Как связан севооборот с плодородием почвы. Современные проблемы науки и образования
Исследования, проведённые в стационарном опыте по изучению севооборотов
(ВНИИЗХ), показывают, что в среднем за годы исследований(1968 –1978гг.) из
изучаемых предшественников больше всего органических остатков оставляют
многолетние травы, затем кукуруза и горохо-овсяная смесь. Из зерновых-пшеница,
посеянная по чистому пару. Накопление растительных остатков, в целом по севооборотам, ежегодно и за многолетний период изменялось в зависимости от структуры посевных площадей и чередования культур. Пятипольный зернопаровой
севооборот с выводным полем многолетних трав оказался наиболее приемлемым по этому показателю в местных условиях, так как здесь поступление растительных остатков в среднем за год было 12%, а в 4х-польном зернопропашном –
всего 6,3%. Большое значение имеет и качественный состав растительных остатков. В органических остатках многолетних трав содержится больше азота и фосфора, чем после пшеницы и ячменя, в то же время горохо-овсяная смесь по обогащению почвы азотом, фосфором и калием не уступает многолетним травам.
Путём научно обоснованного чередования культур можно в определённой мере
регулировать накопление органических остатков в почве. Данные исследований показывают, что по обогащению почвы азотом лучшее место занимают 6-польный
зернопаровой севооборот с однолетними бобово-злаковыми травами и 5-польный
зернопаровой севооборот с полем многолетних трав. Эти же севообороты оказались лучшими и по обеспечению фосфором. Бессменное возделывание пшеницы или зерновых ведет к снижению накопления органических остатков.
Целостное представление об изменении баланса органического вещества в почвах Северного Казахстана можно составить, используя данные его прихода и отчуждения с урожаем. Накопление гумуса в почве – процесс длительный. Из всех поступающих в почву органических остатков лишь 22-30% могут превращаться в гумусовые вещества. По утверждению А.Н.Шенявского(1973), из соломы может образоваться до 10% гумуса, из корней икорневых шеек растений – до18%, из навоза – до20-40%.
Величина органических остатков в процентах от исходного количества, используемая на образование гумусовых веществ, называется изогумусовым коэффициентом, который применяется для расчёта баланса органического вещества с помощью уравнения: Б= Аа – 20УН
где Б - баланс гумуса, кг/га;
А – количество корневых и пожнивных остатков, ц/га;
а – изогумусовый коэффициент, %;
У - урожайность основной продукции, ц/га;
Н – вынос азота с 1ц урожая, кг;
20 – коэффициент перерасчёта на потери гумуса из почвы.
По результатам исследований В.И. Рылушкина (1977), проведённых на чернозёмах обыкновенных Целиноградской области, установлено, что общие запасы гумуса в горизонте А+В составили 249т/га. При использовании этих почв для посева пшеницы с урожайностью 14,5ц/га невосполненная убыль гумуса на гектаре доходит до157,6кг или ежегодно теряется 0,06%, а на южных карбонатных чернозёмах при урожайности пшеницы 15,1ц/га, безвозвратно теряется до 206кг/га гумуса или 0,13%.
Совсем иное положение складывается на этих же почвах при посеве многолетних трав. За счёт обильного обогащения почвы корневыми остатками менее выраженного процесса минерализации органического вещества на таком фоне получается положительный баланс гумуса. Так, при средней урожайности сена житняка второго года жизни 12ц/га увеличение гумуса, к имеющимся 128т/га в пахотном горизонте, составило285 кг/га.
Это говорит о том, что бессменное возделывание пшеницы в северных районах Казахстана сопряжено с отрицательным балансом гумуса, поэтому существенно повлиять на ход изменения органического вещества почвы можно путём внесения органических и минеральных удобрений, оставления соломы на полях, введения в севооборот многолетних трав.
Внесение или оставление соломы на полях является самым простым и удобным способом, который существенно влияет на устранение бездефицитного баланса гумуса. Например, в обобщённых исследованиях по Северному Казахстану (А.А. Зайцева,1974; В.И. Кирюшин, И.Н.Лебедева,1972) установлено, что только оставление стерни на поверхности почвы способствовало увеличению содержания гумуса за семилетний период на 0,26%.
Таким образом, рациональное сочетание таких агротехнических приёмов, как внесение минеральных удобрений в рекомендованных дозах, оставление стерни, разбрасывание соломы, внесение органических удобрений, применение рекомендуемых севооборотов, системы обработки почвы и др. может существенно повлиять на изменение содержания органического вещества, сведя его потери к бездефицитному балансу.
Почвы Северного Каазахстана бедны доступными формами фосфора. Единственный путь улучшения фосфорного режима почвы – это внесение фосфорных удобрений в рекомендованных дозах.
Иное влияние оказывают предшественники на содержание в почве нитратного азота. Лучшим предшественником по накоплению доступного азота является пар. Последействие пара по обеспечению растений нитратным азотом распространяется на третью культуру включительно. Под пшеницу, удаленную от пара(4-5культура), следует вносить азотные удобрения.
Известно, что полевые культуры в силу биологических особенностей потребляют неодинаковое количество влаги. Поэтому чередование их между собой, а при недостаточном увлажнении с паром, является решающим фактором рационального использования почвенной влаги.
Анализ влагообеспеченности посевов показывает, что в засушливой зоне Северного Казахстана целесообразно пшеницу высевать два года после пара, располагая третьей культурой овёс или ячмень и замыкать севооборот пшеницей, высеваемой после овса, а при необходимости ротацию этих севооборотов можно удлинить до 6-7лет, высевая в шестом поле зернофуражные, а в седьмом - выводное поле многолетних трав.
Севообороты и засорённость посевов. Чередование культур в севообороте в сочетании с их зональной агротехникой является эффективным средством снижения засорённости посевов. Ведущим в борьбе с сорняками является пар, но для повышения сороочищающей роли паровых предшественников, особенно занятых и комбинированных паров, необходимо применение на парах гербицидов, которые в сочетании с механическими обработками эффективно подавляют и уничтожают сорную растительность.
Хороших результатов можно достичь в борьбе с сорняками, применяя гербициды в севообороте на второй, третьей и последующих культурах севооборота.
