Особливості формування сівозмін

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Особливості формування сівозмін

Основою кожної системи землеробства є сівозміна. Перше наукове тлумачення сівозміни було сформульовано у вигляді теорії плодозміни ще на початку XIX ст. А. Теєр обґрунтував її доцільність, виходячи з своєї теорії гумусного живлення рослин, з якої випливає необхідність чергування культур, що виснажують ґрунт і збагачують його гумусом. Вже всередині цього століття також необхідність вже розглядали з позиції теорії мінерального живлення Ю. Лібіха, тобто з точки зору однобічного виснаження ґрунту на елементи живлення.

Представники іншого напрямку -- П. А. Костичев і В. Р. Вільямс -- пов'язували зменшення родючості ґрунту підчас вирощування зернових культур з погіршенням його фізичних властивостей, зокрема агрономічно цінної структури, з чого робився висновок, про необхідність запровадження в сівозміну сумішки багаторічних бобових і злакових трав, здатних створити таку структуру.

При цьому одночасно розвивалось уявлення про необхідність чергування культур для усунення несприятливих фітосанітарних умов: забур'яненості посівів, нагромадження шкідників, ґрунтових патогенів, специфічних для тих або інших рослин.

Загалом склався всебічний підхід до оцінки значення сівозміни, в основі якої є такі критерії: регулювання режиму органічної речовини ґрунту і мінеральних елементів живлення; підтримання задовільного структурного стану ґрунту та інших фізичних властивостей; регулювання водного балансу агроценозів; запобігання процесів ерозії та дефляції; зменшення забур'яненості посівів; регулювання фітосанітарного стану ґрунту.

Орієнтуючись на плодозміну, товаровиробник змушений займатися відразу багатьма культурами, вести універсальне господарство. Проте такому господарству важко досягти високої продуктивності праці, тому що кожна група культур вимагає свого комплексу технічних засобів для вирощування, зберігання та переробки продукції, різнопланової технічної орієнтації і т. ін.

Процес спеціалізації сільського господарства в передових країнах почався давно і неухильно продовжується. Виробники концентрують зусилля на виробництві максимальної кількості продукції. Відповідно давно існували і існують протиріччя між плодозміною і спеціалізацією землеробства, які можуть загострюватись, якщо зневажаються вимоги спеціалізації або абсолютизуються ті або інші полегшення теорії сівозмін.

Науково-технічний прогрес і зростання виробничо-ресурсного потенціалу певною мірою нівелюють розглянені протиріччя. За умов оптимального забезпечення добривами і пестицидами, використання стійких до хвороб сортів, біопрепаратів і інших засобів захисту рослин значення чергування культур щодо мінерального живлення, боротьби з бур'янами, шкідниками і хворобами послаблюється, зростає можливість повторного вирощування культур, головним критерієм доцільності чистого пару стає вологозабезпечення.

Нездоланною перешкодою на шляху поглиблення спеціалізації сівозмін є біологічна ґрунтовтома внаслідок нагромадження в ґрунті колінів. Більшість інших стимулюючих факторів може бути передбачена різними засобами, питання лише в мірі витратності та екологічної безпеки застосовування препаратів і технологій.

До проблемних факторів, що не дозволяють уникнення науково обґрунтованого чергування культур без великих затрат, відносять розвиток бурякової нематоди, кореневої гнилі, вілту бавовнику та ряд інших. У тих випадках, коли беззмінне вирощування культур призводить до нагромадження специфічних шкідників, помітно зростає витратність виробництва унаслідок застосування інсектицидів і ще більше -- екологічний ризик внаслідок їх токсичності.

На підставі узагальнених даних прийнято вважати можливими таку допустиму концентрацію посівів в сівозмінах: зернові культури -- 6080, цукрові буряки -- 20-25, кукурудза -- 50-60, коноплі -- 50, картопля -- 30-50, соняшник і льон -- 14-16%. Ці межі можуть істотно змінюватись.

Особливо заслуговує на увагу виділення підсівних, післяукісних, пожнивних культур, що подовжують період перебування ґрунту під рослинністю як один з важливих засобів біологізації землеробства. При цьому особливе значення належить капустовим з їх специфічною можливістю очищення ґрунту від інфекції. Використовуючи ріпак, суріпицю, редьку олійну та інші культури, можна значно посилити профілактичну санітарну дію сівозміни. Ущільнюючі посіви досить ефективні також для захисту ґрунту від ерозії.

У вдосконаленні структури посівних площ і сівозмін важливе значення має розміщення багаторічних трав. З розширенням їх посівних площ часто пов'язують вирішення завдання регулювання балансу гумусу ґрунту. Підхід до травосіяння з цих позицій по відношенню до виробничої доцільності і ефективності зовсім некоректний. Якщо в поліських районах доцільно його значне розширення, то в степових воно призвело б до зменшення продуктивності ріллі. У степовій зоні багаторічні трави доцільно розміщувати в основному в ґрунтозахисних сівозмінах на ерозійно небезпечних землях, на ґрунтах з близьким рівнем залягання ґрунтових вод, в сівозмінах на зрошуваних землях.

В усіх ґрунтово-кліматичних зонах необхідні оптимізація строків використання багаторічних трав, збільшення бобового компонента або повна заміна ним злакових сумішок, що помітно підвищує продуктивність і їх значення як попередників у сівозмінах.

Комплексне значення багаторічних трав у сучасному землеробстві доповнюється новими функціями. На ґрунтах з глибинним нітратним профілем, утвореним внаслідок інтенсивного парування або перенавантаженням агроценозів азотними добривами, багаторічні трави здатні використовувати азот нітратів з глибоких шарів, запобігаючи змивання його в ґрунтові води.

