Основой любой системы земледелия является севооборот. Первое научное обоснование севооборота оформилось в виде теории плодосмена в начале XIX века. Альбрехт Тэер (1752-1828) обосновал его целесообразность, исходя из гумусной (перегнойной) теории питания растений. Согласно теории, необходимость чередования культур возникала по причине существования растений истощающих и обогащающих почву гумусом. К середине века необходимость севооборотов рассматривалась с позиций теории минерального питания растений Юстуса Либиха (1803-1873).
В России снижение плодородия почвы при монокультуре зерновых П.А. Костычев (1845-1895) и В.Р. Вильямс (1863-1939) связывали с ухудшением ее физических свойств, особенно с разрушением агрономически ценной структуры. На этой основе был сделан вывод о необходимости чередования культур путем введения в севооборот смеси бобовых и злаковых многолетних трав, способных восстанавливать физические свойства и структуру почвы.
Современные представления о севообороте связывают с явлением почвоутомления . Наиболее существенные причины почвоутомления следующие:
– односторонний вынос питательных веществ, недостаток микроэлементов;
– нарушение солевого баланса почвы, которое может наступить при высоких дозах внесения удобрений;
– нарушение физических и физико-химических свойств почвы, особенно при длительном возделывании пропашных культур;
– развитие патогенной микрофлоры и одностороннее преобладание одних групп микроорганизмов над другими;
– усиленное размножение вредителей;
– чрезмерное размножение злостных сорняков;
– сдвиг рН в неблагоприятную для растений сторону;
– накопление фитотоксичных веществ в почве (колинов).
Почвоутомление необходимо рассматривать как результат нарушения экологического равновесия в экосистеме «почва-растение», вследствие одностороннего воздействия на почву культурных растений. Определяющий фактор – перегруппировка микроорганизмов и увеличение вредной микрофлоры. Как правило, это естественная реакция микроорганизмов почвы на однокачественность поступающих ежегодно в почву растительных остатков.
Наиболее значительное количество токсичных видов найдено среди грибов – Penicilium, Aspergillus, Fusarium; среди бактерий – Pseudomonas. Из актиномицетов наибольшей токсичностью отличаются культуры с серым воздушным мицелием. Сегодня известно более 240 видов различных плесневых грибов, которые продуцируют около 100 токсичных соединений. Организация контроля содержания микотоксинов в почве является очень сложной проблемой.
Фитотоксическими свойствами на определенных стадиях разложения обладают остатки практически всех сельскохозяйственных культур. Например, остатки бобовых культур токсичны недолго, а зерновые колосовые сохраняют токсичность длительное время. Так, влияние растительных остатков пшеницы при их разложении в почве на развитие микрофлоры значительно отличается от воздействия растительной массы бобовых и крестоцветных растений. Количество бактерий через 30 суток после внесения первых составило 64 млн., люпина – 118 млн./г почвы. При этом отношение бактериальной и грибной флоры составило соответственно 1:0,003; 1:0,0002; 1:0,0005. Выявлено, что в процессе микробиологического разложения пожнивных остатков пшеницы в почве накапливаются вещества фенольной природы. Изучена динамика накопления фенолкарбоновых кислот, среди которых ванилиновая, n-кумаровая и феруловая кислоты особенно токсичны для растений [Картвелишвили, 1984].
В настоящее время без севооборотов невозможно преодолеть почвоутомление из-за накопления специфических веществ колинов (от лат. collide – сталкивать враждебно) – производных фенолов, хинонов, нафтизина, полипептидов и других соединений. В современных условиях это единственная причина почвоутомления, которую невозможно устранить другими способами, кроме как чередованием культур. Активность водорастворимых колинов характеризует токсичность почвы в условных кумариновых единицах (УКЕ). В качестве теста используют реакцию проростков высокочувствительных растений, как правило, крестоцветных (кресс-салат, редис, горох и др.).
С экологических позиций почвоутомление это механизм, с помощью которого система «почва-растение» освобождается от одностороннего воздействия искусственного растительного сообщества. В результате этого создаются условия для замены культурных растений естественным сообществом. Поэтому в монокультуре большое развитие получают сорные растения.
Почвоутомление сопровождается развитием болезней и вредителей: зерновых – корневыми гнилями, картофеля – ризоктониозом, льна – фузариозом и т. п. В тех случаях, когда накапливаются вредители и болезни, резко возрастают издержки производства из-за применения пестицидов и экологические риски.
На основе усредненных данных считаются возможными следующие экологически допустимые концентрации культур в севооборотах: зерновые культуры – 60-80%; сахарная свекла – 20-25%; кукуруза – 50-60%; конопля – 50%; картофель – 30-50%; подсолнечник и лен – 14-16%. Эти пределы могут несколько колебаться.
Озимая рожь на дерново-подзолистй почве дает одинаковый урожай по клеверному пару и после ячменя и овса, мало снижается урожай ржи при бессменной культуре на фоне удобрений. Высокие урожаи кукурузы и картофеля можно получать по любому предшественнику, а также при бессменных посевах.
Особая роль в преодолении почвоутомления принадлежит крестоцветным растениям с их уникальной способностью очищения почвы от инфекции – рапс, сурепица и др.
