Современные агротехнологии как система мероприятий по оптимизации условий жизни сельскохозяйственных растений отличаются глубокой научной проработкой и особой требовательностью к своевременному и точному исполнению всех технологических приемов.
Но как составная часть адаптивноландшафтных систем земледелия агротехнологии XXI века тесно связаны со структурой посевных площадей и системой севооборотов — основополагающими звеньями любой системы земледелия прошлого и настоящего.
Для всех систем земледелия, начиная с примитивных и заканчивая современными, важнейшими являются два неразрывно связанных отличительных признака — способ использования земли и способ воспроизводства плодородия почвы. И оба эти признака проявляются и реализуются через центральное звено системы земледелия — севооборот или систему севооборотов.
Ярким подтверждением ведущей роли севооборота в системах земледелия является замена паровой системы земледелия плодосменной, произошедшая в XVIII-XIX в. в. в странах Западной Европы и оказавшая большое влияние на развитие теории и практики земледелия в России.
Вот как оценивал процесс перехода от трехполья к плодосменной системе земледелия выдающийся ученый агроном и преобразователь земледелия России А. С. Ермолов: «Если, например, хозяин вместо обычного трехполья заведет четыре поля и после, например, озими введет два последовательных посева яровых (после ржи, положим, высеет гречиху, на следующий год после гречихи посеет овес и уже после овса на четвертый год пустит землю под пар), то изменится только севооборот, который из трехпольного с паром превратится в четырехпольный. Ни основная система хозяйства, ни относительное значение его отдельных отраслей не претерпят при этом никаких изменений. Как было хозяйство экстенсивным, так и есть экстенсивное; как было хозяйство зерновым, так зерновым и осталось, но и севооборот, и система земледелия претерпевают уже более существенное изменение, если вместо гречихи на вновь созданном промежуточном поле высевается корнеплод, например, картофель, кормовая свекла. Появляется плодосмен, увеличивается запас кормовых средств, представляется возможность усилить удобрение и тем повысить урожай. Наряду с введением корнеплодов вводится травосеяние, сначала в виде посева вики или однолетних трав на пару, далее в виде посева многолетних трав, с соответственным удлинением севооборота и превращением его в многолетний плодопеременный; запас кормовых средств увеличивается, — центр тяжести сельскохозяйственного производства мало-помалу переходит в сторону скотоводства или заводится сельскохозяйственное техническое производство, которое перерабатывает сырые продукты земледелия, превращая их в продукты более ценные и возвращая хозяйству все свои отбросы, которые служат ему как удобрение и возмещают почве все или большую часть того, что было у нее взято. Тут изменяется уже весь строй и вся система хозяйства. Еще шаг далее — в севообороте уничтожается чистый пар, вводятся в подмогу к своим ввозные искусственные удобрения — хозяйство превращается в интенсивное» (Ермолов А. С. Избранные труды. М.: Колос, 1995. с. 135).
Если в Германии А. Тэер совершенствовал плодосмен и усиливал его влияние на плодородие почвы введением еще одного поля бобовых культур (см. выше его шестиполье), то в России еще со времен А. Т. Болотова такое усиление влияния севооборота на плодородие почвы предлагалось осуществлять сначала за счет удлинения трехлетнего выгонного периода в семипольном зерно-паровом чередовании, а затем путем улучшения этого чередования через введение дополнительно одного или двух полей клевера.
Например, в Ярославской губернии И. И. Самариным предложено было чередование: 1) пар, 2) озимые с подсевом клевера, 3) клевер, 4) яровые. В дальнейшем это чередование улучшалось за счет удлинения срока использования клевера и увеличения продолжительности ротации севооборота до 6-8 лет — 1) пар, 2) озимые с подсевом клевера, 3-4) клевер, 5) озимые, 6) яровые зерновые.
