Земледелие

Принципы севооборота: лучшая десятка Бэка

Может быть, трудно определить, какие культуры выращивать в севообороте и как их чередовать. Однако существуют некоторые общие принципы, которые могут очень пригодиться на начальной стадии. Считайте их «лучшей десяткой Бэка». Порядок их следования не имеет значения

Автор:
Двэйн Бэк,
доктор сельскохозяйственных наук Государственного Университета Южной Дакоты,
управляющий исследованиями на исследовательской ферме Дакота Лэйкс

1. Система сокращенной обработки почвы и No-till благоприятствует включению более разнообразных культур. Системы механической обработки почвы не позволяют этого сделать.

2. Предпочтителен двухсезонный интервал между выращиванием определенной культуры или вида культуры. Для некоторых широколистных культур потребуется больше времени.

3. Химический пар обычно не столь эффективен в разрушении жизненных циклов сорняков, болезней и насекомых, как черный пар, зеленый пар или выращивание правильно выбранной культуры.

4. Севообороты нужно чередовать, чтобы предотвратить рост растений-самосевов предыдущей культуры, которые могут превратиться в сорняки.

5. Животноводам легче разнообразить севообороты: использование фуражных или гибких фуражных/зерновых культур и зеленого пара увеличивает возможность управления интенсивностью севооборота.

6. Культуры, предназначенные для непосредственного потребления человеком, больше всего подвержены риску и предполагают самую большую потенциальную прибыль.

7. Желание увеличить разнообразие и интенсивность должно соотноситься с прибыльностью.

8. На сбережение почвенной влаги влияет количество остатков на поверхности, интервал между культурами, способность стерни задерживать снег, характеристики глубины залегания корней и характеристики почвы, количество осадков и другие факторы.

9. В приемлемое время посева условиями семенного ложа можно управлять путем использования культур с отличающимися характеристиками, которые касаются цвета пожнивных остатков, количества, распространения и структуры.

10. Севообороты без четкой последовательности культур или интервала между культурами становятся преградой для изменения видов вредителей и сводят к минимуму возможность развития устойчивых, толерантных или адаптированных видов вредителей.

Классификация типов севооборотов

Иногда проще обсудить концепции, если они отнесены к определенной категории. Мы разработали следующую схему с учетом данного фактора. Эта классификация абсолютно условная и должна быть лишь инструментом, помогающим в понимании планирования севооборотов.

Простые севообороты – севообороты лишь с одной культурой каждого вида, которые используются в установленной последовательности. Это самый обычный тип севооборота.

Например: озимая пшеница – кукуруза – пар; пшеница – рапс; яровая пшеница – озимая пшеница – кукуруза – соя; кукуруза – соя; озимая пшеница – кукуруза – горох.

Преимущества: простота, ограниченное количество культур для выращивания и продажи.

Недостатки: ограниченное количество комбинаций последовательностей культур и интервалов между ними. Кукурузу всегда сеют после пшеницы или озимую пшеницу засевают в стерню яровой.

Другими словами, этот способ устойчив как в отношении чередования, так и в отношении интервалов. Условия для каждой культуры являются одинаковыми на всей обрабатываемой площади.

Простые севообороты с многолетними чередованиями

Это простые севообороты, разнообразие в которые привносится путем добавления многолетней культуры в течение ряда лет.

Например: кукуруза – соя – кукуруза – соя – кукуруза – соя – люцерна – люцерна – люцерна – люцерна (существует множество других).

Преимущества: простота, ограниченное количество однолетних культур для выращивания и продажи. Многолетняя культура прекрасно подходит для внесения навоза. Многолетние культуры, вероятно, могут создавать лучшую структуру почвы, чем однолетние. Это особенно касается многолетних злаковых культур или злаковых смесей. Биомасса культур и использование систем выпаса обладают большим потенциалом.

Недостатки: тяжело управлять большей частью хозяйств при выращивании многолетних культур, не проводя выпас. Очень трудно осуществить уборку фуражных культур на 40% сельскохозяйственной площади. Использование менее 40% многолетних культур сводит это действие к минимуму.

Сбыт многолетних культур представляет проблему.