Значення багаторічних трав як попередника в сівозмінах підвищується при їх удобренні. За таких умов вони залишають в ґрунті більше органічної речовини, збагаченої поживними елементами, які потім поступово вивільнюються в процесі вегетації наступної культури. Унаслідок цього знижується можливість її вилягання, покращуються умови мінерального живлення, зменшуються втрати мінеральних елементів при вимиванні. Це особливо важливо на легких за гранулометричним складом ґрунтах, де частка багаторічних трав повинна істотно зростати.

Першочергове завдання землеробства полягає в адекватному розміщенні культур відповідно до їх біологічних вимог, що може бути досягнено формуванням спеціалізованих сівозмін відповідно до агрономічних типів ґрунтів.

Спрямування сільськогосподарських культур до певних умов їх вирощування за сучасних умов стало відправною позицією нової науки -- агрофітоценології. На жаль, цей підхід не завжди був врахований як визначальний в проектуванні сівозмін.

Доказів на користь локалізації розміщення культур, що вимагають підвищеної родючості ґрунтів, посилюються обмеженими можливостями застосування органічних добрив. Помітне збільшення вмісту гумусу при окультуренні дерново-підзолистих ґрунтів відбувається з дози 1015 т/га на рік, а для удобрення кормових або овочевих культур потрібні дози відповідно 20-30 і 30-40 т/га в середньому на рік. Проте реально можливо ставити в сучасних умовах завдання окультурення дерново-підзолистих ґрунтів до рівня, що дозволяє з високою рентабельністю вирощувати найбільш вимогливі культури лише на певних масивах, в першу чергу тим, що належать тваринницьким господарствам.

Доцільна також локалізація розміщення груп культур з різною реакцією на кислотність, що буде сприяти значному зменшенню витрати вапна. Для сівозмін з льоном, картоплею, люпином, житом, вівсом відводять ділянки з рН в орному шарі 5,5-6,0, для зерно-трав'яно-просапних сівозмін з кукурудзою і коренеплодами -- з рН 6,1-6,5, для зерно-бурякових, овочевих, кормових сівозмін -- з рН 6,5-6,7.

Різні групи культур вимагають різного забезпечення ґрунту елементами живлення. Для сівозмін з переважанням зернових культур, багаторічних і однорічних трав необхідний рівень забезпечення ґрунту рухомим фосфором (за Кірсановим) в орному шарі 20-30 мг/100 г ґрунту, рухомим калієм 20-30 мг/100 г ґрунту; для сівозмін з коренеплодами і кукурудзою потрібне забезпечення фосфором 25-35 мг/100 г, калієм 2535 мг/100 г ґрунту.

За сучасних умов замість традиційно обов'язкової умови поліпшення родючості всіх ґрунтів сучасна стратегія землекористування повинна орієнтуватися, у першу чергу, на інтенсифікацію використання кращих земель і вжиття заходів для запобігання ерозії, дефляції та інших видів деградації. Підвищення їх продуктивності створить передумови для виводу з активного сільськогосподарського обороту малопродуктивних земель.

Поліпшення родючості бідних ґрунтів пов'язано частіше з подоланням несприятливих елементарних ґрунтових процесів застосуванням великої кількості органічних добрив, меліорантів і інших витратних заходів. Причому підтримання нового стану вимагає постійних зусиль, бо як тільки вичерпується меліоративний ефект, посилиться прояв несприятливих процесів.

Використання таких земель повинно бути зорієнтованим на вирощування культур, стійких до несприятливих умов, здатних витримувати засолення, солонцюватість, перезволоженім, висихання, ерозійні процеси, несприятливий фітосанітарний стан. Значення сівозміни підсилюється в міру ускладнення агроландшафту і проявлення несприятливих факторів.

Сівозміни відіграють вирішальне значення в запобіганні ерозійних процесів. Від підбору культур за їх ґрунтозахисною здатністю і чутливістю до змитості ґрунтів залежить продуктивність ріллі і охорона ґрунтового покриву. Формування сівозмін у складних ерозійних ландшафтах відбувається з урахуванням поділу території і крутизни схилів. При цьому поділ схилів за крутизною, поданий в загальній схемі класифікації земель, має різне визначення. Наприклад, в умовах Лісостепу та Степу, де водна ерозія ґрунту найбільш інтенсивно проявляється в період весняного танення снігу, під інтенсивні зернопросапні і зернопаропросапні сівозміни рекомендують відводити незмиті і малозмиті чорноземи та темно-сірі лісові ґрунти -- до 3°, а на сірих і ясно-сірих лісових ґрунтах -- до 2°. На мало - і середньозмитих чорноземах і темно-сірих лісових ґрунтах зі схилом 2-3° запроваджують травопільні сівозміни (з зерновими і зернобобовими культурами, багаторічними травами). На середньо - і дуже змитих чорноземах і темно-сірих ґрунтах на схилах понад 5°, сірих і ясно-сірих на схилах більше 4° доцільно запроваджувати ґрунтозахисні сівозміни, які включають 50% і більше багаторічних трав.

При формуванні сівозмін необхідно враховувати, що їх функції з регулювання водного режиму, елементів живлення, органічної речовини, складання ґрунту, його фітосанітарного стану, з межею забур'яненості посівів виконує система удобрення, чистий пар і система догляду за ним, підбір сортів, строки сівби та інші агротехнічні заходи.

Використання чистого пару

Значення чистого пару в землеробстві пов'язують із зменшенням впливу посухи, очищенням ґрунту від насіння та вегетативних органів розмноження бур'янів, нагромадженням рухомих елементів живлення, поліпшенням фітосанітарного стану. При цьому підвищується стабільність виробництва зерна, економиться насіння, більш рівномірно і ефективно використовуються трудові та матеріально-технічні ресурси. Наявність пару дозволяє пом'якшити напруження польових робіт в період максимального навантаження. Тому пар продовж століть сприяє вирощуванню зернових культур в посушливих районах, а відмова від нього супроводжувалась зниженням ефективності сільськогосподарського виробництва.

