Ротация севооборота это: Ротация Севооборота — что это

Что такое ротация севооборота — Мечети мира

Понятие о севообороте

Один из законов земледелия — закон плодосмена утверждает, что более высокие урожаи получаются при чередовании культур на поле, чем при бессменных посевах. Объясняется это тем, что разные культуры потребляют из почвы питательные элементы в разных количествах, при длительном их выращивании развиваются специфические вредители и возбудители болезней, определенные сорные растения. Однако, чередование культур на поле должно выполняться с соблюдением определенных требований, иначе результат неграмотного плодосмена может оказаться отрицательным.

Что такое севооборот?

Севооборот — это научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и пара во времени и размещении на полях. Бессменные посевы, когда сельскохозяйственная культура постоянно возделывается на поле, приводят к резкому снижению величины и качества урожая. Повторные посевы многих видов растений также снижают их урожайность. Практикой земледелия и наукой доказано, что правильные севообороты в хозяйстве являются организующим звеном системы земледелия.

Основными задачами севооборота являются:

• повышение плодородия почвы и рациональное использование ее питательных веществ;
• увеличение урожайности и повышение качества растениеводческой продукции;
• уменьшение засоренности посевов, их поражаемости болезнями и вредителями;
• уменьшение вредного влияния ветровой и водной эрозии почвы.

Чередование сельскохозяйственных культур выражается схемой севооборота.
Схема севооборота — это перечень групп сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования севообороте.

Ротация в севообороте — это период, в течение которого куль туры и пар проходят через каждое поле в последовательности установленной схемой севооборота.
В ротационной таблице освещается план размещения культур и паров по полям и годам на период ротации.

Каждый севооборот состоит из определенного количества звеньев. Звено севооборота — это часть севооборота, представляющая сочетание двух-трех разнородных культур или паров. Например, звенья севооборота по полю, восстанавливающему плодородие почвы:
паровое звено — 1) чистый пар; 2) озимые;
пропашное звено — 1) пропашные; 2) зерновые;
травяное звено — 1) клевер; 2) озимые; 3) пропашные.

Научные основы чередования сельскохозяйственных растений

Выдающийся агрохимик, биохимик и физиолог растений Д. Н. Прянишников обобщил весь имеющийся опыт в учении о плодосмене и обосновал необходимость установления рационального чередования сельскохозяйственных культур в правильном севообороте четырьмя основными причинами: химического, физического, биологического и экономического порядков.

Причины химического порядка заключаются в том, что разные группы сельскохозяйственных культур отличаются неодинаковым выносом питательных веществ и различной способностью их усвоению из почвы и удобрений.

Причины физического порядка характеризуются различной требовательностью культур к рыхлости пахотного слоя, к состоянию его водно-воздушного режима и неодинаковым влиянием возделываемых растений на плотность, структуру и строение пахотного слоя почвы.

Причины биологического порядка связаны с неодинаковым отношением выращиваемых растений к засоренности почвы и посевов к болезням и вредителям. Чередование сельскохозяйственных культур, значительно различающихся по биологическим признакам, способствует уменьшению их поражаемости болезнями и вредителями, а также изменению состава почвенной микрофлоры, усилению ее биологической активности в положительном направлении.

Причины экономического порядка состоят в том, что в целях более производительного использования техники и рабочей силы в севооборотах целесообразно иметь культуры различных сроков посева и уборки (озимые, ранние яровые, поздние яровые).

Состав и чередование культур в севооборотах зависят от почвенных условий и потребностей хозяйства. При этом необходимо учитывать биологические особенности отдельных растений и отношение различных культур к предшественникам (сельскохозяйственным культурам или чистому пару, занимавшим данное поле в предыдущем году).
Чистые и занятые пары, как правило, предшествуют озимым зерновым культурам, а в условиях Зауралья, Сибири и яровой пшенице. Чистые пары имеют исключительно большое значение при недостатке влаги и высокой засоренности. При высокой культуре земледелия в зоне достаточного увлажнения чистые пары заменяются занятыми парами.

Чистый пар — это паровое поле, свободное от возделываемых сельскохозяйственных культур в течение вегетационного периода.
Занятый пар — это паровое поле, занятое растениями, рано освобождающими поле для обработки почвы и создающими как предшественник благоприятные условия для возделывания последующих культур (однолетние травы, горох, кукуруза, ранний картофель и др. ).

Зерновые озимые значительно подавляют развитие сорняков, а яровые зерновые (пшеница, ячмень, овес) очень чувствительны к засоренности посевов, их поэтому преимущественно размещают после озимых и пропашных культур. После чистого пара эти культуры обычно возделываются до трех лет подряд.
Зерновые бобовые культуры (горох, бобы, люпин, соя, вика и др.) улучшают азотный баланс почвы, и, как правило, они чередуются с зерновыми культурами. Многолетние бобовые травы (клевер, люцерна, эспарцет) и смеси их с многолетними злаковыми травами (тимофеевкой, житняком и др.) являются хорошими предшественниками для всех зерновых, льна, картофеля, различных овощных культур, хлопчатника, риса и др.

Чередование в севообороте сельскохозяйственных культур, значительно различающихся по биологическим признакам и технологии возделывания (зерновые — пропашные — бобовые), способствует более рациональному использованию питательных веществ из почвы, уменьшению засоренности и поражаемости растений болезнями и вредителями и улучшению всех показателей плодородия почвы химического, физического и биологического порядков.

Севооборот в хозяйстве должен допускать некоторую гибкость в размещении культур, взаимозаменяемость их. Возможно наряду с севооборотом наличие каких-то участков повторного посева или даже длительного размещения одной и той же культуры, если это диктуется соображениями повышения продуктивности пашни, увеличения общего сбора продукции и сопровождается соответствующими приемами удобрения, борьбы с сорняками и др.

РОТАЦИЯ СЕВООБОРОТА — (от лат. rotatio круговращение) период (обычно 4 10 лет), в течение которого все сельскохозяйственные культуры и пар занимают последовательно (согласно схеме их чередования) каждое поле севооборота … Большой Энциклопедический словарь

ротация севооборота — Период времени, в течение которого сельскохозяйственные культуры и пары проходят через каждое поле в последовательности, предусмотренной схемой севооборота. [ГОСТ 16265 89] Тематики земледелие Обобщающие термины севообороты, пары … Справочник технического переводчика

ротация севооборота — период (обычно 4 10 лет), в течение которого все сельскохозяйственные культуры и пар занимают последовательно (согласно схеме их чередования) каждое поле севооборота. * * * РОТАЦИЯ СЕВООБОРОТА РОТАЦИЯ СЕВООБОРОТА (от лат. rotatio круговращение),… … Энциклопедический словарь

РОТАЦИЯ СЕВООБОРОТА — время прохождения с. х. культур и паров через каждое поле севооборота в установл. последовательности … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

Ротация — В Викисловаре есть статья «ротация» Ротация (от лат. rotatio «кругообразное движение, вра … Википедия

РОТАЦИЯ — число лет, через к рое принятые севооборотом культуры снова возвращаются на те же поля, на к рых они были в развернутом севообороте в определенном году. Напр., если согласно севообороту в 1934 г. в натуре имеются все культуры, то при пятиполье… … Сельскохозяйственный словарь-справочник

севооборот — а; м. Последовательная смена сельскохозяйственных культур и пара на определённых земельных участках. Рациональный с. Пересмотреть, изменить с. Полевой, овощной, травопольный с. Поля с кормовым севооборотом. ◁ Севооборотный, ая, ое. * * *… … Энциклопедический словарь

СЕВООБОРОТ — научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур (и пара) по полям и во времени; основная часть системы земледелия. При введении севооборота земельную площадь разбивают на приблизительно равные участки, обычно 4 10. Каждая культура в… … Большой Энциклопедический словарь

Площадь поля, га

Размещение культур в годы освоения севооборота

№ поля в сево-обороте

горохо-овс. смесь с подс. клевера

горохо-овс. смесь на з.к. (занятый пар)

оз. рожь на з.к. + поукосно рапс

горохо-овс. смесь с подс. клевера

горохо-овс. смесь с подс. клевера

горохо-овс. смесь на з.к. (занятый пар)

оз. рожь на з.к. + поукосно рапс

горохо-овс. смесь на з.к. (занятый пар)

горохо-овс. смесь с подс. клевера

горохо-овс. смесь на з.к. (занятый пар)

оз. рожь на з.к. + поукосно рапс

горохо-овс. смесь с подс. клевера

Признаки, по которым севооборот считается освоенным:

Освоены все новые земли (перелоги, залежи, кустарники и др. ).

