Модульная единица 2.3.
Лекция: «Обоснование севооборотов и проектирование участков в АгроГИС»
Цели и задачи. Сформировать умение разрабатывать севообороты и проектировать поля и производственные участки в АгроГИС.
Аннотация. Рассматриваются агроэкологические и агрономические задачи формирования севооборотов и процедура проектирования полей и производственных участков в АгроГИС.
Ключевые слова: повторное и бессменное возделывание, предшественники, чистые и занятые пары, поля, производственные участки, чередование культур, болезни, вредители, сорняки, зерновые, пропашные.
Рассматриваемые вопросы.
1. Обоснование севооборотов.
2. Проектирование полей севооборотов и производственных участков.
Обоснование севооборотов
В севообороте выращивают различные по биологии и технологии возделывания сельскохозяйственные культуры (озимые, яровые, многолетние травы, пропашные и др.), которые чередуются в определенной последовательности. Это чередование неразрывно связано с системой обработки почвы, системой удобрения, защитой от эрозии, мероприятиями по борьбе с сорняками, болезнями, вредителями и т. д. В основе чередования культур в севооборотах лежит принцип плодосмена, что означает строгое чередование культур, различающихся биологическими особенностями и технологиями возделывания. Нарушение закона плодосмена часто приводит к негативным последствиям, выражающимся в развитии эрозионных процессов, снижении плодородия почвы, загрязнении окружающей среды и т.п.
По отношению к бессменному и повторному выращиванию выделены три группы культур: сильно снижающие урожай при повторных посевах (лен-долгунец, сахарная свекла, клевер, горох, люпин, подсолнечник); способные при хорошем удобрении, обработке почвы и борьбе с сорняками обеспечивать при двух и даже трех повторных посевах высокий урожай (рожь, соя, ячмень, пшеница, овес, рис, картофель, табак); способные давать высокие и устойчивые урожаи при повторных посевах в течение нескольких лет (хлопчатник, кукуруза, конопля).
Размещение севооборотов зависит от почвенно-ландшафтных условий.
На смытых склоновых землях вводят почвозащитные севообороты, насыщенные многолетними травами и зерновыми колосовыми культурами сплошного посева; на суглинистых несмытых почвах с относительно ровным рельефом (крутизной не более 3°) - севообороты, насыщенные техническими культурами; на массивах со сложным рельефом - полевые севообороты, насыщенные культурами сплошного посева, а также подсолнечником, кукурузой на силос и зеленый корм; на пойменных почвах - овощекормовые севообороты, насыщенные кормовой свеклой, картофелем, кукурузой, овощными культурами и многолетними травами; на орошаемых землях - культурные пастбища, картофель и др.; рядом с фермами - прифермские кормовые севообороты.
Биологическая необходимость чередования культур вызывается их различным отношением к элементам питания, сорнякам, вредителям и болезням, а также степенью развития корневой системы. В посевах многих сельскохозяйственных культур имеются свои специализированные сорные растения, поэтому при бессменных посевах создаются благоприятные условия для их накопления. Например, зимующие и озимые сорняки приспособлены к озимым хлебам и многолетним травам, яровые ранние и поздние сорняки - соответственно к яровым и поздним зерновым культурам. Смена культур на поле создает неблагоприятные условия для сорняков. Повторные посевы быстро засоряются, что приводит к значительному снижению урожая и ухудшению его качества. При междурядных обработках посевов пропашных культур уничтожаются сорняки, их вегетативные органы, поэтому поле после пропашных бывает более чистым от сорняков. Повышенная засоренность наблюдается в культурах со слабой конкурентной способностью. Она неодинакова у разных культур. Обычно культуры, обладающие хорошей конкурентной способностью, отличаются быстрым ростом и имеют большую листовую поверхность. Условно полевые культуры делят на три группы: с высокой конкурентной способностью (озимые зерновые, многолетние травы, конопля и др.); со средней конкурентной способностью (ячмень, овес, подсолнечник, кукуруза, люпин и др.); со слабой конкурентной способностью (яровая пшеница, просо, лен, картофель, сахарная свекла, соя).
Степень засоренности поля зависит от времени уборки культуры. Раносозревающие культуры, а также убираемые на зеленый корм, сено, когда многие сорняки не успели созреть и обсемениться, способствуют уменьшению засоренности почвы.
Чередование в севообороте культур обычного рядового посева с чистыми и занятыми парами, пропашными культурами - надежное средство в борьбе с сорняками.
