Размещено на http://www.allbest.ru/

Наукові основи систем землеробства

сільськогосподарський техніка землеробство аграрний

Безперервний розвиток агрономічної науки і вдосконалення сільськогосподарської техніки були і залишаються головними критеріями поступового руху землеробства і всього сільськогосподарського виробництва. Довготривалі досліди і практика показали, що в основі землеробства так, як і інших науках, лежать закони, що відображають об'єктивні процеси, які відбуваються в природі землеробства. Вони розкривають шлях практиці, запобігають багато помилок і допомагають продуктивніше використовувати не тільки землю, але і машини, знаряддя і інші засоби виробництва.

Підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва не може базуватися тільки на змінюючих показниках виробництва. В міру зростання знань як безпосередньо в агрономії, так і в інших галузях науки закони вдосконалюються і відкриваються нові.

За часом відкриття і загальному значенні в біології і агрономії перше місце належить закону автотрофності рослин. Він об'єднав теорію фотосинтезу і мінерального живлення рослин. Зелені рослини, використовуючи енергію сонячного світла і поглинаючи з повітря вуглекислий газ, а з ґрунту воду і мінеральні речовини, синтезують всі необхідні їм органічні речовини в кількостях, які забезпечують новий розвиток і високу продуктивність рослин. Цими основними принципами відображається сутність цього закону. У відповідності до цього одним з найважливіших принципів при створенні урожаю повинно бути швидше нарощування оптимальної асимілюючої поверхні листя здатної з найкращим ефектом засвоювати сонячну енергію для синтезу цукрів, амінокислот, білків, ферментів і інших клітин протоплазми, тканими і органів рослинного організму.

Для інтенсивного розвитку рослин надзвичайно важливо, щоб у ґрунті в достатній кількості постійно була вода, всі необхідні елементи мінерального живлення в доступних формах та не було перепони їх надходження в кореневу систему.

Одним з найважливіших в агрономії, визначаючим умови життя рослин є закони незамінності і рівнозначності факторів їх життя. Ці закони були сформульовані академіком В.Р. Вільямсом.

Завдяки багаторічним дослідженням переважно у галузі фізіології рослин та агрохімії достатньо повно встановлені потреби рослин у факторах життя, які становлять їх матеріальну і енергетичну основу. Умови навколишнього середовища (ґрунт та атмосфера) помітно впливають на використання рослинами води і елементів мінерального живлення. Серед умов життя рослин основами є агрофізичні та агрохімічні властивості ґрунту склад ґрунтового та приземного повітря, наявність у ґрунті життєздатного насіння бур'янів, збудників хвороб і шкідників та ін. Від умов навколишнього середовища ґрунту та атмосфери значною мірою залежить регулювання і використання рослинами факторів життя.

Для росту й розвитку будь-якої зеленої рослини необхідні дві групи факторів: 1 -- космічні -- світло та тепло; 2 -- земні -- вода, повітря і поживні речовини.

На ріст і розвиток рослин впливають не лише фактори життя, але і умови, за яких проявляється дія факторів життя. Умови середовища поділяють на три групи:

1 -- ґрунтові (будова орного шару, структура, кислотність ґрунту та ін.);

2 -- фітологічні (наявність бур'янів, шкідників і хвороб);

3 -- агротехнічні (своєчасність і якість виконання польових робіт).

Взаємодія факторів життя рослин під час їх росту й розвитку надзвичайно складна, багатогранна і продовж тривалого часу є предметом вивчення біологічних наук.

Суть закону незамінності і рівнозначності факторів життя рослин полягає в тому, що всі фактори життя рослин незамінні й абсолютно рівнозначні. Ні один із них не може бути заміненим іншим, навіть за надлишку останнього.

Дійсно, не можна замінити воду світлом або азот фосфором, оскільки кожний фактор життя виконує певну фізіологічну функцію. Поняття рівнозначності слід розуміти так, що немає головних і другорядних факторів життя навіть тоді, коли для рослин будь-який із них необхідний у незначній кількості серед яких окремі частини спектру сонячного променя, наявності в повітрі кисню, азоту, вуглекислоти, температура в певних інтервалах, різноманітні біологічно важливі елементи живлення та ін.

Важливе значення в практичному землеробстві має закон мінімуму (закон обмежувальних факторів). Суть його зводиться до того, що величина врожаю визначається фактором, який знаходиться в мінімумі і буде в міру задоволення ним зростати доти, поки не буде обмежена іншим фактором.

Вперше цей закон в 1840 р. сформулював німецький вчений Ю. Лібіх на підставі розвитку теорії мінерального живлення рослин і причин зменшення родючості ґрунту. Він вважав, що зростання врожаю знаходиться в прямій залежності від збільшення фактору, що знаходиться в мінімумі: У=Л*Х, де У -- урожай; X -- наявність фактора; А -- коефіцієнт пропорційності даного фактора.

На ріст культурних рослин впливає не один фактор життя, а сукупність факторів життя і умов середовища. Дослідами та практично встановлено, що змінюючи лише один фактор життя, без прямого впливу на інші, приріст урожаю поступово знижується, а потім і зовсім припиняється від однакових додаткових доз фактора. Причина цьому -- обмежуючий вплив інших факторів життя, оскільки при цьому вступає в дію закон мінімуму або обмежуючого фактору.

Для наочної демонстрації закону мінімуму часто використовують "діжку Добеника", висота клепок якої умовно визначає рівень забезпечення рослин факторами їх життя (рис. 1)

Якщо в таку діжку налити воду, то її рівень, що приймається за врожай, не буде вищим від рівня найвищої клепки.



Рис. 1. Графічне зображення закону мінімуму: 1 -- максимально можливий урожай; 2 -- фактичний урожай

Рис. 2. Залежність урожаю від сумісної дії факторів життя рослин:

1 -- удобрений; 2 -- неудобрений; З -- удобрений: 4 -- неудобрений; 5 --удобрений; 6 -- неудобрений

Чисельними дослідами встановлено, що найвищий урожай можна одержати тільки за оптимальної кількості фактора життя рослин.

Обмежувати урожай можуть не тільки фактори життя, а й несприятливі умови середовища: ґрунтові, фітологічні, агротехнічні; наприклад, забур'яненість, кислотність та ін.

