Принцип экономической и экологической эффективности. Эффективность систем земледелия определяется уровнем продуктивности сельскохозяйственных культур, валовым сбором различных видов продукции и ее качеством, ресурсозатратами на производство единицы продукции, а также степени реализации потенциально возможной урожайности культур.
На всей территории землепользования хозяйства проводят землеустроительные работы, проектируют систему севооборотов, являющихся организационно-технологической основой систем земледелия. Воспроизводство плодородия почвы и поддержание экологического равновесия осуществляются в основном при помощи различных технологий возделывания сельскохозяйственных культур: почвозащитные севообороты, внесение удобрений (органического вещества или NPK) с учетом простого или расширенного воспроизводства, почвозащитная обработка почвы, интегрированная защита растений и др.
Системы земледелия должны строиться таким образом, чтобы воспроизводство гумуса в почвах не требовало специальных затрат, а было результатом мероприятий по повышению продуктивности агроценозов и защите почв от различных видов деградации.
Сельскохозяйственное производство требует чёткого деления земледельческой территории, где почвы и климат являются важными и незаменимыми факторами формирования урожайности сельскохозяйственных растений и в целом развития отрасли.
Агроэкологическое районирование территории – один из главных принципов экологизации территории.
Он предполагает оптимальное размещение культур и сортов как в масштабе всего региона (макрорайонирование), так и в масштабах области (мезо-) и хозяйства (микрорайонирование).
Основными принципами районирования территории являются:
Дифференцированное использование земли и видов растений. Правильный выбор возделываемых видов растений.
Комплексный подход к анализу всех факторов возделывания сельскохозяйственных культур в агроценозе.
Уменьшение антропогенной нагрузки на окружающую среду.
Выделение агроэкологических территорий по степени риска возделывания той или иной культуры.
Экологическая оценка возделывания той или иной культуры.
Социальный заказ – учет количества продуктов, необходимого для населения.
Оценка сельскохозяйственных культур должна учитывать не только экологические требования растений с позиции их метаболизма, но и требования, связанные с технологическими особенностями их возделывания и влиянием на окружающую среду.
Требования растений к теплообеспеченности и температурному режиму. Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур начинается с установления длительности вегетационного периода. Общая оценка потребности растений в тепле дается по сумме активных температур (выше 10 °С) за период вегетации. Эта характеристика может очень сильно различаться не только у культур, но и у разных сортов одной и той же культуры. Потребность в тепле рассчитана практически для всех сельскохозяйственных растений, их сортов и гибридов.
Холодоустойчивость – способность растений длительное время переносить низкие положительные температуры (от 1 до 10 °С) без необратимого повреждения.
Морозоустойчивость – способность растений переносить температуру ниже 0°С. Морозоустойчивость складывается из способности растений замедлять замерзание путем экранирования от охлаждения, понижения точки замерзания и устойчивости протоплазмы к дегидратации при замерзании.
Жароустойчивость растений означает способность переносить жару без необратимого повреждения. Жароустойчивость складывается из способности протоплазмы выдерживать экстремально высокие температуры и способности избегать повреждений экранированием и отражением лучей, теплоизоляцией, охлаждением в результате транспирации.
Отношение растений к свету. Физиологическое воздействие света на растения проявляется прямо (через фотосинтез) и влияет косвенно на рост и развитие. Скорость фотосинтеза определяется интенсивностью падающего света, температурой, которая влияет на энзиматические процессы фиксации СО2, и концентрацией СО2 в тканях. Рост и развитие растений, помимо интенсивности и спектрального состава света, зависят от продолжительности светового и темнового периодов. Недостаток света может привести к голоданию и гибели растения, а избыточная освещенность нередко оказывается причиной солнечного ожога.
Отношение растений к влагообеспеченности. Растения: извлекают воду из почвы до тех пор, пока сосущая сила корешков; может конкурировать с сосущей силой почвы. Поглощение воды происходит тем интенсивнее, чем больше всасывающая поверхность «присной системы и чем легче корни и почвенная влага приходят в соприкосновение друг с другом.
В условиях недостаточного увлажнения продуктивность сельскохозяйственных растений определяется их засухоустойчивостью, т. е. способностью переносить значительное обезвоживание клеток, тканей и органов.
Требования растений к физическим условиям почв, их сложению и структурному состоянию. Проявление этих условий в значительной мере зависит от гумусового состояния почв, гранулометрического и минералогического состава, мощности пахотного слоя, степени окультуренности. Количественно измерить отношение различных культур к этим условиям не всегда возможно.
