История развития и классификация современных систем земледелия

В XVIII в. первые русские агрономы-ученые А. Т. Болотов и И. М. Комов попытались дать научное определение и обоснование системе земледелия. Они разделяли системы земледелия по способу повышения плодородия почвы (залежь, перелог, пар и т. д.). Главным же условием увеличения урожайности они считали правильное сочетание хлебопашества и скотоводства.

В работе «О системах земледелия» (1866) А. В. Советов впервые дал определение системы земледелия: «Различные формы, в которых выражается тот или другой способ землевозделывания, принято называть системами земледелия».

В настоящее время под системой земледелия понимают комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных и организационных мероприятий, направленный на эффективное использование земли и других ресурсов, сохранение и повышение плодородия почвы, получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Системы земледелия имеют богатую историю развития. Они возникали и сменялись в зависимости от развития производительных сил общества и научно-технического прогресса. Роль социально-экономических отношений при освоении систем земледелия особо подчеркивали первый доктор сельскохозяйственных наук в России А. В. Советов, а выдающийся российский ученый К. А. Тимирязев говорил, что культура поля всегда шла рука об руку с культурой человека.

Системы земледелия подразделялись ранее по признакам основных мероприятий, направленных на повышение плодородия почвы, или же они назывались по характеру севооборота, так как именно от него зависели важнейшие организационные и агротехнические мероприятия. Системы земледелия менялись с развитием сельскохозяйственного производства, каждая соответствовала степеням интенсивности возделывания сельскохозяйственных культур, по которым системы подразделяются на четыре группы: примитивные, экстенсивные, переходные и интенсивные.

Примитивные системы земледелия характеризуются очень малой площадью земли, обрабатываемой под посевы культур (25 % и меньше). Восстановление плодородия почв в этих системах возлагалось полностью на естественные процессы природы. К ним относятся подсечно-огневая, лесопольная, залежная и переложная системы земледелия.

Подсечно-огневая система земледелия возникла в лесной зоне умеренного климата при первобытно-общинном строе. При освоении земли, заросшей лесом, человек использовал стихию огня. После сжигания леса или остатков деревьев почва обогащалась золой, содержащей питательные вещества для растений, а также нейтрализовалась избыточная кис38 культурных растений лотность, что способствовало повышению ее плодородия. На таких почвах в течение 2-3-х лет получали урожай (зерновых, льна). Плодородие падало, ухудшались физико-химические свойства почвы, затухали микробиологические процессы. Участок бросали, сжигали другой массив. Это было варварское земледелие, уничтожающее леса. Сгорала при этом лесная подстилка и органическое вещество почвы. Подсечно-огневая система земледелия сохранялась до конца XIX в.

Подсечно-огневая система земледелия постепенно сменилась лесопольной, основу которой составляло чередование посевов однолетних растений с лесом. Подсечно-огневая и лесопольная системы земледелия имелись на территории Беларуси. В степных районах, где под пашню осваивались земли, занятые травянистой растительностью с высоким естественным плодородием, сложилась залежная и переложная системы земледелия.

При залежной системе земледелия участки целины распахивались под зерновые культуры (пшеницу, ячмень, просо и др.) и лен. Они возделывались бессменно в течение 3—4 лет. Повторные посевы на одном и том же поле и низкая агротехника приводили к засорению, одностороннему истощению почвы питательными веществами и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. После того как урожаи переставали удовлетворять потребности человека, распаханные участки забрасывали и начинали распахивать новые целинные земли. Такая система земледелия была возможна только при наличии огромной площади нетронутых земель и очень малом количестве населения.

