АГРОИНФормация

Агропортал - все для специалистов агропромышленного комплекса

Теоретические основы учения о севооборотах

Необходимость чередования сельскохозяйственных культур, различающихся по биологическим и хозяйственным свойствам, была установлена практикой земледелия еще в глубокой древности. Однако научное обоснование чередования культур, его теоретическое развитие эта важная для земледелия проблема получила сравнительно недавно с развитием естественных наук. Одной из первых теорий обоснования смены культур на полях являлось положение, что растения выделяют в почву токсические вещества, которые накапливаются и затрудняют развитие последующих посевов данной культуры. В начале XX в. в России, а затем и в США действительно были обнаружены токсические вещества, выделяемые корнями растений или прикорневыми микроорганизмами. При этом оказалось, что вещества, выделяемые, например, корнями пшеницы, были вредны для последующих посевов пшеницы, менее вредны для овса и не оказывали отрицательного действия на рост и развитие культур, несходных по биологическим свойствам с пшеницей. Нормальное развитие пшеницы на этом участке может быть только после удаления токсических веществ из почвы.

На основе теории гумусового питания растений считалось, что все возделываемые сельскохозяйственные культуры либо обогащают почву гумусом, либо истощают. Ко второй группе растений относили зерновые, а к первым — кормовые травы, бобовые культуры и некоторые пропашные. С возникновением теории минерального питания растений считалось, что все полевые культуры в разной степени истощают почву. В связи с этим Ю. Либих делил все культурные растения на три группы в зависимости от того, какой элемент питания относительно больше потребляется данной культурой — калий, кальций или фосфор. Согласно этой теории необходимо чередовать культуры с различной потребностью в зольных элементах питания. Снижение урожая при бессменных посевах одной и той же культуры объяснялось уменьшением в почве того или иного элемента питания.

После работ по установлению роли азота в жизнедеятельности растений возникла теория, обосновывающая необходимость чередования бобовых и небобовых культур. Азот, фиксируемый клубеньковыми бактериями при возделывании бобовых культур, может использоваться последующими культурами из других семейств и повышать их урожайность. При повторных же посевах бобовых культур отмечается угнетение их в росте и развитии и, как следствие, снижение урожайности.

П. А. Костычев и В. Р. Вильямс объясняли необходимость чередования культур тем, что при возделывании одних ухудшаются физические свойства почв (утрачивается водопрочная структура), а при возделывании других — улучшаются, вследствие чего повышается плодородие почвы, улучшаются ее питательный и водных режимы. На основании этого были сделаны рекомендации по чередованию посевов многолетних бобовых трав в смеси со злаковыми травами, которые улучшают и восстанавливают агрономически ценную структуру почвы, с посевами однолетних зерновых культур, при возделывании которых такая структура якобы утрачивается.

В начале нашего века В. Г. Ротмистров пришел к выводу, что необходимо чередовать культуры, имеющие разную корневую систему, в силу чего разные растения могут использовать воду и питательные элементы с различной глубины. Он разделил все сельскохозяйственные культуры на три группы по глубине проникновения корней в почву: с неглубокой корневой системой — картофель, гречиха, лен, просо, горох; со средней — пшеница, рожь, вика, ячмень; и с глубокой корневой системой — люцерна.

В современной теории учения о севооборотах учитывается все многообразие причин, вызывающих необходимость чередования сельскохозяйственных культур на полях. По предложению Д. Н. Прянишникова, в настоящее время их объединяют в четыре группы:

1) причины химического порядка, обусловленные особенностями потребления растениями зольных элементов питания и азота;

2) причины физического порядка, связанные с влиянием растений и агротехники их возделывания на структурное состояние почвы, влажность, проявление эрозионных процессов и др.;

3) причины биологического порядка, связанные с различным отношением отдельных культур к другим растениям и организмам, особенно вызывающим болезни, к вредителям, к сорным растениям;

4) причины экономического характера.

Первые три группы причин составляют конкретную агроэкологическую среду, в которой протекает рост и развитие культурных растений. Значение той или иной группы причин изменяется в зависимости от конкретных природных и в первую очередь почвенных условий, условий агротехники.

