Системы полной обработки почвы, используемые во многих отраслях интенсивного сельского хозяйства, значительно влияют на продуктивность сельскохозяйственных культур, особенно при переменчивых погодных условиях, наблюдаемых в настоящее время.

Влияние изменения климата в последнее время и в будущем заставляет и будет заставлять фермеров пересматривать свои технологии/методологии выращивания культур от А до Я, включая методы обработки почвы.

Для безопасного перехода от одной технологии к другой и без значительных потерь на ферме, вызванных огромными инвестициями в специализированное почвообрабатывающее оборудование, необходимо понять, как почвы и, в конечном счете, растениеводство будут реагировать на новые технологии/практики в сочетании с изменяющимися условиями микроклимата, такими как:

• сайт количество годовых осадков и их сезонное распределениеизменения температур, в частности, температуры почвы, в течение календарного года
• текстура почвы по всему ее плодородному профилю, емкость поля (FC) и уровень уплотнения почвы

Учитывая, что оборудование для консервативных технологий "No-Till" и "Strip-Till" требует гораздо больших инвестиций по сравнению с традиционной методикой, возврат инвестиций, в данном случае, является важным приоритетом для фермера, поэтому необходимо учитывать все условия выращивания, влияющие на урожай.

ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ

Хотя сравнительные исследования различных технологий обработки почвы в последние годы пролили много света на понимание и технику применения, однако анализировались глобальные параметры, урожайность, экономическая эффективность, качественное воздействие на почву и т.д., но не причины, лежащие в основе этих качественных изменений, которые при различных условиях могут негативно повлиять на производительность и эффективность применяемых технологий обработки почвы.

Влажность почвы, в частности FC (см. аббревиатуру в конце документа) и WP, являются основными параметрами почвы, необходимыми для оценки способности почвы хранить и обеспечивать водой урожай.

Это определяется текстурой почвы, которая является отправной точкой для оптимального выбора метода обработки почвы.

Как описано в Таблице 1, текстура почвы влияет на способность удерживать и сохранять воду. Рыхлые почвы, независимо от их текстуры, имеют более высокий FC, чем уплотненные почвы, что означает, что эти рыхлые почвы могут удерживать больший объем воды на единицу площади почвы.

Однако не всегда почвы с высокой водоудерживающей способностью гарантируют достаточный запас воды в течение всего вегетационного периода, из-за быстрой потери объемов воды, хранящейся между частицами почвы, за счет испарения и гравитационного движения воды в нижние профили почвы.

На рисунке 1 показано, что корни некоторых культур могут проникать на глубину более 2,5 м. Однако большая часть почвенной воды потребляется основной корневой системой, которая находится в слое глубиной от 1 до 1,5 метров. Вот почему почву необходимо анализировать на глубине не менее 0,6 м, чтобы обеспечить растению условия для роста и потребления питательных веществ и воды.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Для проверки вышеизложенных утверждений был проведен полевой эксперимент по выращиванию озимой пшеницы в период с 11 ноября 2020 года по 27 июля 2021 года. Были установлены датчики влажности и температуры почвы на глубине до 60 см, а также эвапотранспирации и осадков. Также проводился мониторинг двух соседних участков с различными технологиями обработки почвы.

Первый участок был вспахан осенью (2020) на глубину 28 см и перед посевом был взрыхлен на глубину 60 см.

Второй участок не обрабатывался.

Текстура почвы на обоих участках: глина, с кукурузой, посаженной в предыдущий период выращивания.

Количество осадков (график 1) в период вегетации озимой пшеницы сезона 2020/2021 составило 482 мм. На графике ниже показано распределение осадков по месяцам.

Вышеуказанные параметры окружающей среды и почвы измерялись непрерывно, с периодичностью в 5 минут. Температура и влажность почвы измерялись на различной глубине, а именно: 10, 20, 30, 40, 50 и 60 см.

На основе этих измерений были проанализированы изменения влажности почвы и движение воды на обоих участках.

