До 30-х годов прошлого столетия система земледелия базировалась на ежегодной отвальной вспашке. Теоретическое обоснование отвальной вспашки В. Р. Вильямса (1936) основывалась на разнокачественное верхнего и нижнего слоев пахотного горизонта (утере прочности структуры верхнего слоя и ее восстановлении в нижнем). Отсюда делался вывод о необходимости ежегодного их перемещения. Одновременно высказывались противоположные мнения, доходившие до отрицания необходимости глубокой отвальной пахоты. И. Е. Овсинский (1911) на примерах показал, что плодородие почвы можно повысить только путем мелкой, в пределах 5 см, обработки, которая создает рыхлый верхний слой почвы с растительными остатками, где в результате нитрификационного процесса идет активное гумусообразование. Многие исследователи опытным путем значительно позже пришли к заключению, что классическая система обработки почвы с ежегодной оборотной вспашкой снижает плодородие почвы. Н. К. Шикула, Ф. Т. Моргун, А. С. Антонец (2002) отмечают, что многолетний период интенсивной пахоты на Украине привел к уменьшению содержания гумуса с 9 до 5%, развитию водной и ветровой эрозии.

Новое направление в основной обработке почвы предложил Т.С.Мальцев (1971). Он рекомендовал чередовать мелкую обработку дисковыми лущильниками на глубину 10-12 см с глубокой (до 40-50 см) безотвальной один раз за ротацию севооборота.

Дальнейшее развитие безотвальная (плоскорезная) обработка получила в трудах А. И. Бараева (1975). Важнейшим звеном этой системы следует считать сохранение пожнивных остатков на поверхности почвы и рыхление ее без оборота пласта.

Последующие опыты подтвердили положение В. Р. Вильямса о дифференциации пахотного слоя почвы, т.е. для почвообразовательного процесса необходимо два-три года оставлять верхний слой почвы под растительным покровом. Предложено чередовать мелкую обработку и вспашку плугами с отвалами. О необходимости чередования глубокой отвальной пахоты с поверхностными обработками на различных почвах указывают М. Г. Чижевский (1957), Д. И. Попазов (1958), В. В. Квасников, Я. Н. Мухортов (1959), В. И. Румянцев (1964).

Подводя итог теоретическому обоснованию способов основной обработки почвы, следует сделать следующие выводы:

•   вспашка плугами с отвалами необходима для устранения разнокачественное (по структуре и плодородию) обрабатываемого слоя почвы и борьбы с сорняками;

•   целесообразно сочетание безотвального рыхления на различную глубину, а также мелких рыхлений дисковыми лущильниками с периодической отвальной вспашкой;

•   в районах, подверженных ветровой эрозии, предпочтительней плоскорезная обработка с сохранением стерни на поверхности почвы.

Современное земледелие предлагает различные способы основной обработки почвы, в том числе традиционную отвальную вспашку, чизелевание, дискование, плоскорезную обработку и поверхностную.

Вспашка почвы отвальными плугами — самая энергозатратная операция, на которую расходуется до 15-20% всех энергозатрат на производство продукции. В зависимости от различных факторов (почвенный состав, состояние поля, засоренность, возможности хозяйства, личный подход агронома) вспашку производят ежегодно или один раз в несколько лет или за севооборот. Такой подход имеет все большее применение в странах Западной Европы, Америки и находит сторонников в России.

Вспашка проводится на глубину пахотного слоя. Большое значение имеют регулировка пахотного агрегата и качество вспашки. Качественное выполнение технологической операции повышает эффективность обработки почвы, экономит энергозатраты.

Требования к качеству вспашки следующие:

1. Вспашку проводят плугом с предплужниками на глубину пахотного слоя, не допускается выворачивание на поверхность почвы «неплодородного» горизонта.

2. Направление движения пахотного агрегата, а также вспашку в свал и в развал ежегодно чередуют.

3. При первых проходах тракторного агрегата должна быть достигнута прямолинейность движения, а глубина обработки почвы под свалом должна составлять половину пахотного слоя.

4. Ширина захвата плуга должна соответствовать номинальной, установленной заводом.

5. Развальная борозда должна быть прямой, после вспашки ее заравнивают.

6. Высота свальных гребней, глубина развальных борозд (после заделки) не должны превышать половины глубины вспашки.

