Сучасні принципи побудови сівозмін

Інтенсивне землеробство тісно пов'язане з широкою хімізацією, яка забезпечує підвищення врожайності сільськогосподарських культур, однак часто призводить до порушення рівноваги в екологічній системі: ґрунт — рослина — людина. Тому перед агрономічною наукою постало багатопланове завдання — вивчити процеси і закономірності порушення екологічних систем, розробити прийоми їх відновлення і надійного захисту.

Для розв'язання даної проблеми у кожній ґрунтово-кліматичній зоні необхідно знати особливості антропогенного впливу сучасних систем землеробства на навколишнє середовище, а також умови їх цілковитої екологізації у рамках основних їх елементів. Серед них — природоохоронна і протиерозійна організація території кожного господарства (не залежно від форми власності) з раціональною системою сівозмін, полезахисним лісорозведенням, ґрунтозахисна і екологічно безпечна енергоощадна система обробітку ґрунту і система удобрення, екологічно чиста меліорація і механізація з ефективною та суворо витриманою технологією вирощування сільськогосподарських культур.

Система біологічною землеробства передбачає багатогалузеву структуру виробництва, використання відходів, обмежене використання мінеральних добрив та інших хімічних речовин. Родючість ґрунту підтримується за рахунок перш за все внутрішніх резервів господарства: висівання бобових кормових культур, зелених добрив, гною, компостів з біопрепаратами. Значна увага звертається на систему обробітку ґрунту, біологічні засоби захисту рослин від хвороб, шкідників і бур'янів.

Основне завдання біологічної системи землеробства — одержання достатньої кількості високоякісних продуктів харчування і кормів. Основою такого успіху е раціональна сівозміна.

Розв'язання даної проблеми пов'язано із новими, життєво необхідними, системно-енергетичними підходами до теоретичних основ сівозмін, нових принципів побудови сівозмін, впровадження нових проектів сівозмін та реальною їх оцінкою.

Серед чинників, які суттєво впливають на ефективність землеробства, чільне місце займають сівозміни. Нехтування сівозмінами призводить до зменшення врожайності сільськогосподарських культур навіть за найкращого обробітку ґрунту та удобрення. Це добре розуміють всі фахівці агрономічного профілю, однак не завжди їх дотримуються через об'єктивні і суб'єктивні причини.

Проектування і удосконалення сівозмін у землеробстві відбувалось тільки у напрямі максимальної їх продуктивності, ігноруючи характер змін у ґрунті та навколишньому середовищі. Наслідки такого підходу добре відомі: деградація ґрунтів внаслідок високого рівня (понад 80%) розораності сільськогосподарських угідь, забруднення продукції і навколишнього середовища залишками пестицидів, солями важких металів, добривами, розкладання гумусу, значне зменшення чисельності ґрунтових безхребетних та ін. З цим пов'язано зменшення родючості ґрунтів на 30-60%.

Створення агроекосистем (сівозмін) майбутнього повинно ґрунтуватись на виявленні і перенесенні якісних природних екосистем на сільськогосподарські угіддя.

Проте, існуючі агроекосистеми, набувши суттєвих властивостей (ознак) природних екосистем, набули і низку нових ознак, які проявляються під впливом антропогенного фактора. Найбільш суттєвим серед них є гетерогенність (неоднорідність, несхожість), яка є основою для прояву інших позитивних властивостей екосистеми.

Виходячи з основних властивостей екосистем, логічно можна виділити основні принципи побудови сучасних сівозмін (агроекосистем високого рівня організації):

1. Системний підхід. Необхідно розглядати сівозміну не тільки як обґрунтоване чергування культур, але і як матеріальні об'єкти, які функціонують відповідно до своїх закономірностей. У процесі проектування сівозмін одночасно із розміщенням культур після кращих попередників необхідно визначити оптимальну систему удобрення культур, способи обробітку ґрунту, захист рослин від бур'янів, хвороб та шкідників, можливий характер трансформації ґрунту і розвиток самих агроекосистем.

2. Відповідність сівозмін ландшафтним ресурсам (рельєф місцевості, ґрунтовий покрив, агроклітчатичні умови, розташування природних об'єктів).

Даний принцип охоплює низку необхідних умов: знання рельєфу місцевості, рівня залягання ґрунтових вод, ступеня однорідності ґрунтового покриву та його агрохімічних і агрофізичних характеристик, суми активних і ефективних температур, кількості атмосферних опадів та їх розподілу впродовж вегетаційного періоду, технологічних особливостей вирощування сільськогосподарських культур, розташування щодо господарських споруд, шляхів сполучення та ін. Біологічні вимоги культур сівозміни повинні відповідати ресурсній і ландшафтній ситуації.

3. Плодозміна - суворе дотримання чергування зернових культур, багаторічних трав і просапних, тобто культур з різними біологічними особливостями і технологією вирощування, які відрізняються агрономічними, фізіологічними та іншими властивостями.

Принцип плодозміни полягає не у простому чергуванні культур, а обов'язково в наявності культур-покращувачів ґрунту. У таких сівозмінах забезпечується найкращий фітосанітарний стан ґрунтового середовища, в них є можливість одержувати екологічно чисту продукцію рослинництва. Тобто культури у сівозміні розміщуються після найкращих попередників з врахуванням стану ґрунту, швидкості розкладання органічних решток, характеру нагромадження і використання поживних речовин, водного режиму та ін. Прикладом таких сівозмін можуть бути: конюшина лучна - озима пшениця + озимий ріпак - кукурудза на силос - вико-вівсяна сумішка + гірчиця біла - ярий ячмінь з підсіванням конюшини, або вико-вівсяна сумішка + редька олійна - озима пшениця + гірчиця біла - картопля - ярий ячмінь + озимий ріпак кукурудза на силос.