Каждая культура идет по своему предшественнику согласно схеме севооборота

Фактическая урожайность не ниже запланированной

5. Ротация севооборотов

Схема севооборота – чередование культур по полям. В ней указывается номер поля, культура, площадь каждого поля в гектарах

Ротация севооборота– период времени, в течение которого каждая культура пройдет все поля.

Ротационная таблица – таблица, в которой показано размещение культур по полям и по годам.

как смена культур помогает увеличить урожай и сохранить плодородие почвы

Когда на одном и том же месте постоянно выращивается одна и та же культура, в нем активно развиваются всевозможные бактерии и вредители, её верхний слой нарушается, да и в целом почва истощается. Все это становится причиной того, что объём урожая сокращается. Севооборот – это один из способов для борьбы с этими факторами. Но и тут все не так просто. Чтобы этот метод работал, нужно разумно подойти к организации системы, недостаточно просто поменять культуры местами.

Зачем нужен севооборот?

При соблюдении системы севооборота состояние почвы улучшается, питательные вещества используются более рационально, а вредители покидают насиженные места. Как это работает? Одни растения получают питательные элементы из нижнего слоя почвы, а другие – из верхнего. Получается, что выращивание культур, которые питаются из нижнего слоя, на одном участке в течение длительного времени, приводят к его истощению. Питательные элементы заканчиваются, а при их недостатке растение подвержено заболеваниям и сокращению плодородия.

Кстати, истощение почв – сегодня серьезная проблема и сельское хозяйство играет в этом не последнюю роль. Подробнее об этом мы рассказывали в нашей статье «Деградация почв как результат сельскохозяйственной деятельности».

Еще одним нюансом являются токсины, которые выделяют корни растений. Чаще всего от них страдают культуры того же семейства, особенно это проявляется при выращивании шпината, моркови или свеклы. Под влиянием токсинов каждый последующий урожай заметно уступает предыдущему. 

Ротация

Ротация – это период, за который растения проходят путь по всем участкам, сменяя друг друга. Чтобы правильно организовать систему, нужно знать, к какому семейству относятся выращиваемые культуры. Например, нельзя посеять укроп после моркови из-за их принадлежности к одному семейству. 

Кстати, некоторые думают, что соблюдение севооборота актуально только для овощей, но цветы тоже могут принадлежать к одному семейству с овощами.

Классификация систем севооборота 

Классифицируются севообороты по типу продукции выращивания:

• 
  Полевой тип предполагает преобладание полевых культур (от 50%)

• 
  Кормовой – от 50% кормовых пропашных культур

• 
  Специальный тип используется при наличии культур, которые выращиваются для определенных целей (например, предотвращение смыва почвы).

В зависимости от соотношения выращиваемых культур выделяется несколько типов систем:

• 
  При зерно-паровом севообороте большая часть предназначается для зерновых культур, а меньшая часть – для пара

• В зерно-пропашном типе не выращивается пар, обычно его выбирают для технических культур
• Зерно-травяной севооборот в большей степени предназначен для зерновых культур, остальную часть занимают многолетние травы. Обычно такой тип используется для поврежденной почвы, например, при эрозии почв или низким содержанием чернозёма

• 
  Зерно-травяно-пропашный тип предназначается для зерновых, бобовых и пропашных культур, которые каждый год сменяют друг друга. Отличия в технологиях выращивания и влиянии на состояние почвы помогают сохранить её плодородие

• 
  Пропашный тип в основном предназначен для кукурузы, подсолнечника и подобных культур, а оставшаяся часть – кормовым и овощным. А в травяно-пропашном севообороте часть площади выделяется под многолетние травы

• 
  В полях, в которых выращиваются растения на зеленые удобрения используется сидеральный тип севооборота.

Питательные элементы

Но совместимость культур в звене севооборота это еще не все, важно учитывать еще и уровень потребности выращиваемых растений в питательных веществах. Есть культуры с высоким уровнем потребности (картофель, шпинат), со средним (томат, огурец) и низким уровнем (редис, салат). Очевидно, что заменять одну культуру с высокой потребность в питательных веществах на другую с таким же уровнем потребности не имеет смысла. 

Лучше будет, если в первый год вы будете выращивать культуру, на которую требуется большее количество элементов, а в следующие — меньшее. После прохождения этого цикла восполнить состав почвы удобрениями и высадить культуру высокого потребления.  

Остатки предыдущих растений обязательно нужно удалять, потому они оказывают негативное влияние на развитие растений в настоящем. 

Предыдущая статья

Следующая статья

Сколько вы теряете из-за неоптимального севооборота?

Для начала давайте посмотрим, где возникают утечки.

Вариант первый. Мы не учитываем всю информацию при долгосрочном планировании. У нас есть финансовый прогноз каждой культуры, в том числе вероятность изменения цены. У нас есть измеримая потребность в каждой культуре. У нас есть финансовые цели. Надо правильно подобрать последовательность культур таким образом, чтобы хозяйство каждый год приносило максимальную отдачу. Если мы не учитываем в этом влияние культур-предшественников, не учитываем рыночную ситуацию и ограничения ресурсов – хранилищ, техники, удобрений, то велика вероятность неправильно подобрать схемы севооборотов.

Второй вариант – экстренные коррективы в начале или в ходе сезона. Решения, принятые впопыхах. Как правило, это происходит из-за невозможности сравнить финансовые последствия разных вариантов. Вводим новую культуру, не проведя ни финансового анализа, ни анализа факторов влияния. Просто потому что предположили, что так будет хорошо. В результате сбивается последовательность культур и установленный для хозяйства севооборот, что в конечном счете ведет к недополучению прибыли и росту издержек.

И конечно, есть логистическая составляющая – одна из самых очевидных и важных. К примеру, поля с одной и той же культурой рассеяны по большой территории, и приходится постоянно перегонять технику с места на место. Просто за счет сева культур кластерами мы можем сократить перегоны техники, соответственно снизить издержки на топливо и обслуживание. Но важно заранее рассчитать, что будет целесообразнее, что даст больший экономический эффект – сэкономить на эксплуатации техники или заработать на маржинальности продукта.

И какой из этого вывод? Простой. Если применить аналитику даже к такой приземленной задаче, как планирование севооборота, можно не просто снизить объем издержек и недополученной прибыли, но и значительно повысить финансовые результаты хозяйства. Чтобы понять порядок потерь и возможный эффект от внедрения аналитики, достаточно сравнить два прогнозных показателя EBITDA – до оптимизации и после оптимизации. Аналитическая система в своих расчетах учтет всё: ограничения, факторы, прогнозы, конъюнктуру и т.п, и т.д, и др.

В УНПО «Поволжье» ротация севооборота Saratovnews.ru

Весенний сев на опытных полях учхоза Саратовского ГАУ имени Н. И. Вавилова продолжается.

Почти 6 тыс. гектаров земли в зоне рискованного земледелия Заволжья даёт возможность для саратовского аграрного университета создавать условия для всесторонней подготовки студентов, а для учёных вуза — заниматься научно-исследовательской деятельностью. Здесь разработана долгосрочная программа развития семеноводства, в рамках которой в 2020 г. в УНПО «Поволжье» планируется получение семян различных категорий.

Погодные условия нынешней весны несколько изменили тактический подход к проведению весенних полевых работ, но почти на месяц раньше, чем обычно, провели боронование и внесение удобрений на посевах озимых культур, а также подготовка участков под сев яровых. Вносили корректировки в работу людей лишь апрельские снегопады и краткосрочные дожди, а вот прохождение производственной практики студентов временно отменили в связи с распространением коронавируса.

По информации, что нам предоставили в аграрном университете, в этом году в ходе реализации программы развития УНПО «Поволжье» осуществили ротацию севооборота, в него дополнительно включили несколько сельскохозяйственных культур для производства семенного материала. Кроме озимой пшеницы Новоершовская и озимой ржи Саратовская 7, здесь будут заложены семенные участки сорго Метеор, суданская трава Зональная 6, суданская трава Евгений и просо Золотая орда. 

