Дисциплинарный модуль 2. Научные основы севооборотов
Тема 3. Понятие о севообороте, бессменных посевах, монокультуре
1. Понятие о севообороте, бессменных посевах, монокультуре
2. Структура пашни, структура посевных площадей
3. Причины необходимости чередования культур в севообороте
1. Понятие о севообороте, бессменных посевах, монокультуре
В современной концепции развития земледелия исключительно большое значение
принадлежит севообороту как научно обоснованного чередования
сельскохозяйственных культур в агроценозах, выполняющего важную
агроэкологическую функцию.
Севообороты √ основное звено современных систем земледелия, так как лишь при
оптимальном соотношении и чередовании сельскохозяйственных культур можно решить
весь комплекс задач по охране природы, защите почвы от эрозии, рациональному
использованию земли, воспроизводству плодородия почвы, ее окультуриванию и
повышению урожайности.
Севооборот √ важный биологический фактор современного земледелия, который
влияет на оздоровление агроэкологических систем при использовании современных
технологий в растениеводстве. Севооборот является организационно-технологической
основой зональных систем земледелия.
Севооборот - научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и
паров во времени и на территории или только во времени.
В практике земледелия севообороты появились намного раньше, чем им было дано
научное объяснение. Теоретическое обоснование необходимости чередования посевов
появилось лишь с развитием естественных наук. В 1771 г. в России А. Т. Болотов
опубликовал труд "О разделении полей" [5]. Это было первое руководство по
введению севооборотов. Другой русский ученый, И. И. Комов, в 1788 г. написал
трактат "О земледелии", где рекомендовал оборот сева различных растений, чтобы
земля не изнурялась, а давала больше прибыли. Основоположник научного земледелия
в Германии А. Тэер считал смену культур одним из основных условий повышения
плодородия почвы.
Принцип плодосмена предусматривает такое чередование культур, при котором
друг за другом следуют растения, относящиеся к разным группам по биологическим
особенностям и агротехнике. В одном из первых плодосменных севооборотов,
примененных в Англии, в графстве Нор-Фольк (отсюда название норфолькский
севооборот), зерновыми занимали 50% площади, бобовыми травами и пропашными
культурами √ по 25%. В норфолькском севообороте чередование было следующим: 1)
клевер, 2) озимая пшеница, 3) турнепс, 4) ячмень с посевом клевера. Он состоит
из двух двупольных звеньев, в которых одно поле занято зерновыми, а другое √
одной из культур, относящихся к вышеуказанным группам.
Чередование в пространстве означает одновременное размещение
сельскохозяйственных культур по полям и прохождение их через все поля за
определенное время.
Чередование во времени - смена различных культур на одном и том же поле по
годам. Для этого пашню, на которой будет размещен севооборот, разбивают на
одинаковые по площади поля. Например, на земельном участке возделывают кукурузу
на силос, яровую пшеницу, горох и ячмень, каждая культура занимает одинаковую
площадь. Участок делят на четыре равных поля: одно засевают кукурузой, другое -
яровой пшеницей, третье - горохом, четвертое - ячменем.
Лучший порядок такой: первый год - кукуруза, второй - яровая пшеница, третий
- горох, четвертый - ячмень. На пятый год в этом поле снова сеют кукурузу, на
шестой - яровую пшеницу и т. д., т. е. смена культур повторяется в том же
порядке.
Перечень культур с указанием их чередования называется схемой севооборота.
Схема севооборота √ это перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке
их чередования в севообороте. Порядок чередования культур зависит от зоны,
плодородия почвы, специализации и организационно-экономических условий
хозяйства.
Схему севооборота обычно изображают в виде перечня культур или групп
сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования. В нашем примере
схема севооборота может быть следующей: 1) кукуруза, 2) яровая пшеница, 3)
горох, 4) ячмень или: 1) пропашные, 2) зерновые, 3) зернобобовые, 4) зерновые.
Период, в течение которого культуры и пар проходят через каждое поле в
последовательности, установленной схемой севооборота, называется ротацией
севооборота ( от лат. rotatie √ круговращение).
Ее изображают в виде таблицы, которую называют ротационной. Ротационная
таблица - это план размещения культур и паров по полям и годам на период ротации
Если эти культуры постоянно возделывают на одном и том же поле в течение
длительного времени, то такие посевы называются бессменными. Все четыре культуры
в данном случае являются бессменными. Если в хозяйстве возделывают одну
культуру, например яровую пшеницу, она называется монокультурой.
Сложилась поговорка: "Хлеб по хлебу сеять - не молотить, не веять". Факты
снижения урожаев при непрерывном (бессменном) возделывании культурных растений
подтверждены длительными опытами как в нашей .стране, так и за рубежом. Практика
показала, что все зерновые культуры в 1,5-2 раза и более снижают урожай при
бессменном (т. е. длительном на одном и том же поле) возделывании. В Московской
сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева поставлен опыт по
возделыванию озимой ржи бессменно и в севообороте. Урожай получен в среднем за
48 лет при бессменном возделывании в 2 раза меньший, чем в севообороте. При
использовании удобрений он увеличивался в обоих случаях, т. е. абсолютная
величина возрастала, но при возделывании бессменно урожай был почти в 2 раза
меньше. Урожайность овса при возделывании в севообороте наполовину больше, чем
при бессменном, а с применением удобрений больше на 70% . Лен в бессменных
посевах в большинстве случаев урожая не давал, а урожаи картофеля значительно
снижались.
Такие же опыты были проведены на черноземах Харьковской опытной станции.
Средние урожаи озимой пшеницы, овса, озимой ржи при бессменном их возделывании
уменьшались в 1,5-2 раза по сравнению с возделыванием в севообороте. На
Полтавской опытной станции бессменные посевы ржи без удобрений во втором и
третьем пятилетии снизили урожайность вдвое по сравнению с первым.
