Развитие научных основ севооборотов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о севообороте

Севооборотом называется научно-обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и пара во времени и на территории.

Севооборот разрабатывается на основе структуры посевных площадей. Структурой посевных площадей называется соотношение площадей под различными сельскохозяйственными культурами и чистыми парами к общей площади пашни.

Структура посевных площадей строится с учётом специализации хозяйства, почвенно-климатических условий и потребностей рынка.

В целях эффективного использования земельных ресурсов необходимо знать их характеристику, а также биологические особенности и экономическую целесообразность планируемых для возделывания культур.

В плане оптимизации размещения угодий, культур, научно обоснованных севооборотов, совершенствования структуры посевных площадей на Ставрополье имеются значительные резервы, поскольку специализация во многих районах находится в противоречии с природными факторами.

В хозяйствах Андроповского района Ставропольского края на чернозёмах слитых солонцеватых в условиях сложного рельефа преобладают полевые севообороты с насыщением их зерновыми и пропашными культурами. Наряду с низкой урожайностью культур это привело и к деградации почв. Площади эродированных, подтопляемых и засоленных почв составляют в хозяйствах от 9 до 16% пашни. Такие участки нуждаются в залужении многолетними травами, размещении на них кормовых и почвозащитных севооборотов.

В сложных эродированных агроландшафтах, на малоплодородных почвах назрела необходимость пересмотра зерновой специализации в пользу животноводства.

В севообороте указывается перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования.

Чередование культур во времени означает правильную смену одних растений другими на данном поле, а чередование культур на территории заключается в том, что каждая культура и пар проходят через все поля севооборота.

Период, в течение которого культура и пар проходят через каждое поле в последовательности, установленной севооборотом, называют ротацией.

Перемещение культур по полям представляют в виде таблицы, которую называют ротационной (табл. 1).

Предположим, что спроектирован севооборот 1 - чистый пар; 2 - озимая пшеница; 3 - озимая пшеница; 4 - кукуруза на силос; 5 - озимый ячмень.

Расположение культур по полям на год освоения может быть любым, по годам надо соблюдать чередование культур согласно севообороту.

Таблица 1. Ротационная таблица пятипольного севооборота

Поля	Год ротации
	1-й -и	2-й -и	3-й -и	4-й	5-й
I	Кукуруза на	Озимый	Чистый пар	Озимая	Озимая
	силос	ячмень		пшеница	пшеница
II	Озимая	Озимая	Кукуруза на	Озимый	Чистый пар
III	пшеница Чистый пар	пшеница Озимая пшеница	силос Озимая пшеница	ячмень Кукуруза на силос	Озимый ячмень пшеница
IV	Озимая	Кукуруза на	Озимый	Чистый пар	Озимая
	пшеница	силос	ячмень		пшеница
V	Озимый	Чистый пар	Озимая	Озимая	Кукуруза на
	ячмень		пшеница	пшеница	на силос

Продолжительность ротации (число лет) обычно равна числу полей севооборота.

Число и размер полей в севообороте зависит от состава культур и их соотношения, а также от расположения сельскохозяйственных угодий, рельефа, почвенных разностей и других условий. Как правило, в степных равнинных районах, поля более крупные, чем в севооборотах лесостепи, где преобладает более сложный рельеф. Однако в каждом севообороте поля должны быть примерно равновеликие.

В каждом поле севооборота обычно высевают одну культуру, что дает возможность использовать сложную сельскохозяйственную технику и прогрессивные агротехнические приёмы. В некоторых севооборотах, преимущественно с короткой ротацией, иногда на одном поле высевают две культуры, сходные по своим требованиям к внешним условиям и агротехнике (например, озимая пшеница, и озимый ячмень; подсолнечник и сахарная свекла).

Поле, на котором высевают две культуры и более, называется сборным.

Если при чередовании указывают не культуры, а группы, к которым они относятся, то это будет схема севооборота. Выше предложенное чередование можно представить в виде следующей схемы: 1-пар; 2-озимые зерновые; 3-озимые зерновые; 4-пропашные; 5-озимые зерновые.

Смена культур в севообороте может проходить ежегодно и периодически.

В нашем примере одна и та же культура озимая пшеница высевается два года подряд. Посев культуры на второй год на том же поле называют повторным.

Такие посевы распространены в севооборотах засушливых условий Ставрополья, это обусловлено большим удельным весом озимой пшеницы в структуре посевных площадей, ограниченным набором сельскохозяйственных культур, которые могли быть хорошими предшественниками озимой пшеницы.

Если культуру высевают на одном поле в течение длительного времени, то посевы являются бессменными. Если в хозяйстве возделывают одну культуру, то её называют монокультурой. Часто этими терминами пользуются как синонимами, но если единственная культура прерывается через несколько лет чистым паром, то она не будет бессменной.

Разные культуры неодинаково отзываются на чередование в севообороте и на бессменное выращивание. Так, сахарная свекла и подсолнечник даже при повторных посевах резко снижают урожай. Кукуруза, картофель, хлопчатник переносят длительное выращивание растений на одном месте и при внесении оптимальных доз удобрений могут давать высокие урожаи. Однако и эти культуры в севообороте дают больший урожай, чем при бессменном возделывании.

Зерновые культуры в повторных посевах при достаточном количестве удобрений и средств защиты растений могут незначительно снижать урожайность.

Без применения удобрений и средств защиты растений, на выщелоченных чернозёмах Центрального Предкавказья бессменные посевы озимой пшеницы дают урожай в два раза ниже, чем по гороху и занятому пару.

2. Развитие научных основ севооборотов

Многовековой опыт земледелия свидетельствует о необходимости чередования сельскохозяйственных культур. Ещё в периоды первобытнообщинных, рабовладельческих и феодальных производственных отношений земледельцы на собственном опыте убеждались, что зерновые и другие культуры растут и дают урожай в течение нескольких лет. Затем почва утрачивала свои благоприятные свойства, сильно засорялась, накапливались вредители и болезни, а урожаи резко снижались. Возникала необходимость сменить такие участки на лучшие, а прежние оставляли, они зарастали естественной растительностью. При таком ведении земледелия средством устранения отрицательного влияния бессменных посевов был перелог.

