Сразу после уборки пшеницы земледельца занимает основной вопрос: «Как сохранить оставшуюся в почве влагу и накопить новую к будущему урожаю?». Одни загоняют на поле лущильник или дискатор, стремясь создать на поле почвенную мульчу на глубине 5–10 см, препятствующую испарению почвенной влаги. Другие выполняют мелкую культивацию, третьи – глубокое безотвальное рыхление, а четвертые, стремясь улучшить впитывание будущей влаги в почву, пашут поле плугом. Попробуем разобраться в обоснованности этих и других осенних мероприятий в каждом отдельном случае.
Накопление и сохранение почвенной влаги зависит от исходного содержания влаги в почве перед скашиванием зерновых, фона почвы (почва без растительных остатков, короткая стерня, высокий стеблестой), типа и механического состава почвы и содержания в ней органического материала (гумуса), степени уплотнения, вида осенней обработки почвы, количества осадков осеннего, зимнего и весеннего периодов.
Тип и механический состав почв
профессор, директор
КФ ТОО «НПЦ Агроинженерии»
В Северном Казахстане около 60% сельскохозяйственных угодий представлено черноземными почвами и около 40% – каштановыми. В Акмолинской, Костанайской и Северо-Казахстанской областях основная доля земель (52–67%) представлена почвами тяжелого механического состава. В Павлодарской области основная доля земель представлена почвами легкого механического состава. Тяжелосуглинистые почвы слабо водо- и воздухопроницаемы, плохо впитывают атмосферные осадки. В период весеннего или летнего переувлажнения в них недостает воздуха. Необходимо учитывать, что зональные тяжелосуглинистые почвы содержат в основном 3–4% гумуса, поэтому склонны при высыхании к самоуплотнению и образованию глыбистой структуры.
На территории указанных областей также широко распространены солонцовые почвы, преимущественно в комплексе с зональными. Солонцовые участки еще более ухудшают водопроницаемость почв из-за заплывания при переувлажнении. При высыхании солонцовых почв их твердость увеличивается от оптимальной в 3–5 раз.
Накопление и сохранение осенней влаги в почве
После уборки в метровом слое почвы обычно остается до 40 мм продуктивной влаги. Однако сразу после скашивания стеблей пшеницы она начинает интенсивно испаряться из пахотного слоя почвы. Высокий стеблестой созревшей пшеницы удерживает влагу в почве существенно лучше, чем ее стерня. За две недели сухой, но ветреной сентябрьской погоды влажность в слое 0–20 см после скашивания зерновых может снизиться с 18–20% до 12–14%.
По фону сплошного очеса или стерневых кулис по сравнению со стерневым фоном потери влаги ниже на 12–15 мм. Уменьшение потерь почвенной влаги по этим фонам обеспечивается за счет уменьшения ветра у поверхности почвы и ее лучшего затенения. При этом уменьшается иссушение почвы.
Стремясь сократить потерю запасов влаги летнего периода, многие земледельцы выполняют лущение или дискование почвы на глубину 5–10 см. Почвенная мульча работает как замок, предохраняя нижние слои почвы от иссушения. Однако, как будет показано ниже, сохранив остатки летней влаги в нижних слоях почвы, земледельцы лишают почву зимней влаги, что приводит к потерям более высокого порядка. Кроме того, в сухую осень потери влаги иссушением превышают приход осадками, но в дождливую осень все наоборот. Созданная мульчирующая прослойка почвы будет ухудшать проникновение влаги осенних осадков в нижние слои почвы. В целом применение этого технологического приема в осенний период дает отрицательный эффект по увеличению запасов влаги.
Еще более весомую ошибку допускают те земледельцы, которые осуществляют осеннюю отвальную вспашку. Изначально идея хорошая: закопать семена сорняков поглубже, взрыхлить и разуплотнить почву, чтобы она напиталась влагой. Но способ реализации этой идеи плугом приводит к плохим результатам:
– перепаханная почва быстро высыхает на глубину обработки;
– при наличии обильных осадков перепаханная почва не пропускает влагу в нижние слои. Это касается тяжелых почв. А в верхнем пахотном слое влага испаряется в первую очередь;
– кроме того, как будет показано ниже, отвальная обработка исключает накопление зимней влаги. А ведь это основная задача осенне-зимнего периода – напитать нижние слои почвы влагой для того, чтобы обеспечить запас воды для растений в вегетационный период будущего года;
– если учесть еще эрозионную опасность отвальной обработки, то становится ясным ее отрицательное воздействие на почву и насыщенность влагой.
