1. Обзор литературы по теме исследования

Севооборот в агроландшафтном земледелии остается одним из немногих естественных способов регулирования почвенных процессов плодородия. Чередование культур в севообороте один из наиболее мощных факторов преодоления негативных последствий. Степень пополнения питательных веществ в почве зависит от соотношения отчуждаемой части общего урожая и вида растений.

Более того, научно обоснованное чередование культур в севообороте обеспечивает лучшее использование природных ресурсов и техногенных средств. При этом агроэкологические факторы чередования становятся главными и должны учитываться, в первую очередь, при разработке схем севооборотов (Каличкин, Захаров, Крупская, Бекасова, 2004)

При правильном чередовании культур реализуется одна из главных функций севооборота- поддержание и повышение плодородия почв. Каждая культура в севообороте не только определяет содержание агроэлементов в почве, но и влияет на фитосанитарную ситуацию и противоэрозионную устойчивость почвы. Великая роль севооборотов в поддержании экологического равновесия в агробиоценозе, существенно влияющего на уровень естественного плодородия.

Культуры – предшественники и пар во взаимодействии с удобрениями и пестицидами существенно влияют на агрофизические, агрохимические и фитосанитарные свойства почвы, тем самым выполняя роль средообразования. Урожайность яровой пшеницы изменяется на фоне агрометеорологических ресурсов в связи с положительной или отрицательной средообразующей ролью предшественников, удобрений и средств защиты растений. (Каличкин и др. 2003)

Смена культур в севообороте приводит к изменению состава активных почвенных микроорганизмов. Эти различия связаны с биологией, химическим составом и технологией возделывания культуры. Так, послеуборочные остатки зерновых колосовых медленно разлагаются и накапливаются в почве, а многолетних бобовых трав - разлагаются хорошо (С.И.Чебаченко,2000).

Севообороты в земледелии благоприятно воздействуют на почву и продуктивность выращиваемых культур (Воробьев С.А.,1968).Продуктивность сельскохозяйственных культур, в свою очередь, зависит от многих факторов. К важнейшим из них, обеспечивающихся деятельностью человека, относятся: наличие влаги в почве, обеспеченность растений элементами питания, сорт, качество семян, защита посевов от вредителей, болезней и сорняков, регулирование роста, уборка урожая.

Наивысшая продуктивность достигается при совокупности оптимальных условий роста и развития растений. Выпадение, даже частичное, одного из этих факторов приводит к значительному недобору продукции (Степановских А.С., 2000).

Севообороты по-прежнему остаются ключевым звеном в земледелии и решают весь комплекс задач рационального использования земли, воспроизводства плодородия почвы, это достигается оптимальным соотношением и чередованием сельскохозяйственных культур и рамках научно-обоснованной и хорошо адаптированной системы земледелия (Ю.Д. Иванов,2001).

Научно-исследовательские учреждения страны внесли большой вклад в развитие теоретических основ эффективного использования пахотных земель, разработку конкретных схем различных видов севооборотов с учётом почвенно-климатических условий и специализации хозяйств (С.А. Воробьев, 1979).

Подтверждена высокая эффективность правильно составленного севооборота во всех зонах, причем внесение минеральных удобрений в рекомендуемых нормах не отменяет этого вывода.

Разработка технологий возделывания сельскохозяйственных культур должна осуществляться в системе многофакторных опытов по блокам взаимодействия: севообороты – удобрения – пестициды. С учётом результатов этих исследований изучается взаимодействие отобранных севооборотов и систем обработки почвы при разных уровнях химизации, в том числе таких, при которых обеспечивается максимальная прибыль и окупаемость вложений.

Решить проблему получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур заданного качества без применения удобрений и пестицидов на сегодняшний день не представляется возможным. Даже в умеренно интенсивном земледелии отказ от использования некоторых химических препаратов привёл бы к большим потерям урожайности и снижению качества продукции от развития многих опасных болезней растений. Но использовать их надо не фрагментарно, а в интегрированных системах защиты, которые являются наиболее радикальным методом ведения современного земледелия (Адаптивно – ландшафтные системы земледелия НСО, 2002).

