Выбор организации территорий землепользования зависит от конкретных условий ландшафта. В пределах одного крупного хозяйства могут быть использованы различные ее формы.
При возделывании сельскохозяйственных культур на одном и том же месте происходит почвоутомление.
Почвоутомление связано в свою очередь с односторонним выносом элементов питания, образованием эпифитотии, корневыми выделениями культурных растений и сорняков. В результате происходит резкое снижение продуктивности культуры в 1,5-2 раза.
Предотвратить почвоутомление помогает севооборот.
При построении схем севооборотов следует учитывать плодосменность, совместимость и самосовместимость, специализацию, уплотненность, противоэрозионную устойчивость культур, экономическую и биологическую целесообразность.
Агроландшафты с техногенным загрязнением в севообороты не включают. Система севооборотов должна быть оптимизирована по количеству и размеру полей. Это зависит от свойств агроландшафтов, входящих в землепользование хозяйства, размеров обособленных земельных участков, специализации хозяйства, форм организации труда, наличия сельскохозяйственной техники, оптимального числа лет возврата культуры на прежнее место.
На однородных по технологическим качествам и уровню почвенного плодородия агроландшафтах организуют севообороты со сплошным размещением полей. На ландшафтах со сложным рельефом, различным уровнем плодородия почв и влагообеспеченности севообороты располагают разбросным способом по территории землепользования, формируя рациональные сочетания био- и агроценозов.
Актуальным для борьбы с почвоутомлением является создание контурно-экологического севооборота, который учитывает почвенную пестроту и др. факторы. Важным моментом при создании таких севооборотов является выделение экологически однородных участков, необязательно имеющих прямоугольную форму.
При создании контурно-экологических севооборотов необходимо учитывать:
Экспозицию склона (уклон почвы д.б. близким и разница в высотах на участках не должна превышать 30 метров)
Почвы д.б. с близким механическим составом, близким уровнем почвенного плодородия и степенью эрозии
Одинаковая степень мелиоративной устроенности
Единый водный баланс участка.
По мнению академика А.А.Жученко, при укрупненных севооборотах (100-500 га и более) значительно повышается вариабельность величины и качества урожая, переход очаговых поражений растений болезнями и вредителями к сплошному, снижается почвозащитная и фитосанитарная функции севооборота.
В настоящее время в Беларуси разработаны контурно-экологические севообороты, которые позволяют наиболее полно учитывать почвенные условия для возделывания той или иной сельскохозяйственной культуры. В институте "Белгипрозем" разработаны такие севообороты для 55 районов республики, в первую очередь для хозяйств, в которых почвы представлены мелкими контурами и имеют большие различия по составу почвы и уровню плодородия. Такие севообороты планируется ввести в 1600-1700 хозяйствах республики.
Из 250тыс. видов покрытосеменных растений человеком используется в настоящее время порядка 5 тысяч видов. Хотя к потенциально пригодным на пищевые цели относится около 70 тысяч видов. Наряду с расширением набора культур, задачей мирового масштаба является сохранение биологического разнообразия.
Одним из главных результатов увеличения биоразнообразия систем является их стабильность. Связь между биоразнообразием и стабильностью биологических экосистем обсуждается в многочисленных исследованиях. Чарльз Элтон в 1958 году одним из первых предположил, что более разнообразные системы являются более устойчивыми, сделав это заключение исходя из следующих наблюдений:
1) вспышки вредителей более обычны в сельскохозяйственных монокультурах, чем в различных естественных экосистемах;
2) леса умеренного пояса, для которых характерно невысокое биоразнообразие – менее устойчивы к вспышкам вредителей, чем тропические леса;
3) популяции животных с низким биоразнообразием подчинены циклическим колебаниям численности, не наблюдаемым в биотах с более высоким разнообразием;
4) сообщества с низким биоразнообразием (типа океанических островов) – менее устойчивы к инвазии других видов.
Одним из основных принципов устойчивого развития сельского хозяйства является сохранение и рациональное использование биоразнообразия для построения устойчивых агроэкосистем. Для этого необходимо:
Сохранение и изучение местной флоры в генетических коллекциях, создание банка генов;
Интродукция новых растений для испытания их в республике;
Создание новых культур на основе методов генной инженерии;
Расширение спектра возделываемых культур;
Замена монокультур поликультурами (возделывание на одном поле двух или более культур);
Создание систем сортов, различающихся по скороспелости для повышения устойчивости урожая культуры и лучшей организации уборки;
Создание многолинейных сортов.
В настоящее время в Беларуси производится инвентаризация генетических коллекций культурных растений для более рационального их применения.
Важным направлением использования биоразнообразия являются смешанные посевы (поликультура).
В 1978 году D. Kass первый предложил использовать термин «поликультура» для множества вариантов возделывания смесей, имеющих место в практике сельского хозяйства. В определении он указал, что это совместные одновременные посевы двух или более культур или сортов на одной площади.
Наиболее распространенным примером смешанных посевов может служить культура многолетних и однолетних травосмесей, часто состоящих из двух и более компонентов. Например, посев вики с овсом.
В настоящее время возделыванием поликультур, вероятно, занимаются на более чем 50% площадей всех сельскохозяйственных земель, а их использование дает по различным оценкам около 20% от всей получаемой в мире растительной продукции. Смешанные посевы распространены во всех частях мира, но наиболее широко в тропических областях: Африка, Азия, тропическая Америка, особенно в тех регионах, где фермеры имеют небольшие участки земли и испытывают недостаток средств для покупки удобрений, пестицидов, сельскохозяйственных орудий и машин.
