Реакція культур на повторне вирощування

Щоб запровадити сівозміну, земель­ну ділянку ділять на попередньо позначену кількість полів, на яких по­чергово висівають вирощувані в сівозміні культури. Якщо ці культури вирощуватимуться на одному і тому са­мому полі не довше 8 років, то такі культури називають повторними, а понад 8 років – беззмінними. Гривате вирощування одної культури на одному і тому ж полі (понад 8 років) на­зивають ще монокультурою. Терміна­ми беззмінна культура і монокультура іноді користуються як синонімами, то­му що монокультура призводить до беззмінності посівів. Якщо в монокуль­туру ввести чистий пар, то беззмін­ність порушиться і єдина культура бу­де вирощуватись вже в сівозміні, на­приклад, чистий пар — озима пшени­ця— озима пшениця.

При повторному і беззмінному виро­щуванні продуктивність сільськогоспо­дарських культур зменшується, про що свідчать численні тривалі досліди. Так, на Ротамстедській дослідній станції (Англія) урожайність озимої пшениці протягом 125 років у беззмін­них посівах знизилась більше, ніж у 2 рази, а при застосуванні добрив її урожайність хоч і не зменшувалася, але була значно нижчою, ніж у сіво­зміні (Кук Дж. 1970). У подібних до­слідах у Галлі врожайність жита че­рез 70 років у беззмінних посівах зменшилась на 63%, а в дослідах Чарторийського дослідного поля (Жи­томирська область) врожайність його в беззмінних посівах на фоні N₄₀ P₃₀ K₉₀ знижувалась на 32 % порівняно з сі­возміною. Середня за 92 роки врожайність жита на Полтавській дослід­ній станції становила 12,1 ц/га.

Різні культури неоднаково реагу­ють на беззмінне вирощування. За даними Б. М. Рожествейського, най­більш чутливі до беззмінного вирощування ячмінь, кукурудза і яра пшени­ця, менш чутливі — цукрові буряки, озима пшениця, просо.

У дослідах ВНІЦ на Носівському відділенні Чернігівської дослідної станції найбільш чутливими до сіво­зміни були цукрові буряки і озима пшениця, водночас кукурудза і кар­топля, а при застосуванні добрив і ячмінь та овес забезпечували досить стабільні врожаї і при тривалому {10 років) беззмінному вирощуванні.

У дослідах Миронівського науково-дослідного Інституту селекції та насін­ництва пшениці (МНДІСНП) врожай­ність озимої пшениці і кукурудзи н беззмінних посівах була на 35—45 % нижчою, ніж у сівозміні, а врожай­ність цукрових буряків знижувалась у 2,5 рази і більше. При цьому міне­ральні і органічні (гній) добрива ли­ше послаблювали негативну дію без­змінної культури, але врожайність бу­ла нижчою, ніж у сівозміні без доб­рив.

Залежно від реакції на повторне ви­рощування культури поділяються на такі групи:

1. дуже чутливі, урожайність яких у повторних посівах або при частому
поверненні на попереднє місце різко знижується (цукрові буряки, льон-довгунець, соняшник);

2. середньо чутливі, урожайність яких при повторному вирощуванні знижується мало і при правильній агротехніці їх можна вирощувати 2 роки підряд (озимі зернові, овес, ячмінь);

3. малочутливі, здатні забезпечува­ти досить високий врожай протягом кількох років при повторному вирощу­ ванні (бавовник, картопля, коноплі, кукурудза, рис).

Зниження врожаїв сільськогосподарських культур при беззмінному вирощуванні помітили давно, але науко­ве обґрунтування цьому з'явилося інше з розвитком природничих наук. Одну з перших теорій для пояснення
цього висунули швейцарські ботаніки Пирим і Альфонс Декандоль. Суть її полягала в тому, що в процесі життєдіяльності рослини виділяють у грунт речовини, токсичні для наступ­них посівів тих самих рослин, але не шкідливі для інших видів рослин. Пізніше була розроблена гумусова те­орія (І. М. Коновим — в Росії, Л. Теєром — в Німеччині). Теєр поділяв всі культури на ті, що збагачують ґрунт гумусом і збіднюють. Суть теорії зводилась до необхідності чергу­вання культур цих груп. Основною помилкою теорії було те, що Теєр вважав, що рослини живляться гумусом.