Среди мероприятий по улучшению качества зерна пшеницы важное место занимает посев её по пару, второй и третьей культурой после пара и по горохо - овсяной смеси.
По чистому пару урожаи зерна и его качество всегда выше, чем по другим полям.
Контрольныевопросы
1.Какова роль севооборота в агроландшафтных системах земледелия?
2.Каковы причины чередования культур?
3.Роль плодосмена в развитии научного и практического земледелия.
4.Какие виды и типы севооборотов применяются в земледелии?
5.Какова роль многолетних трав в севооборотах разных зон?
6.Основные предшественники пшеницы в степной зоне.
7.Дать характеристику почвозащитной способности основных полевых культур.
8.Что такое полосное размещение культур.
9.Приведите примеры специальных севооборотов.
10.Каково назначение переходной и ротационной таблиц?
11.Экологические требования к севообороту.
РАЗДЕЛ 4. Обработка почвы.
Лекция10.Научные основы обработки почвы.
1. Задачи обработки почвы.
2. Технологические операции, выполняемые при обработке почвы.
3. Физические свойства почвы.
Задачи обработки почвы.
Повышение эффективности плодородия почвы и создание благоприятных условий для роста растений неразрывно связаны с обработкой почвы. Обработка – это механическое воздействие на почву рабочими органами почвообрабатывающих машин и орудий для создания оптимальных почвенных условий для выращиваемых растений. Обработка почвы – основное агротехническое средство регулирования почвенных режимов, интенсивности биологических процессов, поддержания хорошего фитосанитарного состояния почвы и посевов.
С помощью механической обработки почвы достигают следующих целей:
Придание почве мелкокомковатого структурного состояния и оптимального для растений сложения почвы (плотности, пористости и др.), при котором создавались бы благоприятные для роста растений и микрофлоры условия водного, воздушного, питательного и теплового режимов;
Поддержание хорошего фитосанитарного состояния почвы и посевов;
Предотвращение эрозионных процессов, чрезмерного переуплотнения почвы,
снижение непроизводительных потерь из почвы воды, гумуса, питательных веществ
в целях сохранения потенциального плодородия и защиты почвы от эрозии.
Обработка почвы необходима для углубления и увеличения мощности
пахотного слоя, для заделки органических и минеральных удобрений, а также
мелиорантов в целях воспроизводства и окультуривания почвы.
В степных засушливых условиях, на склоновых землях глубокое рыхление почвы способствует накоплению влаги и атмосферных осадков в корнеобитаемом слое. В районах избыточного переувлажнения с помощью обработки почвы можно отводить избыточную воду с поля, в результате чего улучшается воздушный режим почвы.
Агрофизические основы обработки почвы
Благоприятные почвенные условия для роста и развития растений складываются при оптимальных параметрах агрофизических свойств почвы и показателях её плодородия. К числу важнейших условий следует отнести плотность и строение почвы, мощность пахотного слоя, структурный состав и др.
Современная теория обработки строится на обоснованном согласовании агрофизических свойств почвы и предъявляемым к ним требованиям культурных растений. Поэтому важнейшей агрофизической основой обработки являются требования культур к плотности, и строению пахотного слоя, структуре и степени крошения почвы, мощности пахотного слоя, твёрдости и другим свойствам, от которых зависит рост растения и урожайность.
Количественной характеристикой строения почвы служит величина её плотности. Различают равновесную и оптимальную плотность почвы. Равновесная плотность – это установившаяся плотность необработанной (1 -2 года) почвы в естественном состоянии. Плотность почвы, при которой складываются благоприятные условия для роста растений и деятельности почвенных микроорганизмов, называют оптимальной.
Изучение реакции культур на физическое состояние почв различного генезиса позволило выявить интервалы оптимальных значений плотности почвы для зерновых и пропашных культур. Оптимальная плотность почвы суглинистых чернозёмов для зерновых колосовых 1,1 –1,3г/см3, для пропашных -- 1,0 –1,2.
Плотность почвы зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса, водопрочных агрегатов, влажности почвы и других условий.
Агрохимические и биологические основы обработки почвы .
Способы основной обработки почвы оказывают существенное влияние на распределение в почве органического вещества, вносимых удобрений, доступность растениям элементов минерального питания, процессы гумификации растительных остатков и синтеза биологического азота.
Значительная роль в повышении плодородия почв принадлежит биологическим процессам, активность которых определяется условиями, создаваемыми обработкой почвы. Поэтому обработка почвы – важнейшее средство регулирования жизнедеятельности почвенной микрофлоры, её численности и видового состава. Рыхление почвы улучшает аэрацию, её увлажнение и увеличивает численность бактерий, плесневых грибов, актиномицетов и других микроорганизмов, разлагающих углеродосодержащие растительные вещества.
Усиление жизнедеятельности аэробных микроорганизмов ускоряет разложение гумуса и высвобождение элементов минерального питания.
При уменьшении интенсивности и глубины рыхления, применения мелкой или поверхностной обработки снижается активность почвенной микрофлоры и не разлагаются гумусовые вещества, которые служат потенциальным источником элементов питания растений и средством улучшения структуры и физических свойств почвы.
Способ и глубина обработки влияют на инфекционный потенциал почвы и её засорённость. Повышение засорённости посевов при безотвальной обработке и приёмах минимализации, увеличение поражённости культур болезнями и вредителями создают предпосылки для чередования разных способов и глубины обработки почвы в севооборотах. Уничтожая обработкой сорняки, применяя глубокое рыхление пахотного слоя, плоскорезную, чизельную обработки в засушливых условиях, мы улучшаем влагообеспеченность растений, ускоряем их рост. В результате снижается поражаемость культур вредителями и болезнями.
При многообразии приёмов и орудий обработки почвы, их применение сводится к решению следующих задач:
Создание благоприятного мелкокомковатого сложения пахотного слоя почвы. Это главная задача и она решается приёмами глубокой обработки почвы.