Під час розроблення системи землеробства (особливо для окремих господарств) важливо уміти правильно визначити обмежувальні фактори і причини, що стримують розвиток землеробства в даний час і можливі в недалекому майбутньому. Вони можуть бути різними і пов'язані з особливостями клімату, ґрунту, ландшафту.

Низька родючість ґрунту і обмежені можливості одержання високих урожаїв можуть бути зумовлені не тільки природними умовами, але і недоліками та помилками в культурі землеробства.

Багато з обмежуючих причин можуть мати лише тимчасовий характер, оскільки за відносно короткий час їх можна усунути. У відповідності з цим в освоєнні системи землеробства повинні бути зроблені уточнення.

По-іншому перебуває справа, коли обмежуючими виявляються постійно діючі причини, які дуже важко, а в багатьох випадках і неможливо повністю усунути, проте їх шкідливий вплив може бути послабленим. В відповідності цього набір заходів в системі землеробства повинен забезпечувати постійну боротьбу з ними.

Близький до закону обмежуючих причин широко відомий закон мінімуму, максимума і оптимума. Він був вперше сформульований Ю. Саксом. Зміст його полягає в тому, що найвищий урожай можна одержати за оптимальної наявності фактора, а в міру збільшення або зменшення останнього урожай зменшення.

В.Р. Вільямс дав йому більш чітке визначення: "Найбільший урожай реалізується при середній "оптимальній" наявності фактора; при найменшій (мінімальному) і найбільшій (максимальному) наявності фактора урожай нереальний (дорівнює нулю)".

Винятково важливе значення в землеробстві має закон сукупної дії факторів життя рослин. Основу цього закону сформулював ще в кінці XIX ст. німецький дослідник Лібшер. Суть його полягає в тому, що для одержання високого врожаю необхідні усі фактори життя в оптимальному співвідношенні.

Таку ж думку про цей закон висловив і В.Р. Вільямс. Як ілюстрацію, що підтверджує цей закон, він наводить графік безперервного збільшення урожаю за одночасної дії світла, води, поживи, побудований на основі дослідів, виконаних німецьким агрофізиком Є. Вояєлі. В дослідах виявилось, що приріст урожаю ячменю на посудину від покращення освітлення за вологості ґрунту 20% склала всього 22 г (або 23,7%), за вологості 40% -- 135 (або 73%), а за вологості 60% -- 195 г (93,5%). Ще більш помітна різниця від застосування добрив. Тут за умов високого освітлення одна і та ж доза добрив сприяла збільшенню урожаю ячменю в 12,5 разів (рис. 2)

В дослідах Лезера в Індії при вирощуванні льону і пшениці на різних фонах удобрення повним мінеральним добривом в 1,5-2 рази знизило транспіраційні коефіцієнти порівняно з неудобреним фоном або одержаним лише азотним добривом.

Важливою практичною особливістю закону сукупної взаємодії факторів життя рослин є те, що в позитивному напрямі він проявляється лише в тих випадках, коли кількісні зміни факторів впливу підібрано правильно відповідно до потреб і особливостей вирощування культур і сортів. Розв'язання цього питання є одним з найважливіших завдань сучасної агрономічної науки, тому що показники оптимуму і максимуму факторів життя за комплексного їх використання помітно і безперервно змінюється

Найстарішим, але постійно актуальним, є закон повернення речовин в ґрунт відкритий в середині XIX ст. одним із засновників агрохімії Ю. Лібіхом. Зміст його зводиться до того, що всі речовини, використовуючи при створенні урожаю, повинні бути повністю повернені в ґрунт з добривами. Порушення цього закону, по твердженню Ю. Лібіха, рано чи пізно повинно приводити до втрати родючості ґрунту.

В принципі питання про необхідність повернення біологічно важливих елементів, а не усіх винесених з ґрунту урожаєм, є правильним і прогресивним. Про це неодноразово підкреслювали такі видатні вчені як К.А. Тімірязєв та Д.М. Прянішніков, відмічаючи, що вчення про необхідність повернення є одним із найважливіших надбань науки.

У раціонально організованому господарстві всі біологічно важливі елементи живлення, взяті врожаєм з ґрунту або втрачені іншими шляхами, повинні повертатися до нього з деякими перевищеннями, щоб забезпечити безперервне зростання урожаю і компенсувати можливі втрати внаслідок змивання, вилущування, денітрифікації та з інших причин. Цього досягають внесенням добрив, приорюванням післяжнивних решток, зелених добрив, а також вирощуванням бобових культур, здатних нагромаджувати в ґрунті азот. Лише за таких умов забезпечується кругообіг речовин і поліпшення родючості ґрунту.

Одним з показників раціонального ведення землеробства в межах окремого господарства і загалом в державі у відповідності до закону повернення звичайно є баланс таких дефіцитних, біологічно важливих елементів в ґрунті, як азот, фосфор і калій.

Баланс поживних речовин, по твердженню багатьох вчених, в землеробстві продовж тривалого часу порушувався і складався від'ємним, тобто з помітним дефіцитом. З ґрунту бралось більше, ніж поверталось йому. Повертання азоту і калію в ґрунту в 30-40-х роках складало третину, а в недалекому минулому не більше половини. За умов економічної кризи в Україні і нестабільності в сільськогосподарському виробництві загалом, цей дефіцит зріс до непомірних величин.

У розробленні і освоєнні системи землеробства велике значення заслуговує закон плодозміни. Ще в 1838 р. професор М.Г. Павлов визнавав його як закон природи. Він стверджував, що кожний агротехнічний захід більш ефективний за плодозміни, ніж за беззмінного вирощування культур.

В основі цього закону знаходиться загальнобіологічний закон єдності та взаємозв'язку рослинних організмів і умов середовища. Необхідність періодичної зміни різних культур в посіві обумовлюється не тільки різним виснаженням ґрунту елементами живлення і неоднаковим розміщенням і нагромадженням кореневих поживних решток, а бобовими -- азоту, але і в тім, що в період росту культури по-різному впливають на ґрунт і на навколишнє середовище. По-різному змінюється, щільність, твердість, гранулометричний стан і вологість ґрунту у вертикальному профілю, а також кількісний склад мікрофлори та інтенсивність розвитку окремих груп мікроорганізмів і в тому числі патогенних. Підтвердження важливості дотримування закону плодозміни можна бачити постійно у виробничих умовах, а також численних довгострокових дослідах, виконаних в Англії (Ротамстед), Данії (Аснов), США (Огайо), Росії (ТСГА), Україні (Полтавська, Харківська, Миронівська дослідні станції) та в інших країнах.

