Для невеликих за площею господарств виникає необхідність розроблення оптимальної форми організації території землекористування на основі запровадження вузькоспеціалізованих сівозмін короткої ротації. Побудову таких сівозмін необхідно здійснювати за науково обґрунтованими принципами, головний з яких — розміщення і чергування культур за законами плодозміни.
Закони плодозміни
Саме цей чинник є основою забезпечення високої й сталої продуктивності культур, збалансованих показників родючості ґрунту і фітосанітарного стану посівів. Оптимальна тривалість ротації таких сівозмін повинна бути 4-пільна (при варіюванні від 3-х до 5-пільної). Це зумовлено вимогами розміщення культур після відповідних попередників і дотримання періоду повернення їх на попереднє місце вирощування, який для більшості з них становить 3-4 роки. Але є культури (льон, люпин, соняшник, капуста, баштанні), які можна вирощувати у схемі сівозміни не раніше, ніж через 5-8 років. Недотримання цих нормативів у побудові сівозмін призводить до нагромадження інфекції в ґрунті і посівах, розповсюдження шкідників та хвороб. Високу продуктивність такі культури забезпечують тільки за умови їх правильного розміщення в сівозміні з урахуванням допустимої періодичності їх посівів на одному й тому ж полі.
За законом плодозміни сівозміна має бути насиченою на 50% зерновими колосовими, на 25% бобовими (кормовими) і зернобобовими, на 25% просапними культурами. Це означає, що на окремих полях короткоротаційних сівозмін можна вирощувати декілька культур, близьких між собою за біологічними властивостями, наприклад, буряки цукрові і кормові, кукурудза на зерно і силос, картопля та ін.
Якщо сівозміна надто спрощена (до 2-3 полів), до неї доцільно максимально запроваджувати культури проміжного вирощування для послаблення явища алелопатичної ґрунтовтоми, періодично відводити поля під пар, особливо у зоні Степу та південних районах Лісостепу.
Набір культур у короткоротаційних сівозмінах визначається спеціалізацією господарства, а остання, у свою чергу, — зональними ґрунтово-кліматичними умовами та кон’юнктурою ринку.
Вплив попередника на грунт
Вплив сівозмін поширюється на усі аспекти життя рослин і на процеси, які відбуваються у ґрунті, оскільки за широтою впливу на ґрунт і рослини сівозміна є універсальним заходом. Науково обґрунтоване чергування культур нерозривно пов’язане з усіма технологічними процесами, зокрема, із системою обробітку ґрунту та удобрення, насінництвом, заходами боротьби з ерозією ґрунту, бур’янами, хворобами й шкідниками, — сівозміна є основою для всіх технологічних заходів.
Остаточний ефект впровадження короткоротаційних сівозмін залежить від складу й співвідношення культур, порядку їхнього чергування, внесення добрив та системи обробітку ґрунту. Вплив попередника на ґрунт досить різноманітний, і одним із вагомих напрямів цього впливу є залежність від водного режиму ґрунту.
Різні сільськогосподарські культури впродовж вегетаційного періоду випаровують з грунту неоднакову кількість вологи. Наприклад, просо, кукурудза та сорго на утворення 1 ц сухого урожаю за період вегетації забирають з ґрунту 200-300 ц/га, пшениця та ячмінь — 400-500 ц/га, конюшина та люцерна — 600-800 ц/га вологи.
Залежно від розвитку і розміщення кореневої системи в ґрунті такі рослини, як конюшина, люцерна, цукрові буряки забирають вологу з глибоких шарів ґрунту (200-300 см), висушуючи його більше, ніж інші рослини, наприклад ячмінь, овес.
З-поміж ефективних попередників за запасами вологи у ґрунті перше місце надають чорному пару, який значно впливає на водний режим глибокого шару ґрунту усуненням сухого прошарку, що створюється за тривалого неглибокого його промокання. Роль чорного пару особливо зростає у роки з посушливою осінню і незначною кількістю зимових опадів.
У сільськогосподарській практиці таких країн, як Бельгія, Великобританія, Мексика, Німеччина, Польща, Румунія, США, Угорщина, Японія рекомендовано дотримання сівозмін з обов’язковим внесенням добрив, які зберігають і поліпшують родючість ґрунту. Інколи спрощені, зокрема у Великобританії, насичені зерновими культурами сівозміни називають чергуванням зернових і, так званих «розривних культур». До останніх належать кінські боби, горох, ріпак, картопля, буряки цукрові, кукурудза і навіть овес.