Проте при всіх позитивах чистого пару він має такі істотні недоліки, як підвищення ерозійної небезпеки, зменшення надходження до ґрунту рослинних решток, висока мінералізація органічної речовини, втрати азоту внаслідок міграції нітратів за межі кореневмісного шару.

На особливу увагу заслуговує втрата гумусу внаслідок зменшення надходження органічної речовини і посилення мінералізації. Ці так звані "біологічні" втрати гумусу можуть досягти в парових полях 1,5-2 т/га на рік. Часто вони підсилюються ерозійними втратами.

Встановлено, що чим довше використовують на чорноземних ґрунтах пар, тим більша міграція нітратів (може досягти 3-5 м). Чим більша частка пару в сівозміні, тим більші втрати азоту, особливо за умов інтенсивного механічного обробітку парових полів і недостатнього застосування фосфорних добрив. У безпарових сівозмінах, не перевантажених добривами, подібного явища не буває. Загалом збільшення втрат гумусу і азоту в ґрунтах степової зони пов'язано, перш за все, з розширенням чистих парів за недосконалої системи догляду за ними.

Часто зниження потенційної родючості ґрунтів в зерносійних районах маскується підвищенням урожайності унаслідок застосування добрив та пестицидів. Проте це тимчасове заспокоювання має певну межу і повинно викликати турботу за майбутнє ґрунтів і ґрунтового покриву.

Визначаючи можливості зменшення частки пару або відмовляючись від нього, доцільно виходити з того, наскільки його функції можуть бути замінені іншими засобами. Якщо регулювання мінерального живлення і фітосанітарний стан досягають застосуванням добрив, гербіцидів та інших агротехнічних заходів, то головними критеріями чистого пару або заміни його зайнятим стає вологозабезпечення.

У лісостеповій зоні вірогідність достатнього забезпечення озимих культур вологою в початковий період їх життя знижується до 70 %. Різниця в запасах ґрунтової вологи між чистими і зайнятими парами тут збільшується і досягає 30% вологості ґрунту в чистому пару. За умови виявляється якісна диференціація зайнятих парів. Пари, зайняті ранозбиральними культурами (озиме жито і кукурудза на зелений корм, бобово-злакові однорічні сумішки, бобові багаторічні трави на один укіс), на період сівби озимих нагромаджують достатню кількість вологи. Пари, зайняті кукурудзою на силос та іншими культурами більш пізнього збирання, в більшості років не забезпечують вологою початковий ріст озимих культур. Це ще помітніше проявляється в степовій зоні.

У зоні недостатнього зволоження, якою є Степ України, чистий пар як необхідна умова виробництва зерна збережеться надовго. При цьому дуже важливим є упорядкування системи догляду за паровими полями, домагаючись залишення соломи на полі і мінімізації обробітку ґрунту з тим, щоб максимально зменшити надлишкову мінералізацію органічної речовини, втрати азоту унаслідок міграції нітратів, зменшити непродуктивні втрати вологи з ґрунту.

В районах достатнього зволоженням чистий пар доцільно розглядати як атавізм екстенсивного землеробства.

Перспектива обробітку ґрунту

У системі екологізації землеробства перспектива вдосконалення систем обробітку ґрунту пов'язана з адаптуванням їх до різних ґрунтово-кліматичних, геоморфологічних умов та поглибленої диференціації відповідно до біологічних вимог сільськогосподарських культур. Загальновизнаним напрямом розвитку обробітку ґрунту є шлях до мінімізації. За останні декілька десятків років у світі, а також в нашій країні відбулось переосмислення значення механічного обробітку ґрунту, його призначення, функцій і, зокрема, негативних наслідків.

Механічний обробіток руйнує природну будову ґрунту, яка інколи є оптимальною для певних культур. Позбавлення ґрунту природної мульчі (повсті, підстилки, дернини), розпилення верхнього шару створює передумови для посилення стікання, ерозії, дефляції. Внаслідок механічного обробітку відбувається руйнування ґрунтових зооценозів, зменшення зоопоселення, руйнування ходів черв'яків і коренів, зниження здатності до біологічного розпушування. Під дією машин і робочих органів ґрунт часто переущільнюється, що обумовлює необхідність чергового розпушування, створюючи шкідливе коло. При цьому переущільнюється підорний шар, утворюється плужна підошва.

За умов інтенсивного обробітку відбувається активна мінералізація органічної речовини ґрунту, виникає непродуктивна витрата гумусу. Обробіток ґрунту вимагає великих матеріальних і енергетичних витрат.

Функції механічного обробітку ґрунту (регулювання будови ґрунту, структурного стану, водного, повітряного, теплового, поживного режимів, загортання в ґрунт насіння рослин, органічних і мінеральних добрив, меліорантів; знищення бур'янів, шкідників і хвороб) в різних природних умовах мають досить неоднакове значення, а частину їх можуть виконувати інші агротехнічні або агрохімічні заходи.

На ґрунтах, рівноважна щільність яких близька до оптимальної, для вирощування більшості польових культур (більша частина чорноземів і темно-сірих ґрунтів, окультурених сірих лісових і дерново-підзолистих ґрунтів та ін.), механічний обробіток ґрунту зберігає в основному фіто-санітарну роль, в першу чергу з усунення забур'яненості посівів, і функції, пов'язані з регулюванням живлення і загортанням добрив. Якщо такі функції виконують добрива, пестициди або інші засоби, то система обробітку, можливо, може бути зведена до періодичної (лише декілька разів за ротацію сівозміни) оранки з загортанням органічних, мінеральних добрив і сівби з передпосівним обробітком або навіть без нього під відповідні культури.

Така сучасна загальна теорія проблеми, що допускає землеробство з мінімальним обробітком ґрунту.

