Теоретической основой обработки почв считается агрономическая физика — наука о физических процессах в системе почва — растение — приземный воздух.
Она теоретически и экспериментально устанавливает принципы воздействия на рост и развитие растений динамичных физических условий: света, тепла, воздуха, питательных веществ и воды. На этой основе определяются теоретические обоснования и практические рекомендации, агротехнологические приемы регулирования условий жизни сельскохозяйственных растений.
На условия жизни культурных растений существенное влияние оказывают подпахотные слои, их агрофизические, агрохимические и биологические свойства. Следует отметить, что плотность почвы влияет на развитие корневой системы и доступность влаги растениям. Как в плотной, так и в излишне рыхлой почве она небольшая. При оптимальной плотности в почве улучшается водо- и воздухообеспеченность, активизируется газообмен воздуха почвы с атмосферой, в результате чего в почву поступает больше кислорода и увеличивается выделение из нее углекислого газа.
Плотность почвы влияет на ее тепловые свойства. Температуропроводность в плотной и влажной почве повышается; днем почва нагревается сильнее. Рыхление почвы сглаживает суточные колебания температуры.
После обработки через тот или иной период почва приобретает равновесную плотность. Равновесная плотность, образующаяся под воздействием гравитационной силы, увлажнения, высыхания, замерзания, оттаивания и других природных воздействий зависит от специфики почвы и не всегда соответствует оптимальной плотности, необходимой для растений. Чем больше равновесная плотность превышает оптимальную, тем интенсивнее рекомендуется производить механическую обработку почвы. Когда же равновесная плотность близка или совпадает с оптимальной, целесообразно минимизировать процесс ее обработки или производить прямой посев по системе «Ыо-ТШ», применяя в случае необходимости гербициды.
Новые экспериментальные данные позволяют критически рассматривать целесообразность ежегодной вспашки для улучшения структурного состояния почвы (по В.Р. Вильямсу), устранения дифференциации по плодородию частей пахотного слоя (по Л.Н. Барсукову и В.А. Францессону) и даже «нулевой обработки почвы».
И.Е. Овсинский в книге «Новая система земледелия» (Киев, 1899 г.) писал о том, что землю надо обрабатывать не глубже 2-х дюймов (дюйм равен 2,54 см). Известно его высказывание: «Знаменитый Круп своими снарядами военного разрушения не принес столько вреда человечеству, сколько принесла фабрика плугов для глубокой вспашки». Ему принадлежит обоснование нецелесообразности ежегодной плужной обработки почвы, как ресурсоемкого процесса, наносящего значительный вред почвенной микрофлоре и усиливающий деградацию плодородного слоя.
Он обращал внимание на то, что непаханое поле на глубину до 3 метров вглубь пронизано миллиардами капилляров, оставшихся после корней растений или образовавшихся в результате жизнедеятельности дождевых червей и других организмов. По этим тонким и глубоким ходам проникает влага, которая замерзает зимой, разрывая их. Так происходит природное рыхление и, следовательно, нет необходимости производить вспашку, а ограничиться поверхностной обработкой почвы.
В настоящее время считается научно обоснованным, что на высоко окультуренных почвах с большим запасом органического вещества имеются условия для ми-нимализации процесса их обработки и даже проведения «нулевой обработки» (прямого посева).
Известно, что к технологическим свойствам почвы относятся связность, пластичность, липкость и физическая спелость.
Связность почвы — это ее способность противостоять механическому воздействию; пластичность — способность принимать и сохранять приданную форму при обработке орудиями. Липкость почвы — способность ее прилипать во влажном состоянии к рабочим органам почвообрабатывающих орудий. Поэтому важно определять оптимальный срок обработки почвы.
Интервал влажности, при котором обрабатываемая почва без повышенных усилий хорошо крошится и не прилипает к орудиям обработки, называют физической спелостью. Установлено, что агротехнически допустимый интервал влажности черноземов — 15-24%.
Структурная почва имеет высокий процент гумуса и катионов кальция в почвенном поглощающем комплексе, что обеспечивает более широкий интервал оптимальной влажности почвы для ее обработки. Известно, что легкие почвы поспевают на 5-7 дней раньше суглинистых и тем более глинистых.
Технологические свойства почвы зависят от ее гранулометрического состава и содержания влаги.
У глинистой почвы физическая спелость находится в узком интервале влажности — 50-65% ПВ. У более легких почв (суглинистые, супесчаные) этот интервал значительно шире — 40-70% ПВ.
Более широким интервалом оптимальной влажности обладают хорошо окультуренные, оструктуренные почвы, имеющие высокое содержание перегноя.