В Беларуси получили распространение смеси озимых ржи и тритикале с озимой викой мохнатой, ячменя и овса с люпином узколистным или горохом и др.
Смешанные посевы имеют следующие преимущества перед монокультурой:
Лучшее использование ресурсов среды за счет различий в экологических нишах (разная высота растений, различные расположение листьев, глубина залегания корней, особенности минерального питания и др.).
Проявление аллелопатии – взаимного влияния организмов друг на друга посредством выделения продуктов жизнедеятельности.
Уменьшение развития сорняков, болезней и вредителей, меньший расход пестицидов.
Стабилизация продуктивности.
Ослабление эрозионных процессов.
Различают три типа смешанных межвидовых посевов:
смешанное возделывание – две или более культуры возделываются одновременно без четкого размещения по рядам (клевер-тимофеевка);
рядовой посев – одновременное выращивание двух или более культур, причем одна или несколько выращиваются рядами (кукуруза-огурец);
ленточный посев – культуры выращиваются лентами или полосами, причем ширина полос позволяет вести уборку и обработку культур (рожь- гречиха).
Кроме этого применяется сменная смешанная, или уплотненная культура – это одновременное выращивание двух или более культур в течение части жизненного цикла каждой культуры. Фактически эта форма выращивания может включать в себя три вышеперечисленные, так как главной переменной величиной является время.
В отечественной агрономической литературе «уплотненные посевы» определяются как выращивание в посевах одной культуры других сельскохозяйственных растений. Чаще всего они распространены в овощеводстве. Например, посадка в междурядьях томата поздних сортов цветной капусты, в междурядьях поздней капусты – огурца, салата, зеленого лука
Наиболее часто смешанные посевы используются в луговодстве и овощеводстве.
Составляющие производственного цикла (вспашка, обработка почвы, посев, уборка и переработка полученной продукции) требуют оснащения высоко продуктивными, надежными, экономически и экологически оправданными машинами.
С/х техника эксплуатируется в условиях, связанных с рядом особенностей: сезонность работы, непродолжительные сроки работы, агрессия среды, огромные вибрационные и динамические нагрузки, хранение без эффективных средств консервации и защиты от коррозии.
Кроме того, при производстве с/х техники не применяются, как правило, высокопрочные металлы. Вследствие чего многие узлы и агрегаты, отработав вместо положенных 7-10 лет, выходят из строя за 2-3 года, что приводит к увеличению расхода природных ресурсов на их восстановление.
Широкомасштабное использование техники в сельском хозяйстве способствует росту производительности и эффективности труда, однако оно сопряжено с отрицательными последствиями, исключение и минимизация которых является одной из наиболее важных задач.
Ученым Вакулиным в 1996 году предложена схема негативного воздействия мобильной с/х техники на природную среду, которая включает в себя:
механическое воздействие (давление ходовых систем на почву, буксование, вибрацию почвы, воздействие рабочих органов на почву)
Последствия: переуплотнение почвы, угнетение почвенной фауны, ПБК, ухудшение водно-физических свойств почвы, нарушение корневой системы растений, водная и ветровая эрозия, усиление поверхностного стока почвы, создание плужной подошвы, повреждение растений при обработке, уничтожение жатками выводков птиц и мелких животных.
химическое (загрязнение атмосферы, почвы и воды отработанными газами, парами ГСМ, антифризом, тормозной жидкостью, сажей; эвтрофирование водоемов при мойке машин)
Последствия: накопление в воздухе почве и водоемах токсичных веществ, загрязнение продуктов питания токсикантами,
акустическое (инфразвуковое, ультразвуковое и шумовое воздействие)
Последствия: снижение продуктивности с/х животных, нарушение жизнедеятельности насекомых и диких животных (беспокоящий фактор)
электромагнитное излучение (коротковолновое и длинноволновое)
Последствия: нарушение функций нервной системы животных и человека, физиологических процессов в растениях
В условиях интенсивного ведения сельскохозяйственного производства значительно усиливается воздействие на почву ходовых систем сельскохозяйственных агрегатов. Чрезмерное уплотнение почвы, происходящее под интенсивным воздействием ходовых систем мощных тракторов, тяжелых сельскохозяйственных машин и транспортно-технических средств, стало серьезной угрозой плодородию почвы, приводит к её разрушению и является одной из причин развития эрозионных процессов.
Переуплотнение почв (сельскохозяйственной техникой) – процесс изменения сложения почвы под воздействием высоких механических нагрузок (тяжелой техникой) вследствие разрушения агрегатов и сближения почвенных частиц, приводящих к более плотной их упаковке и уменьшению порового пространства.
Неизменным спутником роста энергетической насыщенности машин является значительное увеличение их массы. Так, эксплуатационная масса трактора К-701 составляет 13,5 т, а посевного агрегата с ним и новой широкозахватных сеялкой СЗС-12, загруженной семенами более 25 т. Масса комбайна «Дон-1500» с заполненными бункерами составляет более 18 т.
Последствия уплотнения почвы:
при уплотнении увеличивается объемная масса и снижается пористость, что сдерживает развитие корневой системы (уменьшается общая масса и проникновение вглубь не только пахотного, но и подпахотного слоев), уменьшается влагообеспеченность растений;
происходит ухудшение водно-физических свойств почв, таких как влагоёмкость, пористость, скорость впитывания поливной воды, уменьшение водопроводимости, снижение нитрификационной способности;
снижается аэрация и биологические процессы;
усиливаются поверхностный сток воды и смыв мелкозема;
в конечном итоге - снижение плодородия в среднем на 5-20%, а в редких случаях и более.