Вченими Національного аграрного університету України така теорія обробітку ґрунту була підтверджена багаторічними (1981-2003 рр.) дослідженнями в стаціонарних польових зерно-просапних сівозмінах в умовах лісостепової зони України.

Заходи обробітку ґрунту під пшеницю озиму тісно пов'язані із системою обробітку під інші культури сівозміни, що впливають на нагромадження вологи, елементів мінерального живлення, поліпшення фізичних умов орного шару і наявність у ньому насіння бур'янів. Вивчення на продовж 1984-2003 рр. впливу різних систем основного обробітку ґрунту в 10-пільній зерно-буряковій сівозміні Правобережного Лісостепу України на формування пшениці озимої після таких попередників: конюшина на 1 укіс, горох і кукурудза на силос і результати багаторічних досліджень свідчать, що щільність ґрунту з застосуванням плоско-різного й поверхневого обробітків у сівозміні формують більш високі показники на відміну від полиневого обробітку. Проте ріст і розвиток рослин проходить нормально, тому що щільність ґрунту при усіх обробітках є на рівні оптимальних значень.

Якість агрегатного складу ґрунту залежить, у першу чергу, від попередника. Чим більше залишає культура після себе рослинних решток, тим більше утворюється гумусових речовин, що позитивно впливають на структурність ґрунту. Перш за все це виявлено після конюшини, де, як правило, і міститься найбільш агрономічно цінних агрегатів. На полях пшениці озимої, що розміщується після кукурудзи на силос, існує стійке зменшення кількості агрономічно цінних агрегатів в середньому до 50-60% та збільшення пилової фракції.

Продуктивної вологи більше нагромаджується при застосуванні плоскорізного та поверхневого обробітку ґрунту. Кращі запаси продуктивної вологи формуються після конюшини на один укіс порівняно з горохом і особливо з кукурудзою на силос.

Мінімізація обробітку ґрунту призводить до зниження водопроникності. Причиною цього є руйнування ґрунтових агрегатів та на цій основі зменшення пружних некапілярних пор. Зниження водопроникності призводить до застою води на поверхні ґрунту і створення умов для розвитку ерозійних процесів, а в зимовий період виникає загроза утворення льодяної кірки на посівах озимих культур.

Урожайність пшениці озимої, як свідчать дослідження професора В. П. Гудзя, помітно відрізняється як залежно від попередника, так і від застосування систем основного обробітку ґрунту (табл. 38).

Таблиця 38. УРОЖАЙНІСТЬ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ ЗАЛЕЖНО ВІД ПОПЕРЕДНИКА І СИСТЕМИ ОСНОВНОГО ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ, ц/ га, середнє за 1992-2001 рр.

Заміна полиневого обробітку ґрунту після багаторічних трав призводить до зменшення урожайності пшениці, хоч цей попередник забезпечує більше нагромадження вологи. Величина врожаю після кукурудзи на силос формується нижчою порівняно з отриманою після конюшини, але перевищує врожайність після гороху.

Адекватне судження про проблему обробітку ґрунту можливе лише при усвідомленні багатогранного фактичного матеріалу в географічному і історичному розумінні, адже ця проблема весь час в полі зору з III ст. до нової ери до сьогодення. Апогей процесу розвитку теорії і практики обробітку ґрунту припадає на нинішнє покоління, що повинно зробити помітні теоретичні узагальнення з цієї проблеми, незважаючи на дискусійність багатьох положень.

Активний розвиток питання обробітку ґрунту під польові культури розпочався в кінці XIX ст. в Західній Європі, де сформувалась система оранки, яка одержала широке застосування, бо відповідала природним умовам і вимогам сформованої на той час плодозміни. Поширення оранки в Східну Європу нерідко призводило до негативних наслідків, у зв'язку з чим П. А. Костичев, зокрема, звертав увагу на перевагу мілкої оранки над глибокою в посушливих умовах. На початку XX ст. оранка з обертанням пласта була незаперечною, хоч посухи в Західній Європі і царській Росії в 1891, 1901, 1921 рр. спонукали до пошуку нетрадиційних рішень.

Видана в 1899 р. книга І. Є. Овсінського "Нова система землеробства", в якій було подано перше обґрунтування безплужного обробітку, стала науковою і фактичною сенсацією. Автор праці виходив з того, що в природному стані ґрунт пронизаний коренями рослин, ходами дощових черв'яків, внаслідок чого ґрунт повітропроникний на значну глибину і характеризується достатньою водопроникністю. Він стверджував, що звичайна оранка, знищуючи в ґрунті мережу каналів, утворених перегнилими коренями і ходами дощових черв'яків, перетворює ґрунт в однорідну безструктурну масу, наслідком чого є погіршення водного і повітряного режимів, в той час як рекомендований ним поверхневий обробіток ґрунту до 5 см знищує бур'яни і створює пухкий поверхневий мульчуючий шар, який добре зберігає вологу в ґрунті. Коріння ж культурних рослин в ущільнених нижніх шарах добре розвивається, і рослини дають добрий урожай.

І. Є. Овсінський особливо підкреслював, що за такого обробітку ґрунту створюються винятково сприятливі умови для розвитку бур'янів. Запізнившись з основним обробітком ґрунту одним поверхневим обробітком їх знищити важко.

Виходячи з цього положення, він наголошував, щоб перший обробіток починали слідом за збиранням хлібів, не очікуючи вивезення врожаю з поля, і запропонував в осінній час, а на чистому пару і у весняно-літній період -- до самої сівби в міру з'явлення бур'янів. Багато теоретичних положень, викладених І. Є. Овсінським, не застаріли до цього часу і одержали подальший розвиток.

У 1910 р. незалежно від І. Є. Овсінського фермер Жан на півдні Франції застосував замість оранки ґрунту обробіток ґрунту пружинним культиватором з наступним поглибленням до 20-22 см.

