Постоянная проблема: уплотнение плодородного слоя почвы сельскохозяйственных угодий
Уплотнение почвы становится всё более распространённой проблемой, которая снижает её плодородность и эффективность сельского хозяйства. В этой статье рассматриваются её причины, последствия и способы борьбы с деградацией почвы, уделяя особое внимание рациональному использованию техники и современным сельскохозяйственным технологиям.
Одной из ключевых проблем продуктивного сельского хозяйства является ухудшение структуры почвы, которое тесно связано с её уплотнением. В современном сельском хозяйстве эта проблема становится всё более серьёзной, что приводит к очевидным последствиям для плодородия, развития сельскохозяйственных культур и энергозатрат на полевые работы. Уплотнение почвы, широко известная проблема, в основном вызвано многократным использованием тяжёлой техники в течение длительного времени. Эти машины уплотняют почву, снижая её пористость, проницаемость и способность удерживать воду. Уплотнению почвы подвержены около 33 миллионов гектаров по всему миру, и около 36% всех сельскохозяйственных угодий считаются очень уязвимыми.
Что вызывает уплотнение почвы?
Основными виновниками являются тяжелые сельскохозяйственные машины и обработка почвы в сочетании с естественными циклами увлажнения и высыхания, которые перераспределяют частицы почвы. Это приводит к увеличению насыпной плотности, уменьшению пространства для воздуха и воды и усложнению роста и распространения корней. С 1960-х годов вес колеса сельскохозяйственной техники резко возрос. Современные комбайны и тракторы с их большими габаритами и большими нагрузками оказывают растущее давление на почву, еще больше уменьшая пористость и ограничивая развитие корней.
Роль воды
Уплотнение почвы значительно снижает её способность удерживать воду. Во время сильных дождей это приводит к увеличению поверхностного стока и уменьшению количества воды, просачивающейся в почву. В результате растениям достаётся меньше воды, и возрастает риск как наводнений, так и засухи. Уплотнённая почва также создаёт физическое сопротивление, из-за чего корням сложнее расти и распространяться, что ограничивает их способность поглощать питательные вещества. Эти совокупные эффекты напрямую влияют на продуктивность сельского хозяйства. На самом деле, во многих регионах Европы с 1990-х годов наблюдается стагнация урожайности, что тесно связано с ухудшением состояния почв. С экономической точки зрения ущерб значителен. По оценкам, уплотнение почвы ежегодно приводит к потерям в размере сотен миллионов евро из-за снижения урожайности и ущерба, нанесённого наводнениями. Есть и скрытые издержки: увеличение выбросов парниковых газов и ухудшение качества грунтовых вод. Поскольку сельскохозяйственная техника продолжает становиться всё более тяжёлой, ожидается, что риск уплотнения почвы и связанные с этим экономические последствия будут расти, особенно в условиях меняющегося климата.Почва под давлением сельскохозяйственной техники
За последние несколько десятилетий сельское хозяйство претерпело кардинальные изменения — не только в плане технологий, но и из-за машин, которые теперь используются на полях. Одним из самых значительных изменений стал резкий рост веса и нагрузки на колёса сельскохозяйственной техники, что серьёзно сказывается на состоянии почвы. Многочисленные исследования показали, что растущее давление тяжёлой техники разрушает структуру почвы. Цифры говорят сами за себя: с 1960-х годов нагрузка на колёса комбайнов увеличилась более чем в пять раз. Современные машины могут оказывать давление более 10 тонн на колесо. Это приводит к большему уплотнению почвы, уменьшению пористости, снижению водоудерживающей способности почвы и созданию всё более неблагоприятных условий для роста корней.
Перегруженная почва
Исследования наглядно показывают, что в почвах, интенсивно используемых в сельском хозяйстве, постепенно снижается пористость, из-за чего корням становится сложнее прорастать и нормально развиваться. Растениям трудно формировать глубокую и сильную корневую систему, что ухудшает их способность получать доступ к воде и питательным веществам. Это стало ключевым фактором, вызвавшим стагнацию урожайности во многих регионах Европы с 1990-х годов. Уплотнение почвы также нарушает естественный круговорот воды. Поскольку в почве накапливается меньше воды, она в большем количестве стекает с поверхности, повышая вероятность наводнений и усиливая их интенсивность, когда они происходят. В то же время в засушливые периоды снижение способности почвы удерживать воду усугубляет засуху, создавая дополнительную нагрузку на сельскохозяйственные культуры и снижая их урожайность.
