1. Значение севооборота и системы обработки почвы в современном земледелии (обзор литературы)

Севооборотом называется научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и пара во времени и пространстве (или по годам и полям) или только во времени. Чередование культур во времени — это смена их по годам на одном поле. Чередование по полям означает, что каждая культура севооборота последовательно проходит через все поля. Севооборот является одним из основных звеньев системы земледелия и представляет основу для проведения всех агрономических мероприятий, в частности, систем обработки почвы, систем удобрений, мероприятий по борьбе с эрозией почвы, защиты посевов от сорняков, болезней и вредителей. Влияние его охватывает все стороны жизни растений и процессы в почве.

Севооборот способствует пополнению и лучшему использованию питательных веществ почвы и удобрения, улучшению и поддержанию благоприятных физических и биологических свойств почвы, защите ее от водной и ветровой эрозии, предупреждению распространения сорняков, болезней и вредителей сельскохозяйственных культур, снижению пестицидной нагрузки па почву, растения и улучшению экологического состояния среды обитания, получению высококачественной продукции. Только в севообороте создаются наиболее благоприятные условия для повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

В каждом севообороте необходимо видеть не только и не столько культуры, но главным образом научно обоснованные принципы их чередования. В севообороте каждая культура должна быть размещена по лучшим предшественникам с учетом комплекса их положительных и отрицательных сторон с тем, чтобы обеспечивалась наивысшая урожайность сельскохозяйственных культур и повышение плодородия почвы. В севообороте, как правило, запланирован один предшественник, но под каждую культуру оптимальных предшественников может быть несколько. Поэтому замену одного хорошего предшественника на другой не следует рассматривать как нарушение севооборота.

Нарушением севооборота следует считать отступление не от схемы, а от биологических и других принципов плодосмена, влекущих за собой снижение урожайности и плодородия почвы. Каждое отступление от принятого чередования культур должно осуществляться в пределах научно обоснованных агрономических и экономических требований.

Основой севооборота является рациональная структура посевных площадей, под которой понимается соотношение площадей под различными сельскохозяйственными культурами, выраженное в процентах к общей площади пашни. Она разрабатывается с учетом почвепно-климатических и экономических условий и специализации хозяйства, определяемой этими условиями. Однако одна структура посевных площадей еще не составляет севооборота. Можно разработать самую эффективную структуру посевных площадей, а каждую культуру, входящую в нее, высевать на одном месте. В этом случае севооборота не будет. Непременным условием его должно быть ежегодное или периодическое чередование культур, входящих в структуру посевных площадей.

Необходимость чередования сельскохозяйственных культур издавна установлена практикой земледелия. Еще в Древнем Риме знали о пользе чередования культур, но причины этого явления агрономической наукой длительное время не были установлены. Одной из первых попыток объяснить это была теория, выдвинутая в 1813 г. швейцарским ботаником Декандолем. Он считал, что растения берут из почвы и нужные, и ненужные вещества. Ненужные вещества, выделяясь обратно в почву, накапливаются в ней и задерживают развитие повторно высеваемой па одном и том же месте культуры. Эта теория экспериментально подтверждена Макером, установившим, что растения выделяют через корневую систему органические вещества, которые вредны для последующих посевов тех же растений, но не для других, а напротив, служат им пищей.

В начале XX в. обнаружены токсические вещества, выделяемые корнями растений. Установлено, что выделяемые пшеницей вещества вредны для этой же культуры и не вредны для других, отличающихся по биологии с пшеницей культур. В дальнейшем факты накопления токсических веществ в почве при бессменном возделывании зерновых, льна, сахарной свеклы и других сельскохозяйственных культур отмечены многими отечественными и зарубежными учеными. Это явление названо «почвоутомлением». В настоящее время общепризнанно, что оно обусловлено комплексом причин, связанным с нарушением питания растений, накоплением инфекции, снижением активности ферментов. Чередование разных по биологии культур устраняет это.