Многолетние травы как предшественники для зерновых культур – незаменимы. Они оструктуривают почву, обогащают растительными остатками, снижают эрозию, извлекают нитратный азот из глубоких слоев почвы, предотвращая его попадание в грунтовые воды.
Безусловно, севооборот является составной и необходимой составляющей любой системы земледелия. Однако использование севооборотов в современном земледелии сопряжено с рядом организационных и экономических проблем, Дело в том, что товаропроизводитель, соблюдая севообороты, вынужден заниматься сразу многими культурами, развивать растениеводство, животноводство и другие отрасли. В условиях рыночного хозяйствования это снижает рентабельность предприятия в целом, так как каждая группа культур требует своего комплекса технических средств для возделывания, хранения и переработки продукции, разноплановой технологии и специалистов. В этой связи Н.М. Тулайков (1875-1938) применительно к зерновому хозяйству писал (1963): «в основе специализированного хозяйства есть одно положение – это поставить основные растения в наилучшие условия существования и, если возможно, – сделать это в условиях монокультуры». «Вводимые в севооборот (помимо чистого пара) дополнительные к основному (пшенице) растения должны в наилучшей форме обеспечить высокие урожаи этого главного растения».
Противоречие между плодосменом и специализацией земледелия существовало всегда и существует по настоящее время. По всей видимости, в современных условиях оно даже обострено. Полностью решить противоречие пока не представляется возможным, но в значительной мере его можно сгладить, следуя по пути интенсификации производства.
Система севооборотов, структура посевных площадей в хозяйстве определяются специализацией сельскохозяйственного производства. С одной стороны они должны учитывать общественные потребности (рынок, госзаказ), с другой – агроэкологические особенности земли, как основного средства производства. Соответствие агроэкологических особенностей земель агробиологическим требованиям сельскохозяйственных культур (сортов) – непременное условие рационального земледелия.
В связи с динамикой рынка, временной изменчивостью метеорологических условий (по годам), изменений в финансовом обеспечении хозяйства севообороты и структуру посевных площадей нельзя считать незыблемыми на длительный период времени. Они должны быть гибкими, и сообразно экономической и экологической динамике, предусматривать возможность для корректировки применительно к агропроизводственным группам земель.
Контрольные вопросы
1. Понятия «севооборот», «структура посевных площадей».
2. Типы и виды севооборотов.
3. Принципы формирования севооборотов.
4. Причины почвоутомления.
5. Экологически допустимые концентрации сельскохозяйственных культур в севообороте.
6. Противоречие между требованием соблюдения севооборотов и специализацией земледелия.
Тема 2.4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВ (лекция)
Севооборот - это научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и паров на полях в течение определенного времени. Севооборот - основа системы земледелия.
Площадь, отведенную под севооборот, разбивают на несколько приблизительно равных участков - полей. В определенной последовательности согласно чередованию каждую культуру высевают на каждом из полей, и она проходит за время чередования (ротации) через все поля.
Значение севооборота в повышении плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур огромно.
Если на поле долгое время выращивают одну и ту же культуру, то в почве постепенно возникает недостаток того элемента питания, который больше всего потребляется растением. Происходит одностороннее истощение почвы. В севообороте чередуют растения с разной длиной корневой системы, которые используют питательные вещества различных почвенных горизонтов. Кроме того, растения неодинаково влияют на содержание в почве элементов питания. Горчица, овес, гречиха и некоторые другие растения с помощью корневых выделений переводят труднодоступные соединения фосфора в усвояемую форму. Бобовые культуры обогащают почву азотом.
Севооборот - агротехническое средство борьбы с болезнями, вредителями и сорными растениями. При чередовании культур для них создаются неблагоприятные условия, численность их снижается. Таким образом, севообороты повышают плодородие почвы, помогают рационально использовать её питательные вещества и вносимые удобрения. Повышается урожайность, улучшается качество продукции.
Севообороты различаются в зависимости от вида продукции: полевой (для получения зерна, технического сырья, например картофеля); кормовой, в том числе прифермский и сенокосно-пастбищный (для производства преимущественно сочных и грубых кормов, для выращивания трав на сено и для выпаса скота); специальный (для получения овощей, табака, конопли, эфирномасличных культур).
Севообороты различаются и по соотношению сельскохозяйственных культур и пара (не занятого в течение вегетационного периода поля): зернопаровой (зерновые занимают большую часть пашни, и имеется поле чистого пара); зернопаропропашной (чередуются пары, пропашные, зерновые культуры); зернопропашной (посевы зерновых чередуются с пропашными культурами и занимают половину и более площади пашни); плодосменный (зерновые занимают не более половины площади пашни и чередуются с пропашными и бобовыми культурами), травопольный (с многолетними травами).
Для борьбы с эрозией почвы вводят и осваивают почвозащитные севообороты. Например, для борьбы с водной эрозией в них значительную площадь занимают многолетние травы, отсутствуют пропашные культуры.
