1.1. Современные проблемы современного земледелия

Система земледелия - форма земледелия, представляющая комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных и организационных мероприятий, характеризующихся интенсивностью использования земли, способами восстановления и повышения плодородия почвы с целью получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

В современных условиях в связи с возросшими задачами и интенсификацией сельского хозяйства понятие системы земледелия значительно усложнилось. Под современной системой земледелием понимают высокопродуктивное, устойчивое, экологически обоснованное и экономически эффективное производство высококачественной продукции растениеводства при рациональном использовании земли и воспроизводстве почвенного плодородия.

Современная система земледелия должна обеспечивать защиту почвы от водной эрозии и дефляции, успешное регулирование водного режима, экологическую безопасность и охрану окружающей среды (водоемов, лесов и др.) от загрязнения пестицидами и минеральными удобрениями, создание благоприятных условий для роста и развития сельскохозяйственных культур, труда и жизни человека.

Отличительной особенностью современной системы земледелия является агроландшафтный подход к их разработке и совершенствованию. Это значит, что они должны быть хорошо адаптированы к местным ландшафтам, отвечать требованиям экологической чистоты и создавать предпосылки для рационального использования земли и повышения почвенного плодородия, получения высоких и устойчивых урожаев.

Адаптивно-ландшафтная система земледелия это система использования земли, направленная на производство продукции с учётом экономических и материальных ресурсов и обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводства повышенного плодородия.

В соответствии с принятой в агрономии классификацией в настоящее время наибольшее распространение получили следующие системы земледелия.

Зернопаровая почвозащитная система земледелия возникла на базе паровой системы земледелия в условиях засушливых степей Северного Кавказа, Поволжья, Зауралья, Западной Сибири, Северного Казахстана. В структуре посевных площадей преобладают зерновые продовольственные (пшеница, рожь) и фуражные (ячмень, овес) культуры. Важную роль в устойчивом производстве и высоком выходе зерна играет наличие в севооборотах этой системы чистого пара (до 25% общей площади пашни).

Воспроизводство плодородия почвы обеспечивается применением органических и минеральных удобрений в сочетании с почвозащитной системой обработки почвы, полосным размещением посевов и чистого пара, кулисами, с влагонакоплением и очищением почвы от сорняков в паровых полях.

Зернопаропропашная почвозащитная система земледелия более интенсивная, чем зернопаровая, широко используется в зерноживотноводческих хозяйствах Центрально-Черноземной зоны, Северного Кавказа, Поволжья, Сибири и других районов. В севооборотах большая часть пашни занята зерновыми и пропашными культурами при наличии чистого пара. Такая структура посевных площадей гарантирует высокий выход зерна, кормов и другой продукции с 1 га площади пашни.

При большом выносе питательных веществ воспроизводство плодородия почвы достигается высокими дозами органических и минеральных удобрений в сочетании с почвозащитными мероприятиями против водной эрозии.

Зернопропашная почвозащитная система земледелия как одна из самых интенсивных характеризуется преобладанием в структуре посевных площадей только зерновых и пропашных культур и отсутствием чистого пара. Применяется в хозяйствах зерноживотноводческого направления в Центрально-Черноземном, Центральном, Волго-Вятском и других районах, относительно меньше подвергаемых угрозе засух, чем южные районы России.

Воспроизводство плодородия почвы обеспечивается высокими дозами органических и минеральных удобрений на фоне рациональной системы обработки в сочетании с почвозащитными мероприятиями и применением гербицидов.

Зернотравяная, или улучшенная зерновая почвозащитная система земледелия, в севооборотах которой не менее половины площади пашни занимают зерновые культуры, а остальную часть - многолетние и однолетние травы; при отсутствии чистых паров применяют посевы промежуточных культур. Обеспечивает средний выход зерна и высокий выход сочных и грубых травяных кормов с 1 га севооборотной площади. Применяется в хозяйствах животноводческого направления лесной, лесостепной зон и в других районах с достаточным увлажнением (450-700 мм осадков), при орошении и на склоновых землях.

Воспроизводство плодородия почвы обеспечивается за счет посевов многолетних трав, внесения органических и минеральных удобрений при высоком уровне защиты почвы от эрозии и экологической чистоте технологии.

Плодосменная система земледелия - это система, при которой зерновые культуры занимают не больше половины севооборотной площади, а на остальной части размещают бобовые и пропашные культуры. Применяются посевы промежуточных культур. Обеспечивается наибольший выход растениеводческой продукции с 1 га пашни в хозяйствах с многоотраслевой структурой в лесной, лесостепной зонах и на орошаемых землях.