В дальнейшем с развитием теории плодосмена необходимость чередования культур стали обосновывать с точки зрения теории почвенного питания растений. Немецкий ученый Тэер (1752-1828) объяснял это с позиций «гумусовой» теории. Все сельскохозяйственные культуры он подразделил на две группы: обогащающие почву гумусом и объединяющие ее. Такое деление культур основано на утверждении Тэера, что растения питаются гумусом. К первой группе он относил зерновые и травы, ко второй — картофель, корнеплоды, лен и другие культуры, при уборке которых из почвы извлекаются клубни или корни. [19]

Ю. Либих (1803-1873), исходя из разработанной им теории минерального питания, считал, что основной причиной снижения урожайности при повторных и бессменных посевах является одностороннее истощение почвы элементами минерального питания. По его утверждению различные растения потребляют питательные вещества в неодинаковом соотношении, в результате в почве имеется недостаток одних и относительный неиспользуемый растением избыток других. [20]

В 80-е годы XIX столетия немецким ученым Гельригелем открыт симбиоз бобовых культур с клубеньковыми бактериями и фиксация через них атмосферного азота. Чередование культур бобовых с небобовыми с этих позиций обосновывалось использованием накопленного бобовыми растениями азота.

В этот же период получило развитие и другое направление в теории чередования культур — в трудах П. А. Костычева и В. Р. Вильямса. Они объясняли падение плодородия почвы при возделывании только однолетних культур ухудшением се физических свойств и, в частности, утратой прочной структуры. В результате ухудшились водный и пищевой режимы, развивалась эрозия почвы. Поэтому был сделан вывод о необходимости периодической смены однолетних культур посевом смеси многолетних бобово-злаковых трав. Теория легла в основу травопольных севооборотов. А.В.Советов (1826-1901) придавал большое значение фитосанитарному фактору при обосновании необходимости чередования культур. Накопление в почве возбудителей болезней, вредителей и сорняков он считал одной из важнейших причин падения урожаев при повторной и бессменной культуре.

Недостаток указанных теорий заключался в их односторонности, отсутствии комплексного подхода и учета многообразия причин при обосновании необходимости чередования культур. Д. Н. Прянишников (1856-1948) на основе обобщения накопленных научных положений объединил все причины, вызывающие необходимость чередования культур, в четыре группы: причины химического, физического, биологического и экономического порядка. Значение той или иной группы причин изменяется в зависимости от природных, почвенно-климатических условий и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Ведущую роль имеют те, которые действуют на минимальный в данных условиях фактор жизни растений. С повышением интенсификации и культуры земледелия роль различных факторов изменяется. Увеличение уровня удобрений и повышение плодородия почвы ослабляет химические причины снижения урожая от неблагоприятного чередования. Но одновременно при этом усиливается роль биологических факторов. Поэтому значение севооборота с интенсификацией земледелия не ослабевает. Роль сельскохозяйственных культур и севооборота в балансе органического вещества почвы.

Органическое вещество — важнейший компонент почвы, характеризующий ее плодородие. Оно содержится главным образом в виде гумуса, который образуется из вносимых в почву органических удобрений, а также оставляемых корневых и поверхностных растительных остатков после уборки урожая сельскохозяйственных культур. До недавнего времени баланс органических удобрении поддерживался за счет широкого применения торфа на удобрение. В 1970-1980 годах доля его по сухому веществу составляла более 50 % от всех видов органических удобрений. В настоящее время в связи с резким уменьшением использования торфа на удобрение заготовки и применение органических удобрений сократились с 80 до 40 млн т, а в пересчете на подстилочный навоз — с 60 до 30 млн т или с 12 до 6 т па 1 га пашни. В этих условиях резко возрастает роль растений и структуры посевных площадей в севооборотах в регулировании баланса органического вещества. В современном земледелии за счет корневых и поверхностных растительных остатков в почву поступает примерно 70 % органического вещества и только 30 % приходится на долю всех видов органических удобрений. [18]