Уничтожение или подавление сорной растительности;
Создание условий для накопления и сохранения влаги в засушливых районах и устранение излишней влажности почвы в районах избыточного увлажнения;
Улучшение пищевого режима почвы путём перераспределения питательных веществ в пахотном слое и воздействия на микробиологические процессы;
Создание благоприятных условий для заделки в почву семян культурных растений, их дружного прорастания, роста и развития;
Уничтожение или подавление некоторых вредителей и болезней с/х культур;
Заделка в почву органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов, гербицидов и ядохимикатов;
Лишение жизненности дернины залежи или пласта многолетних трав;
Сохранение условий, при которых поверхностный слой почвы остаётся устойчивым к эрозии и дефляции.
В целом обработкой достигается оптимизация водного, воздушного, микробиологического и пищевого режимов почвы. Создание оптимального строения (сложения) пахотного слоя почвы и стремление к созданию благоприятного водного режима обеспечивает и благоприятный воздушный режим (аэрацию).
Севооборотами принято называть обоснованное научно чередование паровых площадей и сельскохозяйственных культур во времени и на территории, иногда только во времени.
Разрабатывая севообороты и размещая культуры на земельном участке, используют и учитывают особенности каждой культуры, а также ее производственную ценность. Прежде всего важно обратить внимание на такие основные биологические особенности, как использование питательных веществ с разных слоев почвы и влаги на протяжении всего периода вегетации, а также количество растительных и пожнивных остатков, степень повреждения болезнями и вредителями, потери гумуса под разными культурами, токсичность почвы.
Совершенствуя севооборот нужно, заботиться об увеличении содержания органических веществ (гумуса) в почве для повышения ее плодородия, достичь этого можно введением в севообороты выращивание многолетних трав.
Таблица севооборота зерновых и других с/х культур
Культура | Предшественники |
Озимые зерновые (пшеница, рожь, ячмень) | Чистые пары, многолетние травы, занятые пары, зернобобовые, кукуруза на зеленый корм и силос, озимые зерновые. |
Яровая пшеница | Чистые пары, пропашные культуры, многолетние травы, занятые пары, зернобобовые культу-ры, озимые зерновые. |
Ячмень яровой | Пропашные культуры, зернобобовые, озимые зерновые, яровая пшеница, технические непропашные культуры |
Пропашные культуры, зернобобовые, озимые зерновые по парам или многолетним травам |
|
Горох, вика, чечевица, люпин, соя и другие зернобобовые | Пропашные культуры (кроме бобовых), озимые и яровые зерновые культуры |
Картофель | Озимые зерновые, зернобобовые, многолетние травы, пропашные, яровые зерновые |
Сахарная свекла | Озимые зерновые, зернобобовые, картофель, яровая пшеница |
Кукуруза | Озимые зерновые, картофель, зернобобовые, яровые пшеница, овес, ячмень |
Подсолнечник | Озимые зерновые, зернобобовые, кукуруза, кориандр |
Лен-долгунец | Многолетние травы, зернобобовые, картофель, кукуруза на силос, озимые по многолетним травам |
Многолетние травы, зернобобовые, пропашные |
Кроме агротехнического значения, чередование сельскохозяйственных культур на полях имеет организационное и экономическое значение. На практике доказано, что внедрение различных типов севооборотов способствует снижению напряжения в хозяйстве, работа распределяется более равномерно на протяжении почти всего года, а при наличии животноводства, вообще, целый год.
Севообороты разрабатываются в каждом хозяйстве индивидуально, в расчет берутся почвенные, климатические и экономических условий. Они должны обеспечивать хозяйству увеличение плодородия почвы, выполнение запланированных валовых показателей, увеличению урожайности культур, созданию оптимальных условий для организации труда и использования сельскохозяйственной техники, защите плодородной почвы от эрозии.
Типы и виды
Типов и видов севооборотов в зависимости от культуры выращивания и направления производства хозяйства, существует несколько, но большинство аграриев знают о трех типах:
- Специальные - это когда севооборот ориентирован на выращивание одной или двух культур, которые возделываются на 40- 60% площади пашни (овощные, бахчевые, рисовые и т.п).
- Полевые - это севообороты где больше 50% пахотной земли засевают зерновыми и техническими культурами. Кормовые культуры здесь занимают от 10 до 40% пашни. Они (кормовые) одновременно являются и предшественниками под зерновые, технические и овощные.
- Кормовые - ориентированы для внедрения в хозяйствах животноводческого направления. Они в первую очередь предназначены для производства зеленой массы (травы), силоса, корнеплодов, сенажа и сена. В зависимости от направлений выращивания той или иной комовой культуры Кормовые севообороты делят на околофермские (однолетние злаковые культуры, многолетние травы, корнеплоды) и лугопастбищные (используются природные травы, с подсевом луговых трав и однолетних злаковых культур).
Все типы севооборотов разделяют на следующие виды:
- Зернопаровые - в них зерновые засеваются на большей площади пашни, остальная часть — это пар (площадь где сельхоз культуры не выращиваются).
- Зернопаропропашные - половина площади или даже больше, это паровые площади остальная часть пропашные культуры (свекла, картофель и т.п).
- Зернопропашные - в них возделываются такие же сельхоз культуры, что и в зернопаропропашных, только здесь нет паров.
- Зернотравяные - уже само название говорит, что в таком типе севооборотов большую часть территории полей отводят под посевы зерновых и некоторых технических культур, а другую часть занимают многолетние травы.
- Зернотравопропашные или плодосменяющие севообороты - состоят из зерновых, пропашных, овощных, многолетних бобовых и однолетних культур. Суть плодосмены сводится к тому, что ежегодно зерновую культуру заменяют на не зерновую широколистую культуру, относящуюся к пропашным или бобовым. Такие севообороты присущи свеклосеющим районам, и там, где есть орошение.
- Пропашные - здесь, под пропашные культуры (кукуруза, сахарная свекла, подсолнечник и другие), отводится большая половина площадей полей. Они включают одно-два поля однолетних непросапных культур и нередко применяются среди прифермерских кормовых севооборотов.
- Травопросапные - в таких севооборотах значительную часть (2/3) засевают многолетними травами. Нашли себе широкое применение такие севообороты на орошаемых землях и в районах с избыточным увлажнением.
- Сидеральные - севообороты, направленные на выращивание одной или двух культур, которые перепахивают на зеленые удобрения. Применяются такие севообороты, в основном на легких песчаных почвах (для насыщения грунта органикой).