По данным Красноярского ГАУ (Восточная Сибирь) бессменные посевы в течение 10
лет яровой пшеницы, ячменя, овса без удобрений уменьшили урожайность в 2,5-3
раза по сравнению с возделыванием в севообороте.
Пропашные культуры по-разному реагируют на бессменное возделывание. Сильное
снижение урожайности у них наблюдается без внесения удобрений. В опытах
сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева урожай картофеля в первые 3
года бессменного возделывания почти не отличался от выращенного в севообороте, в
последующие 3 года он снизился на 60% на неудобренном фоне, на 33% - на
удобренном и был соответственно на 55 и 40% ниже, чем в севооборот. Опытными
учреждениями нашей и ряда зарубежных стран, практикой различных хозяйств
доказана возможность возделывания кукурузы без заметного снижения урожая
благодаря применению удобрений 4-5 лет на одном поле, а на плодородных и
орошаемых почвах - еще больше.
Сельскохозяйственные культуры неодинаково реагируют на повторное и длительное
возделывание на одном поле. Обычно выделяют 3 группы сельскохозяйственных
культур по отношению к бессменному возделыванию и повторным посевам.
1. Сильно снижающие урожай при бессменном возделывании (лен, горох, сахарная
свекла, клевер, соя ).
2. Среднереагирующие на бессменное возделывание (пшеница, ячмень, овес, рожь,
рис, табак).
3. Слабореагирующие на бессменное возделывание (картофель, кукуруза, люцерна,
конопля, хлопчатник).
2. Структура пашни, структура посевных площадей
В каждом хозяйстве для посева полевых, кормовых, технических, овощных и
других культур необходимо использовать наиболее урожайные виды, сорта и гибриды
этих культур, районированные в данной зоне и обеспечивающие наиболее полное
использование агроклиматических ресурсов, биологического потенциала растений,
плодородия почвы.
В условиях конкретного хозяйства с учетом специализации, производственных
задач, перспективных планов продажи основной продукции полеводства, потребности
хозяйства в кормах, производства семян на базе природоохранной и почвозащитной
организации территории формируется структура посевных площадей.
Структура посевных площадей √ соотношение площадей под различными
сельскохозяйственными культурами, выраженное в гектарах или в процентах к общей
площади посевов.
Структура пашни √ соотношение площадей под различными
сельскохозяйственными культурами и чистыми парами, выраженное в процентах к
общей площади пашни.
Для построения правильного, научно обоснованного чередования необходимо
учитывать биологические особенности культур, технологию возделывания и влияния
на плодородие почвы.
Сельскохозяйственная культура или пар, занимавшие данное поле в предыдущем
году, называются предшественниками. Влияние предшественников отражается
на росте, развитии и урожайности последующих культур, поэтому выяснение
характера влияния предшественников важно для их оценки с целью построения
правильного чередования растений.
По сходству в биологии, технологии возделывания и приемах выращивания
предшественники объединяются в группы: пропашные, бобовые, зерновые сплошного
сева, многолетние травы.
Чистый пар и его роль. К особой группе относится паровое поле - поле,
свободное от возделываемых сельскохозяйственных культур в течение определенного
периода, тщательно обрабатываемое, как правило, удобряемое и поддерживаемое в
чистом от сорняков состоянии. Результаты научных исследований в Восточной Сибири
свидетельствуют о том, что предшественники неодинаково влияют на плодородие
почвы и урожайность последующих культур.
По многолетним данным сортоучастков, Красноярского научно-исследовательского
института сельского хозяйства, Красноярского, Иркутского, Бурятского
сельскохозяйственных вузов, Хакасской, Казачинской, Тулунской опытных
сельскохозяйственных станций, передовых хозяйств, предшественники по влиянию на
плодородие почвы и урожайность последующих культур располагаются в такой
последовательности: чистый пар, бобовые многолетние травы, удобренные пропашные,
занятые пары, зернобобовые, зерновые после чистого пара, зерновые после бобовых
многолетних трав, зерновые после удобренных пропашных культур, зерновые после
занятого пара, повторные зерновые. Возделывание зерновых в течение трех и более
лет бессменно на одном поле приводит к ухудшению плодородия почвы и резкому
снижению их урожайности.
Лучшим предшественником для сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири
являются чистые пары. Они дают возможность собирать более высокие урожаи за счет
лучшего обеспечения растений влагой, доступными формами питательных веществ,
очищения поля от сорняков, вредителей и болезней.
Во время обработки чистого пара усиливаются процессы минерализации
органического вещества и органических удобрений. В почве накапливаются
питательные вещества, которые используются культурами, прежде всего первой
культурой, высеваемой по чистому пару.
Содержание подвижных форм азота в пахотном слое почвы во время посева по
чистому пару в 2-3 раза больше, чем по непаровым предшественникам.
Интенсивное разложение органического вещества в почве способствует улучшению
фитоэнтосанитарных условий, уничтожению возбудителей болезней и вредителей в
остатках растений. Проведенные в регионе исследования показали, что яровая
пшеница, размещенная по чистому пару, поражается корневыми гнилями в 3-4 раза
меньше, чем по непаровым предшественникам, а потери урожая пшеницы по парам от
корневых гнилей снижаются в 1,5-2 раза.
По данным научно-исследовательских учреждений, учебных заведений и
сортоиспытательных участков Восточной Сибири, урожай яровой пшеницы по чистым
парам в степных, лесостепных засушливых районах региона на 30-60% выше, чем
после зерновых предшественников, в засушливые годы - нередко вдвое больше по
сравнению с зерновыми предшественниками.