Воспроизводство плодородия почвы обеспечивается за счет высоких доз органических и минеральных удобрений и оптимального чередования культур в плодосменном севообороте в сочетании с почвозащитными мероприятиями против водной эрозии.

Травопольная система земледелия - основа интенсивного кормопроизводства в хозяйствах с крупными мясо-молочными животноводческими комплексами, обеспечивающая выход с 1 га севооборотной площади до 10 т корм. ед. В отличие от известной в истории земледелия травопольной системы В.Р. Вильямса эта современная система земледелия характеризуется преобладанием посевов многолетних и однолетних трав при незначительном удельном весе пропашных кормовых культур. Применяется в районах достаточного и избыточного увлажнения, на орошаемых и склоновых землях.

Воспроизводство плодородия почвы с окультуриванием и углублением пахотного слоя дерново-подзолистых и других малоплодородных почв, их защита от водной эрозии обеспечиваются за счет интенсивного использования многолетних трав, высоких доз органических и минеральных удобрений.

Пропашная (промышленно-заводская) система земледелия, при которой большую часть пашни занимают под пропашные культуры-овощные, сахарную свеклу, картофель, кукурузу, хлопчатник и др. Применяют повторные и промежуточные культуры. Обеспечивается высокий выход продукции с 1 га севооборотной площади, но со значительным выносом питательных веществ и физическими нагрузками на почву (уплотнение, распыление). Распространена в пригородных хозяйствах овощекартофелеводческого направления, в южных хозяйствах, специализирующихся на производстве интенсивных пропашных культур - сахарной свеклы, кукурузы на зерно, хлопчатника, клещевины, подсолнечника

Воспроизводство плодородия почвы обеспечивается за счет больших доз органических и минеральных удобрении с обязательным применением почвозащитных и почвоулучшающих мероприятий. Защиту растений от сорняков, вредителей и болезней проводят с помощью интегрированной системы применения химических и биологических методов.

Кроме основных перечисленных систем земледелия, в разнообразных почвенно-климатических условиях России возможно применение и других, как традиционных, так и появляющихся новых альтернативных систем земледелия.

Глубокие изменения в общественно-политической сфере, в социально-экономической жизни России определили необходимость совершенствования и развития систем земледелия. Это связано с многоукладностью сельскохозяйственного производства в условиях перехода к рыночной экономике, обострением экологических проблем на фоне большого количества землевладельцев, частной собственности на землю.

В этих обстоятельствах возрастает значение агроландшафтного подхода к разработке и совершенствованию зональных систем земледелия. Это значит, что они должны быть хорошо адаптированы, т.е. увязаны с местным ландшафтом, отвечать требованиям экологической чистоты и создавать предпосылки для рационального использования земли и повышения почвенного плодородия, для получения высоких и устойчивых урожаев. Основополагающей становится задача формирования адаптивно-ландшафтного земледелия, тесно увязанного с ландшафтной экологией в конкретных почвенно-климатических условиях.

1.2. Интенсификация земледелия как необходимое условие повышение эффективности использования земли

Однако в новых условиях при переходе к рынку, положение в земледелии заметно осложнилось: севообороты стали грубо нарушаться, уменьшилось в несколько раз внесение органических и минеральных удобрений, сократилось применение защитных мероприятий. Нарушение системы земледелия привело к тому, что стало падать плодородие почвы, ухудшаться фитосанитарное состояние полей. Создалось реальная угроза трансформирования некоторых пахотных земель в разряд пастбищных или других менее ценных категорий с/х угодий.

В этих условиях, а также в связи с/х предприятий возникла необходимость пересмотра систем ведения хозяйствования, в том числе и систем земледелия.

Разрабатывая и совершенствуя системы земледелия для каждого конкретного хозяйства, необходимо:

- обеспечить воспроизводство плодородия почв;

- усовершенствовать системы земледелия и агротехнологии, сделав их наименее затратными и высоко производительными, добиться экологической безопасности производства;

- повысить урожаи, валовые сборы с/х культур, сделать их стабильными;

- обеспечить должное качество с/х продукции;

- сохранить почву, водные ресурсы и ландшафты в целом от деградации и загрязнения.

Для решения этих задач потребуется комплекс мер и не мало времени и средств.

Для борьбы с засухой и эрозией требуется увеличить облесённость территорий за счёт формирования систем поле защитных насаждений.

Основой устойчивости земледелия является правильное использование пашни с оптимальным количеством в севообороте паров, зерновых пропашных, культур и многолетних трав.

Длительное использование чернозёмов в ЦЧЗ, при недостаточной культуре земледелия привела к существенному снижению плодородия. Негативным фактором является снижение содержания гумуса в пахотном слое почвы на 20-25 %.