Севооборот
Продолжительное возделывание той или иной садово-огородной культуры на одной и той же площади неизменно приводит к снижению физико-химических качеств грунта, его обеднению и истощению, появлению возбудителей заболеваний и насекомых-вредителей. Это, в свою очередь, приводит к ухудшению условий, в которых развиваются растения.
Некоторые культуры при длительном выращивании на одном и том же месте способны вызывать существенные качественные изменения почвы. Так, постоянная высадка капусты на ту или иную площадку вызывает повышение уровня кислотности грунта. А на участке, где всегда растет лук, многократно возрастает риск появления нематод. Кроме того, некоторые растения активизируют вынос питательных веществ из почвы.
Продолжительное выращивание какой-либо определенной садово-огородной культуры на одном и том же участке может быть оправданным только при условии, что это не приводит к увеличению количества колоний вредителей и микроорганизмов, являющихся возбудителями болезней растений. Для того чтобы предотвратить это, лучше воспользоваться особым методом возделывания овощных и цветочных видов – севооборотом, или ежегодным чередованием культур.
Как известно, корневая система растений не только питает их надземные части, но и активно участвует в почвообразовательных процессах, улучшая микрофлору грунта, его структуру и физико-химические параметры. Таким образом, между почвой и растением существует прямая связь, заключающаяся в обмене питательными веществами при содействии влаги, света и тепла. Корни обладают способностью выделять в грунт органические компоненты, среди которых следует назвать кислоты органического происхождения, фенольные соединения, гормоны, сахара, витамины и ферменты.
Продолжительное возделывание на одном и том же участке растения определенного вида приводит к накоплению в почве колинов, которые ухудшают структуру и снижают уровень плодородия почвы. В большинстве случаев основной причиной обеднения грунта и снижения урожайности культуры становится накопление токсичных веществ, выделяемых самими растениями при длительном выращивании их на постоянной площадке.
К огородным видам, отличающимся повышенной чувствительностью к выделяемым ими токсинам, относятся свекла и шпинат. Меньшей степенью чувствительности обладают лук-порей, бобовые и кукуруза. Большое количество токсичных колинов выделяют сладкий перец, капуста, помидоры, морковь и огурцы.
Еще одной причиной, по которой следует использовать метод севооборота, является заселение площадок с постоянно высаживаемой той или иной садово-огородной культурой насекомыми-вредителями и возбудителями заболеваний. Особенно распространенными болезнями, возникающими вследствие возделывания одного вида растения на постоянном участке, считаются те, которые вызваны луковой и морковной мухой, листовой и корневой нематодой, а также возбудителей корневой гнили и корневой килы. Наиболее эффективным способом борьбы с ними считается севооборот.
Обычно вредители и возбудители болезней поражают представителей определенного семейства огородной культуры. В связи с этим не нужно, например, высаживать турнепс, редьку и редис на те грядки, где ранее росла капуста. При возникновении килы капусту рекомендуется высаживать на прежнее место не ранее чем через 6 лет после года заражения. На таком участке можно возделывать такие виды, представляющее другое семейство.
Севооборот позволяет защитить грунт от обеднения и вырождения, а растения от вредителей и болезней. Кроме того, такой метод земледелия способствует предотвращению выноса из почвы питательных компонентов. При этом необходимо знать, какие культуры способны максимально улучшать качество грунта.
Известно, что повышать плодородие почвы могут растения, имеющие хорошо развитую корневую систему, по которой полезные вещества поступают из глубинных почвенных горизонтов в поверхностные. Кроме того, они делают почву более рыхлой. Это особенно важно для тяжелых суглинистых и глинистых грунтов.
При выборе садово-огородных культур для обеспечения севооборота на участке можно воспользоваться табл. 12.
В. P. Вильямс в тридцатые годы XX в. сузил понятие системы земледелия. Он понимал под системой земледелия только способ восстановления плодородия почвы за счет наличия деятельного перегноя и прочной структуры почвы. В его определении упускалась экономическая сторона системы земледелия. В. Р. Вильямc ошибочно полагал, что в условиях социалистического государства должна быть только одна система земледелия-травопольная, да и задача повышения плодородия почвы им рассматривалась весьма узко-только путем создания прочной структуры почвы.
Д. Н. Прянишников в противоположность В. Р. Вильямсу отмечал, что системы земледелия следует различать по способу использования земли определенными сельскохозяйственными культурами (зерновыми, кормовыми, техническими и др.), в зависимости от специализации хозяйства.
В современном понятии система земледелия-это формы, земледелия, представляющие комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных и организационных мероприятий, характеризующийся интенсивностью использования земли, способами восстановления и повышения плодородия почвы.
Основными признаками систем земледелия являются способы использования земли и поддержания и повышения плодородия ночвы. Способ использования земли характеризуется соотношением земельных угодий и структурой посевных площадей, площадью посева сельскохозяйственных культур и пашни в хозяйстве, а способ повышения эффективного плодородия почвы - интенсивностью применяемого комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий.
Важнейшей задачей современного земледелия является предотвращение снижения урожайности и качества выращиваемой продукции в связи с резким сокращением применения минеральных удобрений, а также пестицидов. Они в настоящее время слишком дорогие и, в виду низкой покупной способности сельскохозяйственных предприятий, широкое применение органических удобрений сдерживается высокими затратами на их транспортировку и внесение. В таких условиях задачу повышения урожайности и качества производимой продукции растениеводства можно решать путем более широкого использования земледелия на биологической основе севооборотов
Севообороты
Севооборот – научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур (и пара) по полям и во времени. При введении севооборота его земельную площадь разбивают на приблизительно равные участки. Каждая культура в определенной последовательности (согласно схеме севооборота) высевается на каждом из них, проходя за время чередования (ротацию) через все поле. По сравнению с монокультурой севооборот обеспечивает восстановление и повышение плодородия почвы, рациональное использование земли. Севообороты подразделяются: на полевые (возделывание зерновых, картофеля и технических культур); кормовые (трав, кукурузы и др.); специальные (овощей, табака, риса и др.).