7. Оборот пласта должен быть полным, пожнивные остатки, сорняки и удобрения заделаны, пласт разрушен на мелкие камни.

8. Допускается не более пяти случаев растительных остатков на 1 га.

9. Число комков крупнее 10 см на поверхности поля не должно превышать

10 т/м2, или 15% по объему.

10. Края поля должны быть полностью опаханы.

Примечание. При вспашке оборотным или поворотным плугом исключается вторая часть п.2, п.З, п.5 и 6.

Плуги могут быть различных марок с двумя, тремя, четырьмя корпусами и т. д. Это зависит от целесообразности и возможности каждого хозяйства, размера поля, наличия факторов определенного класса. Предпочтение отдается более мощным (до пределов разумного) пахотным агрегатам.

Одна из главных технологических операций при вспашке заключалась в сбрасывании на дно борозды верхнего слоя почвы имеете с пожнивными остатками и извлечении на поверхность нижнего слоя.

Отличие состоит в степени оборачивания пласта. Качественная вспашка плугами с винтовыми отвалами является элементом энергосбережения ввиду уменьшения силовых усилий и расхода энергии на последующую обработку поля. Полный оборот пласта обеспечивает лишь винтовой отвал.

Отвал имеет рабочую поверхность винтового типа с криволинейной (вогнутой) образующей и переменным шагом, что обеспечивает высокое качество работы:

•   в отличие от корпусов с цилиндрическими рабочими поверхностями, которые разрывают пласты и разбрасывают куски дернины в разные стороны, винтовые корпуса оборачивают пласты без I разрывов, укладывая их дерниной вниз;

•   получается качественный оборот пласта;

•   лучше зарываются пожнивные остатки, корневая система предшественника, сорняки;

•   не требуется дополнительных операций для их разработки;

•   поверхность поля более качественная с ровными закрытыми бороздами.

С этой точки зрения такой отвал предпочтительней культурного и полу винтового. Дальнейшая обработка поверхностного слоя упрощается благодаря отсутствию в верхнем слое вспаханной почвы растительных и пожнивных остатков. Это в дальнейшем, в сочетании с обработкой верхнего слоя, даст более качественную подготовку почвы к севу.

Важным направлением на пути увеличения производительности пахотных агрегатов и сокращения расхода топлива при отвальной вспашке является замена обычных плугов оборотными. В России по причинам различного характера (традиционные пахотные трактора не приспособлены к работе с оборотными плугами, финансовые, информационные факторы и т. д.) оборотные плуги только начинают внедряться в производство, а в странах Западной Европы прошли широкую апробацию и успешно заменяют обычные. Использование обычных плугов стремительно сокращается, они заменяются оборотными, несмотря на более высокую их стоимость, (до 40%)

При пахоте оборотным плугом агрегат работает «челночным» способом, вследствие этого сокращаются холостые проходы агрегата, более неизбежные при работе «загонным» способом. Отсутствуют развальные борозды и свальные гребни, на выравнивание которых требуются дополнительные операции. Кроме того, нет необходимости тратить время на регулировку плуга в начале загона и при окончании его. При обороте пахотных корпусов происходит отряхивание налипшей почвы и растительных остатков — плуг самоочищается. Вследствие названных и других преимуществ производительность пахотного агрегата повышается до 12%, на 8-10% экономятся ТСМ.

Таким образом, энергосберегающими приемами пахоты плугами с оборотом пласта следует считать замену обычных плугов оборотными, более широкое применение винтовых отвалов, соответствие качества пахоты требованиям агротехники, необязательность ежегодной оборотной вспашки.

Существенным резервом экономии топлива и трудовых затрат является правильное агрегатирование. Машиностроители и поставщики сельскохозяйственной техники предлагают множество плугов, предназначенных для работы в агрегатах с различными тракторами. Тракторостроители освоили выпуск тракторов пахотного и универсального назначения, служащих для работы с различными, в том числе оборотными и поворотными плугами.

Характеристика плугов и тракторов определена системой машин, типаж которой составляют десять тяговых классов (от 0,2 до 8). Он сформирован на основе:

•   обеспечения возрастающего технического уровня перспективных тракторов;

•   технологической вписываемое в применяемые и перспективные технологии производства сельскохозяйственных культур;

•   типизации и унификации машин и их составных частей;

•   классификации по тяговым усилиям.