Сельскохозяйственные культуры различаются по потребности в питательных элементах и в определенной пропорции отдельных веществ. Количество питательных веществ, потребляемых из почвы тем или другим видом и даже сортом растения, зависит от сформированного урожая и от его химического состава. Дальнейшая судьба минеральных веществ и азота связана с характером использования собранного урожая. Питательные вещества, содержащиеся в товарной части урожая, могут полностью отчуждаться из почвы и не возвращаться в нее (зерно, растительные волокна льна, конопли, пищевые продукты и т. д.), либо эти вещества могут поступать полностью или частично обратно в почву (с навозом, отходами при переработке продукции). Нетоварную часть растений составляют корни, остатки стеблей и листьев в почве и на ее поверхности, а также мякина, солома, которые используются в хозяйстве на корм скоту или в качестве подстилки животным. Минеральные вещества и азот, содержащиеся в этой части урожая, при правильной организации сельскохозяйственного производства поступают снова в почву в составе органического вещества. Таким образом, возделывание растений неизбежно сопровождается уменьшением в почве минеральных веществ, а небобовых культур — и азота. Степень обеднения почвы этими веществами различна и зависит от вида растений и от соотношения отчуждаемой и неотчуждаемой частей выращенных культур.

У различных растений неодинаковая способность усваивать питательные вещества из труднодоступных соединений. Так, люпин и гречиха, как уже указывалось, могут не только использовать фосфор из малодоступных соединений, но и оставляют больше доступных соединений фосфора для последующих культур. Различия в строении корневых систем растений обусловливают потребление питательных веществ из различных горизонтов и слоев почвы. Чередование на полях культур, усваивающих легкодоступные питательные вещества, и растений, способных извлекать их из труднодоступных соединений, а также возделывание культур с различной корневой системой позволяют полнее использовать питательные вещества, содержащиеся в почве.

Хорошо известна положительная роль органического вещества в плодородии почвы и питании растений. По количеству оставляемого органического вещества в почве полевые культуры можно - расположить в следующий убывающий ряд: многолетние травы,, кукуруза, озимые зерновые, яровые зерновые, зернобобовые, сахарная свекла, картофель, лен-долгунец. Состав и соотношение разных культур в. севообороте определяют суммарное поступление органического вещества в почву. Поэтому, изменяя площади посевов под теми или иными культурами в севообороте, можно, в известной мере, регулировать поступление в почву растительных остатков. А с растительными остатками может возвращаться в почву до 50% фосфора, калия и кальция и до 60% азота от общего их содержания в урожае.

Растения и приемы их возделывания по-разному влияют на физические свойства почв, особенно на ее структурное состояние, содержание водопрочных агрегатов, плотность сложения и др., от которых в свою очередь зависят процессы накопления и разложения органических веществ, превращение питательных веществ из недоступных форм в доступные и наоборот, а также водно-воздушный и тепловой режимы почв. Образование водопрочной структуры почвенных агрегатов происходит под влиянием многих факторов, но особая роль среди них принадлежит корневой системе растений. Исследованиями установлено, что все сельскохозяйственные растения способствуют улучшению структурного состояния почвы. Однако степень этого улучшения у различных растений неодинакова. Она зависит от массы корневой системы, ее распределения в почве, от ее химического состава. Основные полевые культуры можно поставить в следующий ряд в порядке убывающей эффективности структурообразования: многолетние бобовозлаковые травосмеси, многолетние бобовые травы, однолетние бобово-злаковые травосмеси, озимые зерновые культуры, кукуруза, яровые зерновые и зерновые бобовые, лен, картофель и корнеплоды (табл. 20). Этот ряд в основном подтверждает закономерность изменения количества оставляемого в почве органического вещества, что свидетельствует о прямой зависимости структурообразования от массы корней той или иной культуры и от приемов обработки почвы, применяемой при возделывании этих культур.

Наличие большого количества водопрочных агрегатов играет важную роль не только в регулировании водно-воздушного режима почв и активизации микробиологической деятельности, но и в предупреждении проявления эрозионных процессов.