В зависимости от специализации хозяйства и почвенно-климатических условий используют различные севообороты. Например, в степных засушливых районах Сибири, Казахстана, Урала и Поволжья преобладают полевые зернопаровые и зернопаропропашные севообороты с короткой ротацией: 1 - пар чистый, 2–4 - яровая пшеница, 5 - ячмень, овес; 1 - пар чистый, 2–3 - яровая пшеница, 4 - кукуруза на силос, 5 - яровая пшеница, 6 - ячмень, овес.
В Краснодарском крае широко распространены зернопрбпашные севообороты с длинной ротацией: 1 - занятой пар (эспарцет), 2–3 - озимая пшеница, 4 - подсолнечник, 5 - озимая пшеница, 6 - кукуруза на силос, 7–8 - озимая пшеница, 9 - сахарная свекла, кукуруза на зерно, 10 - ячмень яровой с подсевом эспарцета.
Часто хозяйство имеет несколько севооборотов, в зависимости от специализации и почвенно-территориальных условий, т. е. образуется система севооборотов.
Проект системы севооборотов разрабатывается в хозяйствах одновременно с проектом внутрихозяйственного землеустройства, это важнейшая его часть.
С.А. Замятин, к.с.х.н. В.М. Изместьев, к.с.х.н. Н.А. Кривощекова
Марийский НИИСХ
Повышение плодородия почвы и биологической интенсификации земледелия актуально во всем мире. Свидетельством тому является крупномасштабная деградация почвенного покрова не только в агроландшафтах, но и в экосистеме в целом .
На основании имеющихся общепринятых экспериментальных данных можно констатировать, что баланс между биогенными (биологическими) и техногенными (антропогенными) факторами нарушен не в пользу первых. Поэтому сегодня правомерно говорить о задачах и путях повышения роли биологических факторов, их интенсификации в современном и мировом земледелии .
Длительная эксплуатация дерново-подзолистых почв привела к ухудшению их физических и физико-химических свойств, в результате чего повсеместно отмечается снижение уровня устойчивости их продуктивности. Деградация дерново-подзолистых почв обусловлена в первую очередь, снижением в них запасов органического вещества.
Дерново-подзолистые почвы составляют 86% пашни Республики Марий Эл. Они не отличаются высоким естественным плодородием. Самым высоким эффективным плодородием обладает верхний десятисантиметровый слой почвы. Механическая обработка влечет за собой глубокие изменения биологических свойств почвы, которые вновь восстанавливаются через два с половиной -три месяца .
Исследования в полевых севооборотах с различной степенью насыщенности зерновыми культурами проводились на опытном поле Марийского НИИСХ и вводились одним полем с ротацией культур во времени. Проведено две закладки стационарного опыта в 1996 и 1998 гг. на дерново-подзолистой среднесуглинистой, хорошо окультуренной почве с высоким содержанием подвижных форм фосфора и обменного калия.
Схемы севооборотов: 1 севооборот (овес + клевер, клевер 1 г.п., яровая пшеница, вика/овес (зерно), озимые, ячмень). 2 севооборот (вика/овес (зан. пар), озимые, ячмень, картофель, вика/овес (зерно), яровая пшеница). 3 севооборот (вика/овес (зерно), яровая пшеница, картофель (навоз 80 т/га), ячмень + клевер, клевер 1 г.п., озимые). 4 севооборот (ячмень + клевер, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимые, картофель, овес).
Во второй ротации севооборотов помимо общепринятой агротехники полевых культур ведется изучение влияния нетрадиционных источников органических удобрений (измельченная солома, корнепожнивные остатки клевера, отторгаемого на высоком срезе) на плодородие почвы.
Так, за две ротации полевых севооборотов содержание гумуса в почве возросло во всех изучаемых севооборотах на 0,12-0,46%, особенно на фоне внесения минеральных удобрений и в 3 севообороте при применении органических удобрений.
По показателю кислотности почвенного раствора за две ротации всех изучаемых севооборотов отмечается слабая тенденция к подкислению почвы. Большее подкисление почвы отмечается на вариантах при применении минеральных удобрений.
За период наблюдений содержание в почве подвижных форм фосфора сохранилось на исходном уровне, хотя при внесении минеральных удобрений отмечается некоторое повышение значения данного показателя.
Исследования по изучению группового состава гумуса проводились нами в 2009 г. Содержание общего углерода в почве при обычной технологии составило 1,13%, при запахивании соломы и клеверного сидерата - 1,23%, при внесении минеральных удобрений - 1,15%, без внесения таковых - 1,20%.
Следует отметить, что показатели содержания углерода гуминовых кислот для дерново-подзолистой почвы в опыте согласуются с данными Тюрина и Кононовой (12-20%), приведенные А.Е. Возбуцкой (1968). В составе гумуса преобладали фульвокислоты, что характерно для дерново-подзолистых почв.
Важной качественной характеристикой гумуса почвы является величина соотношения содержания гуминовых кислот к фульвокислотам. В среднем по фонам удобрения его значения составляли: при обычной технологии и на фоне с минеральным удобрением - 0,68, при запашке соломы и на фоне без удобрений - 0,72.
Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что содержание гумуса в почве имело тенденцию к его повышению, по содержанию кислотности почвы отмечается слабая тенденция к подкислению почвы. Содержание подвижных форм фосфора в почве осталось на прежнем уровне, а по содержанию обменного калия выявлена тенденция к его уменьшению. В составе гумуса преобладают фульвокислоты, что характерно для дерново-подзолистых почв.