Тяговый класс 8 определен тракторами общего назначения двух типоразмеров: колесными и гусеничными с двигателями мощностью 330 кВт (450 л.с.) и 367 кВт (500 л.с.) Тяговый класс 6 предусматривает две модификации: общего назначения — для выполнения особо тяжелых полевых и мелиоративных работ мощностью от 300 до 450 л\с.

Тяговый класс 5 представлен колесными тракторами с двигателем мощностью от 184 кВт (250 л. до 220 кВт (300 л.с).

Тяговый класс 3 мощностью 147 кВт (200 л.с).

Тяговый класс 2 мощностью 110 кВт (150 л.с

Тяговый класс 1,4 — тракторы мощностью до 73,5 кВт (100л.с).

Тяговый класс 0,9 — тракторы мощностью 40л\с

Тяговый класс 0,6 — тракторы мощностью 25 -30 л\с

Тяговый класс 0,2 — универсальный колесный трактор для механизации работ на неудобьях, мелкаконтурных и пришкольных участках с двигателем мощностью 7-9 кВт (10-12 л.с).

Сравнительные испытания показывают, что наиболее экономичны пахотные агрегаты с гусеничными тракторами, тогда как использование колесных тракторов увеличивает расход топлива до 110-122%.

Безотвальная обработка почвы. Современная теория обосновывает, а практика подтверждает возможность и целесообразность применения иных, кроме оборотной пахоты, способов обработки почвы.

Т. С. Мальцев (1971) писал: «Ежегодно перепахивая почву, выворачивая ее нижние слои наверх, а верхние опуская вниз, мы тем самым нарушаем закон природы». Он рекомендовал проводить глубокую безотвальную вспашку, «... которая обеспечивает: а) оставление различных слоев почвы на своих местах без их взаимного перемещения; б) уничтожение многолетних и других сорняков; в) значительное увеличение окультуренного пахотного слоя, вовлечение в состав биологически деятельного слоя никогда не пахавшегося подпахотного; г) меньшее разрушение структуры почвы; д) накопление возможно большего количества влаги».

Для проведения глубокой безотвальной вспашки в 1952 г. им был сконструирован и испытан плуг без отвалов со стойками обтекаемой формы. С тех пор глубокое безотвальное рыхление или чизелевание довольно широко применяется под отдельные культуры в севообороте. Поскольку на оборот пласта энергия не расходуется, чизелевание является менее энергозатратным способом глубокой обработки почвы. Затраты энергии на чизельную обработку на 27-35% меньше, чем на вспашку. Экономия топлива составляет I, 7-27,9 кг на 1 га обрабатываемой площади. По данным Белорусского НИИ земледелия замена вспашки чизелеванием обеспечивает экономию 3,8 кг/га дизельного топлива.

 Глубокое рыхление несущественно снижает твердость почвы, но оказывает положительное влияние на накопительный режим влажности.

 На тяжелых почвах, заплывающих или чрезмерно пересохших, где нет возможности отказаться от глубокой обработки, возможна замена отвальной вспашки глубоким рыхлением, что обеспечит необходимые физические условия и позволит сэкономить топливо но сравнению с отвальной пахотой.

Показатели энергетического анализа систем основной обработки почвы в зерновом севообороте

Средние показатели за севооборот

Только вспашка

Вспашка + чизилевание

расход топлива, кг/га

22

18,2

Энергозатраты:

МДж/га

1402

1163

МДж/усл. корм. ед.

20

17

Стремление получать высокие урожаи, безусловно, правильно связывается с мощностью плодородного горизонта почвы, и проблема создания глубокого пахотного слоя, способного обеспечить оптимальный питательный, водный и воздушный режимы, всегда вызывала интерес ученых и земледельцев. Этой проблеме посвящены работы многих исследователей. Особенный интерес в связи с возможностью вовлечения нижних слоев почвы в пахотный слой проявляется к почвам с небольшим пахотным горизонтом (дерново - подзолистые, серые лесные).

Конечно, увеличение мощности однородного пахотного слоя сопровождается повышением урожайности. Результаты многочисленных исследователей дают основание считать нецелесообразным углубление пахотного горизонта в целях повышения плодородия почвы. Не отмечено существенной разницы в объемной массе почвы 0-30 см слоя при вспашке с дополнительным почвоуглублением по сравнению с обычной вспашкой на глубину 20 см пахотного слоя.