Минимальная обработка почвы - это научно обоснованная обработка, которая обеспечивает снижение энергетических затрат с помощью уменьшения числа и глубины обработок, совмещения технологических операций и приемов в одном рабочем процессе или уменьшения обрабатываемой поверхности поля при использовании гербицидов для борьбы с сорняками. Обработка почвы всегда занимала в земледелии ведущее место, как по значению, так и по энергетическим затратам [16].

Основоположник русской агрономической науки А.Т. Болотов в 1771 году указывал на то, что почву нужно пахать как можно глубже и мягче [2]. В работах таких выдающихся русских агрономов, как И.А. Стебута (1871), Д.И. Менделеева (1866), написанных задолго до возникновения и внедрения современной технологии прямого посева уже говорится о том, что чрезмерное увлечение вспашкой не только не полезно для почвы, но и бывает губительно. Причем стоит отметить, что в их трудах вспашка понимается как обработка почвы максимум на 14 см в глубину [12, 26]. И вот уже два столетия ученые-агрономы спорят в России о том, как же все-таки правильно обрабатывать почву [7].

В течение многих веков служил людям плуг. Обработка почвы плугом считалась основным способом вплоть до конца XIX века. И только в это время агрономы задумались - а всегда можно и нужно пахать плугом? Агроном И.Е. Овсинский в 1899 году написал книгу "Новая система земледелия", в которой раскритиковал существующую тогда общепринятую систему обработки почвы. Он предлагал использовать плоскорезную обработку, исключающую оборот пласта. Кроме того, глубина обработки почвы, по его мнению, не должна была превышать 5 см [4, 23].

Значительный вклад в развитие научных основ обработки почвы внесли выдающиеся русские ученые П.А. Костычев, А.Г. Дояренко, В.Р. Вильямс, Т.С. Мальцев и др.

Огромным прорывом в земледельческой практике стала система безотвальной обработки почвы, которая исключала вспашку с оборотом пласта. Эту технологию предложил использовать Т.С. Мальцев. Он рекомендовал проводить глубокие безотвальные рыхления почвы на 35-40 см один раз в 3-5 лет. А в остальные годы проводить поверхностные обработки на глубину 5-8 см при помощи лущильников и дисковых борон. Но стоит отметить, что эта технология разрабатывалась им для зернопаровых севооборотов [1].

Но на тот момент в нашей стране ощущался острый дефицит гербицидов. А без их применения при безотвальной обработке почвы поля зарастают сорняками и получать большие урожаи становится невозможно. Это значительно сократило ее применение. Развивалась эта почвозащитная обработка почвы в основном во ВНИИ зернового хозяйства под руководством академика А.И. Бараева.

В 70-х годах XX века в России начало успешно разрабатываться новое направление - минимализация обработки почвы, основанное на снижении переуплотнения почвы, уменьшении потерь гумуса и питательных веществ из почвы, сокращении энергетических и трудовых затрат. Значительный вклад в разработку этого направления и обоснование приемов минимализации обработки при разных уровнях интенсификации земледелия внесли профессора Б.А. Доспехов, С.А. Наумов, К.И. Саранин, А.И. Пупонин и др. [1].

В XXI веке в Россию пришла технология прямого посева сельскохозяйственных культур. Что представляет из себя прямой посев? Многие считают, что это означает, что посев проводят непосредственно на поверхность почвы. Но это совсем не так. Применение технологии прямого посева подразумевает собой отказ от основной обработки - вспашки, семена высевают прямо по пожнивным остаткам, проводя их консервацию на поле, что играет важную роль при возделывании сельскохозяйственных культур. В любом из регионов мирового земледелия одним из важнейших факторов, влияющих на урожайность, является уровень увлажненности почвы. Чаще всего эта проблема связана не с уровнем осадков в том или ином регионе, а напрямую связана с сохранением влаги в почве и с потерями влаги по причине утечки и испарения. При обработке почвы по классической технологии, мы разрушаем структуру почвы и при каждой последующей обработке способность почвы впитывать и сохранять влагу становится ниже, что в результате позволяет сохранить в ней лишь 50% влаги от уровня выпавших осадков. Также наблюдается постоянное снижение органики в почве (гумус) из-за механического воздействия на почву, а без органических веществ в почве невозможно вырастить ни одну с/х культуру [22,37].

Лидером в применении нулевой обработки почвы и прямого посева является Аргентина - 81% посевных площадей страны (27 миллионов гектар) обрабатываются по данной технологии. Предложенная аргентинцами технология распространилась далеко за пределы их страны и даже части света. На мировом уровне технология Прямого посева распространилась даже в тех регионах, где было трудно предположить, что ее применение даст позитивные результаты. На сегодняшний день, данная технология применяется и показывает хорошие результаты в России, Казахстане, Украине и многих других странах. Проведенный сравнительный анализ результатов применения традиционной технологии и прямого посева показывает лучшие результаты в пользу технологии прямого посева [22,37].