У більшості випадків в умовах виробництва принцип плодозміни втілюється, однак біологічна суть часто нехтується. Виходячи з даного принципу, беззмінні посіви або вузькоспеціалізовані сівозміни не можна вважати науково і екологічно обґрунтованими.

4. Гетерогенність посівів - необхідно розуміти ускладнення конструкції фітокомпонента за рахунок сортового і видового розмаїття культур, різних типів рослинності, зміни геометрії посівів, різноманітності організації їх у часі. Даний принцип реалізується внаслідок вирошування культур різної тривалості періоду розвитку і типів екоформ, причому різних сортів, неоднакового розміщення їх у часі і в просторі, застосуваннязмішаних посівів, культур проміжних (озимих проміжних, післяукісних, післяжнивних, підсівних) посівів. Неоднорідність посівів у просторі і в часі підвищуєККД фотосинтезу, стабільну продуктивність агрофітоценозів.

5. Речовинно-енергетична замкнутість. Суть цього принципу зводиться до цілковитого або майже цілковитого повернення до системи біогенних елементів у складі основної і побічної продукції, запобігання розвиткові дезбалансових процесів у агроекосистемах. Практична реалізація принципу полягає в обмеженому відчуженні із сівозмін господарської продукції до меж, які визначені законами відновлення родючості ґрунту; розробленні системи удобрення культур у сівозмінах балансовим методом, з широким використанням місцевих ресурсів (гній, компости, солома, сапропель, сидерати, малоцінні у кормовому відношенні залишки рослин) для покриття виносу поживних речовин і втрат гумусу з ґрунту. Особливе значення надається запровадженню до схем сівозмін бобових культур (конюшина, люцерна, кормові боби, соя та ін.) для нагромадження біологічного азоту і органічних речовин.

6. Подовження тривалості функціонування. Збільшення тривалості періоду функціонування агрофітоценозів за рахунок його ущільнення вирощуванням культур проміжних посівів. Дотримання даного принципу забезпечує збільшення ККД фотосинтезу, покращання агрофізичних і агрохімічних властивостей ґрунту, зменшення виливу ерозійних процесів.

7. Оптимізація продуктивності агроекосистем. За даного принципу відсутня експлуатація культур нижче рівня їх біологічних можливостей, що могло б призвести до деградації ґрунтів, забруднення навколишнього середовища. При цьому нівелюється протиріччя між високою господарською продуктивністю і екологічною прийнятністю. Це відбувається внаслідок зближення властивостей агроекосистем з їх природними аналогами, формування антропогенних навантажень на ґрунт і фітобіоту, що позитивно позначається на продуктивності сівозмін.

8. Економне використання природних і антропогенних ресурсів. За рахунок нормативних витрат і відновлення природних ресурсів і антропогенної енергії можна забезпечувати оптимальний обсяг виробництва продукції на одиницю затраченого ресурсу. Практично відсутні перевантаження агроценозу і загроза екологічної небезпеки.

9. Ґрунтозахисне і природоохоронне спрямування. Принцип ґрунтується на застосуванні таких технологій вирощування, які призводять до мінімальних втрат гумусу у сівозміні, запобігання забрудненню дренажних вод і сусідніх екосистем залишками добрив, пестицидів, солями важких металів, отримання екологічно достатньо чистої продукції. До останнього часу вважалось, що даний принцип реалізується спонтанно. Через відсутність нормативів на більшість параметрів, які характеризують сівозміни, природоохоронні функції вони виконують тільки частково. Тому у сівозмінах необхідно підтримувати виробництво продукції на оптимальному рівні, а також обов'язково застосовувати ґрунтозахисні прийоми і технології вирощування культур, біологічну меліорацію.

Таким чином, для забезпечення оптимальних умов живлення рослин, збереження і поліпшення родючості ґрунтів необхідне розумне втручання людини. Тривалою практикою землеробства встановлено, що винос із ґрунту поживних речовин покривається запровадженням системи удобрення, а зменшення вмісту гумусу - правильним чергуванням культур у сівозміні. Конструювання сівозмін з позиції системного підходу, на екологічній основі - запорука стабільно високої їх продуктивності, стійкості рослин до хвороб, шкідників і бур'янів.

В сучасних умовах зростає роль сівозміни як організаційної і функціональної моделі системи землеробства у розв'язанні основних положень концепції її розвитку: досягнення високої та сталої продуктивності агроекосистем при забезпеченні відтворення родючості ґрунтів і охорони навколишнього середовища. Зростає роль сівозміни як чинника екологічної стабілізації середовища, біологічного методу регулювання фітосанітарного режиму системи ґрунт - рослина при високому насиченні сівозміни культурами, близькими за біологією та технологією вирощування.

В усіх грунтово-кліматичних зонах України оптимальна питома вага зернових у плодозмінних сівозмінах складає 50-60%, у спеціалізованих господарствах зернового і тваринницького напрямку може зростати до 70-80%, з яких 30% становлять озимі зернові, решту - ярі: ячмінь, горох, кукурудза та ін.