Литература
1. Кузнецова Е. Повышение плодородия почвы и урожайности агроценозов в РФ / Е. Кузнецова, Е. Закабунина, Д. Попов // Главный агроном. - 2010 - № 4. - С. 9-10. 2. Кузнецова Е. Влияние экологической среды, лесных и сидеральных культур на повышение плодородия почвы и урожайность агроценозов / Е. Кузнецова, Е. Закабунина, С. Сергеев, Д. Попов, М. Бурдюгов // Главный агроном. - 2010 - № 6. - С. 8-10. 3. Христофоров Л.В. Пути повышения плодородия дерново-подзолистых почв Республики Марий Эл. /Л.В. Христофоров, Г.В. Пидалин // Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства // Сборник материалов международной научно-практической конференции посвященной 50-летию кафедры общего земледелия. - Пенза: РИО ПГСХА, 2004. - С. 42-43.
Разработку любой научно аргументированной системы земледелия начинают с обоснования структуры посевов различных культур с учетом их биоклиматического потенциала, то есть с проектирования севооборота.
Подбором культур в севообороте можно существенно изменить структурность почвы, улучшить ее агрофизические свойства, снизить затраты на использовании энергоемкой техники.
Включение в севооборот растений с глубоко идущей корневой системой - люцерны, донника белого - играет положительную роль в разрыхлении уплотненных подпахотных горизонтов, что приводит к существенной прибавке урожая последующих культур.
На дерново-подзолистых почвах Московской области при возделывании после озимых пожнивного сидерата горчицы в зерновом севообороте на 50 % площади количество водопрочных агрегатов под ячменем за два года увеличивалось в среднем на 6,6 %.
Включение сидеральных посевов в севооборот способствовало улучшению структурного состояния среднесмытых черноземных почв в условиях Ростовской области.
Всякая попытка недооценки севооборота, переход на монокультуру или частая повторяемость культуры в севообороте неминуемо приводят к серьезным негативным последствиям, ухудшению фитосанитарного состояния почвы и посевов.
Д. Н. Прянишников в статье «Севооборот и его значение в поднятии урожайности» писал, что причины, по которым правильное чередование культурных растений в севообороте оказывается более продуктивным, чем непрерывное возделывание одной и той же культуры, можно разделить на четыре группы:
причины химического порядка, то есть различия в химическом составе растений и потреблении ими питательных веществ;
причины физического порядка, то есть различия в состоянии почвы и ее влажности после уборки различных культур;
причины биологического порядка, то есть разное отношение культур к болезням, вредителям и сорным травам;
причины экономического порядка, то есть различия в количестве и распределении во времени труда, затрачиваемого на выращивание культур, их разное значение для хозяйства.
По данным Н. Я. Колосова, бессменное возделывание озимой пшеницы приводит к увеличению засоренности посевов в 2,8...6,1 раза, поражаемости озимой пшеницы корневыми гнилями в 1,6...2,5 раза и к существенному увеличению заселения посевов вредителями хлебных злаков.
По данным Макушинского опытного поля (Курганская область), засоренность почвы семенами горца вьюнкового при бессменной культуре яровой пшеницы составила, млн шт/га: в первый год - 62,3; во второй год - 85,6 и в третий год - 105.
При возделывании в звеньях севооборота пожнивных промежуточных культур на зеленое удобрение общее количество сорных растений снижается на 50...60 %, а численность трехреберника непахучего, василька синего, хвоща полевого, бодяка полевого - в два раза. Введение в севообороты пожнивной горчицы способствовало уменьшению и запасов семян сорняков в почве. Так, в севообороте с одними зерновыми культурами в пахотном слое находилось 380 семян сорных растений, а при возделывании сидеральной горчицы - 290 семян на 1 кг почвы. При разложении в почве зеленой массы сидерата снижается жизнеспособность находящихся в ней семян сорняков.
Интенсивность регулирующего воздействия различных сельскохозяйственных культур на сорный компонент агрофитоценоза определяется главным образом двумя факторами: способностью самой культуры подавлять сорные растения и особенностями технологии ее возделывания. Высоким уровнем конкурентоспособности по отношению к сорнякам характеризуются озимые зерновые культуры, многолетние травы; средним уровнем - ячмень, овес, подсолнечник и слабым - яровая пшеница, лен, картофель.
Несмотря на то что современное земледелие располагает широким набором средств борьбы с сорняками и вредителями, севооборот продолжает оставаться наиболее доступным и эффективным средством регулирования их численности. Также рекомендуется снижение применения азотных удобрений, так как в результате этого уменьшается вредоносность насекомых. При ограничении использования пестицидов или при полном отказе от них возрастает количество полезных насекомых в почве. Успешно подавляют сорняки быстрорастущие высокостебельные культуры, активно формирующие мощную вегетативную массу.
Таким образом, при помощи севооборота предполагается решать многие задачи - поддерживать плодородие почвы, обеспечивать защиту растений от сорняков, вредителей и болезней, сокращать число обработок почвы.
