Повышение влагосбережения почвы применением мелкой осенней мульчирующей обработки

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное  
учреждение высшего образования 
 «Самарский государственный аграрный университет» 
 
 
 
 
 
 
Ю. А. Савельев 
Ю. А. Киров  
Ю. М. Добрынин  
П. А. Ишкин 
 
 
Повышение влагосбережения почвы  
применением мелкой осенней  
мульчирующей обработки 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кинель 2021 
2 

УДК 631.316 
ББК 41.43 
   С12 
 
Рекомендовано научно-техническим советом Самарского ГАУ 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф. кафедры «Техническое обеспечение АПК»,  
ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, 
С. В. Старцев; 
д-р техн. наук, проф. кафедры «Агротехнологии, машины  
и безопасность жизнедеятельности», ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ, 
А. А. Павлушин 
 
Савельев, Ю. А. 
С12    Повышение влагосбережения почвы применением мелкой 
осенней мульчирующей обработки : монография /  
Ю. А. Савельев, Ю. А. Киров, Ю. М. Добрынин,  
П. А. Ишкин. – Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2021. –  
151 с. 
ISBN 978-5-88575-660-0 
 
В монографии приведены результаты исследования накопления 
влаги в почве и ее сбережения при различных способах обработки почвы. 
Предложен новый технологический процесс мелкой мульчирующей влагосберегающей обработки почвы и конструкция комбинированного орудия для его осуществления. Изучено влияние физических параметров, характеризующих состояние почвы в осенний период, на процессы накопления и испарения почвенной влаги, определены их оптимальные значения.  
Монография предназначена для широкого круга специалистов-агротехников, инженеров, проектирующих сельскохозяйственные машины, 
студентов вузов, магистрантов, аспирантов и научных работников АПК. 
 
УДК 631.316 
ББК 41.43 
 
ISBN 978-5-88575-660-0 
 
© ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2021
© Савельев Ю. А., Киров Ю. А., 
 Добрынин Ю. М., Ишкин П. А., 2021 
3 

Оглавление 
 
Введение………………………………………………………………...... 
4 
 
 1. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА НАКОПЛЕНИЕ И СБЕРЕЖЕНИЕ ВЛАГИ ..………………........…………………. 
5 
 
   1.1. Изменение водного режима почвы под воздействием послеуборочной обработки ……………........................................................… 
5 
 
   1.2. Способы осенней мелкой обработки почвы для осенне-зимнего накопления и сбережения влаги .……………………………......... 
13 
   1.3. Технические средства для осенней мелкой обработки почвы .... 
21 
 
   1.4. Анализ исследований процесса накопления и сбережения 
влаги в почве ………………………………….......................................... 
31 
 
 
 
 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕЛКОЙ МУЛЬЧИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОМБИНИРОВАННОГО ОРУДИЯ ............. 
37 
 
   2.1. Обоснование технологического процесса мелкой мульчирующей (влагосберегающей) обработки почвы ………………………........ 
37 
 
   2.2. Описание конструкции нового комбинированного орудия для 
осенней мелкой мульчирующей обработки почвы ..............………….. 
38 
   2.3. Исследование водного баланса почвы в осенний период .......… 
41 
 
   2.4. Анализ конструктивно-технологических параметров и тягового сопротивления ножевых дисков....................................................... 
46 
   2.5. Анализ конструктивно-технологических параметров и тягового сопротивления плоскорежущих рабочих органов.......................... 
53 
   2.6. Исследования конструктивно-технологических параметров  
и тягового сопротивления катка с штифтовыми элементами................ 
61 
 
 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕЛКОЙ ОСЕННЕЙ МУЛЬЧИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ...….... 
68 
 
   3.1. Исследования физико-механических свойств почвы в послеуборочный период ………………………………………......................... 
68 
 
   3.2. Рациональные параметры комбинированного орудия для мелкой осенней мульчирующей обработки почвы ……………………….. 
82 
 