С ростом населения и появлением частной собственности на землю резервы целинных земель с каждым годом уменьшались, и человек был вынужден прибегать к распашке ранее обрабатываемых участков. Это привело к переходу залежной системы в переложную. Она основана на сознательной смене земель, находящихся под культурой, на угодья, временно оставляемые под перелог для восстановления утраченного плодородия. Как и при залежной, при переложной системе земледелия восстановление плодородия почвы происходило естественным путем без вмешательства человека. При этой системе земледелия появились более совершенные мотыги и лопаты, деревянная соха заменилась плугом с железным лемехом и отвалом. Вместо мелкой безотвальной обработки почвы начала появляться глубокая и отвальная. Развитие переложной системы земледелия относят к рабовладельческому и феодальному строю. В отдельных районах Украины и Средней Азии она сохранялась до XIX в.

Экстенсивные системы земледелия (паровая и многопольно-травяная) характеризуются тем, что все пахотопригодные земли или большая их площадь превращают в пашню, значительная часть которой отводится под пары. Высеваются при этих системах в основном зерновые культуры; кормовые и технические культуры не высевают, или они занимают незначи(исторический обзор) 39 тельные площади. Плодородие почвы поддерживается природными факторами, направляемыми в той или иной мере человеком (обработка пара, посев трав) и в меньшей мере — промышленными средствами производства (машинами, удобрениями и др.), а также мелиорацией.

Как эволюция систем земледелия защищает почву от истощения

Эволюция систем земледелия показывает, как дефицит свободных площадей заставляет оптимизировать севообороты. Нарушение баланса между зерновыми, парами и кормовыми угодьями в прошлом приводило к резкому падению урожаев. Понимание этих закономерностей помогает современному агроному избежать истощения почвы на своих полях.

Паровая система сменила переложную, когда в хозяйствах возникла нехватка свободных земель. Сроки отдыха пашни сокращались постепенно — с 15, 10 и 5 лет всего до одного года. Этот период одногодичного отдыха (пар) стали активно обрабатывать: уничтожали сорняки, накапливали влагу и мобилизовали питательные вещества в почве.

Внедрение чистых паров позволило расширить посевы под зерновые культуры. На первых порах урожайность поддерживали за счет навоза, который в избытке получали с естественных сенокосов. В этот период на полях Беларуси преобладали трехпольные севообороты (пар — озимые — яровые), хотя применялись и двухпольные схемы.

Затем с ростом населения луга и пастбища начали распахивать под зерновой клин. Это резко сократило поголовье скота, вызвало дефицит органики и остановило рост урожаев. Примитивная обработка разрушала структуру почвы и провоцировала сильное засорение посевов. В России паровая система оставалась господствующей до 30-х годов XX века.

В некоторых регионах на основе паровой структуры сформировалась выгонная (многопольно-травяная) система. Половину площади здесь отводили под многолетние травы на сено и выпас, а остальную часть занимали зерновые. В чистом виде в нашей стране система не распространилась, но она включала 40 культурных растений. В дальнейшем в нечерноземной зоне паровая система сменилась зернотравяной, а в черноземной — паропропашной.

В 20-х годах XX века на основе обобщения опыта предшественников была разработана травопольная система земледелия. Ее базовый принцип состоит в том, что высокое плодородие обеспечивает только мелкокомковатая и водопрочная структура почвы. Такое состояние создается исключительно при выращивании смеси многолетних злаковых и бобовых трав.

В рамках этой концепции устойчивые урожаи связывали только со структурной почвой. Возделывание однолетних растений рассматривалось как фактор неизбежного ухудшения структуры и снижения плодородия. Поддержание структуры определяло всю агротехнику, включая обработку почвы и мелиорацию. Современная практика подтверждает роль трав в окультуривании полей, но решение проблемы не ограничивается только травосеянием.

Травосеяние рассматривалось как ключевой способ улучшения пашни благодаря следующим факторам:

• интенсивное обогащение почвы гумусом;
• восстановление водопрочной структуры;
• естественная дезинфекция пахотного слоя;
• активное накопление связного азота.

