Обработка почвы — это сельскохозяйственная подготовка почвы путем различного рода механического перемешивания: перекапывания, перемешивания, опрокидывания. Примеры методов обработки почвы , выполняемых человеком с использованием ручных инструментов , включают лопату , сбор урожая , работу мотыгами , рыхление мотыгой и граблями . Примеры работ с использованием тягловых животных или механизированных работ включают вспашку (опрокидывание отвалами или долбление долотообразными стойками), ротационную обработку почвы , прикатывание культипаками или другими катками , боронование и культивацию стойками (зубьями) культиватора .
Более глубокая и тщательная обработка почвы классифицируется как первичная, а более мелкая и иногда более избирательная по местоположению — второстепенная. Первичная обработка почвы, такая как вспашка, имеет тенденцию давать шероховатую поверхность, тогда как вторичная обработка имеет тенденцию давать более гладкую поверхность, необходимую, например, для создания хорошего семенного ложа для многих культур. Боронование и ротационная обработка часто совмещают в одной операции основную и вторичную обработку почвы.
«Обработка» также может означать землю, которую обрабатывают. Слово «возделывание» имеет несколько значений, которые существенно совпадают со значением «обработка почвы». В общем контексте оба могут относиться к сельскому хозяйству. В сельском хозяйстве оба могут относиться к любому виду перемешивания почвы. Кроме того, «выращивание» или «возделывание» может относиться к еще более узкому смыслу мелкой, выборочной вторичной обработки полей пропашных культур , которая уничтожает сорняки, сохраняя при этом сельскохозяйственные растения.
Первичная обработка почвы разрыхляет почву и смешивает ее с удобрениями или растительным материалом, в результате чего почва становится грубой по текстуре.
Вторичная обработка почвы дает более мелкую почву и иногда формирует ряды, подготавливая семенное ложе. Он также обеспечивает борьбу с сорняками на протяжении всего вегетационного периода во время созревания сельскохозяйственных растений, если только такая борьба с сорняками не достигается с помощью методов минимальной или нулевой обработки почвы с использованием гербицидов .
Впервые обработка земли осуществлялась человеческим трудом, иногда с привлечением рабов . Копытных животных также можно использовать для обработки почвы путем вытаптывания, в дополнение к свиньям, чьи природные инстинкты заключаются в том, чтобы регулярно рыть землю, если ей это позволить. Тогда же был изобретен деревянный плуг [ точную дату его изобретения назвать трудно . Однако самые ранние свидетельства использования плуга датируются примерно 4000 г. до н.э. в Месопотамии ( современный Ирак )]. [ временные рамки? Его можно было тянуть с помощью человеческого труда или мула , быка , слона , водяного буйвола или другого подобного крепкого животного. Лошади, как правило, не подходят, хотя такие породы, как Клайдсдейл , разводились как тягловые животные.
Вспашка иногда могла быть очень трудоемкой. Этот аспект обсуждается во французском агрономическом тексте XVI века , написанном Шарлем Эстьеном :
Сырую, грубую и жесткую почву трудно обрабатывать, и она не принесет ни кукурузы, ни чего-либо еще без большого труда, хотя времена года будут умеренными по влажности и сухости ... вы должны обрабатывать ее самым изысканным образом, бороновать ее и удобрять навозом. очень часто с большим запасом навоза, так что делайте его лучше ... но особенно желайте, чтобы их нельзя было поливать дождем, ибо вода для них все равно, что яд.
