Системы земледелия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системы земледелия

1. Развитие научных основ земледелия

Развитие форм земледелия неразрывно связано с развитием науки, производительных сил и производственных отношений общества, характерных для конкретного исторического этапа социально-экономических условии.

Первые примитивные системы земледелия соответствовали крайне низкому уровню развития производительных сил общества, первобытнообщинным, рабовладельческим и феодальным производственным отношениям.

Обобщая системы земледелия этого периода, А.Т. Болотов и И.М. Комов отличали одну от другой по способу восстановления плодородия почв: подсечно-огневая, залежная и переложная.

Подсечно-огневая или лесопольная система земледелия. К этому способу освоения новых земель человек пришел в результате наблюдений за естественной растительностью на оставшихся после лесных пожаров участках. На них развивалась пышная травянистая растительность. После примитивной поверхностной обработки хорошие урожаи давали посевы зерновых и льна. Последствием удобрения почвы золой являлась нейтрализация кислой реакции. Азот накапливался вследствие разложения лесной подстилки, остатков травянистой растительности, а также жизнедеятельности микроорганизмов, фиксирующих азот воздуха. После снятия 1-2 урожаев почва быстро утрачивала свое плодородие. Ухудшались ее физико-химические свойства, затухали микробиологические процессы.

Для того, чтобы продлить использование таких участков, их оставляли на год-два без посева, а также вносили навоз. Однако, это не снижало падения урожаев. Когда урожай падал до уровня, который не обеспечивал вознаграждение за труд, земледелец оставлял его и осваивал другой, а прежний зарастал древесной растительностью.

Такая система земледелия, когда естественная лесная растительность сжигалась, а освободившаяся площадь использовалась под посевы культурных растений, называется подсечно-огневой.

По мере увеличения площади пашни появилась крайняя необходимость возвращаться к участкам, которые раньше уже использовались под посевы, а затем были оставлены и вновь поросли лесом. Такое возвращение к возделыванию под посевы прежних участков привело к замене подсечно-огневой системы лесопольной. Такая система земледелия утверждалась возникновением частной собственности, а также стремлением использования хозяйственно-ценного лесоматериала.

Залежная и переложная системы. В степных районах участки целины распахивались под ценные зерновые хлеба. Черноземные и каштановые почвы, сформировавшиеся под разнотравной бобово-злаковой степной травянистой растительностью, обладали высоким естественным плодородием. Чтобы обеспечить мобилизацию питательных элементов и накопить влагу, целину поднимали пораньше и оставляли ее для парования. Однако, при повторном возделывании зерновых культур урожай их постепенно снижался, более выгодно стало оставлять участок под залежь и осваивать новый участок степной целины. Участок сначала зарастал бурьяном, а спустя 15-20 лет после появления на нем характерной целинной растительности его вновь распахивали и использовали под посевы. Возвращение к распашке прежних участков земли привело к переходу залежной системы в переложную.

А.В. Советов писал: «Переложная система прямо вылилась из способов заселения степей; из кочевого характера народов, в них обитавших, из избытка поземельного пространства сравнительно с народонаселением, из беспримерной производительности степного чернозема».

Научное обоснование этих систем земледелия изменялось с развитием естественных наук. При господстве гумусовой теории питания повышение плодородия почвы под естественной травянистой растительностью объясняло накоплением гумуса. С открытием теории питания растений минеральными веществами снижение урожайности зерновых при посеве их в течение ряда лет после распашки целины объясняли снижением сочетания в почве фосфора, азота, калия и других питательных веществ.

П.А. Костычев, изучая химический состав черноземов целины и старопашки, не обнаружил резкой разницы между ними по количеству гумуса, старопахотные черноземные почвы содержали также значительное количество гумуса. Однако они имели слабую структуру. Наряду с утратой структуры падение урожая зерновых культур связывалось также с ростом засоренности. Поэтому землю оставляли в залежь не только из-за ее истощения, но и из-за засоренности посевов, бороться с которой обычной обработкой почвы невозможно.

Отличительной особенностью примитивных форм земледелия являются: использование под посевы зерновых не более 25 % пахотно-пригодных земель, восстановление плодородия почвы естественной лесной и степной растительностью и наличие больших затрат тяжелого ручного труда.

Экстенсивные системы земледелия. По П. А. Костычеву, краткосрочная залежь не достигает цели, так как после распашки поля сильно зарастают сорняками. Поэтому для подавления сорняков и лучшего использования земли под посевы начали вводить паровую обработку почвы. Между посевами зерновых появилось паровое поле. Переложная система превращалась местами в переложно-паровую форму, а чаще - непосредственно в паровую. Это был крупный шаг по пути интенсификации земледелия. Зерновые возделывались в зернопаровых севооборотах. Посевы их прерывались паром: пар-зерновые-зерновые. Они применялись уже в 14-15 веках и оставались господствующими до 20-х годов прошедшего столетия. В южных районах применялось двух и трехполье: пар-пшеница или пар-пшеница-пшеница, в северных - трехполье: пар-рожь-овес.

Обработка почвы в паровом поле, особенно в сочетании с навозным удобрением - это было уже активное вмешательство человека в естественные процессы восстановления плодородия почв.

Однако паровая система не создавала благоприятных условий для развития животноводства. Кормовые культуры не возделывались на полях. Распашка природных кормовых угодий заставила использовать пар для выпаса скота, что резко снизило агротехническую роль этого поля и в то же время не разрешило кормового кризиса.

А.Т. Болотов (1771), вскрывая недостатки паровой системы земледелия, предлагал заменить ее паро-переложной системой с введением семипольного севооборота, в котором три поля занимали зерновыми, одно находилось под чистым паром и три - под перелогом. Такая форма земледелия должна была обеспечить более благоприятное сочетание развития полеводства и скотоводства и лучше решить задачу восстановления плодородия почв.

В Западной Европе паровая система земледелия уже давно не применяется. Сохранилась она в зерновых хозяйствах засушливых районов США, Канады и ряда других стран.