Например, если производитель мог убрать лишь 1000 га люцерны вовремя с помощью доступной сельскохозяйственной техники и рабочей силы, ему придется ограничиться 750 га кукурузы и сои в вышеуказанном севообороте. Если ему удалось расширить площадь выращивания сои или кукурузы, то положительные эффекты от севооборота с чередованием люцерны сойдут на дополнительной площади на нет. Если 1000 га заняты под люцерну, а 2500 га – под кукурузу и сою (выращивание люцерны в течение четырех лет), то люцерну можно выращивать на любом поле лишь один раз в 24 года. В сущности, он будет использовать 6-летний севооборот кукуруза – соя в севообороте с многолетней культурой и 14-летний севооборот кукуруза – соя в простом севообороте. У многолетних севооборотов есть существенное преимущество при использовании на полях, расположенных вблизи фермерского двора или загона для откорма скота. Производитель мог бы засеять 2500 га поблизости того места, где бы использовались фуражные культуры в севообороте с многолетними. Остальной частью площади можно было бы управлять с помощью более диверсифицированного севооборота, куда не входят многолетние культуры. Еще один вариант засева большей площади однолетними культурами: объединить более диверсифицированный тип севооборота и последовательность с многолетней культурой.

Составные севообороты

Комбинация двух и более простых севооборотов в последовательности с целью создания более продолжительной и разнообразной системы.

Например: яровая пшеница – озимая пшеница – кукуруза – соя – кукуруза – соя.

Это результат комбинации севооборотов кукуруза – соя и яровая пшеница – озимая пшеница – кукуруза – соя.

Преимущества: все еще ограниченное количество культур для выращивания и продажи. Этот подход дает больше одного чередования для некоторых типов культур. В данном примере существует разнообразие как последовательностей, так и места для кукурузы и пшеницы (но не для сои). Разнообразие существует в интервале для всех культур.

Недостатки: ограниченная возможность распределения рабочей нагрузки, поскольку треть площади находится под кукурузой и треть – под соей.

Сложные севообороты

Севообороты, в которых варьируются культуры одного типа.

Например: ячмень – озимая пшеница – кукуруза – подсолнечник – сорго – соя или ячмень – рапс – пшеница – горох. Примеры напоминают уже приведенные для составных севооборотов. Ячмень заменил один цикл пшеницы, сорго – один цикл кукурузы, а подсолнечник – один цикл сои.

Преимущества: этот подход дает широкий спектр комбинаций типов и последовательностей культур. Если культуры подобраны правильно, существует прекрасная возможность распределить рабочую нагрузку. Этот подход эффективен в решении многих проблем, связанных с вредителями, присущими определенному виду культуры (соевая нематода у сои, аскохитоз у рапса или личинки кукурузного жука). Вредители, такие как белая плесень, у которых есть множество хозяев, сходным образом реагируют на составные севообороты.

Недостатки: большее количество культур требует управленческих умений и навыков сбыта.

Двухлетние севообороты

Одним из наименее известных подходов является двухлетний севооборот. Сюда относятся севообороты, где однолетние культуры растут в последовательности (обычно две), за которыми следует длительный перерыв.

Например: пшеница – пшеница – кукуруза – кукуруза – соя – соя; ячмень – горох – рапс.

Концепции продленного (двухлетнего) севооборота.

Эта концепция не является неизвестной, поскольку именно так растения чередуются в природе. Определенный вид господствует в определенной местности и в определенное время, а затем ее заменяет другая разновидность. По всей видимости (после многих таких последовательностей), изначальный вид снова займет место. Временные рамки для этих севооборотов гораздо больше, чем при выращивании однолетних культур, но принцип остается тем же. Люди обычно живут в других временных рамках по сравнению с другими видами. Дни, часы и годы имеют абсолютно иное значение для бактерий и грибков, чем для деревьев. У некоторых видов кривая роста быстро ускоряется, как только им предоставляется эта возможность, в то время как другим требуется больше времени для создания популяции. У каждого вида есть «стратегия выживания», которая повышает шансы на продление существования. Люди научились строить укрытия, выращивать растения и т.д., поскольку являются видом, наименее приспособленным для того, чтобы пережить власть стихий, заниматься охотой, рыболовлей и т. д. Многие однолетние растения производят большое количество семян, увеличивая шансы того, что хотя бы одно из них выживет. Семена других культур обладают более длительным периодом покоя, что позволяет им подходить для той среды, где не все годы благоприятны. Многие болезнетворные организмы также производят формы, находящиеся в состоянии покоя, которым требуются благоприятные условия, прежде чем они попытаются расти.