Не менее важную роль играет севооборот в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Появление и массовое размножение их связаны в первую очередь с отсутствием чередования или бессистемным чередованием культур. Так, злаковые мухи сильно повреждают пшеницу, рожь иячмень, а на другие культуры не оказывают вредного действия. При повторных посевах создаются благоприятные условия для размножения вредителей. Проволочник сильно размножается при частом возвращении клевера на прежнее место. Сахарная свекла при возделывании на одном и том же поле повреждается свекловичным долгоносиком, а корни ее — нематодами. При бессменном возделывании сильно размножаются в посевах зерновых клоп-черепашка, зерновая совка, жужелица, в посевах бобовых - долгоносики, рапса - блошки и т.п.
Очень опасны при бессменных посевах различные болезни, вызываемые грибами, бактериями, вирусами. Например, зерновые поражаются корневыми гнилями, лен - фузариозом, картофель - паршой, фитофторозом, подсолнечник - ложной мучнистой росой, фомопсисом.
Бессменное возделывание одних итех же культур на одном месте может привести к накоплению токсичных веществ, выделяемых растениями, микроорганизмами, грибами, бактериями. Это явление получило название «почвоутомление».
Для лучшего использования питательных веществ полезно чередовать растения с разной корневой системой, что дает возможность более эффективно использовать питательные вещества пахотных и подпахотных горизонтов.
Эффективность севооборота проявляется в дополнительном получении продукции без существенных материальных затрат. По эффективности предшественники делят на целесообразные, допустимые, нерациональные и недопустимые (табл.77).
Самыми требовательными культурами к предшественникам являются озимые хлеба, поэтому их размещают по чистым, занятым, сидеральным, кулисным парам и зернобобовым культурам. Для них требуется наличие в пахотном слое необходимого количества продуктивной влаги для получения хороших всходов, достаточного количества легкодоступных питательных веществ; чистота полей от вредителей, болезней, сорняков и, особенно, вегетативных зачатков многолетников.
Яровые пшеницу и ячмень лучше размещать после кукурузы на силос и сахарной свеклы. Для проса и гречихи лучшими предшественниками являются пласт многолетних трав, озимые хлеба и сахарная свекла. Овес и пивоваренный ячмень лучше размещать после кукурузы на силос.
Для гречихи лучшие предшественники - пропашные и бобовые культуры, а также озимые хлеба, высеваемые по чистым и хорошо удобренным занятым парам.
Зернобобовые культуры (горох, чина, чечевица) в севооборотах имеют важное агротехническое значение (рано освобождают поле, растительные остатки легко разлагаются). Их можно размещать после сахарной свеклы, яровых зерновых и озимых культур.
Чистый пар - лучший предшественник для озимых культур. Однако ему присущи такие серьезные недостатки, как повышенная эрозионная опасность, отсутствие поступления в почву растительных остатков, чрезмерная минерализация органического вещества, потери азота вследствие миграции нитратов за пределы корнеобитаемого слоя, высокий непроизводительный расход влаги, ветровая и водная эрозия и др.
Его положительную роль связывают с накоплением влаги и минерального азота в почве, преодолением засоренности, улучшением фитосанитарной ситуации, снижением напряженности полевых работ в периоды максимальных нагрузок, получением высококачественного зерна.
Послойная обработка паров позволяет очистить пахотный слой от сорняков. Систематические поверхностные обработки чистого пара уничтожают вегетирующие сорняки, в том числе многолетние.
Вопрос о целесообразности чистого пара и его доле в севооборотах является дискуссионным. Отказаться от чистого пара можно, только заменив его функции другими средствами. Если регулирование минерального питания и фитосанитарной ситуации достигается применением удобрений, гербицидов и т.п, а производственные пиковые нагрузки снимаются дополнительными производственными ресурсами, то главным критерием чистого пара или замены его занятым становится влагообеспеченность.
Кулисным паром называют чистый пар, на котором создают снегозадерживающие кулисы из высокостебельных растений. Кулисные пары применяют в степных и лесостепных районах. Они защищают почву от ветровой эрозии, задерживают и накапливают снег, предохраняют озимые от вымерзания.