Данный способ использования земли в то время был приемлем, так как распаханность была низкой, а обширная территория страны позволяла занимать новые площади. Однако в данном случае создавались трудности для земледельцев, они были связаны с переездом семей на новые места, их обживанием.

В дальнейшем средством ликвидации отрицательных свойств бессменных посевов на почву был чистый пар. Оказалось, что пар как агротехническое средство является важным санитарным фактором, очищающим почву от сорняков, вредных насекомых и болезней, но усиливающим эрозию почвы и минерализацию гумуса с вытекающими отсюда негативными последствиями- эрозией и дефляцией.

Длительный опыт практического земледелия прошлого свидетельствует о крайней необходимости чередования сельскохозяйственных культур.

Научное обоснование такому чередованию появилось с развитием естественных наук и продолжается до настоящего времени.

Теория выделения токсинов является самым первым объяснением сущности явления утомления почвы. Ее высказывали Планк (1975), Де Кандолль (1813), Добени (1845) и другие.

Де Кандолль наблюдал значительную задержку роста у льна в присутствии видов молочая и у овса - в присутствии чертополоха. Он считал, что в этих случаях задержка роста происходила благодаря токсичным выделениям корней соседних растений.

Эту точку зрения он считал применимой и по отношению к другим объектам, что привело его к новым взглядам на значение плодосмена. Все растения выделяют токсические вещества, сохраняющиеся некоторое время в почве. Они вредны для растений одного и того же вида, тогда как представители других видов менее чувствительны к ним или вовсе не чувствительны. Таким образом, под влиянием токсинов при бессменных посевах культурного растения оно всё больше повреждается и происходит падение урожайности; при соответствующем плодосмене можно избежать вредного влияния накапливающихся в почве токсинов. Чередование культур должно быть таким, чтобы чувствительность каждого возделываемого растения к токсинам своего предшественника была как можно меньше.

Либих, исходя из теории минерального питания, считал, что все полевые сельскохозяйственные культуры истощают почву. В связи с этим необходимо чередовать культуры с различной потребностью в зольных элементах питания.

В создании научных основ севооборотов большой вклад внесли русские ученые во второй половине XVIII века. А. Т. Болотов написал специальную статью «О разделении полей», где отмечал, что «Вся важность состоит только в том, чтобы не сеять и не сажать на земле два года кряду одинаковый хлеб или произрастание, а применять оные благоразумным образом».

И.М. Комов придавал огромное значение плодосмену и севообороту. В 1788 году в книге «О земледелии» он писал, что «Главное искусство, чтобы учредить оборот сева растений так, чтобы земли не изнурить, а прибыли от оной получать сколь можно больше. Это можно достичь, если поочерёдно то хлеб, то овощ, то траву сеять».

Огромное, ни с чем не сравнимое, положительное влияние на развитие севооборотов оказало внедрение плодосмена в Западной Европе.

А.А. Советов (1867) в работе о системах земледелия обобщил существовавшее тогда представление о плодосмене. Он отмечает, что плодосмен улучшает физические свойства почвы за счёт накопления перегноя, замедляет ее истощение, т.к. чередуются культуры, не только истощающие, но и обогащающие её плодородие.

Однако в этих первых работах не была вскрыта сущность благоприятного действия плодосмена на плодородие почвы и биологические процессы, протекающие в ней, не дало обоснование причин отсутствия почвоутомления.

Д. Н. Прянишников расширил представление о плодосмене и рекомендовал взять от него всё лучшее и приспособить к местным условиям. Особое значение он придавал введению в севооборот клевера, который, по его мнению, сыграл историческую роль в поднятии урожая в Западной Европе в XVIII и IX веках.

Идеи Д. Н. Прянишникова о большом значении плодосмена не получили должного развития и признания, т.к. одновременно начало развиваться другое направление в теории чередования культур, разрабатываемое В. Р. Вильямсом. Сторонники этого направления объясняли падение плодородия почвы при возделывании однолетних зерновых культур ухудшением её физических свойств. Последнее приводило к утрате водопрочной структуры почвы и, как следствие, ухудшались водные и питательные режимы, развивалась эрозия почвы, снижалось её плодородие. В результате был сделан вывод о необходимости периодической смены однолетних культур посевом смесей многолетних бобовых и злаковых трав.

При этом В. Р. Вильямс недооценивал плодосменную систему и считал, что плодосмен есть наиболее развитая форма паровой системы земледелия. Плодосмен был оттеснён на задний план, стал недооцениваться и до настоящего времени рассматривается как один из видов полевых севооборотов.

Вместе с тем он является общим принципом чередованием культур во всех севооборотах.

Недостатком всех выше названных направлений была их односторонность, одна причина вырывалась из всего многообразия взаимосвязанных причин и необходимость чередования сельскохозяйственных культур обосновывалось только с одной позиции.

Д. Н. Прянишников объединил эти причины в четыре группы: химические, касающиеся синтеза и разложения органического вещества, питания растения зольными элементами и азотом; физические, обусловленные различным влиянием сельскохозяйственных культур и условий их возделывания на физические свойства почвы; биологические, связанные с почвоутомлением, различным отношением культурных растений к сорнякам, вредителям и болезням; экономические, обусловливаемые структуру посевных площадей и их размещение на территории хозяйства.

Наряду с тесным взаимодействием причин чередования культур проявляется доминирующая роль той или иной. Ведущее значение отводится тем, которые действуют на фактор жизни растений, находящийся в данных условиях в минимуме.

3. Влияние чередования культур на сохранение органического и питательных веществ в почве

При возделывании той или иной культуры в почве происходят одновременно процессы синтеза и накопления органического вещества, а также его разрушения.

Культурные растения оставляют после себя значительное количество корневых и пожнивных остатков, являющихся одним из основных источников прихода органического вещества.

На черноземах, выщелоченных для условий Ставропольского края наибольшее количество ценнейшей биомассы отмечается после люцерны двухгодичного пользования. Как показывают расчеты, в почву поступает 163,3 ц/га корней поукосных остатков. После эспарцета одногодичного пользования их остается значительно меньше - 62,3 ц/га.

