Следы на влажной почве

2 марта 2019 г.
Статьи Агротехнологии Следы на влажной почве
ПОЧВЕ

При проведении весенних полевых работ излишняя поспешность опаснее небольшого опоздания. Примерно так, как фальстарт на соревнованиях по бегу. Фальстарт – это поражение на старте, исключающее дальнейшее участие в забеге. «Дернулся» на старте на долю секунды раньше – и все.


Но соблазн выиграть время велик. В растениеводстве выигрыш времени весной позволяет не только обеспечить начало вегетации на несколько дней раньше, но и создать лучшие условия для роста и развития растений. Прежде всего – за счет более эффективного использования влаги осенне-зимних осадков. Кроме того, раннее появление всходов гороха, овса и ячменя позволяет растениям «прожить» большую часть своей недолгой жизни при умеренных температурах.

Этими соображениями, судя по всему, руководствовался в старину автор поговорки «сей овес в грязь – будешь князь». Но в современном мире эта поговорка не актуальна. Во-первых, путь «из грязи в князи» начинается не с той грязи, которая на поле. А во-вторых, посев в слишком влажную почву при использовании современной техники создает серьезные проблемы.

Почему? Потому что современная техника – тяжелая. А почва, особенно влажная, чувствительна к давлению. Поэтому любые манипуляции с «незрелой» почвой, то есть не подсохшей до состояния «физической спелости», уплотняют ее.

ПРОГРЕСС ТАКИ ИМЕЕТ ВЕС…

Размеры и масса сельскохозяйственных машин и оборудования увеличиваются с каждым десятилетием.

Например, выпускавшийся в середине прошлого века трактор Ford 8N при мощности 22 л.с. имел массу около 1 тонны. John Deere B, выпускавшийся тогда же, имел сопоставимую мощность, но больший (1,5-2 тонны) вес. Более мощный (34 л.с.) John Deere A весил немногим более 2 тонн.

Современные трактора как минимум в 10-15 раз мощнее. И весят соответственно. Масса трактора John Deere 8345 R (345 л.с.) – более 11,5 тонн. Fendt 936 Vario, Massey Ferguson 8690, Case IH Magnum 335 весят около 10 тонн.

ПОЧВЕ
Под высоким давлением почва становится более плотной, тяжелой, твердой и безжизненной. Вид поля с уплотнением почвы с воздуха.

Под стать технике культиваторы, чизели, диски, сеялки, опрыскиватели и цистерны для ЖКУ. Вес загруженных комбайнов и грузовых автомобилей исчисляется десятками тонн.

Размер, как и масса, имеет значение. В данном случае большая масса – это большие проблемы. При нагрузке на ось около 10 тонн влажная почва по следу агрегата уплотняется на глубину более 50 см. Шведские исследователи утверждают, что критическая нагрузка на ось составляет 6 тонн. При меньших значениях уплотнение в толще почвы возможно только при крайне неблагоприятном стечении обстоятельств. Но «утрамбовать» поверхность почвы может и менее тяжелая техника.

Кстати, нагрузка на передний мост у трактора мощностью 325 л.с. достигает 13 тонн, а у трактора 530 л.с. – до 18 тонн. «Уложиться» в 6 тонн могут только трактора с мощностью до 150 л.с.

Современные комбайны «давят» как минимум 10 тонн/ось, а наиболее крупные (12-ти рядный кукурузоуборочный) – до 24.

Огромный вес комбайнов, кстати, является причиной «уборочного» уплотнения почвы. Даже при уборке в сухую погоду не удается избежать глубокого уплотнения почвы по следу, а при проходе такой техники по влажной почве глубина уплотнения достигает 1 м.

Современная техника усугубляет старую проблему – уплотнение почвы. Больше вес – больше давление. Больше давление – глубже и масштабнее уплотнение.

ПОЧВЕ
Результат поспешного выхода в поле – уплотнение почвы. Попытка уменьшить плотность уплотненной почвы за счет механической обработки негативно отражается на ее структуре. И усиливает вероятность очередного уплотнения.

УПЛОТНЕНИЕ: ВИДЫ И ПРИЧИНЫ

«Идеальная» почва состоит из 45% неорганического и 5% органического вещества, 25% воздуха и 25% воды. Вода и воздух «делят» между собой пространство между почвенными агрегатами. Если почву сжать, ее объем уменьшится. И в ней не остается места ни воде, ни воздуху.