Практика построения зернотравяных и паропропашных севооборотов

Зернотравяная (улучшенная зерновая) система строилась на введении в оборот многолетних кормовых трав двух- и трехгодичного пользования. Пропашные и зернобобовые культуры здесь практически отсутствовали или занимали минимальные площади. Плодородие поддерживали за счет трав, паровой обработки и внесения навоза. Данная система активно применялась на полях Беларуси.

• Доля зерновых культур — от половины до 2/3 пашни
• Доля чистых паров — 15—20 %
• Доля многолетних трав — 20—30 %

Примером практической реализации служил восьмипольный зернотравяной севооборот. Он отличался от стандартных парозерновых схем присутствием льна и многолетних трав. Чередование культур в нем подчинялось строгой последовательности восстановления плодородия.

1. Черный пар
2. Озимые с подсевом клевера с тимофеевкой
3. Клевер с тимофеевкой 1-го года пользования
4. Клевер с тимофеевкой 2-го года пользования
5. Лен
6. Черный пар
7. Озимые
8. Яровые зерновые

Введение пропашного полей (сахарной свеклы, картофеля, подсолнечника, кукурузы) в парозерновые севообороты привело к возникновению паропропашной системы. Зерновые культуры здесь занимают 50—70 % пашни, пропашные, зернобобовые и крупяные — 15—25 %, чистые пары — 15—25 %. Плодородие почвы поддерживается за счет интенсивной обработки в паровых и пропашных полях, внесением удобрений, применением мер по накоплению и сохранению влаги. Пример паропропашного севооборота: пар чистый; озимые; картофель; яровые зерновые.

В настоящее время паропропашная система земледелия широко применяется в зерновых районах юга и юго-востока европейской части России. В этих районах она наиболее эффективна. В современных условиях ее с полным правом относят к группе интенсивных систем земледелия.

Интенсивные системы земледелия в отличие от примитивных, экстенсивных и переходных базируются на применении производственных факторов воздействия на плодородие почвы. В них все пахотоспособные земли должны быть использованы под посевы ценных продовольственных, технических и кормовых культур, а естественные кормовые угодья должны быть превращены в культурные высокопродуктивные сенокосы и пастбища. Плодородие почвы при этих системах повышается за счет внесения увеличивающегося количества органических и минеральных удобрений, правильной механической обработки почвы, внедрения наиболее урожайных сортов культурных растений, применения агротехнических, химических и биологических мер борьбы с сорняками, болезнями и вредителями растений, а также необходимых мелиоративных мероприятий. Набор культур и их соотношение устанавливается в зависимости от специализации хозяйства и природно-экономических условий.

К интенсивным системам земледелия относятся: плодосменная, зернопропашная и пропашная.

Из них наиболее распространена плодосменная система. Она возникла со сменой феодального строя на капиталистический, создавший новые условия в общественной жизни и требования к земледелию. Впервые она появилась в Бельгии, Голландии, Франции и Германии в XVI—XVII вв., но развитие получила в Англии во второй половине XVIII в. В структуру посевных площадей этой системы входило 50 % зерновых, 25 % пропашных и 25 % бобовых культур. Примером плодосменного севооборота может служить впервые введенный в Англии в графстве Норфолк 4-польный севооборот со следующим чередованием культур: клевер красный; озимые; пропашные; яровые зерновые с подсевом клевера. Зерновые здесь чередуются с пропашными и бобовыми, чистый пар заменен занятым. В этом 42 культурных растений севообороте в полной мере реализуются естественнонаучные принципы чередования культур. Плодосменная система позволила заметно повысить урожайность сельскохозяйственных культур и улучшить использование земли в странах Западной Европы. Для этой системы характерно то, что чисто зерновое хозяйство уступило место хозяйству с развитым животноводством, с возделыванием пропашных и бобовых культур.

Восстановление и повышение плодородия почвы при этой системе предусматривается главным образом за счет техники, удобрений, более совершенной обработки почвы и правильного чередования культур в севообороте. В дореволюционной России и Беларуси плодосменная система земледелия не нашла широкого применения в помещичьих и крестьянских хозяйствах из-за их слабости и технической отсталости. В настоящее время в нашей республике она успешно используется в хозяйствах различного направления.