Как известно, кукуруза отличается своей мощной корневой системой и продуктивностью. После нее в процесс гумификации включается 52,3 ц/га органических остатков. Масса жнивья и корней после озимой пшеницы и овсяно-гороховой смеси мало различается. Меньше всего остатков поступает в почву после уборки гороха - 26,3 ц/га.

При чередовании возделываемых культур в севообороте обеспечивается равномерное поступление послеуборочных остатков. Изменяя соотношение площадей под разными культурами севооборота, можно в известной степени регулировать поступление органического вещества в почву.

Баланс зависит также и от массы разложившегося органического вещества.

Степень разложения растительных остатков зависит от многих факторов (влажность почвы, продолжительность послеуборочного периода, частота рыхления почвы и т.д.), но определяющим является соотношение углерода и азота в растительных остатках. При более широком, чем 20:1, соотношении и отсутствии минерального азота разложение замедляется.

Культуры по этому показателю имеют существенные различия. Особенно большие различия между зерновыми колосовыми культурами, имеющими С:N в пределах 80-85, и бобовыми, корнеплодами и др., имеющими С:N 25-30.

Быстро разлагаются послеуборочные остатки культур, содержащих много белков, углеводов - озимый рапс, озимая вика, озимая рожь на зеленый корм, многолетние травы, бобово-злаковые смеси, кукуруза на зеленый корм и т. д. Медленнее идет разложение остатков гороха и других бобовых культур, убранных на семена, сахарной свеклы, кукурузы на силос. Затягивается разложение послеуборочных остатков зерновых колосовых культур при бессменном посеве, которые из года в год накапливаются в почве.

Так, по данным Н. И. Зезюкова, в слое почвы 0-40 см перед посевом бессменных культур негумифицированные остатки составляли: по озимой пшенице -74,2, по гороху -35,0 и по сахарной свекле -41,2 ц/га.

Разложение органических остатков оказывает влияние на формирование питательного режима почвы. При содержании в остатках азота более 1,7 % и соотношении С:N уже 20 разложение идет с выделением минеральных форм азота.

При плодосмене происходит чередование культур с низким и высоким темпами разложения биомассы. При этом обеспечивается быстрое высвобождение минеральных питательных веществ, нет их биологического поглощения, нет накопления в почве негумифицированных остатков, на которых поселяется грибная микрофлора, продуцирующая токсины.

Сельскохозяйственные культуры для роста и развития потребляют определённое количество питательных вещества. Для образования одной тонны биомассы растения выносят из почвы (кг):

азота фосфора калия

озимая пшеница 32,5 11,5 20,0

яровая пшеница 42,7 12,4 20,5

ячмень 25,0 10,9 17,5

овёс 29,5 13,1 25,8

картофель 6,2 3,0 14,5

сахарная свекла 4,9 1,5 6,0

С урожаем зерна озимой пшеницы 30 ц с 1га из почвы выносится азота около 100 кг, фосфора 35, калия 60 кг, с урожаем корней сахарной свеклы 300 ц/га - соответственно 150,45 и 180 кг и т.д.

Часть минеральных питательных веществ возвращаются в почву с послеуборочными остатками.

Во избежание одностороннего истощения почвы отдельными элементами питания необходимо правильное чередование культур в севообороте. Чем больше растительных остатков запахивается в почву, тем больше питательных веществ остается в ней. Однако некоторые возделываемые растения (картофель, корнеплоды) почти ничего не оставляют в почве из взятых ими биогенных элементов азота, фосфора, калия и других, поэтому следует чередовать эти культуры с другими, обогащающими почву этими элементами. В условиях юга России к посеву озимой пшеницы в пахотном слое накапливается NО₃ (мг/кг почвы): после горохо-овсяной смеси до 60, гороха 45-60, озимой пшеницы - 35-40, кукурузы - 30-40, подсолнечника, сахарной свеклы 15-35 мг. Влияние предшественников отчётливо сохраняется до массового кущения.

Хотя ни одно растение и не обогащает почву зольными веществами, но свойство использовать их у разных растений неодинаково. Некоторые растения могут усваивать питательные вещества из труднодоступных соединений, тогда как для других необходимы легкодоступные формы. Так люпин и гречиха не только извлекают для себя фосфор из малодоступных соединений, но и оставляют для последующих культур больше легко доступных соединений этого элемента.

В условиях зоны неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья после гречихи, содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте было на 45-46% выше, чем после кукурузы на силос, занятого пара, гороха на зерно.

Подобные различия наблюдаются и в использовании питательных веществ из разных слоев почвы, что объясняется неодинаковой глубиной проникновения корней.

Научно обоснованное чередование культур является одним из важных средств регулирования питательного режима почвы и улучшения питания растений.

4. Влияние чередования культур на водный режим и физические свойства почвы

Влага является фактором, чаще всего ограничивающим урожайность сельскохозяйственных культур в засушливых и неустойчиво влажных агроклиматических районах. Поэтому все приёмы регулирования содержания влаги в почве имеют большое значение, и особенно важным является чередование культур в севообороте.

Возделываемые культуры требуют для создания урожая разного количества влаги и обладают разной способностью использовать её из почвы.

Озимая пшеница, горох, просо, суданская трава, кукуруза на силос для создания урожая используют воды меньше, чем, например, кукуруза на зерно.

Культуры - сахарная свекла, подсолнечник, многолетние травы, имея глубокую корневую систему, в состоянии использовать больше влаги, чем растения с мелко залегающей корневой системой.

По данным Ставропольского НИИСХ в среднем за 7 лет запас влаги в полутораметровом слое почвы в период сева озимой пшеницы был равен на занятом паре - 326,1 мм, после подсолнечника всего 259,3 мм.

Предшествующие культуры по-разному накапливают влагу к посеву в слое почвы 0-20 см.

На Ставрополье ведущей зерновой культурой является озимая пшеница и основные её площади сосредоточены в засушливых и крайне засушливых районах. Анализ влагозапасов, сформировавшихся к посеву озимой пшеницы, показывает, что их явно недостаточно для обеспечения её нормального осеннего развития по непаровым предшественникам. Необходимые (более 15 мм) влагозапасы в пахотном слое почвы не обеспечиваются в 60-89% лет, вследствие чего в этих условиях поля после непаровых предшественников большей частью оставляют под черный пар.