Многопольно - травяная система. В приморских и горных странах с развитым животноводством возникла многопольно--травяная система. При этой системе под зерновые и другие культуры выделялась ограниченная часть земельной площади, а остальная оставалась под естественными сенокосами и пастбищами.

В сочетании с зернопаровыми многопольно-травяные севообороты получили некоторое применение в нечерноземной зоне. А.Н. Энгельгардт в Смоленской области использовал севооборот: 1-6 многолетние травы; 7-лен; 8-пар; 9-рожь; 10-яровые; 11-пар; 12-рожь; 13-яровые; 14-пар; 15-рожь. Большие площади посева люцерны, клевера позволяют вести земледелие без азотных удобрений. Однако уровень производства продукции невысокий, хотя по интенсивности значительно выше примитивных форм. Большая часть пахотно-пригодных земель превращена в пашню, в которой значительные площади представлены чистыми парами. В посевах преобладают зерновые культуры и многолетние травы. Плодородие почвы поддерживается посевами многолетних трав и обработкой паров. Хотя природные факторы направляются человеком и, в меньшей степени, средствами, выработанными промышленностью, эти системы нельзя считать интенсивными.

Переходные системы земледелия. В России в помещичьих хозяйствах с развитым молочным животноводством и внедрением посевов технических культур происходила смена паровой системы земледелия. Паровая система совершенствовалась путем введения в зернопаровые севообороты многолетних трав. В начале 19 века в Ярославской губернии возникли зернопаротравяные севообороты: 1-пар; 2-озимые с подсевом клевера; 3-4 -клевер; 5-яровые зерновые; 6- пар; 7-озимые; 8- яровые зерновые; или четырехполье: 1-пар; 2-озимые с подсевом клевера; 3-клевер; 4 - яровые зерновые.

В многопольно-травяных системах земледелия этот переход совершался путем сокращения площади под многолетними травами и увеличения посевов зерновых культур.

В зернотравянопаровых севооборотах зерновые культуры занимали от 50 до 75 %, а 15-25 % пашни отводилось под чистые пары и 20-30 % - под многолетние травы.

Дальнейшее развитие паровой системы шло путем введения посевов пропашных культур - сахарной свеклы, подсолнечника, кукурузы, картофеля. Примером зернопаропропашного севооборота может служить четырехполье: 1-пар; 2-озимые; 3-картофелъ; 4-яровые зерновые.

В 18 веке В.В. Докучаевым создается наука о почвах. Впервые устанавливаются взаимосвязь и взаимодействие факторов почвообразования, разрабатывается классификация почв. П. А. Костычевым изучается разложение растительных остатков в почве и роль микроорганизмов в этом процессе. Он открывает значение водопрочной структуры в плодородии почвы и роль гумуса в ее образовании. Эти научные достижения подтолкнули к биологизации земледелия за счет посевов многолетних бобовых трав и переложных форм земледелия.

Травопольная система земледелия. В связи с развитием полевого травосеяния и возникновением ряда систем земледелия с посевом многолетних трав на полях появились стремления к объединению этих систем под названием травопольного хозяйства.

А.Н Шишкин (1894) писал: "Лишь с заведением на полях травосеяния простые зерновые системы переходят в системы травопольные - улучшенную зерновую, выгонную и плодосменную".

А.И. Скворцов (1890), рассматривая зерновую систему хозяйства, подразделял ее по системам полеводства на три вида: с паро-зерновой, с травопольной и с плодосменной системой. Под травопольной он подразумевал многопольно-травяную, степную переложную.

В.Р. Вильямс, продолжая развитие травопольной системы, объединяет севообороты улучшенной зерновой и многопольно-травяной в одну травопольную систему с двумя севооборотами: полевым и луговым. Организация севооборота с посевом многолетних трав и однолетних культур на лугах в несколько раз повышала продуктивность естественных кормовых угодий. Развитие животноводства способствовало увеличению навоза и повышению урожайности сельскохозяйственных культур в полевом зернотравяном севообороте.

Теоретическая основа травопольной системы земледелия - представление о природном процессе почвообразования под естественной растительностью.

В.В. Докучаев в работе "Русский чернозем" рассматривал образование черноземов как результат накопления в породе перегноя: "... от сгнивания травянистой степной, а не лесной растительности, как результат тесного взаимодействия климата, возраста страны, растительности, рельефа местности и материнских пород".

П.А. Костычев в работе «Почвы черноземной области России» (1866) показал важное значение корневых систем травянистой растительности в накоплении перегноя в черноземных почвах.

В. Р. Вильямс рассматривал происхождение черноземных почв как результат развития дернового процесса под луговыми степями.

Современные материалы по биологическому круговороту веществ под растительностью черноземных степей позволяют наиболее глубоко понять особенности черноземообразования. Ведущим процессом почвообразования является гумусоаккумулятивный процесс, обуславливающий развитие мощного гумусоаккумулятивного горизонта, накопление элементов питания растений и оструктуривание профиля. Органическое вещество поступает в почву не только после отмирания растений, но и в течение его жизни, т.к. непрерывный процесс отмирания различных частей корня происходит в течение всего периода роста и развития растений, особенно после цветения и начала созревания. Это явление в земледелии называют корнепадом. Ежегодно с корнепадом в почве накапливается 100-200 ц/га органической массы. Богатство опавшей растительности кальцием приводит к непрерывному образованию в почвах биогенного кальция и к его миграции в форме Са(НСО₃)₂. Поэтому гумификация идет в условиях избытка кальциевых солей и насыщения образующихся гумусовых веществ кальцием, что полностью исключает формирование и вынос свободных водорастворимых органических продуктов.

Травопольная система базировалась на трех основных положениях. Для ускорения восстановления структуры почвы П.А.Костычев и В.Р. Вильямс предложили применять отвальную вспашку, посев злаковых и многолетних бобовых трав. Первая фаза дернового процесса в переложной системе заменялась обработкой почвы, так как бурьянистая фаза перелога создает грубую структуру.