Для расширения ассортимента сортов полевых культур планируется совместное выращивание семян высших категорий селекции ФГБНУ «РосНИИСК Россорго».

Это нут Сокол, сорго зерновое Аванс и сафлор Борец. В начале апреля в перерывах между выпадением осадков уже выполнены посевные работы на участке сафлора. Работы продолжаются.

Конечно, ситуация в условиях пандемии непростая для каждого вуза, а для аграрного университета вдвойне. Если сегодня теоретические знания студенты могут и получают в дистанционном режиме, то производственная практика в аграрном вузе связана с работами в поле. Но в любом случае, по мнению руководства СГАУ, программа производственного обучения студентов-аграрников будет выполнена, а пока она переносится на более поздние сроки. Все, кто имеет допуск к управлению сельскохозяйственными машинами, после завершения карантина, станут участвовать в сельскохозяйственных работах.

Автор: Надежда Барсукова

Журнал ВАК :: УПРАВЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

Об одном подходе к решению задачи севооборота в многокритериальной постановке

About one approach to the solution of the problem of crop rotation in a multicriteria setting

Темиров Астемир Алиевич

Temirov Astemir Alievich

аспирант

Финансовый университет при Правительстве РФ

t-ast@mail. ru

Аннотация. В статье предложен теоретико-графовый подход к моделированию задачи севооборота, имеющий значение для аграрной экономики. Разработана и сформулирована задача короткого 4-хпольного севооборота в многокритериальной постановке. Векторная целевая функция содержит первый экономический критерий  вида MAXSUM и  отражает эффективность аграрного производства. Второй критерий вида MINSUM является агроэкологическим и характеризует экологическую безопасность продукции с.-х производства, минимизирует содержание вредных веществ в возделываемой культуре. Проблема нахождения «наилучшего» решения задачи севооборота предлагается реализовать последовательным выполнением подзадач.

Abstract. The article proposes a graph-theoretic approach to modeling the crop rotation problem, which is important for the agrarian economy. In this article the problem of short 4-field crop rotation in a multicriteria setting has been developed and formulated. The vector objective function contains the first economic criterion of the type MAXSUM and reflects the efficiency of agricultural production. The second criterion is agroecological and has the kind of MINSUM, it characterizes the ecological safety of agricultural products and minimizes the content of harmful substances in the cultivated crop. The problem of finding the «best» solution to the crop rotation problem is proposed to be realized by the successive implementation of some subtasks.

Ключевые слова: севооборот, двудольный граф, паросочетание, принятие решений, многокритериальность, векторная целевая функция, множество допустимых решений, полное множество альтернатив.

Keywords: crop rotation, bipartite graph, match, making decisions, multicriteria, vector target function, set of admissible solutions, full set of alternatives.

В фундаментальном исследовании по экономико-математическому обоснованию параметров аграрного производства, в том числе оптимизации севооборотов отмечается, что разработка наиболее продуктивных севооборотов есть важное средство повышения эффективности использования земли, увеличения валовых сборов с. -х. культур. В границах севооборотов реализуются технологические процессы возделыванию с.-х. культур с применением рациональных систем машин и средств защиты растений. Поэтому организация севооборотов является одной из главных задач внутрихозяйственного землеустройства, которая может эффективно решаться только с использованием экономико-математических методов.

На современном этапе развития агрономической науки теоретической основой при построении севооборотов является плодосмена, то есть периодическая смена культур, отличающихся агротехническими и хозяйственными свойствами [8]. Рациональный севооборот в условиях орошения является исходным пунктом получения высоких устойчивых урожаев. Вместе с тем при изучении и построении севооборотов остается ряд недостаточно изученных, противоречивых и дискуссионных вопросов. В то же время, математически строгая постановка многокритериальной задачи оптимизации севооборота в условиях частичной неопределенности, а также теоретико-графовое ее представление требует проведения отдельных исследований.

При построении модели оптимизации севооборотов используют следующие основные принципы [4, 10]:

— оптимизации структуры посевных площадей при введении в проектируемый севооборот агротехнически обоснованных сельскохозяйственных культур;

— увязывание планируемой структуры посевных площадей с рекомендуемыми сочетаниями отраслей сельскохозяйственного производства с учетом зоны расположения хозяйства;

— учет качества почв при проектировании чередования типов севооборотов (зерновой, овощной, кормовой и др.) и видов с.-х. культур.

Известны агробиологически обоснованные методы выбора предшественников, в том числе защищенные патентами, в частности способы подбора культуры-предшественника, являющейся комплементарной по аллелопатическому последействию [8]. Определенным недостатком такого подхода является его однокритериальность, направленность только на повышение продуктивности агропроизводства. Традиционным подходом к экономико-математической оптимизации является постановка и решение задачи линейного программирования (ЗЛП). В дополнение к традиционному для ЗЛП условию неотрицательности переменных, т.е. площади под конкретными культурами, на них накладывают следующие агротехнологические ограничения: площади пашни; использование производственных ресурсов; поддержание положительного баланса почвенного гумуса; выполнению плана отрасли полеводства по гарантированному объему производства товарной продукции и кормов; рекомендуемые размеры севооборотов и т.д. Здесь, также следует учитывать тот факт, что при традиционном экономико-математическом моделировании все числовые параметры исследуемых моделей обычно определены приблизительно или же взяты из каких-то отрезков числовой оси. В качестве целевой функции в такой линейной постановке используют либо максимальный чистый доход, либо минимум совокупных затрат на производство продукции.

Однако более общая постановка и реализация многокритериальной задачи экономико-математической оптимизации севооборотов требует проведения дополнительных исследований, в частности учета к экономическим критериям, экологических критериев. Необходимость такого подхода особенно важна при вынужденной замене запланированных сорточередований, при изменении эколого-экономических условий хозяйствования, например, цен сельскохозяйственной продукции, ограниченности агротехнических сроков, материальных, трудовых и финансовых ресурсов и др.

Изложенные причины способствуют проведению дополнительных исследований многокритериальной постановки задачи, например, для короткого 4-хпольного севооборота, на базе теории графов с двумя «разнонаправленными» критериями – экономическим и агроэкологическим. При этом первый критерий является экономическим показателем, обобщенно отражающим эффективность аграрного производства и являющимся, что очень важно, результатом реализации прогнозной модели. Второй из критериев является агроэкологическим, характеризующим экологическую безопасность продукции с.-х производства и минимизируется в процессе реализации разрабатываемой оптимизационной процедуры.

Таким образом, на базе теории графов формулируется многокритериальная задача оптимизации 4-хпольного севооборота, в которой первый — максимизируемый критерий имеет вид MAXSUM и представляет собой экономический эффект, базирующийся на результатах некоторой прогнозной модели, а второй — минимизируемый критерий вида MINSUM, являющийся агроэкологическим и определяет собой уровень вредных веществ [1] в возделываемой сельскохозяйственной культуре.

Проблема принятия решений существует для задач многокритериальной оптимизации [2, 3, 5, 6, 9]. Как правило, в таких задачах содержится большое количество неопределенностей, что связано с отсутствием достаточного объема информации для оптимальных действий. Поэтому в таких случаях говорят, что человек принимает решение в условиях неполной информации, а значит и неопределенности. Одной из таких задач многокритериальной оптимизации является задача севооборота, когда известны два и более критерия, имеющих различные направления и различные единицы измерения.

Постановка задачи. Пусть имеется общая площадь  пахотных угодий для одного фермерского предприятия. Пусть  разбита на  полей одинаковой площади, занумерованные индексом . Для культуры  выращиваемых на полях  данного хозяйства известно число отводимых полей под каждую . Пусть также задана ожидаемая урожайность каждой культуры на каждом поле, что является результатом прогнозной модели. Ставится задача нахождения такого допустимого назначения культуры на поля, чтобы, во-первых, получить максимальную ожидаемую прибыль, и, во-вторых, обеспечить выход экологически чистого урожая с минимальным содержанием в нем вредных микроэлементов. Последние определяют и загрязненность поля, и урожайности культуры. Таким образом, задача определения оптимального севооборота является двукритериальной, а значит многокритериальной решение которой необходимо найти. Первый критерий  означает экономический эффект: это объем ожидаемого выхода урожайности культуры, измеряется либо в , либо в рублях стоимости единицы веса культуры. Второй критерий  выражает суммарное количество вредных веществ содержащихся в урожае, показатель которого необходимо минимизировать.