Для предотвращения дальнейшей деградации плодородия плодородия, прежде всего необходимо обеспечить бездефицитный баланс содержания органического вещества. Это возможно экономично сделать только на основе биологизации земледелия (освоение плодосменных севооборотов, использование соломы на удобрения, возделывание промышленных культур на зелённый корм и сидерацию).

Для обеспечения положительного баланса гумуса в ЦЧП необходимо ежегодно вносить на 1га севооборотной площади 10-15т навоза. В опытах по запашки биологического урожая соломы озимой пшеницы, потери гумуса в почве уменьшились на 50-70% по сравнению с контролем.

Наиболее действенным средством регулирования баланса органического вещества в агроценозах является возделывание многолетних бобовых трав(эспарцета, донника, люцерны).

Сейчас почти во всех хозяйствах, особенно крупных, целесообразно иметь минимум две системы земледелия, различающиеся степенью интенсификации производства, т.е. уровнем применения техники, мелиорации земель, удобрений, пестицидов и других средств интенсификации, в зависимости от почвенно-климатических и экономических условий.

На землях с высоким и средним плодородием, преимущественно плакорных, целесообразно применять интенсивные системы земледелия, соответствующие севообороты и агротехнологии выращивания в основном ценных (доходных) и требовательных к уровню питания культур. На землях с невысоким и низким плодородием, особенно склоновых, подверженных эрозии должны быть использованы экстенсивные системы земледелия с минимальным применением средств интенсификации или вовсе без них. Здесь в основном нужно выращивать многолетние травы длительного пользования, некоторые другие малозатратные кормовые культуры и зерновые.

Соотношение земельных площадей с различными системами земледелия определяется конкретными природно-климатическими и экономическими условиями хозяйств. При этом севообороты целесообразно строить по подобию естественных ценозов, т.е. каждое их поле должно представлять собой многокомпонентный культурный агропедоценоз. Основные составляющие элементы таких полей - смешанные и совместные посевы, в основном зерновых и кормовых культур при приоритете бобовых; промежуточные посевы как источник дополнительной продукции в основном на кормовые цели и зеленое удобрение и сидеральный пар.

Вот пример севооборота с сидератами, смешанными и совместными посевами: сидеральный пар (редька масличная) - озимая пшеница, пожнивно пелюшка на сидерат - сахарная свекла - ячмень яровой (на зерно) с подсевом клевера (на сидерат при отрастании после уборки ячменя) - кукуруза совместно с соей (по схеме два ряда кукурузы и один ряд сои). [9]

Систему удобрения целесообразно строить на основе балансового метода расчета потребности культур в питательных веществах с учетом максимального использования местных органических и других удобрений (в основном соломы), а также различных, пригодных для этого отходов. Для экономии денежных средств минеральные удобрения следует применять ограниченно. Важно обеспечить максимальную окупаемость действующих веществ удобрений прибавкой урожая и повышением его качества. Для этого необходимо применять высокоэффективные способы внесения удобрений: в виде подкормок, локально.

Главной функцией механической обработки почвы должно стать создание выровненного, рыхлого мелкокомковатого верхнего слоя почвы, что позволяет правильно заделать семена при посеве, уменьшить количество сорняков. На черноземах и других почвах с высоким содержанием гумуса (3,7% и выше), равновесная плотность которых близка к оптимальной для основных культур, обработка должна быть мульчирующей (с сохранением растительных остатков на поверхности поля) как противоэрозионное средство и для предотвращения корки на поверхности почвы. На преобладающих почвах России должна применяться примерно следующая обработка почвы.

Основная - главным образом систематическое многократное мелкое (до 10 см) рыхление безотвальными орудиями в агрегате с катком или бороной в осенний период; на эрозионно опасных. почвах дополнительно проводят щелевание на глубину до 40-50 см с расстоянием между щелями 5-10 см.

В условиях избыточного увлажнения и при поливе на почвах тяжелого механического состава с плотностью более 1,35 г/см3 и содержанием гумуса менее 3,7%, а также на солонцеватых может применяться основная безотвальная обработка на глубину 20 см и более, но как временная мера, пока мелиоративные мероприятия не обеспечат окультуривание этих почв.

Предпосевная обработка - предварительное сплошное, поверхностное (на 4-6 см) рыхление и последующее локальное рыхление на 10-15 см в зоне будущих рядков растений при одновременном посеве семян и внесении в рядки удобрений комбинированными орудиями.

В период ухода за растениями - довсходовое и послевсходовое сплошное мелкое рыхление и рыхление почвы в междурядьях растений, при необходимости с окучиванием.