Положительное действие чистого пара сказывается не только на первой, но и на
второй культуре, высеваемой после пара. Яровая пшеница, высеянная повторно после
чистого пара, дает урожаи, значительно меньше по сравнению с размещенной по
чистому пару, но более высокие, чем повторные посевы ее по занятому пару
(горохоовсяной смеси), гороху и другим предшественникам.
Поле чистого пара в год парования не дает продукции и оправдывается
экономически тогда, когда этот недобор перекрывается прибавками урожаев
ссльскохозяйственных культур, высеваемых в течение ряда лет после пара. В
условиях засушливого климата чистые пары можно заменять посевами только при
орошении и применении достаточных доз удобрений.
По мере продвижения с юга к северу, особенно в зоне тайги и подтайги,
улучшаются условия влагообеспеченности растений, прибавки урожаев от чистого
пара по сравнению с занятым уменьшаются, в результате снижается общий выход
продукции на гектар пашни. Применение чистых паров в севооборотах в этих
условиях сокращается, и их заменяют другими предшественниками.
Многолетние травы и их роль в севообороте. Для сельскохозяйственных
культур хорошим предшественником, за исключением засушливых лет, являются
бобовые многолетние травы и их смеси со злаковыми травами (люцерна+кострец;
люцерна+пырей; клевер+овсяница луговая и т. п.).
Клевер и люцерна обеспечивают получение более высоких урожаев
сельскохозяйственных культур (особенно зерновых) в основном за счет обогащения
почвы органическим веществом и азотом. По данным ряда исследователей, люцерна
может оставлять в слое почвы О-40 см от 111,1 до 152,6 ц/га, клевер - от 61,8 до
144,8 ц/га пожнивных и корневых остатков. Люцерна накапливает в пахотном слое
почвы 250-300 кг, а клевер до 200 кг биологически связанного азота на 1 га.
Многолетние бобовые травы и их смеси со злаковыми травами улучшают структуру,
строение пахотного слоя и другие физические свойства почвы. Многолетние травы
играют санитарную роль, подавляя жизнедеятельность организмов, вызывающих
болезни или повреждения растений.
Многолетние травы имеют большую ценность, когда их сравнительно рано убирают
и распахивают. Ранний срок подъема пласта трав позволяет в засушливых условиях
накопить значительно больше влаги, элементов питания и обеспечить высокие урожаи
яровой пшеницы и озимой ржи. По данным исследований, проведенных в лесостепной
зоне, яровая пшеница после люцерны, распаханной в июле по пласту и обороту
пласта, дала соответственно на 4,7 и 1,8 ц зерна с 1 га больше, чем по
сентябрьской вспашке. Урожайность озимой ржи была на 1,7 ц/га больше при
июльском сроке распашки люцерны по сравнению с августовским сроком подъема
пласта. В увлажненных районах, в зоне тайги и подтайги, яровая пшеница,
размещенная по рановспаханному пласту, не уступает чистому пару.
Многолетние бобовые травы угнетающе действуют на малолетние сорняки, по этому
признаку они уступают только чистому пару и кукурузе.
Многолетние бобовые и смеси их со злаковыми служат отличными
предшественниками в условиях достаточного увлажнения и орошения для зерновых,
картофеля, льна. Посевы льна по пласту многолетних трав почти не засоряются, не
страдают от болезней и вредителей, в результате повышается урожай льноволокна и
семян. Урожайность пшеницы, картофеля по пласту многолетних трав в условиях
орошения значительно выше, чем после других предшественников. При недостаточном
увлажнении многолетние травы являются неплохим предшественником для яровых
зерновых, проса, если производится ранний подъем пласта. Высокая обеспеченность
азотом обеспечивает получение зерна пшеницы с высоким содержанием белка и
клейковины.
Положительное влияние бобовых трав и смеси их со злаковыми распространяется и
на вторую культуру, повторные посевы зерновых по обороту пласта дают высокие
урожаи. Последействие трав объясняется продолжающейся минерализацией
органического вещества, сохранением структуры почвы, что способствует созданию
благоприятного водно-воздушного и питательного режимов.
Пропашные культуры - кукуруза, сорго, корнеплоды, картофель и другие -
по биологическим особенностям, характеру производимой продукции резко отличаются
друг от друга. Общим для этих культур является способ возделывания, и по этому
признаку все они объединены в одну группу. Для большинства сельскохозяйственных
культур пропашные, особенно при внесении органических и минеральных удобрений,
служат прекрасными предшественнками. Они обеспечивают получение высоких урожаев
яровых зерновых, зернобобовых, крупяных культур, конопли и льна за счет очищения
почвы от сорняков, мобилизации подвижных питательных веществ в результате
разложении органического вещества, удобрений.
При правильном уходе пропашные культуры по сороочищающей роли приближаются к
чистому пару. Вследствие систематического рыхления почвы в междурядьях
происходит повышение микробиологической активности в течение всего
вегетационного периода. В почве активнее идет мобилизация подвижных элементов
питания растений за счет минерализации органического вещества. Пропашные
зернобобовые культуры обогащают почву азотом благодаря деятельности клубеньковых
бактерий. На полях, занятых пропашными культурами, влага летних атмосферных
осадков хорошо проникает в рыхлую почву. Значительные запасы влаги в метровом
слое почвы остаются после кукурузы, сорго, картофеля. Кукуруза и сорго экономно
используют влагу, извлекая ее из глубоких слоев почвы за счет мощной корневой
системы, проникающей вглубь до 3-4 м, мочковатые же корни картофеля используют
влагу только верхних слоев (50-60 см) почвы. Подсолнечник, кормовые корнеплоды
оставляют после себя меньше влаги, чем кукуруза и картофель.