В зависимости от места и способа приложения давления, уплотнение может быть горизонтальным и вертикальным, поверхностным и глубоким, сплошным и локальным.

Обычно выделяют поверхностное уплотнение, которое возникает из-за воздействия на поверхность почвы колес относительно легкой техники. К нему можно отнести уплотнение боковых стенок и дна семенного ложа, которые возникают при посеве в слишком влажную, избыточно пластичную почву.

Кроме того, существует уплотнение в верхнем горизонте почвы, вызванное воздействием рабочих органов почвообрабатывающих механизмов. Сочетание поступательного горизонтального движения и вертикальной нагрузки (веса) орудий и механизмов приводит к «размазыванию» почвы на границе обработанной и необработанной почвы. Так возникает так называемая «плужная подошва». Уплотнение формирует не только плуг – диски и культиваторы тоже создают «утрамбованную» подошву.

Наличие плужной подошвы усиливает дальнейшее уплотнение верхнего слоя почвы, так как почва «раздавливается» между колесами и твердым основанием плужной подошвы.

При отсутствии горизонтального уплотнения, в однородной почве, давление тяжелой техники проникает глубоко по профилю.

Третий тип уплотнения – глубокое, обусловленное воздействием колес очень тяжелой техники и транспорта. Такой тип уплотнения проявляется даже на глубине 50-70 см.

Причиной «глубокого» уплотнения является массивная тяжелая техника. То есть нагрузка на ось, превышающая критическую (5-6 тонн) величину, независимо от количества шин.

Уплотнение в пахотном слое обусловлено давлением на поверхность почвы, нагрузкой на ось и конфигурацией кромки рабочих органов почвообрабатывающих механизмов. Поверхностное уплотнение зависит от давления шин (определяется количеством шин и площадью следа шины) на верхний слой почвы. А также (при посеве) давления сошников и прикатывающих колес.

Посев по колее трактора создает плотное «дно» и «стенки» посадочной борозды. Но осложнения возникают даже при посеве в относительно рыхлую, но влажную почву. Сошники могут «размазать» пластичную почву, формируя уплотненные стенки посевной борозды. Тонкий влагонепроницаемый слой уплотненной почвы, мешающий нормальному развитию корней.

Давление колес сеялки, «прокатившихся» по посевной борозде, может создать плотную «крышку» над семенем. «Крышку» могут создать и прикатывающие колеса, отрегулированные на избыточное давление.

Достаточно часто на одном поле проявляются все типы уплотнения. И растениям приходится преодолевать или обходить много рукотворных препятствий, ограничивающих их рост.

Под весом с/х почва «сплющивается», в ее толще и на поверхности возникают уплотнения. Для сравнения уплотненная и неуплотненная почва с одного поля.

ВЛАЖНОСТЬ И «СПЕЛОСТЬ» ПОЧВЫ

Сопротивление почвы давлению зависит от многих факторов, главными из которых являются структура и влажность почвы.

При высоком содержании влаги почва ведет себя как жидкость. Она течет под уклон под действием силы тяжести и не имеет формы. То есть ведет себя как жидкая грязь. Или глиняный раствор, в котором твердые частицы не сцеплены друг с другом.

До такого состояния в полевых условиях почву довести трудно. Исключением могут быть затопленные рисовые чеки. Или дно балок или оврагов в период обильных и продолжительных осадков.

Относительно влажная, но не «текучая» почва может поддерживать форму, но легко деформируется под давлением. Она пластична как глина для лепки или пластилин. Под колесами техники верхний слой почвы сжимается. Поры полностью заполняются влагой, а затем вода «выдавливается» из почвы, превращая поверхность колеи в лужу с жидкой грязью. Давление от колес может передаваться на большую глубину, формируя уплотнения ниже пахотного слоя. Эти подземные «стены» из уплотненной до состояния самана почвы остаются на несколько лет.

По мере уменьшения влажности почва теряет пластичность. При определенном содержании влаги она уже не расплющивается под нагрузкой, а крошится. То есть ведет себя как типичное твердое тело. Высушенная почва «каменеет» и приобретает высокую прочность. Состояние почвы, когда она крошится, но относительно легко поддается обработке, называют «физической спелостью почвы».

Наиболее «коварным» является промежуточное состояние почвы между пластичным и физически спелым состоянием. Внешне почва практически готова к обработке, но ее сопротивление давлению ниже, чем необходимо. После прохода техники остаются глубокие следы, а на рабочих органах почвообрабатывающих орудий и сеялок налипает земля.