Популярность обработки почвы как сельскохозяйственного метода в начале Нового времени была связана с теориями биологии растений, предложенными европейскими мыслителями. В 1731 году английский писатель Джетро Талл опубликовал книгу «Рыкание лошадей: эссе о принципах растительности и обработки почвы», в которой утверждалось, что почву необходимо измельчить в мелкий порошок, чтобы растения могли ее использовать. Талл считал, что, поскольку вода, воздух и тепло явно не являются основной субстанцией растения, растения состоят из земли и, таким образом, должны потреблять в пищу очень маленькие кусочки земли. Тулл писал, что каждая последующая обработка почвы будет увеличивать ее плодородие и что нельзя слишком много обрабатывать почву. [1] Однако научные наблюдения показали, что все наоборот; обработка почвы приводит к потере структурных свойств, которые позволяют корням растений, воде и питательным веществам проникать в нее, ускоряет потерю почвы в результате эрозии и приводит к уплотнению почвы . [2]
Стальной плуг позволил заниматься сельским хозяйством на Среднем Западе Америки , где жесткие травы прерий и камни создавали проблемы. Вскоре после 1900 года был представлен сельскохозяйственный трактор , который сделал возможным современное крупномасштабное сельское хозяйство . Однако уничтожение трав прерий и обработка плодородного верхнего слоя почвы Среднего Запада Америки вызвали « Пыльный котел» , в котором почва была унесена ветром и поднята пыльными бурями, которые зачернили небо. Это побудило пересмотреть методы обработки почвы, [3] но в Соединенных Штатах по состоянию на 2019 год, по оценкам, 3 триллиона фунтов почвы было потеряно из-за эрозии, в то время как внедрение улучшенных методов борьбы с эрозией до сих пор не получило широкого распространения. [4] В середине 1930-х годов Фрэнк и Герберт Петти из Донкастера, штат Виктория, Австралия, разработали плуг Петти . Этот управляемый плуг мог тянуться либо двумя лошадьми, либо трактором, а дисковые колеса могли управляться синхронно или по отдельности, что позволяло оператору вспахивать центр рядов, а также между садовыми деревьями и вокруг них.
Первичную обработку почвы обычно проводят после сбора последнего урожая, когда почва достаточно влажная, чтобы ее можно было вспахать, но при этом обеспечивается хорошее сцепление с дорогой. Некоторые типы почв можно вспахивать всухую. Целью первичной обработки почвы является достижение достаточной глубины мягкой почвы, заделка пожнивных остатков, уничтожение сорняков и аэрация почвы. Вторичная обработка почвы — это любая последующая обработка почвы с целью внесения удобрений, измельчения почвы до более мелкого слоя , выравнивания поверхности или борьбы с сорняками. [5]
При сокращенной обработке почвы [примечание 1] в критический период эрозии на почве остается от 15 до 30% пожнивных остатков или от 500 до 1000 фунтов на акр (от 560 до 1100 кг/га) мелких зерновых остатков. Это может включать использование чизельного плуга, полевых культиваторов или других орудий. См. общие комментарии ниже, чтобы узнать, как они могут повлиять на количество остатков.
Интенсивная обработка почвы [примечание 1] оставляет менее 15% пожнивных остатков или менее 500 фунтов на акр (560 кг/га) мелких зерновых остатков. Этот тип обработки почвы часто называют традиционной обработкой почвы , но поскольку защитная обработка почвы в настоящее время используется более широко, чем интенсивная обработка почвы (в США), [6] [7] часто не уместно называть этот тип обработки почвы как общепринятый. Интенсивная обработка почвы часто включает в себя несколько операций с использованием таких орудий, как отвал, диск или долотообразный плуг . После этого для подготовки семенного ложа можно использовать финишер с бороной , прикатывающей корзиной и фрезой. Существует множество вариаций.
При защитной обработке почвы [примечание 1] на поверхности почвы остается не менее 30% пожнивных остатков или не менее 1000 фунтов/акр (1100 кг/га) мелких остатков зерна на поверхности в течение критического периода эрозии почвы . Это замедляет движение воды, что уменьшает степень эрозии почвы. Кроме того, было обнаружено, что консервативная обработка почвы приносит пользу хищным членистоногим, что может усилить борьбу с вредителями. [8] Защитная обработка почвы также приносит пользу фермерам за счет снижения расхода топлива и уплотнения почвы. За счет сокращения количества поездок фермера по полю достигается значительная экономия топлива и рабочей силы.