   Известно, что отличие многокритериальной задачи от однокритериальной состоит в том, что в первом случае получаем не одно решение, а множество альтернативных решений [2, 3, 5, 9]. Сделать окончательный выбор наиболее целесообразного решения должен человек, т.е. лицо принимающее решение (ЛПР). Таким образом, вопрос о принятии решений выходит за рамки формального определения понятия «оптимум», «оптимальное решение» по той причине, что на него в общем случае претендует не менее двух различных элементов. Отсюда становится ясной математическая неоднозначность указанной проблемы при двух и более критериях.

В настоящее время без сомнения теория графов является мощным инструментом для визуального графического представления моделей исследования, поэтому формулировка задачи севооборота базируется на математическом аппарате теории графов [2, 7]. Для этого будем использовать следующие понятия и обозначения:

—  – это двудольный – вершинный граф, в котором вершины первой доли  пронумерованы индексами (номера) выращиваемых культур , а вершины второй доли   пронумерованы индексами (номера) полей ;

— ребро , ,  является элементом множества  двудольного графа  только тогда, когда разрешается засевать культуру  на поле  по результатам прогнозируемого года, при этом отсутствие ребра  означает, что запрещено назначать  на поле ; каждому ребру  приписаны веса ;

-– урожайность () культуры  на поле ;

-– коэффициент загрязнения, который выражает уровень содержания вредных элементов на поле ;

-– количество вредного вещества в единице культуры  в случае, когда она выращивается на поле , у которого коэффициент загрязнения равен ;

-– стоимость единицы урожая — той ожидаемой культуры в рублях;

-– площадь — го поля.

Применительно к настоящей постановке допускаем следующее: в рассматриваемом фермерском хозяйстве все поля имеют одинаковые площади; для всех полей соблюдаются одинаковые агротехнические мероприятия; структура посевных площадей тоже одинакова.

На рисунке 1 представлен двудольный граф  c бинарной матрицей возможных севооборотов в случае, когда известно количество полей , которое засевается культурой .

Рисунок 1 – Двудольный граф   c бинарной матрицей

возможных севооборотов

Допустимое решение в терминах теории графов взаимно-однозначно представляется остовным подграфом , , который определяется так:  состоит из  попарно непересекающихся ребер таких, что ребро  имеет место тогда и только тогда, когда в матрице элемент . Остовный подграф  состоит из  компонент связности, каждый из которых является паросочетанием с вершиной  (культуры) и закачивается вершиной , означающие  поля, на которых запланировано засевать культуру . Множество таких остовных подграфов , удовлетворяющих этим условиям, называется множеством допустимых решений . Другими словами подграф или же суграф  есть совершенное паросочетание [7].

На рисунке 2 представлено МДР  задачи севооборота. Каждое решение , , , , , , , , есть совершенное паросочетание.

Рисунок 2 – Множество допустимых решений  

В бинарной матрице факт допустимого решения  учитывается строкой , причем строка  содержит  единиц и  нулевых значений и удовлетворяет условию (1):

, для .  (1)

Условие допустимости решения  также требует, чтобы каждое поле оказалось засеянным, причем одной культурой, и этот факт соответствует математической записи (2):

, для .   (2)

Каждому ребру  на рисунке 2 приписываются следующие веса , вычисляемые формулами (3-5):

, ,   (3)

  (4)

  (5)

где,  означает выход ожидаемой урожайности культуры  c поля ; , вычисляется согласно (4) и определяет количество вредного вещества, содержащегося в единице веса урожая культуры  на поле ; вычисленный вес  согласно (5) определяет стоимость урожая культуры , выращенной на поле .

Учитывая, введенные выше обозначения представим математическую формулу (6), для вычисления суммарного количества ожидаемого урожая:

  (6)

где  есть урожайность определенной культуры с поля , — площадь -го поля, — булева переменная, значение которой определяется согласно выражения (7):

   (7)

Тогда суммарное количество ожидаемого урожая с учетом содержания вредного вещества в получаемом урожае вычисляется по формуле (8):

  (8)

где – количество вредного вещества в единице веса культуры  в случае, когда она выращивается на поле , для которого коэффициент содержания этого вещества в пашне составляет . В таком случае, экологический критерий определяется выражением (9):

  (9)

Экологический критерий урожайности представляет собой удельную величину усредненного количества вредного вещества, что означает содержание этого вещества в единице веса суммарного урожая (8), который ожидается в случае, когда поля засеваются согласного некоторого допустимого решения .

Известно, что когда засеваемые на поля культуры являются разнородными, валовой показатель экономического эффекта принято выражать в рублях. Тогда правильным считается максимизированная целевая функция экономического критерия, которая принимает вид (10):

(10)

где  — коэффициент приведения объемов выращиваемых культур к одной единице измерения.

   Таким образом, эффект от назначения культуры  на поле  оценивается ВЦФ вида (11), в которой первый критерий  стремится к максимуму, а второй – к минимуму.

.  (11)

Максимизируемый экономический и минимизируемый экологический критерии вычисляются по формулам (12) и (13) соответственно:

(12)

 (13)

В настоящее время для задачи севооборота в многокритериальной постановке отсутствуют универсальные методы ее решения. Проблема нахождения наилучшего решения этой задачи предлагается реализовать последовательным выполнением следующих подзадач [2, 3, 5]:

— получить множество допустимых решений МДР ;

— на МДР > определить состав векторной целевой функции;

— вычислить значения весов решений и получить численные значения целевых функций;

— найти из МДР паретовское множество (ПМ)  и полное множество альтернатив (ПМА)  используя бинарные операции предпочтения и несравнимости;

— на заключительном этапе с помощью процедур теории выбора и принятие решений из ПМА  на базе «прямых методов» найти вариант решения, претендующий на роль «наилучшего» с учетом справедливости включения

Рассмотрим одну конкретную двукритериальную задачу, для наглядного представления вычислительных особенностей предлагаемой теоретико-графовой модели задачи севооборота.

Пусть решается задача одного короткого севооборота, и при этом имеются четыре культуры, представленные индексом . Культуры выращиваются на пахотных угодьях из 4-х полей .

Допустим, для простоты, что все поля имеют одинаковую площадь, тогда мы можем положить . При таком допущении  культуры  на полях  совпадают с соответствующими величинами ,   ожидаемого урожая, имеющихся культур на этих же полях. Представим их значения в таблице 1.

Таблица 1 – Значения урожайности  культур (ц/га) на полях единицы площади  и значения цен  за единицу веса продукции

Количество вредного (загрязняющего) вещества [1]  единицы веса (ц/га) культуры для каждой пары  представлены в таблице 2 (3.7), и измеряется в граммах (г/ ц. га).

В двудольном графе на рисунке 1 отсутствуют следующие ребра: (1,3), (2,4), (3,1), (4,2). Согласно агротехнического условия, пара  является запрещенной, если в предыдущем году культура  была засеяна на поле .

Таблица 2 – Количество  вредного вещества в единице веса культуры

Далее для каждого ребра  находим численные значения весов ,  с помощью формул (3-5), при этом принимая во внимание данные таблицы 1 и 2. Результаты сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Численные значения весов ребер графа 

На следующем этапе вычислительного процесса для каждого решения  находим численные значения целевых функций  и  с помощью формул (12) и (13). Алгоритм нахождения значений целевых функций   и  продемонстрируем на примере  одного допустимого решения, т.е. севооборота:

1. Находим эффект от назначения культуры  на поле ,  вычисляя значения весов решений: ,

2. Вычисляем значения ВЦФ  и соответственно экономический и экологический критерии с помощью формул (12) и (13): ;

Аналогичные вычисления осуществляем для остальных решений : .  Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Значения векторной целевой функции для МДР

Следует отметить, что целевые функции  и  имеют различные направления и различные единицы измерения, поэтому  нарушены  условия однородности, соизмеримости и сопоставимости критериев ВЦФ. В силу этого методом  «нормирования» [2, 5, 9] преобразуем критерии ВЦФ (11) так, чтобы результаты такой операции привели к виду, отвечающему перечисленным выше условиям. Для этого сначала изменим вид экстремума ЦФ на противоположный . Такое преобразование должно обладать следующими свойствами: для  сохраняется та же единица измерения, что и для исходного  ; для  и сохраняются значения их экстремумов, это значит, что и , где , ;  , . Перечисленным свойствам отвечает следующее линейное преобразование (14):

, (14)

где из таблицы 4 находим значения , . После применения (14) к  получаем ВЦФ вида (15):

,(15)

удовлетворяющие первым двум условиям: однородности и сопоставимости: , . Численные значения результатов в таблице 5.