Возделываемые в севообороте культуры в различной степени влияют на водный режим почвы, на содержание в почве влаги. Объясняется это как разной потребностью растений в воде, так и особенностями распределения по профилю почвы корневой системы. Поэтому почва может в различной степени иссушаться в период вегетации растений и быть в различной степени увлажнения после уборки культур (что определяется также погодными условиями, сроками уборки урожая и рядом других причин). Для лучшего использования растениями влаги важно учитывать степень и глубину иссушения почвы предыдущей культурой, биологические особенности возделываемых затем растений, количество и характер потребления почвенной влаги по отдельным фазам развития растений, что имеет особое значение для южных засушливых районов богарного земледелия.

Биологическая группа причин наиболее сложна и многообразна. Сложность ее обусловлена многообразием множества членов агробиоценозов и различиями в их поведении в зависимости от конкретных природных условий и агротехнических воздействий. Именно поэтому в настоящее время биологические причины, обусловливающие необходимость чередования культур на полях, являются наименее изученными и наиболее трудными в отношении их регулирования.

Различные культуры и приемы их возделывания создают неодинаковые условия для развития разных групп сорных растений. Озимые и зимующие сорняки приспособлены к совместному произрастанию с озимыми хлебами и при бессменном возделывании последних засоряют посевы этих культур. Яровые сорные растения подавляются быстро вегетирующими ранней весной озимыми культурами. При повторных же посевах яровых культур они в сильной степени засоряются яровыми сорняками, особенно овсюгом, щетинником и др. Озимые сорняки, напротив, при возделывании яровых культур легко уничтожаются осенними и весенними обработками почв. Поэтому чередование озимых и яровых культур создает неблагоприятные условия для обеих групп сорных растений. Еще более важная роль в борьбе с сорными растениями принадлежит пропашным культурам. Междурядная обработка способствует уничтожению сорняков в посевах и посадках, очищению верхнего слоя почвы от жизнеспособных семян и вегетативных органов размножения многолетних сорных растений, уменьшает опасность засорения полей при возделывании последующих культур. Особое значение имеет смена культур, засоряемых и незасоряемых узкоспециализированными и паразитными сорными растениями.

Большую роль в борьбе с сорными растениями играют чистые пары. Своевременное проведение обработок правильно подобранными орудиями позволяет избавиться от многих трудноискоренимых сорняков.

Растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют раз личные соединения, отрицательно влияющие на рост и развитие последующих культур (колины) или подавляющие микроорганизмы (фитонциды). Точно так же и микроорганизмы, развивающиеся в ризосфере растений, могут выделять вещества, подавляющие жизнедеятельность последующих растений или других микроорганизмов (антибиотики). Именно эти выделяемые соединения считаются основной причиной почвоутомления, вызывающей уменьшение урожаев при повторных посевах той же культуры или посеве других культур.

При бессменных посевах или при частом возвращении на прежнее поле многие культуры в большей степени поражаются различными болезнями, вызываемыми грибами-паразитами, бактериями и вирусами. Например, озимая пшеница сильно поражается ржавчиной и корневой гнилью, лен и конопля — фузариозом, картофель — фитофторой, подсолнечник — ложной мучнистой росой, хлопчатник — вилтом и т. д. От того, насколько та или иная сельскохозяйственная культура уязвима для данного заболевания и как долго сохраняет жизнеспособность возбудитель болезни в почве, зависят время возможного возвращения этой культуры на прежнее поле и возможность посева ее два года подряд и более.

Из почвообитающих вредителей большой ущерб при нарушении правильного чередования культур в повторных посевах наносят нематоды, повреждающие большую часть зерновых культур, сахарную свеклу, картофель. Хлебная жужелица вредоносна для посевов пшеницы, ржи и ячменя; проволчники — для пшеницы, кукурузы, картофеля и др. Бессменные посевы одной и той же культуры на одном месте приводят к сильному размножению на полях специализированных возбудителей болезней и насекомых-вредителей, тогда как правильный севооборот снижает поражение ими возделываемых растений в несколько раз или даже полностью устраняет. Поражение культурных растений болезнями и вредителями часто является главной причиной введения севооборотов. Д. Н. Прянишников указывал, что с истощением почвы питательными веществами можно справиться путем внесения удобрений, с потерями структурного состояния — внесением органического вещества, извести и правильной обработкой почвы, а с вредными грибами, бактериями, вирусами и вредителями часто нельзя справиться без должного севооборота. Севообороты играют исключительно важную фитосанитарную роль. Внедрение правильных севооборотов снижает потери урожаев от болезней, вредителей и сорных растений.