Несколько слов о безотвальных обработках. Этот прием более подходит для нашего региона, так как позволяет оставлять растительные остатки, препятствующие иссушению почвы, на поверхности поля. При планировании культивации или глубокого безотвального рыхления необходимо иметь в виду, что с уменьшением глубины обработки снижается степень сохранения стерни. Если при щелевании стерневых фонов на поле остается около 80% стерни, при обработке глубокорыхлителем – около 60%, то при обработке культиватором на глубину 10 см стерни на поверхности поля практически не остается. Степень крошения и перемешивания почвы с уменьшением глубины обработки наоборот возрастает. Поэтому мелкая культивация обеспечивает мульчирование верхнего слоя, что дает эффект при уменьшении иссушения почвы. Однако этот прием не направлен на накопление осенне-зимней влаги.
Прежде чем перейдем к глубокой обработке, несколько слов об уплотнении почвы. При проходе машинно-тракторного агрегата по полю (особенно при высокой влажности почвы) создается три вида уплотнения:
– уплотнение на поверхности поля движителями тракторов. Величина этого уплотнения зависит от удельного давления движителей на почву. Применяя широкопрофильные или сдвоенные шины (или гусеницы), можно на 25–30 % снизить величину уплотнения почвы;
– «плужная подошва», образуемая рабочими органами культиваторов, глубокорыхлителей и плугов на глубине обработки (15–27 см);
– уплотнение в подпахотном горизонте 40–50 см. Величина этого уплотнения зависит от массы применяемых тракторов. Поэтому, даже поставив мощные тракторы и комбайны на сдвоенные колеса или гусеницы, мы не добьемся снижения уплотнения в подпахотном горизонте.
Четвертый вид уплотнения обусловлен особенностью зональных малогумусных почв самоуплотняться при высыхании.
Глубокая безотвальная обработка и щелевание зональных почв обеспечивают разуплотнение почвы и снижение зависимости урожайности возделываемых культур от первого, второго и четвертого видов уплотнения. При щелевании и глубоком безотвальном рыхлении обеспечивается высокая степень сохранения стерни. Важно, что при щелевании происходит щадящий вид обработки почвы с нарезанием щелей, обеспечивающий впитывание влаги атмосферных осадков в верхние и нижние слои почвы. При глубоком безотвальном рыхлении орудиями со стойками СИБИМЭ дополнительно происходит крошение и перемешивание почвы на глубине 23–30 см. Это дает хороший эффект при обработке глубоких солонцов.
Следует отметить, что глубокие безотвальные обработки почвы несколько увеличивают потери влаги в осенний период. При щелевании по стерне потери влаги в осенний период через 30 дней после обработки составляют 7–12 мм по сравнению с необработанным стерневым фоном. При глубоком рыхлении стерни плоскорезной лапой в осенний период потери продуктивной влаги на стерне через 30 дней после обработки вдвое больше. Увеличение потерь влаги происходит за счет вспушенности почвы до 4–5 см и образования открытой щели. Однако за счет этих негативных осенью причин обеспечивается полное впитывание накопленной зимней влаги в весенний период. А накопить зимней влаги можно существенно больше, чем потеряли осенью. Следует отметить, что при обильных, продолжительных осенних осадках возможно заплывание тяжелых необработанных почв. Дождевая влага скатывается в небольшие лиманы на поле и в последующем испаряется. При предварительном щелевании или глубоком безотвальном рыхлении тяжелых почв вся дождевая влага впитывается.
За два осенних месяца (сентябрь–октябрь) в среднем выпадает 50–60 мм осадков (в дождливую осень в 1,5 раза больше), из которых примерно половина на стерневом фоне расходуется на испарение. В осенний период к зиме на стерневом фоне можно накопить в среднем 60 мм продуктивной влаги.
Читать по теме: Что необходимо сделать осенью, чтобы весной иметь влагу в почве?
Накопление и сохранение зимней влаги
В зимний период выпадает в среднем около 100 мм осадков. Накопление снега идет с ноября по март, интенсивный сход снега может занять меньше двух недель. При создании условий зимняя влага впитывается за короткий срок на глубину более метра. Влага нижних слоев почвы меньше подвержена испарению. Поэтому зимние осадки являются основным источником обеспечения растений во влаге в процессе вегетации.
Накопление снега существенно зависит от фона (таблица 1).
Таблица 1. Глубина снежного покрова и запасы воды в снеге по различным фонам
Как видно из таблицы 1, запасы воды в снеге минимальны при отсутствии растительных остатков на почве. Таким образом, и отвальная обработка, и осеннее дискование дают отрицательный эффект в накоплении снежной влаги в засушливых условиях северного региона Казахстана.