Вторая фаза, то есть период образования мелкокомковатой структуры под воздействием корневой системы рыхлокустовых злаков, сокращалась посевом этих злаков на полях.

И, наконец, придание структуре прочности и обогащение почвы элементами зольной пищи и азотом глубокоукореняющимися бобовыми травами достигается в культуре одновременным и совместным посевом рыхлокустовых злаков и многолетних бобовых трав.

Наряду с севооборотами в травопольной системе земледелия большое значение отводится обработке почвы. Особенно широкое распространение получила система зяблевой обработки почвы, сочетающая лущение жнивья и вспашку. Значительно повысилось качество обработки почвы благодаря применению плуга с предплужниками.

Травопольная система земледелия представляет переходную форму от предыдущих экстенсивных систем земледелия к интенсивным. Благодаря развитию земледельческой техники улучшилась обработка почвы. В связи с увеличением поголовья скота увеличилось количество навоза, лучше стали удобрять поля. Более полно использовались пахотные земли, в севообороты вводились пропашные культуры и многолетние травы.

2. Интенсивные системы земледелия

Переход от залежной и паровой зерновой систем земледелия к более интенсивным системам завершался в связи с бурным развитием капитализма и естественно научных принципов чередования культур.

Плодосменная система земледелия. И.М. Комов (1750-1792) первый из русских ученых обосновал плодосменную систему земледелия. "Главное искусство в том, - писал он, - чтобы учредить оборот сева разных растений так, чтобы земли не изнурить, а прибыли от оной получить сколько можно больше. Этого можно достигнуть, если поочередно то хлеб, то овощ, то траву сеять". В 1788 году была издана его книга "О земледелии", обобщающая русскую и зарубежную науку 18 века. Так же, как и А.Т. Болотов, И.М. Комов считал, что "главный усовершенствования земледелия способ есть скотоводство".

Вторая половина 18 века является началом появления агрономической науки. Одним из выдающихся ученых того времени в России М.Г. Павловым (1793-1840) была заложена научная основа земледелия в вопросах о значении почвенных процессов в питании растений, теории применения удобрений, замене господствующего тогда зернового трехполья интенсивной плодосменной системой земледелия. Пятитомный труд его "Курс сельского хозяйства" долгое время служил капитальным руководством, по которому обучались русские агрономы.

В 1867 году издается работа первого русского доктора сельского хозяйства А.В. Советова "О системах земледелия". В ней А.В. Советов объяснял господство паровой системы земледелия феодально-крепостническими условиями России: "Крепостное состояние - есть самый главный тормоз всякого прогресса в сельском хозяйстве. Падет это состояние, падет и его верная спутница трехпольная система". Выступая против слепого подражания Западной Европе, А.В. Советов предлагал приспособить плодосменную систему к условиям России.

Начало плодосменной системы положено в Бельгии и Голландии в 16 и 17 веках. Она быстро заняла господствующее положение в Англии, а затем во Франции (18 век) и несколько позднее в Германии (19 век).

Важнейшими признаками плодосменной системы являются: I) распашка естественных кормовых угодий и превращение их в пашню, за исключением части высокопродуктивных лугов; 2) возделывание кормовых, наиболее выгодных культур на полях; 3) ликвидация чистых паров и замена их бобовыми травами; 4) чередование культур, истощающих и обогащающих почву.

Переход к этой системе земледелия означал замену чистого зернового хозяйства хозяйством с развитым животноводством и с возделыванием сахарной свеклы, картофеля и других пропашных культур. Животноводство побуждало расширять посевы клевера и других бобовых трав и кормовых корнеплодов.

Для многих районов Англии сложился типичный норфолькский севооборот: I- клевер; 2- озимая пшеница; 3- кормовые корнеплоды; 4- ячмень с подсевом клевера. В этом чередовании наиболее ярко выражен принцип плодосмена - ежегодная смена культур, различающихся не только биологией, но и химическим составом. Чистый пар заменен клевером, что позволяет обогатить почву органическим веществом, минеральными элементами питания и особенно азотом. Отказ от чистого пара обусловливался климатическими условиями Западной Европы. Достаточное количество осадков и довольно продолжительный теплый период после уборки клевера и до посева озимой пшеницы способствуют активной микробиологической деятельности по разложению и минерализации растительных остатков, накоплению элементов питания и созданию водопрочной структуры.

Внедрению плодосменных севооборотов в ряде случаев способствовали также неудачи с возделыванием на постоянных участках сахарной свеклы, особенно во Франции, корни которой поражались нематодами, накапливавшимися в почве во все больших количествах. Включение в севооборот сахарной свеклы, кормовых корнеплодов, картофеля заставляло применять и более глубокую вспашку, а также вспашку плугами с почвоуглубителями. Навоз вносили под пропашную культуру, наиболее высокооплачивавшую это удобрение. Вместе с тем последействие навоза сказывалось положительно и на всех культурах севооборота. Возделывание пропашных культур после озимой пшеницы обеспечивало хорошие условия не только для внесения органических удобрений, но и оздоровления почвы. Вследствие более ранней ее уборки создаются лучшие условия для накопления осадков и минерализации. Так как большая часть калия содержится в соломе, то она поступает обратно в почву с навозом. Азот пополняется за счет разлагающегося органического вещества почвы и удобрений.

Сахарная свекла, в связи со значительным выносом элементов питания, заменяется яровым ячменем, отличающимся неглубокой корневой системой. Чередование культур с различной корневой системой позволяет быстрее восстановить плодородие почвы, ее глубоких слоев.