Исследования, проведенные на Прикумской опытно-селекционной станции показали, что после кукурузы на силос к севу озимой пшеницы лишь один раз за 10 лет запасы продуктивной влаги были на уровне 15 мм. Три года составляли 5 мм и в шести случаях влаги вообще не осталось.

Изучение влажности пахотного слоя почвы перед посевом озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края показало, что больше всего влаги содержится на занятых парах. Среди непаровых предшественников по влиянию на увлажнение слоя почвы 0-20 см отличается горох, возделываемый на зерно, после которого, как правило, накапливается влаги больше, чем по кукурузе на силос и озимой пшенице.

Возделываемые растения имеют различный коэффициент водопотребления. На почве, занятой растительностью, большая часть величины общего расхода воды падает на транспирацию.

Величина испарения воды из почвы зависит от степени затенения ее растениями и продолжительности периода, когда вся поверхность не защищена растениями.

Растения, рано образующие весной сплошной покров (озимые зерновые, многолетние травы), почти всю расходуемую воду используют на транспирацию, тогда как медленно растущие растения с большой площадью питания (кукуруза, картофель и др.) в первый период роста не требуют большого количества воды. В то же время значительная часть ее испаряется с открытой поверхности почвы. Первая группа растений предъявляет повышенные требования к влаге весной и в первую половину лета, а вторая -в июле - августе, в южных районах и в сентябре.

Для лучшего использования складывающихся метеорологических условий важно иметь правильное соотношение в структуре посевных площадей пропашных и зерновых колосовых культур сплошного сева

Имеются различия между зерновыми и колосовыми культурами, озимыми и яровыми, особенно в зонах недостаточно обеспеченных влагой.

Озимые сеются в период высоких температур, вследствие чего часто бывает трудно к их посеву накопить в почве влагу для получения всходов в оптимальные сроки. Но если всходы озимых получены, кущение растений обеспеченно, так как в осенний период постепенно снижается температура воздуха и почвы, уменьшается испарение влаги. Небольшие осадки могут увлажнить верхний слой почвы, и он сохраняется длительное время.

Яровые зерновые колосовые культуры высеваются весной, когда в почве содержится максимум влаги и получение их всходов всегда обеспечено, но в то же время из-за повышения температуры воздуха непрерывно увеличивается испарение влаги из почвы. Если нет осадков, то верхний слой почвы высыхает, что препятствует образованию вторичных корней.

В годы с весенней засухой яровые колосовые культуры имеют слабые поверхностные корни и не в состоянии использовать влагу из слоя 50-100 см и глубже.

Озимые культуры с осени образуют вторичные корни, которые извлекают влагу из слоя почвы 0-150 см.

Следовательно, возделываемые культуры вследствие больших различий по биологии и технологии возделывания сохраняют и используют влагу из почвы по-разному.

Учёт всестороннего влияния различных сельскохозяйственных культур на водный режим тем важнее, чем засушливее климат.

Сельскохозяйственные культуры и их чередование влияют и на физические свойства почвы, особенно это, сказывается на структуре, строении и сложении.

Среди многообразия факторов структурообразования главная роль принадлежит корням растений. Это связанно с массой и развитием корней, условиями их разложения и обработкой почвы.

Наибольшее влияние на структуру почвы оказывают растения с хорошо развитой корневой системой, постоянно покрывающими поверхность почвы наземными органами, без обработки почвы в период вегетации. Такие условия создаются под многолетней бобово-злаковой смесью, у которой масса пожнивно-корневых остатков превышает урожай наземной части.

Действие однолетних трав на содержание агрономически ценных агрегатов в почве значительно ниже, чем многолетних, что обусловлено более коротким периодом вегетации.

Среди зерновых колосовых культур большей способностью к образованию почвенной структуры обладают озимые растения, которые имеют более продолжительный период вегетации, значительно лучше развитую корневую систему и хорошо защищают почву осенью и весной от разрушающего действия атмосферных осадков и талых вод.

Пропашные культуры, кроме кукурузы, оказывают меньшее влияние на улучшение структуры почвы.

Особенно слабо выражено оструктуривающее действие у сахарной свеклы и картофеля, у которых накапливается мало корней. В период уборки почва под ними подвергается сильному механическому воздействию, происходит распыление макроагрегатов, существенно усиливающиеся при высокой или недостаточной влажности.

С. А. Воробьёв (1979) основные полевые культуры в порядке убывающей способности к структурообразованию располагает следующим образом: многолетние бобово-злаковые травосмеси - однолетние бобово - злаковые смеси - озимые зерновые культуры - кукуруза - яровые зерновые -зернобобовые - картофель - корнеплоды.

В опытах Ставропольской ГСХА (Дорожко и др., 1994) водопрочность структуры почвы перед посевом озимой пшеницы по эспарцету была 74,5 %, на бессменных посевах 70,0 %, а по сахарной свекле - 60,2 %.

От структуры почвы зависят и другие физические свойства: водо- и воздухопроницаемость, плотность почвы.

По данным Краснодарского НИИСХ (Казанкова и др., 1975) плотность сложения пахотного слоя выщелоченного чернозёма под озимой пшеницей по одинаковым предшественникам была выше в севообороте с насыщением пропашными культурами до 60 % площади по сравнению с менее насыщенным севооборотом.

Меньшая плотность и повышенная скважность наблюдается на пропашных культурах за счёт междурядных обработок. Однако рыхление пахотного слоя сопровождается уплотнением нижнего.

5. Биологические причины чередования культур

Севооборот является средством борьбы с сорными растениями, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.

Культуры имеют разную биологию и технологию возделывания. С другой стороны, имеется большое разнообразие сорных растений, которые приспосабливаются к возделываемым культурам, внедряются в их посевы.

