Севообороты и структура посевных площадей для различных агроландшафтов и почвенно-климатических зон края

3.1 Схемы почвоохранных полевых севооборотов

 

Севооборот – это научно обоснованное чередование различных сельскохозяйственных культур и пара во времени и на территории или только во времени на одном поле. Он является главной составной частью биологизированной системы земледелия.

Необходимость чередования культур подтверждается многовековой историей земледелия и получила научное обоснование с развитием естественных наук.

На основании длительного времени изучения того, почему при повторных (2-3 года), а тем более при бессменных (5-8 лет) посевах одной и той же культуры на одном поле резко снижается урожайность, установлено много разных причин, которые Д.Н. Прянишников объединил в три группы: химические, физические и биологические.

Химические причины состоят в том, что разные культуры потребляют неодинаковое количество питательных веществ (азот, фосфор, калий). Например, зерновые культуры на образование 1 ц зерна выносят из почвы примерно равное количество азота и калия, а подсолнечник на 1 ц семян в два раза больше калия, чем азота. Поэтому, если длительное время на одном и том же поле возделывать одну и ту же культуру, то со временем наступит одностороннее истощение почвы каким – либо элементом питания. Теперь эту причину легко устраняют внесением соответствующих удобрений с учетом требований растений и наличия питательных веществ в почве.

Большое значение имеет способность самих растений усваивать питательные вещества из труднорастворимых соединений. Например, пшеница и сахарная свёкла потребляет фосфор из легкорастворимых в почве соединений, а гречиха и особенно овес могут извлекать его из труднорастворимых фосфатов.

У разных культур корневые системы неодинаковые. У пшеницы и ячменя они уходят в глубь на 1-2 м, а у люцерны, свеклы и подсолнечника до 3 м и более. С более мощной корневой системой растения охватывают больший объем почвы и лучше используют запасы питательных веществ по всей глубине корнеобитаемого слоя.

Кроме того, на корнях бобовых, в результате симбиоза с клубеньковыми бактериями образуются клубеньки, где накапливается азот и идет обогащение им почвы. Поэтому возделывание бобовых культур способствует улучшению азотного питания других небобовых растений. Так, соя и горох при урожайности 20-30 ц/га с помощью клубеньковых бактерий накапливают в почве по 50-100 кг/га азота, а люцерна при хорошей урожайности – до 250-300 кг/га.

После уборки культур остается разное количество пожнивных и корневых остатков. Так, после многолетних злаково-бобовых трав, при высоких урожаях, после двугодичного использования в почве остается до 100 ц/га корневых и поукосных остатков, а после зерновых культур - 50-70 ц/га.

Таким образом, после уборки различных культур почва имеет неодинаковые показатели плодородия. После многолетних бобовых трав происходит обогащение органическим веществом, улучшение структуры и водно-воздушного режима, усиление микробиологической активности, а после зерновых культур и особенно, сахарной свеклы, подсолнечника и кукурузы, напротив обедняется органическим веществом и питательными элементами.

Физические причины включают различие между отдельными культурами по их влиянию на структуру почвы, на содержание в ней воды, на развитие эрозионных процессов. Так, при возделывании пропашных культур (сахарная свекла, подсолнечник и кукуруза) почва после сева и посадки длительное время остается открытой, незащищенной растениями. Кроме того, ее несколько раз обрабатывают до и после всходов, особенно в междурядьях. В результате структура почвы, строение и плотность ухудшаются сильнее чем под культурами обычного рядового способа сева (озимые колосовые). Ещё лучше сохраняется и улучшается структура почвы под посевами многолетних трав.

Разные культуры за период вегетации расходуют неодинаковое количество воды и по-разному иссушают почву. Например, сахарная свекла, подсолнечник и люцерна значительно сильнее иссушает почву, чем пшеница и ячмень. Поэтому в севообороте их необходимо размещать так, чтобы к посеву создать максимальный запас влаги во всем корнеобитаемом слое почвы.