В Германии и Австрии внедрение плодосменной системы земледелия не сопровождалось столь значительным, как в Англии, сокращением площади посева зерновых. В связи с этим здесь, как отступление от жестких требований плодосмена, в севооборотах допускается двукратный посев зерновых (двух озимых или озимого и ярового). Реже допускается оставление клевера на 2 года пользования. Чаще всего одно из двух полей в плодосменных севооборотах занимают клевером и другими бобовыми травами. Однако встречаются севообороты без многолетних трав с посевом однолетних бобовых растений, убираемых на зеленый корм или на сено (вика + овес и другие однолетние мешанки), или на зерно (горох, бобы, фасоль).

В России плодосменная система земледелия применялась успешно лишь в отдельных помещичьих хозяйствах, главным образом в свеклосеющих. Крестьянское хозяйство не могло перейти к плодосменному земледелию из-за отсутствия необходимых экономических условий. Вместе с тем Д. Н. Прянишников активно выступал за плодосменные севообороты с бобовыми травами и пропашными культурами.

По современным представлениям агрономической науки в плодосменных севооборотах наиболее совершенно разрешались задачи сохранения и повышения плодородия путем внесения навоза и минеральных удобрений, посев бобовых трав, глубокой обработки почвы и борьбы с сорняками и ухода за пропашными культурами.

Промышленно-заводская система. Ряд крупных ученых-агрономов и экономистов считал высшей по интенсивности промышленно-заводскую или овощеводческую систему, основанную на применении большого количества труда, на достаточном внесении удобрений, и не зависящую от климата и почвы.

Крупный вклад в развитие опытной агрономии внесли: А.Н. Энгельгардт (1832-1893), И. А. Стебут (1865-1923), К.А. Тимирязев (1843-1920), К.К. Гедройц (1872-1932), Д.Н. Прянишников (1865-1948). Выдающейся заслугой этих ученых является разработка теории питания растений и методов повышения плодородия почвы, особенно применение искусственных удобрений.

Д. Н. Менделеев неоднократно поднимал вопрос о необходимости возделывания таких высокопродуктивных культур как хлопчатник, табак, клещевина, кунжут, кенаф, о продвижении сахарной свеклы в новые районы. Рациональное земледелие, по мысли Д. И. Менделеева, можно вести на основе высокоразвитой промышленности, снабжающей сельское хозяйство машинами, орудиями, искусственными удобрениями.

К. А. Тимирязев научно объяснил процесс образования органического вещества в зеленом растении.

К.К. Гедройц глубоко анализировал коллоидные свойства почвы и показал их значение для развития сельскохозяйственных растений, а также разработал теоретическое обоснование мероприятий по известкованию и фосфорированию кислых почв, по гипсованию солонцов.

В развитии науки о питании растений выдающаяся роль принадлежит Д. Н Прянишникову. Его открытия и теоретические обобщения азотного и зольного питания растений имели большое значение для применения удобрений.

Разработке правильного размещения сельскохозяйственных культур и сортов наука обязана выдающемуся советскому ученому Н. И. Вавилову (1887-1943). Коллекция мировых растительных ресурсов, организация географических посевов культурных растений и государственного сортоиспытания оказали и оказывают огромное влияние на повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

На юго-востоке России в развитие земледелия большой вклад внес Н.М. Тулайков (1875-1938), который один из первых показал несостоятельность травопольной системы земледелия в засушливых районах и предложил расширить посевы пропашных культур.

Работы А.Г. Дояренко (1874-1958) позволили выяснить роль приемов обработки почвы в регулировании основных факторов жизни растений. Он разработал ряд оригинальных методов исследования физических свойств, водного и воздушного режимов почвы, а также провел обширные опытные работы по испытанию разных видов занятого пара и ряда пожнивных культур. Предвидел большое значение занятых паров и промежуточных культур.

Развитие агрономической науки стало движущей силой развития плодосменной и особенно промышленно-заводской систем. Все пахотно-пригодные земли используются под посевы ценных зерновых, зернобобовых, технических и высокопродуктивных кормовых культур. Состав культур и их соотношение устанавливается в зависимости от специализации хозяйства и природно-экономических условий. Сенокосы и пастбища распахиваются и переводятся в пашню. Чистые пары применяются в небольшом количестве. Многолетние травы в основных севооборотах занимают сравнительно малую долю пашни или не возделываются. В интенсивных системах земледелия круговорот питательных веществ значительно увеличивается внесением органических и минеральных удобрений, высококачественной обработкой почвы, активизацией микробиологической деятельности, применением химических и других средств борьбы с сорняками, болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, проведением мелиоративных мероприятий, а также высоким уровнем механизации.

Примерная схема исторического развития систем земледелия не может дать полного представления всего многообразия систем земледелия, применявшихся на практике в разных почвенно-климатических зонах. Одна и та же система может различаться по интенсивности. Совершенствование агротехники повышает интенсивность земледелия и в пределах одной и той же системы. Однако общим для всех систем земледелия является естественнонаучная основа земледелия, разработанная учеными всех стран, на основе разумного творческого использования зарубежного опыта.

3. Современные системы земледелия

В 80-х годах в России были разработаны и внедрены зональные системы земледелия. В условиях жесткого государственного заказа и директивного планирования они были ориентированы на максимальное производство зерна, маслосемян, корнеплодов сахарной свеклы и кормов. Главный путь достижения этой цели - широкое использование интенсивной обработки почвы, химизации, увеличение посевов зерновых и пропашных культур, а также распашка сенокосов и пастбищ (табл.1 и 2).

Сельское хозяйство в Ставропольском крае было высокоразвитым уже в 1940 году. В это время на пашне, которая составляла 3696,9 тыс.га, возделывались самые разнообразные полевые культуры. Всего посевы занимали 3052,9 тыс.га, или 82,5%, в том числе озимой пшеницы 1069,0 тыс.га. Из технических культур, наряду с подсолнечником выращивали хлопчатник (106,3 тыс.га), клещевину (39,7 тыс.га), а также лен-кудряш. Кормовые культуры занимали не большую площадь - 603,8 тыс.га, так как было предостаточно сенокосов и особенно пастбищ (до 1954 года 3019,3 тыс.га).