По данным Ставропольского НИИСХ культуры севооборота засоряются определёнными биологическими группами сорняков. На пропашных наблюдали поздние яровые сорняки (217, 188 шт./м²) и несколько меньше ранних (162 и 166 шт./м²). На озимой пшенице, наоборот, насчитывалось больше ранних, чем поздних сорняков, а также в два раза увеличивалось количество всходов зимующих растений в сравнении с пропашными.

В посевах озимой пшеницы к уборке урожая преобладали зимующие и яровые ранние сорняки. На горохе - яровые ранние. Их в два раза больше, чем на озимых, в 10 раз больше, чем на пропашных, и в 6 раз больше, чем зимующих и поздних сорняков на этой же культуре.

Посевам пропашных опасны поздние яровые сорняки, которых соответственно в 4 и 8 раз больше, чем зимующих и яровых ранних.

Возделываемые культуры имеют разную биологическую способность противостоять сорным растениям. Сильнее засоряются и подавляются сорняками культуры с медленным ростом в первый период после посева, а также с менее развитой надземной частью и слабыми корнями.

Условно все растения полевой культуры можно разделить на три группы: 1) с высокой конкурентной способностью (озимые зерновые, многолетние травы); 2) со средней (яровой ячмень, овёс, подсолнечник, кукуруза, люпин и др.); 3) со слабой конкурентной способностью (просо, картофель, сахарная свекла и др.). Условность этого деления объясняется тем, что конкурентность, кроме биологических свойств растений, зависит от применяемой технологии возделывания и, в частности, предшественника.

В опытах Ставропольской ГСХА установлено, что озимая пшеница в бессменных посевах менее конкурентноспособна, так как подавляет сорняки всего на 18%, по кукурузе на силос - на 22%, по занятому пару - на 28%.

В севообороте борьба с сорняками осуществляется за счёт чередования культур - слабо и сильно угнетающих сорняки, пропашных и сплошного посева, озимых и яровых позднего и раннего сроков сева. В конечном итоге чередование культур в севообороте в сочетании с системой обработки почвы и уходом за растениями может быть эффективным средством борьбы с сорняками.

Фитосанитарная роль севооборота в условиях биологизации земледелия приобретает все большее значение. В настоящее время научные учреждения страны накопили большое количество данных о важной роли чередования культур в борьбе с сорной растительностью.

Итоги многолетних наблюдений в стационарном опыте кафедры земледелия Ставропольского ГАУ показали, что засоренность озимой пшеницы, озимого ячменя, гороха и овса в бессменных посевах в 2-З раза выше, чем в севообороте.

Большую опасность при отсутствии севооборота представляют болезни и вредители сельскохозяйственных культур. При бессменных посевах, привлеченные биомассой культуры, как источником пищи, насекомые и зачатки болезней накапливаются на растениях, их послеуборочных остатках, в почве. Вследствие этого их численность и вредоносность растут из года в год.

Важная биологическая особенность насекомых и болезней растений -наличие у них избирательности к биомассе, выработанная эволюционно. Учитывая это, легко понять многочисленные факты более сильного поражения и повреждения вредителями бессменных посевов. С другой стороны, смена произрастающих на данном поле растений ведёт к их угнетению и даже гибели.

Большой урон производству зерна наносят грибные заболевания зерновых культур. Источниками инфекции являются семена, но особенно растительные остатки и почва.

Исследования, проведенные А. А. Гавриловым и др. (1975, 1998), показывают, что пораженность озимой пшеницы корневыми гнилями наиболее сильно проявляется по парозанимающим предшественникам, включающим как компонент озимую пшеницу. По вико-пшеничной смеси развитие болезни составляло 21,6 %, по другим предшественникам, и в особенности по эспарцету, люцерне, гороху, пораженность была намного ниже - 12,6-14,4 %.

Для зерновых колосовых из вредителей наиболее опасны хлебная жужелица, хлебный пилильщик, шведская и гессенская мухи, клоп вредная черепашка и др.

Посев озимой пшеницы на одном поле более двух лет подряд в благоприятные по увлажнению годы, как правило, приводит к гибели посевов от повреждения личинками хлебной жужелицы на 50-70 % и более.

Сахарная свекла при повторных посевах сильно поражается корнеедом, церкоспорозом и другими болезнями, инфекция которых сохраняется в оставшихся на поле частях растений и в почве.

Большой вред наносят болезни подсолнечнику. Ложная мучнистая роса, склеротиния, сухая гниль корзинок и другие снижают урожай в благоприятные для развития болезней годы до 30-40 %.

Ряд исследователей отмечают меньшее поражение сахарной свеклы бактериальными болезнями при посеве её по озимой пшенице, по пару по сравнению со звеньями кукуруза на силос - озимая пшеница; озимые-озимые.

Для улучшения санитарного состояния почвы необходимо избегать или ограничивать повторные посевы поражаемых культур, вводить в севооборот чистые пары и пропашные культуры, при возделывании которых быстрее разлагаются растительные остатки предыдущих культур, пораженные патогенными грибами.

Многие учёные считают главной причиной снижения урожайности бессменных посевов наличие в почве токсичных веществ, выделяемых микроорганизмами, корнями самого растения или разлагающимися растительными остатками.

От темпов и уровня разложения растительного корнепада, его качественного состава зависит степень проявления токсичности. Ускорение разложения послеуборочных остатков уменьшает отрицательное действие токсинов на произрастающие культуры.

В опытах кафедры земледелия Ставропольского ГАУ биомасса гороха, горохо-овсяной смеси, люцерны, кукурузы на силос снижала фитотоксичность почвы в сравнении с бессменными посевами озимой пшеницы. У проросших семян кресс-салата, взятых в качестве биотестов, длина корешков при проращивании их на водной суспензии почвы с бессменных посевов уменьшалась на 23 % по сравнению с контролем (вода) и на 54 % по сравнению с люцерной.

Ведущая роль в почвоутомлении принадлежит фитотоксинам, продуцируемым микроскопическими грибами и бактериями. Нормально функционирующие культурные растения корневыми выделениями формируют агрономически важные сообщества микроорганизмов и создают вокруг себя ризосферную микрофлору, необходимую для их существования. При повторном возделывании одних и тех же видов растений вследствие смещения природного соотношения между определёнными видами микроорганизмов почва теряет полезные их сообщества и специфический микробный ценоз начинает выполнять другие функции, непосредственно участвуя в почвоутомлении.

