Механизмы действия севооборотов

14.01.2014

Севооборотом называется научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и паров во времени и в пространстве (на полях).
Введение и освоение севооборотов предусматривает проведение организационно-хозяйственных, агротехнических и землеустроительных мероприятий в соответствии с перспективным планом развития хозяйства и его специализацией.
При составлении перспективного плана определяются структура посевных площадей, схемы севооборотов (полевых, кормовых, овощных, специальных), число полей в севообороте, их размер и чередование сельскохозяйственных культур. Перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования в севообороте называется схемой севооборота. В ней устанавливается последовательность культур и паров в севообороте.
Чередование культур во времени означает смену одних растений другими на данном поле, а чередование в пространстве заключается в том, что каждая культура и пар проходят через все поля севооборота. Период, в течение которого культуры и пар проходят через каждое тле в соответствии со схемой севооборота, называется ротацией. Продолжительность ротации (число лет) обычно равно числу полей в севообороте, например, в семипольном севообороте — семи годам.
Сельскохозяйственную культуру или пар, занимавшие данное поле в предыдущем году, называют предшественником. Культуры, выращиваемые длительное время на одних и тех же полях, называются бессменными. Если в хозяйстве возделывают одну культуру, то ее называют монокультурой. Часто этими терминами пользуются как синонимами, однако если монокультура прерывается паром, то она уже не считается бессменной.
По мнению А.А. Жученко, сложившиеся в настоящее время севообороты вошли в противоречие с принципами адаптивного растениеводства и адаптивно-ландшафтного земледелия. Это случилось потому, что структура посевных площадей в них определялась преимущественно государственными заданиями по закупкам сельскохозяйственной продукции без должного научного агроэкологического районирования сельскохозяйственных культур.
При агроэкологическом районировании растения и их специфические требования к условиям окружающей среды являются определяющими, цетральными факторами районирования территории, а другие факторы — почва, климат учитываются только в связи с растениями в системе "растение — среда".
С 1983 года действует методика ФАО по экологическому микрорайонированию территории, которая предусматривает учет следующих показателей:
— радиационный, температурный и водный режимы (включая влажность воздуха) на разных этапах роста и развития сельскохозяйственных растений (особенно в “критические” периоды онтогенеза);
— степень аэрации почвы и доступность питательных веществ;
— условия обитания корневой системы (глубина корнеобитаемого слоя, легкость проникновения корней);
— факторы, определяющие всхожесть семян (образование корки, эрозия почвы), и факторы, необходимые для нормальной вегетации сельскохозяйственных культур;
— возможность затопления и подтопления;
— содержание в почве токсических веществ и солей, pH почвы;
— вероятность проявления абиотических (заморозки, морозы, суховеи, град и пр.) и биотических (болезни, вредители, сорняки) стрессов.
Из 35 тысяч видов растений дикой природы культивируется примерно 150 видов, 15 из них занимают большую часть площади пашни. Основные виды растений, возделываемых в агроэкосистемах, располагаются в следующем порядке по их важности для человека: рис, пшеница, кукуруза, картофель, ячмень, соя, овес, сорго, просо, сахарный тростник, сахарная свекла, рожь, арахис, кормовые бобы, горох, вика.
Наиболее распространены злаковые. Почти все перечисленные культуры выращивают при повторном возделывании в севооборотах и(или) в бессменной культуре в зависимости от почвенно-климатических условий и специализации сельского хозяйства.
Бессменное возделывание культур привело к образованию гигантского кукурузного пояса в средней полосе США, бескрайних пшеничных полей Казахстана и Сибири, "белого моря" хлопчатника Средней Азии. В Англии из 4,9 млн га пашни 3,6 млн (73 %) заняты пшеницей и ячменем. Аналогичная ситуация характерна и для других стран.
При специализации сельскохозяйственного производства отмечены следующие преимущества:
1) снижается удельная потребность в технических средствах;
2) появляется больше возможностей для применения комплексной механизации сельского хозяйства;
3) снижается удельная потребность в специалистах, все больше повышается эффективность их использования;
4) расширяются возможности для производства товаров высокого качества, реализуемых по более низкой цене.
Негативные стороны повторных и особенно бессменных посевов сельскохозяйственных культур приводят к снижению их урожайности. Д. Н. Прянишников в свое время объединил причины этого в четыре группы:
1) причины химического порядка — различия в химическом составе растений и особенно в потреблении ими питательных веществ;
2) причины физического порядка — различия в состоянии почвы и ее влажности после уборки разных культур;
3) причины биологического порядка — разное отношение культур к болезням, вредителям и сорнякам;
4) причины экономического порядка — различия в количестве и распределении во времени труда, которого требуют культуры, их различное значение для хозяйств.
Эти положения в настоящее время дополнены новыми данными. В интенсивном земледелии при использовании минеральных удобрений и пестицидов неблагоприятное последействие бессменных и повторных посевов ослабляется, но при этом требуются дополнительные затраты энергии. Повторные посевы хорошо переносят кукуруза, картофель, горохо-вико-овсяные смеси на зеленый корм. Наиболее чувствительны к повторному возделыванию подсолнечник, лен, горох и пшеница.
В бессменных посевах чувствительных к ним культур отмечены утомление и токсикоз почв, которые обусловлены многими причинами:
1) односторонним истощением минеральных элементов питания;
2) накоплением в почве токсических аллопатических выделений самих растений типа углекислот, этилена, терпенов, органических кислот, алкалоидов и др.;
3) накоплением фитотоксических метаболитов, образуемых микроорганизмами: бактериями родов Pseudomonas, Bacillus и др., актиномицетами родов Actinomyces, Streptomyces, Mycobacterium, грибами родов Penicillum, Fusarium, Aspergillus и др.;
4) накоплением возбудителей корневых гнилей.
По данным ФАО, “почвоутомление” охватывает сейчас около 1250 млн га сельскохозяйственных угодий и является основной причиной потерь до 25 % мирового урожая сельскохозяйственной продукции.
По широте, глубине и разнообразию действия на сельскохозяйственные растения, биологические сообщества и почву севооборот не имеет себе равных среди агротехнических мероприятий.
Севообороты должны выполнять несколько функций:
- продукционную (повышение урожайности и его качества);
- ресурсоэнергосберегающую;
- противоэрозионную;
- почвоулучшающую;
- фитосанитарную.
Кроме фитосанитарной, все функции рассматриваются в курсе земледелия.
Севооборот, задавая видовую и пространственную структуру агроэкосистем, является основным формообразующим фактором. Неграмотно составленный севооборот будет ежегодно приводить к размножению вредных видов и требовать вложения дополнительных средств в минеральные удобрения, средства защиты растений, приводить к загрязнению среды и экономическим издержкам. В то время как научно-обоснованный выбор культур, их чередование и обоснованное пространственное размещение может обеспечить стабильное функционирование агроэкосистемы без вспышек размножения вредных видов. Для этого важно знать механизм действия севооборота на разные экологические группы вредных организмов и на этой основе конструировать фитосанитарные севообороты.