Наиболее изученными в естественнонаучном отношении являются примитивные системы земледелия (залежная, переложная, подсечно-огневая, лесопольная). Они возникли в те времена, когда человек постепенно стал переходить от собирания и присвоения даров природы к искусственному увеличению производства продуктов и средств существования при помощи трудовой деятельности. Эти системы земледелия соответствовали уровню социального и экономического развития первобытнообщинного и рабовладельческого обществ.
Агротехническая сущность этих систем состоит в восстановлении плодородия почвы естественным путем, без участия человека.
С развитием естественных наук, особенно теории питания растений, изменялось и научное обоснование систем земледелия. При господстве гумусовой теории питания растений повышение плодородия почвы под естественной травянистой растительностью объяснялось накоплением гумуса.
С сокращением времени перелога до одногодичного периода переложная система земледелия эволюционирована в экстенсивную паровую, с обработкой почвы в период парования. Паровая система земледелия соответствовала уровню социально-экономического и научно-технического развития феодального строя и была господствующей при феодализме.
Естественнонаучная сущность паровой системы земледелия состояла в том, что плодородие почвы восстанавливалось уже при определенном воздействии человека на почвенные процессы: в пару в результате обработки почвы уничтожались сорняки, а затем на поле вносились удобрения (навоз). Человек в какой-то степени искусственно, т. е. благодаря своей производственной деятельности, стал управлять процессами восстановления плодородия почвы.
В паровой системе земледелия появляются признаки севооборота — чередование посевов озимых, яровых культур и чистого пара.
В центральных районах России паровую систему земледелия стали применять еще в начале XVI в.
Наряду с паровым трехпольем (пар — озимь — ярь) некоторое распространение получила многопольно-травяная система, которую называли также выгонной системой.
Таким образом, возникли так называемые переходные системы земледелия: улучшенная зерновая и травопольная.
Улучшенная зерновая система земледелия с применением травосеяния была широко распространена в Нечерноземной зоне нашей страны. Дальнейшее развитие этой системы осуществлялось путем сокращения площади под чистыми парами и замены их занятыми, а также введения в посевы пропашных культур и перехода к плодосменной системе. Такие переходные формы использования земли получили название улучшенной зерновой системы с более или менее развитым плодосменом.
В черноземных районах России паровая система земледелия улучшалась введением в севооборот пропашных культур (сахарная свекла, кукуруза, подсолнечник и др.).
Подобные изменения претерпела паровая система земледелия в районах картофелеводства Нечерноземной зоны.
В истории развития интенсивных систем земледелия видное место занимает плодосменная система. Переход от залежной и паровой зерновой систем земледелия к более интенсивным в З.Европе произошел значительно быстрее, чем в России.
Важнейшие признаки плодосменной системы земледелия следующие: предупреждение повторного размещения культур, которые ведут к истощению или чрезмерному обеднению почвы отдельными элементами; распашка малопродуктивных естественных кормовых угодий и превращение их в пашню; возделывание кормовых (как наиболее выгодных.) культур на полях; ликвидация чистых паров и замена их посевами бобовых трав; чередование зерновых культур с бобовыми и пропашными.
В плодосменной системе чисто зерновое хозяйство уступило место хозяйству с развитым животноводством и возделыванием технических (сахарная свекла, картофель) и других пропашных культур.
Включение в севооборот корнеплодов обусловливает применение глубокой обработки почвы. Навоз, как правило, в севооборотах вносился под пропашные культуры, которые лучше оплачивали это ценное удобрение. Последействие навоза хорошо влияло на урожайность последующих зерновых культур.