С физическими свойствами тесно связаны и от них зависят водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почвы. Чем лучше она оструктурена и более длительное время находится под покровом растений (например, многолетними травами), тем меньше смывается и размывается. Эрозия на таких площадях или совсем не проявляется или развивается незначительно.

Биологические причины включают взаимодействие и взаимовлияние культурных растений и сорняков, вредителей и болезней. Так, у многих сорняков имеются сходные с различными культурными растениями ботанические и биологические особенности, например, продолжительность вегетационного периода (ранние,поздние яровые, озимые и зимующие), форма и размер семени (овса и овсюга, клевера и повилики клеверной) и т.д.

Особое значение биологических причин проявлется в контроле фитосанитарного состояния сельскохозяйственных культур. Соблюдением севооборота можно регулировать возбудителей болезней и вредителей – монофагов или омеофагов (бурая ржавчина, фомопсис, церноспороз, пшеничный трипс, хлебная жужелица, обыкновенный свекловичный долгоносик и др.)

Таким образом, при повторном возделывании или частом возвращении одной и той же культуры на прежнее место (поле) для нее будут складываться плохие условия питания и обеспечения влагой ухудшится фитосанитарное состояние. На эрозионно-опасных территориях разрушается почвенный покров, снижаются плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур.

Следует подчеркнуть большую положительную роль научно-обоснованных севооборотов в защите окружающей среды. Никакие высокоэффективные химические средства защиты растений от вредителей, болезней и сорняков, а также минеральные удобрения не могут сравняться с севооборотом, а тем более заменить его. Загрязнение окружающей среды продуктами химизации земледелия ведет к опасным последствиям для человечества.

В настоящее время ученые отмечают, что в результате нарушения севооборотов широкое применение разных видов минеральных удобрений и особенно химических средств для уничтожения сорняков, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур, привело к резкому уменьшению в почве количества полезных микроорганизмов, дождевых червей. Естественные насекомые-опылители растений (шмели, дикие пчелы) почти полностью исчезли. Домашние пчелы также гибнут от применения пестицидов. В продуктах питания накапливаются вредные для здоровья человека соединения от применяемых средств химизации.

В настоящее время агрономическая наука и передовая практика владеют многими средствами воздействия на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Однако, как показывает опыт, высокая эффективность агрономических приемов достигается при условии, если они применяются во взаимосвязанном комплексе, в системе. Как известно, развитая система земледелия состоит из взаимосвязанных звеньев: севооборота, систем удобрений, обработки почвы и защиты растений. Сельскохозяйственное производство функционирует на высоком уровне, если работают во взаимосвязи все звенья системы, игнорирование хотя бы одного из них наносит не только одномоментный ущерб хозяйству, но и плодородию почвы с далеко идущими последствиями.

С момента возникновения и до нашего времени севооборот успешно решал основные задачи: обеспечивал постоянство необходимого хозяйству соотношения посевных площадей разных культур; позволял равномерно и рационально использовать энергетические и трудовые ресурсы; поддерживал определённый уровень урожаев сельскохозяйственных культур.

Перечисленные задачи остаются актуальными и в условиях современного сельскохозяйственного производства с той лишь разницей, что требуется повышение уровня урожайности в связи с ростом населения и его потребностей, а также повышение плодородия почвы.

В последнем и состоит агрономическая функция севооборота в совре­менных условиях. Попытки возложить роль восстановления почвенного плодородия на какие-либо иные мероприятия, вне увязки их с агротехни­чески правильно построенными севооборотами, являются, как правило, несостоятельными и часто ставят хозяйство в еще большую зависимость от стихийных сил природы. Тем самым не реализуется и экономическая фун­кция севооборота — удовлетворение потребностей хозяйства в производстве конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции с площади пашни. На фоне рационально построенных севооборотов все прочие агротехнические мероприятия обес­печивают наибольший экономический эффект.