Плодозміна може здійснюватись те тільки під час вирощування зовсім різних груп культур (колосові, просапні, бобові та ін.), а також в межах різних родин однієї групи, а інколи і видів однієї родини. Плодозміна не виключає і наявність чистого пару. На засадах, що випливають з цього закону, ґрунтуються принципи побудови сучасних сівозмін.

Великою групою видатних вчених кінця XIX і першої половини XX сторіччя: В.І. Вернадським, О.П Виноградовим, В.Р. Вільямсом, К.П. Гедройцем, ПА. Костичевим, Д.М. Прянішніковим, ПА. Власюком, О.О. Ничипоровичем було незаперечно доведено, що внаслідок життєвих процесів збільшуються запаси акумульованої сонячної енергії на землі, що ходить накопичення в ґрунті органічних речовин і всіх біологічно важливих елементів живлення, створюються нові, тільки сприятливі умови для росту й розвитку зелених рослин і мікроорганізмів.

Дослідженнями О.П. Виноградова встановлено, що під впливом діяльності живих організмів, і переважно рослин, в ґрунті порівняно з земною корою вміст азоту збільшився в 10 , а вуглецю в 20 разів. Чим активніше проходять біологічні процеси, тим більше нагромаджується біологічних елементів і створюється кращі умови для нових поколінь живих організмів. Таким чином проявляється реальне існування закону природи -- закону поліпшення родючості ґрунту.

Дія загального закону природи поліпшення родючості ґрунту проявляється в землеробстві, коли дотримуються інші закони землеробства, особливо повернення, так як значна частина створеної органічної маси виноситься з урожаєм.

Спрямоване використання законів землеробства при проектуванні і освоюванні систем землеробства, у поліпшення родючості ґрунту і одержанню високих врожаїв має вирішальне значення в практиці сільського господарства. Висока культура землеробства передбачає не тільки високоякісне і своєчасне використання усіх польових робіт, але й при веденні господарства на основі і дотриманні законів землеробства і рослинництва. В відповідності з цими законами і на їх базі створюються різні теорії, обґрунтовуючи практичні заходи по освоєнню систем землеробства.

В сучасній агрономічній науці і в сумісних з нею науках нагромадилась велика кількість експериментального матеріалу, а умови землеробства наскільки різні, що не можна створити якусь одну універсальну теорію, яка б охопила всі основні ідеї в землеробстві. Доводиться не лише пристосовуватись до дії сил природи, але і активно втручатись в природні процеси, змінювати довкілля в потрібному напрямку. Серед них основні -- вплив на мікроклімат, змінювати властивостей ґрунту та його родючість, ліквідовувати дію і наслідки ерозії та ін. У відповідності з цим сучасні системи землеробства повинні ґрунтуватися на існуючих теоріях, які дають наукове обґрунтування і раціональне рішення доцільності адаптивних систем землеробства в конкретних ґрунтово-кліматичних умовах.

Сутність систем землеробства та їх історичний розвиток

Система землеробства -- історично визначений спосіб установлення співвідношення між заходами і засобами використання земельних, рослинних, arpo кліматичних та інших ресурсів у відповідній географічній зоні. Система землеробства - це сукупність взаємопов'язаних принципів, правил, прийомів, заходів організаційно-економічного, агротехнічного, меліоративного характеру із використанням землі на визначеній території за землевпорядкуванням для виробництва сільськогосподарської продукції, відтворення і поліпшення родючості ґрунту за наявних кліматичних умов. Система землеробства -- сукупність систем організації території і здійснення виробничого процесу вирощування рослинної продукції за такими провідними ланками, як сівозміна, система догляду, система захисту рослин, система насінництва та ін. Засобом поєднання різнорідних ланок систем землеробства є агрофітотехнології. Одним із принципів упорядкування систем землеробства за місцевих природних умов є агрокліматична класифікація систем землеробства.

Виникнення і зміни науки про системи землеробства пов'язане з розвитком у суспільстві виробничих сил та виробничих відносин.

В другій половині XVIII ст. перші російські вчені агрономи А.Т. Болотов, І.М. Комов, В.О. Левшин присвятили свої дослідження вивченню систем землеробства. Болотов зокрема писав: "Належне співвідношення між скотарством і хліборобством складає головну увагу в сільському господарстві". Своїм баченням він означив концепцію інтегрованого землеробства, рослинництва і тваринництва.

За основу назв систем землеробства взято переважаючий характер використання землі або спосіб відновлення родючості ґрунту (переліг, пар) та найбільш поширені в посівах культурні рослини. А тому систему землеробства спочатку трактували переважно як спосіб розведення культурних рослин на полях і називали її способом нивоведення, системою рільництва, системою хліборобства тощо.

У примітивних системах землеробства -- заліжній, перелоговій, підсічно-вогневій та лісопильній -- в обробітку знаходилась частина орнопридатних земель. Ці системи відповідали рівню розвитку виробничих сил того історичного часу.

Розвиток науки про системи землеробства пов'язаний з іменами відомих російських економістів О.П. Людоговського, О.С. Єрмолова, І.О. Стебута та О.І. Скворцова. На їх думку основними органами системи землеробства є співвідношення між земельними угіддями (ріллею та природними луками) і різними групами культур, а також спосіб підтримання родючості ґрунту. їх вчення зайняло належне місце в розвиваючому торговому землеробстві та спеціалізації господарства. Виникло поняття "система господарства", яке мало широкий, перш за все, економічний зміст з включенням виробничого напрямку та систему землеробства. Системи господарства розрізняли по головним видам сільськогосподарської продукції, від якої одержували основний прибуток.

Новий політичний вклад в розвиток основ вчення про системи землеробства було зроблено видатним вченим -- агрономом і економістом в кінці XVIII ст. Іваном Михайловичем Комовим.

