

Также кончики корня имеют тенденцию сжимать глинистую почву цилиндрически, в то время как концы пенетрометра сжимают почву сферически. Хотя сопротивление проникновению является лишь приблизительным значением воздействия прочности почвы на рост корня, исследования показали, что рост корня тесно связан с сопротивлением проникновению и является полезным методом оценки прочности семенного ложа почвы.

Проведение исследования на суглинках с содержанием ила и глины продемонстрировало максимальное прорастание ячменя при прочности корки на поверхности почвы 75-110 кПа, в то время как при прочности корки поверхности почвы 300 кПа не произошло какого-либо прорастания.

Пограничная прочность почвы, определяемая с помощью крутящего момента, при фиксации горизонтальных сдвигов является ограничивающей для прорастания при 3,0 мПа; на удлинение корня при 2,3 мПа; удлинение колеоптиля при 1,7 мПа, появление всходов при 0,8 мПа, и на прорастание семян не влияет прочность сдвига почвы до 9,3 кПа. Но удлинение колеоптиля и корня значительно сокращается при прочности почвенного среза 2,2 кПа, что проводит к уменьшенному появлению всходов.

Результаты исследования определили, что мощность пенетрометра нижележащей необработанной механически подпочвы не должна превышать 3 мПа для пшеницы. Уплотнение почвы может являться проблемой на поверхности в глубине почвы. Даже сошники на сеялках прямого посева или сеялках для пропашных культур могут привести к незначительному уплотнению, что иногда называют размазыванием. Это размазывание почвы, которое имеет воздействие ближе к поверхности почвы, может также иметь видимое невооруженным взглядом воздействие на рост растений (Рис.1). Уплотненные подпахотные слои, возникшие в результате применения культивации, могут также сильно повлиять на развитие корневой системы при ее пересечении с этим слоем.

Пшеница более чувствительна к механическому нарушению структуры почвы, чем любой другой вид культуры, например, люпин, горох полевой и нут. Рост корневой системы при использовании технологии No-till на красно-коричневой почве уменьшился в такой последовательности культур: пшеница-горох-рапс-лен-сафлор и подсолнечник. Закупорка почвы или развитие корки, степень которой определяется физическим составом поверхности почвы, может также предотвратить проникновение злаковых культур сквозь поверхность почвы.

Сопротивление почвы механическому воздействию имеет большое влияние на рост побегов и корней растений не только на очень тяжелых почвах, но на всех видах почв. Основным инструментом для оптимизации условий семенного ложа с целью улучшения формирования травостоя и роста корневой системы является обработка почвы и посевное оборудование, используемое для подготовки и посева семян в семенное ложе. Необходимо знать механизмы взаимодействия сошников и почвы, если планируется использовать вид сошника с целью улучшения условий в семенном ложе почвы.

Как методы ведения хозяйства приводят к уплотнению?

За последние 25 лет осевые нагрузки тракторов и другого сельхозоборудования неуклонно увеличивались. Многие большие полноприводные тракторы с двойными колесами мощностью 400 и более л.с., которые весят более 15 т, обычно имеют осевую нагрузку до 7500 кг на ось. Даже если общая масса гусеничных тракторов с колеями более чем с 6 осями, прикрепленными к гусеничной цепи, будет составлять 16 т, то вес одной оси будет составлять 2500 кг. Преимущество тракторов с колеями над тракторами с двойными колесами состоит в том, что они уплотняют почву в меньшей площади колеи для колес. Уплотнение почвы потенциально глубже по мере увеличения глубины колеи.

Увеличение веса трактора вследствие размещения пневмобункеров для семян и удобрений на сеялках прямого посева приводит к уплотнению почвы. Усиленное использование оборудования для опрыскивания в современных системах ведения сельского хозяйства также привело к уплотнению почвы, так как произошло увеличение размера цистерн для опрыскивания. Даже процесс посева может привести к уплотнению почвы в большой степени, особенно если почвы влажные во время уборки. Обычно современная большая уборочная техника весит более 12 т, при этом емкость цистерны для зерновых составляет более 5 т. Нагрузка составляет более 8,5 т на ось. Увеличение массы сельскохозяйственного оборудования за последние 25 лет вместе с продолжением использования традиционного земледелия привело к значительному уплотнению почв в Австралии. Рисунки 2 и 3 демонстрируют типичное воздействие в виде уплотнения почвы в результате использования сельхозтехники.

Степень уплотнения почвы гораздо больше во влажных или увлажненных почвах. В разрыхленных или культивируемых почвах степень уплотнения почвы может быть значительнее. Как показали результаты исследования в Австралии, большая степень повреждения вследствие уплотнения в почвах - до 85% - происходит при первом проходе сельхозтехники.

Не только у фермеров Австралии возникает проблема уплотнения почвы. Во время многих путешествий в страны с развитым сельским хозяйством - Канаду, Новую Зеландию и США наблюдали случаи серьезной степени уплотнения почвы, что сокращало потенциальное укоренение культуры на глубине и приводило к меньшей доступности воды для культуры. Уплотнение почвы считается главной мировой проблемой для сельского хозяйства. В течение долгого времени многие фермеры верили, что замерзание и оттаивание почвы на глубине 1-2 м в США, Канаде и Европе разобьет уплотненные слои. Этот процесс сопровождается высоким содержанием воды в почве перед началом зимних заморозков. Но в случае серьезной степени уплотнения в результате движения техники потребуются годы, чтобы произошло восстановление почвы. Австралийские почвы с высоким процентом глины, где их характеризуют как самомульчируемые (т.е. они могут ломаться, крошиться и формировать большие трещины на поверхности при высыхании), могут сами исправить воздействие уплотнения с течением времени. Также существуют данные о том, что до 85% уплотнения почвы происходит при первом проходе сельхозтехники по полю. Это означает, что даже если почва сама восстанавливается в результате замерзания-оттаивания или самомульчирования, большая часть повреждения уже произведена в сезон выращивания, что повлияет на рост растений и поглощение воды почвой в этом же сезоне выращивания.

Почвы с более высоким содержанием песка не восстанавливаются сами и требуют механического восстановления, такого как глубокое рыхление. Песчаные почвы и суглинистый песок имеют самую серьезную степень уплотнения в Австралии. Постоянный процесс глубокого рыхления и продолжительное уплотнение вследствие применения сельхозтехники приведут к ухудшению уплотнения на длительный срок. В большинстве случаев в Австралии применение глубокой обработки почвы, за которой следует применение традиционного движения сельхозтехники, является эффективным максимум 2 года. Биологическое восстановление с помощью засева растений с глубоким стержневым корнем имеет некоторый успех. Но в уплотненных почвах тяжелой степени, в особенности, в песчаных почвах и в суглинистом песке данный метод не является эффективным из-за серьезной степени уплотнения в этих почвах. Проблема уплотнения почвы будет усугубляться, часто оставаясь незамеченной, вследствие применения большой массы оси сельскохозяйственного оборудования. Еще хуже будет положение в районах, где продолжают практиковать традиционную глубокую обработку почвы. Краткосрочное восстановление почвы было сокращено благодаря мировой тенденции использования сокращенной обработки почвы и системы посева No-till.

источник: ЗЕРНО