3. Основні причини необхідності чергування культур

Для того, щоб науково обґрунтувати необхідність вирощування сільськогосподарських культур у сівозміні, треба мати уяву про причини зниження продуктивності рослин у беззмінних посівах. Розкриття цих причин стало можливе тільки із розвитком природ­ничих наук.

Вже у ХУІІІ ст. швейцарські ботаніки Пірам і Альфонс Декандо- лі виявили, що за вегетацію рослини виділяли у ґрунт речовини, шкідливі для наступних рослин цього самого виду і нешкідливі для інших. Наявність цих виділень, які називались токсинами, розгля­далась як основна причина необхідності чергування культур. Звідси і пішла назва першої токсичної теорії зміни культур на полі. На сучасному етапі науковцями України набуто багатий експеримен­тальний матеріал, що засвідчує алелопатичні зв’язки між культу­рами, які протягом певного періоду вирощуються на одному полі. Встановлено, що за тривалого вирощування на полі конюшини чер­воної, люцерни посівної, льону, цукрових буряків ґрунт стає токсич­ним від акумуляції алелопатично активних речовин, що призводить до різкого зниження продуктивності зазначених культур у беззмін­них посівах. Це явище називається ґрунтовтомою. Згідно з даними Інституту землеробства УААН, ґрунтовтома спостерігається і на без­змінних посівах кукурудзи внаслідок концентрації у верхньому ша­рі ґрунту токсичних форм бактерій і грибів. При беззмінному виро­щуванні озимої пшениці, гороху і цукрових буряків ґрунтовтома проявлялась внаслідок нагромадження в ризосфері фізіологічно активних речовин, які гальмують ріст культурних рослин не тільки того ж самого виду, а й інших. Так, за даними Уманського держав­ного аграрного університету навіть при одноразовому вирощуванні на полі цукрових буряків у ґрунті накопичувалась значна кількість токсинів, які достовірно знижували схожість висіяного наступного року насіння ячменю і конюшини. На Сумській дослідній станції після цукрових буряків помітно пригнічувався ріст рослин кукуру­дзи. Токсично впливають на окремі види наступних культур сіво­зміни також виділення соняшнику і суданської трави. Всі ці при­клади свідчать на користь токсичної теорії сівозмін.

Дещо пізніше необхідність чергування культур на полі в часі ґрунтувалась на теорії живлення рослин, розробленій російсь­ким професором Комовим і німецькими вченими Теєром і Лібіхом.

З точки зору гумусової теорії живлення І. Комова і А. Теєра різні рослини споживають гумус або ґрунтовий перегній в неоднаковій кількості. її величина визначається видовим складом культур, що вирощуються на полі. Згідно з цією теорією, одні культури сприяють збагаченню ґрунту гумусом за рахунок меншого його споживання і більшої кількості рослинних решток, інші навпаки, за незначної кількості післязбиральних решток і значного споживання ґрунтово­го гумусу призводять до його збіднення. У разі чергування таких культур у сівозміні найсприятливіше складається баланс органічної речовини в ґрунті. Помилковим у цій теорії було твердження, що рослини здатні живитись безпосередньо гумусом, а не сполуками його мінералізації, і те, що чергування культур зводилось лише до накопичення рослинами органічної речовини в ґрунті за рахунок рослинних решток.

Теорія мінерального живлення рослин Ю. Лібіха обґрунтовувала щорічну зміну культур на полі винятково з хімічного боку. Базува­лась ця теорія на тому, що за беззмінного вирощування культур відбувається однобічне використання поживи з ґрунту, тоді як у сі­возміні всі елементи живлення з ґрунтових запасів витрачаються рівномірніше. У зв’язку з цим чергування різновидових культур у сівозміні сприятиме поліпшенню поживного режиму, а беззмінні посіви будуть причиною його погіршення.