Ситуация показывает, что для практики сельскохозяйственного производства одновременно ценны как агротехнологии, применение которых повышает урожайность полевых культур, так и технологические приёмы, обеспечивающие заметную экономию материально-технических ресурсов [13,18].

Эффективным направлением ресурсосбережения при выращивании полевых культур является внедрение технологии No-till - применение прямого посева, т.е. посева по стерне предшественника без предварительной обработки почвы. Прямой посев широко используется в Аргентине, Канаде, США, ряде европейских стран с высокоразвитым сельскохозяйственным производством, на общей площади более 120 млн га. В мировом земледелии прямой посев позиционируется как технология выращивания высоких урожаев конкурентоспособной продукции на основе ресурсосбережения, бездефицитного баланса гумуса в почве и минимального ущерба для окружающей среды [10,18].

В основе технологии прямого посева лежит отказ от всех видов обработок почвы, т.е. посев производится по стерне предыдущей культуры без предварительной обработки почвы. Растительные остатки остаются на поверхности почвы и создают своего рода одеяло. Единственным вмешательством в состояние почвы является прорезание посевной борозды при севе. Однако, несмотря на это, прямой посев нельзя воспринимать как простой отказ от отдельных агротехнических приёмов. Прямой посев должен рассматриваться как специальная технология наравне с другими технологиями в растениеводстве [37].

В России технология прямого посева в последние годы осваивается в Самарской, Оренбургской, Липецкой, Орловской областях и в ряде других регионов.

В 2007-2008 гг на опытном поле Кемеровского НИИСХ проводили исследования по возможности отказа в технологии возделывания яровых зерновых культур (пшеницы и ячменя) от отвальной вспашки. Прямой посев проводили сеялкой Amozone Primere DMS-601. В результате проведенных опытов было установлено, что технология прямого посева улучшает структурно-агрегатный состав почвы (доля микроагрегатов возрастает на 4,0-9,1%), повышает общую пористость (на 1-3%), усиливает микробиологическую активность почв. Все это в целом создает лучшие условия для роста и развития растений ячменя и пшеницы, чем при классической обработке почвы. На варианте опыта с прямым посевом урожайность ячменя повысилась на 0,75 т/га, пшеницы - на 0,55 т/га. Себестоимость одного центнера зерна яровой пшеницы при применении отвальной вспашки составила 345,8 рублей, а при прямом посеве - 200,8 рублей [3].

В 2008-2012 гг в Саратовском ГАУ проводились исследования по влиянию прямого посева на плодородие почвы и продуктивность полевых культур в степной зоне саратовского Правобережья. Схема опыта включала три варианта:

1) отвальная вспашка;

2) минимальная обработка;

3) прямой посев. Варианты опыта были проверены на трёх культурах в звене севооборота: озимая пшеница - подсолнечник - яровая пшеница. Отвальную вспашку проводили плугом ПЛН-8-35, минимальную обработку - дискатором "Амазоне". На первых двух вариантах опыта посев зерновых проводился зерновой сеялкой СЗ-5,4, подсолнечника - СУПН-8. При использовании технологии прямого посева озимую и яровую пшеницу высевали зерновой сеялкой "Гаспардо", подсолнечник - пропашной сеялкой "Гаспардо". Изучаемые технологии посева оказали существенное влияние на показатели плодородия почвы. Самое высокое содержание агрономически ценных агрегатов в слое 0-30 см было при прямом посеве - 65,6%. Кроме того, в варианте прямого посева в связи с ненарушенным верхним слоем почвы и предотвращением в связи с этим испарения с её поверхности преимущество по количеству продуктивной влаги, особенно в верхнем слое почвы (0-50 см), сохранялось практически до начала созревания зерна яровой пшеницы. По трёхлетним данным урожайность озимой и яровой пшеницы при применении прямого посева практически не уступала урожайности варианта посева по отвальной вспашке, в то время как по варианту посева по минимальной обработке получено достоверное снижение. Иная ситуация наблюдалась при изучении различных технологий посева подсолнечника. При прямом посеве этой культуры значительно снижалась густота растений и уменьшались все другие элементы продуктивности - диаметр корзинки, число семян в одной корзинке, масса семян с одной корзинки. Резко снизилась и урожайность: с 1,81 т/га в варианте посева по отвальной вспашке до 1,29 т/га в варианте прямого посева. При проведении экономического анализа данных исследований установлено, что прямой посев можно считать элементом ресурсосберегающих технологий возделывания полевых культур. По сравнению с традиционной технологией посева по отвальной вспашке он позволяет снизить затраты ГСМ на 14-35%, труда - на 15-30%. Несмотря на некоторое уменьшение продуктивности в засушливые годы (2010 г.) при прямом посеве и посеве по минимальной обработке по сравнению с отвальной вспашкой, экономические показатели производства продукции были выше вследствие снижения затрат [14,29,30].