Однако на почвах Нечерноземья клевер не всегда сохранялся на второй год его использования, и было предложено использовать смесь клевера с тимофеевкой луговой. И в рекомендациях российских ученых агрономов появилось так называемое Волоколамское восьмиполье с двухлетним использованием смеси клевера с тимофеевкой и двумя полями чистого пара: 1) пар, 2) озимые с подсевом клевера с тимофеевкой, 3-4) клевер с тимофеевкой, 5) яровые зерновые, 6) пар, 7) озимые, 8) яровые зерновые. В этом чередовании плодородие почвы поддерживалось по-прежнему паровыми полями, и усиливалось наличием на клеверных полях многолетней злаковой травы — тимофеевки луговой, оставляющей в почве в дополнение к клеверному азоту большую массу органического вещества в виде корневых остатков.
Однако и эти улучшенные севообороты не стали плодосменными, так как в них отсутствовал один из важнейших элементов плодосмена — пропашные культуры, и по-прежнему коэффициент использования пашни был значительно ниже единицы из-за наличия паровых полей. Приведенные выше севообороты стали основой так называемой улучшенной зерновой системы земледелия, приспособленной к общественно-экономическим условиям на большей части территории России XIX века. А плодосменные севообороты и одноименная с ними система земледелия получили в то время распространение лишь в районах относительно развитого земледелия. Эго были районы Черноземного центра России, где во второй половине XIX века быстро распространялись посевы пропашной культуры — сахарной свеклы, и на базе свеклосеяния развивалась сахарная индустрия.
Сахарная свекла стала основой экономического развития этих районов, где возникла сеть сахарных заводов и других свеклоперерабатывающих предприятий. И для свеклосеющих районов были рекомендованы и использовались типично плодосменные севообороты: 1) клевер, 2) озимая пшеница, 3) сахарная свекла, 4) горох, 5) овес с подсевом клевера; 1) пар занятый (вика-овес на корм), 2) озимая пшеница, 3) сахарная свекла, 4) горох, 5) сахарная свекла; 1) клевер, 2) озимая пшеница, 3) сахарная свекла, 4) горох, 5) сахарная свекла, 6) овес с подсевом клевера; 1) клевер, 2) озимая пшеница, 3) сахарная свекла, 4) овес, 5) горох, 6) сахарная свекла, 7) овес с подсевом клевера.
Такие севообороты стали основой поддержания плодородия почвы в интенсивной плодосменной системе земледелия. В дальнейшем при насыщении плодосменных севооборотов посевами сахарной свеклы, кукурузы, конопли и других пропашных культур в ряде мест эти севообороты становились пропашными и плодосменная система земледелия превращалась в наиболее интенсивную — пропашную или промышленно-заводскую систему земледелия, для которой характерно интенсивное использование пахотных земель с преобладанием в структуре посевных площадей пропашных культур, с воспроизводством плодородия почвы на основе широкого применения органических и минеральных удобрений, интенсивной обработки почвы и других факторов интенсификации земледелия. В то же время в ряде районов свеклосеяния удлинялось до двух лет использование клевера, но большей частью он был вытеснен более устойчивой для условий лесостепной зоны бобовой многолетней травой — люцерной. Чистые посевы этой культуры сохраняли высокую продуктивность в течение трех и более лет, чем и было обусловлено трехлетнее использование люцерны в полевых 10-11-12-польных севооборотах с озимыми и яровыми зерновыми культурами, с сахарной свеклой, кукурузой, подсолнечником и другими пропашными культурами.
С созданием колхозов, совхозов и других крупнотоварных хозяйств в Советском Союзе в директивном порядке началось внедрение травопольной системы земледелия.
Основой травопольной системы земледелия была система агротехнических мероприятий по восстановлению плодородия почв в рамках травопольных севооборотов, в которых имелось несколько полей с посевами злаково-бобовых смесей многолетних трав. Все землепользование в этой системе земледелия базировалось на многопольных полевых севооборотах с 2-3 полями злакобобовых смесей многолетних трав, которые размещались на суходольных участках, и на кормовых лугопастбищных травопольных севооборотах с преобладанием посевов многолетних и однолетних трав, которые размещались на пониженных участках рельефа, в поймах рек и т. д. Кроме того, использовались прифермские севообороты, которые размещались вокруг ферм, хозяйственных центров. В прифермских севооборотах помимо многолетних и однолетних трав возделывались кормовые пропашные культуры — корнеплодные, силосные и другие.