Защитная обработка почвы используется на площади более 370 миллионов акров, в основном в Южной Америке, Океании и Северной Америке. [9] В большинстве лет, начиная с 1997 года, на пахотных землях США использовалась консервативная обработка почвы чаще, чем интенсивная или сокращенная обработка почвы. [7]
Однако защитная обработка почвы задерживает прогревание почвы из-за уменьшения воздействия тепла весеннего солнца на темную землю, тем самым задерживая посев ярового урожая кукурузы следующего года. [10]
Зональная обработка почвы — это разновидность модифицированной глубокой обработки почвы, при которой обрабатываются только узкие полосы, оставляя почву между рядами необработанной. Этот тип обработки почвы перемешивает почву, что помогает уменьшить проблемы уплотнения почвы и улучшить внутренний дренаж почвы . [12] Он предназначен для разрушения почвы только на узкой полосе непосредственно под рядом посевов. По сравнению с нулевой обработкой почвы, которая использует растительные остатки предыдущего года для защиты почвы и помогает отсрочить прогревание почвы и рост сельскохозяйственных культур в северном климате, зональная обработка дает полосу шириной примерно пять дюймов, которая одновременно разбивает плуг. кастрюли, помогает согреть почву и подготовить грядку. [13] В сочетании с покровными культурами зональная обработка почвы помогает восполнить потерянное органическое вещество, замедляет разрушение почвы, улучшает дренаж почвы, увеличивает способность почвы удерживать воду и питательные вещества, а также позволяет необходимым почвенным организмам выжить.
Он успешно используется на фермах Среднего Запада и Запада США более 40 лет и в настоящее время используется на более чем 36% сельскохозяйственных угодий США. [14] Некоторые конкретные штаты, где в настоящее время практикуется зональная обработка почвы, - это Пенсильвания, Коннектикут, Миннесота, Индиана, Висконсин и Иллинойс.
Его использование в штатах Северного кукурузного пояса США не дает стабильных результатов по урожайности; однако в сельском хозяйстве по-прежнему сохраняется интерес к глубокой обработке почвы. [15] На территориях с плохим дренажем глубокая обработка почвы может использоваться в качестве альтернативы установке более дорогого дренажа из плитки. [16]
.jpg/1280px-Arr%C3%B2s,_sequer_(26462086444).jpg)
Вспашка:
.jpg/1280px-2DU_Kenya115_(5366706027).jpg)
Вспашка может повредить древние постройки, такие как длинные курганы . В Великобритании повреждены половина длинных курганов в Глостершире и почти все курганы в Эссексе . По данным журнала English Heritage за 2003 год, вспашка современными мощными тракторами за последние шесть десятилетий нанесла такой же ущерб, как и традиционное земледелие за предыдущие шесть столетий. [21]
Современная сельскохозяйственная наука значительно сократила использование обработки почвы. Культуры можно выращивать в течение нескольких лет без какой-либо обработки почвы за счет использования гербицидов для борьбы с сорняками, сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к уплотненной почве, и оборудования, которое может сеять семена или окуривать почву, не перекапывая ее. Эта практика, называемая нулевой обработкой почвы , снижает затраты и экологические изменения за счет уменьшения эрозии почвы и использования дизельного топлива .
Подготовка участка – это любая из различных обработок, применяемых к участку для подготовки его к посеву или посадке. Цель состоит в том, чтобы облегчить регенерацию этого участка выбранным методом. Подготовка участка может быть направлена на достижение отдельно или в любой комбинации: улучшения доступа за счет уменьшения или изменения вырубок, а также улучшения неблагоприятных условий лесной подстилки, почвы, растительности или других биотических факторов. Подготовка площадки проводится для устранения одного или нескольких ограничений, которые в противном случае могли бы помешать достижению целей управления. Ценная библиография о влиянии температуры почвы и подготовки участка на субальпийские и бореальные виды деревьев была подготовлена McKinnon et al. (2002). [25]
Подготовка участка – это работа, выполняемая до восстановления лесного массива. Некоторые виды подготовки площадки горят.