Уплотнение: растущая экономическая проблема
Уплотнение почвы — серьёзная проблема для фермеров, но издержки не ограничиваются рамками фермы. Муниципалитеты и региональные власти также ощущают последствия. Хотя сложно подсчитать точный размер ущерба в целом, современные исследования выделяют три ключевые области потерь: снижение урожайности, негативное влияние на поверхностные и грунтовые воды, а также более широкие экологические издержки. Поскольку сельскохозяйственная техника продолжает увеличиваться в размерах и весе, ожидается, что риск уплотнения почвы возрастёт, что приведёт к более серьёзным последствиям как для производительности, так и для устойчивости. Изменение климата только подливает масла в огонь: более частые засухи и интенсивные осадки делают управление почвенными ресурсами ещё более актуальной задачей.
Переосмысление веса оборудования в полевых условиях
Некоторые агрономические исследования в настоящее время пересматривают стандарты проектирования сельскохозяйственной техники. Тенденция к использованию всё более крупных и тяжёлых тракторов, самоходных машин и оборудования для обработки почвы, посева и ухода за посевами начинает подвергаться сомнению. Исследователи и агрономы склоняются к использованию более лёгких транспортных средств, которые снизят воздействие на почву и помогут сохранить её здоровье. Даже балластные грузы на машинах пересматриваются в рамках более масштабного перехода от тяжёлых полевых работ к природоохранным методам, таким как минимальная или нулевая обработка почвы. Эти подходы могут улучшить состояние почвы при одновременном снижении эксплуатационных расходов.Другие стратегии и технологии борьбы с уплотнением почвы
Чтобы предотвратить уплотнение частиц почвы, которое снижает пористость и увеличивает объёмную плотность, что в конечном итоге влияет на физические, химические и биологические свойства почвы, можно применять различные технологические и агрономические решения. К ним относятся стратегии управления движением техники по полю и использование передовых механических систем.Методы уменьшения уплотнения
Одним из наиболее эффективных способов ограничить уплотнение почвы является сокращение количества проездов техники и внедрение технологии регулируемого дорожного движения (CTF). Этот метод сводит к минимуму механическое давление на почву за счет концентрации движения колес по выделенным полосам, защищая оставшуюся площадь для выращивания сельскохозяйственных культур. Механические методы разуплотнения, такие как вертикальная обработка почвы или использование редиса (использование редиса в качестве покровной культуры), также помогают улучшить структуру почвы и восстановить пористость. Эти стратегии аэрируют почву, обеспечивая лучшую инфильтрацию воды и проникновение корней.
Роль шин и гусениц
Одним из наиболее доступных решений для фермеров и сельскохозяйственных подрядчиков является тщательная оценка тяговых систем и связанных с ними технологий, используемых в сельскохозяйственной технике. Выбор оптимальной технологии зависит от потребностей фермы, состояния почвы и видов сельскохозяйственных культур. Баланс между затратами и выгодами — ключ к рациональному управлению почвенными ресурсами и повышению производительности. Инвестиции в инновационные инструменты и внедрение целенаправленных агрономических стратегий могут существенно повлиять на защиту качества почвы и обеспечение долгосрочной устойчивости.
Одним из важных нововведений является использование систем централизованного накачивания шин (CTI), которые позволяют операторам регулировать давление в шинах в зависимости от местности и условий работы. На дороге более высокое давление — от 2 до 10 бар — обеспечивает устойчивость и безопасность, в то время как более низкое давление в полевых условиях сводит к минимуму уплотнение и улучшает сцепление с дорогой. Основные преимущества CTIS включают лучшее сцепление с дорогой при уменьшенном проскальзывании, до 16% меньшее сопротивление качению (согласно некоторым исследованиям), более чем 15%-ную экономию расхода топлива, повышенный комфорт вождения и увеличенный срок службы шин. Помимо CTIS, широкие шины или шины низкого давления (VF и IF), которые обычно работают при давлении ниже 1 бар, помогают более равномерно распределять вес машины и уменьшать уплотнение грунта.
Сдвоенные колёса, в которых две шины одинакового диаметра установлены попарно, — ещё один экономичный вариант, который увеличивает площадь контакта с грунтом без значительных вложений.
Использование резиновых или стальных гусениц — одно из самых передовых решений для минимизации давления на грунт. Благодаря большой площади контакта гусеницы улучшают сцепление и уменьшают проседание, обеспечивая оптимальное распределение веса по грунту.