 
   3.3. Результаты проведения исследований в хозяйственных условиях.............................................................................................................. 109 
 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ОРУДИЯ ДЛЯ МЕЛКОЙ ОСЕННЕЙ МУЛЬЧИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ..................................................... 
115 
Заключение…………………………………………………………......... 124 
Приложения…………………………………………………………........ 126 
Литература……………………………………………………………...... 137 
Алфавитно-предметный указатель………………………....................... 149 
4 

Введение 
 
В Российской Федерации около 30% посевных площадей приходится на засушливые степные регионы, в которых выращивается 
почти половина всего производимого в стране зерна, а также 40% 
подсолнечника и 80% проса [121]. Почвенно-климатические условия этих регионов имеют большой потенциал для получения высоких урожаев различных сельскохозяйственных культур, но постоянный недостаток почвенной влаги сдерживает увеличение объемов их производства. 
Дефицит почвенной влаги обусловлен не только недостатком 
атмосферных осадков, но и неэффективным их сбережением. Установлено, что потери влаги на непродуктивное испарение достигают 
40…70% выпадающих осадков [121]. 
Существующие способы накопления и сбережения почвенной 
влаги свидетельствуют о возможности улучшения влагообеспеченности почв засушливых регионов путем разработки более эффективных влагосберегающих почвообрабатывающих агроприемов 
[86]. Одним из них является осенняя мелкая мульчирующая обработка, при которой создается разрыхленный верхний слой почвы с 
замульчированной поверхностью. Верхний слой почвы при рыхлении и мульчировании способствует накоплению и сохранению 
влаги не только в верхних, но и в более глубоких почвенных горизонтах. Однако применяемые орудия для мелкой мульчирующей 
обработки не в полной мере обеспечивают качественные показатели верхнего влагосберегающего мульчирующего слоя. 
Исследования, направленные на повышение влагосбережения 
почвы комбинированным орудием при мелкой осенней мульчирующей обработке почвы, являются актуальной научной и практически значимой задачей. 
 
5 

1. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ  
НА НАКОПЛЕНИЕ И СБЕРЕЖЕНИЕ ВЛАГИ 
 
1.1. Изменение водного режима почвы  
под воздействием послеуборочной обработки  
 
Главной задачей земледелия в зонах с недостаточным количеством осадков является накопление, сбережение и рациональное использование почвенной влаги, так как в этих условиях именно влага 
является ограничивающим фактором для получения высоких и 
устойчивых урожаев возделываемых культур [26, 61].  
Основная доля годовых осадков в таких зонах приходится на 
послеуборочный осенне-зимний период, при этом значительная их 
доля теряется на физическое испарение, снос ветром и поверхностный сток. Так, по результатам исследований Г. И. Казакова, потери 
влаги на непродуктивное физическое испарение с поверхности поля 
в условиях Среднего Поволжья достигают 60…65% от суммы осадков [46].  
Эффективность накопления и сбережения осадков осенне-зимнего периода зависит от способа послеуборочной обработки почвы 
[107]. Выбор того или иного способа осенней обработки в засушливых регионах будет определяться в первую очередь от его влияния 
на потенциальную способность почвы накапливать и сохранять 
влагу.  
Результаты исследований Самарского НИИСХ показали, что 
усвоение почвой осенних осадков в степных районах при традиционной пахотной системе обработки составляет в ноябре – 70…80%, 
к установившемуся зимнему периоду усваивается в среднем 45% от 
осенних осадков, остальная влага испаряется [5, 46, 61]. Более эффективным агроприемом по влагосбережению является безотвальная обработка. Сравнивая по запасам влаги традиционную обработку (лущение + вспашка) с позднеосенним щелеванием в засушливых условиях Самарской области И. И. Попов выявил преимущество обработки с щелеванием. Запасы продуктивной влаги весной 
на начало вегетации в варианте с традиционной обработкой составили 139,8 мм, а на варианте с позднеосенним щелеванием –  
150,5 мм [93]. 
Исследуя водный режим почвы зернопарового севооборота в 
условиях Приобья Алтая М. Л. Цветков сравнивал эффективность 
6 