Сайт основная цель эксперимент был направлен на определение информации о:

• Способность почвы удерживать воду на обоих исследуемых участках (no-Tillage и Tillage).
• Количество дождя, необходимое для достижения оптимального уровня FC на участках с различными технологиями обработки почвы.
• Скорость инфильтрации воды в почву в обоих случаях.
• Условия и скорость, с которой почва теряет воду в результате испарения.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты, полученные в этом эксперименте подтвердить преимущества технологии No-tillage перед традиционной технологией обработки почвы, иллюстрируя это:

• Снижение затрат на дизельное топливо и рабочего времени до 50%.
• Увеличение производства до 10% в первые годы (имеет кумулятивный эффект на долгосрочное производство).
• Сохранение плодородия почвы.
• Увеличение органического вещества в почве.
• Сохранение воды в почве (больше воды удерживается в почве).

Перечисленные выше преимущества не являются максимальными, которые можно получить при использовании этой технологии. Она может принести больше прибыли фермерам и окружающей среде, благодаря постоянному мониторингу параметров окружающей среды и почвы, которые напрямую влияют на продуктивность сельскохозяйственных культур.

Сайт анализ влажности почвы в профиле от 0 до 60 см (График 2), на обоих участках в течение всего вегетационного периода, показывает следующее:

• Объем воды, удерживаемой почвой на обработанном участке, выше в течение всего вегетационного периода.
• Обработанная почва быстрее вступает в реакцию и удерживает больше воды из осадков.
• Необработанная почва более эффективно поглощает воду из тающего снега (рис. 2).

При отсутствии осадков необработанная почва лучше удерживает воду из-за более низкого уровня гравитационного движения.

• Температура необработанной почвы в теплые периоды года ниже, что приводит к меньшему уровню эвапотранспирации по сравнению с эвапотранспирацией на обработанной почве.
• Во время сильных дождей обработанная почва поглощает больший объем воды, но теряет воду быстрее, чем необработанная почва, это связано с более интенсивным испарением и глубокой перколяцией.
• Содержание воды в почве всегда должно анализироваться качественно и количественно, на разных глубинах, убеждаясь, что влажность почвы находится в оптимальных пределах в соответствии с ФК и ЗП почвы.

Анализ динамика и содержание воды в почве от 0 до 30 см глубиной (график 3) мы наблюдаем следующее:

• Водоудерживающая и водоохранная способность обработанной почвы выше, чем у необработанной.
• В условиях засухи почвы на обработанном участке имеют более высокие потери эвапотранспирации по сравнению с богарными условиями.
• 30-сантиметровый слой необработанного участка теряет воду до точки увядания (стресс) несколько раз в течение вегетационного периода.
• Почва на необработанных участках в условиях засухи теряет воду медленнее.

Сайт поведение почвенной воды на глубине от 40 до 60 см полностью отличается от верхнего слоя на обоих анализируемых участках (График 4).

Данные на графике (График 4) иллюстрируют следующее:

• Необработанная почва сохраняет больший объем воды по сравнению с обработанной почвой на той же глубине.
• Гравитационное движение воды уменьшило содержание воды в обработанном участке до точки завядания несколько раз за период наблюдения.
• Во время засухи объем воды в обработанной почве уменьшается до критического уровня (экстремальный стресс), чего не происходит с необработанной почвой.
• Даже в условиях засухи почва на необработанном участке удерживала воду в точке завядания на несколько дней дольше, чем обработанная почва.

Результаты опыта и приведенные выше выводы позволяют сделать важные выводы и предложения по адаптации технологии и методологии "No-tillage".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Содержание воды в почвенном профиле от 0 до 30 см

Главный вывод заключается в том, что почва на обработанном участке может обеспечить растение большим объемом воды в течение всего вегетационного периода культуры, но только при условии достаточного количества осадков.

В условиях засухи оба участка теряют воду из-за гравитационного движения воды и эвапотранспирации с одинаковой скоростью, достигая уровня экстремального стресса для культуры.