Вихованець Московської слов'яно-грецько-латинської академії продовжений час в складі експедиції Академії наук вивчав стан сільського господарства європейської частини Росії, а вже скоро знайомився з сільським господарством Англії. Маючи великий фактичний науковий матеріал, професор землеробства І.М. Комов в 1785 році випустив в світ свою капітальну працю "О земледельных орудиях", а в 1788 р. "О земледелии", що стало подією в сільськогосподарській літературі. В цих працях був узагальнений досвід світової агрономічної науки і практики, опираючись на передові природнонаукові та економічні ідеї свого часу, зробив глибокі наукові висновки.

На відміну від А.Т. Болотова, який був схильний до мінеральної теорії живлення рослин, Комов обґрунтував "гумусову" теорію живлення рослин та визначив найважливішим завданням землеробства відновлення і підтримку родючості ґрунту. Ним також був рекомендований перехід від трьохпільної сівозміни парової системи до розробленої семипільної сівозміни більш інтенсивної плодозмінної системи землеробства.

Проте, як і А. Т. Болотов, професор І. М. Комов піддавав критиці недоліки парової системи і обґрунтував нову, більш досконалу систему землеробства -- за співвідношенням між хліборобством і скотарством, між зерновими і кормовими культурами, що визначає не лише економічний і агротехнічний бік системи землеробства. Комов поступав правильно, коли від аналізу співвідношення між скотарством і землеробством ішов до агротехнічних заходів і навпаки -- від агротехнічних заходів до визначення співвідношення культур в господарстві, їх урожайності і прибутковості господарства, що і сьогодні є найбільш актуальним.

І. М. Комов вже в той час виступав за необхідність перетворення одноманітного польового господарства в багатогалузеве розвинене господарство. Він поставив на наукову основу питання спеціалізації землеробства з врахуванням ґрунтово-кліматичних умов держави. Проте агрономічна наука того часу тільки почала вивчати питання можливості та доцільності вирощування тих або інших сільськогосподарських культур у ґрунтове кліматичних та економічних умовах їх вирощування.

Вчені аграрники Болотов та Комов розглядали систему землеробства не тільки як засіб відновлення і поліпшення родючості ґрунту, а як і засіб одержання прибутку, розрізняючи дві сторони системи землеробства -- агрономічну (охорона і поліпшення родючості ґрунту) і економічну (співвідношення між культурами). За цими ознаками системи землеробства слід розглядати як початок вчення про системи сільського господарства.

Як наслідок, в кінці XVIII -- початку XIX ст. прогресивні російські вчені-агрономи і практики сільського господарства наполегливо займалися проблемою підвищення урожайності хлібів, яка тоді повністю залежала від рівня розвитку тваринництва ґрунту. В розробку перших наукових методів вирішення цієї проблеми помітний вклад внесли О.Т. Болотов і ЇМ. Комов, а вслід за ними -- В.О. Левшин, Д.М. Полторацький та II Самарін. їх цінні досліди з вдосконалення сівозмін і польового травосіяння визначили шляхи усунення недостачі кормів -- основи для розвитку тваринництва і удобрення полів гноєм. В.О. Левшина справедливо вважають піонером дослідного травосіяння в Росії і творцем парозернової системи землеробства з чотирьохпільною сівозміною, а Д.М. Полторацького, вперше, застосувавшего плодозмінну сівозміну та І.І. Самаріна -- засновником польового травосіяння на великих площах.

Ці та інші факти з історії формування вчення про системи землеробства на теренах Росії переконливо засвідчують пріоритет російської сільськогосподарської науки перед німецькою. Доведено, що сільськогосподарська наука має свою самостійну історію, яка виникла ще в XVIII ст. що першість в створенні основ вчення про системи землеробства виключно належать вітчизняним агрономам-економістам. Класична праця І.М. Комова "О земледелии" вийшла в світ за 21 рік, а відома робота О.Т. Болотова "О разделении полей" -- за 37 років до публікації першого тому "Основы рационального сельского хозяйства" Теєра.

Сучасні поняття що до сутності системи ведення сільського господарства зводяться до наукового обґрунтування організаційних, економічних і технологічних принципів побудови та управління сільськогосподарським виробництвом з головним завданням -- задоволення потреб суспільства продуктами харчування. Складовою основою системи ведення господарства, безперечно, є система землеробства.

Проте агрономи-економісти першої половини XIX століття не створили та і не могли ще створити чіткого науково послідовного вчення про системи сільського господарства. Систему сільського господарства вони ще змішували з системою землеробства або вважали частиною її -- економічною стороною системи землеробства. Під агрономічною стороною системи землеробства розумілось забезпечення родючості ґрунту. В цілому система землеробства ними трактувалась як спосіб розведення культурних рослин на полях заради прибутку.

З розвитком і зміною економічних умов і способів виробництва суспільство і час поставили перед вченими питання спеціалізації та географічного розміщення галузей сільського господарства.

Вагомий внесок в зв'язку з новими вимогами часу зробили агрономи О.В. Советов, і О.М. Енгельгард, професори О.П. Людоговський, І.О. Стебут, О.С. Ермолов та О.І.. Скворцов.

Основний внесок в цю важливу справу належить видному вченому професору Петровської академії І.О. Стебуту. У своїх лекціях про основи польових культур і заходах їх покращення він вперше ставив і вирішував ряд злободневних і ключових питань. Серед них були наступними: з яких елементів і складових частин складається система сільського господарства; які головні системи сільського господарства в державі; яка залежність системи сільського господарства від економічних і ґрунтово-кліматичних умов місцевості; який взаємозв'язок між різними елементами системи сільського господарства?

Під системою сільського господарства І.О. Стебут, як і його однофамільці, розумів три взаємопов'язаних між собою частини:

виробниче спрямування господарства;

система землеробства відповідна до напряму спеціалізації господарства та природним умовам;

сівозміна, в якій, як правило, знаходить зміст виробничий напрям господарства і яка в той же час є основною ланкою системи землеробства.