После уборки пропашных культур в почве содержится неодинаковое количество
органического вещества: после корнеплодов, картофеля растительных остатков в
почву поступает мало, после кукурузы, подсолнечника- намного больше. Так,
кукуруза в условиях Красноярской лесостепи оставляет в слое почвы 0 -40 см от
67,3 до 136,5 ц/га корневых и пожнивных остатков, причем ежегодное поступление в
почву органического вещества в звене кукурузы с двумя пшеницами не уступает
звену с люцерной.
Пропашные культуры являются хорошими предшественниками для других растений из
этой же группы и повторных посевов. В условиях Восточной Сибири кукуруза,
возделываемая на силос, зеленую подкормку, служит одним из лучших
предшественников для картофеля, корнеплодов, и наоборот. Картофель - такой же
предшественник для корнеплодов, кукурузы, подсолнечника. Особенности биологии и
приемов возделывания пропашных культур, прежде всего кукурузы и картофеля, дают
возможность выращивать их в повторных посевах.
Строгие требования к чередованию необходимы при возделывании корнеплодов и
подсолнечника. Повторные посевы и частое возвращение этих культур на прежнее
поле вызывают массовое распространение вредителей, болезней и сорняков.
Положительное влияние пропашных культур, особенно удобренных картофеля,
кукурузы, распространяется и на второй посев зерновых. Посев третьей зерновой
культуры дает низкие урожаи, поэтому после указанных пропашных культур следует
размещать яровые зерновые не более двух лет подряд. В связи со значительным
иссушением почвы, обеднением ее питательными веществами после подсолнечника
следует размещать одну зерновую культуру.
Занятые пары и их роль в севообороте. В условиях региона занятым паром
считают поля, которые освобождают от парозанимающей культуры и начинают
обрабатывать в июле. При уборке в августе и позднее они относится к обычным
предшественникам, например, горохоовсяная смесь - к однолетним травам, кукуруза
возделываемая на силос,- к пропашным культурам, клевер- к многолетним травам и
т. д. Июльская уборка парозаннмающей культуры и июльская вспашка главные условия
высокой агротехнической эффективности занятого пара. Парозанимающими культурами
являются бобово-злаковые смеси: посевы гороха с овсом, вики с овсом на сено, на
зеленый корм, бобовые травы (донник, клевер одногодичного срока пользования с
одним укосом на сено в июле - так называемые донниковые, клеверные занятые
пары). К пропашным занятым парам относятся поля после уборки раннего картофеля,
кукурузы, убранной на зеленый корм в июле и сидеральные пары. Применяются
сидеральные и отавно-сидеральные пары с заделкой зеленой массы в июне на
удобрение.
Занятые пары являются достаточно хорошими предшественниками под яровые
зерновые, пропашные и технические культуры. Они обеспечивают получение высоких
урожаев сельскохозяйственных культур за счет накопления влаги после ранней
вспашки, если две трети осадков выпадает во второй половине года, особенно в
июле, августе и сентябре, тогда запасы продуктивной влаги в поле занятого пара
не уступают чистому пару. Занятые пары содержат в 1,5-2 раза и больше
органического вещества по сравнению с повторными зерновыми культурами, что
положительно сказывается на физических свойствах и пищевом режиме почвы. В
борьбе, с сорняками занятые пары уступают чистым. Однако, сравнивая
эффективность занятых и чистых паров, отметим, что первые следует применять в
основном в зоне достаточного увлажнения.
Урожай яровой пшеницы в зоне тайги, подтайги, в лесостепной части в обычные
по увлажнению годы, по данным исследований Казачинской сельскохозяйственной
станции, Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства и
др., обычно превосходит урожай по чистым парам или незначительно уступает ему.
Однако на землях, сильно засоренных корнеотпрысковыми сорняками, истощенных,
требующих окультуривания почвы, в засушливые годы использование чистого пара
является наиболее эффективным и надежным средством повышения плодородия.
После занятых паров, особенно по пласту клевера, необходимо размещать
наиболее ценные культуры - лен, яровую пшеницу, по обороту пласта - яровую
пшеницу, картофель. Зерновые следует сеять не более 1-2 лет, не допуская
третьего посева, так как это приводит к резкому падению урожаев.
В условиях Восточной Сибири применение навоза из-за большой отдаленности
полей и малого его выхода ограничено и возможно не на всех полях. Решить задачу
обогащения почвы органическим веществом можно только за счет сидеральных и
отаво-сидеральных паров. Многолетние данные подтверждают высокую эффективность
сидеральных паров в зонах тайги, подтайги и лесостепи, а там, где наблюдается
ветровая эрозия, они являются средством защиты почв от дефляции.
Зернобобовые непропашные культуры - горох, вика на зерно и др.-
накапливают азот и оставляют в почве органического вещества в виде корней и
пожнивных остатков значительно меньше, чем клевер, люцерна, донник, и как
предшественник значительно уступают им и чистому пару. Но по сравнению с
зерновыми зернобобовые культуры имеют определенные преимущества: накапливают
азот, при раннем посеве горох и вика затеняют и угнетают сорняки, а ранняя их
уборка позволяет провести своевременную вспашку. Болезни и вредители бобовых
культур не опасны для яровых зерновых или других небобовых. Поэтому
зернобобовые, в особенности горох, являются достаточно хорошими
предшественниками для яровых зерновых, пропашных небобовых культур,
корнеклубнеплодных растений. Урожаи зерновых (например, яровой пшеницы) при их
посеве после гороха практически не уступают урожаям по занятому горохоовсяному
пару], однолетним травам. После зернобобовых размещать зерновые целесообразно
один раз, повторные посевы или чередование одной бобовой культуры с другой не
следует применять вследствие опасности распространения специфических болезней,
вредителей, вызывающих снижение урожая, и менее продуктивного использования
накопленного азота.