В этом случае можно сказать, что необработанная почва уступает, качественно и количественно, в различных климатических условиях.

Таким образом, для почв с глинистой текстурой мы рекомендуем использовать технологию Mini-Till, которая предполагает обработку только поверхностного слоя для увеличения полевой емкости почвы (ПЕ) для обеспечения культур достаточным объемом воды в период сразу после посева и активного вегетативного роста.

Содержание воды в почвенном профиле от 40 до 60 см

Содержание воды в этом почвенном профиле ведет себя совершенно иначе, чем от 0 до 30 см.

Следуя графику 4, мы видим, что объем воды, удерживаемой в слое от 40 до 60 см на необработанном участке, значительно выше в течение всего вегетационного периода, в том числе и во время засухи.

Именно здесь подтверждается превосходство технологии/методологии нулевой обработки почвы над традиционной технологией/методологией обработки почвы.

Объяснение этого явления заключается в том, что уплотненная почва лучше удерживает гравитационную воду и уменьшает ее сток в нижние слои.

Таким образом, слой от 40 до 60 см становится важным источником воды и питательных веществ для растений на весь период вегетации озимой пшеницы.

Если мы примем во внимание морфологию корней (Рис. 1), то увидим, что слой глубиной от 40 до 60 см является вместилищем основной корневой системы и играет основную роль в обеспечении водой в фазах активного вегетативного роста.

В этом эксперименте необработанная почва на глубине от 40 до 60 см оказалась почвой с особыми водоудерживающими и водоохранными свойствами.

Это не обязательно означает, что явление будет таким же на других полях с другой текстурой, или культурах и в других регионах.

Чтобы убедиться, что почва обладает хорошими водоохранными свойствами, необходимо контролировать влажность почвенного профиля от 0 до 100 см, по крайней мере, в течение сельскохозяйственного сезона (от предпосевной до послеуборочной обработки). Для полного понимания влажности почвы на различных глубинах необходимо также изучить другие важные переменные окружающей среды, такие как осадки, эвапотранспирация, температура воздуха и температура почвы.

Текстура и профиль почвы

Поскольку на FC может влиять уплотнение почвы мы рекомендуем регулярно проверять уровень FC, чтобы избежать чрезмерного уплотнения почвычтобы свести к минимуму уменьшение объема почвенной воды.

Зная вышеуказанные параметры, можно адаптировать технологию обработки почвы для эффективного использования всех ресурсов.

В случае почвы с глинистой текстурой, поверхностная обработка почвы рекомендуется для увеличения полевой емкости поверхностного слоя и иметь слой почвы, который обеспечит медленное проникновение воды в нижележащие слои.

Нижние слои почвы должны оставаться нетронутыми до тех пор, пока почва обладает хорошими водоудерживающими свойствами, то есть удерживает достаточный объем воды в оптимальных пределах полевой емкости, связанной с ее текстурой.

Если почва больше не обладает достаточной способностью удерживать и поглощать воду, что можно проверить с помощью датчиков влажности почвы, рекомендуется провести глубокое рыхление почвы для восстановления ее физических свойств.

В заключение, можно сказать, что технология/методология нулевой обработки почвы не является универсальным инструментом, который можно применять повсеместно чтобы получить преимущества, приписываемые этой технологии/методологии.

Для того чтобы постоянно получать выгоду от применения этой технологии, необходимо постоянно контролировать ряд параметров почвы и окружающей средыкоторые являются основными качественными и количественными показателями круговорота воды в данной экосистеме.

Учитывая все эти выводы, мы видим, что когда При выборе технологии/методологии обработки почвы, будь то нулевая или минимальная обработка, все вышеперечисленные соображения должны быть приняты во внимание и применены с учетом физических свойств почвы, которые могут варьироваться даже в пределах одного хозяйства. Это может привести к созданию карт районирования для нулевой или минимальной обработки почвы.

Это означает, что только после детального изучения физических свойств почвы по всему профилю можно определить, какая технология/методология обработки почвы является наиболее подходящей и экономичной для хозяйства.