Видатний вчений, послідовник В.В. Докучаєва, ПА. Костичева та К.А. Тімірязева -- академік Д.М. Прянішніков системою рільництва, або землеробства, називав спосіб використання землі різними культурами. Вона, на його думку, залежить від системи господарства і визначається співвідношенням площ під кормовими, технічними та зерновими культурами або ж рослинами, що більше чи менше нагромаджують органічних решток в ґрунті.

Д. М. Прянішніков був переконаним противником монокультури, виключаючу сівозміну. Сівозміну він вважав об'єктивною необхідністю і однією з вирішальних умов збільшення урожайності і продуктивності полів. Різні ґрунтово-кліматичні умови, на думку вченого, обумовлюють необхідність застосування різних сівозмін і заходів вирощування сільськогосподарських культур. Найбільш прогресивними він вважав плодозмінні сівозміни, що передбачають чергування трьох головних типів культур: хлібних, просапних і кормових трав, головним чином бобових, здатних вільно фіксувати азот повітря і збагачувати ним ґрунт. Плодозмінні сівозміни він вважав радикальним засобом швидкого і одночасного зростання продуктивності зернового господарства і тваринництва, а також виробництва технічних культур. Основним шляхом інтенсифікації і збільшення продуктивності вітчизняного землеробства він вбачав у його хімізації.

В.Р. Вільямс зробив вагомий внесок в агрономічну науку, розробив прогресивне вчення про ґрунтотворчий процес, про закономірності розвитку і порушення умов родючості ґрунту, про дрібногрудочкувату міцну структуру ґрунту як основу родючості ґрунту, про відновлення структури ґрунту запровадженням сівозміни посіви багаторічних бобових і злакових трав. Ним були досліджені питання які саме біологічні та фізико-хімічні процеси сприяють створенню або порушенню умов родючості ґрунту, що складає теоретичну основу для управління природними джерелами родючості ґрунту в землеробстві.

Академіку В.Р. Вільямсу належать загальновизнане агрономічне визначення системи землеробства як комплексу агротехнічних заходів, спрямованих на відновлення, підтримання і постійне поліпшення родючості ґрунтів.

На підставі свого агрономічного вчення про родючість ґрунту та досягнень інших сільськогосподарських наук В.Р. Вільямс розробив і запропонував систему агрономічних заходів відновлення і поліпшення родючості ґрунтів, яку він назвав травопільною сівозміною землеробства. В ній він вимагав: 1 -- раціональну організацію і використання усієї території господарства з системою двох сівозмін -- польової та кормової; 2 -- правильну систему обробітку ґрунту і догляд за посівами; 3 -- правильну систему удобрення; 4 -- систему насінництва та сівбу відбірним насінням, пристосованих до місцевих умов високоурожайних сортів; 5 -- систему меліорації -- зрошувальну в районах недостатнього зволоження та осушувальну в районах надмірного зволоження; 6 -- насадження полезахисних лісових смуг.

Перевага травопільної системи виявляється при співставленні її з тими системами землеробства, які історично їй передували, а саме: парова-зернова, переліжна, покращена паро-зернова, багатопільна трав'яна, плодозмінна. Ні про одну із них не можна стверджувати про те, хто їх створив. Всі вони з'являлися стихійно в міру розвитку суспільних відносин. Вчені лише при цьому їх відкривали і описували, вдосконалювали або видозмінювали залежно від умов місця і часу.

Травопільна система землеробства була наслідком історичного розвитку сільськогосподарської науки і, у першу чергу, -- агрономічного ґрунтознавства. Вона відображала практичні рекомендації з піднесення землеробства, базуючись на природно-наукових основах. Проте В.Р. Вільямс помилявся, вважаючи травопільну систему землеробства заходом одночасного вирішення як зернової так і тваринницької проблеми зразу на всій території країни з обов'язковим впровадженням травопільних сівозмін. Вчений помилково вважав, що в межах даних виробничих відносин система землеробства мало або ж зовсім не залежить від природно-економічних особливостей різних регіонів країни і вважав її підпорядкованою частиною системи ведення сільського господарства. Це був повний крок назад до поглядів агрономів-економістів О.В. Советова і І.О. Стебута, запереченням всієї попередньої історії землеробства та історії науки про системи землеробства. У визначенні В.Р. Вільямса зневажалась економічна сторона системи землеробства, спосіб використання землі, тобто співвідношення земельних угідь і структури посівних площ, а основне те, що надто вузьким було бачення шляхів поліпшення родючості ґрунту. Травосіяння і травопільні сівозміни при всіх умовах вважались ним як головним, найбільш надійний засіб відновлення і підтримання ґрунтової родючості. Категорично стверджувалось, що однорічні рослини в усіх випадках призводять до неминучого погіршення структури, а тому і погіршення рівня родючості ґрунту.

З наступним розвитком науки та економіки допущені помилки в травопільній системі землеробства життя вимагало розроблення такого комплексу заходів, які б забезпечували поряд з раціональним і високопродуктивним використанням землі, поліпшення її родючості стане одержання в окремих природних і економічних умовах найбільшої кількості високоякісної сільськогосподарської продукції з кожного гектара за найменших витрат праці і коштів на одиницю продукції. Саме ці принципи і стали визначальними у розробленні і впровадженні адаптивних систем землеробства в різних за природно-кліматичними умовами та економічним розвитком окремих зон країни.

За твердженням професора В.П Нарцисова в сучасному розумінню науково обґрунтована система землеробства повинна стосуватись не тільки до землі, яку обробляють, а також і до тієї іншої частини, яка придатна до використання для сільськогосподарських потреб -- лучні та пасовищні угіддя, заболочені і порушені, а також ті, що зарослі чагарниками, але за певних умов можуть бути приведені до окультуреного стану.

Сучасна система землеробства повинна вирішувати питання боротьби з посухою, охорону навколишнього природного середовища від забруднення пестицидами, мінеральними та органічними добривами, створення оптимальних умов для посівів сільськогосподарських культур, життя і діяльності людей.

Раціональні сучасні системи землеробства передбачають широке застосування досягнень науки і техніки -- хімізації, селекції, меліорації, комплексної механізації, енерго-, ресурсоощадних та екологічно чистих технологій, що забезпечують отримання сталих високих і якісних урожаїв вирощуваних культур.