Севооборот способствует пополнению и лучшему использованию питательных веществ почвы и удобрений, улучшению и поддержанию благоприятных физических свойств, защите почвы от водной и ветровой эрозии, предупреждению распространения сорняков, болезней и вредителей сельскохозяйственных культур. В результате севооборота значительно повышаются плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.
Структура посевных площадей – соотношение площади посевов различных сельскохозяйственных культур. Обычно выражается отношением площади, занятой отдельной сельскохозяйственной культурой, к общей посевной площади всех культур или к какой-либо культуре (группе культур) в процентах. Сложившуюся структуру посевных площадей в хозяйствах уточняют с учетом потребности в продукции растениеводства, экономической эффективности, специализации, межхозяйственного кооперирования, интенсификации сельскохозяйственного производства, достижений науки, техники и передового опыта
Структура посевных площадей зависит от специализации и концентрации производства. В зерно-животноводческих хозяйствах рекомендуются полевые севообороты, в которых зерновая группа культур занимает 55-60 % пашни, а в свиноводческих и птицеводческих – 65-70 %. В хозяйствах, специализирующихся на производстве молока, говядины и выращивании молодняка КРС, зерновые должны занимать 42-52 %, технические – 10-15, кормовые – 30-40, пар – 5-10 %
Схема севооборота – перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования в севообороте
Ведущее значение среди агротехнических приемов имеют правильные севообороты, в которых обеспечивается более полное удовлетворение требований отдельных культур к условиям внешней среды. Известно, что такие условия создаются при агротехнически обоснованном чередовании культур. Поэтому в комплексе агроприемов по возделыванию озимой пшеницы ведущее место занимает подбор предшественников. Агротехническое значение последних на плодородных черноземных почвах степных районов определяется, прежде всего, остаточными запасами влаги, поскольку посев озимой пшеницы совпадает с самым сухим периодом года. От запасов влаги в почве зависит своевременность появления всходов и развитие растений, что в основном определяет уровень будущего урожая
Предшественник – сельскохозяйственная культура или пар, занимавшие данное поле в предыдущем году Другие культуры – лен, зернобобовые, подсолнечник – сильно снижают урожай даже при посеве их подряд в течение 2 лет. Это объясняется главным образом, распространением сорняков, болезней и вредителей. Чем больше у возделываемого растения специализированных сорняков, вредителей и возбудителей болезней и чем слабее меры борьбы с ними, тем выше действие севооборота на урожай. Те же культуры, которые меньше страдают от сорняков, вредителей и болезней, лучше переносят повторные посевы.
При непрерывных посевах или неправильном чередовании культур в результате плохого развития растений, распространения сорняков, болезней и вредителей ухудшается качество льноволокна, хлопка, картофеля, овощей и кормовых культур, уменьшается содержание жира в семенах подсолнечника. Это снижает стоимость продукции, полученной с гектара, повышает ее себестоимость и уменьшает доходы хозяйства от земледелия
Правильные севообороты – важная составная часть системы земледелия. Они являются основой, на которой строятся системы обработки почвы, удобрения и защиты возделываемых культур от сорняков, вредителей и болезней, а почвы – от разных видов эрозии
Правильно составленный севооборот имеет огромное значение для повышения культуры земледелия, роста урожайности сельскохозяйственных культур и рентабельности земледелия. Такая роль севооборотов обусловлена, прежде всего, биологическими особенностями сельскохозяйственных культур. Разные растения или группы однородных культур требуют неодинаковых условий водного или питательного режима почвы и в то же время сами по-разному влияют на физические свойства последней
Смену культур по всем полям показывают в виде таблицы, которую называют Ротационной. Она представляет план размещения культур и чистого пара по полям и годам на период ротации.
Чередование групп культур называют Схемой севооборота. Она отражает общие черты ряда сходных севооборотов с разным составом культур, но с одинаковым соотношением и чередованием групп культур.
В одном поле можно размещать две культуры и более, если они относятся к одной и той же группе. Поля, в которых раздельно размещается две культуры и более, называют Сборными.
Смена культур в севообороте может происходить ежегодно и периодически. В последнем случае одну и ту же культуру высевают 2-3 года подряд и более, а затем ее заменяют другой культурой. Такие посевы называют Повторными, если их продолжительность меньше периода ротации
Экономической основой севооборота является производство наибольшего количества продукции с гектара при наименьших затратах труда и средств, рациональное использование земли, рабочей силы и способов производства – машин, орудий и других материалов. Выполнение экономических заданий при внедрении севооборота обеспечивается тщательным подбором культур и выполнения мероприятий для получения высоких урожаев
Наукой и практикой установлено, что при посевах озимой пшеницы, как впрочем, и других сельскохозяйственных культур, на протяжении нескольких лет на одном поле, снижается урожайность и качество зерна, интенсивно развиваются такие вредители, как хлебная жужелица, гессенская муха, озимая совка и другие. При правильном чередовании культур в севообороте этого, как правило, не случается.
Учитывая особенности различных растений, их требования к условиям выращивания, всегда можно подобрать такое чередование культур и структуру посевных площадей, при которых условия развития для каждой из них будут наиболее благоприятными, что в свою очередь обеспечит получение высоких урожаев при минимальных затратах трудовых и материально-денежных средств
Чередование культур во времени означает правильную смену одних растений другими на данном поле, а чередование культур на территории означает, что каждая культура проходит через все поля севооборота. Период, в течение которого последовательно происходит смена всех культур на одном и том же поле, называется Ротацией севооборота. Ротацией севооборота также принято называть период, в течение которого каждая культура проходит через все поля севооборота. Продолжительность ротации (число лет) обычно равна числу полей севооборота. Например, в десятипольном севообороте продолжительность ротации равна десяти годам
Введение в севооборот культур, отличающихся сроками посева и уборки, характером развития, различными способами ухода за ними, способствует более равномерному распределению и правильному использованию в течение года имеющихся в хозяйстве машин, средств и рабочей силы. Агротехническое значение севооборотов заключается в правильном чередовании различных по своим биологическим требованиям растений, при котором для каждой культуры создаются наилучшие условия роста и развития
Бессменная культура – Сельскохозяйственная культура, возделываемая на одном поле длительное время. Бессменные посевы не следует путать с такими понятиями, как монокультура и повторная культура.