В 1954 году площадь пашни становится еще больше - 4096,4 тыс.га, что происходит в результате поднятия целины. При этом намечается интенсификация не только зернового направления, но и животноводческого. Одновременно расширяются посевы как зерновых, так и кормовых культур, хотя площади паров сокращаются.

Таблица 1. Структура посевных площадей Ставропольского края, тыс. га

Таблица 2. Структура сельхозугодий Ставропольского края

В 1964 году земледелие Ставрополья благодаря бурному развитию науки и техники, практически полностью переводится на интенсивные рельсы и становится ярковыраженным крупным многоотраслевым сельскохозяйственным производством.

В этом сельскохозяйственном году площадь посевов полевых культур максимальная - 4533,1 тыс.га, чистые пары сохраняются на уровне 1954 года. При этом обращает тот факт, что продолжается одновременный рост посевов как зерновых и зернобобовых - 2493,1 тыс.га, так и кормовых культур - 1586,4 тыс.га.

К концу 1984 года сельскохозяйственная наука разрабатывает и успешно внедряет в засушливых районах Ставрополья зернопаровую систему земледелия. Оптимальная площадь паров, которая составляет 701,3 тыс.га, позволяет земледелию этих районов быть устойчивым к неблагоприятным погодным условиям. Урожайность озимой пшеницы на парах, как правило, в 2 раза выше, чем по непаровым предшественникам.

В последние годы ХХ века на Ставрополье, как и во всей России, осуществляется переход к рыночным отношениям. На пашне возделываются те культуры, которые пользуются спросом на рынке. В этих условиях в ряде хозяйств системный подход управления плодородием почв подрывается экономическими потребностями. Площади кормовых культур сокращаются практически в 2 раза, а, следовательно, главная зерновая культура озимая пшеница лишается хороших предшественников. Зерновые и зернобобовые занимают 1933,8 тыс.га, или 49,6%; технические 410,7 тыс.га, или 10,5%; в том числе подсолнечник - 313,7 тыс.га, или 8,0%; пары - 791,4 тыс.га, или 20,3%; кормовые - 684,2 тыс.га, или 17,5%; картофель - 78,5 тыс.га, или 2,0%. Таким образом, в крае в основном господствуют зернопаропропашная и зернопропашная системы земледелия., лишенные органических удобрений, так как сокращается животноводство, и становятся более энергетическими затратными из-за уменьшения в структуре посевов доли зернобобовых и многолетних бобовых трав.

Согласно двум признакам классификации: 1) способу использования земли; 2) способу восстановления плодородия почв, современные зональные системы земледелия Ставропольского края - зернопаровые, зернопропашные, зернопаропропашные, зернотравянопропашные. Отличительная особенность современных систем земледелия по сравнению с примитивными, экстенсивными и переходными - это высокий научно-технический уровень сельскохозяйственного производства по сравнению с примитивными, экстенсивными и переходными. Рациональная система обработки почвы, высокопродуктивные культуры и сорта, удобрения, химические средства защиты растении от болезней, вредителей и сорняков, комбинированные агрегаты и научно обоснованные технологии - звенья систем, обеспечивающие значительный рост продуктивности земледелия.

Зернопаровая система земледелия. В крайне засушливой зоне на светло-каштановых и каштановых почвах эта система дает наиболее высокий выход зерна с I га севооборотной площади. Для овцеводческих и зерноовцеводческих хозяйств были рекомендованы зернопаровые и зернопаропропашные севообороты с короткой ротацией: I) пар, 2) озимая пшеница, или I) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница или I) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) кукуруза, подсолнечник, сорго на силос, 5) озимый, яровой ячмень, просо, овес. В первом и во втором севооборотах выход зерна с I га 11,9-12,5 ц. В третьем варианте севооборота уменьшение площади пара до 20 % снижает продуктивность пашни на 1,5-2,1 ц/га. Главной культурой севооборота является озимая пшеница. Корма на полях севооборота не возделываются. Мощным средством сохранения и накопления влаги к посеву озимой пшеницы являются основная и послойно-поверхностная обработки почвы в паровом поле. Для поддержания бездефицитного баланса органического вещества в почве используются органические и минеральные удобрения. Защита посевов озимой пшеницы от болезней, вредителей и сорняков осуществляется, наряду с паровой обработкой, применением химических средств. Тем не менее повторные посевы озимой пшеницы резко снижают урожайность, несмотря на применение полупаровой интенсивной обработки почвы.

В засушливой зоне на каштановых и темно-каштановых почвах зернопаровая система также более эффективная, чем зернопаропропашная (табл. 3).

Главная культура этой зоны - озимая пшеница. Она наиболее приспособлена к агроклиматическим условиям, так как пластична к срокам посева осенью. Озимая пшеница формирует высокий урожай за счет зимне-весенней влаги и таким образом уходит от летней засухи. Ее урожай высококачественного зерна обеспечивается не только на парах, но и в повторных посевах.

Таблица 3. Структура посевных площадей и продуктивность пашни в севооборотах засушливой зоны

земледелие сельский почва пашня

Самым продуктивным является 3-польный зернопаровой севооборот: I) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница. Выход зерна с I га в нем - 23,3 ц. Замена одного поля озимой пшеницы в 6-ти польном зернопаровом севообороте на яровые зерновые снижает продуктивность пашни на 2,3 ц/га, а зерна озимой пшеницы - на 5,0. Хотя в этом севообороте: I) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) пар, 5) озимая пшеница, 6) яровой ячмень, имеется два поля пара и озимая пшеница также возделывается на парах и повторно - продуктивность пашни 21,1 ц/га.

Продуктивность пашни в зернопаровом севообороте продолжает снижаться, если одновременно сокращаются посевные площади озимой пшеницы и площади чистых паров. В 8-польном зернопаропропашном севообороте: I) пар, 2) оз. пшеница, 3) оз. пшеница, 4) кукуруза, подсолнечник, сорго на силос, 5) озимый или яровой ячмень, 6) чистый пар, 7) оз. пшеница, 8) сорго на зерно, - с I га пашни можно получить 20,5 ц/га зерна, в том числе озимой пшеницы - 13,7.

В таком же 8-польном севообороте, внедрение вместо засухоустойчивых культур, как сорго и кукуруза, технических и зернобобовых, также не позволяет добиться более лучших результатов, чем в 3-польном зернопаровом. Выход зерна с 1 га пашни севооборота: 1) пар; 2) озимая пшеница; 3) озимая пшеница; 4) овес + горох на корм; 5) озимая пшеница; 6) горох; 7) озимая пшеница; 8) подсолнечник - 19,0 ц, в том числе озимой пшеницы - 12,4. Но надо признать тот факт, что в данном севообороте наличие таких энергосберегающих культур, как овес + горох и горох, вселяет надежду на право существования этих звеньев севооборота, особенно с внедрением скороспелых засухоустойчивых сортов и комбинированных агрегатов обработки почвы, о чем свидетельствуют достижения передовых хозяйств в последние годы.

Тем не менее эффективность зернопаропропашной системы в засушливой зоне, по сравнению с зернопаровой в крайне засушливой больше почти в два раза. В этой зоне зернопаропропашные севообороты так же, как и зернопаровые, являются интенсивными, обеспечивающими не только значительный выход зерна с 1 гектара пашни, но и высокий уровень выноса элементов питания с урожаем. Поэтому для сохранения плодородия почвы применяются интенсивные технологии в основе которых высокие дозы органических и минеральных удобрений, химические средства защиты растений от болезней, вредителей и сорняков, на фоне разноглубинной и своевременной обработки почвы как на парах, так и после озимой пшеницы - по типу полупара.

Зернопаропропашная система земледелия. К юго-западу от зоны каштановых и темно-каштановых почв лежит обширная и сложная в природном отношении зона неустойчивого увлажнения южных и обыкновенных черноземов. На северо-западе и юго-востоке этой зоны на среднемощных обыкновенных малогумусных и слабогумусных черноземах зернопаропропашная система устойчивая и более продуктивная, чем зернотравянопропашная (табл. 4).

Таблица 4. Структура посевных площадей и продуктивность пашни в севооборотах на обыкновенных среднемощных малогумусных черноземах

В первом зернопаропропашном севообороте: 1) чистый пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) кукуруза на силос, 5) яровой или озимый ячмень, - выход зерна с I га составляет 20,0 ц, в том числе озимой пшеницы 14,0. Главная зерновая культура - озимая пшеница - размещается по чистому пару и в повторных посевах. В среднем урожайность первой и второй озимой пшеницы в сумме равна 70 ц зерна. Урожайность первой озимой пшеницы по сравнению со второй более высокая и устойчивая. Второе звено: кукуруза на силос- ячмень яровой или озимый - более гибкое, так как позволяет пластично реагировать на погодные условия.

Во втором 8-польном зернопаропропашном севообороте, в котором увеличиваются посевы озимой пшеницы на 10%, а площадь чистых паров - на 5%, с оптимальным чередованием культур: I) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) горох, 5) озимая пшеница, 6) пар, 7) озимая пшеница, 8) кукуруза или сорго на зерно, - продуктивность пашни на 3,2 ц/га больше, чем в первом зернопаропропашном. При этом насыщенность севооборота зерновыми культурами составляет 75 %, что увеличивается на 15 %. Озимая пшеница возделывается на парах и после зернобобовых культур. Площадь паров занимает 25 % пашни. Зернобобовое звено: горох - озимая пшеница, использует плодосмен - для снижения энергозатрат, облегчает восстановить не только пищевой режим, но снизить затраты на борьбу с болезнями, вредителями и сорняками. А чтобы эффективно использовать теплообеспеченность агроландшафта, вместо повторного посева озимой пшеницы возделывается кукуруза или сорго на зерно - культуры засухоустойчивые и теплолюбивые. В таком севообороте, в котором чередование культур построено на основе принципов плодосмена и адаптации, выход зерна максимальный: 23,2 ц, в том числе озимой пшеницы-17,4.

Однако, если в структуре посевных площадей уменьшить долю зерновых культур, в том числе озимой пшеницы и чистого пара, то продуктивность пашни в новом 8-польном севообороте с чередованием культур: I) пар, 2) озимая пшеница, 3) ячмень яровой, 4) овес + горох, 5) озимая пшеница, 6) кукуруза на силос, 7) озимая пшеница, 8) подсолнечник - снижается на 4,6 ц/га зерна и на 3,2 ц/га зерно озимой пшеницы. Замена чистого пара занятым, включение зернобобовых вместе со злаковыми и кукурузы на силос не позволяют добиться той продуктивности пашни, которая имеется в севообороте с 75% насыщением зерновыми культурами.

Полная замена чистых паров занятыми с одновременным сокращением посевов озимой пшеницы в зернотравянопропашном севообороте: I) эспарцет, 2) озимая пшеница, 3) яровой ячмень, 4) овес + горох, 5) озимая пшеница, 6) кукуруза на силос, 7) озимая пшеница, 8) подсолнечник, хотя и снижает продуктивность пашни на 5,7 ц/га зерна, но обеспечивает экологическую устойчивость, сохраняет плодородие почвы и экономически целесообразна для высокоразвитого многоотраслевого сельскохозяйственного производства.

Отличительной особенностью солонцовых почв черноземной зоны является тяжелый механический состав, повышенное содержание в поглощающем комплексе обменного магния и глубокое залегание кальциевых солей. Такие почвы улучшаются гипсованием - внесением в пахотный слой гипса. Эффективность гипсования повышается парованием. Чистый пар ускоряет физико-химический обмен катионов, поэтому на солонцеватых почвах успешно применяется также зернопаропропашной севооборот: 1) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) кукуруза на силос, 5) озимая пшеница, 6) чина на зерно, 7) озимая пшеница, 8) подсолнечник. Для фитомелиорации солонцов в севообороте чередуют соле- и засухоустойчивые культуры: I) пар, 2) озимая пшеница, 3) озимый ячмень на сено с подсевом люцерны, 4) люцерна, 5) люцерна, 6) озимая пшеница, 7) озимая пшеница, 8) суданская трава. За 7-8 лет без больших затрат и без особого напряжения малопродуктивные солонцовые почвы будут превращаться в более продуктивные. Особенно большуя роль в этом действие играет люцерна, которая не только улучшает структуру, но и обогащает почву органическим веществом с высоким содержанием кальция. Вспашка производится на глубину 15-16 см плугом с почвоуглубителем до 25-26 см. Зябь остается в зиму в гребнях.

Там, где солонцовые каштановые почвы отличаются от черноземов не только малогумусностью, но и содержанием на глубине 30-40 см кальциевых солей, то при глубокой вспашке, когда перемешиваются слои с кальцием и обменным натрием, происходит «самомелиорация» солонца. Так как в засушливой зоне в число разнообразных культур входят озимая пшеница, ячмень, донник, люцерна, суданская трава и сорго, то севооборот следует иметь с длинной ротацией: I) пар, 2) озимая пшеница, 3) люцерна, 4) люцерна, 5) озимая пшеница, 6) суданская трава или сорго, 7) пар, 8) озимая пшеница, 9) ячмень. Основная вспашка ранней зяби при мелиорации проводится плантажным или трехъярусным плугами на глубину 40-50 см.

Все севообороты этих почв, благодаря интенсивным технологиям, своевременным и энергоемким отвальным и поверхностным обработкам занятого и мелиоративного пара, а также полупара под озимые и яровые культуры, широкому применению химических средств защиты растений, обеспечивают высокий уровень продуктивности пашни. Гипсование, посевы многолетних трав, агробиологическая мелиорация солонцов являются научно обоснованными, но пока еще недостаточно использованными в производстве.

Зернотравянопропашная система земледелия. В зоне неустойчивого увлажнения, а также умеренно-влажной зоне, как на обыкновенных мощных черноземах, так и на типичных черноземах успешно внедряются вместо чистых паров занятые, а также посевы многолетних трав, зернобобовые, технические и кормовые культуры (табл. 5).

Одним из классических зернотравянопропашных севооборотов зерно-скотоводческих хозяйств является 10-ти польный со следующим чередованием культур: I) эспарцет, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) горох, 5) озимая пшеница, 6) подсолнечник, 7) кукуруза на силос, 8) озимая пшеница, 9) кукуруза на зерно, 10) яровой ячмень с подсевом эспарцета. В данном севообороте зерновые культуры занимают 70 % пашни, в том числе под озимой пшеницей 40%, горохом и кукурузой на зерно - 20 %. Последняя является не только интенсивной, но и высокопродуктивной. Яровой ячмень, отличающийся своей скороспелостью, занимает 10 % посевов и используется для подсева и летнего посева эспарцета в благоприятные по влажности годы. Из кормовых культур, наряду с кукурузой на силос, возделывают эспарцет как однолетнюю культуру с подсевом под яровой ячмень с использованием на один укос для заготовки сена, сенажа или зеленой массы. Такой интенсивный способ использования пашни позволяет не только получать дополнительно корма, но и обогащать почву азотом, органическим веществом. Хорошим предшественником озимой пшеницы является также кукуруза на силос, которая рано освобождает поле, обрабатывается в течение вегетации и имеет мощную корневую систему.

Таблица 5. Структура посевных площадей и продуктивность пашни в севооборотах неустойчивой и умеренно влажной зонах

В этом севообороте самая главная техническая культура - подсолнечник. Эта культура является наиболее рентабельной, требует больших затрат труда и средств. Так как формирование урожая приходится на конец лета, подсолнечник сильно иссушает почву и поздно освобождает поле. Поэтому после него, как правило, возделывают кукурузу на силос, которая поздно высевается, вследствие чего устойчива к падалице - всходам подсолнечника. Выход зерна с I га севооборотной площади такого севооборота - 26,9 ц, в том числе озимой пшеницы - 17,6 ц. Несмотря на 40 % насыщенность севооборота озимой пшеницей, высокая продуктивность объясняется возделыванием ее по занятым парам, гороху и кукурузе на силос, а также в повторных посевах. Снижение затрат энергий обеспечивается использованием биологического азота, внесением соломы и применением комбинированных аграгатов.

Зернопропашная система земледелия. В зонах неустойчивого и умеренного увлажнения на типичных, выщелоченных и карбонатных черноземах Кочубеевского, Новоалександровского, Красногвардейского, Изобильненского и Труновского районов в зернопропашных севооборотах увеличивается удельный вес пропашных технических культур за счет возделывания в них сахарной свеклы. Одним из широко распространенных в этих зонах севооборотов является зернопропашной девятипольный: 1) овес + горох, 2) озимая пшеница, 3) сахарная свекла, 4) горох, 5) озимая пшеница, 6) озимая пшеница, 7) подсолнечник, 8) кукуруза на силос, 9) озимый ячмень. Технические культуры размещаются после озимой пшеницы, что позволяет своевременно и качественно не только обрабатывать почву, но и удобрять поля органическими и минеральными удобрениями. После этих истощающих и иссушающих почву культур размещают горох и кукурузу на силос, восстанавливающие плодородие почвы, особенно нижних горизонтов. Продуктивность зерновых культур снижается на 5,0 ц/га, так как сокращается площадь их посевов до 55 %. Тем не менее, выход зерна с I га севооборотной площади достаточно высокий - 21,6 ц/га, в том числе озимой пшеницы - 14,9 ц/га.

В отдельных зерноскотоводческих хозяйствах применяется зернопропашной севооборот со 100 % насыщением зерновыми культурами: 1) горох, 2) озимая пшеница, 3) озимая пшеница, 4) кукуруза на зерно, 5) ячмень. В данном севообороте самый высокий выход зерна с I га - 33,8 ц, в том числе озимой пшеницы - 15,1 ц.