Экономические причины сводятся прежде всего к той выгоде, которая получается от прибавки урожая и улучшения его качества в условиях севооборота. Возделывание культур в севооборотах позволяет получать более высокие и устойчивые урожаи при меньших затратах. Вместе с тем севообороты служат той основой, которая позволяет наиболее рационально использовать почвы, а также трудовые ресурсы и технические средства за счет правильно организованной структуры посевных площадей, которая разрабатывается с учетом климатических, почвенных и экономических условий и территориального расположения хозяйства.

Повторные посевы имеют немаловажное значение в условиях специализированных, особенно узкоспециализированных, хозяйств при возделывании наиболее важных для общества сельскохозяйственных культур, таких, как зерновые, сахарная свекла, хлопчатник, лен и ряд других. Первые длительные опыты по сравнительному изучению реакции растений при их бессменном возделывании и в севообороте были заложены в Англии (в Ротамстеде в 1843 г.), затем в Германии (в Галле в 1879 г.), несколько позже в России (в Полтаве, в Москве в 1912 г., в Харькове в 1914 г.). Более чем столетнее изучение бессменных посевов озимой пшеницы на Ротамстедской опытной станции показало, что урожайность ее в два раза ниже, чем при возделывании в севообороте. При ежегодном внесении минеральных и органических удобрений в почву при бессменных посевах урожайность была выше, но все же намного ниже, чем в севообороте. Аналогичные результаты получены и в опытах с бессменными посевами озимой ржи в Галле. Результаты многолетних опытов кафедры земледелия и методики опытного дела Московской сельскохозяйственной академии, Полтавской и Харьковской и других опытных станций также свидетельствуют о преимуществе возделывания культур в севооборотах, нежели в бессменных посевах. Результаты опытов, проведенных в разных районах нашей страны, показывают, что для всех культур отмечаются прибавки в урожае при возделывании их в севообороте как при внесении удобрений, так и без их внесения (табл. 21). Зерновые, возделываемые в севообороте, повышают урожайность по сравнению с бессменными их посевами на неудобренном фоне на 5—10 ц/га, или в 1,5—2,0 раза, а с применением удобрений — на 4,3—12 ц/га, или на 30—50%.

Различные пропашные культуры неодинаково реагируют при бессменном их возделывании на одном и том же поле. Сахарная свекла и подсолнечник предъявляют высокие требования к чередованию культур в севообороте. Они не могут повторно возделываться на полях из-за массового поражения их вредителями, болезнями и массового появления сорняков. Сахарная свекла почти не обладает конкурентоспособностью по отношению к сорно-полевым растениям, повреждается свекловичной корневой тлей, и нематодами. При отсутствии орошения посевы свеклы могут возделываться на прежнем поле не раньше, чем через три года, а при опасности поражения нематодами не ранее, чем через пять лет. Озимая пшеница при повторных посевах сильно поражается корневыми гнилями. В этом отношении озимая рожь лучше выносит повторные посевы. Повторные посевы яровой пшеницы и других яровых зерновых культур в большинстве случаев приводят к снижению их урожайности по сравнению с посевами их по другим предшественникам. Лен относится к культурам, наиболее страдающим от повторных посевов и частого возвращения на прежние поля из-за сильного развития патогенных для льна грибов и бактерий-ингибиторов. Конопля может высеваться повторно, если на поля вносится достаточное количество органических удобрений. Кукуруза, картофель, хлопчатник могут возделываться на одном поле несколько лет подряд, если нет опасности поражения их болезнями и вредителями.

You are here