Агрономическая роль севооборота вытекает из общей задачи научно­го земледелия. По определению К.А. Тимирязева и Д.Н. Прянишникова, эта задача состоит в том, чтобы согласовать соответствие требований культурных растений со свойствами почвы и климатом. Правильное раз­мещение сельскохозяйственных культур на территории хозяйства и их чередование позволяют уменьшить разрыв между потребностью растений в факторах жизни и наличием их в почве.

С другой стороны, научно обоснованное планирование агротехни­ческих мероприятий возможно лишь тогда, когда известно, в каком  порядке идет смена возделываемых культур на каждом поле. Лишь при этом условии можно учесть наличие факторов жизни для определенно­го вида растений, которые здесь предполагается выращивать.

Таким образом, в сложнейших неразрывных связях растения и почвы, во влиянии их друг на друга с учетом антропогенных, техногенных, биоклиматических и других факторов, севообороты играют первостепен­ную роль основы взаимосвязанной, цельной агроэкосистемы.

Севооборот является понятием не только агрономическим, но и историческим, и, при сохранении его основной роли в системе земле­делия, подход к севооборотам менялся в зависимости от общественно-политической и экономической ситуаций.

Если взять последнее двадцатилетие, то коренные изменения в России повлекли существенные преобразования в агро­промышленном комплексе страны. Выделились фермерские хозяйства, и основная масса их возникла в границах прежнего землепользования бывших крупных хозяйств, что привело к нарушению севооборотов. Наряду с этим сельскохозяйственное производство перестало быть пла­новым, и в хозяйствах стали возделывать культуры, пользующиеся спросом на рынке. Началось «метание» от одной культуры к другой.

 Севообороты для фермерских хозяйств должны быть более компак­тными, с короткой ротацией, где площади не позволяют развернуть севооборот в пространстве, чередование культур должно осуществляться лишь во времени.

Наглядным примером тому является увеличение площади под под-солнечником. Эта культура, как известно, тре­бует временного интервала 8-10 лет для возвращения на прежнее поле. Однако из-за насыщения структуры посевных площадей подсолнечником этого сделать не удавалось, что привело к негативным последствиям.

В то же время спад промышленного производства, резкое подорожа­ние сельхозмашин, минеральных удобрений, средств защиты растений привели к существенному сокращению их использования. По сути дела, в большинстве фермерских хозяйств был осуществлен переход от интенсификации и специализации сельскохозяйственного производства к экстенсивным ме­тодам полеводства. И это происходило, а зачастую еще и происходит, на фоне ухудшающейся экологической обстановки. По данным Кубань НИИ гипрозема, площадь подтопляемой пашни в Краснодарском крае увеличилась со 110 тыс. га в 1960 году до 460 тыс. га в настоящее время.

Это говорит о том, что существующие системы земледелия и, в част­ности, севообороты не обеспечивают в должной мере экологическую безопасность ведения земледелия. В связи с чем сейчас стоит остро воп­рос об адаптации севооборотов не только к местным почвенно-климатическим условиям, но и об увязке их с особенностями ландшафтов.

В ландшафтном земледелии специфическая функция севооборотов состоит в том, что с помощью изменения состава, чередования и раз­мещения культур организуется управление режимами использования, превращения и распределения природных и антропогенных потоков веществ и энергии.

Чередование культур на конкретном поле обеспечивает перераспре­деление факторов жизни растений во времени, а особенности ланд­шафта влияют на перераспределение влаги, тепла, питательных веществ на территории.

На современном этапе земледелия оценку севооборота необходимо проводить с позиций биологизации по таким критериям, как регулирование режима поступления органического вещества и элементов питания в почву, поддержание удовлетворительного структурного состояния почвы и водного баланса, предотвращение эрозии и дефляции, регулирование фитосанитарного состояния агрофитоценозов и почвы.