Зерно яровой пшеницы, возделываемой в севообороте после гороха, по содержанию
белка и клейковины превосходит зерно, выращенное по зерновым культурам.
Зерновые и крупяные культуры. Зерновые злаковые культуры - яровая
пшеница, ячмень, овес, озимая, яровая рожь - в зависимости от сортов,
применяемой агротехники, почвенно-климатических условий оставляют органического
вещества в виде сухих корней с пожнивными остатками 20-50 ц/га, что составляет
20-40% урожая надземной массы. По этому показателю они значительно уступают
многолетним бобовым травам, их смесям со злаковыми и кукурузе.
В зависимости от применяемой агротехники, длительности послеуборочного
периода, гранулометрического состава, температуры и влажности почвы разложения
органического вещества во время вегетации зерновых и после их уборки может быть
меньше его создания, равняться ему или преобладать над ним. Размещение зерновых
по травам, внесение органических, минеральных удобрений, посев промежуточных
культур способствует накоплению органического вещества. Введение чистых паров,
пропашных без внесения удобрений, применение орошения приводят к уменьшению
органического вещества в почве. Потребность зерновых, крупяных культур в зольных
элементах пищи и азоте различна. Неодинаковая способность этих культур
использовать труднорастворимые фосфаты связана с корневыми выделениями и
продуктами жизнедеятельности ризосферных микроорганизмов. Пшеница усваивает
легкоподвижные формы фосфатов, а гречиха √ фосфаты из труднодоступных
соединений. Большая часть калия содержится в соломе и поступает в почву с
навозом. Запас азота пополняется из разлагающегося органического вещества почвы,
удобрений в результате фиксации атмосферного азота бактериями (азотобактером и
другими).
Зерновые и крупяные культуры потребляют неодинаковое количество воды из
почвы: после проса остается больше влаги, чем после яровой пшеницы, овса или
ячменя. Озимые культуры (например рожь, пшеница) лучше используют влагу осенних
и зимних осадков, в результате более ранней их уборки создаются благоприятные
условия для накопления осадков в послеуборочный период. В условиях Восточной
Сибири озимая рожь более эффективный предшественник, чем яровые зерновые. Она
хорошо угнетает сорняки.
Яровые зерновые и крупяные культуры, особенно яровая пшеница и просо, резко
снижают урожай от сорных растений. Эти культуры с учетом их особенностей следует
размещать по лучшим предшественникам. Яровые зерновые как предшественники для
повторных посевов зерновые нежелательны, так как снижают урожай из-за повышенной
засоренности сорняками, зараженности болезнями и вредителями. Повторные посевы
пшеницы поражаются корневыми гнилями, головней, ржавчиной, скрытностеблевыми
вредителями.
Яровые зерновые культуры как предшественники неодинаковы, их оценка зависит
от предыдущей культуры, агротехники, применения удобрений. Яровая пшеница,
посеянная по чистому пару, бобовым многолетним травам и пропашным культурам,
является удовлетворительным предшественником для пропашных, технических и
повторных посевов зерновых.
В настоящее время преимущественно сложилась следующая структура пашни по
зонам края:
степная зона: зерновые √ 50%; кормовые- 24%; картофель, овощи -1% (для
пригородных хозяйств); чистый пар -25%;
лесостепная зона: зерновые √ 53%; кормовые- 28%; картофель, овощи -1% (для
пригородных хозяйств); чистый пар -18 %;
зона подтайги и тайги: зерновые √ 50%; кормовые- 30; чистый и занятый пар -20
%; 3. Причины необходимости чередования культур в севообороте
В 1832 г. швейцарский ботаник А. Декондоль объяснил необходимость чередования
культур токсическими выделениями растений и отметил, что растения для своего
питания используют из почвы как нужные, так и не нужные им вещества. Последние,
выделяясь обратно в почву, накапливаются в ней и задерживают развитие
последующих посевов данной культуры. В начале XX века обнаружили токсические
вещества, выделяемые корнями растений: вещества, выделяемые корнями пшеницы,
вредны для этой культуры, менее вредны для овса и не вредны для несходных по
биологии с пшеницей культур. При удалении этих веществ плодородие почвы
восстанавливалось.
С развитием естественных наук необходимость чередования сельскохозяйственных
культур стала обосновываться с позиции теории почвенного питания растений. С
точки зрения теории гумусного питания сельскохозяйственные культуры подразделяли
на две группы - обогащающие почву гумусом и истощающие. К первой группе относили
бобовые, широколиственные пропашные культуры и кормовые травы, ко второй -
зерновые.
В 1840 г. немецкий ученый Ю. Либих обосновал теорию минерального питания
растения. Все сельскохозяйственные культуры он разделил на три группы. К первой
группе отнес растения, больше потребляющие фосфора, ко второй - калия, к третьей
- кальция. Согласно этой теории, необходимо чередовать культуры с различной
потребностью в зольных элементах пищи. Снижение урожаев при бессменном посеве
одной и той же культуры объяснялось уменьшением в почве какого-либо элемента
питания.
С открытием симбиоза в питании бобовых культур чередование бобовых и не
бобовых получило новое обоснование. При бессменном возделывании бобовых азот,
фиксированный клубеньковыми бактериями и накапливаемый в почве, не только не
использовался последующим посевом того же растения, но угнетал его развитие.
Размещение растений других семейств позволяло использовать накопленный бобовыми
азот и получать высокие урожаи.