Зернопропашная система возможна в районах, хорошо обеспеченных влагой, и в условиях орошения. На долю зерновых в ней приходится 60— 70 %, а остальная площадь отводится под пропашные и другие незерновые культуры, здесь зерновые выращивают в повторных посевах.

Пропашной (промышленно-заводской) можно назвать систему земледелия, в которой большая часть пашни используется под пропашные культуры. Она относится к наиболее интенсивным. Ее применяют в хозяйствах, выращивающих высокопродуктивные кормовые и технические культуры (кукурузу, сою, кормовую морковь, сахарную свеклу, хлопчатник, подсолнечник и др.), а также в специализированных картофельных хозяйствах. Здесь широко используются повторные посевы пропашных и выращивают промежуточные культуры. Чистых паров в ней нет.

Для повышения плодородия почвы в пропашной системе большое значение имеет интенсивная обработка почвы, высокие дозы органических и минеральных удобрений, своевременное уничтожение сорняков, осушение избыточно увлажненных земель, орошение в засушливых районах, борьба с эрозией почвы, особенно с водной.

В настоящее время в Республике Беларусь преобладают следующие системы земледелия: зернотравяная, зернопропашная, пропашная, плодосменная, сидеральная и почвозащитная зернокормовая.

Зернотравяная система используется в хозяйствах зерноживотноводческого направления. Основой ее является зернотравяной севооборот с наличием двух групп культур — зерновых и многолетних трав. При

в Беларуси 43 включении в такие севообороты пропашных культур эта система может переходить в более интенсивную плодосменную систему земледелия.

Зернопропашная система, как и зернотравяная, применяется в хозяйствах зерноживотноводческого направления. Основу ее составляют зернопропашные севообороты, в которых 60—70 % площади занимают зерновые и 30—40 % — пропашные и другие незерновые культуры.

Пропашная система земледелия чаще встречается в пригородных овощеводческих и специализированных картофельных хозяйствах. Это наиболее интенсивная из всех систем. В севооборотах ее большая часть пашни отводится под пропашные культуры.

Наиболее распространена плодосменная система. Она применяется в хозяйствах с разнообразным набором культур (кормовые, зерновые, картофель, овощные и др.). Севообороты здесь без чистого пара. Около половины площади их занимают зерновые, остальную — бобовые и пропашные культуры. Это позволяет осуществлять в них принцип плодосмена. В хозяйствах, высевающих лен, осваивают плодосменные системы льнокормового направления.

Сидеральная система распространена в хозяйствах, расположенных на песчаных почвах. В севооборотах ее широко используют сидеральные культуры:

• люпин
• сераделла
• донник
• пелюшка и др.

Почвозащитная зернокормовая система встречается на осушенных торфяно-болотных почвах. Для охраны и рационального использования торфяных почв на них вводят специальные севообороты, 60—70 % площади которых отводится под многолетние травы и 30—40 % — под зерновые сплошного сева. Широко проводятся почвозащитные агротехнические (обработка, посев) и другие мероприятия (агролесомелиорация, возводятся гидротехнические сооружения).

В Республике Беларусь для большинства регионов структура посевных площадей сложилась исторически. Научно обоснована следующая структура посевов:

Такая структура позволяет иметь оптимальный севооборот или систему севооборотов с правильным чередованием культур. В данном случае 8-польный севооборот, в котором четыре поля зерновых, поле пропашных, поле любой технической культуры, два поля клевера одногодичного пользования, или одно поле клевера и одно — однолетних трав и кукурузы. Такой севооборот позволит увеличить валовый сбор растениеводческой продукции на 15—20 %, будет способствовать воспроизводству почвенного плодородия, улучшению фитосанитарной ситуации посевов и почвы, защите от сорняков, болезней и вредителей. 44 культурных растений

Через Республику Беларусь проходит граница Евроазиатской темнохвойной и Европейской широколиственной лесорастительных зон. В них выделяют три подзоны: северная — елово-широколиственных лесов; центральная — елово-грабовых дубрав; южная — широколиственно-сосновых лесов. В этих трех подзонах выделяют еще районы: Западно-Двинский, Ошмянско-Минский, Оршанско-Могилевский, Березинско-Предполесский, Неманско-Предполесский, Бугско-Полесский и Полесско-Приднепровский.