Межа насичення посівів зерновими у Німеччині за широкого їхнього набору становить 66 %, у спеціалізованих сівозмінах частка зернових не перевищує 75 % і лише в районах із найсприятливішими умовами вона може бути доведена до 80 %. У середньому в країні зернові займають близько70 % ріллі, хоча повторні посіви пшениці у спеціалізованих зернових сівозмінах тут не допускають навіть за високої культури землеробства.
В Україні сівозміни спеціалізуються за трьома основними напрямами: вирощування зернових, олійних і кормових культур. Розглядаючи завдання насичення сівозмін зерновими культурами, у літературі часто називають лише питому вагу зернових у сівозмінах, не розкриваючи її видового складу. Зростання продуктивності сівозмін до максимального рівня досягають за 70-80 % насичення зерновими, серед яких — пшениця озима, кукурудза та інші колосові культури. Рекомендують насичувати сівозміни зерновими за рахунок збільшення питомої ваги кукурудзи і зернових колосових культур. За умов недостатнього зволоження до таких сівозмін необхідно обов’язково включати поле чорного або зайнятого пару.
Кожна культура по-своєму виносить з грунту поживні речовини
Сільськогосподарські рослини виносять з ґрунту неоднакову кількість поживних речовин і в різному співвідношенні. Так, цукрові буряки, картопля і кукурудза виносять з ґрунту більше поживних речовин, ніж зернові культури. Якщо останні відносно більше використовують азоту, то цукрові буряки і картопля — калію. Тому за багаторічного вирощування на одному і тому ж полі однієї і тієї самої культури з часом настає однобічне виснаження ґрунту. До широкого застосування мінеральних добрив це вважалось однією з головних причин виснаження ґрунту. Тепер причина ліквідовується після внесення науково обґрунтованих доз добрив відповідно до вимог рослин з урахуванням наявності в ґрунті поживних речовин у доступних формах.
Чергування культур у полях сівозміни сприяє кращому використанню рослинами поживних речовин, внесених з добривами. Органічні добрива вносять під основні культури, а інші культури використовують їх післядію. Отже, правильне чергування культур у полях сівозміни створює сприятливіші умови для живлення рослин, ніж за беззмінних посівів.
Наявність у сівозміні сільськогосподарських культур різних біологічних особливостей є умовою сталого розвитку землеробства. Науково обрґунтоване чергування культур у сівозміні створює умови для поліпшення родючості ґрунту та одержання високих й сталих врожаїв сільськогосподарських культур.
Беззмінне вирощування — неприпустиме!
У сівозміні, порівняно з монокультурою, ефективніше використовують продовж весняно-осіннього періоду машинно-тракторний парк, значно зменшується напруження з виконанням окремих польових робіт, збільшується можливість їх виконання в оптимальні строки. Останнє сприяє зниженню втрат врожаю під час збирання, а зменшення витрат на вирощування врожаю у сівозміні за рахунок відносно меншого витрачання добрив і засобів захисту рослин робить його економічно вигіднішим. Ось чому організаційно-економічне значення сівозмін слід вважати не менш важливим, ніж агротехнічне.
Оскільки в сівозміні вища ефективність багатьох агротехнічних заходів (внесення добрив, боротьба з бур’янами, хворобами і шкідниками, захист від ерозії тощо), то стає очевидним, що роль сівозміни за умов інтенсифікації землеробства не зменшується.
За останні роки у господарствах практикують на великих площах вирощувати соняшник, ріпак на одному полі 3-5 років, що є неприпустимо!
У довготривалому (з 1964 р.) стаціонарному досліді кафедри землеробства і тваринництва Львівського національного аграрного університету тривають дослідження з вивчення продуктивності пшениці озимої, жита озимого, картоплі, кукурудзи, буряків цукрових у беззмінних посівах, залежно від органо-мінеральної і мінеральної систем удобрення.
Спрощення сівозмін без урахування традиційно існуючих основ і правил чергування культур призводить до загрозливого поширення спеціалізованих бур’янів, шкідників і хвороб, незважаючи на зростаюче використання хімічних засобів боротьби. Зокрема, пшениця озима у беззмінному посіві в 1,4-1,7 разів сильніше уражується кореневими гнилями, в 1,5-2 разів — бурою і жовтою іржею, в 1,3-4 разів — сніговою пліснявою, ніж у сівозміні. Забур’яненість посівів пшениці озимої зростає удесятеро порівняно з посівами у сівозміні. Необхідно зауважити, що на четвертий рік беззмінного вирощування пшениці озимої врожайність її зменшується удвчі-тричі.