Традиционно при оценке требований культур к физическим условиям почв основное внимание уделялось отношению их к гранулометрическому составу. Долгое время он использовался в качестве интегральной характеристики физических свойств почв.
Большинство растений отличает экологическая приуроченность к определенным категориям почв, а для некоторых она весьма специфична. Например, наряду растениями, приуроченными к песчаным местообитаниям (житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес песчаный, сосна и др.) существует группа растений, которые не выносят песчаных почв (кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и др.).
Потребность растений в элементах питания и характер их потребления. Интенсивность усвоения минеральных элементов имеет периодичность и может различаться по фазам роста и развития в несколько раз. Например, ячмень потребляет минеральные элементы в основном в период от кущения до выхода в трубку, у пшеницы период потребления несколько более растянут, у свеклы максимальное потребление в середине вегетации, у проса – перед выметыванием, у плодовых деревьев наблюдается два периода интенсивного усвоения элементов питания: рано весной (распускание цветковых почек, цветение, образование листового аппарата) и осенью, после затухания роста и съема плодов, что связано с осенним ростом корней и закладкой плодовых почек.
Возможности потребления минеральных элементов растениями из почвы связаны с особенностями развития корневых систем, способностью извлекать питательные вещества из труднодоступных форм. Последний признак, помимо мощности корневой системы, зависит от специфической ее способности непосредственно воздействовать на почвы корневыми выделениями. Количественные оценки развития корневых систем растений в определенной мере отражают их отношение к плодородию почвы. Например, корневая система у овса сильнее, чем у ячменя, у озимой ржи сильнее, чем у озимой пшеницы. Соответственно пшеница более требовательна к плодородию почвы, чем рожь, а ячмень требовательнее овса. Разумеется, эта связь сильно корректируются рядом других факторов.
Отношение растений к реакции почвы. Различные растения имеют неодинаковый интервал рН, благоприятный для их роста и развития, и обладают разной чувствительностью к отклонению реакции от оптимальной. В этом отношении они разделяются на несколько групп:
1. Наиболее чувствительны к кислотности: хлопчатник, люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла, конопля, капуста. Они хорошо растут только при нейтральной или слабощелочной реакции (рН 7-8) и очень сильно отзываются на внесение извести даже на слабокислых почвах.
2. Чувствительны к повышенной кислотности: ячмень, яровая и озимая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, кормовые бобы, клевер, подсолнечник, огурцы, лук, салат. Они лучше растут при слабокислой или нейтральной реакции (рН 6-7) и хорошо отзываются на известкование не только сильнокислых, но и средне-кислых почв.
3. Слабочувствительны к повышенной кислотности: рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка, томат, редис, морковь. Эти культуры могут удовлетворительно расти в широком интервале рН, при кислой и слабощелочной реакции (рН 4,5-7,5), но наиболее благоприятна для их роста слабокислая реакция (рН 5,5-6,0).
4. Лен и картофель нуждаются в известковании только на сильнокислых почвах. Картофель малочувствителен к кислой реакции и хорошо растет на кислых почвах. Для льна характерен узкий интервал оптимальной реакции. Он чувствителен и к повышенной кислотности почвы, и к щелочной реакции. Наиболее благоприятны для его роста слабокислые почвы (рН 5,5-6,0).
5. Люпин синий и желтый, сераделла, чайный куст лучше растут на кислых почвах (рН 4,5-5,0) и плохо – при щелочной и даже нейтральной реакции. Эти культуры чувствительны к избытку водорастворимого кальция в почве, особенно в начале роста, поэтому отрицательно реагируют на повышенные нормы извести.
Солеустойчивость растений. Под солеустойчивостью понимают устойчивость растений к избыточной концентрации солей в почвенном растворе, которые повышают его осмотическое давление, затрудняя тем самым поступление воды в растение, и оказывают в той или иной мере токсическое действие на протоплазму. В результате нарушаются процессы ассимиляции, дыхания, минерального питания.
Из однолетних культур горчица более устойчива к сильному засолению. Близкую и довольно высокую устойчивость к солонцеватости и засоленности почв проявляет ячмень. Пшеница, характеризуясь средней устойчивостью к засолению почв, плохо переносит солонцеватость. Суданская трава к солонцеватости почв более устойчива, чем к повышенному засолению и может быть рекомендована для почв с умеренной солонцеватостью. Низкую устойчивость к засолению и солонцеватости почв проявляет сорго.