Универсальной стратегией выживания для всех видов является генетическое разнообразие. Она позволяет некоторым из них выжить в условиях, исключающих оставшуюся часть популяции. Отдельные потомки выживших организмов наследуют такую же способность к выживанию. Следовательно, организмы с данной особенностью будут размножаться до тех пор, пока этому будут благоприятствовать условия. Если условия изменятся, у них больше не будет преимуществ. Основная причина, по которой сельское хозяйство сталкивается с проблемами, вызванными устойчивыми биотипами сорняков и насекомых: программы по выращиванию культур создают благоприятные условия для некоторых отдельных членов популяции. Эти условия поддерживаются в течение довольно длительного времени, они довольно часты и/или достаточно прогнозируемы, чтобы позволить данному биотипу стать доминирующей популяцией.

Концепция в основе двухлетнего севооборота (как и в случае с некоторыми другими видами севооборота) заключается в чередовании культур и разнообразии интервала между культурами. Часть данной стратегии признает тот факт, что севообороты, содержащие лишь одну последовательность культур или один интервал, по всей видимости, предопределят выбор такой разновидности (или биотипа в разновидности), которая наиболее подходит особым условиям. В случае с биотипом вида популяция будет продолжать расти и содержаться в чистоте, если условия остаются неизменными.

Вероятно, лучше всего привести несколько примеров. В Кукурузном Поясе и на орошаемой территории равнин США в одно время среди многих фермеров было распространено выращивание монокультуры кукурузы из года в год. При этом кукурузный жук (существует несколько разновидностей с одинаковыми привычками) поедал рыльца кукурузы и откладывал яйца на концах корней кукурузы. Из большинства этих яиц рождались новые особи уже следующей весной. Если присутствовали растения кукурузы или другие подходящие растения-хозяева, личинки поедали корни растения и причиняли большой ущерб. При этом необходимо было применять большое количество инсектицидов на полях, отведенных для выращивания монокультуры кукурузы. Когда кукурузу сеяли после сои, это насекомое изначально не представляло никаких проблем. После долгого наблюдения за севооборотом кукуруза – соя на территории Кукурузного Пояса выяснилось, что кукурузный жук выживал двумя способами. В западном регионе очень распространился биотип с длительной диапаузой, а в некоторых случаях он даже стал преобладать. Из большей части яиц, отложенных этим биотипом, следующей весной личинки не появлялись (когда засевали сою), ожидая посева кукурузы на второй год. Подобное поведение наблюдалось у яиц некоторых особей. Сейчас они доминируют среди популяций в некоторых регионах, потому что последовательно и широкомасштабно использовали севооборот кукуруза – соя в интервале между последовательным выращиванием кукурузы. Это дало биотипу конкурентоспособное преимущество.

Второй пример относится к восточному региону. Здесь преобладает миграция самок кукурузного жука, готовых отложить яйца на поля сои. Следовательно, когда они будут откладывать яйца следующей весной, там, скорее всего, будет расти кукуруза. В данном случае данный биотип обладает преимуществом, потому что севооборот кукуруза – соя является последовательным. Сходная адаптация, вероятно, произойдет, если большую часть кукурузы на этой территории будут засевать после пшеницы в течение многих лет.

В примере продленного севооборота пшеница – пшеница – кукуруза – кукуруза – соя – соя чередование кукурузы и интервал между кукурузой непредсказуем для временного восприятия насекомых. (Но для людей севооборот выглядит вполне предсказуемым.) Некоторые популяции с нормальными привычками (поедание кукурузы, откладывание яиц на кукурузе, кладка яиц следующей весной) поддерживаются за счет выращивания кукурузы в двухлетнем севообороте. Это ослабит популяции насекомых с отклонениями в поведении.