Важный резерв повышения урожайности культур - занятые пары. Они являются средством интенсификации земледелия, дают возможность увеличить производство кормов. Отличительная особенность занятых паров-укороченный период парования почвы. Они целесообразны в лесостепной, более увлажненной зоне, где разрыв в урожайности озимых по чистым и занятым парам небольшой. Большое значение занятых паров заключается также в обогащении почвы свежим органическим веществом, способствующим усилению микробиологических процессов почвы и ускорению разложения накопившихся в почве трудноразлагающихся растительных остатков. При этом создаются условия для накопления гумуса и образования агрономически ценных структурных агрегатов почвы. В лесостепи занятые пары экономически более выгодны, чем чистые пары, и по мере роста культуры земледелия и повышения уровня интенсификации занятые пары заменят чистые. В занятых парах выращивают раноубираемые культуры обычного рядового посева: озимые на зеленый корм, озимые рапс и сурепицу, вайду красильную на корм, клевер и эспарцет на один укос. Более продолжительный период вегетации имеют такие культуры, как овес с викой или горохом на сено или сенаж, многолетние травы после второго укоса, кукуруза на зеленый корм, горох с подсолнечником на сенаж и др. Пропашные пары занимают пропашными культурами - картофелем ранним, кукурузой или подсолнечником на силос, турнепсом и др. Парозанимающие культуры, как правило, выращиваются на корм. Важно, чтобы они имели ускоренный рост в начальный период вегетации и чтобы их послеуборочные остатки разлагались в короткий срок. Весьма целесообразны в качестве парозанимающих бобовые культуры, обогащающие почву биологическим азотом.
Сидеральным паром называют пар, занятый растениями для заделки в почву на зеленое удобрение. Для этих целей высевают преимущественно бобовые (люпин, донник и др.) и крестоцветные (вайда красильная, горчица белая и сизая, сурепица, редька масличная и др.).
Многолетние травы в севообороте освобождают агроценозы от факторов почвоутомления, являются действенным средством улучшения агрофизических свойств (сложение, строение, связность и др.) и санитарного состояния почвы. Они очищают ее от многих вредителей, возбудителей болезней культурных растений, предохраняют почву от ветровой и водной эрозии, обогащают ее большим количеством органического вещества, а бобовые многолетние травы - биологическим азотом. Преимущество травосмесей в том, что смешанный травостой полнее использует влагу и питательные вещества, формирует более густой травостой, способный больше аккумулировать солнечной энергии, дает более устойчивые урожаи по годам, лучше поедается скотом, с меньшими потерями убирается на сено, слабее повреждается болезнями и вредителями, засоряется сорняками. Травосмеси создают в почве мощную корневую систему, после уборки оставляют большую массу корней, оказывая этим положительное влияние на агрофизические свойства почвы, особенно на ее структуру.
Пропашные культуры (сахарная свекла, картофель, кукуруза, подсолнечник) возделывают с широкими междурядьями, обрабатываемыми в период вегетации, что активизирует минерализацию гумуса и способствует разрушению структурных агрегатов. Их убирают поздней осенью, вследствие чего отсутствует время для хорошей подготовки почвы под посев следующей культуры. Пропашные культуры более требовательны к почвенно-климатическим условиям и имеют более сложную технологию возделывания, выносят из почвы большое количество влаги и питательных веществ, хорошо отзываются на глубокую вспашку, орошение, внесение удобрений, гербицидов и др. Из группы пропашных культур наиболее требовательной к предшественнику является сахарная свекла. Размещают ее в хорошо удобренных полях с уклонами не более 2° после озимых культур, идущих по чистым или занятым парам.
Кукурузу и подсолнечник целесообразно размещать по озимым, яровой пшенице, ячменю. Для картофеля наиболее желательными предшественниками являются озимые, однолетние бобовые и поля многолетних трав на второй год после распашки. В структуре посева подсолнечника надо иметь не более 10 % пашни.
С учетом биологических особенностей и технологии возделывания культур в севооборотах нельзя допускать размещения пропашных по пропашным, а также перегрузки севооборотов этими культурами. Лучше всего пропашные размещать после зерновых, а яровые зерновые колосовые - после пропашных. При этом зерновые хорошо используют последействие удобрений, внесенных под предшественник, растут на чистых от сорняков почвах.
Зерновые колосовые чередуются с пропашными, зернобобовыми и другими культурами. Не рекомендуется размещение друг за другом культур, относящихся к одной биологической группе, из-за увеличения токсичности почвы, развития болезней и вредителей, размножения сорняков.
Сахарная свекла требует строгого соблюдения правильного чередования, но может размещаться в коротких специализированных севооборотах (4-5-польных). В севооборотах с длинной ротацией эту культуру стремятся размещать по возможности дальше от полей, занятых подсолнечником и суданской травой, которые сильно иссушают почву до глубины 1,5-2 м.
Подсолнечник можно возделывать в севооборотах 6-7-летней ротацией. С учетом отрицательных свойств подсолнечника как предшественника желательно размещать его в конце севооборота перед чистым или занятым паром, а лучшие предшественники для него -зерновые колосовые (озимая пшеница и ячмень).
При возделывании культур в севообороте требуется выбрать и обосновать такое чередование культур, которое обеспечивало бы высокие экономические показатели работы хозяйства, получение стабильных урожаев при высоком качестве продукции и создание условий для повышения плодородия почвы. Эффективность севооборота проявляется в дополнительном получении продукции без существенных материальных затрат.