В крупных коллективных сельскохозяйственных предприятиях севообороты решают комплекс экономических, экологических и организационно-хозяйственных проблем. Их типы и виды определяются общекраевой структурой посевных площадей и специализацией отдельных почвенно-климатических зон и районов.

В последние десятилетия значительная часть пашни передана крестьянским и фермерским хозяйствам, которые как правило, не считают нужным осваивать научно-обоснованные севообороты. Это привело к снижению плодородия почвы, прогрессивно растущей засоренности полей, массовому распространению вредителей и болезней, заметному снижению урожайности возделываемых культур. На исправление сложившейся ситуации потребуются не только годы напряженного труда, но и большие финансовые средства.

Основой севооборота является структура посевных площадей. Для того чтобы структура посевных площадей по годам существенно не изменялась, необходимо в каждом севообороте иметь максимально возможную равновеликость полей.

Современные агроландшафтные системы земледелия определяют соответственно и статус севооборота: совместимость отдельных культур и их высокую биологическую продуктивность, максимально возможное использование природных и антропогенных ресурсов, природоохранные энергосберегающие технологии, высокое качество экологически чистого урожая. В агроландшафтных системах земледелия усиливается фитосанитарная почвозащитная и природоохранная роль севооборота как комплексного биологического фактора, определяющего чистоту земледелия.

Как правило, в пределах одной природной зоны, существует большое разнообразие почвенно-климатических и хозяйственно-экономических условий, что определяет необходимость различных севооборотов в хозяйствах разной спецификации земледелия.

При проектировании севооборотов обязательно учитываются следующие принципы:

− дифференциация по элементам агроландшафта согласно рельефа, бонитета почв, их пригодности для тех или иных культур, необходимость в мелиоративных мероприятиях и т.д.;

− принцип технологичности севооборотов, подразумевающий создание благоприятных условий для организации производства в конкретном агроландшафте и реализации технологии возделывания культур: система обработки почвы, система защиты, мелиоративные мероприятия по охране земель и т.д.;

− принцип трансформативности, предопределяющий периодическую трансформацию некоторых пахотных земель, перевод их в другие группы и изменение севооборотов;

− взаимосвязь севооборотов с уровнем интенсификации и специализации хозяйства.

При разработке севооборотов необходимо учитывать особенности агроландшафта и баланс гумуса, который должен быть бездефецитным. Примеры влияния структуры посевов сельскохозяйственных культур в различных севооборотах равнинного агроландшафта на баланс гумуса в почве представлены в таблице 22.

 

Таблица 22 – Влияние структуры посевов на баланс гумуса в почве в равнинном агроландшафте северной зоны    Краснодарского края (КубГАУ)

Севооборот № 1			Севооборот № 2			Севооборот № 3			Севооборот № 4
Кол-во полей, шт.	культура	площадь культур в севообороте, %	кол-во полей, шт.	культура	площадь культур в севообороте, %	кол-во полей, шт.	культура	площадь культур в севообороте, %	кол-во полей, шт.	культура	площадь культур в севообороте, %
2	Люцерна	16,8	2	Люцерна	16,8	1	Эспарцет	9,1	1	Горох	8,4
1	Горох, соя	8,3	1	Горох, соя	8,3	1	Горох	9,1	1	Соя	8,4
6	Озимые колосовые	49,8	6	Озимые колосовые	49,8	6	Озимые колосовые	54,6	6	Озимые колосовые	49,8
3	Пропашные (кукуруза, подсолнечник без сах. свеклы)	25,1	3	Пропашные (сах. свекла, подсолнечник, кукуруза)	25,1	3	Пропашные (сах. свекла, подсолнечник, кукуруза)	27,2	4	Пропашные (сах. свекла, подсолнечник, кукуруза н/з и н/с)	33,7
Баланс гумуса + 8 ц/га			+0,5			-2,1 (навоз 3,02 т/га)			-4,4 (навоз 6,7 т/га)

 

В полевых севооборотах, где в структуре посевных площадей 25 % занимают пропашные культуры (сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза) положительный баланс гумуса может быть достигнут только при доле многолетних бобовых трав не менее 17 %.