В приведенных примерах речь шла о насекомых. Можно с такой же легкостью найти примеры для сорняков или болезней. Важно помнить, что эти изменения характеристик не всегда происходят быстро. Видам лишь с одним поколением в год потребуется десятилетие или два, чтобы один биотип с подходящей стратегией выживаемости развился в преобладающий вид. В течение этого периода производитель становится уверенным в том, что он разработал основной севооборот, нашел идеальные средства защиты и т.п. для работы своей фермы (все это было эффективным на протяжении семи лет при выращивании пропашных культур). А затем практически без предупреждения вся система рушится. Каждый, кто сталкивался с устойчивыми видами биотипов, был свидетелем этого феномена.

Вторая часть концепции двухлетнего севооборота – это длительный перерыв (интервал от культуры до культуры) в севообороте. С точки зрения разнообразия, лучше всего иметь смесь интервалов. Для максимальной защиты от вредителей один из интервалов должен быть достаточно длительным, чтобы популяции некоторых болезней или сорняков могли значительно уменьшиться в численности. Тщательное изучение кривых роста и угасания показывает, что культуры «первого года» (новые) на конкретном участке испытывают несколько проблем с вредителями, присущими определенной культуре. Если культуру засеять во второй раз на этой «целинной» почве, она принесет такой же урожай или даже больший. Лишь на третий год (и далее) могут появиться проблемы. Они очень быстро превращаются в большую головную боль. Причиной этого является то, что кривые роста и угасания для биологических систем следуют геометрической прогрессии (примеры: 2, 4, 8, 16, 64 или 1, 10, 100, 1000). Так как процесс разложения работает по такому же принципу, что и рост, только наоборот, короткого перерыва недостаточно для существенного уменьшения некоторых проблем. Это особенно касается того случая, если популяции обладают такими механизмами выживания, как период покоя семян.

Наиболее важен в многолетнем чередовании длительный перерыв. Теоретически цель двухлетнего севооборота – предоставление длительного перерыва в определенном месте системы.

Раньше был очень распространен многолетний севооборот, за которым следовали несколько лет выращивания одной и той же культуры. Вот почему переселенцы настолько преуспели (в действительности за их плечами был большой опыт No-till). В Аргентине распространено чередование: семь лет пастбища с семью годами выращивания культур. На арендованных почвах могут в течение семи лет (или менее, при вспышке болезней) выращивать сою.

При выращивании растений могут развиться связанные с ними как полезные, так и вредные биологические микроорганизмы. Эти разновидности могут иногда оказывать положительное воздействие на культуру при ее посеве на одном и том же поле в последующие годы. Наиболее часто приводимым примером является везикулярно-арбускулярная микориза (VAM), микоризные грибы, которые помогают таким культурам, как кукуруза и подсолнечник, получить влагу и питательные вещества из почвы. Считается, что эти организмы являются причиной лучшей отзывчивости чередований кукуруза – кукуруза и подсолнечник – кукуруза. Другой пример – азотофиксирующая бактерия Rhizobium бобовых культур. Соя, выращиваемая после сои, способна зафиксировать больше азота благодаря большей популяции соответствующего вида бактерий Rhizobium, живущих в почве. В почве также наблюдается меньшее количество источников азота, поскольку бобовая культура предыдущего года использовала их до начала процесса фиксации. Частью данной теории продленных севооборотов является включение преимуществ этих благотворных сообществ перед тем, как начнут действовать вредные. Вероятно, существуют благотворные сообщества, которые также включают хищных насекомых, но этот аспект не является достаточно изученным.