Исходя из выше сказанного можно сделать вывод, что исследования по применению технологии прямого посева при возделывании полевых культур в степном Поволжье показывают, что она должна активнее использоваться в зональном растениеводстве, т.к. позволяет снизить производственные затраты, добиться сохранения плодородия почвы, а что особенно важно, обеспечивает получение высокого уровня урожайности в условиях нестабильных природных явлений зоны [14,31].

Проведенные в Самарском НИИСХ в 2000-2010 гг исследования показали, что прямой посев в сочетании с комплексом обязательных его элементов приводит к улучшению агрофизических свойств, водного и пищевого режимов почвы. Не отмечалось и повышенного засорения посевов, ослабления биологической активности почвы. В среднем за годы исследований возросло содержание агрономически ценных агрегатов. Установлено, что изучаемая технология не снизила ферментативную активность почвы. Отмечен высокий экономический и энергетический эффект от технологии с прямым посевом при использовании для прямого посева комбинированного посевного агрегата ООО "Сызраньсельмаш" _ АУП-18,05. Только в Самарской области применение технологий прямого посева на половине площадей яровых зерновых культур (400-500 тыс. га) позволит экономить, по сравнению с классической технологией ежегодно 450-500 млн. руб. и 13-15 тыс. т топлива [9].

В 2011-2013 гг в Ульяновской ГСХА проводились исследования по влиянию приемов основной обработки почвы на урожайность сои. Рассматривалось 3 варианта:

1) отвальная обработка (вспашка);

2) нулевая обработка;

3) плоскорезная обработка. В результате проведенных опытов было выяснено, что наибольшие урожаи сои были получены на 1 варианте с традиционной отвальной обработкой почвы (вспашкой) - 2,47 т/га. Урожайность сои на варианте опыта с нулевой обработкой оказалась самой низкой - 1,97 т/га. Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что хотя в настоящий момент необходимы агротехнические приёмы, которые обеспечивают получение конкурентоспособной дешёвой продукции, в условиях Ульяновской области, особенно при дефиците влаги, отказ от вспашки и переход к возделыванию сои без основной обработки или с применением плоскорезной обработки почвы ведет к существенному снижению урожайности, что экономически невыгодно для хозяйств, занятых выращиванием сои [17, 20].

Исследования, проведенные В.С. Нестяком и К.Т. Мамбеталиным показали, что продолжительность весенне-полевых работ и энергетические затраты при применении прямого посева существенно меньше, чем при традиционной отвальной вспашке [15].

При прямом посеве семян в почву происходит разделение агрофизических, агрохимических, биологических свойств по слоям. Пожнивные остатки на поверхности поля и отсутствие оборота пласта приводят к огромным различиям в условиях формирования и активности корневой системы, минерального питания растений и действия минеральных удобрений. Органическое вещество накапливается только в поверхностном слое [15,28].

По данным Института экологии при использовании прямого посева при выращивании сои и озимых зерновых за 10 лет в слое почвы 0-5 см содержание органических веществ было значительно выше, чем при вспашке [20]. В слоях ниже 5 см, наоборот, содержание этих веществ выше на вариантах с применением традиционной технологии. Это подтверждено и данными зарубежных исследований. Ученые Центра сельскохозяйственных исследований и развития (шт. Огайо, США) установили, что в слое почвы 0-10 см накапливается большое количество фосфора и калия. Исходя из этого можно утвердительно говорить о том, что при использовании технологий нулевой обработки почвы питательные вещества накапливаются в основном в слое 0-10 см [15,28,32].

Кроме того, при нулевой обработке, за исключением поверхностного слоя, с глубиной возрастает плотность, а пористость уменьшается, что неблагоприятно сказывается на росте корней. При прямом посеве корневая система культур располагается в поверхностном слое, длина корней кукурузы намного меньше (на 44%), чем при отвальной обработке, хотя густота корней в 1,7 раза больше [15,21].

Через несколько лет использования нулевой обработки почвы у почвенного профиля наблюдается рыхлый поверхностный слой толщиной 0-10 см и уплотненные нижележащие слои с плохой аэрацией, с негативными водными и тепловыми режимами функционирования почвы. В них не могут распространиться корневые системы растений. В таком почвенном профиле ухудшен питательный режим растений и нарушен круговорот питательных веществ. Все это неизбежно приводит к уменьшению продуктивности возделываемых культур. Исходя из всего этого следует вывод о периодическом проведении основной обработки почвы с оборотом пласта, чтобы разрыхлить нижние слои почвы и привести ее структуру в мелкокомковатое состояние. Одновременно при этом заделываются растительные остатки для обогащения питательными веществами нижних слоев, уничтожаются сорняки и возбудители болезней и т.д.[15,21,32].

Несомненно, применение технологии прямого посева приводит к значительному сокращению продолжительности весенне-полевых работ и энергетических затрат. Но выбор технологии возделывания сельскохозяйственных культур должен производиться с учетом конкретных почвенно-климатических условий зоны возделывания, состояния почвенной структуры и воздействия технологии на почву [15].

2. Схема, методика и условия проведения опыта

2.1 Краткая организационно-экономическая характеристика колхоза "Луч"