усвоения осенне-зимних осадков при различных видах обработки: 
глубокой плоскорезной на 0,25…0,27 м КПГ-250 (контроль), мелкой плоскорезной на 0,12…0,14 м КПШ-5 и поверхностной на 
0,06…0,08 м ЛДГ-10. Наиболее эффективной в плане накопления 
влаги показала себя мелкая плоскорезная обработка. Из выпавших 
за осенне-зимний период 210,8 мм осадков по мелкой плоскорезной 
обработке  было усвоено 69,3 мм (32,9%), по глубокой плоскорезной – 64,7 мм (30,7%) и 46,4 мм (22,0%) – по поверхностной обработке [130]. 
Данные исследований Ф. Т. Моргуна и Н. К. Шикулы в степных регионах Украины показали, что применение мелкой плоскорезной обработки, в которой предусматривалось щелевание, обеспечивает лучшее влагосбережение по сравнению с другими видами 
обработок [46].  
В. П. Васильев в своих исследованиях в Самарской области по 
применению плоскорезной обработки с оставлением растительных 
остатков по обработанной поверхности выявил, что при этом усвоение осенних осадков наблюдалось на 11,6…11,8% больше, чем на 
вспашке, как за счет сбережения ранее накопленной влаги, так и 
уменьшения испарения. При этом им отмечено большее, по сравнению с вспашкой, накопление влаги в глубоких слоях почвенного горизонта, особенно в засушливый осенне-зимний период, что подтверждается 
увеличением 
запасов 
продуктивной 
влаги 
на  
39,2 мм по плоскорезной обработке в слое 0,5…1 м, что свидетельствует о преимуществе оставления растительных остатков на обработанной поверхности [12].  
Исследования Самарского НИИСХ показали, что к весеннему 
периоду по плоскорезной обработке почвы в сравнении с основной 
отвальной обработкой в слое 0…0,5 м было накоплено влаги  
на 10 мм больше, в слое 0,5…1 м – на 21 и в слое 1,0…1,5 м –  
на 18 мм. Авторы данного исследования считают, что из-за меньшего промерзания верхнего слоя почвы при плоскорезной обработке глубина промачивания почвы весной при оттаивании достигает слоя 1,0…1,5 м, по вспашке – только 0,5…1,0 м [61]. 
Исследования И. А. Чуданова в степной части Заволжья также 
показали, что осенняя обработка зяби плоскорезами обеспечивает 
большее накопление доступной влаги в почве по сравнению с 
вспашкой. Так, на полях, обработанных плоскорезами, количество 
влаги в почве до наступления стабильных заморозков в метровом 
7 

слое было на 11 мм больше по сравнению с полями после отвальной 
вспашки, что стало возможным благодаря оставшейся на поверхности поля стерни. При этом стерня снижает скорость ветра и температуру поверхности почвы, отчего существенно уменьшается испарение почвенной влаги. Весной эта разница увеличивалась до 20 мм 
за счет дополнительно накопленного стерней снега [133]. 
Профессор Ю. И. Чирков определил также достаточно высокую эффективность процесса мульчирования поверхности поля, где 
влажность сохранялась на 6…7% больше [132]. 
Исследования И. А. Вольтерс по применению мелкой обработки в умеренно влажной зоне Ставрополья после различных 
предшественников зафиксировали увеличение влажности в верхнем слое почвы по сравнению с глубокой отвальной обработкой 
почвы перед севом озимой пшеницы (табл. 1). При этом отмечается 
наибольшее количество агрономически ценных агрегатов по мелкой обработке – 55%, что на 8% больше, чем по вспашке и на 9,2%, 
чем по безотвальному рыхлению [21]. 
Таблица 1 
Запас продуктивной влаги перед севом озимой пшеницы  
в зависимости от предшественников и способов основной  
обработки почвы, мм (по И. А. Вольтерс) 
Слой почвы, м 
Предшественник 
Способ основной 
обработки почвы 
0-0,1 
0,1-0,2 
0,2-1 
Отвальный 
7,8 
8,2 
78,5 
Горох на зерно 
Безотвальный 
8,2 
8,8 
79,7 
Мелкая обработка 
8,6 
10,6 
84,2 
Отвальный 
9,8 
12,2 
83,3 
Занятый пар 
Безотвальный 
10,1 
12,1 
87,4 
Мелкая обработка 
10,4 
13,2 
89,3 
Отвальный 
5,8 
7,6 
70,8 
Кукуруза на силос 
Безотвальный 
6,1 
8,1 
71,8 
Мелкая обработка 
6,3 
9,4 
77,3 
 