На зміну гумусовій теорії з'явилась теорія мінерального живлення рослин Ю. Лібіха, який пояснював зниження врожайності культур при беззмінному вирощуванні однобічним виснаженням ґрунту на елементи живлення. Всі польові сільськогосподарські культури Лібіх поділяв на 3 групи залежно від того, якого елемента живлення відносно більше споживала дана культура — фосфору, калію чи кальцію і рекомендував чергувати культури, які мають різну потребу в зольних елементах живлення.

П. А. Костичев і В. Р. Вільямс в основу сівозмін покладали структурну теорію, відповідно до якої беззмінне вирощування культур призводить до деградації фізичних властивостей ґрунту, зокрема, його структури. Всі рослини В. Р. Вільямс поділяв на такі, що відновлюють структуру ґрунту і підвищують його родючість (сумішки багаторічних бобових і злакових трав) і такі, що її руйнують (однорічні рослини). Звідси І виникала не­обхідність періодичної зміни культур на полі для відновлення втраченої ґрунтової структури.

У наукових працях із землеробства зазначаються й інші причини зниження врожайності сільськогосподарських культур при беззмінному вирощуванні: зміна реакції ґрунтового розчину; збільшення фітопатогенної бактері­альної і грибної флори; погіршення фітосанітарних умов за рахунок бур'­янів, хвороб і шкідників тощо.

Недоліком цих теорій була однобіч­ність І обмеженість, в той час як загальний діалектичний метод вимагає вивчити питання комплексно у взаємодії з іншими факторами. Саме з та­ких позицій до питання підійшов Д. М. Прянишников, об'єднавши всі причини, які спричинюють необхід­ність чергування культур у сівозміні, в 4 групи: хімічні, фізичні, біологічні І економічні. Ці причини і є основами правильного чергування культур.

Хімічні причини

Правильне чергу­вання культур у сівозміні поліпшує живлення рослин зольними елемента­ми і азотом.

Необхідність чергування культур зумовлюється їх біологічними особливостями.

Різні культури використовують по­живні речовини у неоднаковому співвідношенні. Наприклад, зернові вико­ристовують більше фосфору, корене-бульбоплідні — калію, бобові — біль­ше кальцію тощо. Тому вирощування на одному і тому самому полі куль­тур, які використовують велику кіль­кість певного елемента живлення, з часом приводить до нестачі цих по­живних речовин у ґрунті.

Деякі культури здатні засвоювати поживні речовини із слабкорозчинних сполук у ґрунті. За даними Д. М. Прянишникова, фосфор з важкорозчинних сполук краще, ніж інші культури, засвоюють люпин, гречка, гірчиця. Підкислюючи ґрунт, вони перетворюють такі форми фосфору в доступні, крім того, доступних речовин утворюється більше, ніж вони споживають самі і цим поліпшують живлення фосфором культури, які висіваються після них.

На полях вирощують бобові культу­ри, розвиток яких менше залежить від внесення азотних добрив, тому що во­ни самі фіксують азст повітря за допомогою бульбочкових бактерій. До­слідами І. Г. Захарчепка та Л. І. Нійліно встановлено, що з розрахунку на 1 т сухої речовини основної і побічної продукції багаторічні трави засвоюють біологічним азотом з повітря 30—38 кг/га, люпин і кормові боби – 20-27, горох— 10—15 кг/га азоту. Найбільше ґрунт збагачується після багаторічних бобових трав (90—122 кг/га), білого і жовтого люпину (14—38 кг/га). Корені бобових рослин містять в 2–8 раз більше азоту, ніж корені не бобових зернових культур.

У сівозміні необхідно чергувати культури з різною довжиною кореневої системи, що дає можливість рівномірніше і ефективніше використовувати поживні речовини з орного шару і більш глибоких шарів ґрунту. Найглибше в ґрунт проникають корені люцерни і цукрових буряків, а наприклад, льону, проса, ярого ячменю розміщуються переважно в метровому шарі ґрунту.