Сільськогосподарська галузь, як ніяка інша вимагає всебічного врахування усіх особливостей природних і економічних умов кожного регіону нашої держави. Виходячи з цієї визначальної вимоги, розвиток сучасного землеробства за єдиною схемою придатною для всієї країни не можливий.

Всяка без винятку система землеробства повинна характеризуватись наявністю співвідношень усіх сільськогосподарських угідь, раціональною структурою посівних площ і найбільш доцільний комплекс підтримування і поліпшення родючості ґрунту. Ці основні ознаки визначають раціональність і інтенсивність системи землеробства, які повинні бути пов'язані між собою, так як їх суттєве порушення обов'язково ведуть до зміни основних способів поліпшення родючості ґрунту різних типів ґрунтів.

Значення відповідності сучасних систем землеробства географічним умовам в цей історичний період людської цивілізації істотно виросло внаслідок вагомих досягнень агрономічної науки загалом та окремих її напрямків, і вони повинні бути враховані під час розроблення основ кожної конкретної системи землеробства.

Теоретичною основою кожної системи землеробства є закони агрономії, творче використання яких в умовах виробництва забезпечує високу агротехнічну і економічну ефективність кожної ланки і всієї системи землеробства в цілому.

Вони не можуть декретуватися адміністративними заходами так як по суті своїй народжуються самим життям як закономірний наслідок їх внутрішніх можливостей і особливостей розвитку виробництва. Надумані штучні, відірвані від реальних природних умов рекомендації не витримують перевірки часом і завдають часто великих збитків суспільству. Так було з просапною, травопільною та системою землеробства Фолькнера і Овсінского.

Необхідність повного врахування різноманітних особливостей землеробства як в теоретичному, так і в практичному аспектах далеко не завжди враховуються.

Сутність безперервного вдосконалення методів раціонального використання землі регулюється істиною про безперервний розвиток землеробства, так як з досягненням прогресу настає якийсь наступний лімітуючий фактор. Вивчення обмежувального фактора в конкретних умовах складає одне з найбільш важливих завдань як науковців так і фахівців сільськогосподарського виробництва.

Причини, які зменшують урожайність сільськогосподарських культур та погіршують якість продукції, бувають досить різними. Серед зовнішніх причин зниження продуктивності рослин найбільш часто є особливості клімату в конкретному районі і зокрема недостатня або надмірна кількість опадів або їх нерівномірний розподіл в часі, малосніжні зими з низькими температурами, приморозки рано восени та пізно навесні, суховії, різкі коливанні температур, зливи, градобої та ін.

Особливо важливе значення продуктивності землеробської галузі є причини, що обумовлюються відмінностями ґрунтового покрову, станом родючості та окультурення ґрунтів.

Серед комплексу складових ґрунтового середовища для культурних рослин є гранулометричний склад і структура, наявність гумусу і доступних елементів мінерального живлення рослин, несприятлива реакція ґрунтового розчину, рівень підґрунтових вод та характер рельєфу.

Причиною низької родючості ґрунтів визначаються не тільки природними умовами, а часто рівнем культури землеробства. Збіднення ґрунту на окремі елементи живлення, підкислення та засолення, еродованість, велика засміченість насінням і вегетативними органами розмноження буряків, погіршений агрофізичний та фітосанітарний стан, дуже часто є наслідком невірного антропогенного впливу як наслідок без господарської діяльності землероба. Порушення при визначенні використання землі, опрацюванні раціональної структури посівних площ, застосуванні технології вирощування районованих культур та сортів в значною мірою визначають ефективність загального комплексу в системі землеробства.

Завершеною система землеробства і її складові можуть бути відповідно до певного часу, рівня розвитку науки і техніки та інтенсивності ведення сільського господарства. Від змінюючих складових системи господарювання та умов, заходи землеробства набувають різного значення і повинні адекватно змінюватись.

Системи землеробства повинні бути характерні адаптовані для ґрунтове кліматичних зон або їх частин, які різко не відрізняються за ґрунтовими умовами. Ці адаптовані системи схожі в цих умовах за структурою посівних площ, комплексом основних заходів до реалізації кожної з складових їх ланок та загалом у вирішенні основної мети -- найбільш продуктивного використання землі за одночасного розв'язання головних завдань збільшення врожайності вирощуваних культур та розширеному зростанню рівня родючості ґрунтів.

Землеробство як галузь сільського господарства тисячоліттями набувало досвід практики і передавала досягнення від одного покоління до іншого не маючи будь яких теоретичних основ. Тривалий час багато систем землеробства не мали спеціальних назв і лише через століття отримали їх.

В основу визначення назви системи землеробства був взятий головний (вогнева, лісопильна та ін.), найбільш поширені культури (зернові, просапні, трави). Проте в переважно назву системи землеробства пов'язували зі способом забезпечення поліпшення рівня родючості ґрунту і ефективності всієї системи (заліжна, парова, сидеральна, плодозмінна та ін).

За ступенем інтенсивності виділяють чотири групи систем землеробства: примітивні, екстенсивні, перехідні та інтенсивні.

До примітивної системи землеробства віднесені: підсічно-вогнева, лісопильна, заліжна і перелогова і в той же час відображали низький рівень розвитку продуктивних сил суспільства -- первіснообщинний, рабовласницький та феодальний.

У цей період розвитку суспільства на території, що заселялася людьми, значні площі землі залишалися вільними і в міру втрати родючості на розораних ділянках їх залишали і освоювали нові. На залишених площах під впливом природних процесів з часом відновлювали родючість ґрунту. Провідну роль в цьому відігравали рослинність, біота ґрунту та інші чинники.

За цих систем землеробства оброблялась і засівалась незначна частина придатних для обробітку земель -- в межах 20-25%, від можливостей. Як правило ці площі використовували під зернові культури. Використану продовж 3-4 років ріллю залишали в переліг. Одною з головних причин при цьому було не стільки виснаження ґрунту, а перш за все сильне засмічення посівів культурних рослин бур'янами та через розпилення верхнього шару ґрунту і погіршення його водних властивостей.

За час перебування площ під перелогом внаслідок зміни однорічної трав'яної рослинності на багаторічну, ґрунт очищувався від бур'янів, в ньому збільшувався вміст гумусу і азоту та покращувався структурно-агрегатний склад ґрунту.