Широкомасштабное сжигание обычно используется для подготовки вырубок к посадке растений, например, в центральной части Британской Колумбии [26] и в умеренном регионе Северной Америки в целом. [27]
Предписанное сжигание проводится в первую очередь для снижения опасности порезов и улучшения условий на площадке для регенерации; могут быть получены все или некоторые из следующих преимуществ:
В Онтарио несколько раз пытались провести предписанное сжигание для подготовки участков для прямого посева, но ни одно из сжиганий не было достаточно горячим, чтобы образовать достаточное семенное ложе без дополнительной механической подготовки участка. [28]
Изменения в химических свойствах почвы, связанные с горением, включают значительное повышение pH, которое, как обнаружил Макадам (1987) [26] в суббореальной еловой зоне центральной части Британской Колумбии, сохраняется более года после пожара. Средний расход топлива составил от 20 до 24 т/га, а глубина лесной подстилки сократилась на 28–36%. Увеличение хорошо коррелировало с количеством потребляемых порезов (как всего, так и диаметром ≥7 см). Изменение pH зависит от тяжести ожога и потребляемого количества; прирост может составить целых 2 единицы, то есть 100-кратное изменение. [29] Дефицит меди и железа в листве белой ели на выжженных вырубках в центральной части Британской Колумбии может быть обусловлен повышенным уровнем pH. [30]
Даже массированный рубящий огонь на вырубке не дает равномерного горения по всей территории. Таррант (1954), [31] , например, обнаружил, что только 4% косых ожогов на площади 140 га были сильными, 47% - легкими и 49% - несгоревшими. Сжигание после валкования явно подчеркивает последующую неоднородность.
Заметное увеличение количества обменного кальция также коррелировало с количеством потребляемого куска мяса диаметром не менее 7 см. [26] Доступность фосфора также увеличилась, как в лесной подстилке, так и в минеральном слое почвы толщиной от 0 до 15 см, и это увеличение все еще было очевидным, хотя и несколько уменьшенным, через 21 месяц после сжигания. Однако в другом исследовании [32] в той же суббореальной еловой зоне было обнаружено, что, хотя сразу после пожара она увеличилась, доступность фосфора упала до уровня ниже уровня, существовавшего до пожара, в течение 9 месяцев.
Азот будет потерян с участка в результате сжигания, [26] [32] [33] , хотя Макадам (1987) [26] обнаружил, что концентрации в оставшейся лесной подстилке увеличились на двух из шести участков, а на остальных наблюдается снижение. Потери питательных веществ могут быть компенсированы, по крайней мере в краткосрочной перспективе, улучшением микроклимата почвы за счет уменьшения толщины лесной подстилки, где низкая температура почвы является ограничивающим фактором.
Леса Picea/Abies в предгорьях Альберты часто характеризуются глубокими скоплениями органических веществ на поверхности почвы и низкими температурами почвы, что затрудняет лесовосстановление и приводит к общему ухудшению продуктивности участка; Эндин и Джонстон (1974) [34] описывают эксперименты по проверке предписанного сжигания как средства подготовки семенного ложа и мелиорации участков на типичных вырубленных участках Picea/Abies . Результаты показали, что в целом предписанное сжигание не приводило к удовлетворительному уменьшению органических слоев и не повышало температуру почвы на тестируемых участках. Увеличение приживаемости, приживаемости и роста рассады на сожженных участках, вероятно, было результатом небольшого уменьшения глубины органического слоя, незначительного повышения температуры почвы и заметного повышения эффективности работы посадочных бригад. Результаты также показали, что процесс ухудшения состояния объекта не был обращен вспять применением обжигающих обработок.
Вес среза (сухой вес всей кроны и той части стебля диаметром менее четырех дюймов) и распределение по размерам являются основными факторами, влияющими на опасность лесных пожаров на вырубках. [35] Лесным управляющим, заинтересованным в применении предписанного сжигания для снижения опасности и лесоводства, Кийл (1968) продемонстрировал метод количественной оценки порубочной нагрузки. [36] В западно-центральной провинции Альберта он срубил, измерил и взвесил 60 белых елей, построив график (а) веса разреза на товарную единицу объема в зависимости от диаметра на высоте груди (dbh) и (b) веса мелкого разреза (<1,27). см) также против dbh и составил таблицу распределения веса и размеров на одном акре гипотетического насаждения белой ели. Если распределение древостоя по диаметру неизвестно, оценку распределения веса и размеров древостоя можно получить, исходя из среднего диаметра древостоя, количества деревьев на единицу площади и товарного объема в кубических футах. Образцы деревьев в исследовании Киила имели полностью симметричные кроны. Густорастущие деревья с короткими и часто неровными кронами, вероятно, были бы переоценены; деревья, растущие в открытом грунте, с длинными кронами, вероятно, будут недооценены.