У сівозміні рослини краще використовують поживні речовини з добрив в зв'язку з поліпшенням загальних умов життя. Ця обставина має особливо важливе значення при запровадженні інтенсивних технологій вирощуван­ня сільськогосподарських культур.

Про більш ефективне використання поживних речовин з добрив у сівозмі­ні свідчать дослідні дані ТСГА (С. А. Воробйов). Так, під беззмінною пшеницею в орному шарі містилось легко рухомої фосфорної кислоти і обмінного калію в 1,5 рази більше, а врожайність її була в 1,5 рази мен­шою, ніж у плодозмінній сівозміні.

Фізичні причини

Різні сільськогос­подарські культури та їх вирощуван­ня неоднаково впливають на фізичні властивості ґрунту і стійкість його проти ерозії.

Більше кореневих і післяжнивних решток залишається після багаторіч­них трав і озимих культур, значно менше — після просапних, які за всіх інших однакових умов можуть погір­шувати структуру ґрунту. Деградація фізичних властивостей ґрунту під про­сапними культурами пов'язана насам­перед з багаторазовими переміщення­ми по полю машин і ґрунтообробних знарядь, які при виконанні необхідних технологічних операцій руйнують ґрунтові агрегати, розпилюють і ущільнюють ґрунт. Тому для послаб­лення шкідливої дії технологічних операцій і самої рослини під просапні культури слід вносити високі дози органічних добрив, які поліпшують фі­зичні властивості і структуру ґрунту.

Від фізичних властивостей ґрунту залежить і його водно-повітряний режим. Сприятливіший він на добре окультурених ґрунтах з оптимальною будовою і щільністю. Ступінь забезпеченості рослин вологою залежить також від тривалості періоду від зби­рання попередньої культури до висівання наступної. Найбільш важливо це для озимих хлібів у посушливих степових районах. Чин триваліший цей період, тим більше вологи містить ґрунт на час сівби озимих культур (в результаті вбирання літніх опадів і зберігання весняних запасів вологи).

Для кращого використання волога атмосферних опадів важливо враховувати ступінь і глибину висушування ґрунту попередньою культурою і розміщувати після рослин з глибоким ко­рінням рослини з неглибоким корінням або залишати поле під чистим па­ром. Дуже глибоко висушують ґрунт цукрові буряки (до 1,5—2, а в посуш­ливих умовах до 3—3,5 м), люцерна (при дворічному використанні до 1,5— 2 и, трирічному — до 5,5 м і більше), соняшник (до 4 м і більше). Запаси вологи у більш глибоких шарах ґрунту протягом року відновлюються по­вільно, а іноді вони не досягають попереднього рівня. Тому такі культури, як цукрові буряки, вирощувати на то­му самому полі слід не раніше, ніж через 3—4 роки. Ще більш тривалий час повернення на попереднє місце для соняшнику. Отже, правильним підбором і чергуванням культур мож­на більш ефективно використовувати природні запаси ґрунтової вологи.

Фізичні властивості ґрунту, склад і чергування культур, а також їх розмі­щення на полях запобігають водній та вітровій ерозії. Дослідженнями Уман­ського сільськогосподарського інститу­ту встановлено, що за рік на беззмін­них посівах кукурудзи змивається 19,7 т/га ґрунту, пшениці—10,1, а в сівозміні з травами—2,7 т/га.

На слабо оструктурених ґрунтах, які зазнають водної або вітрової ерозії, запроваджують спеціальні ґрунтоза­хисні сівозміни з переважанням в них не просапних культур, які вкривають поверхню ґрунту більшу частину року і мають добре розвинену кореневу си­стему (багаторічні трави, озимі). Знач­ну ґрунтозахисну роль відіграють про­міжні культури, які вкривають ґрунт зеленим килимом у найбільш ерозійно-небезпечні літньо-осінній та ранньо­весняний періоди.

Біологічні причини

Необхідність чергування культур зумовлюється їх різним відношенням до бур'янів, шкід­ників і хвороб.