Для цього історичного проміжку розвитку рільництва характерним були примітивна агротехніка, відсутність добрив та тяглової сили. Використання сил природи було головним і єдино можливим засобом поліпшення родючості ґрунту. Саме такі можливості і визначали екстенсивний і малопродуктивний рівень сільського господарства.

Історичний час застосування примітивних систем землеробства в різних частинах світу і окремих країнах був неоднаковим.

На території Російської імперії примітивні системи землеробства зберігалися аж до XVI століття, а в північних губерніях європейської частини та в Сибіру вони лишалися до кінця XX століття. На території сучасної України примітивні системи землеробства були в XVII та XVIII століттях.

Підсічно-вогнева і лісопильна системи землеробства. Це примітивні системи землеробства. Сутність підсічно-вогневой полягала в тому, що після вирубування лісу, корчування пеньків, спалювання залишків деревини, освоєння ґрунту культурні рослини, переважно зернові, вирощували продовж 2-5 років. Після цього ріллю залишали для заростання лісом через погіршення родючості ґрунту і сильної забур'яненості посівів.

В основі лісопильної примітивної системи землеробства було використання для вирощування сільськогосподарських культур площ після розкорчування лісу, що вже колись були у сільськогосподарському виробництві. Використовувалась у залісених районах і була аналогом перелогової системи у степовій зоні. Родючість ґрунту при ній відновлювалася під лісом природним шляхом та в наслідок спалювання решток лісу.

До цього способу освоєння нових земель люді прийшли в результаті спостережень за природною рослинністю, що з'являється на ділянках, звільнених після лісових пожеж. На цих ділянках землі буйно розвивалася природна трав'яна рослинність.

Унаслідок спалювання лісу ґрунт збагачувався на елементи мінерального живлення за рахунок попелу. Разом з тим попіл сприяв нейтралізації кислої реакції цих ґрунтів. Азотове живлення наступних культур формувалось при цьому за рахунок розкладання лісової підстилки, решток трав'яної рослинності, а також життєдіяльності азот фіксуючих мікроорганізмів.

Продовж 2-3 років на цих ділянках після спалювання лісової рослинності отримували непогані врожаї з наступним різним зниженням в зв'язку з примітивними заходами вирощування. Для наступного продовження використання освоєних із-під лісу ділянок землі, у ряді випадків залишали площі на рік-два без посіву і вносили мізерній кількості гною, яку дозволяло слаборозвинене тваринництво.

Лісопильна система землеробства прийшла на зміну підсічно-вогневі. Причин до її виникнення було декілька. По-перше, в цей час уже з'явилась приватна власність на землю, що обмежувала територіальне переміщення селян; по-друге, збільшилась потреба зерна, а наявних площ для його виробництва уже в достатній кількості не вистачало; по-третє, зросла потреба в лісоматеріалів і нарешті, зросли пошуки можливостей для зростання врожаїв.

Для поліпшення властивостей ґрунту за цієї системи землеробства намагалися більшою мірою використовувати гній, а кращі лісоматеріали не спалювали як раніше, а використовували для господарських потреб.

В умовах степу з потенційно родючими чорноземними ґрунтами використовували перелогову систему землеробства.

Суть їх: полягала у відтворенні родючості ґрунту за допомогою багаторічної трав'янистої рослинності. Внаслідок високої природної родючості ґрунтів степової зони і більш ефективної ролі трав у відтворенні родючості період їх росту для покращення ґрунту порівняно з лісовою рослинністю тривав значно менше. Висівали сільськогосподарські культури продовж 6-8, інколи 10 років, а потім після виснаження і засмічення ґрунту такі землі залишалися на 20-30 років і переходили на нові цілинні ділянки.

Із зростанням потреб населення в продуктах сільського господарства, розвитком знарядь виробництва і торгівлі гостро постало питання раціонального і продуктивного використання землі. Заліжна система землеробства при цьому вже почала гальмувати розвиток продуктивних сил суспільства через те, що ще за рабовласницького ладу земля перейшла у приватну власність рабовласника і вільне пересування хлібороба на нові місця стало нездійсненим. Коли були розорані всі цілинні землі, селянин змушений був повернутися до обробітку земель, які раніше вже використовувалися, але були покинуті у свій час як виснажені, що втратили родючість.

Якраз саме так перелогова система землеробства поступилася заліжній Проте значної межі між цими системами було дуже мало. Основною відміною є те, що при заліжній системі, як правило, не поверталися до залишених раніше оброблюваних ділянок. Освоювали нові, ніколи не оброблювані землі.

За перелогової системи земельний масив розбивали на декілька ділянок. Частину з них використовували під хлібні злаки, іншу тривалий час, до 10-20 і більше років, перебувала під перелогом. Зрештою перелоги знову брали до обробітку для вирощування сільськогосподарських культур. Починаючи з цього часу оранку ґрунту виконували ґрунтообробними знаряддями на живій тязі.

Саме ці дві системи землеробства характеризуються самими примітивними способами відновлення. Вони були за умов наявності великих неосвоєних земельних масивів. За таких умов процес відновлення показників родючості ґрунту проходив без антропогенної дії і лише за допомогою природи. Тому чим триваліший період землі перебували під перелогом, тим більше природна трав'яна рослинність на них за своїм складом наближувалась до флори цілинних степів, тим повніше відновлювалася родючість ґрунту.

Працями A.A. Костичева і В.Р. Вільямса доведено, що в природних умовах процес відновлення родючості ґрунту відбувається під впливом зміни природної рослинності або рослинних формацій.

Земельна ділянка, що залишена без обробітку, вже першого року суцільно заростає однорічними і дворічними бур'янами. Рілля переходить у стадію бур'янового перелогу.

Навесні та восени переліг насичується водою на велику глибину через порожнини, утворені у ґрунті, при відмиранні кореневої системи однорічних бур'янів. На цих ділянках землі в ґрунті переважає аеробний процес, за якого безперервно утворюються зольні елементи та азот унаслідок мінералізації кореневої системи рослин.

На другий рік переліку переходить в перійний, що може бути використаний як сіножать з потенційною врожайністю до 50-60 і більше сіна з гектара.