З відкриттям ролі азоту в житті рослин і здатності бобових збага­чувати ґрунт цим елементом теорія мінерального живлення стала базуватись на необхідності чергування бобових культур з небобови- ми. Таке обґрунтування сівозмін не втратило свого значення і нині.

Наприкінці ХІХ — на початку ХХ ст. російські вчені П. Костичев, В. Докучаєв і В. Вільямс в основу необхідності чергування культур у сівозміні поклали структурну теорію. Виходячи з того, що бага­торічні культури поліпшують структуру ґрунту, а однорічні — погір­шують, вони вважали, що тільки у разі чергування у сівозміні одно­річних культур із багаторічними можна підтримувати фізичний стан орного шару ґрунту на належному рівні.

У наукових працях із землеробства зазначаються й інші причини зниження врожайності різних польових культур при їх вирощуван­ні в беззмінних посівах. Переважно це причини біологічного по­рядку, що зумовлюють погіршення фітосанітарних умов за рахунок поширення в беззмінних посівах фітопатогенної бактеріальної та грибкової флори, бур’янів, хвороб і шкідників.

Всі зазначені вище причини необхідності чергування культур, що свого часу було покладено в основу тієї чи іншої теорії сівозмін, мали під собою наукове підґрунття. Проте недоліком цих теорій бу­ло те, що кожна з них розглядалась відірваною від інших, а не в комплексі. Вперше комплексно підійшов до класифікації причин необхідності чергування культур академік Д. Прянішников, об’єднавши їх у чотири групи: хімічні, фізичні, біологічні і організа­ційно-економічні.

Хімічні причини необхідності чергування культур у сівозміні випливають з того, що різні культури використовують поживні ре­човини в неоднаковому співвідношенні. Наприклад, якщо серед ін­ших культур більше фосфору споживають зернові колосові, то часте вирощування їх на полі спричинить дефіцит цього елемента в ґрун­ті, що не спостерігатиметься в сівозміні, де зернові колосові чергу­ються з коренеплідними, бульбоплідними чи бобовими культурами.

Окремі культури (гречка, люпин), підкислюючи ґрунт, перево­дять слаборозчинні сполуки фосфору на доступні, до того ж у біль­шій кількості, ніж споживають самі і цим самим поліпшують умови живлення фосфором для наступних культур сівозміни.

Азотне живлення рослин поліпшується у разі введення в сіво­зміну бобових культур, що здатні фіксувати азот повітря за допомо­гою бульбочкових бактерій. Згідно з даними Інституту землеробства УААН, багаторічні бобові трави на кожну тонну сухої речовини врожаю засвоюють із повітря 30 — 38, люпин і кормові боби — 20 — 27, горох — 10 — 15 кг азоту. Крім того, в кореневих рештках бобових культур міститься у 2 — 8 разів більше азоту, ніж у зернових колосо­вих, що також сприяє кращому балансу азоту в ґрунті. Ось чому не- бобові культури у сівозміні доцільно чергувати з бобовими.

Культури слід чергувати і через те, що вони мають різну за дов­жиною кореневу систему, що забезпечує рівномірніше використання поживних речовин всього профілю кореневмісного шару.

Розкриваючи фізичні причини необхідності чергування куль­тур, треба зазначити, що лише в науково обґрунтованій сівозміні поліпшується фізичний стан ґрунту за рахунок поліпшення струк­тури, водного і повітряного режимів кореневмісного шару. Коли ж на полі тривалий час вирощуються просапні культури, більшість з яких залишають після себе мало рослинних решток, то крім погір­шання структури спостерігається зниження її водостійкості, що в свою чергу призводить до запливання й ущільнення орного шару, утворення кірки і погіршання повітряного режиму.

Фізичною причиною необхідності чергування культур є й те, що за тривалого вирощування на полі рослин з високим водоспожи­ванням погіршується водний режим. А тому для оптимізації умов вологозабезпечення рекомендується чергувати культури з більшим і меншим водоспоживанням. Наприклад, після цукрових буряків і соняшнику, що споживають багато води і висушують ґрунт на знач­ну глибину, рекомендується вирощувати на полі кукурудзу на зеле­ний корм, яка споживає мало води з ґрунту і з невеликої глибини.