При повторних посівах або частому повертанні культури чи групи близьких за біологічними особливостями культур на попереднє місце створюються сприятливі умови для нагро­мадження на полі біологічних груп бур'янів. Так, на Розівській дослідній станції (Є. М. Лебідь) ураженість соняшнику вовчком в середньому за 8— 11 років при беззмінному вирощуван­ні становила 27,2%, а в сівозміні пі­сля кукурудзи — 9,5%. Саме з цієї причини соняшник вирощують на тому самому полі не раніше, ніж через 7— 8 років, коли насіння вовчка втратить схожість.

Це характерно і для бур'янів не паразитів. Зимуючі і озимі бур'яни, наприклад, пристосувалися до озимих культур і багаторічних трав, ярі бур'яни — до ранніх і пізніх ярих культур. Ярі бур'яни заглушуються швидкорослими навесні озимими, а озимі бур'­яни легко знищуються під час зябле­вого і передпосівного обробітку ґрунту під ярі культури. Отже, при чергуван­ні озимих і ярих культур створюються несприятливі умови для росту І роз­витку обох груп бур'янів.

Поля значно очищаються від бур'­янів при введенні в сівозміну чистих парів, а також просапних культур за умови ретельного догляду за ними.

У беззмінних посівах багатьох сіль­ськогосподарських культур велику шкоду спричинюють шкідники і збуд­ники хвороб, багато з яких, подібно до бур'янів, пошкоджують певні куль­тури або групу культур. Висока концентрація цукрових буряків, напри­клад, сприяє розмноженню бурякового довгоносика, нематод, поширенню ко­ренеїда, плямистості, кореневої попелиці, збільшує кількість патогенних мікроорганізмів. Повторні посіви ози­мої пшениці спричинюють розмножен­ня хлібної жужелиці, клопа - черепашки і значну ураженість рослин корене­вою гнилизною.

В разі розміщення озимої пшениці після пшениці (дані ВНДІЗГ), чисельність хлібної жужелиці збільшується в 25—30 разів, пшеничного трипса — в 1,3—1,8 а пошкодження внутрішньо стебловими шкідниками в 1,4-3,2 рази порівняно з посівами після чор­ного пару і гороху.

Правильне чергування культур час­то має вирішальне значення і для регулювання мікробіологічної діяльності ґрунту. Дослідження Є. М. Мішустіна, X. Бернера і М. О. Красильникова свідчать, що багато видів бактерій, грибів і актиноміцетів продукують ре­човини, токсичні для вищих рослин. Беззмінне вирощування культур при­зводить до нагромадження в ґрунті небажаних видів мікроорганізмів, про­дукти життєдіяльності яких є однією з причин ґрунтовтоми. При вирощу­ванні цукрових буряків на одному по­лі протягом 6 років загальна кількість мікроорганізмів зменшилася у 8,5 рази, бактерій - нітрифікаторів — у 31 раз, а целюлозорозкладаючих — у 5 разів.

Відповідним чергуванням культур у сівозміні можна стимулювати розвиток мікроорганізмів - антагоністів (де­які бактерії і актиноміцети), які стри­мують розвиток шкідливих мікроорга­нізмів у ґрунті.

На ріст і розвиток рослин у без­змінних посівах часто несприятливо впливають кореневі виділення і про­дукти розкладу пожнивних самих рослин. До таких речовин належать найрізноманітніші сполу­ки — цурки, органічні кислоти, алка­лоїди, феноли тощо, які впливають на ріст І розвиток культурних рослин. Проведеними у Всесоюзному НДІ ку­курудзи дослідами (І. С. Годулян) встановлено, що витяжки з соломи ячменю, пшениці, жита, вівса, кукуру­дзи, соняшнику, кормових буряків при­гнічували, а витяжка з коренів ячме­ню — стимулювала проростання насін­ня озимої пшениці. Сприятливо впли­вала на проростання насіння вівса ви­тяжка з коренів кукурудзи. Ці взаємо­відносини між рослинами названі але­лопатією.

Сівозміна має велике значення і для просторової ізоляції культур. Це запобігав не тільки перехресному запи­ленню, а й ураженню інфекціями, шкідниками.