Исследования, проведенные Д. Б. Латария в Донском НИИ 
сельского хозяйства, показали, что мелкая безотвальная обработка 
позволила накопить в метровом слое почвы за осенний период до 
40…53 мм влаги, что практически в 2 раза больше, чем после отвальной обработки – 25…33 мм влаги при одинаковой глубине обработки. При этом отмечается, что коэффициент усвоения  
осадков 
по 
безотвальной 
обработке 
составил 
0,28…0,37,  
8 

а по отвальной обработке 0,17…0,22 [67]. Это доказывает преимущество мелкой безотвальной обработки перед отвальной в накоплении и сбережении почвенной влаги. 
Длительные опыты по водному режиму почвы в степных, засушливых регионах: Северном Казахстане, Оренбургской и Уральской областях также выявили значительный эффект мелких безотвальных обработок почвы по сравнению с вспашкой [46].  
В этих засушливых регионах мелкая плоскорезная обработка повышает уровень водопроницаемости почвы на 10…45 мм/ч и позволяет накопить влаги в метровом слое к весне на 15…45 мм больше, 
чем при вспашке [46].  
В Среднем и Нижнем Поволжье также проведен значительный 
объем исследований по оценке влияния глубины и способов обработки почвы на ее водный режим [4, 46, 61, 93, 114, 133]. Например, 
А. В. Бойко и М. А. Сизова (Пензенская опытная станция) отмечают 
преимущество плоскорезной обработки перед вспашкой на выщелоченных черноземах в засушливый период, которое выражается 
увеличением запасов продуктивной влаги в метровом слое на 
10…15 мм [46]. Таким образом, для засушливых регионов предпочтительнее использовать безотвальную обработку с оставлением 
растительных остатков на поверхности поля. 
При изучении влияния на водный режим почвы разновидности 
мелкой обработки – лущения, на Тамбовской областной опытной 
станции провели серию опытов, которыми было установлено, что 
перед наступлением устойчивых заморозков влаги было накоплено 
больше на полях, где применялось глубокое лущение лемешными 
лущильниками с одновременной обработкой кольчато-шпоровыми 
катками, выполняющими подповерхностное уплотнение и выравнивание поверхности почвы. Создание подповерхностного уплотненного слоя и выровненная поверхность способствовали сбережению влаги от испарения. При этом обрабатываемый слой почвы 
должен быть качественно разрыхлен на всю глубину мелкой обработки.  
Так, при поверхностном лущении на 40…60 мм дисковыми лущильниками общее содержание влаги в 1,5-метровом слое почвы 
перед ее замерзанием составило 412 мм, а при мелком лущении на 
0,10…0,14 м лемешным лущильником в агрегате с кольчато-шпоровым катком запасы влаги составляли 445 мм [44].  
9 