До фізичних причин необхідності чергування культур на полі слід віднести також і те, що за беззмінного вирощування просапних посилюються ерозійні процеси внаслідок погіршання структури верхнього шару ґрунту під час інтенсивного його механічного обро­бітку та через слабку здатність посівів цих культур захищати ґрунт від руйнівної дії потоків води і вітру. Тому на ерозійнонебезпечних землях площі просапних культур скорочуються до мінімуму і одно­часно розширюються площі багаторічних трав.

Біологічні причини необхідності чергування культур на по­лі — це цілий комплекс факторів, які слід насамперед враховувати при науковому обґрунтуванні сівозмін.

Дослідженнями встановлено, що забур’яненість посівів певного виду культур за їх беззмінного вирощування завжди вища, ніж у сівозміні. Так, за даними Інституту зрошуваного землеробства УААН, забур’яненість беззмінних цукрових буряків порівняно з їх посівами у сівозміні зростала більше ніж в 5 разів. За дослідами Уманського ДАУ, було втричі більше бур’янів на беззмінній куку­рудзі, ніж у сівозміні після озимої пшениці, потенційна за­бур’яненість полів за 20-річний період ведення зерно-бурякових сі­возмін знизилась у 3 — 4 рази. За цей самий час вдалось повністю позбавитись від такого небезпечного бур’яну-паразита, як вовчок соняшниковий, що дуже поширений на беззмінних посівах соняш­нику і кількість якого з тривалістю беззмінності весь час зростає.

Необхідність вирощування культур у сівозміні випливає також з того, що за тривалого вирощування на полі одновидових рослин у ґрунті накопичується багато збудників хвороб і шкідників. Навіть повторні посіви є причиною поширення шкідливих організмів, збуд­ники яких тривалий час зберігають свою життєздатність у ґрунті та рослинних рештках попередників. Так, ураженість озимої пшениці кореневими гнилями на дослідному полі Уманського ДАУ в серед­ньому за десять років у повторному посіві становила 43,6 %, що вище, ніж після кукурудзи на зелений корм, гороху і багаторічних трав від­повідно на 17,0; 20,7 і 23,4 %. На повторних посівах кукурудзи чисе­льність у ґрунті личинок дротяників зростала порівняно з посівами кукурудзи після озимої пшениці на 53 — 91 %, а пошкодженість рос­лин кукурудзяним метеликом досягала 10 — 13 %. Ще вищим цей по­казник (14 — 18 %) був при вирощуванні кукурудзи в умовах беззмін­ного посіву. Беззмінні посіви цукрових буряків відрізняються від по­сівів названої культури в сівозміні значно вищою ураженістю рослин коренеїдом, кореневими гнилями, нематодою тощо.

Дослідженнями встановлено, що картопля в беззмінних посівах уражувалась паршою в 4 — 5 разів більше, ніж у сівозміні. Майже в чотири рази вищою, ніж у сівозміні, була ураженість льону фузаріо­зом у беззмінних посівах Великолуцького СГІ.

До біологічних причин необхідності чергування культур на полі відносять також те, що за беззмінного вирощування окремих видів рослин в ґрунті накопичуються токсини і шкідливі організми, які зумовлюють ґрунтовтому.

Четвертою групою причин, що вказують на доцільність вирощу­вання культур у сівозміні, є організаційно-економічні причини. Виходять вони з того, що у сівозміні порівняно з монокультурою краще використовується протягом весняно-осіннього періоду ма­шинно-тракторний парк, значно зменшується напруження з вико­нанням окремих польових робіт, збільшується можливість їх вико­нання в оптимальні строки. Останнє сприяє зменшенню втрат вро­жаю при збиранні, а зниження затрат на вирощування врожаю в 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 за агротехнічне.