Под высоким давлением почва становится более плотной, тяжелой, твердой и безжизненной.  Вид поля с уплотнением почвы с воздуха.
Даже если всходам удалось «пробить головой» верхний слой уплотненной почвы, их корневая система вынуждена жить в пространстве, ограниченной горизонтальным или вертикальным уплотнением.

Проблема в том, что «физически спелая» почва может временно вернуться в «промежуточное» состояние после выпадения росы. Или после густого тумана. Повышение влажности поверхности почвы буквально на 1-2% может создать проблемы с локальным уплотнением. Например, «размазывание» посевной борозды, при котором возникает уплотнение боковых стенок в рядках. Или поверхностное уплотнение по следу трактора или прицепного орудия.

Структура (механический состав, содержание органики) существенно влияет на пластичность влажной почвы. Чем больше органики и чем крупнее неорганические частицы почвы, тем сложнее ее «затоптать». Так называемые бесструктурные почвы и тяжелые суглинки намного чувствительнее к давлению.

Песчаные грунты с крупной текстурой быстро «созревают» при высушивании. Суглинки требуют гораздо больше времени для перехода в состояние, благоприятное для обработки.

Для определения пластичности почвы при различной влажности в США используют прибор Proctor. Его используют инженеры при строительстве дорог, определяя предел пластичности или оптимальную влажность почвы для уплотнения основы дорожного полотна. Но некоторые фермеры используют Proctor с прямо противоположными целями – для определения безопасных показателей влажности и допустимой нагрузки на единицу площади.

Но в полевых условиях можно обойтись и без приборов. Вполне хватает лопатки и собственных рук. Лопатка нужна для того, чтобы взять образец почвы не с поверхности, а с определенной глубины. Например, с глубины предполагаемой культивации. Или глубины посева.

Горсть извлеченной почвы необходимо сжать (слегка). В кулаке. Если из комка почвы выступили капли воды, а сам комок прилипает к ладони, то почва еще не «созрела».

Если почва явно не липнет, но есть подозрения, что она еще «не готова», можно слепить из нее шарик. Диаметром как теннисный мяч. А затем бросить его – примерно так, как бросают мяч в бейсболе. Если в полете комок почвы развалится, почва готова вытерпеть механическую обработку. Если нет, то нет.

Как вариант, можно просто уронить ком земли с высоты груди на землю. Если ком сплющивается, то с обработкой придется подождать. Если рассыпается – пора приступать. Исключение – глинистая почва. При физической спелости ее комок не разбивается о землю, но и не сплющивается.

Песчаные и супесчаные почвы «поспевают» на несколько дней раньше, чем глинистые и суглинистые, а мелкокомковые, структурные — раньше бесструктурных, заплывающих.

О том, что с обработкой поторопились, заметно по состоянию машин и оборудования. Например, если почва прилипает к резиновым прикатывающим колесам сеялки или налипает на колесах трактора. При посеве в слишком влажную почву дисковый сошник формирует посевную борозду с уплотненными V-образными стенками. Кроме того, прижимные колеса при слишком мелком посеве во влажную почву могут не закрыть борозду. А при посеве на большую глубину – чрезмерно уплотнить верхний слой почвы.

Даже если всходам удалось «пробить головой» верхний слой уплотненной почвы, их корневая система вынуждена жить в пространстве, ограниченной горизонтальным или вертикальным уплотнением.
Все предосторожности не спасают, если техника выходит на поле до того, как почва «созреет».

ПРЕГРАДА КОРНЮ, ПОМЕХА ВЛАГЕ

Активно растущие корни продвигаются по большим порам диаметром более 0,1 мм. Это размер, соответствующий диаметру кончика корня. Если кончик корня находит соответствующее отверстие, то его дальнейший рост продолжается без проблем. Если поры имеют меньший диаметр или вообще отсутствуют, корень останавливается перед твердой преградой.

Вместо того, чтобы нормально продвигаться в почве, корневая система вынуждена ее «взламывать». Растения формируют толстые короткие корни, способные «рвать» уплотненную почву. Но такие корни не предназначены для эффективного усвоения влаги и растворенных в ней питательных веществ. Растение вынуждено довольствоваться минимальным объемом почвы, и соответственно, имеет ограниченный доступ к «еде» и воде.

Корневая система, которая «уперлась в тупик», посылает гормональный сигнал надземной части растения. Примерно такое же «сообщение» посылают корни при дефиците влаги. Растение прекращает рост и уменьшает транспирацию. То есть поступает так же, как при засухе.