Як відомо в відповідності до біологічних особливостей, кореневища пирію розміщуються в верхньому шарі ґрунту на глибині 8-10 см. Густе сплетіння кореневищ, пронизуючи ґрунт в різних напрямках, ущільнює стінки утворених нею порожнин. При цьому ґрунт має можливість добре пропускати в себе воду. Ґрунтова вода міцно утримується органічною речовиною, що набрякає. Ця речовина, на думку професора Я.Я. Вербіца, утворюється в результаті безперервного процесу щорічного відмирання вегетативних органів пирію на початку зими і утворення нових кореневищ рано навесні.

За час пирійного перелогу в ґрунті нагромаджуються великі запаси органічної речовини, які забезпечують скріплення розпилених частинок ґрунту в окремі структурні грудочки, водо яких з роками зростає. При дальшому розвитку перійного перелогу в ґрунті збільшується вміст органічної речовини, у зв'язку з цим аеробні умови поступово змінюються анаеробними.

Через 7-10 років пирій починає зріджуватись і урожай його поступово знижується. Не чекаючи різкого його зниження, пирійний переліг іноді орють на 4-5-й рік після його появи. У цьому випадку його називають м'яким перелогом.

Уразі коли переліг не оброблюють після зрідження пирію його змінюють нещільно кущові злаки, більш пристосовані до нових умов ґрунтового середовища, з переважанням анаеробіозу. Такий переліг називається келерійовим, до якого належать злаки, що слабо вкриті листям, а саме -- тимофіївка степова, стоколос прямий та житняк.

Цей вид перелогу менш продуктивний за врожаєм надземної маси, ніж пирійний, а тому його частіше використовують як пасовище.

В період клерійового перелогу нагромадження органічної речовини відбувається більш уповільненими темпами і може тривати до 15 років. При цьому запас елементів живлення ґрунті переходить в органічну форму, недоступну для засвоєння її нещільнокущовими злаками. Внаслідок таких умов ґрунтового середовища нещільнокущові злаки змінюються щільнокущовими типчаками, а келерія випадає. Тобто настає типчаковий, або твердий переліг, який змінив клерійовий.

Навесні на твердих перелогах з'являться багато ефемерів, які добре використовують вологу та зольні елементи поживи верхнього шару ґрунту. Серед бобових значне місце в травостої займає астрагал, що має глибоко проникну кореневу систему. Наявність бобових на типчаковому перелозі сприяє нагромадженню в ґрунті великої кількості азоту.

За такої зміни рослинної формації стадія перелогів закінчується і настає ковиловий степ. Він за травостоєм менш однорідний. В ньому зустрічаються окремі кущі типчаків, полину, астрагалу та ін. Ковиловий степ на відміну від перелогів називається цілинним. Ґрунт характеризується водотривновою агрономічно цінною структурою з великими запасами органічної речовини, яка є потенціалом азотного та зольного живлення для рослин.

За перелогової системи землеробства значна частина земель не засівалася, перебуваючи тривалий час під різними стадіями перелогу.

Така система землеробства була можлива в віддаленому часі, коли завдяки великим просторам придатної для обробітку землі можна було використовувати під посіви не більше половини або навіть однієї третини орних земель.

В міру помітного зменшення кількості вільних площ земель і зростаючих потреб в продуктах землеробства виснажені ділянки стали залишати в переліг на 8-15 років. Повернення до розорювання раніше оброблюваних, а потім залишених ділянок землі призвело до еволюції заліжної системи в перелогову, за якої ґрунт під ріллею виснажувався ще швидше.

З розвитком природничих наук, особливо теорії живлення рослин, змінювалося і обґрунтування обох систем землеробства. Виходячи з гумусової теорії живлення рослин за Теєром поліпшення родючості ґрунту під природною трав'янистою рослинністю пояснювали нагромадженням гумусу. Такої наукової точки зору дотримувались і вітчизняні вчені І.М. Колов та М.Г. Павлов.

Відповідно до відкритої теорії мінерального живлення рослин мінеральними речовинами зменшення врожайності зернових за їх розміщення продовж ряду років на одному місці після освоєння цілини вчені почали пояснювати збідненням ґрунту на фосфор та інші поживні речовини. В міру з'ясування процесів азотного живлення рослин підвищення родючості уже оброблюваних, а потім залишених під переліг або цілину земель пояснювали відновленням в них запасів азоту.

В.Р. Вільямс пояснював падіння урожаїв і причини залишення земель під переліг втратою водотривкої структури під впливом вирощування однорічних злакових культур. Після залишення таких земель в переліг на них під дією трав'янистої рослинності відновлюється водотривка структура ґрунту. Професор A.A. Костичев пов'язував падіння урожаїв за тривалого беззмінного вирощування зернових культур їх забур'яненням.

Незважаючи на те, що зменшення періоду перелогу не забезпечувало ні очищення полів від бур'янів, ні відновлення водотривкої структури ґрунту, під впливом господарсько-економічних умов період перелогу все більше зменшувався, внаслідок чого скорочувалась і тривалість використання розораного перелогу під посівами сільськогосподарських культур.

Для знищення бур'янів і раціонального використання землі під посіви почали впроваджувати паровий обробіток ґрунту. Саме тому між посівами зернових вводилось парове поле. Внаслідок цього перелогова система перейшла в перехідну паро перелогову форму, а переважно в парову.

На зміну примітивним прийшли екстенсивні системи землеробств, до яких віднесені, зокрема, паро перелогова, парова і багатопільна трав'яна або вигінна.

Одною з причин їх виникнення було зростання чисельності населення і обмежена земельна територія, що не дозволяло розшарувати площу під посівами культурних рослин. Другою суттєвою причиною відмови від підсічно-вогневої і лісопильної систем землеробства була дуже велика трудомісткість освоєння земель з під лісу. Удосконалення знарядь обробітку ґрунту від сабана, багато зубової сохи до з'явлення плуга були передумовою на перехід до парової системи. Однією з головних причин, що визначили перехід селян царської Росії до нових форм землекористування, були соціально-економічні -- кріпацтво і приватна власність на землю. Із розвитком кріпосного права обмежувалося переміщення селян. Основна кількість землеробів почала працювати на постійних ділянках.

...