В последующем ученые обратили внимание на уменьшение в почве гумуса и стали искать причины этого явления. В результате многолетних наблюдений и опытов был сделан вывод — обеднение почвы происходит вследствие сокращения количества вносимых в нее органических веществ, а также из–за глубокой вспашки почвы с оборотом пласта.
В Центрально–черноземном филиале Всесоюзного НИИ удобрений и агропочвоведения им. Д. Н Прянишникова было установлено следующее: за 100 лет на полях, расположенных рядом с фермами, где органические удобрения в виде навоза вносились систематически, — содержание гумуса уменьшилось незначительно. В тоже время на отдаленных полях количество гумуса сократилось в два раза!
Во ВНИИ зернового хозяйства (Северный Кавказ) 18 лет изучали динамику содержания гумуса в почве в зависимости от агротехники. Опыты показали, что на полях, где осуществлялась глубокая вспашка почвы, количество гумуса сократилось за 18 лет на 17% (это вообще–то 1% в год). Там, где в почву вносили солому, гумус сократился на 9% (при вспашке). На полях, где вместо вспашки проводили плоскорезную обработку на глубину 12 см, гумус сократился только на 4%. Это в четыре раза меньше, чем при вспашке. А там, где помимо плоскорезной обработки в почву вносили солому, количество гумуса увеличилось на 2%!
Земледельцы почти 6000 лет обрабатывали почву сохой. Она делала борозду, в которую сеяли семена. Оборота пласта не происходило, почва сохраняла свою пористую структуру. Излишней минерализации гумуса также не было, почва длительное время сохраняла свое плодородие.
В 1986–1990 и 1998–2000 годах подобные исследования проводились на базе госплемзавода «Октябрьский» Кемеровской области. Эксперименты показали, что замена вспашки мелким (10–12 см) плоскорезным рыхлением почвы обеспечивает прибавку урожая на 3,5–7 ц/га.
Ученые сделали следующие выводы: «В Кемеровской области в результате длительного периода применения отвальной обработки почвы потеряно ее значительное первоначальное естественное плодородие. В первую очередь произошло снижение наиболее активной части почвы — гумуса. Использование минимальной обработки почвы… нивелирует главное противоречие «безумия пахаря» — получение высоких урожаев полевых культур через разрушение почвенного плодородия. Основную роль в этом процессе отводится снижению до разумного уровня механического воздействия на почву, возврату ей непродуктивной части урожая соломы, заделке сидератов.
— отвальная система обработки… черноземов… негативно влияет на структуру почвы во всем пахотном слое;
— длительное (15 лет) применение мелкого плоскорезного рыхления… стабилизирует макроструктурное состояние… верхнего слоя почвы;
— применение вспашки…создает неблагоприятную для зерновых культур плотность почвы;
— оптимальная плотность почвы складывается при ежегодном использовании мелкого рыхления уже через два года».
Перекопка и глубокая вспашка с оборотом пласта разрушает пористую структуру почвы. Это то же самое, что превратить кирпичный дом в груду битого кирпича.
П. А. Костычев произвел сравнительное исследование черноземных полей — только что распаханных и дававших очень большие урожаи и выпаханных, которые вследствие резкого падения урожайности забрасывались. Оказалось, что основное отличие выпаханного поля от нового вовсе не в том, что первое содержит меньше питательных элементов. Даже наоборот, в анализах мягкие почвы содержали больше элементов питания, чем твердые. Единственная разница между этими почвами заключалась только в их структурном состоянии. Вновь распаханная почва еще обладала пористой структурой, а выпаханная была уже распыленной. П. А. Костычев установил, что именно восстановление пористой структуры выпаханной почвы приводит к восстановлению ее плодородия. Таким образом, уже в конце XIX столетия было установлено, что плодородие почвы определяется не только ее богатством элементами питания, но и физическими особенностями.
Переход от «дедовской» сохи к плугу вызвал опустынивание земель в Индии в течение немногих поколений. До захвата Индии англичанами индийцы собирали высокие урожая, возделывая поля деревянной сохой. Такая «отсталость» возмутила просвещенных колонизаторов, и они заставили внедрить современный английский отвальный плуг. Очень скоро это нововведение привело к эрозии легких лессовых почв.