Один из важнейших факторов севооборота при альтернативном земледелии - наличие в нем клевера, люцерны и других бобовых культур.
По данным Д. Н. Прянишникова, после того как в Европе были введены плодосменные севообороты с посевом клевера, средняя урожайность зерновых культур поднялась с 0,7 до 1,6 т/га. В Сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева (ныне РГАУ - MCXA им. К. А. Тимирязева) на дерново-подзолистой почве в шестипольном севообороте с клевером однолетнего пользования на протяжении 50 лет получали 1,34 т/га ржи (без внесения минеральных удобрений). В том же севообороте, но без клевера было получено лишь 0,67 т/га.
При выращивании сельскохозяйственных культур около 50 % расходуемой энергии приходится на азотные удобрения, поэтому введение в севооборот азотфиксирующих бобовых культур дает самую реальную возможность сбережения энергии. Однако сельское хозяйство является единственной отраслью экономики, где происходит химико-биологическое накопление энергии, в то время как в других отраслях эта энергия, накопленная за миллионы лет в виде нефти, угля и газа, активно расходуется. Поэтому лучше сокращать процессы, связанные с потреблением энергии, чем внедрять энергосберегающие процессы.
Дальнейшее совершенствование структуры посевных площадей и севооборотов служит важным резервом стабилизации земледелия, увеличения урожайности и валовых сборов зерна, производства кормов и продукции технических культур.
Севообороту принадлежит важная роль в регулировании почвенного плодородия. Севооборот способствует лучшему использованию почвенной влаги, в значительной степени предотвращая отрицательное действие засухи и эрозии почвы, служит агротехническим средством борьбы с вредителями и болезнями, сорной растительностью, дает возможность сконцентрировать приемы обработки почвы и применение удобрений в одной ротационной системе.
В севооборотах структура посевных площадей тесно увязана как с природными ресурсами, так и с программой производства зерна, кормов и другой продукции земледелия, то есть с конкретными производственными задачами хозяйства, с его направлением и специализацией, перспективами развития и экономикой, а также с насыщением ведущей культурой (или культурами) и рядом организационных мероприятий. При оптимальной структуре посевных площадей чередование культур в севообороте должно предусматривать наиболее высокий выход продукции и способствовать восстановлению почвенного плодородия.
Севооборот продолжает оставаться доступным и эффективным агротехническим средством восстановления плодородия почв, защиты их от разрушения водной и ветровой эрозией, поддержания благоприятного фитосанитарного состояния посевов.
Еще в 1867 г. А. В. Советов в работе «О системах земледелия» обобщил существовавшие тогда представления о плодосмене. Он отмечал, что при использовании плодосмена улучшаются физические свойства почвы за счет накопления перегноя, замедляется ее истощение, так как чередуются культуры не только истощающие, но и обогащающие почвенное плодородие. Плодосменность способствует очищению почвы и посевов от сорной растительности, получению более высокого урожая. По данным А. Ф. Сафонова, А. А. Алферова, М. А. Золотарева., в севообороте по сравнению с монокультурой увеличивается урожайность озимой ржи и овса в 1,5...2,0 раза.
На слабовыщелоченных черноземах при бессменном возделывании урожайность сахарной свеклы без удобрений составила 15,5 т/га, или она была на 12,3 т/га ниже, чем после пшеницы в севообороте. На фоне удобрений эта разница снижалась до 0,81 т/га.
Проблема правильного использования земли, ее сохранения и улучшения весьма актуальна для всего человечества.
Каждая культура резко изменяет почвенные условия для последующей культуры в севообороте.
Эти изменения в зависимости от вида культуры и технологии ее возделывания могут быть положительными или отрицательными. Одна и та же культура на различных почвах и при разных климатических условиях оказывает разное воздействие на почву. Ее воздействие тем больше, чем выше урожай и чем дольше она здесь остается.
Как справедливо отмечали М. И. Сидоров и др., успешное возделывание растений в агроценозах возможно только в севообороте, основанном на плодосмене, когда чередуются культуры с высоким и низким содержанием азота в биомассе (например, горох - озимые, сахарная свекла - ячмень и др.). С помощью севооборота можно направленно регулировать влияние растений на свойства и плодородие почвы. При чередовании культур на принципах плодосмена копируются природные условия, то есть агроценоз как бы приближается к биоценозу.
Севооборот - это важнейший биолого-экономический фактор. Он облегчает борьбу с вредителями, болезнями и сорняками.
При большой доле в севообороте зерновых культур сильно развиваются гнили и размножаются многие вредители (жужелицы, тли, нематоды).
Подсолнечник - одна из тех культур, для которой требуется особенно строгое соблюдение чередования в севообороте. Возвращение его на прежнее место раньше чем через 7...8 лет вызывает поражение растений ложной мучнистой росой, заразихой и др. Урожай маслосемян при этом может снизиться на 50...70 %, а содержание жира в них - на 3...5 %.
