Основные задачи предпосевных обработок те же, что и системы обработки почвы в целом: создать хорошее семенное ложе, чтобы получить дружные всходы, обеспечить чистоту посевов от сорняков, особенно в ранний период роста и развития растений, сберечь и пополнить запасы почвенной влаги.
Наименьшие потери почвой влаги наблюдаются при выровненной мелкокомковатой (агрегаты 0,25-3 мм) поверхности и минимальном количестве механических обработок, так как каждая из них – это не только дополнительный расход средств, но и потеря влаги. При неправильном ее выполнении потери возрастают. Особенно много влаги в теплый период испаряется из свежевзрыхленной и комковатой почвы.
Посев в неосевшую почву всегда отрицательно сказывается на урожае, так как это ведет к чрезмерно глубокой и неравномерной заделке семян, при оседании почвы усиливается опасность выпирания растений.
Глубина заделки семян озимой ржи обычно устанавливается меньше, чем для других хлебных культур, так как рожь плохо переносит глубокую обработку. Однако, чаще всего, это связано с наличием влаги в поверхностном слое почвы. Чаще всего лучшей глубиной заделки семян считают 3-4 см. В результате исследований в Курганской области лучшей оказалась глубина 4-6 см. При заделке на 2 см узел кущения ржи формируется на глубине 18,8-19,3 мм, при более глубокой заделке узел кущения оказывается на 10,7-14,9 мм глубже, что обеспечивает большую выживаемость. При заделке семян на 2 см средняя за 5 лет урожайность озимой ржи сорта Чулпан составила 23,3 ц/га, при заделке на 4 см – 30,6 ц/га, на 6 см – 30,8 ц/га, на 8 см – 28,2 ц/га, на 10 см – 24,4 ц/га.
В засушливых условиях эффективно прикатывание посевов. Но влажную с поверхности почву прикатывать нельзя, так как кольчатый каток в этом случае уплотняет ее в самом верхнем слое, почва засыхает, образуется корка, что увеличивает расход влаги на испарение, затрудняет выход растений на поверхность. При обработке слегка подсохшей почвы каток уплотняет ее на глубине заделки семян, а сверху остается рыхлый мульчирующий слой.
Против малолетних сорняков и при образовании почвенной корки эффективно довсходовое боронование посевов. Лучший срок – за сутки до появления всходов полевой культуры. Наиболее результативна обработка боронами с проволочными перемычками или деревянными брусками. Толщина брусков должна быть такой, чтобы зубья обрабатывали почву на глубину 1-1,5 см. Закрепляются бруски проволокой, один впереди переднего ряда зубьев бороны, другой – перед последним.
Особенно эффективно довсходовое боронование при выпадении осадков после посева. В 1978 году, например, в таких условиях сборы зерна за счет боронования на неудобренном участке повысились с 18,7 ц/га до 21 ц/га [2].
Иногда появляется необходимость боронования посевов и по всходам (сильная засоренность, почвенная корка). Проводить его лучше при появлении шилец зерновых культур поперек рядков в полуденные часы, когда меньше тургор растений, гусеничным трактором на скорости 2-3 км/час.
Важно, чтобы всходы озимой ржи были дружными и появились раньше сорняков. Своевременно раскустившись, рожь не только за счет проектного покрытия, но и корневых выделений тормозит прорастание и развитие сорной растительностью.
Вопрос о снегозадержании должен решаться конкретно для каждого поля. В северной лесостепи Южного Зауралья обычно снегозадержание не нужно. Запасы почвенной влаги весной здесь на уровне НВ. Больше этого количества воды почва сохранить не в состоянии. Снегозадержание улучшает водный режим растений только в том случае, если почва перед уходом в зиму была сухой и без ледяной корки. Мерзлая почва малопроницаема и при быстром снеготаянии не способна поглотить талую воду. Оттаивает же она в сибирских условиях только после схода снежного покрова, а при нарезке снежных валов он становится не равномерным, что усиливает не только сток весенних вод, но и смыв, размыв почвы. Раньше сходит снег в полосах с меньшей его толщиной, куда и устремляются все потоки воды, почва же здесь еще в мерзлом состоянии и водонепроницаема.
Потребность в снежном покрове в северной лесостепи Зауралья чаще возникает на открытых ветрам полях для защиты посевов озимых культур от вымерзания. В этом случае лучшее снегозадерживающее средство – кулисы, способствующие сохранению снега первых снегопадов, что снижает глубину промерзания. Лучшими кулисными культурами для Зауралья являются горчица и рапс, ширина межкулисных пространств 6-8 м. Их посев должен осуществляться с таким расчетом, чтобы стебли кулисных культур достаточно одревеснели. Это наблюдается, как правило, при посеве в средине июля. Посев кулис производится в 1-2 строчки.