Автор этой системы земледелия академик В. Р. Вильямс, преувеличивая значение многолетних трав в повышении плодородия почвы, настаивал на повсеместном внедрении в производство системы травопольных полевых и кормовых севооборотов как основы дальнейшего развития сельскохозяйственного производства Советского Союза.
Однако практика земледелия, исследования многочисленных научных учреждений СССР, вскоре показали несостоятельность такой глобализации земледелия в масштабах большой страны с огромным разнообразием почвенно-климатических, экономических и других условий.
В условиях недостаточного увлажнения, характерных для 70% площади пашни страны, влаголюбивые многолетние травы (коэффициент транспирации люцерны 800-900 против 400-600 у большинства полевых культур) не только не проявляли своего положительного влияния на плодородие почвы, но и отрицательно воздействовали на запасы продуктивной влаги в почве — основного фактора устойчивости земледелия в этих районах.
В то же время в условиях достаточного увлажнения, на орошаемых землях основные положения теории и практики севооборота, связанные с принципами плодосмена и полевого травосеяния, нашли свое дальнейшее развитие в трудах С. А. Воробьева, В. П. Мосолова, В. П. Нарциссова, П£. Прокопова, В. Н. Прокошева, Е. Л. Убениса, М. И. Сидорова, АБ. Соколова, М. Ф. Стихина, ИА. Цивенко и других советских ученых-земледелов. Их исследования показали, что в условиях достаточного увлажнения полевое травосеяние в сочетании с пропашными культурами является основой построения многих полевых, кормовых и специальных севооборотов.
Ярким воплощением принципов плодосмена являются научно обоснованные чередования в полевых зерно-травяно-пропашных севооборотах: 1-2) многолетние травы (смесь клевера с тимофеевкой), 3) озимая пшеница, 4) картофель, 5) ячмень, 6) озимая рожь, 7) кукуруза на силос, 8) овес с подсевом мн. трав; 1-2) многолетние травы, 3) озимая пшеница, 4) картофель, 5) ячмень, 6) горох, 7) озимая рожь, 8) овес с подсевом мн. трав; 1-2) многолетние травы (смесь клевера с тимофеевкой), 3) озимая пшеница, 4) картофель, 5) лен-долгунец, 6. овес с подсевом мн. трав и другие севообороты с аналогичной структурой посевных площадей.
В этих чередованиях, как и в классическом плодосменном четырехполье, прослеживается примерно то же соотношение площади посевов основных групп культур — 50% площади севооборота занимают зерновые культуры («почвоухудшатели»), остальная часть примерно поровну распределяется между бобовыми и пропашными культурами («почвоулучшателями»). Безусловно, такое деление является условным, однако на фоне такой структуры посевных площадей создаются предпосылки для основного принципа плодосмена — постоянной смены на полях культур, существенно отличающихся и по биологии (злаковые, бобовые, озимые, яровые, многолетние, однолетние, с глубокой и мелко залегающей корневой системой, с большим и относительно малым выносом питательных веществ, расходующих и накапливающих азот в почве и т. д.) по технологии возделывания (культуры сплошного посева и пропашные, хорошо удобряемые, с навозом, и не очень удобряемые, без навоза).
В лесостепной зоне и на орошаемых участках южных районов страны в плодосменных и им подобных севооборотах большой агроэкологический эффект чередования достигается трех-четырех летним использованием люцерны, которая является в этих условиях лучшим предшественником озимой пшеницы, риса, табака, овощных и других специальных культур. В полевых севооборотах ЦЧО принципы плодосмена является основой таких чередований: 1-3) люцерна, 4) озимая пшеница, 5) сахарная свекла, 6) ячмень 7) горох, 8) озимая пшеница, 9) кукуруза на зерно, 10) ячмень или 1) горохо-ячменная смесь на корм, 2) озимая пшеница, 3) сахарная свекла, 4) горох, 5) озимая пшеница, 6) кукуруза на зерно, 7) ячмень, 8) подсолнечник, 9) кукуруза на силос, 10) озимая пшеница.
Эти и многие другие чередования показывают высокую эффективность принципов плодосмена, которые в условиях интенсификации и специализации земледелия получили свое дальнейшее развитие.