Монокультура – единственная сельскохозяйственная культура, возделываемая в хозяйстве. В отличие от бессменной может прерываться чистым паром. Повторная культура – сельскохозяйственная культура, возделываемая на одном и том же поле 2-3 года подряд. По реакции на повторные посевы выделяют три группы культур: сильно снижающие урожай (лен-долгунец, сахарная свекла, клевер, соя, горох, люпин, подсолнечник); среднечувствительные – способные при хорошем удобрении, обработке почвы и борьбе с сорняками обеспечивать при двух и даже трех повторных посевах высокие урожаи (рожь, ячмень, пшеница, овес, рис, картофель, табак); малочувствительные – способные давать высокие и устойчивые урожаи при повторных посевах в течение нескольких лет (хлопчатник, кукуруза, конопля).
Звено севооборота – часть севооборота, состоящая из двух-трех культур или чистого пара и одной-трех культур. Например, пар – пшеница озимая, кукуруза на силос – овес; многолетние травы – многолетние травы – оз. пшеница – оз. ячмень
В каждом поле севооборота обычно высевают одну культуру, что дает возможность использовать сложную сельскохозяйственную технику и передовые агротехнические приемы. Однако в некоторых севооборотах, преимущественно с короткой ротацией, иногда нельзя в каждом поле разместить по одной культуре, тогда на одном поле высевают две культуры, сходные по своим требованиям к внешним условиям и агротехнике (например, озимая рожь и озимая пшеница, овёс и яровой ячмень).
Поля, на которых высеваются две культуры и больше, называются Сборными.
Сборное поле – поле севооборота, в котором раздельно возделывают несколько сельскохозяйственных культур. Как правило, на таком поле высевают культуры с одинаковыми требованиями к условиям произрастания и с одинаковой технологией возделывания.
Отрицательное влияние бессменных посевов на урожайность сельскохозяйственных культур и высокая эффективность правильного их чередования общеизвестны. В результате интенсификации земледелия появляется возможность расширить состав предшественников сельскохозяйственных культур с использованием частично и тех, которые при невысокой агротехнике считаются непригодными (например, овес для зерновых, зерновые для льна и т. д.), а также применять посевы культур после хороших предшественников два и более лет подряд (озимая и яровая пшеница, рис, хлопчатник, конопля). Все это, в свою очередь, дает возможность в интенсивном земледелии специализировать севообороты, при этом особое значение приобретает выявление максимального агрономически и экономически обоснованного насыщения их основными культурами с целью получения высокого урожая с хорошим качеством продукции
Сельскохозяйственной наукой и практикой доказано, что при бессменной культуре урожайность резко снижается. По данным Харьковской опытной станции урожай озимой пшеницы при посеве ее в течение 15 лет на одном и том же поле составил 9,1 ц/га, а в севообороте за эти же годы – 18,5 ц/га, урожай овса в среднем за 16 лет соответственно составлял 10,7 и 14,8, картофеля – 95,6 и 167,4 ц/га. При бессменных посевах некоторые пропашные культуры сильно повреждаются вредителями и поражаются болезнями. Так, на бывшей Днепропетровской опытной станции при бессменной культуре подсолнечника в первый год посева получили 11 ц семян с гектара, на второй – 11,1, третий – 4,2, четвертый – 2,2, а на пятый год урожай погиб. Причина – сильное поражение растений заразихой. На Сумской опытной станции в среднем за 20 лет урожай корней сахарной свеклы в севообороте был в 3,5 раза выше по сравнению с урожаем на бессменных посевах. Отрицательное влияние бессменной культуры можно ослабить до некоторой степени внесением удобрений
В засушливых районах наиболее эффективное средство получения высоких и устойчивых урожаев зерновых культур – включение в севообороты чистых паров – одного из эффективных средств борьбы с засухой. Поэтому специализация севооборотов на производстве зерна в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения может осуществляться при правильном соотношении посевов зерновых культур и чистых паров
Построение полевых севооборотов зависит от специализации хозяйства и, прежде всего, от состава ведущих культур. Почвенно-климатические условия, специализация хозяйства, состав культур и их биологические особенности определяют как тип севооборота, так и порядок чередования культур.
Севообороты классифицируются по типам и видам. Основных типов три: Полевой, Кормовой и Специальный. Название типа даётся по виду выращиваемой продукции. Например полевой тип имеет в своей структуре 50 % и более полевых культур, кормовой тип имеет 50 % и более кормовых пропашных культур, а специальный тип характеризуется наличием в структуре культур имеющих определённое назначение (предотвращение смыва почвы на склоновых участках) или особую технологию возделывания. Вид севооборота отражает наличие в севообороте групп сельскохозяйственных культур. Например, представленный выше севооборот имеет название вида зерно-паро-травяно-пропашной.
Дмитрий Николаевич Прянишников выделил 4 причины необходимости чередования сельскохозяйственных культур:
Причина биологического порядка (снижение засорённости почвы сорными растениями, болезнями и вредителями),
Причина агрофизического порядка (оптимальное строение пахотного слоя почвы),
В каждом севообороте должно быть выбрано такое чередование, которое наряду с выполнением разработанного плана посева по важнейшим культурам и повышением плодородия почвы обеспечивает получение максимальных урожаев всех культур при наилучшем качестве продукции
План освоения севооборота – схема размещения возделываемых сельскохозяйственных культур по полям на период освоения севооборота.
Переходная таблица севооборота – схема размещения сельскохозяйственных культур по полям на каждый год переходного периода освоения севооборота.
Освоенным называется севооборот, в котором соблюдаются принятые границы полей, а размещение культур по полям и предшественникам соответствует принятой схеме.
Во главу всех мероприятий, направленных на обеспечение высоких урожаев возделываемых культур в засушливых условиях нашей области, должна быть поставлена борьба за накопление, сохранение и продуктивное использование растениями влаги. В севообороте это достигается чередованием культур, неодинаково расходующих почвенную влагу. Больше всего расходуют воды на образование единицы сухого вещества люцерна, подсолнечник, суданская трава. На одну треть меньше расход воды у озимой пшеницы и самый небольшой у кукурузы и проса. Различные культуры иссушают почву на неодинаковую глубину: многолетние травы, суданская трава, подсолнечник и сахарная свекла на 1,5-2 м, а картофель и столовые бахчевые расходуют влагу только из верхних слоев почвы. Таким образом, различные культуры по-разному влияют и на водный режим почвы, что сказывается на урожае последующих культур. Это необходимо учитывать при подборе предшественников для всех культур и, особенно для озимых, которые высеваются в более неблагоприятных условиях увлажнения, чем яровые.