Потери влаги за счет физического испарения особенно велики в начале весны, когда почва содержит максимальное количество подвижной влаги, а поверхность почвы не затенена, или слабо затенена растительностью. Одна из основных мер сохранения влаги в почве весной – уменьшение непродуктивных ее потерь путем снижения физического испарения. Многие считают, что лучше достигается это за счет создания на поверхности почвы сухого мульчирующего слоя. Однако это положение нельзя считать бесспорным [2].
При максимальном количестве влаги в почве ее потери за счет испарения компенсируются капиллярным поднятием. При углублении капиллярной каймы влага начинает передвигаться под влиянием силы тяжести [10]. Направления капиллярных сил и силы тяжести совпадают. Их суммарная сила становится больше, чем восходящее движение на величину, равную удвоенной силе тяжести. Поэтому скорость передвижения влаги вниз превышает скорость передвижения ее вверх. Причем движение вниз прекращается при более низкой влажности. В почве в это время сохраняется еще мерзлый экран. Постепенно оттаивая, он увлекает влагу в нижние горизонты. Передвижение влаги вверх через мерзлый экран невозможно [2].
Влага перемещается туда, где минимальная температура и ее запасы увеличиваются, а в наиболее теплых слоях почвы уменьшаются. По мере накопления влаги у холодной зоны возникает градиент влажности. В таких условиях действуют две циркулирующие силы: одна вблизи холодной, другая вблизи наиболее теплой зоны [11, 12]. Все это препятствует потерям влаги из всей толщи почвы. Поэтому с повышением температуры воздуха весной испарение воды с поверхности почвы уменьшается, так как уже при наименьшей влагоемкости (НВ) или несколько ниже (70-80 % НВ) вода испаряется только из верхнего слоя почвы. Скорость испарения в этом случае даже при высокой температуре и большом дефиците влажности воздуха не превышает десятых долей миллиметра в сутки [13].
Отсюда, ранневесеннее боронование с целью создания пыльной мульчи сомнительно. Мульча может снижать испарение влаги только при приблизительно одинаковых температурах поверхности почвы и воздуха [6]. До боронования температура поверхности влажной почвы может быть одинаковой с температурой воздуха или даже несколько ниже. После рыхления поверхность почвы быстро высыхает и нагревается. Ее температура становится почти вдвое выше, чем температура воздуха. Обмен почвенного воздуха с атмосферным усиливается. Усиливается и испарение [2].
Боронование в это время, как и всякая другая обработка почвы, связано с дополнительной потерей влаги. При высоком темпе испарения почва высыхает так быстро и так сильно, что поверхностная обработка не достигает цели [14].
Потеря влаги зависит и от величины почвенных агрегатов, которые покрывают поверхность почвы. Наибольший расход влаги через испарение происходит при грубокомковатых отдельностях (более 5 мм). Если испарение почвы с мелкокомковатыми отдельностями (0,5-3,0 мм) принять за 100 %, то при агрегатах менее 0,5 мм испарение составит 150 %. Мульчирующий слой мелкокомковатой почвы снижает температуру почвы в жаркое время дня, исключает подток воды в капельножидком состоянии и защищает пахотный горизонт от проветривания. Диффузно-конвекционное испарение почвенной влаги уменьшается. Глыбистое или пыльное состояние верхнего слоя увеличивает испарение [11].
Испарения из более глубоких горизонтов в обычные годы не происходит, а в засушливые оно незначительно и не зависит от приемов ранневесенней обработки. Обработка почвы после образования сухого слоя с целью сохранения ее поверхности рыхлой не снижает расхода воды, так как величина потерь воды мало зависит от мощности слоя [15]. Чем почва плотнее в это время, тем меньше воздухообмен и расход воды на испарение. Важно, чтобы поверхность поля была ровной и не глыбистой. Большая часть испаряемой воды теряется до того, как можно заехать в поле, а сухой слой обычно легко образуется сам по себе и является эффективным препятствием для испарения. Он свидетельствует о том, что вода к поверхности почвы поступает весьма медленно [2].
В поверхностном (0-5 см) рыхлении почва нуждается только при плотности 1,2-1,4 г/см3. При более рыхлом и более плотном сложении почвы оно нерезультативно. Плотность черноземов Зауралья весной, как правило, ниже 1,2 г/см3 [16, 17]. Осеннее выравнивание зяби для лучшего сохранения почвенной влаги весной рекомендовал еще П.А. Костычев (1951).
Длительное время считалось, что посевы озимых культур весной, чтобы сохранить почвенную влагу, обязательно надо боронить. Однако в исследованиях опытных станций положительного результата этот прием не дал. В подзоне темно-каштановых почв Приуралья на территории Уральской области в 1987-1989 гг. при бороновании урожайность снижалась по сравнению с контролем на 1,1-1,7 ц/га. Различий по водному режиму между вариантами опыта не обнаружено.