Необходимость обеспечить тень молодым побегам ели Энгельмана в высоких Скалистых горах подчеркивается Лесной службой США. Приемлемые места для посадки определяются как микроучастки на северной и восточной сторонах бревен, пней или вырубок, расположенные в тени, отбрасываемой таким материалом. [37] Если цели управления предусматривают более равномерное расстояние или более высокую плотность, чем можно получить при существующем распределении материала, обеспечивающего тень, было предпринято перераспределение или импорт такого материала.
Подготовка участка на некоторых участках может осуществляться просто для облегчения доступа плантаторов или для улучшения доступа и увеличения количества или распределения микроучастков, пригодных для посадки или посева.
Ван и др. (2000) [38] определили полевые характеристики белой и черной елей через 8 и 9 лет после высадки на бореальных участках смешанной древесины после подготовки участка (выкапывание дисковых траншей Донарена или отсутствие траншей) на двух типах плантаций (открытые и закрытые) на юго-востоке Манитобы. Прокладка траншей Донарена несколько снизила смертность ели черной, но значительно увеличила смертность ели белой. Существенная разница в высоте была обнаружена между открытыми и защищенными посадками ели черной, но не ели белой, а диаметр корневой шейки в защищенных насаждениях был значительно больше, чем в открытых посадках ели черной, но не ели белой. Открытая плантация ели черной имела существенно меньший объем (97 см³) по сравнению с защищёнными (210 см³) елью чёрной, а также открытыми (175 см³) и защищёнными (229 см³) насаждениями ели белой. Открытые плантации ели белой также имели меньший объем, чем закрытые плантации ели белой. Для саженцев ленточные насаждения имели значительно больший объем (329 см³), чем открытые насаждения (204 см³). Ван и др. (2000) [38] рекомендовали использовать подготовку защищенных плантаций.
До 1970 года в Онтарио не было «сложного» оборудования для подготовки площадки, [39] но потребность в более эффективном и универсальном оборудовании становилась все более очевидной. К этому времени в оборудование, первоначально разработанное полевым персоналом, вносились улучшения, а полевые испытания оборудования из других источников увеличивались.
По данным Дж. Холла (1970), [39] , по крайней мере, в Онтарио, наиболее широко используемым методом подготовки участка была послеуборочная механическая скарификация с помощью оборудования, установленного спереди на бульдозере (отвал, грабли, V-образный плуг или зубья). или тащить за трактором (скарификатор Imsett, SFI или катящийся измельчитель). В агрегатах волочильного типа, спроектированных и изготовленных Департаментом земель и лесов Онтарио, использовались якорные цепи или подушки трактора отдельно или в комбинации, либо они представляли собой стальные барабаны или бочки с оребрением различных размеров и использовались в комплектах отдельно или в сочетании с блоками тракторных подушек или якорных цепей.
