Важнейшие задачи по обработке почвы под сельскохозяйственные культуры при биологизации технологий возделывания следующие.
• Максимальное снижение энергозатрат путем минимализации обработки почвы, главным образом по двум направлениям; первое — замена вспашки под ряд культур севооборота на поверхностную обработку; второе — использование комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
• Снижение темпов минерализации гумуса в почве, которое может быть достигнуто по тем же направлениям, так как замена вспашки на поверхностную обработку и безотвальное рыхление приводят к устранению чрезмерной рыхлости почвы.
• Применение дополнительных агротехнических и биологических мер борьбы с сорняками, предотвращающих заметное увеличение засоренности посевов сельскохозяйственных культур по сравнению с фоном традиционной отвальной обработки почвы.
• Увеличение в севооборотах доли сельскохозяйственных культур со стержневой корневой системой, что будет способствовать биологическому разрыхлению почвы на глубину значительно большую, чем при механической обработке почвы.
• Создание оптимальных условий для развития и жизнедеятельности в почве полезных животных (червей и др.) путем заделки в верхнюю часть пахотного слоя возможно максимального количества растительных остатков.
• Повышение водоудерживающих свойств почвы, устранение эрозионных и дефляционных процессов.
• Разработка ресурсосберегающих систем обработки почв под промежуточные культуры, в особенности при использовании их на зеленое удобрение.
• Уменьшение числа проходов почвообрабатывающих, посевных и иных агрегатов по полям, благодаря чему в значительной мере снизится локальное уплотнение почвы движителями энергонасыщенных средств и почвообрабатывающих машин.
• Обеспечение сельскохозяйственных культур оптимальными условиями роста и развития во все фенологические фазы для того, чтобы у них нормально развивались корневая система, надземная вегетативная часть и, в особенности, генеративные органы.
Традиционный прием основной обработки почвы — вспашка плугами с предплужниками и с оборотом пласта, как показали исследования и производственный опыт, не всегда дает положительные результаты по сравнению с безотвальным рыхлением и поверхностной обработкой. Далее приведены преимущества и недостатки вспашки.

Однако отвергать вспашку полностью, по нашему мнению, нельзя. В ходе многочисленных исследований неоспоримо доказано, что при продолжительном применении безотвального рыхления и поверхностной обработки происходит заметная дифференциация пахотного слоя по плодородию; в результате уменьшается зона активной деятельности корневых систем сельскохозяйственных культур, а это нежелательно. Дифференциация пахотного слоя по плодородию проявляется через определенный промежуток времени (10...15 лет), связанный с ежегодным использованием приемов обработки почвы без оборота пласта.
Отсюда напрашивается вывод, имеющий большое практическое значение: вспашку следует применять периодически — 1...2 раза за ротацию севооборота в зависимости от числа полей. За этот период времени в нижней части пахотного слоя будет протекать также полезный процесс — постепенная потеря семенами сорняков всхожести и жизнеспособности. Это тоже очень важно, так как вынесенная наверх нижняя часть пахотного слоя при обороте пласта не так сильно будет засорена семенами сорняков и их вегетативными органами размножения.
В опытах по изучению влияния обработки почвы на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции были выявлены следующие закономерности.
Плоскорезная обработка почвы на глубину 30 см и поверхностное рыхление дисковыми орудиями на 8...10 см наиболее полно удовлетворяли требованиям, предъявляемым к обработке почвы под озимую пшеницу, при условии своевременного и качественного проведения обработки почвы, а также при использовании эффективных гербицидов. После вспашки количество агрономически пенных агрегатов в слое почвы 0...30 см составляло 30...45 %, после обработки стойками СибИМЭ (Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства) — 45...50 % и «Параплау» — 53...70 % содержания всех водопрочных агрегатов.
Замена вспашки безотвальным рыхлением стойками СибИМЭ и «Параплау» на глубину 28...30 см под картофель способствует некоторому снижению твердости почвы.
При мелкой обработке почвы как в начале, так и по завершении ротации севооборота слой почвы 0...10 см отличался более благоприятными агрохимическими показателями, чем этот же слой при ежегодной вспашке. Наблюдалось повышение значения pH, увеличение суммы поглощенных оснований и содержания подвижного фосфора и калия, снижение гидролитической кислотности. В биологических вариантах технологий возросло содержание гумуса на 0,10...0,17 %.
Исследования показали, что фрезерная обработка способствует лучшей разделке почвы, чем обработка орудия с пассивными рабочими органами. При этом обеспечивается более высокая степень крошения (94,6 %), увеличивается количество агрономически ценных агрегатов (70,6 %), почва не распыляется и не снижается водопрочность ее структуры.
Обработка почвы под кукурузу стойками СибИМЭ и «Параплау» с заделкой органических удобрений приводила к более выравненной плотности сложения почвы и меньшим ее колебаниям по слоям 0...10, 0...20, 0...30 см по сравнению с традиционной вспашкой.
Наибольшую урожайность обеспечивали технологии с рыхлением почвы стоками СибИМЭ (сбор зеленой массы возрастал на 2,6...3,5 т/га, сухой — на 0,9...1,1 т/га по сравнению с контрольным вариантом).
При ежегодной безотвальной, в том числе и поверхностной обработке, в первые годы возможно увеличение засоренности посевов. Однако это явление носит временный характер и касается главным образом увеличения количества многолетних сорняков — пырея ползучего, осота полевого и др. Поэтому в переходный период от вспашки к безотвальной обработке необходимо предусмотреть применение на части площадей (25...30 %) высокоэффективных экологически безопасных гербицидов (раундап, ураган и др.) в период после уборки ряда предшественников.
О возможностях минимализации обработки серых лесных среднесуглинистых почв можно судить по результатам нашего многолетнего стационарного опыта. Полевой опыт проводят с 1983 г. на почве с содержанием гумуса 3,53...3,85 % и средней обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием. Исследования выполняют в плодосменном севообороте с чередованием культур: горох на зерно — озимая пшеница — кукуруза на силос — ячмень — клевер на сено — озимая рожь — картофель — овес. По большинству культур сплошного способа посева получены близкие результаты, варьирование которых подчиняется общим закономерностям.
Данные многолетнего опыта свидетельствуют о том, что у почвы под ячменем в зависимости от способов основной обработки несколько изменяются агрофизические свойства. В вариантах с отвальной и плоскорезной обработками содержание водопрочных агрегатов изменяется незначительно, в то время как при поверхностной обработке их количество в верхних слоях пахотного горизонта достоверно возрастает. Внесение органических удобрений (навоза, компостов) под предшественник ячменя — кукурузу на силос способствует увеличению доли водопрочных агрегатов и прежде всего в слое 0...10 см на фоне всех приемов основной обработки (табл. 2.2).