В 1921 р. Ф. Ахенбах видав працю, в якій висловив аналогічну думку про недоцільність обертання орного шару.

Дефляція ґрунтів на Великих рівнинах Америки, де в 30-х рр. суцільне розорювання степів плугами призвело до утворення пилових коблів, спонукала до розробки термінових заходів для охорони ґрунту. Унаслідок великих напружених пошуків була створена плоскорізна система обробітку ґрунту із збереженням післяжнивних решток, запобігаючи ерозію. Ці заходи були близькими до системи І. Є. Овсінського.

Проте цей сигнал не був сприйнятий на інших континентах. В Європі продовжували вдосконалювати оранку. В Росії В. Р. Вільямс запровадив культурну оранку плугом з передплужником, обґрунтувавши її необхідністю оструктурення скиненого на дно борозни верхнього шару.

Після критики травопільної сівозміни В. Р. Вільямса з'явилися нові концепції, що обґрунтовували систему культурної оранки. На підставі аналізу даних про диференціацію орного шару за родючістю вченими держави було сформульоване положення про розвиток дернового ґрунтотворного процесу під впливом як багаторічних, так і однорічних культур. Причину погіршення родючості нижньої частини орного шару пов'язували з нагромадженням токсичних метаболітів, мікроорганізмів, що переміщуються зверху. Звідси випливав висновок про необхідність покращання несприятливих властивостей нижньої частини орного шару переміщення, його на поверхню з допомогою полиневого плуга. Таким чином, усунення диференціації орного шару за родючістю стало новим обґрунтуванням культурної оранки. Були також інші пропозиції здійснення переміщування ґрунту в межах орного шару за допомогою фрезерних робочих органів, що сприяє підвищенню біологічної активності ґрунту.

Одночасно з основним напрямком теорії обробітку ґрунту в світі продовжувався розвиток напрямку безплужного обробітку ґрунту. В 40-х рр. минулого сторіччя увага світової агрономічної спільноти була спрямована до виданої в США книги Е. X. Фолкнера "Безумне пахаря", в якій доводилась шкода обробітку ґрунту з обертанням скиби і пропонувався безплужний обробіток. Проте хоч будь-яких теоретичних постулатів з цього приводу вона не містила.

Перше теоретичне підґрунтя мінімізації обробітку ґрунту створене Т. С. Мальцевим у 40-50-х рр. Віддаючи належне відомій теорії В.Р.Вільямса, він висунув положення про можливість синтезу гумусу і відповідно формування водотривкої структури на основі анаеробного розкладання кореневої системи однорічних трав. Для створення умов за яких розвивались би анаеробні процеси, він запропонував систему, яка передбачала поверхневий обробіток ґрунту лущильниками з періодичним глибоким безполицевим розпушенням. Теоретичні уявлення про механізм гумусоутворення з того часу суттєво змінились. Якраз саме це є конкретним вкладом Т. С. Мальцева в розвиток теоретичних основ землеробства. Велика заслуга Т. С. Мальцева полягає в тому, що ним знайдено системне рішення мінімізації обробітку ґрунту для конкретних умов з визначенням частки чистого пару, зернових культур, заходів боротьби з бур'янами та ін. Внаслідок цього, почавши з компромісу з теорією В. Р. Вільямса, Т. С. Мальцев дійшов до протилежних позицій.

Незважаючи на розвиток нових уявлень про систему обробітку ґрунту, аж до 60-х рр. минулого століття теоретики і практики землеробства в переважній більшості дотримувались класичних позицій оранки.

Універсальність цих уявлень зруйнувалась після масових розорювань цілинних і перелогових земель. Внаслідок широкого розвитку дефляції виникла необхідність заміни традиційного обробітку ґрунту такою системою, за якої забезпечувалось збереження на поверхні ґрунту післяжнивних решток для захисту його від руйнівної дії вітру. Дуже своєчасно був використаний досвід Канади із застосування плоскорізних знарядь. За короткий час був створений комплекс машин для плоскорізного обробітку ґрунту і висівання по стерньових фонах.

Вирішуючи проблему захисту ґрунту від дефляції, плоскорізна система обробітку ґрунту в районах прояву ерозії певною мірою сприяє зменшенню шкідливої дії посухи завдяки нагромадженню зимових опадів за рахунок збереженої стерні.

Поєднання плоскорізної системи обробітку ґрунту з оптимальними строками і способами сівби, нормами висіву, смуговим розміщенням парів і сільськогосподарських культур, застосування добрив, гербіцидів, снігозатримання і інших заходів у зернопарових і зернопросапних сівозмінах короткої ротації склало ґрунтозахисну систему землеробства. Вона була розроблена колективом вчених відомого Наукового центру в селищі Шартанди в Казахстані під керівництвом академіка О. І. Бараєва. Ця система подібна до канадської, але не повторююча її, практично врятувала орні землі цих регіонів від руйнування.

Значення плоскорізних і безполицевих обробітків ґрунту в нагромадженні вологи і запобігання ерозійних процесів посилюється завдяки скороченню втрат гумусу унаслідок зниження темпів його мінералізації, що було доведено дослідженнями В. І. Кірюшина і І. М. Лебєдєвої на дослідному стаціонарі ВНДІЗГ (Шортанди).

Зниження темпів мінералізації органічної речовини за безполицевого і мінімального обробітку зменшує нагромадження мінерального азоту. Причому зменшуються втрати нітратів унаслідок міграції в нижні шари ґрунту.