В отчете Дж. Холла (1970) [39] о состоянии подготовки участка в Онтарио отмечается, что лезвия и грабли оказались хорошо подходящими для скарификации после вырубки в толерантных лиственных насаждениях для естественного возобновления желтой березы . Плуги были наиболее эффективны для обработки густых зарослей перед посадкой, часто в сочетании с посадочной машиной. Скарифицирующие зубцы, например, зубы Янга, иногда использовались для подготовки участков к посадке, но было обнаружено, что их наиболее эффективное использование - это подготовка участков к посеву, особенно на отстающих участках с легкой зарослями и густой травянистой растительностью. Катковые измельчители нашли применение при обработке густого кустарника, но могли использоваться только на безкаменных почвах. Ребристые барабаны обычно использовались при вырубке сосны и ели на свежих, заросших кустарником участках с глубоким слоем дерна и сильными порезами, и их нужно было объединять с тракторной подушкой, чтобы обеспечить хорошее распределение порезов. Скарификатор SFI, после усиления, работал «вполне успешно» в течение двух лет, проводились многообещающие испытания скарификатора с конусом и скарификатора с цилиндрическими кольцами, а также началась разработка нового цепового скарификатора для использования на участках с неглубокими каменистыми почвами. Осознание необходимости повышения эффективности и действенности подготовки площадок побудило Департамент земель и лесов Онтарио принять политику поиска и получения для полевых испытаний нового оборудования из Скандинавии и других мест, которое, по-видимому, было многообещающим для условий Онтарио, в первую очередь в север. Так были начаты испытания шведского культиватора Brackekultivator и роторной борозды Vako-Visko из Финляндии.
Обработка участка, создающая приподнятые места для посадки, обычно улучшает производительность рассады на участках с низкой температурой почвы и избыточной влажностью почвы. Насыпь, безусловно, может иметь большое влияние на температуру почвы. Дрейпер и др. (1985), [40] , например, задокументировали это, а также влияние, которое это оказало на рост корней саженцев (Таблица 30).
Курганы прогревались быстрее всего, причем на глубине почвы 0,5 см и 10 см в среднем на 10 и 7 °С выше, чем в контроле. В солнечные дни дневные максимумы температуры поверхности насыпи и органического мата достигали 25–60 °С в зависимости от влажности почвы и затенения. Насыпи достигли средней температуры почвы 10 °C на глубине 10 см через 5 дней после посадки, но контрольная температура достигла этой температуры только через 58 дней после посадки. В первый вегетационный период на холмиках было в 3 раза больше дней со средней температурой почвы более 10 °С, чем на контрольных микроучастках.
Курганы Дрейпера и др. (1985) [40] получили в 5 раз больше фотосинтетически активной радиации (ФАР), чем сумма всех отобранных микроучастков в течение первого вегетационного периода; контрольная группа постоянно получала около 14% дневной фоновой ФАР, тогда как курганы получали более 70%. К ноябрю осенние заморозки уменьшили затенение, устранив разницу. Помимо влияния на температуру, падающая радиация также важна для фотосинтеза. Средний контрольный микроучасток подвергался воздействию света выше точки компенсации только в течение 3 часов, т.е. четверти суточного светового периода, тогда как курганы получали свет выше точки компенсации в течение 11 часов, т.е. период. Если предположить, что падающий свет в диапазоне интенсивности 100–600 мкЭм‾²с‾1 является наиболее важным для фотосинтеза , то курганы получали более чем в 4 раза больше общей дневной световой энергии, которая достигала контрольных микроучастков.
При линейной подготовке площадки ориентация иногда определяется топографией или другими соображениями, но часто ориентацию можно выбрать. Это может изменить ситуацию. В ходе эксперимента по выкапыванию дисковых траншей в суббореальной еловой зоне во внутренних районах Британской Колумбии исследовалось влияние на рост молодых побегов (сосна ложная ) в 13 микроучастках посадки: берма, шарнир и траншея на севере, юге, востоке и в траншеях. западные стороны, а также в необработанных местах между бороздами. [41] Объем стволов деревьев десятого года на микроучастках, выходящих на юг, восток и запад, был значительно больше, чем у деревьев на северных и необработанных микроучастках. Однако в целом выбор места для посадки оказался более важным, чем ориентация траншеи.
Согласно исследованию, проведенному в Миннесоте, на полосах с севера на юг накопилось больше снега, но в первый год после вырубки снег таял быстрее, чем на полосах с востока на запад. [42] Таяние снега происходило быстрее на полосах вблизи центра вырубки, чем на пограничных полосах, примыкающих к нетронутому насаждению. Полосы шириной 50 футов (15,24 м), чередующиеся с неразрезанными полосами шириной 16 футов (4,88 м), были вырублены в насаждении Pinus reminosa возрастом от 90 до 100 лет.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )