При выдувании сантиметрового слоя темно-каштановой почвы, гумуса теряется 3,3 т/га. Исследованиями установлено выдувание слоя почвы 5 –50 см., что равносильно общей потере гумуса 16,5 – 165 т/га.
В условиях ветровой эрозии распашка почв отвальными орудиями привела к уменьшению содержания в слое 0 – 10 см. минерального азота на 47%, подвижного фосфора на 9,2% от их содержания на залежи. Плоскорезная обработка способствовала увеличению содержания минерального азота на 57 – 190%, подвижного фосфора на 11% от его содержания на вспашке.
Безотвальная обработка почвы и лесные полосы способствуют уменьшению плотности твердой фазы почвы и плотности ее сложения, увеличению общей порозности по сравнению с отвальной вспашкой в открытом поле. Ветровая эрозия вызывает ухудшение агрофизических свойств почвы, описанных в главе 1, а плоскорезная обработка и лесные полосы способствуют их улучшению.
В открытом поле безотвальная обработка способствует накоплению продуктивной влаги за зимних период в слое 0 – 150 см. на 24 мм. больше, чем отвальная вспашка, а в засушливые годы на 40 – 87 мм. Лесные полосы повышают запасы продуктивной влаги по вспашке на 20 мм., по плоскорезной обработке на 4 мм. в сравнении с открытым полем.
В прямой зависимости от накопленной продуктивной влаги находится и урожайность сельскохозяйственных культур. Сочетание безотвальной обработки и лесных полос повысило урожайность озимой пшеницы в неблагоприятные по погодным условиям годы на 8,7 – 10,8 ц/га. в сравнении с отвальной обработкой в открытом поле.
Выдувание почв и посевов наблюдается не только в степи, но и лесостепи. Довольно интенсивные пыльные бури бывают почти ежегодно весной, когда почва занята растительностью. От них сильно страдают всходы растений, особенно сахарной свеклы. Известны случаи полного уничтожения посевов сахарной свеклы с последующим вынужденным пересеванием.
3. Экономическая целесообразность севооборотов
Севооборот – научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур во времени и размещение их на полях. Период, в течение которого культуры проходят через каждое поле в установленной последовательности, называется ротацией севооборота. Если вместо наименования сельскохозяйственных культур указаны группы, к которым они относятся, например озимые зерновые, яровые зерновые, пропашные и т. д., то такой перечень называют схемой севооборота. В крупных хозяйствах обычно вводят несколько различных севооборотов. Рациональное сочетание их составляет систему севооборота. Чередование культур неразрывно связано с агротехникой, в частности с обработкой почвы, применением удобрений, мероприятиями по борьбе с эрозией почвы, сорняками, болезнями и вредителями культурных растений. Севообороты служат основой для применения агрономических приемов; они составляют важнейшую часть системы земледелия.
Значение севооборотов в повышении плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур доказано длительными отечественными и зарубежными полевыми опытами. Было установлено, что в севообороте (по сравнению с бессменным возделыванием) зерновые культуры повышают урожай в 1,5 – 2 раза, сахарная свекла – в 1,5 – 2 раза, картофель – на 20 –50%; кукуруза дает меньшую прибавку урожая; лен и подсолнечник при повторных посевах резко снижают урожай. Такая закономерность проявляется также при внесении удобрений.
Снижение урожайности при бессменном возделывании сельскохозяйственных культур вызывается многими причинами. Одни из них связаны с питанием растений, другие – с воздействием сельскохозяйственных культур на физические свойства почвы, третьи – биологического порядка.
Особенности питания разных видов растений выражаются в неодинаковой потребности их в элементах пищи, в различной способности их корневой системы извлекать питательные вещества из глубоких слоев почвы, а также из труднодоступных соединений, в способности бобовых растений фиксировать атмосферный азот и обогащать им почву. Главной причиной снижения урожайности при бессменных посевах без внесения удобрений является одностороннее истощение почвы (как и всякое истощение вообще) но и в этом случае севооборот оказывает большое положительное влияние на условия питания растений. Внесение удобрений под зерновые, картофель, сахарную свеклу и другие культуры более эффективно в севообороте, чем при бессменном возделывании. Лучшее использование питательных веществ почвы и удобрений в севообороте объясняется чередованием растений с разной корневой системой. Корневые системы различных видов растений обладают неодинаковой способностью усваивать питательные вещества из труднодоступных соединений. Так, люпин, гречиха, овес и некоторые другие культуры с помощью корневых выделений могут переводить в усвояемое состояние малодоступные соединения фосфора. Введение в севооборот бобовых растений обогащают почву азотом, следовательно сокращает расход минеральных удобрений.
Различное воздействие сельскохозяйственных культур на физические свойства почвы и на устойчивость ее против водной и ветровой эрозии выражается в том, что после уборки разных видов сельскохозяйственных культур в почве остается неодинаковое количество растительных остатков и органических удобрений. Регулирование баланса органического вещества в почве – важнейшая задача земледелия. От правильного решения этой задачи зависят физические свойства почвы, в частности ее структура, которая служит регулятором водно-воздушного режима и надежной защиты от эрозии. Правильным подбором и чередованием культур в сочетании с внесением органических и минеральных удобрений можно регулировать процессы создания и разложения органического вещества в почве, добиваться бездефицитного баланса его и тем самым улучшать физические свойства почвы. Сами растения и приемы их возделывания по-разному влияют на устойчивость почвы против эрозии. Пропашные культуры и систематическая обработка почвы, связанная с их возделыванием, понижают устойчивость почвы против эрозии, а многолетние травы, наоборот, повышают ее; зерновые культуры при условии применения почвозащитной обработки также предохраняют почву от ветровой эрозии. В районах достаточного увлажнения и при орошении важным средством улучшения баланса органического вещества в почве и защиты ее от эрозии служат промежуточные культуры, особенно озимые. Все эти мероприятия осуществляют путем правильного размещения сельскохозяйственных культур на территории и их чередования во времени, то есть в результате применения системы севооборота.
К биологическим причинам относятся засоренность посевов, вредители и болезни растений, продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов, развивающихся в ризосфере. При бессменной культуре усиливается засоренность посевов сорняками, приспособившимися к этой культуре. Так, повторные посевы яровых зерновых культур засоряются яровыми сорняками, особенно овсюгом, дикой редькой, и др. В посевах озимых зерновых культур развиваются озимые и зимующие сорняки, особенно костер ржаной, пастушья сумка, ярутка полевая и др. Чередование озимых и яровых культур создает неблагоприятные условия для озимых и яровых сорняков и снижает общую засоренность посевов. При возделывании пропашных культур сорняки уничтожаются междурядными обработками. Особенно недопустимы повторные посевы подсолнечника, льна, клевера и др., которые засоряются паразитными сорняками. Такие культуры нужно чередовать в севообороте так, чтобы семена сорняков-паразитов в почве потеряли свою жизнеспособность. Химические способы облегчают борьбу с сорняками и расширяют возможности в подборе предшественников для той или иной культуры. Однако применение гербицидов дает лучшие результаты при условии сочетания его с правильным чередование культур и другими агротехническими приемами борьбы с сорняками.
Не менее опасны для урожая многих сельскохозяйственных культур вредители и возбудители болезней. Так, при бессменных посевах озимая пшеница сильно поражается корневыми гилями, лен и конопля – фузариозом, картофель – фитофторозом, ризоктониозом и паршой, подсолнечник – ложномучнистой росой, хлопчатник – вилтом, капуста – килой и т.д. При отсутствии правильных севооборотов в зерновых районах сильно размножаются клоп-черепашка, зерновая совка, жужелица и другие вредители. При возделывании сахарной свеклы на постоянных плантациях размножаются нематоды, снижающие урожай корней и содержание в них сахара.
Растения в процессе жизнедеятельности выделяют различные вещества: одни из них отрицательно действуют на последующие культуры, другие подавляют развитие полезных микроорганизмов. Аналогичные вещества выделяют микроорганизмы, развивающиеся в ризосфере культурных растений. Исследованиями ученых установлено, что почва, на которой длительное время возделывался клевер, приобретает токсичные свойства по отношению к клубеньковым бактериям, что отдельные виды ризосферных бактерий угнетают растения при повторных посевах, но стимулируют развитие растений других видов. В земледелии биологические факторы – главные причины, которые следует учитывать при ведении севооборота. Многие болезни и вредителей можно устранить средствами борьбы лишь при правильном чередовании культур. Теми же причинами объясняется так называемое почвоутомление, от которого больше страдают растения, сильно поражающиеся грибными и бактериальными болезнями (лен, клевер, горох, и т.д.). Видовой состав грибов и ризосферных микроорганизмов в почве изменяется вследствие смены возделываемых растений или в результате изменений агротехники.