Из таблицы 5 видно, что условие соизмеримости пока еще нарушается для наших критериев  в масштабе их измерения, поэтому продолжаем нормировать оба критерия ВЦФ (15), чтобы обеспечить сопоставимость. Для этого находим для каждого критерия «эталон» , который может быть оптимальным значением для ЦФ  и . Поскольку оба критерии минимизируются, подходящими эталонами из таблицы 5 будут следующие значения  и .

Таблица 5 –  Значения целевых функций после нормирования

Далее, используя формулу (16):

(16)

критерии   и  представляются в нормированном или, что, то же самое, в удельном виде [9]. В таком случае нормированная величина (16) выражает значение в долях от величины оптимума . Тогда из таблицы 5 получим таблицу 6, в которой представлены значения обоих нормированных критериев: , . Они образуют собой нормированную ВЦФ (17):

.   (17)

Таблица 6 –  Удельные значения целевых функций после нормирования

 Следует отметить, что ВЦФ (17) удовлетворяет всем условиям так, что можно было применить известные в теории принятия решений бинарные операции предпочтения и несравнимости [2, 3, 5, 9]. Из таблицы 6 по результатам бинарных операций сравнения очевидно, что векторно несравнимыми, а значит и парето-оптимальными являются элементы  по значению  и  по значению .  В результате  получаем паретовское множество (ПМ)  состоящее из двух взаимно недоминимруемых элементов  и . В таких случаях принято говорить, что ПМ  состоит из двух паретовских оптимумов и равно полному множеству альтернатив (ПМА) [5, 9], т.е. справедливо равенство .

Итак, для задачи севооборота существует проблема принятия решения: выбор из двух  одного решения, когда оба несравнимы и претендуют на роль «наилучшего». В настоящее время отсутствуют универсальные методы решения такой проблемы, но существуют так называемые «прямые методы» в виде решающих правил (РП), представленные в трудах [2, 3, 5, 9] последовательное применение которых, при некоторых условиях выбирает тот элемент, который может претендовать на роль «наилучшего» или «компромиссного».

Предпримем попытку осуществить выбор и принятие решения при следующих предположениях:

1. Пусть нормированные критерии (17) имеют одинаковый коэффициент относительной важности: .

2. Пусть каждый из трех РП ,  в одинаковой степени отражает величину полезности вариантов , .

Тогда, с учетом предположений 1 и 2 найдем значения применяемых РП: «взвешенная сумма» (линейная свертка критериев), «минмакс» и «расстояние до идеальной точки», с целью выделить из двух решений  то единственное, которое будет считаться условно оптимальным. Результаты сведем в таблицу 7.

1. РП «взвешенной суммы»:

;

.

2. РП МINMAX

;

.

3. РП вида «расстояние до идеальной точки»:

, где — это идеальные точки из таблицы

;

.

Таблица 7 – Результат применения решающих правил

По результатам трех решающих правил ЛПР в качестве «наилучшего» выбирает  . Графовая и матричная модели решения  представлены на рисунке 3.

Рисунок 3– «Наилучший» севооборот

Таким образом, все этапы решения многокритериальной задачи севооборота последовательно реализованы:

1) получено МДР

2) вычислены значения ЦФ для каждого  и результаты представлены в соответствующих таблицах

3) получено множество Парето

4) получено полное множество альтернатив

5) применены три известных РП и найдено «наилучшее» из двух потенциальных решений.

Следовательно, предложена альтернатива традиционным подходам к решению экономико-математической задачи севооборота (постановка и решение задачи линейного программирования, учитывающей сложившиеся на данный момент условия), разработанная на основе теоретико-графового подхода и реализованная с использованием изложенного вычислительного процесса.

Литература

1. Гриценко, В.В. Вредители и болезни сельскохозяйственных культур. Серия Профессиональное образование / В.В. Гриценко, Ю.М. Стройков, Н.Н Третьяков. – М.: Изд-во Академия, 2014. – 224 с.

2. Емеличев, В.А. Сложность дискретных многокритериальных задач / В.А. Емеличев, В.А. Перепелица // Дискретная математика. – М.: Российская академия наук, 1994.– Т.6, №1.– С. 3-33

3. Емельянов, С.В., Ларичев О.И. Многокритериальные методы принятия решений / С.В. Емельянов. – М.: Знание, 1985. – 32 с.

4. Иваньо, Я.М. О многоэтапных моделях оптимизации структуры посевов / Я. М. Иваньо, М.Н. Полковская // Известия Байкальского ГУ. – Изд-во БГУ (Иркутск). –  2014. – № 1 – С. 121-125.

5. Ларичев, О.И. Наука и искусство принятия решения / О.И. Ларичев. – М.: Наука, 1979. – 200 с.

6. Литвак, Б.Г. Экспертные оценки и принятие решений /Б.Г. Литвак. – М.: Патент, 2001. – 271 с.

7.Оре, О. Графы и их применение / О. Оре. – М.: Мир, 1965. – 173 с.

8.Пат.2436285. Российская Федерация, МПК: A01G7/00. Способ подбора комплементарного по аллелопатическому последействию предшественника / В.Н. Золотарев, Н.Ю. Красавина; заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса» Российской академии сельскохозяйственных наук. – № 2436285; заявл.14.05.10; опубл. 20.12.11, Бюл. № 35.– 6 с.

9.Перепелица, В.А. Многокритериальные модели и методы для задач оптимизации на графах / В.А. Перепелица. – Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. – 337 с.

10.  Филатов, А.Г. Системно-энергетический подход к теоретическим основам севооборотов / А.Г. Филатов, Б.Г. Ильманбетов, В.В. Коринец // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. – М.: ТУМА ГРУПП, 2012. –  №4(13). – С. 9-12.

Использование севооборота в домашнем огороде — Wisconsin Horticulture

Использование севооборота может привести к более здоровому и продуктивному саду

Дуг Хиггинс и Кристин Кроковски, UW-Extension Waukesha County
Пересмотрено: 09.04.2012
Номер позиции: XHT1210

Что такое севооборот? Севооборот — один из старейших культурных приемов сельского хозяйства. В домашнем огороде севооборот заключается в изменении места посадки овощей в саду каждый сезон.Севооборот используется для уменьшения ущерба от насекомых-вредителей, ограничения развития болезней овощей и управления плодородием почвы.

Почему важен севооборот? Каждый овощ можно отнести к определенному семейству растений. Растения, принадлежащие к одному семейству, часто подвержены сходным насекомым-вредителям и болезням и имеют схожие потребности в питательных веществах. Когда овощи, отнесенные к одному семейству растений, выращиваются год за годом на одной и той же площади сада, они обеспечивают насекомых-вредителей надежным источником пищи и болезнетворными организмами (т.е., патогены) с постоянным источником растений-хозяев, которые они могут инфицировать. Со временем количество насекомых-вредителей и болезнетворных микроорганизмов увеличивается, а повреждение овощных культур увеличивается. Использование севооборота помогает удерживать количество насекомых-вредителей и патогенов на низком уровне. Кроме того, вид овощей, выращиваемых на определенной территории в саду, напрямую влияет на плодородие почвы в этой области. Каждый овощ уникален по типу и количеству питательных веществ, которые он извлекает из почвы. Севооборот может компенсировать потерю различных питательных веществ в почве и дать время пополнить запасы питательных веществ.

Как мне спланировать севооборот в моем домашнем саду? Спланируйте севооборот в огороде с учетом выращиваемых вами овощей. Овощные культуры одного семейства НЕ следует сажать на одной и той же площади сада из года в год. Например, если томаты высаживаются на грядке или участке сада в течение одного года, овощные культуры, такие как перец, баклажаны, картофель и томаты, не должны высаживаться на одной и той же грядке или участке в следующем году, потому что все эти растения относятся к семейство пасленовых (Solanacaeae).Таблица 1 представляет собой руководство по обычным садовым овощам и семействам их растений.