С углублением в нижние слои пахотного горизонта оструктуренность почвы несколько снижалась, но не опускалась ниже удовлетворительного уровня.
В процессе вегетации ячменя также изменялись показатели плотности почвы (табл. 2.3).

Прежде всего, следует отметить разную плотность почвы в слое 0...10 см в начале вегетации в зависимости от способа основной обработки. Однако к концу вегетационного периода эти различия нивелируются. При хорошей оструктуренности почвы значения плотности в течение всей вегетации близки к благоприятным для растений ячменя (колебания от 1,1 до 1,3 г/см3).
Влажность в метровом слое почвы на протяжении вегетации ячменя также изменялась в зависимости от способов основной обработки почвы (табл. 2.4).
Плоскорезная обработка способствует большему поглощению и накоплению влаги в почве по сравнению с отвальной и поверхностной обработками. При вспашке происходит заплывание самого верхнего слоя почвы и при невыровненном рельефе происходит сток воды в микропонижения. При поверхностной обработке снижается водопроницаемость пахотного слоя (слои 10...20 и 20...30 см), что также приводит к уменьшению накопления влаги. В целом влажность почвы была близкой к оптимальным значениям во время всей вегетации ячменя.

Изменения в свойствах серой лесной почвы при разных способах основной обработки в определенной мере сказались на урожайности ячменя (табл. 2.5). Урожайность ячменя сорта Московский 2 была несколько выше на фоне плоскорезной обработки, а на других фонах эти различия несущественны. При выращивании ячменя на фонах без применения средств химизации получали более высокую урожайность в вариантах с дискованием на глубину 10...12 см по сравнению с глубокими основными обработками.
В целом можно констатировать, что на серой лесной почве урожайность 5,0...5,5 т/га зерна ячменя сорта Московский 2 можно с успехом получать на любом из изучаемых трех фонов основной обработки почвы при оптимальном сочетании с другими агротехническими средствами. Оптимальные показатели агрофизических свойств почвы при возделывании ячменя следующие: содержание водопрочных агрегатов 61...67 %, объемная масса почвы 1,1...1,3 г/см3 и влажность почвы 22...28 %.

В том же многолетнем стационарном опыте реакция овса на способы основной обработки почвы была несколько иной (табл. 2.6). Отмечены сортовые различия в этой реакции. Овес сорта Астор положительно реагировал на поверхностную обработку почвы лишь на фонах с высоким уровнем питания. При использовании технологии без применения пестицидов его урожайность достоверно падала. Сорт Скакун во все годы исследований положительно отзывался на поверхностную обработку во всех вариантах технологий. Плоскорезная обработка почвы по эффективности также почти на всех фонах использования средств химизации превосходила традиционную вспашку.

С целью изучения возможности замены вспашки мелкими обработками в 1981—1985 гг. были проведены исследования в звене севооборота: картофель — ячмень — озимая рожь. Опыты показали, что на окультуренных серых лесных легкосуглинистых почвах при выполнении мелкой обработки прибавка урожая клубней картофеля составляла 0,9 т (4,0 %), зерна ячменя — 0,19 т (5,9 %) по сравнению со вспашкой на глубину 20...22 см. Урожай озимой ржи при дисковании на глубину 10...12 см под все культуры севооборота снизился на 0,24 т (7,9 %). При производственной проверке способов обработки почвы в опытном показательном хозяйстве (ОПХ) «Брянское» были получены следующие результаты: при проведении мелкой обработки на глубину 10...12 см урожайность картофеля составила 17,9 т/га, или она была на 2,3 т/га выше, чем по вспашке, ячменя — соответственно 3,8 т/га, или на 0,38 т/га выше, а озимой ржи — 3,3 т/га, или на 0,29 т ниже по сравнению со вспашкой.
Обширный экспериментальный материал, полученный в ходе длительного стационарного опыта Брянской ГСХА (23 года) с основными полевыми культурами свидетельствует о том, что в условиях биологизации при выращивании их в севооборотах необходимо разумно сочетать разноглубинную основную обработку почвы с оборотом пласта и без него. Это позволит избежать дифференциации пахотного слоя по плодородию, высокой засоренности посевов, формирования уплотненной прослойки почвы на границе пахотного и подпахотного слоев и переувлажнения почв, что особо актуально, так как площади переувлажненных полей и участков в зоне постоянно растут.