Лекция № 10
Тема: 9 Конструирование агросистем в целях защиты растений
1 Механизмы действия севооборотов
2 Влияние севооборотов на развитие на развитие почвенных вредных организмов
3 Оптимизация севооборотов
Под агроэкосистемой понимают совокупности растений, животных и микроорганизмов с их местообитаниями, измененные и используемые в процессе земледельческой деятельности человека.
Элементарным объектом агроэкосистем является посев сельскохозяйственной культуры (поле), к которому также применяют термин "Агроценоз". Севооборот - это совокупность элементарных агроэкосистем, оказывающих друг на друга существенное влияние, а поэтому зависящих друг от друга. Вследствие этого севооборот приобретает признаки единого целого, которое также правомерно рассматривают как агроэкосистему, но более высокого порядка. Следующим территориальным образованием является агроландшафт, который характеризуется различной экспозицией рельефа, высотой над уровнем моря, сетью рек и ручьев. Компоненты ландшафта как экосистемы более высокого порядка находятся в системной связи друг с другом, выступая также как специфическое единое целое с характерным гидрологическим режимом, почвенно-климатическими условиями, сообществом растений, животных и организмов, сформировавшихся в процессе эволюции (естественный ландшафт) и измененных под влиянием земледелия (агроландшафт).
Вредные организмы в большинстве случаев заселяли агроэкосис-
темы по мере развития земледелия, сохранив "генетическую память"
своей связи с естественными экосистемами, которые служат их по
енными или временными стациями. Это свидетельствует о необ-
димости преобразования не только агроэкосистем (посевов отдель-
1Х сельскохозяйственных культур), но и севооборотов, и агроланд- 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 поле 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 [10], 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, центральными 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 следую щих 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, рН 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.
5) снижается удельная потребность в технических средствах;
6) появляется больше возможностей для применения комплексной механизации сельского хозяйства;
7) снижается удельная потребность в специалистах, все больше повышается эффективность их использования;
8) 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 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
распределении во времени труда, которого требуют культуры, и
различное значение для хозяйств.
Эти положения в настоящее время дополнены новыми данными, интенсивном земледелии при использовании минеральных удобрении 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, Fusahum, 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 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 зные экологические группы вредных организмов и на этой основе конструировать фитосанитарные севообороты.