В условиях достаточного увлажнения Центрального Предкавказья на выщелоченных черноземах в почве бессменных посевов озимой пшеницы содержалось наибольшее количество микроскопических грибов целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Предшественники озимой пшеницы: горох, горохо-овсяная смесь, люцерна - обеспечивали увеличение бактериальной микрофлоры. Аммонификаторов по гороху накапливалось на 20 % больше, чем на бессменных посевах, а после люцерны в 3,5 раза.

В севооборотах токсичность почвы снижается, однако при насыщении их зерновыми культурами возрастает содержание фитотоксичных соединений. Пополнение состава негумифицированного органического вещества почвы, смена агроценоза, обусловливающего почвоутомление, способствуют оздоровлению почвы. В ней активизируются биологические процессы, возрастает видовое разнообразие микроорганизмов, уменьшается содержание фитотоксичных форм, снижается её токсичность.

В практике земледелия различных почвенно-климатических зон, в зависимости от степени насыщенности севооборотов различными культурами, на первое место по влиянию на урожайность выступает то один, то другой из рассмотренных выше факторов. В качестве общей закономерности выявлено, что урожайность культур, менее устойчивых к сорнякам, имеющих больше специфических болезней и вредителей, при повторных посевах и частом возвращении на прежнее место снижается сильнее.

Таким образом, севооборот продолжает оставаться важнейшим санитарным фактором защиты агроценозов от вредителей, болезней, сорных растений и почвоутомления.

6. Предшественники полевых культур

Предшественником называют сельскохозяйственную культуру или пар, занимавшие поле в предыдущем году.

Сельскохозяйственные культуры можно объединить в группы, значительно различающиеся по биологии, технологии возделывания, влиянию на почву и урожай последующих культур. Важно выяснить характер и степень влияния этих групп и каждой культуры в отдельности для оценки их как предшественников и для правильного построения севооборотов.

По степени этого влияния все предшественники делят на отличные, хорошие, удовлетворительные и объединяют их в следующие группы:

1) чистые и занятые пары; 2) многолетние травы; 3) зерновые бобовые; 4) пропашные; 5) зерновые культуры.

К отличным предшественникам относятся чистые пары, занятые пары и многолетние бобовые травы. Они положительно влияют не только на первую, но и на последующую культуру (последействие).

Хорошие предшественники - пропашные, однолетние бобовые, а также озимые культуры.

Удовлетворительные предшественники - яровые зерновые.

Ценность паров и различных культур в качестве предшественников во многом зависит от почвенно-климатической зоны, агротехники в севообороте, поэтому для оценки предшественника надо учитывать культуры, выращиваемые в данном поле за последние 2-3 года, а также их агротехнику, засорённость посевов и почвы, наличие болезней и вредителей в почве.

Чистые пары

Лучшим предшественником для ведущей зерновой культуры Ставрополья в крайне засушливой и засушливой почвенно-климатических зонах является чистый пар.

Паром называется поле, свободное от выращивания сельскохозяйственных культур в течение определённого периода, тщательно обрабатываемое, как правило, удобряемое и поддерживаемое в чистом от сорняков состоянии.

Чистым паром называют поле, свободное от выращивания сельскохозяйственных культур в течение вегетационного периода.

К чистым парам относят чёрный, ранний и кулисный.

Черный пар - основная обработка почвы начинается летом или осенью вслед за уборкой предшественника.

Ранний пар - основная обработка проводится весной следующего года после убранного осенью предшественника.

Кулисный пар - чистый пар, в котором высевают высокостебельные растения (кукурузу, подсолнечник, горчицу и др.) в виде кулис (полос).

Кулисные растения служат для накопления снега и защиты озимых культур, особенно пшеницы, от неблагоприятных условий перезимовки в засушливых и малоснежных районах, а также для защиты почв от дефляции.

Высевают кулисные растения весной или летом поперек направления ветров, господствующих в данной местности, или поперек склонов. Каждая кулиса состоит из 1-3 рядов растений, размещаемых широкорядно. Расстояние между кулисами 12-24 м и более. Культуры высевают во время очередной культивации пара (культиватор агрегатируют со специальной сеялкой). Кулисы летних сроков посева ко времени посева озимых культур бывают относительно невысокими, что даёт возможность высевать озимые поперёк кулис. При проходе сеялки растения повреждаются мало и быстро восстанавливаются от повреждений, до зимы успевают достаточно вырасти и дать неполегающий при наступлении морозов стебель. Зимой, задерживая снег, кулисы способствуют увеличению влажности почвы, защищает озимые от вымерзания и резких ранневесенних колебаний температуры, предотвращают эрозию почвы.

Чистые пары, как агротехнический приём, известны давно. История их возникновения берёт своё начало от переложной системы земледелия, когда земледельцу для восстановления естественного плодородия почвы приходилось забрасывать поле на более или менее продолжительный период, иногда достигавший несколько десятков лет. Сокращение сроков перелога привело к необходимости уничтожения сорной растительности путём обработки почвы, а для восстановления её плодородия вносили удобрения. Однолетний обрабатываемый и удобряемый перелог по сути дела явился преобразованием чистого пара.

Уже тогда хорошо были известны недостатки таких полей - необходимость иметь поля сеяных трав. Паровые поля хотя и повышали производство зерна, но не производили корма и требовали высокой степени распаханности.

Вторым недостатком парового поля была пустующая пашня, не всегда урожаи пшеницы по пару были вдвое выше, чем по непаровым предшественникам.

Но уже более полвека тому назад земледельцы и многие исследователи верно понимали, что чистые пары нужны не только для повышения урожайности озимых, но и для стабилизации производства зерна.

Площади под чистыми парами на Ставрополье претерпевали изменения. Если в 1945 году в крае было 523 тыс. га чистых паров, в 1960 - 280 тыс. га, то в 1965 году - только 28,9 тыс. га, то есть в 10 раз меньше. Начиная с 1966 года площади под ними вновь начали увеличиваться и в настоящее время они занимают более 600 тыс. га.