За умов інтенсивного використання азоту, особливо в агроценозах Полісся і Північного Лісостепу, плоскорізний і безполицевий обробіток створюють дефіцит мінерального азоту, внаслідок чого зменшується урожайність зернових по непарових попередниках. Тут мінімізація обробітку ґрунту вимагає застосування азотних добрив, тобто вона є досягненням інтенсивного землеробства на відміну від екстенсивного, за якого єдиним джерелом азоту слугує органічна речовина ґрунту, а найбільш ефективним засобом його вивільнення -- полицева оранка. Невипадкова традиційна турбота теоретиків землеробства про підвищення біологічної активності ґрунту, усунення диференціації орного шару, що відбувається внаслідок більшої активності мікрофлори в поверхневих шарах. Перемішування ґрунту сприяє рівномірній гомогенності всього орного шару і відповідно посиленню процесів мінералізації органічної речовини в усьому об'ємі ґрунту на фоні підвищеної аерації.

Подальше посилення мінімізації обробітку ґрунту (зменшення її глибини і частоти) ще більше послаблює процеси мінералізації органічної речовини і відповідно азоту, підвищує протиерозійну стійкість ґрунту, сприяє кращому нагромадженню вологи.

При всіх перевагах безполицевих і плоскорізних систем обробітку ґрунту вони мають певні недоліки, головні з яких -- нарощування забур'яненості посівів, особливо за підвищеного зволоження. При нестачі гербіцидів і азотних добрив доцільно застосовувати комбіновані системи, що поєднують різноглибинний обробіток з полиневою оранкою.

Поширення плоскорізного обробітку і різних його комбінацій в лісостепові і степові райони довго стримувалось консервативними причинами. їх усуненню значною мірою сприяв великомасштабний полтавський експеримент, що тривав продовж 10 років під керівництвом професорів Ф. Т. Моргуна і М. К. Шикули.

Мінімізація обробітку ґрунту одержала розвиток і в Західній Європі -- епіцентрі класичної оранки. Чисельними експериментами Г. Канта та інших дослідників доведена можливість мінімізації обробітку ґрунту навіть на дерново-підзолистих ґрунтах. Ефективність мінімізації обробітку залежить значною мірою від властивостей ґрунту і умов зволоження. Як правило, це стає доцільним на дренованих ґрунтах легкого і середнього гранулометричного складу з сприятливими для рослин фізичними властивостями, порівняно стійких до ущільнення та з достатньо високою родючістю.

Крім зростаючої забур'яненості посівів, розвитком деяких хвороб, підвищеного дефіциту мінерального азоту, диференціації орного шару за вмістом рухомих фосфатів, за мінімальних обробітків ґрунту виникають труднощі, пов'язані з несприятливим впливом надлишкової кількості післязбиральних решток. Перш за все вони є істотною механічною перепоною для якісного загортання насіння і одержання дружних сходів, що супроводжується послабленням кущіння, високим відсотком загибелі озимих культур взимку і рано навесні. Крім того в процесі розкладання післязбиральних решток утворюється цілий ряд сполук -- етилен, аміак, органічні кислоти і феноли, особливо в кислій формі, токсичні не тільки для рослин, а й для багатьох корисних мікроорганізмів, в тому числі пов'язаних з мобілізацією поживних речовин ґрунту і післязбиральних решток. При наявності великої кількості післязбиральних решток необхідні ґрунтообробні знаряддя з великим кліренсом, а також спеціальні сівалки.

У зв'язку з мульчуючим ефектом рослинних решток різниця в температурі верхнього шару за мінімального обробітку і полиневої оранки досягає 3-5 °С і більше. Це відіграє позитивну роль в умовах спекотного і сухого клімату і є небажаним в умовах відносно холодного і короткого вегетаційного періоду в зв'язку з затриманням появи сходів і дозрівання врожаю.

З урахуванням перерахованих особливостей в різних регіонах і від набору культур в сівозміні та ґрунтово-кліматичних умов можливе застосування різних комбінованих систем обробітку ґрунту, що поєднують оранку (перш за все під просапні культури з одночасним внесенням органічних, фосфорних і калійних добрив про запас на ряд років) з безполицевими способами обробітку -- глибокою і мілкою культивацією, чизелюванням, дискуванням аж до прямої сівби непросапних культур. Якщо не використовують органічні добрива, сидерацію, то замість по-лицевої оранки застосовують глибоке розпушування. Загалом виходять із необхідності всебічної оцінки позитивних і негативних наслідків повної чи часткової відмови від оранки, щоб не допустити недобору врожаю.

Можливості зменшення кількості обробітків ґрунту обмежуються несприятливими водно-фізичними властивостями, наявністю ущільнених шарів, проте потенціал її може бути розширеним завдяки хімічним, агротехнічним і комбінованим меліораціям.

Мінімізація обробітку ґрунту поряд із зменшенням глибини і періодичності основного обробітку розвивається також і у напрямі суміщення в одному робочому процесі передпосівних обробітків, внесення добрив, сівби за допомогою комбінованих ґрунтообробних і посівних агрегатів.

Тому вибір оптимальних варіантів системи обробітку ґрунту, що визначається декількома групами природних і виробничих факторів, досить широкий. Проте на ґрунтах, підданих дефляції і водній ерозії, він лімітується необхідністю збереження на поверхні ґрунту післяжнивних решток. При цьому в посушливих умовах степової зони ґрунтозахисний обробіток має чітко виявлену спрямованість в бік мінімізації, а в складних ерозійних ландшафтах -- протиерозійний обробіток повинен включати глибоке розпушування, щілювання та інші способи, що забезпечують акумуляцію вологи і зменшення стікання.

В інших ландшафтах з помірним проявом ерозії або дефляції при побудові систем обробітку ґрунту можливі різні комбінації його заходів. На практиці важливо ураховувати не тільки середні багаторічні кліматичні умови та інші усереднені фактори, на які розраховані наукові рекомендації, а й конкретні обставини: ущільнення ґрунту, засміченість полів, погоду та інші. Для цього повинні використовуватись набори технологій обробітку ґрунту, машин, знарядь, робочих органів. Зокрема диференціювання безполицевого обробітку ґрунту пов'язано з застосуванням родини розпушувальних органів: плоскорізів, стійок, чизелів, параплау, щілювачів залежно від ґрунтових умов.