Багаторічні дослідження свідчать про значне зростання кількості озимих і зимуючих бур’янів у посівах озимих пшениці та жита, зокрема, метлюга звичайного (Apera spica-venti L.) та кучерявця Софії (Descurainia Sophia L.). У посівах просапних культур переважали ярі та зимуючі бур’яни, такі як галінсога дрібноквіткова (Galinsoga parviflora Cav), щириця звичайна (Amarantus retroflexus L.), грицики звичайні (Capsella bursa pastoris L.), талабан польовий (Thlaspi arvense L.)
Довготривале вирощування картоплі беззмінно сприяє домінуванню лободи білої (Chenopodium album L.), плоскухи звичайної (Echinochloa crus-galli L.), галінсоги дрібноквіткової (Galinsoga parviflora Cav), щириці звичайної (Amarantus retroflexus L.). У варіантах без внесення гербіцидів у фазі повних сходів рослин картоплі серед загальної кількості бур’янів лободи білої (Chenopodium album L.) було 148-197 шт./м2 (43-53%), плоскухи звичайної (Echinochloa crus-galli L.) — 79-89 шт./м2 (21-26%), галінсоги дрібноквіткової — 51-71 шт./м2 (15-19%). Кількість інших видів бур’янів була незначною — 7-15 шт./м2 (2-4%).
У посівах кукурудзи у фазі 2-4 справжніх листків до внесення гербіциду найбільше було галінсоги дрібноквіткової (Galinsoga parviflora Cav), у варіантах із застосуванням гербіцидів — 38-54%, або 75-85 шт./м2. Серед інших були також лобода біла (Chenopodium album L.) — 8-13% (12-16 шт/м2), щириця звичайна (Amarantus retroflexus L.) — 11-20% (15-31 шт/м2) та плоскуха звичайна (Echinochloa crus-galli L.) — 4-16% (6-25 шт/м2).
У посівах буряків цукрових переважали лобода біла (Chenopodium album L.), плоскуха звичайна (Echinochloa crus-galli L.), галінсога дрібноквіткова (Galinsoga parviflora Cav), щириця звичайна (Amarantus retroflexus L.) та гірчак шорсткий (Polygonum scabrum Moench.). Зокрема, у фазі повних сходів буряків найбільше було рослин галінсоги дрібноквіткової (Galinsoga parviflora Cav) — 34-61 шт./м2 (29-38%), щириці звичайної (Amarantus retroflexus L.) — 67 шт./м2 (42%), плоскухи звичайної (Echinochloa crus-galli L.) — 51 шт./м2 (32%).
У беззмінних посівах пшениці озимої у фазі кущіння домінує триреберник непахучий (Matricaria perforata Merat.), мак дикий (Papaver rhoeas L.), зірочник середній (Stellaria media L.). Зокрема, кількість триреберника непахучого (Matricaria perforata Merat.) була найбільшою за використання мінеральної системи удобрення та без внесення гербіцидів — 101 шт./м2, або майже 59%, а у варіанті органо-мінеральної системи — 59 шт./м2 (37–43%). Мак дикий (Papaver rhoeas L.) у структурі видового складу займав 10–26%. За внесення органо-мінеральних добрив кількість волошки синьої зростала з 4–7 до 14–25 шт./м2.
У посівах жита озимого триреберник непахучий (Matricaria perforata Merat.) і мак дикий (Papaver rhoeas L.) домінували в усіх варіантах. Кількість бур’янів триреберника непахучого (Matricaria perforata Merat.) становила 29–43% (42–106 шт./м2), а маку — 33–49% (59–109 шт./м2). Крім цих бур’янів, були також зірочник середній (Stellaria media L.), підмаренник чіпкий (Galium aparine L.), волошка синя (Centaurea cyanus).
Урожайність культур відображає ефективну родючість ґрунту і дає змогу оцінити ефективність використаних агрозаходів.
Вирощування пшениці озимої беззмінно негативно вплинуло на урожай зерна впродовж усіх років дослідження. Продуктивність її становила 13,0-25,7 ц/га. Проте у середньому за 2009-2012 рр. вона зросла до 33,2 ц/га за мінерального удобрення та 35,6 ц/га на органо-мінеральному фоні вирощування. Насамперед це зумовлено використанням ефективних засобів захисту культур та стійких і високопродуктивних сортів.
