Структурная почва лучше накопляет и сохраняет влагу, а также обеспечивает хороший газообмен между почвой и воздухом, что необходимо для нормального роста культурных растений и жизнедеятельности аэробных микроорганизмов.
Выше было отмечено, что подпахотный слой черноземных и каштановых почв обладает лучшей структурой, чем пахотный. В связи о этим встает вопрос, в какой степени можно улучшить структурность пахотного слоя, чередуя обычную отвальную вспашку с глубокой отвальной.
Многочисленные исследования наши и ряда других авторов показывает, что влияние глубокой вспашки, особенно на черноземах, по своему воздействию на структуру пахотного слоя превосходит влияние посева многолетних трав.
В одном из наших опытов на террасовом черноземе Безенчукской опытной станции вспашка на 35 см плугом с предплужником увеличила содержание водопрочных агрегатов в слое 0—20 см по сравнению с обычной вспашкой (на 22 см) на 8,7%.
Исследования аспиранта Шмелева в совхозе «Индустриальный» Екатериновского района Саратовской области на обыкновенных черноземах показали, что вспашка на 35 см увеличила содержание агрегатов в слое 0—20 см на 10%.
На обыкновенных черноземах Буденновского района Белгородской области при вспашке на 20 см в слое 0—20 см водопрочных агрегатов было 41,1%, при вспашке на 25 см — 54,7%, при вспашке на 30 см — 62,4% и при вспашке на 35 см — 64,8%. Углубление вспашки до 35 см увеличило количество агрегатов в слое 0—20 см на 23,7%.
В опытах В. В. Квасникова на выщелоченных черноземах Воронежского сельскохозяйственного института вспашка на 35 см повышала содержание водопрочных агрегатов на 10% и более.
На выщелоченных черноземах Башкирской АССР углубление вспашки с 20 до 30 см увеличивало количество агрегатов на 16,5%.
Увеличение количества водопрочных комочков в верхней части пахотного слоя после глубокой вспашки тем более резко, чем больше разницы в их количестве между пахотным и подпахотным горизонтами.
Улучшение почвенной структуры после глубокой вспашки сохраняется в течение ряда лет.
В приведенном выше опыте в совхозе «Индустриальный» в слое 0—10 см при ежегодной вспашке на 22 см водопрочных агрегатов было 59%, а на участке, где глубокая вспашка была проведена два года назад, — 66%. В исследованиях Красюкова на второй год после вспашки на 35 см в слое 0—20 см имелось 55,3% водопрочных агрегатов, а по обычной вспашке — 48,3%.
Наблюдения, проведенные на темно-каштановых почвах учебного хозяйства Саратовского сельскохозяйственного института, показали, что вспашка на 33 см увеличивала количество водопрочных агрегатов в слое 0—20 см всего лишь на 3—5%. Аналогичные результаты были получены и на Краснокутской селекционной станции. Однако определение водопроницаемости, являющейся косвенным показателем структурности и строения почвы, выявило резкое возрастание ее при глубокой вспашке.
Некоторые исследователи отмечают отрицательные свойства структурных комочков подпахотного слоя — плотную упаковку их, что обусловливает пониженную биологическую активность, высокую водопроницаемость, низкую влагоемкость почвы. Однако наши исследования, а также исследования Францессона и других показали, что многократное увлажнение и высушивание подпахотного слоя, смешивание его с пахотным сравнительно быстро устраняет указанные недостатки горизонта крупки.
При глубокой вспашке с оборотом пласта верхний распыленный слой сбрасывается на дно борозды и остается там до очередной глубокой вспашки. За это время структура в нем восстанавливается, и при повторной глубокой вспашке он снова переносится наверх.
В наших опытах за период от вспашки зяби (осень 1952 г.) до уборки второй культуры (лето 1954 г.) в слое 0—10 см, перенесенном вниз, содержание структурных комочков увеличилось на 6%. Так как глубокая вспашка должна повторяться на черноземных почвах не ранее чем через четыре года, то можно предполагать, что за это время распыленный верхний слой, сброшенный вниз, приблизится по своей структурности к не тронутому обработкой подпахотному слою.