По стерневому фону запасы воды в снеге примерно в два раза выше, чем по фону при отсутствии растительных остатков. По фону сплошного очеса в малоснежные зимы запасы воды в снеге выше, чем по стерне, в 2,3 раза, в снежные зимы – в 1,7 раза. По фонам стерневых кулис и механического снегозадержания в малоснежные зимы запасы воды в снеге выше, чем по стерне, примерно в 3,3 раза, в снежные зимы – в 2,2 раза. Следует отметить, что в снежную зиму по стерне накапливается примерно в 2,2 раза воды в снеге больше, чем в малоснежную зиму. Поэтому на стерневом фоне можно накопить достаточный на первую половину вегетации уровень продуктивной почвенной влаги перед посевом в метровом слое (110–130 мм) только в снежную зиму при предварительном условии обильного количества осенних осадков. Во всех других случаях (дождливая осень и малоснежная снежная зима, сухая осень и снежная зима, сухая осень и малоснежная зима) стерневой фон не обеспечивает достаточного уровня влаги перед посевом. Для накопления достаточного количества почвенной влаги перед посевом при любом сочетании количества осенних и зимних осадков необходимо применять или сплошной очес, или стерневые кулисы, или механическое снегозадержание.
Сплошной очес – очень перспективный способ уборки, который обеспечивает раннее начало уборочных работ, уборку в условиях повышенной влажности, уборку мелкосеменных культур, уборку перестоявших хлебов с минимальными потерями. Но, как было показано выше, основное достоинство сплошного очеса проявляется в возможности накопления большого количества снежной влаги. Кроме того, высокая стерня после очеса минимизирует иссушение почвы ветром, то есть работает на сохранение этой влаги в почве. Однако, применяя сплошной очес, следует иметь в виду, что по этому фону невозможно проводить глубокое рыхление почвы из-за забивания рабочих органов почвообрабатывающих машин растительными остатками. А поэтому после таяния снега основная часть зимней влаги на тяжелых по механическому составу почвах будет потеряна стоком или за счет образования лиманов на полях. С учетом этого для сплошного очеса подходят средние суглинки и более легкие почвы. Переходя на сплошной очес, необходимо подумать о смене посевных машин. Ведь по высокой стерне ни стрельчатая лапа, ни анкер не пойдут – нужен диск. Во многих хозяйствах сплошной очес применяют только для накопления снежной влаги. Весной по фону сплошного очеса проходят цепными боронами для повала и измельчения стеблей с целью обеспечения возможности посева анкером или даже стрельчатой лапой. После повала и частичного измельчения стебли предохраняют почву от иссушения менее эффективно, чем стоящая стерня.
Стерневые кулисы имеют несколько преимуществ перед сплошным очесом. Во-первых, накопление снежной влаги в стерневых кулисах в среднем на 30% выше, чем по сплошному очесу. Во-вторых, по фону стерневых кулис можно выполнять щелевание или глубокое безотвальное рыхление почвы. В-третьих, по фону стерневых кулис работает и стрельчатая лапа, и анкер. В-четвертых, кроме накопительной функции снежной влаги, стерневые кулисы также работают на сохранение снежной влаги в почве. По фону стерневых кулис ветер у поверхности почвы практически отсутствует, поэтому иссушающее воздействие суховеев на влажную почву в весенний период минимизируется.
В снежный год хорошие результаты по накоплению снега дают стерневые кулисы со следующими параметрами: ширина кулисы 2–4 метра, расстояние между кулисами до 14–16 метров. Однако в малоснежный год на таких кулисах уменьшается высота снега, что приводит к потере 30–40% влаги. Поэтому в малоснежный год или при отсутствии достоверного прогноза на перспективу необходимо формировать кулисы шириной 1–4 метра с расстоянием между кулисами 5–6 метров. В таких стерневых кулисах накопление снега будет максимальным в любой год.
Механическое снегозадержание – эффективный прием накопления снега на стерневых фонах. По уровню накопления снежной влаги он сопоставим со стерневыми кулисами при относительно низких затратах – около 6 000 тенге/га. В настоящее время этот прием незаслуженно мало применяется в хозяйствах. Основные причины – затраты на снеговалкование и достаточно большое количество снежных зим. Механическое снегозадержание целесообразно проводить с расстоянием между снежными валками 5–6 метров – накопление снежной влаги будет достаточным в любую зиму.