Непосредственное влияние растений на баланс органического вещества зависит от количества и качества корневых и поверхностных растительных остатков, поставляемых в почву. По этим показателям между культурами наблюдаются очень большие различия. Наибольшее количество органического вещества поступает в почву в севооборотах с многолетними бобовыми и бобово-злаковыми травами и наименьшее — в севооборотах, насыщаемых пропашными культурами. Роль многолетних трав в севооборотах определяется не только размерами их площадей и удельным весом в структуре севооборота, но и режимом их использования. Определяющее значение здесь имеет срок пользования. Больше всего органического вещества растительных остатков запахивается в почву в севооборотах с одногодичным использованием клевера и при использовании клеверозлаковой смеси не более 2 лет. Удлинение срока пользования травами (клевер + злаки) свыше 2 лет ведет к выпадению клевера и уменьшению количества запахиваемых в почву растительных остатков в севообороте. Ухудшается также их качество. [21]

Важный источник пополнения органического вещества в почве — промежуточные культуры. Оценивать сельскохозяйственные культуры как источник органического вещества следует не только по количеству оставляемых растительных остатков, но и по влиянию их на накопление гумуса в почве, являющегося продуктом не только синтеза, но и разложения органического вещества. Примерно 15-20 % поступающего в почву свежего органического вещества превращается в гумус. В почве постоянно идут процессы разложения (минерализации) гумуса. При этом высвобождаются минеральные питательные вещества для растений. Скорость и степень разложения зависит от почвенных и климатических условий, а также от вида выращиваемой культуры и интенсивности обработки почвы. Сильнее гумус разлагается под пропашными, меньше — под зерновыми и еще меньше под многолетними травами. Баланс гумуса в почве в большой степени зависит от структуры севооборота. [18]

Положительная роль многолетних трав на накопление гумуса в почве зависит не только от размера их площади и удельного веса в структуре посевов, но и от режима использования в севообороте. Бессистемное их использование не ведет к повышению плодородия почвы. Гумус накапливается, когда многолетние травы чередуются с однолетними культурами (чередование лугового и полевого периодов).

Правильная обработка почвы занимает важное место в регулировании почвенных условий жизни растений. При сочетании с мероприятиями по снижению засоренности и системой удобрений в севооборотах она обеспечивает повышение и наиболее рациональное использование плодородия почв.

Обработка эффективна лишь тогда, когда ее проводят с учетом свойств почв, их физической спелости, климатических и погодных условий, требований растений к технологии их возделывания в севообороте. Эффективное влияние механического воздействия на почву усиливается в том случае, когда приемы обработки осуществляются в определенной системе и тесном взаимодействии со всеми звеньями агрономического комплекса. При этом следует помнить, что излишняя обработка может привести к разрушению почвы, снижению плодородия, увеличению ненужных затрат.

Особое значение обработке отводится в сохранении почвы от водной и ветровой эрозии. Почвозащитная направленность обработок почвы – одно из основных условий рационального использования земли и дальнейшего совершенствования зональных систем земледелия.

Полеводство является основным источником производства растительной пищи на земле. Поэтому, человечество с древних времен стремилось усовершенствовать основные элементы этой отрасли. При выращивании полевых культур необходимо помнить, что с помощью одного приема, одной операции невозможно повысить урожайность культуры и ее валовые сборы. Однако одна ошибка в технологии возделывания может снизить или полностью погубить урожай. Только при соблюдении многих факторов и применении всего комплекса агроприемов можно достичь хороших результатов. Необходимо отметить, что очень важно учитывать взаимоотношение между растениями и окружающей средой, которую в той или иной мере может регулировать человек (Николаев Е. В., Назаренко Л. Г., Мельников М. М., 1998, Николаев Е. В., 1999, Николаев Е. В., Изотов А. М., 2001, Николаев Е. В., Изотов А. М., Тарасенко Б. А. 2006).