Сахарную свеклу размещают в одном и том же поле севооборота не раньше чем через 3...4 года; в противном случае происходит накопление в почве корневой тли, нематоды и других болезней и вредителей. Например, на Льговской опытно-селекционной станции (Курская область) увеличение насыщения севооборотов сахарной свеклы с 20 до 30 % и возвращение этой культуры на прежнее поле через два года (а не через пять лет, как рекомендуют) привело к увеличению поражаемости ее корнеедом с 12 до 43%, снижению густоты насаждения растений на 14 тыс., урожайности и сахаристости корнеплодов соответственно на 11,8 т/га и на 16 %.
В севообороте культуры чередуют во времени так, чтобы это отрицательно влияло на цикл развития сорняков, вредителей и болезней. Кроме того, неодинаковая устойчивость к ним разных культур, а также корневые выделения некоторых культур способствуют улучшению фитосанитарного состояния почв. Чем более обосновано чередование культур в севообороте, тем выше фитосанитарный эффект.
Некоторые культуры посредством своих корневых выделений улучшают фитосанитарное состояние почв. Такая форма взаимодействия у высших растений называется «аллелопатией». Аллелопатическая активность культурных растений представляет интерес с точки зрения использования ее в севообороте для биологической борьбы с сорными растениями. Примером могут быть однолетние и многолетние травы: вика, люпин желтый, которые угнетают пырей ползучий; вьюнок полевой и другие сорняки, а также гречиха, лен, овес, отрицательно влияющие на осот; пырей ползучий и другие сорняки.
При включении в севооборот наравне с основными культурами промежуточных и сидеральных культур суммарный урожай с поля в любом случае оказывается в 1,5 раза выше, чем при выращивании на поле одной культуры. Интенсивное использование земли способствует также более рациональному применению техники в течение сельскохозяйственного года, в результате резко повышается производительность труда.
В севообороте более рационально используется эффективное и потенциальное плодородие почв. Культуры плодосмена различаются химическим составом, а следовательно, потребность их в количестве и соотношении питательных элементов разная.
Важное значение севооборота заключается в том, чтобы обеспечить научно обоснованное чередование культур, при котором не было бы отрицательного баланса гумуса в почве. Если создается отрицательный баланс, он должен быть устранен с помощью внесения навоза или навоза совместно с минеральными удобрениями. Также необходимо иметь в севообороте посевы многолетних трав.
Включение в севооборот посевов промежуточных и сидеральных культур приводит к увеличению содержания в почве азота и оксида кальция (в три, девять раз больше, чем в навозе). Такой состав растительных остатков благоприятствует синтезу гумуса, является условием образования водопрочной структуры, повышения эрозионной устойчивости почвы.
В Центрально-Черноземном регионе России выращивание двух урожаев в год вызвало увеличение содержания органического вещества в почве. Отмечено также, что повторные посевы предупреждали вымывание нитратов и других питательных веществ.
В южных районах Украины, Средней Азии также наблюдалось увеличение содержания органического вещества в почве при насыщении севооборотов промежуточными и сидеральными культурами. В условиях с коротким вегетационным периодом (Калининская область) введение в севооборот пожнивной горчицы привело к повышению запасов органического вещества в почве на 2,48...4,48 т/га.
Возделываемые культуры в соответствии с биологическими особенностями и химическим составом выносят из почвы питательные вещества в разном соотношении, вследствие чего при чередовании культур сохраняется баланс питательных веществ в почвенном растворе. Например, бобовые культуры способны фиксировать азот из воздуха и обогащать им верхние слои почвы. При чередовании в севооборотах бобовых и небобовых культур улучшается азотный режим почвы. Люцерна и гречиха способны использовать фосфаты из труднорастворимых соединений, тогда как пшеница, картофель, сахарная свекла могут поглощать только их подвижные формы. При чередовании между собой упомянутых групп культур лучше используется фосфатный фонд почвы.
Влияние возделываемых растений на плодородие почвы зависит от технологии выращивания, количества и качества корневых остатков. По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные полевые культуры можно разделить на три группы:
многолетние бобовые и злаковые травы, оставляющие в почве наибольшее количество биомассы;
однолетние зерновые и зернобобовые культуры;
пропашные культуры.
Чередование культур в севообороте дает возможность равномерно распределять по полям поступающие послеуборочные остатки, регулировать их разложение и возврат в почву питательных веществ.
При беспрерывном (в течение теплого периода года) возделывании культур в севообороте предупреждаются непродуктивные потери питательных веществ и влаги, повышаются биологическая активность почвы и содержание гумуса. Значительна роль промежуточных и сидеральных посевов и в очистке полей от сорняков, вредителей, и в защите растений от болезней. Промежуточные и сидеральные посевы способствуют удалению из почвы остаточных количеств пестицидов. Уплотненное использование пашни - мощное средство борьбы с ветровой и водной эрозией почв, а также один из резервов повышения ее продуктивности.
Чередование культур в севообороте в большей мере, чем монокультура, оказывает положительное влияние на агрофизические свойства почвы. Например, при чередовании культур со стержневой и мочковатой корневой системой улучшаются структура и водно-физические свойства почвы, снижается ее плотность.
При монокультуре пропашных и зерновых культур уплотняется подпахотный слой, создаются предпосылки для развития водной и ветровой эрозии, ухудшаются физические свойства почвы, ее структура.
Результаты исследований показывают, что при возделывании пшеницы в севообороте, особенно после клевера, многолетних и однолетних трав, водно-физические свойства почвы значительно лучше, чем при бессменном посеве.