В. Р. Вильямс и его ученики на основании трудов П. А. Костычева объяснили
падение плодородия почвы при возделывании однолетних зерновых культур не
изменением химического состава почвы, а ухудшением физических свойств, в
частности утратой его прочной структуры. В результате ухудшались водный,
воздушный и пищевой режимы почвы и снижалось ее плодородие. Сделан вывод о том,
что необходимо периодически чередовать культуры однолетних растений с посевом
смеси многолетних бобовых и злаковых трав (как восстановителей структуры почвы).
Недостаток всех рассмотренных теорий чередования культуры - односторонность и
ограниченность. Верно подмеченная та или иная причина благоприятного влияния
севооборота на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур не
увязывалась со всей совокупностью взаимосвязанных условий. В современных теориях
севооборота учитывается все многообразие причин, вызывающих необходимость
чередования культур. Д. Н. Прянишников объединил их в четыре группы:
1. Причины химического порядка, как различный состав растений и особенности
поступления питательных веществ из окружающей среды.
2. Причины физического порядка, как разная структура и разное состояние
влажности почвы, оставляемой одним растением и поступающей под посев следующей
культуры.
3. Причины биологического порядка, как разное отношение культур к вредителям
из растительного и животного мира и к сорным растениям.
4. Причины экономического порядка, вытекающие из различий в количестве и
распределении труда, требуемого разными культурами по сезонам, в разной
транспортабельности продуктов, отчуждаемых из хозяйств, и разном их значении для
организации животноводства и технических средств" [6].
Причины химического порядка заключаются в основном в особенностях
почвенного питания растений. Потребность в питательных веществах зависит от
биологических особенностей растений, условий произрастания и высоты урожая.
Картофель, сахарная свекла, кормовые корнеплоды требуют больше питательных
веществ по сравнению с зерновыми культурами и иного соотношения между азотом,
фосфором и калием. Общее количество питательных веществ, необходимое для
получения высоких урожаев различных культур, неодинаково (табл. ).
Таблица - Примерное количество основных элементов питания, содержащихся в урожаях некоторых культур, кг/га
| Культура |
Урожай основной продукции, ц/га
| N |
Р2О 5 |
К2О< |
| Зерновые |
20-25 |
60-80 |
25-30 |
50-60 |
| Картофель |
200-250 |
100-125 |
40-50 |
140-230 |
| Сахарная свекла |
250-300 |
100-160 |
35-60 |
150-200 |
| Кукуруза (зеленая масса) |
500-700 |
150-180 |
50-60 |
150-200 |
| Горох |
20-25 |
100-150 |
30-40 |
40-50 |
| Луговые травы |
60 |
90 |
30 |
120 |
Зерновые культуры выносят из почвы азота в 1,5-2, а калия в 3 раза меньше,
чем картофель и сахарная свекла. Кукуруза, возделываемая на зеленую массу (на
силос), больше других культур использует азот и фосфор, многолетние травы - азот
и калий. Чем выше урожай, тем больше требуется элементов питания, но строгой
пропорциональности между этими показателями не существует. Соотношение между
азотом, фосфором и калием для данных культур также неодинаковое. Зерновые
культуры для создания урожая потребляют почти одинаковое количество азота и
калия, а фосфора - в два раза меньше. Кукуруза, возделываемая на зеленую массу,
извлекает фосфора из почвы в 3 раза меньше, чем азота и калия. Картофель - калия
в 1,4-1,7 раза, сахарная свекла в 1,3-1,5 раза больше, чем азота, и
соответственно в 3,5-5,5 и 3,3-4,3 больше, чем фосфора. Горох извлекает азота в
3,3-3,7 раза больше, чем фосфора, и в 2,5-3 раза больше, чем калия. Многолетние
травы потребляют азота в 3 раза, а калия в 4 раза больше, чем фосфора. Отметим,
что фосфор поглощается почвой и переходит в нерастворимые соединения, в
результате недостаток фосфора ощущается более остро, чем других питательных
веществ.
Обмен веществ между почвой и растениями происходит в зависимости от
биологических особенностей тех или других растений и их корневой системы. Лен,
просо, гречиха, имеющие небольшую корневую систему, располагающуюся неглубоко,
истощают верхние слои почвы. Бобовые (люцерна, клевер, донник, люпин), а также
подсолнечник, кукуруза, свекла развивают мощную и глубоко проникающую корневую
систему. Корни этих культур истощают почву на значительно большую глубину, но в
то же время обогащают ее верхние горизонты питательными веществами, которые
берут из нижних слоев и откладывают во всех частях растения, в том числе в
корнях, расположенных в поверхностном слое почвы. Происходит перенос питательных
веществ из нижних слоев почвы в верхние. В этом отношении огромное значение
имеют бобовые многолетние травы: они не только обогащают почву большим
количеством органического вещества и улучшают структуру, строение почвы, но и
вовлекают в общий круговорот .питательные вещества из глубоких горизонтов почвы
и материнской породы. Крупнейшие русские исследователи корневой системы
сельскохозяйственных культур В. Г. Ротмистров и А. П. Модестов для лучшего
использования питательных веществ почвы предлагали чередовать растения с
различной корневой системой (корнесмен).
Некоторые культуры обладают повышенной особенностью усваивать питательные
вещества из труднорастворимых форм. Так, корни гречихи, люпина, донника белого,
люцерны, турнепса, проса и брюквы способны извлекать фосфор из нерастворимых в
воде фосфатов. В результате улучшается питание фосфором не только данной
культуры, но и следующих за ней. Чередование культур, усваивающих легкодоступные
элементы питания, и культур, способных извлекать их из трудно растворимых
соединений, позволяет полнее использовать ресурсы почвы.