У світовій практиці все більшої уваги надається чизелюванню. Його розглядають як ефективний захід усунення шарів ґрунту, утворених підчас обробітку ґрунту дисковими, плоскорізними знаряддями, і руйнуванням плужної підошви. Високі ґрунтозахисні показники при чизелюванні забезпечуються внаслідок збереження на поверхні основної маси післязбиральних решток і різкого ослаблення поверхневого стікання. Чизелювання ефективне і як захід нагромадження вологи, особливо за умов вологої осені. Після чизельного обробітку з осені не відбувається суцільного замерзання ґрунту, що забезпечує сприятливі умови для поглинання талих вод і зменшення їх стікання, особливо, якщо його виконують у більш пізні передзимові строки. Все більшого поширення набуває поєднання в одному агрегаті чизельних робочих органів, що оброблюють ґрунт на глибину до 30 см, з дисковими. Для осіннього обробітку ґрунту після високостеблих культур запропоновано роторно-чизельні агрегати, які забезпечують рівномірний розподіл на полі рослинних решток і якісний обробіток ґрунту.

У напрямі розвитку систем обробітку ґрунту в бік мінімізації та поглибленої диференціації наявне протиріччя між бажаною біологізацією землеробства, з одного боку, і вимушеним у багатьох випадках застосуванням пестицидів -- з іншого. За умов мульчуючого безплужного обробітку створюються умови для активного розвитку зоофауни, особливо дощових черв'яків, які не лише "обробляють" орний шар, покращуючи його структуру, а також забезпечують пронизання ґрунтового профілю за рахунок численних ходів, що сягають близько 1 м. Проте застосування безплужного обробітку нерідко обмежене підвищеним розвитком забур'яненості і хвороб, доводиться використовувати гербіциди і фунгіциди, які негативно впливають на зоофауну.

Завдання зменшення забур'яненості значною мірою може бути вирішене створенням сприятливих умов для проростання насіння бур'янів в ранньовесняний і осінній періоди з наступним знищенням їх механічними засобами, особливо в районах з подовженим вегетаційним періодом. У поєднанні з раціональним чергуванням культур в сівозміні, оптимальною часткою чистого або зайнятого пару, застосуванням проміжних посівів, своєчасного виконання польових робіт, що виключає, зокрема, осім'яніння бур'янів в осінній період, -- це завдання в більшості випадків може бути вирішене без застосування гербіцидів. До економічного і екологічного краху рільництво може бути доведено за підміни агротехнічних заходів хімічними засобами.

Застосування добрив

На відміну від природних біогеоценозів з відносно замкнутим циклом біогенних елементів в агроценозах відбувається розрив цього циклу унаслідок відчуження поживних речовин з урожаєм, втрат внаслідок стікання, ерозії, дефляції, інфільтрації.

Порушення балансу поживних речовин в землеробстві призводить не тільки до зменшення виробництва продукції і погіршення її якості, а й до зниження стійкості агроландшафтів. Тому повернення дефіциту біогенних елементів використанням органічних і мінеральних добрив повинно розглядатися як біологічно обумовлене завдання. Предметом регулювання біологічного кругообігу стає не лише окремий агроценоз, а агроландшафт загалом.

Існують суттєві відміни в режимі біогенних елементів і ефективності добрив на різних елементах рельєфу, особливо на схилах різної форми, крутизни, довжини, експозиції. Ґрунти на південних схилах порівняно з північними характеризуються, як правило, більшою еродованістю, меншим гумусним горизонтом, інтенсивнішими процесами мінералізації органічної речовини і азоту. На холодних схилах північної експозиції простежується зниження рН і підвищення гідролітичної кислотності в порівняно з південними. Реакція рослин на удобрення, як правило, вища на північних схилах у зв'язку з більш високим їх вологозабезпеченням. Технологія вирощування сільськогосподарських культур на еродованих ґрунтах повинна передбачати ретельне загортання добрив, обґрунтованість норм і зменшення стікання. Підвищення врожайності рослин на цих ґрунтах сприяє підвищенню їх стійкості до ерозії внаслідок кращого розвитку рослин, їх кореневих систем і більшої кількості рослинних залишків.

Загалом в складних ерозійних умовах необхідна гнучка система добрив, що враховує різноманітність рельєфу і його морфологічних характеристик, ступінь змитості ґрунту, стікання з тим, щоб не допустити змиву поживних речовин понад екологічно допустимі норми.

Поряд з ландшафтним підходом до розподілу і використання добрив необхідно враховувати системний ефект їх взаємодії з ланками землеробства -- обробітком ґрунту, строками сівби, нормами висіву насіння та ін. Азотні добрива виступають значною мірою як переконлива умова мінімізації обробітку ґрунту, використання рослинних решток як мульчі, зменшення площі чистого пару в сівозмінах, поглиблення спеціалізації. Без застосування фосфорних добрив стрімко знижується ефективність чистого пару, зростають втрати мінерального азоту з ґрунту унаслідок неповного його використання рослинами за дефіциту фосфору.

Застосуванням добрив можна регулювати ріст і розвиток рослин на різних етапах органогенезу, прискорювати або уповільнювати дозрівання, пов'язуючи при цьому з строками сівби і формуванням площі живлення рослин різними способами сівби та нормами висіву насіння.

Рядкове стартове удобрення пришвидшує ріст основної стеблової кореневої системи зернових злаків, що нерідко стає вирішальним фактором у формуванні врожаю.

Застосування добрив уможливлює запобігти або пом'якшити вплив різних стресів, підвищуючи пристосованість рослин до несприятливих умов, їх посухостійкість, морозостійкість та ін.