В современных условиях чистые пары выполняют роль агротехнической основы полевых севооборотов и страхового клина, гарантирующего получение урожая продовольственного зерна.

Чистые пары дают возможность собирать более высокий урожай и способствуют лучшему обеспечению растений влагой. Но прежде чем использовать чистый пар, как агротехнический приём в борьбе с засухой, надо хорошо помнить, что только правильно и вовремя обработанные, хорошо удобренные, подвергающиеся тщательному уходу пары сохраняют максимальное количество влаги к посеву озимой пшеницы. Такие пары работают с полной отдачей, здесь можно регулировать водный режим почвы. Для этого необходимо знать гидрологические возможности чистых паров.

Обобщение многолетних данных метеорологических станций Ставропольского края и госсортоучастков дало возможность иметь не только полное представление о накоплении чистыми парами влагозапасов к севу, но и об использовании их паровой озимой пшеницей по сравнению с пшеницей, высеваемой по непаровым предшественникам.

Ко времени сева озимой пшеницы по чистому пару запасы продуктивной влаги в метровом слое каштановых почв в среднем составляют 71-95 мм, что на 35-45 мм больше, чем при севе по непаровым предшественникам, на чернозёмных почвах - соответственно 114-122 и 68-84 мм. Наибольшая разница в накоплении влаги на парах и по непаровым предшественникам наблюдается в засушливой зоне - 66-62 мм. Это указывает на возможность именно здесь использовать чистые пары наиболее рационально.

Средние показатели запасов почвенной влаги хотя и дают правильное представление об их фактической величине, но не говорят о роли паров в засушливые годы.

В крайне засушливой зоне Ставрополья в метровом слое паров более 80 мм доступной влаги бывает в 72 % лет, менее 50 мм - только в 15 % лет, по непаровым предшественника соответственно в 18 % и 75 % лет.

Баланс влаги на парах, полученный по экспериментальным данным Ставропольского НИИСХ, в засушливой зоне края за 10 лет показывает, что за период от осенней обработки до посева в метровом слое почвы накапливалось около 53 мм влаги или 13,5% от количества выпавших осадков. Около 340 мм влаги расходовалось на испарение.

Чистые пары являются важным агротехническим приёмом в борьбе с сорной растительностью. Послойная обработка паров позволяет очистить пахотный слой от семян и вегетативных зачатков сорняков.

По данным СНИИСХ засорённость пахотного слоя чистого пара снизилась на 90 % по сравнению с исходным запасом семян в почве.

Систематические поверхностные обработки чистого пара уничтожают вегетирующие сорняки, в том числе многолетние. Сильно засоренные многолетними сорняками поля трудно очистить, не пропустив их через чистый пар. Сороочищающее влияние чистого пара сказывается на последующих культурах.

Чистые пары играют важную роль в борьбе с вредителями и болезнями. Интенсивное разложение органического вещества в почве способствует ее оздоровлению, уничтожению вредителей и возбудителей болезней в остатках растений.

Корневые гнили, являющиеся наиболее вредоносной болезнью озимой пшеницы в крае, вызываются целым комплексом микроорганизмов, из которых наиболее часты грибы родов фузариум и офиоболюс. Опыты показали, что озимая пшеница, посеянная по чистому пару, поражалась корневыми гнилями в 3-4 раза меньше, чем по непаровым предшественникам.

Чистый пар эффективен также в борьбе с хлебным пилильщиком, хлебной жужелицей и другими вредителями. Здесь важен способ основной обработки чистого пара.

Численность пилильщиков при плоскорезной обработке чёрного пара в основном зависит от складывающихся погодных условий, а при отвальной обработке - от глубины и тщательности заделки посевных остатков. По данным Прикумской опытно-селекционной станции меньше всего образуется пилильщиков при обычной своевременной вспашке раннего апрельского пара. При плоскорезной обработке чёрного пара пилильщиков в 2 раза больше, чем при обычной.

Парование почвы оказывает большое влияние на ее питательный режим. Оставленное на тёплый сезон без растений обработанное паровое поле вызывает более энергичную деятельность различных групп микроорганизмов. Происходит это потому, что обработка почвы улучшает её воздушный и водный режим, а отсутствие растительного покрова - тепловой. Эти факторы стимулируют деятельность микроорганизмов и в первую очередь аэробов, которые играют решающую роль в превращении основных элементов питания растений в более доступные для них формы. Мобилизация питательных веществ на парах при отсутствии удобрений происходит за счёт почвенных ресурсов, главным образом гумуса.

В засушливой зоне Ставрополья на темно-каштановых почвах по чистому пару нитратов к севу озимой пшеницы накапливалось 23 мг/кг почвы, а после кукурузы на силос - 9,4 мг/кг.

Содержание нитратов в почве сказывается на ее микробиологической активности. С увеличением количества нитратов резко возрастает активность целлюлозоразлагающих бактерий. В специальном опыте лаборатории СНИИСХ при содержании в черноземной суглинистой почве 20 мг/кг нитратов разложение клетчатки составило 70-90 %, а в образцах той же почвы с 2-3 мг/кг нитратов всего - 20-30 %.

В отдельные годы нитратов в почве накапливается больше, чем их может быть вынесено самым высоким урожаем озимой пшеницы.

Нерегулируемая минерализация, приводящая к излишнему разрушению органического вещества, является негативной стороной чистого пара.

Недостаток чистого пара состоит еще в подверженности свободной от растения почвы эрозии и дефляции.

Следствием улучшения режима влажности и питательных веществ в почве, а также санитарного состояния является повышение урожайности культур при возделывании их по чистым парам.

На Прикумской опытно-селекционной станции в среднем за 31 год по чистому пару получено зерна 23,3 ц/га, а по непаровым предшественникам -13,1 ц/га.

Чистый пар оказывает положительное влияние на качество зерна озимой пшеницы. Лучшая обеспеченность азотом позволяет увеличить содержание белка и сырой клейковины - соответственно на 1-2 и 5-7 %.

Будучи хорошим предшественником, поле чистого пара не даёт продукции и оправдывается экономически только тогда, когда этот недобор перекрывается прибавками урожаев сельскохозяйственных культур, высеваемых в течение ряда лет на этом поле после пара.