При выпадении дождей непосредственно на почву происходит нарушение структуры в ее поверхностном слое. Без растений водопрочная структура не обеспечивает в течение длительного времени регулирование поверхностного стока. Особенно быстро она разрушается под пропашными культурами. В связи с этим пропашные культуры рекомендуют возделывать с промежуточными культурами при обязательной минимализации обработок почвы.
Севооборот - важное агротехническое мероприятие. При чередовании зерновых культур сплошного посева с пропашными поддерживается хорошее структурное состояние почвы. Кроме того, в севообороте ведут систематическую борьбу с сорняками механическими, экологически чистыми приемами. В освоенном научно обоснованном севообороте можно проводить борьбу с сорняками практически без применения гербицидов. К тому же эффект от системы удобрения, обработки почвы, мероприятий по защите растений, внедрения высокопродуктивных сортов значительно возрастет, если их применяют в севообороте.
Большое значение севообороту в борьбе с сорняками и в повышении урожайности сельскохозяйственных культур придавал Д. Н. Прянишников. Он подчеркивал важную роль чередования озимых и яровых культур, а также введения в севооборот пропашных культур и многолетних трав.
По сравнению с монокультурой в севообороте легче решать многие организационно-экономические вопросы, в частности более равномерно планировать и выполнять сельскохозяйственные работы. Кроме того, отведение поля под пар возможно только в севообороте. В этом случае значительно облегчаются выбор места и проведение таких мероприятий, как внесение органических удобрений, посев сидеральных культур, химическая мелиорация почв, борьба с сорняками.
Севооборот является основой комплекса защитных мероприятий, с помощью которых можно с учетом биологии сельскохозяйственных культур и особенностей технологии их возделывания эффективно регулировать численность и видовой состав сорного компонента агрофитоценоза.
В опытах, проведенных в Чехии, засоренность посевов при 4...6-летнем повторном выращивании зерновых колосовых культур возросла до 300...440 шт/м2, что почти в 10 раз выше по сравнению с уровнем засоренности этих культур в плодосменном севообороте.
Севооборот как фитосанитарный фактор оказывает заметное влияние не только на количественный, но и на качественный состав сорного компонента агрофитоценоза. Бессменное возделывание сельскохозяйственных культур, особенно сплошного посева, влечет за собой усиленное размножение специализированных для данной культуры сорняков, и за счет этого резко возрастает общий уровень засоренности посевов и почвы. Своевременное выполнение агротехнических мероприятий при условии соблюдения севооборота приводит к полному уничтожению сорняков в посевах сельскохозяйственных культур. Выполнение данных мероприятий - важное условие получения высоких урожаев.
Таким образом, реализовать потенциальную продуктивность растений возможно только при высокой культуре земледелия, наличии научно обоснованного севооборота, который имеет ряд преимуществ по сравнению с монокультурой:
положительно влияет на воспроизводство плодородия почвы;
способствует улучшению ее химических, физических и биологических свойств;
существенно облегчает борьбу с вредителями, болезнями растений, сорняками.
Следовательно, севооборот - это комплексное многоцелевое агротехническое мероприятие, решающее многие агрономические задачи. При его использовании сводятся к минимуму отрицательные влияния, возникающие при бессменных посевах. Так, при монокультуре из-за особенностей культур и технологий их возделывания происходят накопление фитотоксичных веществ в почве, развитие фитопатогенной микрофлоры, одностороннее развитие некоторых групп микрофлоры в ущерб другим группам, нарушение структуры и физико-химических свойств почвы и баланса элементов питания при их одностороннем выносе, что в целом ведет к почвоутомлению - снижению и даже потере почвенного плодородия.
При чередовании культур в севообороте с различным вегетационным периодом, наличии достаточного времени между уборкой одной культуры и посевом другой можно выращивать промежуточные культуры на корм и сидераты, вносить органические удобрения, применять механические способы борьбы с сорняками, что способствует разложению растительных остатков.
Таким образом, только при правильном чередовании культур в севообороте можно проводить агромероприятия. Севооборот также служит основой научного ведения хозяйства при любом направлении земледелия. При соблюдении севооборота облегчается решение комплекса агрономических задач по получению устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и продукции растениеводства лучшего качества.