В зернопропашных и зернотравянопропашных севооборотах плодородие почвы восстанавливается в основном за счет интенсивного использования минеральных удобрений. Высокая продуктивность сельскохозяйственных культур и эффективность производства достигается интенсивными технологиями. Борьба с сорняками, болезнями и вредителями осуществляется широким применением химических средств. Кормовые культуры возделываются в полевых севооборотах.

Однако высокая продуктивность сельхозугодий, интенсивная отвальная обработка почвы и низкий процент многолетних бобовых трав, использование крутых склонов усиливают процессы деградации высокоплодородных черноземных почв. Начавшаяся экологическая катастрофа, вызванная разрушением водопрочной структуры почвы при отвальной обработке, переуплотнением подпахотных горизонтов, водной эрозией и дефляцией, подтоплением и заболачиванием, не приостанавливается, а наоборот, усиливается в условиях перехода к рыночным отношениям. Отсутствие благоприятных экономических условий полностью подорвало не только уровень интенсивности производства, но и культуру земледелия. В структуре посевных площадей доминируют те культуры, которые пользуются спросом на рынке. Посевы озимой пшеницы в 1998 году занимают 1716,2 тыс. гектаров, или 44 %, подсолнечника соответственно - 313,4 тыс. га, или 8 %. Кормовые культуры возделывают на 648,4 тыс. га, что в 2 раза меньше, чем в 1994 году. В большинстве предприятий полностью отсутствуют севообороты, слабая материально-техническая база. Беспорядочное чередование культур, нередко бессменное возделывание зерновых вызывает накопление инфекции и подрывает экологическое равновесие почвообразовательного процесса.

В разработанных зональных системах, наряду с нарушением чередования культур в полевых севооборотах, кормовые и специальные почвозащитные для крутых склонов, солонцеватых почв севообороты вообще были неосвоенны. Не получила широкого применения в засушливых степях на дефляционных равнинных массивах плоскорезная обработка почвы с оставлением стерни на поверхности почвы, хотя и было доказано ее преимущество. Очень мало используется минимальная энерго- и влагосберегающая технология обработки почвы для сохранения ее естественного плодородия, так как нет возможности приобрести в достаточном количестве высокопроизводительные комбинированные агрегаты.

Таким образом, достижения науки и передового опыта не в полной мере используются на практике. Вместо биологического и ландшафтного подхода в практическом земледелии доминирует экономический, продиктованный стихийными рыночными отношениями.

Согласно В. В. Докучаеву, в развитии природных экологических систем, ландшафтов и почв Ставрополья участвуют два главных цикла: биоклиматический и биогеоморфологический. В первом растительность и почвы эволюционируют вместе с климатом: это - сухие степи и светлокаштановые почвы, степи и каштановые почвы, степи и лесостепи и обыкновенные и выщелоченные черноземы. Во втором - развитие растительности и почвенного покрова связано с формированием рельефа и поверхностных отложений: это - аккумуляция и просачивание по профилю, смыв и вынос наиболее растворимых и подвижных форм в пространстве, то есть формирование солонцов, вымывание карбонатов, смыв верхнего горизонта и дефляция.

В созданных агроландшафтах жизнь культурных растений и почвы определяется производственной деятельностью человека. Отчуждение с урожаем необходимой для удовлетворения потребностей общества продукции существенно изменяет биологический круговорот веществ между почвой и растением. С урожаем ежегодно не возвращается часть органического вещества. При этом изменяются также условия водного и термического режимов, сокращается срок активного воздействия корневых систем с почвой. Почва долгое время остается без растительного покрова, что уменьшает поглощение почвой зимних осадков, разрушает водопрочную структуру, снижает содержание гумуса и азота. Процессы деградации почв, эрозии и заболачивания усиливаются.

Сложившиеся настоящие формы земледелия самые разнообразные по содержанию. Они, как и ранее, различаются по двум признакам. Однако в их названии первый признак отражен в большей мере, чем второй. Все системы земледелия, как правило, привязываются на зональном уровне, без учета формирования, как вертикального профиля, так и пространственной морфологической структуры ландшафта - миграции и аккумуляции веществ. При адаптивно-ландшафтном проектировании систем одна из главных задач - выделение однородных почвенных групп по генезису, мехсоставу, технологическим свойствам, воздушным и тепловым свойствам и режимам, эрозионным процессам. В каждой природной зоне аналогично естественным ландшафтам определяют основные типы агроландшафтов: элювиальные (равнинные возвышенные), элювиально-транзитные, транзитные (склоновые), транзитно-аккумулятивные, аккумулятивные (равнинные низинные).

В соответствии с принятой классификацией современные системы земледелия на ландшафтной основе должны быть: I) интенсивные почвозащитные зернопаровые, зернопаропропашные, зернотравянопропашные, плодосменные и зернопропашные на элювиальных агроландшафтах; 2) интенсивные почвозащитные зернотравяные, зернотравянопропашные с полосным размещением или контурно-мелиоративной организацией территории на транзитных агроландшафтах; 3) интенсивные почвозащитные зернопаротравяные, зернотравяные, зернотравянопропашные на аккумулятивных агроландшафтах; 4) залежные и переложные на эродированных кормовых угодьях.

4. Основные звенья современных систем земледелия

Системы земледелия - комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных, организационных и экологических мероприятий эффективного использования земли, получения программируемых экономически целесообразных урожаев с соблюдением принципов воспроизводства плодородия почв и сохранения окружающей среды.

Система земледелия - сверхсложная многоуровневая система, обусловленная взаимодействием в ней биологических и социальных факторов. Связующим звеном звеньев систем земледелия на агроландшафтной основе является культурное растение. Формирование максимального урожая зависит от почвы, климата, культуры, сорта, технологии, экономических и социальных условий (схема I).