Севообороты различаются по сложности. Они могут быть такими простыми, как смена места для выращивания овощей ежегодно, или могут быть чрезвычайно сложными, используя покровные культуры / сидераты и / или оставляя части сада под паром (т. Е. Ничего не высаживая на площади) каждый год. Покровные культуры / сидеральные удобрения высаживают до, после или вместо овощных культур для улучшения плодородия почвы и дренажа, предотвращения эрозии и удержания питательных веществ.См. Подробности в разделе Факты о саде Университета Висконсина XHT1209, «Использование покровных культур и зеленых удобрений в домашнем огороде». Оставление под паром часто менее желательно, чем посадка покровных культур / сидератов, потому что территория без посевов обычно более подвержена эрозии и может закончиться тем, что почва не дренируется должным образом. В качестве альтернативы, территория может зарасти сорняками, которые создадут проблемы для будущего выращивания овощей.

Чтобы севооборот был наиболее эффективным, ЗАПРЕЩАЕТСЯ засаживать территорию овощами или покровными культурами / сидератами из одного семейства растений чаще, чем раз в три-четыре года.Такой длины севооборота может быть трудно достичь в небольших садах, но даже смена семейств растений, выращиваемых на участке сада из года в год, помогает в борьбе с насекомыми-вредителями и болезнями. Чтобы помочь в планировании севооборотов, ведите садовый журнал или карту, чтобы напоминать, где ежегодно сажают овощи.

Таблица 1. Классификация обычных овощей и семейств растений.

Скачать статью

Севооборот: 7 шагов к здоровью почвы

Автор Chad King

Севооборот используется со времен Римской империи для улучшения питания растений и борьбы с распространением болезней.Исследование, опубликованное в журнале Nature’s The ISME Journal , показывает, что севооборот сильно влияет на обогащение почвы бактериями, грибами и простейшими.

Севооборот просто означает изменение типа культуры, выращиваемой на определенном участке земли, из года в год, включая циклические и нециклические севообороты. Хороший севооборот предполагает планирование на два или более лет вперед. Отсутствие планирования может привести к проблемам, в том числе к нарастанию заболеваний, передаваемых через почву, или дисбалансу питательных веществ в почве, а также к увеличению количества вредителей.

«Изменение вида сельскохозяйственных культур значительно меняет содержание микробов в почве, что, в свою очередь, помогает растению усваивать питательные вещества, регулировать рост и защищать себя от вредителей и болезней, повышая урожайность», — сказал профессор Филип Пул из Центра Джона Иннеса.

Почва была собрана с поля недалеко от Норвича и засажена пшеницей, овсом и горохом. После выращивания пшеницы она практически не изменилась, и микробы в ней были в основном бактериями. Севооборот за счет выращивания овса и гороха в одном образце вызвал огромный сдвиг в сторону простейших и нематодных червей.

Семь ступеней севооборота

Хороший план севооборота должен включать следующие шаги:

Шаг 1. Определите свои цели и расставьте приоритеты. Ваши цели могут заключаться в создании более качественных и здоровых почв, борьбе с вредителями, минимизации болезней, передаваемых через почву, снижении давления сорняков и производстве максимально питательных продуктов.

Шаг 2. Запишите смесь фруктов, овощей и покровных культур, которые вы планируете выращивать в следующем сезоне, а также даты посадки и сбора урожая каждой культуры.

Шаг 3. Напишите название растения рядом с каждой культурой, а затем сложите количество садового пространства в квадратных футах, которое будет выделено для каждой семьи. Если одна семья будет выращивать более 25 процентов вашего сада, подумайте об увеличении разнообразия вашей смеси культур. Наличие большой доли вашего сада в одной семье может означать, что это место слишком скоро вернется к этой семье, что может привести к болезням, передаваемым через почву.

Шаг 4. Составьте карту планирования севооборота. Подумайте, как вы разделите свой сад на небольшие части примерно равного размера. Это могут быть длинные ряды или отдельные кровати любой формы. Создание этой карты и разделение вашего сада на эти единицы позволяет вам отслеживать, что вы посадили на участке земли спустя годы. Карта вашего сада покажет каждую единицу. Карта должна быть достаточно большой, чтобы можно было записать информацию внутри каждой единицы. Для создания этой карты хорошо подойдет бумага для набросков 12 x 16 или компьютер.Когда вы закончите составлять карту и прежде чем начинать вводить информацию о каждой единице, сделайте не менее шести-восьми копий. Затем назначьте цвет для каждого семейства растений, покровных культур, периодов мульчирования и пара.

Шаг 5. На другой копии вашей карты назначьте для каждой культуры столько единиц, сколько вам нужно, чтобы соответствовать площади вашей конкретной смеси культур. Если единица будет иметь двойную или тройную обрезку, разделите их названия тире, например, майский салат-латук-гречиха-шпинат. Если вы планируете выращивать на одном агрегате две или более культуры одного семейства, используйте косую черту, чтобы обозначить это (помидор / перец / картофель).При размещении урожая на участке, постарайтесь объединить семьи культур вместе на данном участке, но избегайте размещения семьи на участке, в котором эта же семья была на участке в предыдущие несколько лет. В это время вы можете сопоставить цвета, которые вы выбрали для семей, и раскрасить их на соответствующие единицы.

Шаг 6. После того, как вы закончите карты, на каждой из которых нанесены поля, пронумерованы и раскрашены, а также любая другая полезная информация, возьмите карты и прогуляйтесь по саду.Представьте, как это будет выглядеть, и учитывайте обработку почвы, посадку, уход и сбор урожая, а также целесообразность предлагаемой последовательности посевов для данного места. Также примите во внимание потребности в оборудовании, орошении и рабочей силе.

Шаг 7. Разработайте резервный план, заранее продумав любые проблемы, которые могут возникнуть при выращивании сельскохозяйственных культур в пределах единицы, например, если весна может быть слишком влажной для ранних посевов, или некоторые пересадки недоступны в критическое время или кто возьмет на себя ваши трудовые обязанности, если с вами что-то случится и вам придется отсутствовать на длительный период времени.Запишите свои планы резервного копирования для решения различных проблем и предусмотрите возможные проблемы.

Каждый сад уникален, и у каждого садовода будут свои особые потребности, но есть принципы и общие практические правила, которым следует руководствоваться, думая о новом севообороте.

• Следуйте за бобовыми покровными культурами, такими как клевер, с культурами с высоким содержанием азота.
• Выращивайте замороженные покровные культуры перед раннеспелыми культурами.
• Никогда не выращивайте урожай после себя.
• Используйте последовательности посевов, которые обеспечивают более здоровые культуры, такие как посевы семейства капустных после лука или картофеля после кукурузы.
• Избегайте выращивания одной тяжелой кормушки за другой тяжелой кормушкой.
• Выращивайте помидоры после гороха, салата или шпината, потому что помидоры забирают много почвы.
• Выращивайте бобы после сладкой кукурузы, чтобы восстановить уровень азота.
• Используйте пожнивные остатки покровных культур для повышения уровня органических веществ.
• При выращивании широкого набора культур попробуйте сгруппировать в группы по семейству растений, срокам посадки культур и датам сбора урожая.
• Минимальный срок возврата урожая должен составлять от четырех до пяти лет, что часто предотвращает большинство болезней, передаваемых через почву.
• Попытайтесь сохранить что-нибудь в течение года, чтобы почва была покрыта, защищая почву и в то же время поставляя органический материал для дождевых червей и полезных организмов, живущих в почве. Включение покровных культур в севооборот делает это возможным.

Севооборот — важная часть любой садовой системы.Урожайность сельскохозяйственных культур, выращиваемых в севообороте, обычно на 10 процентов выше, чем урожайность культур, выращиваемых в монокультуре в нормальный вегетационный период, и на 25 процентов выше в засушливые вегетационные сезоны.

Внесение покровных культур в севооборот может добавить органические вещества, увеличить количество микориз, добавить азот, подавить сорняки и нематоды, уменьшить эрозию почвы, увеличить проникновение воды, уменьшить потерю питательных веществ и привлечь полезных насекомых.