Хотя периодическая глубокая вспашка и является существенным приемом улучшения структуры пахотного слоя, однако этот способ, взятый в отдельности, вряд ли может на долгие годы обеспечить хорошую структурность пахотных угодий. Дело в том, что с увеличением глубины вспашки на большую глубину проникает воздух, а вместе с этим на большую глубину распространяется и процесс биологического разрушения структуры почвы под влиянием аэробных бактерий.
Двухлетние наблюдения в совхозе «Индустриальный» за динамикой структуры в обыкновенных черноземах на ранних парах и зяби от момента вспашки до уборки озимой ржи и яровой пшеницы показали, что при вспашке на 22 см разрушение структуры идет только в слое 0—10 см, а на глубине 10—20 см отмечается уже некоторое улучшение ее. При вспашке на 35 см в верхнем слое структура также разрушается, на глубине 10—20 см она остается стабильной и только глубже 20 см наблюдается ее восстановление. При вспашке на 45 см разрушение структуры в пару распространяется уже до глубины 20 см, а интенсивное восстановление ее отмечается только в слое 30—40 см. Чтобы ограничить процесс биологического разрушения структуры верхней частью пахотного слоя, глубокие вспашки следует проводить периодически, а между ними применять обычную вспашку.
Существенное влияние на структурный профиль пахотного слоя может оказывать способ углубления вспашки. Очевидно, что при вспашке с применением почвоуглубителя наиболее структурный подпахотный горизонт будет оставаться на месте и такой способ не улучшит структуру верхнего слоя. При глубокой вспашке с перемешиванием всех слоев (вспашка плугом без предплужника) также нельзя ожидать резкого улучшения структуры слоя 0—20 см. Более совершенно эту задачу можно осуществить вспашкой плугом с предплужником; в этом случае наиболее распыленный слой 0—10 см сбрасывается вниз, а наверх выносится смесь части пахотного (10—20 см) со структурным подпахотным слоем. Применение трехъярусной вспашки по методу Чикалики (верхний слой сбрасывается вниз, средний остается на месте, а нижний переносится наверх) наиболее совершенно решает задачу улучшения структуры в верхней части пахотного слоя.
Так, в двухлетних опытах в совхозе «Индустриальный» нами были получены следующие результаты: при плантажной вспашке раннего пара на 45 см в слое 0—10 см было 72% водопрочных комочков, в слое 10—20 см — 66,5%, а при трехъярусной на ту же глубину соответственно 80,5 и 74,5%; при вспашке зяби в первом случае 73,0 и 68,0%, во втором — 82,5 и 77,0%. Но при трехъярусной вспашке замедляется процесс подготовки питательных веществ и излишне усиливается аэрация, что ведет к быстрому просыханию посевного слоя почвы.
Трехъярусная вспашка по методу Дальского с перемещением наверх среднего слоя, нижнего в средину и верхнего вниз не имеет существенных преимуществ в отношении оструктуривания верхнего слоя перед вспашкой плугом с предплужником.
Предложение Т. С. Мальцева о возможности посева сельскохозяйственных растений после глубокой безотвальной обработки пара в течение трех-четырех лет только по поверхностной обработке дисковыми лущильниками дозволяет использовать для восстановления структуры почвы наряду с многолетними травами и однолетние культуры, особенно злаковые. В этом случае ослабится процесс биологического разрушения структуры, а корневая система однолетних культур, разлагаясь в плотной почве, будет способствовать восстановлению структуры.
В то же время Сочетанием в севообороте глубокой отвальной и безотвальной вспашек можно обеспечить более длительное оставление распыленного верхнего слоя внизу, что будет способствовать лучшему восстановлению его структуры. Следовательно, поддержание и улучшение структуры черноземных и каштановых почв может быть достигнуто посевом многолетних трав (где они дают хорошие урожаи), периодическим применением глубокой отвальной вспашки в сочетании с поверхностной обработкой на чистых от сорняков землях.
Ежегодная вспашка на одинаковую глубину ведет к образованию на границе пахотного и подпахотного слоев уплотненной прослойки — «подошвы». Она состоит из растертых лемехом в пыль частичек почвы. Эта прослойка может иметь незначительную толщину (2—3 см), но она как бы отрывает пахотный слой от нижележащего. Через нее трудно проникают вода, воздух, корни культурных растений. Периодическое применение глубокой вспашки ведет к уничтожению плужной подошвы и ликвидирует ее отрицательные последствия.