Южная граница распространения темнохвойных лесов приближенно совпадает с границей агроклиматической зоны с суммой активных температур больше 2200 °С и меньше этого значения соответственно. Северная граница распространения широколиственно-сосновых лесов примерно соответствует линии, разделяющей территории с длительностью периода температуры воздуха выше 10 °С более 150 дней в году и менее этого периода. Природно-экономические зоны Беларуси отличаются благодаря этим

Рис. 3. Геоботанические зоны Беларуси: подзоны: А — дубово-темнохвойных лесов; Б — грабово-дубовотемнохвойных лесов; В — широколиственно-сосновых лесов; округа: 1 – Западно-Двинский; 2 — Ошмянско-Минский; 3 —

Оршанско-Могилевский; 4 — Неманско-Предполесский; 5 —

Березинско-Предполесский; 6 — Бугско-Полесский; 7 — ПолесскоПриднепровский

Рис. 4. Изменение границ агроклиматических областей Беларуси: а — границы агроклиматических областей по А. Х. Шкляру (1973 г.); б — границы агроклиматических областей по В. И. Мельнику за период 1989—2005 гг.; агроклиматические области: I — Северная; II — Центральная; III — Южная; IV — Новая 46 культурных растений природно-климатическим параметрам, а также благодаря характеру рельефа местности, почвенной структуры, типа растительности, гидроэкологическим условиям, климатическим, транспортным и др. особенностям. Иногда существенные особенности обнаруживаются между отдельными субъектами хозяйства или даже внутри отдельного хозяйства.

Уже древние римляне подбирали виды и сорта сельскохозяйственных растений, соответствующие конкретным природным особенностям районов и отдельных латифундий, учитывая почвенные различия, освещение склонов солнечным светом, преобладающие направления и силу ветра (вызывающего, прежде всего, высыхание почвы), обеспеченность осадками и характер их стекания и т. д.

В соответствии с базисными наследственно обусловленными адаптациями растений к условиям выращивания и с существующими почвенноклиматическими ресурсами на территории Беларуси наблюдаются определенные закономерности распределения и приуроченность культурных видов к определенным природным зонам и подзонам. Территория страны разделена на три сельскохозяйственные зоны, в пределах которых наблюдаются сходные природные условия и создаются свои особенности для сельскохозяйственного производства, что является основой для районирования сортов сельскохозяйственных культур.

Глобальное потепление климата вносит коррективы и в традиционные агроклиматические зоны Беларуси, что выражается в появлении на юге республики четвертой зоны, ранее характерной для Украины. Время проверит стабильность нового агроклиматического зонирования.

В теории высоких урожаев важная роль принадлежит законам земледелия. Законы земледелия — это частное выражение законов природы, проявляющихся в земледельческом процессе. Они раскрывают закономерные связи развивающегося растения с условиями внешней среды.

Закон автотрофности зеленых растений состоит в том, что зеленые растения, используя солнечную энергию и поглощая из воздуха диоксид углерода, а из почвы — минеральные вещества и воду, синтезируют все необходимые им органические вещества. Этот закон объединил две теории: фотосинтеза и минерального питания растений.

Закон автотрофности растений гласит, что фотосинтез является основным процессом, фактически создающим урожай. Любой агротехнический прием, повышающий урожай, в конечном счете, действует на повышение использования энергии солнечной радиации, т. е. на усиление фотосинтеза. Формирование урожая зависит не только от площади листьев, но и от времени их функционирования.