Аналогичные результаты получены В. П. Байко в Кубанском 
сельскохозяйственном институте, которые доказывают эффективность применения осенней мелкой обработки лущильниками до 
0,12 м, при которой влажность почвы составила 18,7% в сравнении 
с поверхностной обработкой лущильниками на глубину до 0,05 м, 
где влажность почвы  достигала 14,6% [3].  
Положительное действие от мелкой обработки лущильниками 
подтверждено также опытами Курской областной опытной станции, обеспечившее накопление влаги не только в обработанном 
слое, но и в более глубоких – до 0,60 м [44].  
Разрабатывая в Северном Казахстане почвозащитную систему 
обработки почвы, А. И. Бараев, А. А. Зайцева, Э. Ф. Госсен, Г. Г. Берестовский установили высокую эффективность применения бозотвального рыхления с оставлением на поверхности поля стерни, способствующей снижению испарения влаги и улучшению почвообразовательных процессов, способствующих повышению плодородия 
почвы [5]. Особую роль стерневых остатков в сбережении влаги и 
повышении плодородия почвы за счет более интенсивного образовательного процесса гумуса отмечает немецкий исследователь  
W. Holtmann [138].  
В связи с положительным влиянием растительных остатков на 
поверхности поля после осенней обработки на повышение сохранности влаги и плодородия почвы, в настоящее время в мировом земледелии при возделывании зерновых культур все более широкое распространение получают ресурсо-влагосберегающие технологии, основанные на применении мелких обработок почвы с созданием влагосберегающего мульчирующего слоя [18, 23, 40, 41, 86]. 
Научно и экспериментально обоснованные рекомендации по 
применению в производстве мелких безотвальных и минимальных 
обработок почвы представлены в работах Б. А. Доспехова, Д. И. Бурова, И. П. Макарова, С. А. Наумова, А. И. Пупонина, Н. З. Милащенко и других ученых [11, 37, 69, 75, 81, 98]. 
Дальнейшее развитие мелкая обработка почвы получила после 
исследований Всероссийского НИИ зернового хозяйства, связанных с сохранением на поверхности почвы пожнивных остатков и 
созданием мульчи. А. И. Бараевым было установлено существенное 
улучшение водного режима при мелкой плоскорезной системе  
обработки, благодаря накоплению снега на стерневых фонах и 
уменьшению испарения влаги. Стерневой фон после мелкой 
10 

плоскорезной обработки обеспечил сбережение 35…40% от общего 
количества осенних осадков, при 19% по отвальной обработке. Это 
А. И. Бараев объясняет уменьшением скорости приземного ветра и 
температуры воздуха на поверхности почвы, влияющих на испарение влаги [5]. 
Эффективность мульчирующего слоя почвы после осенней обработки также отмечает профессор Г.И. Казаков, который  установил, что растительные остатки на поверхности поля, перемешанные 
с верхним слоем, снижают испарение влаги на 5…10% [46].  
В настоящее время в России мелкая осенняя обработка используется в ресурсосберегающих технологиях, которые стали особенно 
актуальны при недостатке техники и денежных средств. В условиях 
недостаточной влагообеспеченности будущий потенциальный урожай формируется за счет повышения сохранности влаги после обработки с оставлением растительных остатков в верхнем слое и на 
поверхности. Этот мульчирующий слой, в силу своей повышенной 
влагоемкости и водопроницаемости, способствует проникновению 
осадков в почву и снижает испарение влаги [17, 41]. Например, в 
Самарской области хозяйства, реализующие ресурсо- и влагосберегающие технологии на площади свыше 400 тыс. га, увеличили урожайность зерновых культур с 16,3 ц/га в 1999 году до 21,5 ц/га  
в 2003 году [86]. 
Многочисленные исследования, проведенные в разных регионах страны, показали, что при мелкой заделке в почву значительного количества органических остатков существенно повышается 
ее водопоглотительная способность. При этом мульча из соломистых остатков ослабляет процессы испарения почвенной влаги, увеличивает водопроницаемость обработанного слоя почвы и увеличивает запасы талых вод [61, 86]. 
На основе своих исследований В. А. Корчагин и Г. И. Казаков 
отмечают, что основными способами снижения испарения почвенной влаги являются: создание почвенного горизонта с оптимальными агрофизическими свойствами, а также выравнивание и мульчирование растительными остатками поверхности поля. При этом 
для решения данных задач В. А. Корчагин считает, что минимальные потери влаги обеспечиваются наличием в верхнем мульчирующем слое почвы до 0,1 м более 70% агрономически ценных агрегатов размером от 0,25 до 10 мм с пористостью 60…62%. 
11