Урожайність жита озимого до 1998 р. становила 34,6-37,4 ц/га, проте впродовж 1999-2008 рр. вона зменшилася до 23,8-24,2 ц/га, а протягом 2009-2012 років зросла на 10 ц.
Нині особисті селянські й фермерські господарства часто допускають беззмінне вирощування картоплі, яку за відсутності нематоди відносять до слабочутливих до беззмінного вирощування культур. Дослідженнями кафедри землеробства і тваринництва Львівського НАУ встановлено ефективність використання органо-мінеральної системи удобрення, урожайність бульб картоплі за якої становить 71-248 ц/га, а за внесення лише мінеральних добрив — 62-214 ц/га. Найменшою продуктивність була у 1994-1998 рр. дослідження — 63-71 ц/га.
Використання стійких до шкідливих організмів сортів та ефективних пестицидів сприяє зростанню урожайності картоплі. У середньому за чотири роки дослідження (2009-2012 рр.) урожайність бульб становила за органо-мінеральної системи — 248 ц/га, а за мінеральної — 214 ц/га. Погіршення родючості ґрунту у варіантах мінеральної системи удобрення спричинює зменшення врожайності картоплі на 36 ц/га, або на 14,3%, порівняно до органо-мінеральної системи удобрення. Найвищий урожай картоплі був 2009 року — 260–291 ц/га бульб.
Серед усіх культур у досліді кукурудза є найстійкішою до беззмінного вирощування та систем удобрення. Продовж періоду дослідження вона стабільно формувала значну зелену масу. Зокрема, за внесення лише мінеральних добрив нормою N120P90K90 урожай кукурудзи на силос за 2009-2012 рр. становив 426 ц/га, що на 42 ц/га менше, ніж у варіанті за внесення 10 т/га гною та повних мінеральних добрив (N70P60K30).
Вплив системи удобрення на формування продуктивності найсильніше відчувається на посівах буряків цукрових. Зокрема, їх продуктивність за мінеральної системи удобрення у 2009 та 2010 роках була меншою на 59 ц/га та 34 ц/га порівняно із органо-мінеральною системою удобрення. Урожайність коренеплодів буряків у середньому за наведені перші три періоди не перевищувала 300 ц/га. Однак у середньому за 2009-2012 рр. вона зросла у варіантах органо-мінеральної системи удобрення до 327 ц/га. Зростання врожайності зумовлено використанням гібриду Лавінія та сприятливими кліматичними умовами, особливо 2011 р., за яких продуктивність буряків становила понад 500 ц/га.
Висновки
Вплив сівозмін поширюється на всі аспекти життя рослин і на процеси, які відбуваються у ґрунті, оскільки за широтою своєї дії на ґрунт та рослину сівозміна не має рівноцінних заходів. Науково обґрунтоване чергування культур нерозривно пов’язане з усіма технологічними процесами, зокрема, із системою обробітку ґрунту та удобрення, насінництвом, заходами боротьби з ерозією ґрунту, бур’янами, хворобами й шкідниками, — сівозміна є основою для всіх технологічних заходів.
Домінантними є екологічні причини чергування культур, які формуються за комплексом чинників під впливом антропогенезу, техногенезу, а також за умов недотримання правильного і повного науково обґрунтованого чергування культур у полях сівозміни. Саме ці причини на сьогодні і є практично визначальними у стані і розвитку сучасного аграрного виробництва.
Наявність у сівозміні сільськогосподарських культур із різними біологічними особливостями є умовою стійкості землеробства. Правильний набір і чергування культур у сівозміні створює умови для підвищення рівня родючості ґрунту та одержання високих урожаїв сільськогосподарських культур.
В умовах Західного Лісостепу України беззмінно 50-річне вирощування сільськогосподарських культур негативно вплинуло на родючість ґрунту, є причиною збільшення забур’яненості та розвитку спеціалізованих бур’янів. Найменший негативний вплив на ґрунт має жито озиме. Найстійкішою до беззмінного вирощування була кукурудза, урожайність якої упродовж багаторічного дослідження становила 400-436 ц/га. Вплив систем удобрення найістотніше позначається на продуктивності буряків цукрових.
Таким чином, за сучасних умов господарювання українським аграріям не доцільно вирощувати сільськогосподарські культури у беззмінних посівах. За науково обґрунтованого чергування культур поліпшуються умови життєдіяльності мікроорганізмів, зростає продуктивність агроценозу, покращується якість продукції та екологічний стан навколишнього природного середовища.