Правильное чередование культур в севообороте способствует и улучшению условий питания каждой из них. Обусловлено это различной потребностью разных групп растений в питательных веществах, а также способностью использовать элементы питания из различных слоев почвы. Зерновые культуры, например, используют относительно больше фосфора, корнеплоды – калия, бобовые – кальция.
В пожнивных остатках различных культур, по данным проф. С. С. Рубина, содержится на гектаре следующее количество азота: после люцерны 158 кг, эспарцета – 138, гороха – 63, после озимой пшеницы, овса, ячменя – 26-30 кг. Фосфора и калия оставалось: после люцерны соответственно 44 и 41, эспарцета – 43 и 48, пшеницы – 13 и 21, ячменя – 13 и 10, гороха – 17 и 13 кг. Следовательно, при правильном чередовании культур растения лучше обеспечиваются питательными веществами почвы, чем при бессменной культуре
Как показали исследования, в зависимости от возделываемых культур в полях севооборотов изменялись водной и пищевой режимы, засоренность, что существенно влияло на продуктивность пашни. В связи с иссушением почвы многолетними бобовыми травами в засушливые годы на полях, занятых люцерной и люцерно-кострецовой смесью, к весне запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы были на 20-30 мм меньше, чем на зяби после зерновых колосовых и пропашных культур. В умеренные и засушливые годы в среднем на одно поле плодосменного севооборота с одним полем люцерны запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы уменьшались на 5-7 мм, а в севообороте с двумя полями люцерны — на 13 мм. К уборке урожая недобор влаги в среднем на одно поле плодосменного севооборота с одним полем люцерны составил 10-13 мм, а с двумя полями люцерны или одним полем люцерно-кострецовой смеси — 17-18 мм. В более влажные годы такого значительного недобора влаги не наблюдалось.
При возделывании однолетних культур почва обрабатывается значительно чаще, чем при выращивании, скажем, многолетних трав. В результате она распыляется, структура ее постепенно разрушается, ухудшаются физические свойства, водо — и воздухопроницаемость, тепловые свойства и пр. Поэтому в севооборотах обязательно должны предусматриваться агротехнические мероприятия, направленные на восстановление структуры почвы. Наряду с правильной системой обработки почвы и внесения удобрения, хорошо восстанавливают структуру многолетние травы. Поэтому введение их в севооборот имеет важное значение для повышения плодородия почвы.
Исключительно велика роль севооборотов в борьбе с сорной растительностью. Различные культуры по-разному переносят засоренность. Те, которые быстро растут в начальной стадии (озимая пшеница, рожь и другие), опережают сорную растительность и угнетают ее, а растения, медленно развивающиеся в первый период (просо, суданская трава), сильнее страдают от засоренности. Поэтому чередование их, также как и культур сплошного сева с пропашными, озимых с яровыми и т. д., способствует очищению полей от сорняков. Наличие в севообороте парового поля, в котором проводятся специальные мероприятия для борьбы с сорняками, еще более усиливает роль севооборота в борьбе с засоренностью полей
Большое значение имеют севообороты в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Большинство вредителей и болезней, как правило, приспособилось к одной или нескольким культурам. При бессменных посевах опасность повреждения ими растений возрастает и, наоборот, почти исчезает при смене культур.
С правильным чередованием культур в севообороте связано также оздоровление почвы: ликвидируются скопляющиеся в ней токсические вещества биологического происхождения, грибковые заболевания и, так называемое, явление почвоутомления.
Севообороты, таким образом, являются испытанным средством правильной организации земельной территории, рационального использования средств производства, повышения плодородия почвы, борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур
Структура посевных площадей разрабатывается непосредственно в агроформированиях, на основе перспективных планов хозяйств с учетом выполнения государственных заданий по продаже сельскохозяйственной продукции и полного обеспечения хозяйства необходимыми продуктами и кормами для животноводства.
При разработке рациональной структуры посевных площадей необходимо учитывать продуктивность и экономическую эффективность каждой культуры, ее влияние на плодородие почвы. Известно, что различные растения вследствие их биологических особенностей имеют неодинаковую продуктивность. Одни из них могут дать больше кормовых единиц и переваримого протеина, другие меньше. Но одна и та же культура, например кукуруза или сахарная свекла, в одной зоне может дать очень высокий выход продукции с единицы площади и быть экономически выгодной, а в другой зоне – низкий урожай и быть убыточной. Необходимо также учитывать и качество продукции культурных растений.
Важным экономическим и организационно-хозяйственным требованием к севообороту является правильное размещение культур на территории, что позволит наиболее рационально использовать землю. Состав и чередование культурных растений в севообороте обусловливают сроки и способы обработки почвы, посева, ухода за посевами, уборки урожая и других работ. Например, яровую пшеницу и другие яровые колосовые в большинстве районов нашей страны сеют в сжатые ранние весенние сроки, озимую пшеницу и рожь – осенью, а кукурузу, клещевину и другие – весной, после посева ран них зерновых. Под каждую культуру производят обработку почвы и другие работы в разные сроки. Различные культурные растения имеют неодинаковый вегетационный период, поэтому они созревают в различные сроки. Правильное сочетание культур в севообороте по срокам их сева и уборки дает возможность наиболее рационально использовать трудовые ресурсы, сельскохозяйственную технику, повысить плодородие почвы и производительность труда.
Большое значение для лучшего использования тракторов, сельскохозяйственных машин и других средств производства имеет число и размер полей севооборота. На крупных полях создаются более благоприятные условия для лучшего использования средств производства.
При монокультуре возникают затруднения в проведении полевых работ в оптимальные сроки, в равномерном и более полном использовании сельскохозяйственной техники и рабочей силы.