Добрива впливають на стійкість рослин до хвороб. Зокрема, фосфорні добрива, сприяючи посиленому розвитку кореневої системи, підвищують протистояння рослин розвиткові патогенів. Калійні добрива, сприяючи потовщенню клітинних стінок, підвищують міцність механічних тканин, істотно стримуючи розвиток грибних хвороб. Практичне значення тут має азотне живлення рослин, стимулюючи виникнення хвороб. Збалансоване удобрення в інтенсивних технологіях вирощування зернових культур послаблює патогенний процес, але часто доводиться вдаватись до фунгіцидних обробітків, особливо в випадку низької стійкості сорту до хвороб за високого рівня азотного живлення. Голодування рослин за нестачі того чи іншого елемента живлення часто супроводжується розвитком хвороб.

Стратегія формування систем удобрення культур в сівозміні змінюється залежно від рівня забезпечення агрохімічними ресурсами. Стійкість її полягає в тому, що на першому етапі хімізації вирішується завдання регулювання живлення рослин у компенсуючому режимі в ланках, де воно найменше збалансоване: оптимізація фосфорного живлення зернових, розміщених по пару, азотного -- на фонах безполицевого і мінімального обробітку, особливо при залишенні на полях решток соломи; весняні підживлення озимих культур і багаторічних трав, стартове рядкове удобрення і т. ін. Досягнення рівня забезпечення ріллі мінеральними добривами повинно реалізуватися в інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподарських культур в розрахунку на запланований урожай. При визначенні максимальної норми добрив, якщо в ній виникає необхідність, доцільно орієнтуватися на максимальний прибуток з урахуванням екологічних обмежень, а не на максимальний приріст врожаю.

Порушення цих умов в період освоєння інтенсивних технологій вирощування сільськогосподарських культур, їх відірваність від адаптивних систем землеробства і недостатня укомплектованість виконання призвели не тільки до зниження віддачі від вкладених ресурсів, а й до забруднення середовища пестицидами. Особливе значення має допустимий рівень навантаження добрив на агроценози в різних умовах агроландшафтів і, зокрема, щодо виробництва овочевих культур.

Важливою економічною і екологічною проблемою є нерівномірність внесення органічних і мінеральних добрив. При цьому розвивається неоднорідний хлібостій, нерівномірність дозрівання, знижується якість продукції, посилюється вимивання поживних речовин. Втрати унаслідок вимивання зростають зі збільшенням норм добрив. Оцінка витрати азоту унаслідок газоподібних його сполук -- у межах 10-30% від внесеного.

Для запобігання втрат азоту в навколишнє середовище необхідно оптимізувати норми азотних добрив під кожну культуру сівозміни, вносити їх в необхідні строки, рівномірно розподіляти і загортати в ґрунт та правильно підбирати форми добрив.

Сучасна традиційна агроекосистема не тільки непродуктивно використовує мінеральне живлення, а й активно забруднює інші природні системи -- води поверхневого і ґрунтового стікання, суміжні ландшафти, повітря з усіма можливими звідси наслідками.

Підвищене використання елементів живлення з органічних решток пов'язане з тим, що в ґрунтовій зоні, де розміщені рослинні рештки або органічні добрива, виявлена у декілька разів більша концентрація активної кореневої системи рослин. Причина високої концентрації пов'язана з тим, що в зонах з органічними рештками рослина знаходить повне мінеральне живлення, збалансоване щодо макро- і мікроелементів. У цих зонах більш сприятливі для кореневої системи фізичні властивості, а також більш висока мікробіологічна активність. сівозміна удобрення ґрунт

За умов локалізації кореневих систем помітно знижується в (4-5 разів) надходження в рослини токсикантів із забруднених ґрунтів.

Встановлене значення органічних решток в мінеральному живленні рослин дає підстави до перегляду традиційної системи добрив. Так, в умовах дерново-підзолистих ґрунтів у сівозміні з багаторічними травами за дефіциту добрив їх вносять переважно під просапні і зернові культури. Проте встановлено, що навіть невелике кількісне переміщення добрив під багаторічні трави дає високий ефект. Трави можуть помітно реагувати на мінеральні добрива, при цьому зростає не тільки урожай сіна, а й надходження в ґрунт післяжнивних-кореневих решток. Внаслідок цього культура, що розміщується по пласту багаторічних трав, як правило, озима пшениця, а також і наступна (цукрові буряки, картопля, льон та інші) дають більш високий урожай порівняно з традиційною системою.

Більше надходження в ґрунт залишків багаторічних трав підвищує біологічну активність ґрунту, його санітарно-захисні функції, збільшує розміри біогеохімічного кругообігу, позитивно впливає на гумусний режим ґрунту. Такий підхід має особливо важливе значення на ґрунтах легкого гранулометричного складу. Крім багаторічних трав, особливо в сучасних умовах економіки, таким носієм поживних речовин є проміжні культури.

Суттєвий недолік багатьох мінеральних добрив, особливо азотних, -- їх фізіологічна кислотність, а також наявність вільної кислоти внаслідок недосконалої технології виробництва. Інтенсивне використання таких добрив призводить до помітного підкислення ґрунтів і відповідно погіршення їх властивостей. При цьому підвищується рухомість радіонуклідів і важких металів.

Якість багатьох мінеральних добрив знижується внаслідок вмісту в них супутніх баластних елементів, в тому числі токсичних важких металів. Так, промислове мінеральне добриво суперфосфат характеризується вмістом важких металів і, зокрема, найбільш токсичного кадмію.

У зв'язку з пропагандою органічного землеробства ставиться питання про широке використання сапропелю як органічних добрив. З ним відбувається помітне надходження в ґрунт важких металів і токсичних сполук.

Реальну загрозу забрудненню ґрунту і рослин становить застосування на добриво осаду стічних вод великих промислових міст, відходів промисловості, як меліоранта ґрунтів фосфогіпсу та ін.

Размещено на Allbest.ru