Планирование севооборота в овощных садах

Растет осознание того, что выращивать собственные продукты питания, и причины для этого варьируются от человека к человеку.Тяжелые экономические времена, высокий уровень безработицы, рост цен на продукты питания и желание обеспечить семью свежей, суперпитательной едой — вот лишь несколько примеров.

Один факт, который остается неизменным, заключается в том, что садовник вкладывает много заботы, тяжелой работы и времени в свои сады только для того, чтобы иногда добиться посредственных результатов.

Единственный фактор, который мы не контролируем, — это Мать-природа. Садоводство по своей природе рискованно, и вредители, засуха, наводнения и ветер, а также другие экстремальные погодные условия могут испортить работу за год.Хорошим примером экстремального погодного явления может служить сильная засуха 2012 года, охватившая более половины территории Соединенных Штатов, и рекордное количество дней в 90 с лишним. Многие из тех дней доходили до трехзначных цифр. Результатом стали выжженные поля, пастбища и сады. Засуха была настолько обширной, что также создала проблемы с водоснабжением производителей. В ручьях, реках, прудах, озерах и водоносных горизонтах был опасно низкий уровень воды, в то время как другие полностью высохли.

Число фермеров, животноводов и садоводов, пострадавших от потерь урожая и животных в 2012 году, будет ощущаться не только ими, но и большинством американских потребителей. Большая часть нашей экономики зависит от сельского хозяйства.

Орошение было спасением в 2012 году для тех, у кого были системы, но даже тогда некоторые фермеры и садоводы все еще не могли удовлетворить спрос и в конечном итоге были вынуждены отказаться от недостатка воды и высоких счетов за топливо.

Многие садоводы, которые использовали капельное орошение с мульчей или пластиковым слоем, добились хороших результатов и смогли собрать в своих садах обильный урожай.

Есть много инструментов и техник, которые фермеры используют для выращивания продуктов питания, что-то они могут контролировать, а что-то нет, но один метод, который часто неправильно понимают и недооценивают, — это севообороты в саду.

Чем меньше сад и когда садовник выращивает только две или три разных культуры, то становится труднее обеспечить эффективность севооборота.Есть способы, с помощью которых садовник может увеличить свой успех и быть чрезвычайно эффективным, и они включают использование мульчи, компоста, навоза и краткосрочных покровных культур.

Название игры

В мире садоводства существует так много названий, что это может сбивать с толку и пугать, но новый садовник, который не понимает этих садоводческих названий, может сделать неправильный выбор растений для своего сада и плана севооборота. Чтобы лучше познакомиться с этими названиями садоводства, загляните в местную библиотеку и почитайте несколько книг по огородничеству, воспользуйтесь Интернетом, спросите сотрудников местного садового центра или опытного садовника.Понимание словарного запаса, связанного с садоводством и севооборотом, может упростить планирование и сделать садоводство в целом более приятным, продуктивным и успешным.

Преимущества севооборота | Расширение кооператива Северной Каролины

— Написано Джоном Котреном и последнее обновление Сэмом Ласком

Севооборот — это практика выращивания ряда различных типов культур на одной и той же территории в последовательные сезоны. Севооборот дает в почву различные питательные вещества.Традиционным элементом севооборота является восполнение азота за счет использования сидератов последовательно с зерновыми и другими культурами. Севооборот также снижает накопление патогенов и вредителей, которое часто происходит при непрерывном возделывании одного вида, а также может улучшить структуру и плодородие почвы за счет чередования глубоко укоренившихся и неглубоких растений.

Севооборот увеличился на юге за последние 10 лет из-за постоянно меняющихся цен на зерно.С увеличением посевных площадей под кукурузой на юге, а также с увеличением орошения мы наблюдаем устойчивый рост урожайности. Есть много исследований, показывающих повышение урожайности сои и кукурузы на 10-15 процентов при использовании севооборота.

Севообороты также помогают уменьшить количество нематод, сорняков и болезней. Северный лиственный ожог — хороший пример заболевания, которое увеличилось за последние несколько лет и может быть уменьшено с помощью севооборота кукурузы и сои.

Понимание взаимосвязи между азотом (N) и севооборотом очень важно при принятии решений по управлению азотом.Использование севооборота дает несколько преимуществ, в том числе улучшенный круговорот питательных веществ, обработку почвы и ее физические свойства; и усиленный контроль над сорняками. Севооборот также может влиять на скорость минерализации азота или превращение органического азота в минеральный азот, изменяя влажность почвы, температуру почвы, pH, растительные остатки и методы обработки почвы.

Постепенное увеличение использования азота за последние пять десятилетий из-за акцента на максимизации урожайности привело к последующему увеличению содержания азота в почвенном профиле некоторых сельскохозяйственных полей.Таким образом, влияние методов ведения сельского хозяйства на качество воды побудило исследования по разработке передовых методов управления для оптимизации использования азота удобрений и сокращения потерь азота в поверхностные и грунтовые воды. Севооборот может сыграть важную роль в минимизации потенциального риска вымывания нитратов в поверхностные и подземные воды за счет повышения доступности азота в почве, уменьшения количества вносимых азотных удобрений и сведения к минимуму потенциального риска вымывания азота.

Исследование влияния долгосрочного севооборота на доступность азота в почве показывает, что посев люцерны, кукурузы, овса и сои значительно увеличивает минерализованный чистый азот в почве по сравнению с непрерывным посевом кукурузы.Поскольку минерализация почвенного азота может влиять на урожайность, севооборот может использоваться в качестве системы управления для увеличения запаса питательных веществ в почве, тем самым снижая поступление азота в удобрения и сводя к минимуму риск вымывания избыточного азота во время влажной погоды.

Было показано, что сочетание консервативной обработки почвы и севооборота очень эффективно для улучшения физических свойств почвы. Долгосрочные исследования на Среднем Западе показывают, что севооборот кукуруза-соя улучшает потенциал урожайности при нулевой обработке почвы по сравнению с непрерывной кукурузой.Снижение урожайности сплошной кукурузы при нулевой обработке почвы объясняется низкой температурой почвы во время прорастания семян, что проявляется на плохо дренированных почвах при нулевой обработке почвы. Исследования показывают, что низкая производительность кукурузы с нулевой обработкой почвы после кукурузы более вероятна из-за предыдущего урожая, чем из-за состояния остатков на поверхности, препятствующего потеплению и высыханию почвы в начале сезона.

Использование бобового покрова в севообороте может обеспечить значительное количество азота для последующей культуры. Исследования показали, что нормы высева бобовых могут быть уменьшены примерно на одну треть от нормы, рекомендованной для производства кормов, при использовании в качестве покровных культур без ущерба для биомассы или накопления азота.Кроме того, тип культуры, выращенной в предыдущем году, может повлиять на эффективность консервативной обработки почвы, особенно для систем нулевой обработки почвы, из-за вида и количества растительных остатков от предыдущей культуры.

Pioneer Seed Company

Севооборот в управлении хозяйством

Севооборот долгое время считался важной сельскохозяйственной практикой. В 2013 году производителям пришлось отказаться от хорошо продуманных севооборотов, когда не удалось собрать урожай озимой пшеницы в Южной Дакоте.Это может по-прежнему влиять на многих производителей в центральной и западной Южной Дакоте. Севооборот или запланированная последовательность выращивания определенных культур на поле может потребовать от фермеров дополнительного планирования и управления. Однако преимущества хорошего севооборота многочисленны и включают уменьшение эрозии почвы и улучшение управления почвенными водами, вспашку почвы и плодородие.

Севооборот также может уменьшить количество вредителей и зависимость от пестицидов. Севообороты также позволяют фермерам распределять свою рабочую нагрузку и лучше использовать трудовые и машинные ресурсы.Риск происшествий, связанных с погодными условиями, также можно снизить за счет правильного севооборота.

Существует ряд основных принципов, которые следует учитывать при определении севооборота. Один из основных принципов — использование воды растениями. Такие культуры, как подсолнечник и кукуруза, считаются высоко потребляемыми водой и могут потреблять почвенную воду до очень низкого уровня во время сбора урожая. проникли между сбором урожая высокопотребляющей культуры и периодами посева и / или чувствительности к влаге следующей культуры.Во всех системах земледелия водопользование должно соответствовать наличию воды. Если система недостаточно интенсивна, часто возникают такие проблемы, как заболачивание, просачивание солей, потеря питательных веществ, проблемы с транспортными потоками и т. Д. Если система слишком интенсивная, вероятны низкие урожаи из-за недостатка воды или проблем с укоренением насаждений.