Все же вторая часть концепции двухлетних севооборотов включает использование более разнообразных программ гербицидов, в особенности тех, которые используют соединения длительного остаточного действия. Относительно высокий уровень атразина нужно использовать при выращивании кукурузы в первый год (или сорго, или просо) двухлетнего севооборота, так как за ней последует другая устойчивая культура. Это даст необходимое время для того, чтобы гербицид потерял свое действие перед выращиванием чувствительных культур. Сходным образом можно использовать такие продукты, как Command или Scepter, при выращивании сои в первый год на участках, где эти продукты нельзя использовать в других севооборотах. Типичной программой применения гербицидов на исследовательской ферме Дакота Лэйкс для орошаемых почв при использовании севооборота яровая пшеница – озимая пшеница и двойное сахарное сорго – кукуруза – кукуруза – соя – соя будет следующая: в первый год при посеве яровой пшеницы не используют гербициды, затем применяют Bronate (Buctril M). Во второй год при выращивании озимой пшеницы используют гербицид сильного действия между уборкой яровой пшеницы и посевом озимой пшеницы. Обычно никаких гербицидов не требуется при выращивании озимой пшеницы. Нужно будет использовать два фунта атразина либо при выращивании двойного сахарного сорго, либо после того, как его убрали осенью. Это зависит от того, какие присутствуют сорняки. Кукуруза в первый год обычно не требует сильнодействующего гербицида, но, как правило, применяют раннюю послевсходовую дозу дикамбы. На второй год выращивания кукурузы используют традиционную программу. Можно применять такую технологию, как LibertyLink или Clearfield. Мы не используем Roundup Ready на этом участке Дакота Лэйкс. В первый год выращивания сои применяем программу с длительным остаточным действием, например Scepter плюс Command. На второй год выращивания сои используют Roundup Ready. В данной программе мы использовали один раз (или два) ацетолактат- синтазу в шесть лет, триазины – один раз в шесть лет, Roundup Ready также один раз в шесть лет (и, вероятно, сильнодействующий гербицид между культурами пшеницы, но это мог быть паракват) и др. Очевидно, сорнякам будет трудно (с точки зрения их перспективы восприятия времени) развить устойчивость к любому из используемых способов действия.

В заключение приведем следующий пример. Я был свидетелем, как один агроном давал комментарии к тому, что он считает неудачным планированием севооборота. При этом рассказывал, как некий фермер засевал поле пшеницей каждый год до тех пор, пока давление эгилопса цилиндрического не стало сильным. Затем он стал постоянно засевать поле сорго двухцветным, пока оно его не заполонило. В последующие годы выращивал подсолнечник, пока основной проблемой не стало появление болезней. Поэтому он снова начал использовать программу выращивания пшеницы. Я сделал вывод, что фермер хотя бы отвечал на природные циклы своего поля. Было бы лучше, если бы он опережал эти прецеденты и делал переходы заранее. Но он слепо использовал севообороты кукуруза – соя, пшеница – рапс – пшеница – горох или пшеница – кукуруза – соя и был удивлен, когда ему нужно было продолжать менять технологии, чтобы решить новые проблемы.

Преимущества: продленный (двухлетний) севооборот осуществляет попытку поставить в тупик популяции вредителей с помощью разнообразия в используемых последовательностях и интервалах. Можно добиться разнообразия и в то же время удерживать небольшую численность культур. Это позволяет использовать смесь гербицидных программ длительного и краткосрочного действия. Данный подход может сократить затраты и свести к минимуму возможность приобретения устойчивости, сопротивления и изменений биотипов.

Недостатки: недостаточно хорошо протестированы. Некоторые чередования культур могут быть не идеальными. Меньшее количество культур означает меньшее распределение рабочей нагрузки.

Частичные двухлетние севообороты

В данном подходе используется гибрид между двухлетними севооборотами и другими типами севооборотов. Смысл заключается в использовании двойных разновидностей культур, которые бы несли наибольшее преимущество. Этот тип севооборотов может быть самым мощным. Преимуществом этого и других планирований севооборотов является понимание того, как работают природные циклы, чтобы использовать последовательности и интервалы для создания типов среды, благоприятных для культур, которые бы в то же время предотвращали проблемы.

Например: рапс – озимая пшеница – соя – кукуруза – кукуруза и яровая пшеница – озимая пшеница – горох – кукуруза – просо – подсолнечник.

Преимущества: в зависимости от севооборота можно использовать либо большее, либо меньшее количество культур. Это даст большие преимущества двойных севооборотов и в то же время будет способствовать предотвращению некоторых потенциальных проблем. Выращивание озимой пшеницы после яровой особенно целесообразно на территории, где зимостойкость является проблемой.