Севооборот является основной составной частью системы земледелия. Это научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и паров во времени и на территории или только во времени на одном поле. Значение его очень велико и рассматривается с разных точек зрения - планово-экономической, организационно- хозяйственной и агротехнической. Основными задачами севооборота являются: 1) повышение плодородия почвы и рациональное использование ее питательных веществ; 2) увеличение урожайности и повышение качества растениеводческой продукции; 3) уменьшение засоренности посевов, их поражаемости болезнями и вредителями; 4) уменьшение вредного влияния ветровой и водной эрозии почвы. Чередование сельскохозяйственных культур выражается схемой севооборота. Схема севооборота-это перечень групп сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования » севообороте. Ротация в севообороте - это период, в течение которого куль туры и пар проходят через каждое поле в последовательности» установленной схемой севооборота. В ротационной таблице освещается план размещения культур и паров по полям и годам на период ротации. Каждый севооборот состоит из определенного количества звеньев. Звено севооборота - это часть севооборота, представляющая сочетание двух-трех разнородных культур или паров. Напри мер, звенья севооборота по полю, восстанавливающему плодородие почвы: паровое звено-1) чистый пар; 2) озимые; пропашное звено-1) пропашные; 2) зерновые; травяное звено- 1) клевер; 2) озимые; 3) пропашные. Научные основы чередования сельскохозяйственных растений. Планово-экономическое значение состоит в безусловном выполнении плана производства и продажи государству сельскохозяйственной продукции при полном удовлетворении внутрихозяйственных потребностей. В этих целях с учетом концентрации и специализации разрабатывается научно обоснованная структура посевных площадей. Она составляет экономическую основу севооборота. Организационно-хозяйственное значение севооборота выражается в наиболее рациональном и высокопроизводительном использовании техники и рабочей силы в интересах увеличения производства сельскохозяйственной продукции при наименьших затратах труда и средств на единицу продукции. Агротехническое значение севооборота состоит в рациональном использовании пахотных земель и способах расширенного воспроизводства почвенного плодородия. Главным признаком севооборота является непременное периодическое или ежегодное чередование культур на каждом поле севооборота. Чередование культур вызывается рядом причин. Изучение этих причин и разработка мероприятий по их устранению или уменьшению отрицательного влияния на урожайность составляют агротехнические, или естественнонаучные, основы севооборота.
8. Понятие об обработке почвы ее значение. Виды и приемы обработки почвы.
Сочетание научно обоснованных приемов и способов обработки получило в практическом и научном земледелии общее название «системы механической обработки почвы».Система механической обработки почвы - совокупность приемов основной и поверхностной, способов отвальной и безотвальной обработки на разную глубину, которые осуществляются машинами и орудиями, а также комбинированными агрегатами. Эти приемы и способы имеют определенную, логически взаимосвязанную последовательность и направлены на решение задач в соответствии с почвенно- климатическими условиями зоны, засоренностью полей, биологическими особенностями и агротехническими требованиями различных сортов возделываемых культур. Современные системы обработки почвы должны быть энергоре- сурсосберегающими и почвозащитными, неразрывно связанными с другими элементами прогрессивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Существуют следующие виды обработки почвы: 1) основная - на глубину от 16 до 24 см и более, существенно изменяющая сложение почвы. К ней относятся вспашка, безотвальная обработка плугами, глубокая плоскорезная обработка, фрезерование, чизелевание и некоторые специальные приемы; 2) поверхностная - на глубину до 8-10 см, выполняется боронованием, культивацией, лущением, дискованием, прикатыва - нием, шлейфованием и др.; 3) мелкая - от 8 до 16 см, проводится и теми и другими приемами. Под основной обработкой понимают первую наиболее глубокую обработку почвы при помощи вспашки. Вспашку выполняют плугами с отвалами различной конструкции, что определяет несходство технологических операций по составу и качеству исполнения. Плуги с винтовыми отвалами хорошо оборачивают пласт почвы, но плохо его крошат, напротив, плуги с цилиндрической поверхностью отвала хорошо крошат пласт почвы, но плохо его оборачивают. Прием - это однократное воздействие на почву рабочими органами машин или орудий. Приемы механической обработки почвы делятся на две группы: основной и поверхностной обработки. Под приемами основной обработки понимается механическое воздействие на почву рабочими органами почвообрабатывающих машин и орудий на всю глубину пахотного слоя или глубже при его углублении, но не менее чем на 18-20 см, чтобы придать почве мелкокомковатое состояние с благоприятным строением. Приемы основной обработки почвы являются наиболее энергоемкими, но одновременно с их помощью решаются многие задачи. Посредством приемов основной обработки при углублении пахотного слоя создаются предпосылки для дальнейшего увеличения его мощности и окультуренности почвы. По мнению основоположника земледельческой механики академика В. П. Горячкина, вспашка как наиболее распространенный прием основной обработки почвы является самой важной, самой продолжительной, самой дорогой и самой тяжелой работой. На ее выполнение расходуется до 40 % энергетических и 25 % трудовых затрат. В настоящее время распространены следующие приемы основной обработки почвы: а) культурная вспашка (плугами с предплужниками); б) обработка орудиями специальных конструкций (ярусные плуги, плуг Мальцева, глубокорыхлители, культиваторы); в) обработка фрезерной машиной; г) обработка дисковыми плугами, образование щелей щелерезами на 35-50 см и другие. Под приемами поверхностной обработки почвы понимается однократное механическое воздействие на нее рабочими органами почвообрабатывающих машин и орудий на глубину до 12-14 см. К приемам поверхностной обработки относятся: лущение отвальными и дисковыми (орудиями) лущильниками; культивация с подрезающими и рыхлящими рабочимиорганами, в том числе штанговыми культиваторами и плоскорезами; окучивание окучни- ками; боронование различными типами борой с разными формами рабочих органов; шлейфование шлейф-волокушами, шлейф-боронами; прикатывание различными типами катков с разной формой рабочей поверхности; малование; поделка валиков, борозд, лунок, грядок и гребней.