«Плужная подошва» ограничивает естественное движение влаги в почве. При этом уменьшается толщина слоя почвы, который запасает влагу осадков – уплотненная почва действует как «гидрозамок», препятствуя движению воды вниз. Это усиливает поверхностный сток и испарение. И уменьшает потенциальные запасы влаги. При этом после выпадения осадков почва подсыхает медленно, так как плужная подошва препятствует миграции воды в более глубокие слои.

Плужная подошва также является препятствием для движения воды снизу вверх, из нижних слоев почвы к поверхности. Даже незначительное уплотнение негативно отражается на водном режиме почвы. Для каждого типа почвы существует оптимальный диапазон влажности. С одной стороны, его ограничивает дефицит влаги (влажность увядания), с другой – дефицит кислорода (затопление).

В почве с хорошей структурой влага хорошо удерживается порами, а ее избыток под действием силы тяжести уходит в нижние горизонты.

В уплотненной почве пространства для воды и воздуха меньше, чем необходимо. И, при этом, из-за отсутствия крупных пор и плохой аэрации плотные почвы медленнее высыхают, плохо аэрируются. В итоге, запасов влаги в почве мало, а ждать «физической спелости» приходится долго. Оптимальный диапазон влажности как бы «обрезан» с двух сторон – влагоемкость маленькая, аэрация плохая.

Таким образом, уплотнение (уменьшение пористости почвы) уменьшает инфильтрацию и накопление влаги, ухудшает рост корня, минеральное питание растений, усиливает действие засухи, увеличивает поверхностный сток и эрозию почвы. И, конечно же, уменьшает урожайность.

Уплотнение почвы после прохода техники с нагрузкой на ось 10-12 тонн в первый год уменьшает урожайность примерно на 15%. Через 10 лет эффект сохраняется – урожайность примерно на 5% меньше, чем на «затоптанном»» поле.

Уплотнение поверхностного слоя уменьшает урожайность примерно на 10%. При благоприятных условиях поверхностный слой почвы восстанавливает свою структуру через 5 лет. Но глубокие слои почвы, «затоптанные» колесами тяжелой техники, не восстанавливаются. Даже при промерзании почвы. Помочь может только глубокое рыхление подпахотного слоя чизелем.

Все предосторожности не спасают, если техника выходит на поле до того, как почва «созреет».
Опаздывать с полевыми работами – плохо. Но спешить – еще хуже. При посеве во влажную почву существует риск «затоптать» семя. Или, из-за уплотнения боковых стенок семенной борозды, оставить его незаделанным. Ситуация на фото возникает при слишком мелком посеве в «неспелую» почву.

КАК НЕ «НАСЛЕДИТЬ»?

Уплотнение – чаще всего последствие преждевременного «вторжения» техники на поле, до достижения почвой «физической спелости». Основная причина спешки – попытка «не упустить», сохранить и использовать влагу, накопившуюся за осень и зиму. А что в итоге? Потеря доступа корней растений к той влаге, которая есть в почве. И создание препятствий для эффективного использования влаги осадков на протяжении вегетации. Как говорится, «за что боролись, на то и напоролись».

При использовании тяжелой техники необходимо заранее подумать, как уменьшить давление на почву. Для этого существует несколько решений, которые можно комбинировать. Прежде всего, это меры по увеличению площади опоры. «Двойные» колеса, покрышки с радиальным рисунком, низкое давление в шинах распределяют давление на большую площадь.

Существует еще одно решение. При первом проходе через поле формируется локальное уплотнение по следу трактора, комбайна или с/х орудий. Последующий проход по той же колее усугубляет эффект, но ущерб от 2-3-го прохода намного меньше, чем от первого. Поэтому имеет смысл использовать постоянную технологическую колею для проведения всего комплекса работ – от подготовки почвы до уборки. В Австралии и США подобную технологию называют технологией контролируемого движения (CTF – Сontrolled Traffic Farming). При этом «затаптывается» до состояния грунтовой дороги примерно 15% площади поля, но отсутствие уплотнения на 85% площади компенсирует вынужденные потери.

В любом случае, не стоит «топтать» влажную землю! Уплотнения почвы легче избежать, чем исправить. Достаточно проявить немного наблюдательности и терпения. «Фальстарт» при весенней обработке почвы или посеве обойдется очень дорого. И лучше выйти в поле на два дня позже, чем на день раньше, чем почва «созреет».

Александр Гончаров