Как уже отмечалось, растения семейства бобовых обогащают почву азотом при
помощи клубеньковых бактерий, живущих на их корнях. Эти бактерии связывают
молекулярный азот воздуха и превращают его в органическое вещество. Таким
образом, несмотря на то, что бобовые культуры выносят из почвы с урожаем много
азота, они за счет бактерий накапливают азот и обогащают почву этим важным
элементом питания. Наибольшее влияние на содержание азота в почве оказывают
многолетние бобовые травы - люцерна, клевер, эспарцет. Объясняется это тем, что
они образуют большую массу богатых азотом корней, у однолетних бобовых культур -
гороха, вики, сои, нута - основная часть азота откладывается в семенах (бобах) и
меньше в корнях, поэтому их положительное влияние на плодородие почвы слабее,
чем многолетних. Чередование бобовых культур с небобовыми дает возможность
использовать накопленный азот для получения высоких урожаев ценных небобовых
культур.
Растения образуют и оставляют после себя разное количество органического
вещества. При возделывании той или иной культуры в почве происходит одновременно
процесс синтеза органического вещества, его накопления и разрушения. В период
вегетации растений накопление вещества преобладает над его уменьшением; Но после
уборки, до посева следующей культуры, идет разложение органического вещества.
Растения оставляют после себя в почве неодинаковое количество органических
остатков: наибольшее - многолетние и однолетние травы, наименьшее - технические
культуры и корнеплоды. Лен, конопля, сахарная свекла, картофель практически не
оставляют органических остатков. При возделывании зерновых культур часть
использованных веществ возвращается в почву в виде корневых, пожнивных остатков:
наибольшее их количество наблюдается в почве после многолетних трав. Поскольку
органические части растений представляют собой материал для образования гумуса,
питательных веществ, необходимо чередовать культуры, уменьшающие количество
органического вещества в почве, с культурами, оставляющими после себя много
органических остатков. Количество органического вещества можно пополнить
внесением органических удобрений: навоза, перегноя, торфа и т. д. Обеспеченность
растений питательными веществами зависит от количества и состава оставляемого
после уборки культуры органического вещества, возврата питательных веществ с
органическими удобрениями, условий разложения органического вещества, иными
словами, от состава и чередования культур в севообороте, агротехники их
возделывания и погодных условий.
Причины изменения физических свойств почвы. Многолетние травы,
особенно бобовые, при получении высоких урожаев оставляют в почве много
органического вещества, повышают в ней содержание кальция, азота, улучшают
сложение и строение почвы, создают структуру, положительно изменяют
водно-физические (водопроницаемость, водоподъемную способность) и химические
свойства в пахотном и подпахотном горизонте. Зернобобовые и однолетние травы
накапливают в почве сравнительно мало органического вещества с небольшим
содержанием азота, слабее воздействуют на сложение, строение и структуру почвы,
на водно-физические и химические ее свойства. Зерновые культуры еще меньше
содержат в почве органического вещества и незначительно воздействуют на
физические свойства почвы. Корнеплоды и клубнеплоды почти не оставляют
органического вещества (которое выносится урожаем), в результате усиленной
обработки почвы способствуют распылению в ней структуры и ухудшению ее сложения
и строения. С физическими свойствами почвы тесно связан водно-воздушный режим.
Более благоприятно он складывается на хорошо оструктуренных почвах оптимальных
по строению и плотности. Однако степень обеспеченности растений влагой зависит
от продолжительности периода от уборки предыдущей до посева последующей
культуры. Чем продолжительнее этот период, тем больше содержится влаги в почве к
моменту посева другой культуры.
В засушливых районах для получения гарантированных урожаев пшеницы приходится
оставлять часть площади на весь вегетационный период незасеянной и проводить
паровую обработку - чистый пар, а другую часть занимать раноубираемыми
культурами - занятый пар.
Физические свойства почвы, состав и чередование культур, а также размещение
их на полях имеют важное значение для предохранения почвы от водной и ветровой
эрозии. Почва с оптимальной плотностью, строением и водопрочной структурой
хорошо поглощает воду, тем самым прекращает поверхностный сток. Структурная
почва устойчива и к выдуванию ветром. На почвах, подверженных ветровой или
водной эрозии, вводят специальные почвозащитные севообороты с преобладанием в
них культур сплошного сева, покрывающих почву возможно большую часть года и
имеющих мощную корневую систему. Культуры, не обладающие такими свойствами, а
также чистые пары размещают полосами, чередуя их с растениями первой группы и
размещая в районах водной эрозии поперек склонов, а в условиях ветровой эрозии-
перпендикулярно направлению господствующих ветров [2].
Биологические причины чередования культур. Снижение урожайности в
бессменных посевах происходит вследствие биологических причин: возрастающей
засоренности, поражения посевов болезнями и вредителями. Различные культуры и
агротехника их возделывания создают неодинаковые условия для жизнедеятельности
сорняков. Яровые сорняки (овсюг, щетинник, редька дикая, конопля, жабрей)
приспособились к культуре яровых зерновых и при бессменном возделывании засоряют
посевы. Озимые и зимующие сорняки (костер ржаной, ярутка полевая) засоряют
посевы озимых зерновых. Яровые сорняки подавляются быстро растущими весной
озимыми зерновыми, а озимые сорняки легко уничтожаются осенней и весенней
обработкой почвы, проводимой под яровые культуры. Таким образом, при чередовании
яровых и озимых культур создаются неблагоприятные условия для обеих групп
сорняков.
Большая роль в борьбе с сорной растительностью принадлежит пропашным
культурам и парам. Междурядная обработка пропашных культур в дополнение к
осенней и весенней обработке способствует уничтожению сорняков в посевах,
очищению верхнего слоя от семян, вегетативных органов размножения многолетних
сорняков и тем самым уменьшается степень засорения последующих культур.