Разработка схемы севооборота (определение набора культур и порядок их чередования) и перенесение в натуру на территорию хозяйства - мероприятие чрезвычайно ответственное. Поэтому к выполнению этой работы необходимо привлекать специалистов, владеющих знаниями по биологическим и химическим основам создания севооборотов, размещению полей, оптимальной их конфигурации, правильному использованию особенностей рельефа местности и почв.

Необходимо подчеркнуть, что в природе нет и быть не может универсального типа севооборота, который бы был пригодным для любого хозяйства.

Исходя из этого, приводим ряд схем различных типов севооборотов, рекомендуемых для основных агроландшафтов и природно-климатических зон Краснодарского края, которые следует рассматривать в качестве типовых. При расчете баланса гумуса в рекомендуемых севооборотах учитывалась вся неиспользуемая в хозяйстве часть урожая. На их основе, с учетом специализации хозяйства, площади пашни и других особенностей, могут быть разработаны индивидуальные схемы со строго определенным набором видов сельскохозяйственных культур и их чередованием.

Площадь пашни большинства фермерских хозяйств не превышает 100 га, поэтому рекомендуются севообороты с короткой ротацией, хотя возможен вариант их кооперации.

Чередование культур может осуществляться по полям и во времени или только на одном поле во времени.

Основные типы полевых севооборотов для равнинных агроландшафтов:

 

 

Северная зона

Севооборот № 1 1. Люцерна 2. Люцерна 3. Люцерна 4. Озимая пшеница 5. Кукуруза на зерно 6. Озимая пшеница 7. Сахарная свекла 8. Озимая пшеница 9. Кукуруза на силос 10. Озимая пшеница 11. Подсолнечник 12. Озимая пшеница Баланс гумуса + 5,69 ц/га	Севооборот № 2 1. Эспарцет 2. Озимая пшеница 3. Подсолнечник (сахарная свекла или кукуруза на зерно) 4. Озимая пшеница 5. Горох 6. Озимая пшеница 7. Яровой ячмень с подсевом эспарцета Баланс гумуса, +5,50-9,41 ц/га
Севооборот №3 1. Эспарцет 2. Озимая пшеница 3. Подсолнечник + кукуруза на зерно (или сахарная свекла) 4. Озимая пшеница 5. Яровой ячмень с подсевом эспарцета Баланс гумуса, +4,42-10,20 ц/га	Севооборот №4 1. Кукуруза на зерно 2. Озимая пшеница 3. Подсолнечник + кукуруза на зерно (или сахарная свекла) 4. Озимая пшеница + сидерат Баланс гумуса, +1,28-3,64 ц/га

 

Центральная зона

Севооборот № 1 1. Люцерна 2. Люцерна 3. Озимая пшеница 4. Озимый ячмень 5. Подсолнечник 6. Озимая пшеница 7. Кукуруза на зерно 8. Озимая пшеница 9. Сахарная свекла 10. Яровой ячмень с подсевом люцерны Баланс гумуса, +6,93 ц/га Севооборот №3 1. Соя 2. Озимая пшеница 3. Подсолнечник+ соя 4. Озимая пшеница Баланс гумуса, +5,46 ц/га

Севооборот № 2 1. Озимая пшеница 2. Соя+ подсолнечник (или сахарная свекла) 3. Озимая пшеница 4. Кукуруза на зерно 5. Люцерна (выводное поле) Баланс гумуса, +4,20-6,99 ц/га   Севооборот №4 1. Озимый рапс 2. Озимая пшеница 3. Соя+ подсолнечник (или сахарная свекла) 4. Озимая пшеница Баланс гумуса, +0,85-4,28 ц/га