Отношение растений к фитосанитарным условиям почвы. Сельскохозяйственные культуры характеризуются различной – устойчивостью к болезням и склонностью к поражению вредными организмами, специфическим отношением к определенным сорнякам, имеют специфических вредителей. До сих пор нет стройной системы оценки культур и сортов в данном отношении, хотя довольно обширная литература, в том числе многочисленные справочники, позволяют это сделать в том или ином приближении.
Влияние рельефа на растения. Влияние на растения относительной высоты, экспозиции и крутизны склонов проявляется не прямо, а косвенно, через перераспределение агроклиматических ресурсов. В связи с изменением условий инсоляции, ветрового режима, перераспределением воды и тепла продуктивность растений на разных элементах рельефа может отличаться в несколько раз. Даже в пределах равнин в условиях холмистого рельефа при разности высот порядка 20-100 м и крутизне склонов 2-7° отмечаются существенные различия в росте и развитии растений.
Агроэкологическая группировка земель – это условное объединение земель в категории, группы, отражающее их свойства и качество, для конкретного совместного пользования с учетом природно-экологических и социально-экономических условий.
Применительно к территории Беларуси все пахотные и пахотно-пригодные земли объединены в 5 групп.
1-я группа – пахотные земли универсального назначения. К ним относятся неэродированные земли, расположенные на дренированных водоразделах и на склонах крутизной до 3°. Эта группа объединяет супесчаные, легко- и среднесуглинистые почвы на карбонатных и бескарбонатных отложениях. Рельеф и почвенно-агрохимическая характеристика дают возможность возделывать все районированные культуры
2-я группа – пахотные земли, имеющие агрофизические и физико-химические свойства, которые исключают возделывание отдельных районированных культур. Эта группа объединяет тяжелосуглинистые и глинистые почвы, включая слабодренированные, кратковременно переувлажненные, каменистые.
3-я группа – пахотные земли, расположенные на склонах с уклонами 3-5°, преимущественно со слабо- и среднесмытыми почвами. На них исключается возможность выращивания пропашных культур и размещения паров. На таких землях размещают группы культур, обладающих почвозащитными свойствами (культуры сплошного сева: озимые и яровые зерновые, зернобобовые, однолетние и многолетние травы, смешанные посевы зерновых культур, пожнивные посевы озимых культур и др.).
4-я группа – пахотные земли ограниченного использования. В нее объединяются земли, расположенные на склонах с уклоном 5-8°, преимущественно со средне- и сильносмытыми почвами. На них возделывают группы культур, обладающие средними и высокими почвозащитными свойствами (зерновые, однолетние и многолетние травы), с применением специальных приемов почвозащитной технологии обработки почв.
5-я группа – малопригодные пахотные земли, расположенные на склонах с уклоном более 8°. Это в основном средне- и сильносмытые почвы и комплексы смыто-намытых почв, а также почвы с неудовлетворительными физико-механическими и агрохимическими свойствами для большинства районированных культур, имеющие неблагоприятный водный режим и технологические свойства. Размещаются почвозащитные севообороты с 75 % насыщением многолетних трав.
В комплексе мер по созданию рациональных агроландшафтов важная роль принадлежит землеустройству, в процессе которого проводят организацию территории с учетом региональных природно-экономических особенностей.
Проектирование рабочих участков, полей осуществляют в пределах агроландшафтных контуров, полос и массивов. Важным элементом при устройстве территории пашни является расчет ширины и длины рабочих участков и полей.
Форма организации территории может быть как прямоугольной – в условиях равнинного рельефа, гак и непрямоугольной (контурная, контурно-полосная, контурно-мелиоративная) – в условиях сложного рельефа.
Необходимо особо выделить почвозащитно-мелиоративную устроенность агроландшафта, включающую противоэрозионную организацию землепользования, специальные приемы механической обработки почвы, гидромелиоративные сооружения, почвозащитные севообороты.
При рациональном использовании земельных угодий следует дополнительно принимать во внимание следующие специфические положения:
- максимальный учет влияния степени смытости почв на урожайность сельскохозяйственных культур;
- наиболее полное использование почвозащитной роли отдельных культур и их биологических особенностей;
- недопустимость нахождения почвы в течение продолжительного времени на территории, не занятой растениями или растительными остатками;
- запроектированные поля и рабочие участки должны обусловливать движение почвообрабатывающих, посевных и других агрегатов поперек склона или по диагонали местности; дифференцированное использование каждого земельного участка – элемента агроландшафта с учетом степени эродированности почв.