Снег накапливается на поле в течение четырех месяцев, сходит обычно за 10–15 дней. Если не принять предварительных мер, то весной в период таяния снега на тяжелых, зональных почвах можно потерять в зависимости фона, складывающихся условий от 45 до 80% накопленной влаги зимних осадков. На необработанных с осени полях с уклоном происходит сток и потеря зимней влаги в балки, овраги, озера. На ровных необработанных полях происходит сток влаги в понижения с образованием лиманов с потерей не только влаги, но и части площади поля.
Сохранение собранной зимней влаги на поле и создание условий для ее впитывания влаги в тяжелую, плохо дренированную почву обеспечивается за счет щелевания или глубокой безотвальной обработки почвы. Практика показывает, что при щелевании (или глубоком безотвальном рыхлении) вся накопленная зимняя влага полностью впитывается в почву практически без потерь на фонах стерни и стерневых кулис. Исследования и практика показывают, что на необработанных с осени тяжелых почвах при обильных зимних осадках потери снежной влаги стоком могут достигать 60, а иногда 80%.
Сохранение осенне-зимней влаги в почве в допосевной период
С момента схода снега до посева проходит около месяца, в южных районах даже больше. Основная задача в этот период – сохранить максимальное количество влаги к посеву.
По мере таяния снега осенне-зимняя влага заполняет поры и трещины почвы и растекается по поверхности поля. В необработанной с осени почве по фону стерни в начале весны очень велики потери влаги испарением с открытой воды (5 мм/сутки и более). Затем по мере впитывания открытой воды в почву начинается движение влаги по почвенным капиллярам, которых очень много в плотной почве. Влага начинает подтягиваться вверх к поверхности почвы по капиллярным порам. При нагреве верхнего слоя почвы весенним солнцем происходит капиллярное испарение влаги. В этот момент, чем плотнее почва и чем выше температура воздуха, тем больше испарение. Эти потери могут составлять 3,5 мм/сутки. По мере испарения капиллярной влаги сплошной ток воды в капиллярах нарушается. В почвенных капиллярах появляются воздушные промежутки, наполненные водяными парами. В этот период воздух с водяными парами из почвы начинают вытягивать сильные ветра-суховеи, наличие которых в апреле-мае в нашем регионе считается закономерным явлением. Испарение под действием ветра период носит название конвекционно-диффузного. Чем сильнее ветер, тем больше испаряется влаги конвекционно-диффузным путем. В необработанной почве по фону стерни суммарные потери весной испарением могут составлять до 40% накопленной в почве осенне-зимней влаги. Причем основные потери происходят из верхнего, пахотного слоя почвы.
При проведении осенью щелевания или глубокого безотвального рыхления капиллярные поры в почве нарушаются. Нарушается и капиллярное испарение. Однако большую опасность представляют щели, образованные стойками рабочих органов. По данным исследований, через открытые щели потери влаги могут достигать 90% от общего объема испарения. Поэтому ранней весной после схода снега необходимо провести ранневесеннее боронование по фону щелевания стерневых кулис на тяжелых почвах. Проведение обязательно как в годы с хорошими осенне-зимними осадками, так и в годы с их недостатком. Боронование необходимо проводить вращающимися цепными зубовыми боронами. Они мульчируют почву, оставляют до 90% стерни и равномерно распределяют измельченную комбайнами солому по полю. Следует иметь в виду, что стерневые кулисы резко уменьшают скорость ветра у поверхности почвы. За счет этого снижается конвекционно-диффузное испарение. После боронования цепными боронами стебли в кулисах располагаются уже под углом 45 градусов, ветер у поверхности почвы при этом сильнее, конвекционно-диффузное испарение выше. Однако если ранневесеннее боронование не выполнять, оставив очесанные стебли кулис вертикальными, можно потерять влагу испарением из щелей, образованных стойками рабочих органов машин глубокой обработки. С учетом этого главными задачами ранневесеннего боронования является рыхление почвы на глубину 3–4 см с сохранением 90% стоячей стерни, закрытие почвенной мульчей щелей осеннего щелевания или глубокой безотвальной обработки и равномерное распределение измельченной комбайнами соломы по полю. Кроме того, своевременно проведенное ранневесеннее боронование исключает коркование на почвах тяжелого механического состава. При своевременном проведении ранневесеннего боронования к периоду посева теряется 10–15% впитанной в почву осенне-зимней влаги.
В весенний период запасы влаги в почве пополняются за счет дождевых осадков апреля-мая. При опасности коркования верхнего слоя почвы после прошедших дождей необходимо провести боронование таких полей цепными боронами.
Журнал «Агробизнес.Казахстан»