Различают четыре стороны воздействия севооборотов на урожайность сельскохозяйственных культур: химическую – с которой связано питание растений; физическую – от которой зависят физические свойства почвы; биологическую - характеризующая взаимодействие между возделываемыми растениями и почвенными организмами; экологическую, с которой связаны структура посевных площадей и ресурсы химизации. В зависимости от почвенно-климатических условий и уровня развития земледелия в качестве главной выдвигается та или другая сторона действия севооборота (Романова Н.Л., Захаров Г.М., 1990).

Исследования на черноземах НСО подтвердили, что при высоком уровне химизации основные культуры обеспечивают более высокую продуктивность в севообороте (Захаров Г.М., Федосеенко Н.В., 1988).

Анализ результатов полевых опытов по изучению эффективности удобрений на черноземах Западной Сибири убеждает целесообразности применения под полевые культуры только азотных и фосфорных удобрений. Практически во всех почвах в минимуме находится азот. Проблема азота является составной частью проблемы управления продукционным процессом и плодородием почвы. Значимость её определяется особой ролью этого элемента в повышении урожайности культур и оптимизации качества продукции.

Повышенный уровень азотного питания, как правило, удлиняет период вегетации культур, определяя необходимость применения средств ускоряющих созревание, потребность которых при возделывании зерновых в подтаежной и лесостепной зонах Сибири отмечается почти ежегодно. Усиленное азотное питание повышает восприимчивость растений к грибковым инфекциям и воздействию сосущих насекомых, что так же характерно, прежде всего, для зон достаточного увлажнения и требует соответствующего применения пестицидов. Таким образом, эффективность азотных удобрений в значительной степени определяется другими средствами химизации – пестицидами и ретордантами. Поэтому рассредоточение азотных удобрений по определенным полям, необеспеченных защитными мероприятиями и высокой культурой земледелия в целом, так же нерационально, как их чрезмерная концентрация (Кирюшин В.И., Шарков И.Н., 1990).

Было доказано, что внесение азотных удобрений может способствовать усилению минерализации органического азота почвы, который участвует в формировании урожая сельскохозяйственных культур. Это явление до настоящего времени не учитывалось при расчете оптимальных доз азота на планируемый урожай, что приводило к отрицательному действию азотных удобрений на урожай и окружающую среду (Кореньков Д.А., Борисова Н.И., 1990).

В окультуренных почвах значительные запасы доступного фосфора обладают высокой растворимостью, позволяющей создать благоприятные условия для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, в том числе и яровой пшеницы (Антипина Л.П.,1990).

Кроме того, фосфорные удобрения усиливают преимущество предшественников, хорошо обеспечивающих посевы пшеницы нитратным азотом. Они должны применяться при достаточной обеспеченности азотом. Одностороннее фосфорное питание в условиях азотного дефицита, как правило, снижает содержание клейковины в зерне пшеницы. При недостатке фосфора, в растениях накапливаются свободные нитраты, восстановление которых, а следовательно и синтез белков, задерживается (Кумаков В.А., 1988).

Оптимизация пищевого и водного режимов почвы является важным условием при возделывании яровой пшеницы. При этом условия года, предшественники и уровни химизации в севообороте имеют наиболее существенное значение (Бюллетень №117, 2003).

Наибольшее значение на урожайность яровой пшеницы оказывают погодные условия (осадки, температура).

Для характеристики увлажнения агроландшафта принят коэффициент увлажнения, описываемый формулой:

О_{09 —}О₀₈

К_{у =} ———————

0,177 ∑ t > 0⁰C

где в числителе – осадки сельскохозяйственного года (с сентября предыдущего по август текущего) (мм), а в знаменателе – произведение суммы положительных (активных) температур вегетационного периода и эмпирического коэффициента 0,177, отражающего переход тепла в испарение (мм).

Коэффициент увлажнения является безразмерной величиной, количественно отражающий приход влаги (Понько В.А., 1996).

Среднемноголетнее значение коэффициента увлажнения, равное 1,0, показывает природный оптимум, при котором формируются выщелоченные черноземы.

Совокупность мероприятий по регулированию ростовых процессов растений, минерального питания и защиты от вредных объектов должна обеспечить оптимальный круговорот веществ и энергии, требуемую величину и качество урожая, экологически устойчивое функционирование агроландшафта.