В борьбе с сорняками главная роль должна принадлежать агротехническим предупредительным мерам (севооборот, промежуточные посевы культур, посев хорошо очищенными семенами, правильное компостирование и хранение навоза и т.д.) и истребительным (в основном путем своевременной и агротехнически направленной обработки почвы в паровых полях, в системах основной и предпосевной обработок и при уходе за посевами). Для экономии средств гербициды целесообразно применять только с учетом экономического порога вредоносности сорняков в зонах рядков. Применение химических средств защиты растений должно быть минимальным, с использованием наиболее эффективных современных препаратов и способов, исключающих загрязнение урожая и окружающей среды.

Для снижения дефицита питательных веществ в почве и повышения урожайности культур необходимо рационально использовать в качестве удобрения местные органические вещества: подстилочный и бесподстилочный навоз, некормовую солому, дефекат, известь, куриный помет. Все большую актуальность приобретает внедрение сидеральных паров. Согласно данным нашего института, лучшей сидеральной культурой в условиях Воронежской области является озимая рожь, с которой в почву, без применения минеральных удобрений, поступает 5,5 т/га сухого органического вещества, а при внесении под рожь N60 Р60 К60 - свыше 8,5 т/га. Это способствует формированию высокого потенциального плодородия почвы, как и при внесении 40 т/га навоза. В случае гибели озимой ржи в качестве сидеральной культуры можно использовать гречиху.

В настоящее время большой практический и научный интерес представляет использование соломы зерновых и зернобобовых культур в качестве органического удобрения, что не требует больших затрат и доступно любому хозяйству. Поданным М.Н. Новикова (1994), в земледелии Российской Федерации ежегодно можно использовать на удобрение (без отчуждения с полей) до 45-50 млн. т соломы, что по содержанию органического вещества соответствует 150 млн. т подстилочного навоза.

Об эффективности соломы как удобрения можно судить по результатам исследований, проведенных в течение 16 лет на Юрьев-Польском государственном сортоиспытательном участке (ГСУ) Владимирской области на серой лесной тяжелосуглинистой почве. Здесь испытывается биологическая система земледелия в зерновом 8-польном севообороте с ограниченным применением минеральных удобрений и пестицидов. Воспроизводство почвенного плодородия осуществляется в основном за счет подстилочного навоза, вносимого полной дозой один раз за ротацию севооборота, и использования на удобрение урожая соломы зерновых культур.

Установлено, что на тяжелых лесных почвах наиболее эффективна неглубокая заделка измельченной соломы дисковой бороной. При этом вблизи поверхности почвы создается слой из растительных остатков, выполняющий почвозащитную роль, особенно для снижения водной эрозии.

Анализ многолетней динамики содержания гумуса в пахотных серых лесных почвах ГСУ показал, что в годы интенсивной химизации его содержание снизилось с 2,9% (1938 г) до 2,2-2,4%. Продолжение ведения земледелия традиционными методами привело бы к дальнейшей деградации гумуса. Практикуемые за последние 16 лет внесение 100 т/га подстилочного навоза один раз за ротацию в поле чистого пара и систематическая (4 раза за ротацию) заделка 4-6 т/га соломы обеспечило к 2000 г. повышение содержания гумуса до 2,9-3,2%. При этом улучшилось и его качество: усилилось формирование сгусткового гумуса, микроагрегатов округлой формы и т.д. Систематическое внесение соломы на полях экспериментального севооборота способствует не только обогащению пахотного слоя органическим веществом, но и необходимыми для нормального функционирования агроценоза биофильными элементами. Ежегодно с соломой в расчете на гектар в биологический круговорот возвращается в среднем 25 кг калия, около 12 кг азота, 104 г цинка, 15,6 г бора.

Важнейшим показателем эффективности любой системы земледелия или отдельных ее элементов является урожайность возделываемых культур. Получение стабильных урожаев зерновых и зернобобовых за последние 16 лет - более 40 ц/га (50-60 ц/га в лучшие годы) на полях ГСУ свидетельствует о перспективности системы с широким применением элементов биологизации. Существующие технологии применения средств защиты растений предполагают раздельное внесение пестицидов, что зачастую биологически неэффективно, экономически невыгодно, экологически небезопасно.

В условиях адаптивного растениеводства разрабатываются интегрированные системы защиты растений от вредных объектов с минимальной экологической, токсической нагрузкой на почву, растение, энтомофагов, животных и человека. Они включают агротехнические, биологические и химические мероприятия с использованием нового поколения пестицидов.

Важное звено интегрированной системы защиты - обработка семян сельскохозяйственных культур протравителями. Это один из выгодных и экологически безопасных способов защиты растений.

2. Природно-климатические и организационно-экономические условия производства