Качественная и своевременная обработка паров позволяет практически очистить поля
от всех видов сорняков. Первостепенное значение имеет смена культур, засоряемых
и незасоряемых паразитными сорняками.
Главное средство очищения полей от сорняков в этих зонах - внедрение
рациональных севооборотов с парами и пропашными культурами.
При бессменном возделывании не меньшую опасность представляют вредители и
возбудители болезней, которые повреждают те или иные культуры или группы
культур.
Для составления научно обоснованного севооборота надо учитывать биологическую
совместимость или несовместимость сельскохозяйственных культур. Растения в
процессе жизнедеятельности выделяют вещества, которые могут отрицательно влиять
на последующие культуры (колины) или подавлять развитие микроорганизмов
(фитонциды). Микроорганизмы, развивающиеся в ризосфере культурных растений,
выделяют вещества, подавляющие жизнедеятельность последующих растений (маразмины)
или других организмов (антибиотики). При неблагоприятном сочетании этих сложных
процессов проявляются почвоутомление, вызывающее снижение урожая, а также
несовместимость некоторых культур в севообороте. Иногда растения страдают от
антибиотических веществ, выделяемых различными почвенными организмами.
Корни некоторых растений выделяют фитонциды, губительные для микроорганизмов.
Между отдельными видами грибов и бактерий существуют антибиотические связи,
которые можно использовать как средство подавления патогенных организмов.
Например, бактерии родов Psendomonas и Асhromohbacter подавляют развитие
некоторых видов Fuzarium, вызывающих фузариоз льна. Доказано, что почва из-под
бессменного клевера токсична для клубеньковых бактерий, что отдельные расы
ризосферных бактерий угнетают одно растение при повторных его посевах и
стимулируют развитие другого.
Видовой состав грибов и ризосферных бактерий в почве меняется вследствие
смены возделываемых растений из-за перемены условий жизнедеятельности
микроорганизмов. Таким образом, правильным чередованием культур или изменением
агротехники достигают наилучшие результаты в борьбе с почвоутомлением и в защите
растений от болезней и вредителей. В настоящее время при построении севооборотов
считают несовместимыми, снижающими урожай такие сочетания: пшеница после ячменя;
красный клевер после люцерны (и наоборот); сахарная и кормовая свекла после
рапса (и наоборот); капуста после рапса (и наоборот). Вопрос о совместимости и
несовместимости культур изучен пока недостаточно, систематические опыты и
исследования в этом направлении начали проводить только в последнее время.
В практике земледелия различных почвенно-климатических зон и в зависимости от
биологических особенностей и технологии возделываемых культур в качестве главной
причины снижения урожаев при повторных посевах выступает то один, то другой из
рассмотренных выше факторов. Поэтому, в зависимости от структуры посевных
площадей и основных причин, обусловливающих чередование сельскохозяйственных
культур, должны вводить различные севообороты - как по составу культур, так и по
порядку их чередования; единого универсального севооборота, пригодного во все
времена для всех зон, нет и не может быть.
Падение урожаев при бессменном возделывании многих культур вызывается
увеличением засоренности посевов: в настоящее время сорняки являются главной
причиной снижения урожаев яровой пшеницы в Восточной Сибири. Не меньшую
опасность при бессменных посевах многих растений представляют возбудители
болезней сельскохозяйственных растений. Например, при возделывании льна, конопли
на одном и том же участке размножаются грибки, вызывающие заболевание растений
льна фузариозом. Бессменные посевы картофеля поражаются кольцевой гнилью,
вертициллезом (грибным увяданием). Зерновые культуры при повторных посевах
страдают от ржавчины, головни, корневой гнили.
Большой вред при бессменных посевах одной культуры наносят вредители. Д. Н.
Прянишников отмечает, что с размножением паразитов очень часто нельзя справиться
без должного севооборота. Сильно повреждают зерновые культуры злаковые мухи,
клоп-черепашка, зерновая совка; сахарную свеклу - нематоды, свекловичный
долгоносик, блоха; кукурузу, картофель - проволочник.
Основной причиной снижения урожая первой группы культур при их повторных
посевах является повреждение специализированными болезнями и вредителями. Замена
неустойчивых к болезням и вредителям сортов устойчивыми позволяет повысить
урожай повторных посевов.
Падение урожайности второй группы вызывается сорными растениями и отсутствием
биологического азота в почве. Внесение удобрений и применение гербицидов
уменьшает снижение урожая культурных растений при бессменном возделывании.
Причины экономического порядка заключаются в рациональном распределении
труда, требуемого культурами по сезонам, в разном их значении для животноводства
и промышленности. При монокультуре в хозяйстве создается большая потребность в
рабочей силе и технике в очень короткие периоды: например, весной при посеве и
осенью во время уборки. В правильно составленном севообороте применяют различные
культуры: зерновые, зернобобовые, пропашные и другие. Все это дает возможность
более равномерно распределить и использовать рабочую силу и технику в течение
всего вегетационного периода. При возделывании нескольких культур создаются
благоприятные условия для развития животноводства. В каждом хозяйстве, в
зависимости от специализации, необходимо разработать рациональную структуру
посевных площадей, научно обоснованные севообороты, которые обеспечили бы
всестороннее развитие отрасли и выполнение заданий по производству и продаже
сельскохозяйственной продукции согласно перспективному плану развития хозяйства.
Данные опытов, полученные в условиях региона, показывают, что при бессменном
возделывании яровой пшеницы продукция с 1 га пашни снижается на 33,4%,
сокращается и выход зерна с единицы площади. Возделывание яровой пшеницы 3 года
подряд и более ведет к снижению урожайности, чистого дохода, к увеличению
трудовых, денежных затрат.
|