На основании имеющихся научных данных можно рекомендовать экологически допустимые пределы концентрации посевов: зерновые культуры - 70 - 80%, сахарная свекла - 20 - 25%, кукуруза - 50 -60%, картофель - 30 - 50%, подсолнечник - 14 - 16%. Кроме того, при размещении посевов культур необходимо учитывать нормы пространственной изоляции посевов для защиты от вредителей и болезней.

Структура посевных площадей и севообороты, разработанные для освоения в системе земледелия, наряду с производством необходимого количества растениеводческой продукции, должны предотвращать избыточное разрушение почвы, и в первую очередь, от эрозивных процессов. Необходимо иметь в виду не только противоэрозионные и мелиоративные свойства культур, но и технологию их возделывания на каждом поле севооборота. [10/1]

Таким образом, землевладелец должен быть заинтересован в установлении экономически и экологически эффективного вида севооборота, не ухудшающего фитосанитарного состояния и плодородия почвы. Набор культур в нем должен дать возможность равномерно распределить во времени выполнение трудоемких процессов, обеспечить защиту почв от негативного воздействия. [4]

1.3. Агрофизические свойства почвы и влияние их на плодородие

Свойства почв определяют и характеризуют их состояние: соотношение частиц по крупности, взаимное расположение (плотность и рыхлость сложения, способность образовывать структуру и т.д.), обуславливают все водно-воздушные свойства и следовательно - плодородие почв.

Плотность почвы (объемная масса) - масса единицы объема абсолютно - сухой почвы, взятой в естественном сложении, выражаемая в граммах на сантиметр кубический (г/см3). Расчеты показывают, что верхний предел оптимальной объемной массы пахотного слоя почвы (0-30 см) в условиях опытного поля ОГАУ, при влажности равной наименьшей полевой влагоемкости почвы, равна 1,22 г/см3, он обеспечивает хорошую аэрацию. [15]

Плотность почвы зависит от минерального и механического состава, содержания органических веществ, структурности и сложения.

Плотность твердой фазы также входит в число агрофизических свойств почвы. Она показывает отношение твердой фазы почвы к массе воды в том же объеме при температуре 4°С.

Для минеральных почв плотность твердой фазы колеблется в пределах от 2,4 до 2,8 г/см3. [1]

Пористость - суммарный объем всех пор и промежутков между частицами твердой фазы почвы, выраженная в процентах от общего объема почвы. Пористость почвы зависит от структурности, плотности, механического и минералогического состава почвы.

По данным Л.Г. Дояренко наиболее благоприятные условия увлажнения и газообмена складываются в почве при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости 1:1. Однако, это соотношение зависит от конкретных почвенно-климатических условий.

Наиболее благоприятное в агрономическом отношении соотношение пористости наблюдается в черноземе: общая пористость 58 - 64%, пористость отдельных агрегатов - 38 - 40%, поры, занятые воздухом - до 20 - 27%, неактивные поры меньше 10%. [17]

Способность почвы распадаться на агрегаты - называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется - почвенной структурой.

Устойчивость структуры к механическому воздействию (связность) и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных оборотах и увлажнении. При отсутствии этих качеств структурные отдельности быстро разрушаются при обработке и выпадении дождей или орошении, и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такая почва заплывает, при подсыхании образует корку.

Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на физические свойства почвы, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы, физико-механические свойства, противоэрозионную устойчивость почв.

При наличии агрономически ценной структуры, в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. [11]

Учитывая изложенное, в нашем опыте так же изучали на посевах всех сельскохозяйственных культур севооборотов агрофизические свойства почвы: объемная масса, общая пористость, капиллярная и некапиллярная пористости.

1.4. Баланс органического вещества и гумуса в севооборотах

Содержание и запасы органического вещества в почве традиционно служит основным критерием оценки почвенного плодородия, а в последние годы все больше рассматриваются с точки зрения экологической устойчивости почв, как компонента биосферы.

Органическое вещество в целом и отдельные его группы разносторонне влияют на агрономические свойства почв. Циклические процессы синтеза и трансформации органического вещества в агроэкосистеме лежат в основе биогеохимических круговоротов всех элементов. В свою очередь эти циклические процессы выполняют важнейшую роль в воспроизводстве свойств почвы, лежащих в основе ее плодородия. [27]

Длительная эксплуатация черноземов в условиях недостаточной культуры земледелия привела к ухудшению их физических и физико-химических свойств, в результате чего повсеместно отмечается снижение уровня и устойчивости продуктивности черноземов. [11]

Исходным материалом для образования гумуса является свежее органическое вещество и в первую очередь, растительные остатки. Поэтому в повышении биологической активности почвы важное значение имеет пополнение запасов свежего органического вещества. Поступления органического вещества из растительных остатков в почву зависит от почвенно-климатических условий, севооборотов, а главное от уровня получаемого урожая.

Растительные остатки в почве подвергаются гумификации, при этом 70 - 80% превращаются в минеральные формы, и около 30% исходной массы превращаются в гумусовые вещества. [14]

Одна из причин уменьшения содержания гумуса в черноземах -недостаточное внесение удобрений, и в первую очередь органических. Другие причины - усиленная минерализация гумуса и эрозия почв.

Многочисленные данные, касающиеся баланса гумуса в черноземах, свидетельствуют, что значительные потери его происходят не столько от недостаточного поступления органического вещества в почву, сколько от интенсивности обработки почвы, резко усиливающей минерализацию гумуса. [13]

В период вегетации растений процессы накопления органического вещества преобладают над его разрушением. Но после уборки до последующей культуры в почве идет разрушение органического вещества. Конечный результат будет зависеть от количества и состава оставляемого после уборки культуры органического вещества в почве и на ее поверхности, от возврата питательных веществ с навозом, а так же от условий разложения органического вещества в почве. [26]

Д. Н. Прянишников (1908 - 1965) рекомендовал вносить солому злаковых культур под бобовые культуры. Неблагоприятное воздействие соломы в первый год можно уменьшить, если заделывать ее в почву на 0 - 10 см. дисковыми орудиями, так как она там быстро минерализуется вследствие высокой биологической активности (Е. И. Мишустин; Н. С. Дорофеев 1965 г., Ю. Р. Долгих 1970, П. И. Кузнецов 1963 гг.). В то же время происходит биологическое закрепление подвижных форм аммиачного и нитратного азота в первоначальный период разложения, поэтому весенняя заделка соломы или позднеосенняя может привести к снижению урожая первой культуры и в этом случае применять глубокую вспашку. [15]