Для оценки севооборотов по их экономической эффективности необходимо учитывать следующие важнейшие показатели:
А) урожаи культур в севообороте и валовой сбор основной и побочной продукции;
Б) выход кормовых единиц и протеина с единицы севооборотной площади;
В) затраты труда в человеко-часах и в гривнах (заработная плата, стоимость горючего, амортизационные и ремонтные отчисления) на единицу севооборотной площади;
Г) валовую продукцию в гривнах на единицу севооборотной площади и на 1 гривну затрат;
Д) чистый доход в гривнах на гектар севооборотной площади и на 1 грн. затрат.
Оценивать севообороты необходимо не по одному, а по нескольким важнейшим показателям.
По валовому сбору сельскохозяйственной продукции можно будет судить о возможном количестве продукции для реализации на рынке и удовлетворении внутрихозяйственной потребности.
Важно получить не только большое количество продукции с каждого гектара, но чтобы эта продукция обошлась хозяйству возможно дешевле
Объем валовой продукции, выраженный в гривнах с гектара севооборотной площади, будет указывать на продуктивность ее использования и частично отразит степень специализации земледелия. Чистый доход с гектара севооборотной площади и на 1 гривну ежегодных затрат будет характеризовать общую экономическую эффективность севооборота, а отношение чистого дохода к затратам – рентабельность севооборота.
Таковы основные показатели, по которым можно судить об экономической эффективности севооборотов.
Для получения высоких урожаев всех культур в севообороте необходимо исходя из принятой структуры посевных площадей установить чередование растений в такой последовательности, чтобы каждой из них соответствовал лучший предшественник. При этом важно, чтобы более ценные культуры и более требовательные к почвенному плодородию, чистоте полей и другим условиям следовали после лучшего предшественника и что бы они, в свою очередь, являлись хорошим предшественником для последующих культур
Принципы построения севооборотов и их звеньев.
При размещении культур необходимо учитывать их требования к предшественникам. Так, для озимых необходим определенный период от уборки предшественника до сева для подготовки почвы; чистота поля от сорняков, особенно многолетних, зимующих, двулетних; чистота почвы и растительных остатков от возбудителей болезней, вредителей; наличие необходимого количества продуктивной влаги для получения полных всходов и хорошего развития растений осенью; наличие в пахотном слое достаточного количества питательных веществ. В условиях недостаточного и неустойчивого увлажнения, наибольшую стабильную урожайность зерна озимой пшеницы обеспечивает чистый пар. Хорошие урожаи получают после занятых паров (эспарцет и донник на один укос, озимые и яровые смеси на корм). Эти предшественники чаще других обеспечивают ко времени сева озимой пшеницы накопление в слое почвы 0-10 см не менее 10 мм продуктивной влаги. После уборки кукурузы на силос вероятность создания достаточных запасов влаги в посевном слое значительно меньше (Николаев Е. В., Гордиенко В. П., 1994).
К весне следующего года запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в большинстве случаев восстанавливаются осенними и зимне-ранневесенними осадками, однако в более глубоких слоях почвы дефицит влаги часто остается. Поэтому при построении севооборотов культуры следует размещать так, чтобы после культур с глубокопроникающей корневой системой запасы влаги восстанавливались на большой глубине.
К особенностям построения севооборотов на орошаемых землях следует отнести: насыщение наиболее отзывчивыми на дополнительное орошение высокопродуктивными культурами (люцерна, кукуруза, корнеплоды, овощные); для поддержания высокого плодородия почв во все виды севооборотов вводятся многолетние травы (до 25-30 %); при наличии культур с относительно коротким периодом вегетации севообороты уплотняются промежуточными культурами, более широко применяются повторные посевы) для восстановления плодородия орошаемых земель, особенно при возделывании риса, в рисовые севообороты вводится так называемое агромелиоративное поле.
В орошаемых севооборотах пашня может использоваться двумя путями: выращиванием четырех-пяти культур с длительным периодом вегетации (кукуруза, сорго, соя, овощные, люцерна) или посевом зерновых колосовых, овоще-бахчевых и картофеля, кормовых культур с коротким периодом активной вегетации с последующим возделыванием после них пожнивных и поукосных посевов (гречиха, просо, картофель и овощи летних сроков посева, кормовые). Во всех случаях построение севооборотов должно быть таким, чтобы возможно полно и рационально использовались вегетационный период, тепловые ресурсы зоны, оросительная вода, мелиоративная и сельскохозяйственная техника.
При орошении роль предшественников существенно изменяется. Многие из них, сильно иссушающие почву в условиях суходола, при орошении переходят в состав хороших для последующих культур предшественников и только ухудшение фитосанитарного состояния, и усиление засоренности полей могут послужить причиной снижения их агротехнической оценки.
В первые же годы освоения севооборотов необходимо стремиться, чтобы в каждом поле была одна культура или несколько сходных по приемам их возделывания с тем, чтобы скорее перейти к размещению их согласно установленному чередованию в севообороте.
При составлении плана перехода придерживаются примерно такой последовательности:
1) устанавливают план или очередность освоения новых земельных массивов, вовлекаемых в севооборот, причем намечают для распашки в первую очередь угодья с большей хозяйственной ценностью;
2) уточняют и записывают культуры, которые были посеяны в прошлом году, но урожай дадут в следующем году, — озимые и многолетние травы;
3) наиболее ценные культуры вводимого севооборота размещают после лучших предшественников:
4) менее требовательные культуры с учетом их товарной ценности размещают после остальных предшественников;
5) затем размещают поля чистого или занятого пара, под которые отводятся наиболее засоренные поля с худшими предшественниками;
6) кроме того, в севооборотах с травосеянием определяют место для подсева многолетних трав.
В южных районах многолетние травы подсевают чаще всего под яровые зерновые культуры – ячмень, овес, иногда под просо. В нечерноземной полосе на менее тяжелых почвах многолетние травы подсевают преимущественно под озимые культуры – озимую рожь, озимую пшеницу, а на более тяжелых почвах – под ячмень, овес и яровую пшеницу.
План перехода к новым севооборотам необходимо составлять так, чтобы каждая культура в первый же год освоения севооборота размещалась после хороших предшественников
Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что севооборот есть основой стабильных высококачественных урожаев с/х культур.
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)