Недостатки: их меньше, если севообороты хорошо спланированы.

Сила данного подхода лучше всего проявляется на следующем примере. Севооборот яровая пшеница – озимая пшеница – горох – кукуруза – просо – подсолнечник разработан для холодных и засушливых регионов. Две злаковых культуры холодного периода в рядах следуют после 4-летнего перерыва в выращивании этого вида культур. Две пшеницы создают глубоко увлажненный почвенный слой и большую массу пожнивных остатков. Зимостойкость озимой пшеницы является меньшей проблемой в этом чередовании, чем в других. Горох и другие бобовые культуры холодного периода с крупными семенами имеют очень хорошую отзывчивость в толстом слое пожнивных остатков. Они используют эти холодные условия для своей пользы и превращают в теплые условия для последующей культуры кукурузы. Горох осуществляет этот переход, не используя накопленную влагу, необходимую для кукурузы. Можно свободно вносить атразин в год выращивания кукурузы, потому что просо (или кукуруза, или сахарное сорго) выносит перенос химиката. Просо – это культура с низкой интенсивностью, помогающая восстановиться в почве избыточному количеству влаги. В слой с глубоким накоплением влаги многие годы засевают подсолнечник. Можно с легкостью контролировать рост любого самосевного проса. Широколистные сорняки должны были быстро исчезнуть при выращивании кукурузы и проса. Жаркая сухая среда после подсолнечника позволяет осуществить ранний посев яровой пшеницы. Гербициды с более длительным остаточным действием можно использовать при выращивании яровой и озимой пшеницы, если будут выращивать широколистную культуру в следующем году. Если производитель считает, что выращивать яровую пшеницу после подсолнечника будет слишком рискованным предприятием, он может использовать менее интенсивную широколистную культуру (например, лен) или включить зеленый пар на следующий год после выращивания подсолнечника.

Нет САМОГО ЛУЧШЕГО севооборота. Никто не сможет разработать севооборот, который будет работать каждый год в любых условиях. Это игра вероятностей. Существуют плохие севообороты, которые неплохо работают в течение некоторого времени. Существуют хорошие севообороты, которые иногда оказываются неэффективными из-за погоды и других неуправляемых факторов. Иногда и неудачливым игрокам везет, а иногда проигрывает и успешный игрок.Надеюсь, что этот разговор был полезен. Вышеизложенная информация является обзором некоторых стратегий, позволяющих производителям лучше осознать «искусство» планирования севооборотов.

Дополнительная информация, касающаяся севооборотов.

Я не смогу лучше вас разработать лучшие севообороты, равно как и выбрать для вас жену. Существуют вещи, которые можете сделать только вы. Я могу только указать на некоторые факторы, которые вы должны учесть при выборе севооборотов.

Можно разработать севообороты, которые эффективны в засушливые годы, но не приносят пользы в благоприятные годы. Или даже хуже – они не являются эффективными в годы с большим количеством осадков.

Фермеры с большей переносимостью риска (финансового и психологического) будут чувствовать себя комфортнее в условиях более рискованных севооборотов. С помощью правильно спланированных рискованных севооборотов можно заработать больше денег в течение длительного времени, но можно ощутить значительные потери в короткий срок.

Самым лучшим подходом к разбросу рисков является использование более одного севооборота (предпочтительно последовательного, чтобы севооборот был длиннее).

Используемые севообороты могут отличаться друг от друга в зависимости от почв. Иными словами, один участок вашей почвы может потребовать другого подхода к севооборотам, чем какой-либо другой на вашей же ферме. Среди некоторых причин можно отметить природные почвенные характеристики, историю выращивания, спектр сорняков, расстояние от фермы и т.д.

Большинство фермеров преуспевает в планировании севооборотов, как только они приступают к этому.

Используемые севообороты должны меняться, как меняются рынок, почва, климат и условия предприятия. Этого следует ожидать. При планировании севооборотов думайте, какие изменения вы могли бы осуществить.

Не бойтесь спрашивать совета, но не полагайтесь полностью на других при решении своих проблем. Думайте и решайте самостоятельно!

(Опубликовано в №8, 2006 г.)

_