Занятые пары

Пар, засеянный растениями, рано освобождающими поле, называют занятым. На таком поле в первой половине вегетационного периода возделывают культуру с наиболее ранним сроком уборки. Время, которое остается от уборки урожая парозанимающей культуры до посева озимых, используют для обработки почвы, как и на чистом пару.

Сидеральный пар - это тоже занятый пар, засеваемый бобовыми и другими растениями для заделки в почву на зелёное удобрение.

Ставрополье, с его длинным безморозным периодом 175-190 дней, весьма благоприятно для применения занятых паров. После уборки парозанимающих культур остаётся много времени для обработки почвы, борьбы с сорняками и внесения удобрений. От уборки эспарцета и озимых бобово-злаковых смесей на зелёный корм до посева озимой пшеницы почва паруется в течение 90-97 дней, тогда как после непаровых предшественников этот период значительно короче.

В качестве парозанимающих культур в Ставропольском крае также широко применяются культуры, выращиваемые на зеленый корм: кукуруза, озимая пшеница, тритикале, рожь и другие.

Парозанимающие культуры, как правило, выращиваются на кормовые цели. Важно, чтобы они имели хорошие кормовые достоинства, были бобовыми и обогащали почву биологическим азотом, имели ускоренный рост и развитие в начальный период вегетации, чтобы их послеуборочные остатки разлагались в короткий срок.

Большое значение занятых паров заключается в обогащении почвы свежим, быстроразлагающимся органическим веществом, способствующим усилению микробиологических процессов почвы и ускорению разложения накопившихся в почве трудно разлагающихся растительных остатков. При этом создаются условия для накопления гумуса и образования структурных агрегатов.

Режим влажности на занятых парах складывается иначе, чем на чистых. В посевах парозанимающей культуры создаётся свой фитоклимат по сравнению с открытой поверхностью. Под травостоем уменьшается скорость ветра, понижается температура почвы, повышается влажность воздуха, в результате сокращается испарение влаги с ее поверхности. При большом расходе воды парозанимающей культурой к моменту ее уборки в полутораметровом слое почвы в большинстве случаев остается запас влаги, незначительно отличающийся от весеннего запаса. Это говорит о том, что осадки, выпадающие в период вегетации парозанимающей культуры, используются на формирование урожая. В предуборочный и послеуборочный периоды запас влаги в почве пополняется за счет выпадающих осадков, в результате чего ко времени сева озимой пшеницы увлажнение почвы на занятых и чистых парах примерно одинаково.

По данным Ставропольского НИИСХ в зоне неустойчивого увлажнения в среднем за 7 лет запас влаги по чистому пару в полутораметровом слое почвы в период сева озимой пшеницы был равен 347,5 мм, по занятому пару - 326,1 мм.

При испытании различных видов занятых паров в зоне неустойчивого и достаточного увлажнения Ставропольского края наиболее высокую эффективность показали: эспарцетовый, с одноукосным использованием, а также бобово-злаковые (горох + овёс; яровая вика, озимая пшеница + озимая вика), при этом урожай зерна озимой пшеницы снижается незначительно по сравнению с чистым паром, но в то же время занятые пары дают 205-297 ц/га высокобелковой зелёной массы (табл. 2).

Занятые пары по технологии более сложные, чем чистые, и их освоение требует высокого уровня развития хозяйства и более совершенной постановки агрономической работы. Самое ответственное в технологии занятых паров - это своевременная уборка парозанимающих культур и немедленная вслед за уборкой обработка почвы. Как только покров растений уничтожен, идёт интенсивная потеря влаги из верхних слоев почвы. В летнюю жару за 8-10 дней занятый пар может потерять из почвы всю влагу и все свои положительные качества хорошего предшественника озимой пшеницы.



Таблица 2. Урожайность озимой пшеницы по чистому и занятому парам, ц/га (Незлобненский опорный пункт СНИИСХ)

Виды паров	Без удобрений	Удобренный
Пар чёрный	51,8	56,7
Эспарцет с одним укосом	46,8	52,3
Эспарцет с двумя укосами	38,1	45,1
Озимая вика + озимая пшеница	50,1	54,6
Горох + овёс	46,7	51,0
Яровая вика + овёс	45,4	53,0

При несвоевременной обработке занятых паров верхний слой почвы пересыхает, теряет физическую спелость, при обработке дает глыбы и делает невозможным хорошую разделку почвы пахотного слоя, благоприятную для накопления влаги, микробиологических процессов, роста растений.

Своевременная уборка парозанимающих культур и немедленное послеуборочное рыхление почвы - важные условия агротехники занятых паров.

Рассматривая возможности занятых паров в зонах Ставропольского края, следует отметить, что урожайность по ним озимой пшеницы затухает по мере продвижения в восточные районы. В опытах на Прикумской опытно-селекционной станции занятые пары снижали урожай зерна озимой пшеницы по сравнению с чистым паром в среднем за 4 год на З,8-26,4 %. В отдельные годы понижение урожайности было весьма существенным.

В то же время нельзя провести резкой границы между зоной применения чистых и занятых паров. Если в зонах достаточного и неустойчивого увлажнения основой паровых полей в севообороте являются занятые пары, то в хозяйствах засушливой зоны - чистые. На границе зоны неустойчивого увлажнения и засушливой зоны чистые пары должны сочетаться в севообороте с занятыми, а не противопоставляться друг другу.

Многолетие травы

Многолетние травы в севообороте, подобно перелогу и плодосмену, освобождают агроценозы от почвоутомления, являются важным средством улучшения санитарного состояния почвы. Они освобождают ее от многих вредителей, возбудителей болезней культурных растений.

Многолетние травы обогащают почву большим количеством органического вещества, активно разлагающимся в почве. Многолетние бобовые травы обогащают почву биологическим азотом, который также способствует биогенности почвы. В результате минерализуются устойчивые к разложению растительные остатки, снижается токсичность почвы, улучшается ее санитарное состояние. Разлагающееся органическое вещество частично гумифицируется, обогащая почву гумусом.

...