Еще одним определяющим фактором при принятии решения о севообороте являются вредители. Севооборот долгое время считался отличным способом разорвать круговорот болезней, насекомых и сорняков.Принято считать, что урожайность культур, выращиваемых в севообороте, на 10% (или более) выше, чем урожайность культур, выращиваемых в монокультуре. Это повышение урожайности иногда называют эффектом вращения. Распространено мнение, что это преимущество является результатом взаимодействия ряда факторов, среди которых снижение заболеваемости и других проблем с вредителями.

Севообороты будут более успешными, если они будут включать три или четыре типа культур (холодный сезон травы, холодный широколистный, теплый сезонный трава и теплый широколистный).Кроме того, чередования, которые не соответствуют ни интервалу, ни последовательности, обеспечивают лучшую защиту от сдвигов и устойчивости биотипа. Другими словами, севообороты, такие как пшеница-рапс или пшеница-рапс-пшеница-горох, согласованы как по интервалу, так и по последовательности. Пшеница всегда появляется в разные годы и всегда следует за широколистными в холодное время года. Такие севообороты, как яровая пшеница-озимая пшеница-горох-кукуруза-просо-подсолнечник, не согласованы ни в интервале, ни в последовательности. Севообороты должны иметь интервалы между типами культур не менее двух лет где-то в севообороте.

Существует ряд распространенных болезней растений, для которых рекомендуется лучший метод борьбы с севооборотом. В этих условиях севооборот может привести к получению более здоровых и устойчивых культур за счет сокращения и предотвращения передачи болезней. Однако есть несколько ситуаций, когда цикл болезней растений может быть усугублен севооборотом. На ум приходит пшеница после кукурузы или сорго. Кукуруза или сорго, выращенные до пшеницы, могут привести к увеличению числа случаев фузариоза у пшеницы.FHB может быть очень вредным как для урожайности, так и для качества. Такая последовательность посевов также может привести к увеличению болезней корней и кроны пшеницы. Заболевание корней и кроны бывает трудно выявить до конца сезона. В любом случае лекарства неизлечимы, и, в зависимости от ситуации, эти болезни могут существенно снизить урожайность пшеницы. Поэтому не рекомендуется использовать кукурузу или сорго вместе с пшеницей в севообороте. Ячмень и овес представляют меньшую проблему, но упорядочение этих культур после кукурузы или сорго не идеально.Крупнолистные культуры, такие как горох, соя, подсолнечник и т. Д., Хорошо переносят травы теплого сезона.

Посадка слишком большого количества культур с низким содержанием пожнивных остатков (с низким содержанием углерода; подсолнечник, горох, соевые бобы) при севообороте и особенно в последовательности может сделать поля уязвимыми к эрозии от ветра и / или воды. Важно, чтобы кукуруза и пшеница (также учитывались овес и сорго) были относительно часто во всех наших ежегодных севооборотах, поскольку они обеспечивают хороший почвенный покров. Эти культуры также оставляют остатки с высоким содержанием углерода.Остатки с высоким содержанием углерода лучше создают органическое вещество почвы.

Еще одним важным фактором для фермеров при определении севооборотов является рабочая нагрузка. Оборудование и рабочая сила могут покрыть больше акров культур, которые засевают, опрыскивают и убирают в разное время в течение вегетационного периода.

Известно, что полный севооборот является полезным инструментом управления. Однако каждая ферма должна будет определить свой собственный севооборот в зависимости от почвы, климата, оборудования и человеческих ресурсов.

Севооборот в питомнике и садовом центре Портленда.

Севооборот — это практика чередования культур определенных семейств овощей на разных участках сада из года в год.

Это дает почве отдых от каждой овощной семьи до того, как эта семья снова вернется в то же садовое пространство.

Преимущества севооборота:

• Вредителям труднее находить подходящие растения-хозяева, поэтому они не могут так быстро увеличивать свою численность.
• Болезни с меньшей вероятностью перезимуют и заразят посевы следующего года.
• Урожайность повышается за счет более равномерного использования питательных веществ в почве.

Севооборот в идеале имеет трехлетний цикл, но если в небольшом саду вы думаете, что трехлетний севооборот не для вас, вы все равно можете сажать разные семьи в разных местах каждый год или выращивать смешанные насаждения во всем саду. Для одних семейств растений севооборот важнее, чем для других.Наиболее важные из них, которые нужно переместить, — это капуста, тыква и соланум в указанном порядке.

Применение в небольших садах

• Если вы год за годом выращиваете одну и ту же семью в контейнерах, меняйте почву каждые два года.
• Если вы вырастите в одной семье столько, что трехлетняя ротация невозможна, старайтесь каждый год перемещать вещи на новое место.
• Если вы выращиваете смешанные насаждения по всему саду, подумайте о том, чтобы отмечать группы вещей, которые вы хотите сажать рядом друг с другом, и перемещайте эти группы вместе по мере вращения.

Очистка сада

Санитария сада играет большую роль в защите от вредителей и болезней. Когда растение закончило плодоносить, немедленно удалите его и уберите весь окружающий мусор. Если вы решили оставить в саду больное растение (кабачки с мучнистой росой, горох с энацией и т. Д.), Удаляйте все пораженные листья по мере их появления.

Овощи по семейным рецептам

• Alliaceae: Спаржа, зеленый лук, чеснок, лук-порей, лук, зеленый лук, шалот.
• Apiaceae: Морковь, сельдерей, сельдерей, кинза, укроп, фенхель, петрушка, пастернак.
• Asteraceae: артишок, цикорий, эндивий, топинамбур, салат.
• Brassicaceae: Руккола, брокколи, брюссельская капуста, капуста, цветная капуста, чой, капуста, кресс-салат, капуста, кольраби, мизуна, горчица, масличный редис, редис, репа.
• Chenopodaceae: Свекла, мангольд, шпинат.
• Curcurbitaceae: Огурец, тыква, дыня, тыква, кабачок.
• Fabaceae: Австрийский горох, фасоль (все виды), малиновый клевер, фасоль Fava, голландский белый клевер.
• Graminae: Рожь однолетняя, кукуруза, осенний злак, рожь.
• Lamiaceae: Базилик.
• Polygonaceae: Bloody Dock, Гречиха, Щавель.
• Solanaceae: Баклажаны, молотая вишня, картофель, перец, помидоры, помидоры.
• Valerianaceae: Mache / Vit / кукурузный салат

Начало работы

В приведенной ниже таблице мы предполагаем, что какой бы ни была форма сада, для посадки нужно использовать 60 футов рядка. Во-первых, запишите все культуры, которые вы хотите выращивать, и сколько футов рядка или грядки потребуется каждому.Затем сгруппируйте большие семьи с меньшими семьями так, чтобы они образовали 3 равные группы. Затем разделите свой сад на 3 участка равного размера и пронумеруйте их 1-3.

Некоторые короткие сезонные овощи, такие как салат, маш, щавель и шпинат, в настоящее время не участвуют в севообороте.Их следует сажать до или после одной и той же культуры каждый сезон. Например, если в году выращивают один весенний шпинат, а затем на том же месте летние помидоры, то во все последующие годы за весенним шпинатом должны следовать летние помидоры.

Севооборот как метод борьбы с болезнями

Производителям доступно множество методов борьбы, которые могут помочь снизить вероятность развития болезни на их посевах.Некоторые из них представляют собой методы культурного контроля, направленные на устранение или уменьшение количества патогена, присутствующего в поле. Один старый, но практичный метод, который хорошо известен большинству производителей и который часто используется, — это севооборот. Однако, как и все методы борьбы с вредителями, его необходимо понимать и правильно использовать, чтобы получить максимальную отдачу от этого метода.

Цель севооборота — уменьшить количество популяции вредителей, присутствующих в почве. Некоторые патогены, вызывающие заболевания, выживают в почве из года в год в той или иной форме, обычно в виде склероций, спор или гиф.Постоянное возделывание одной и той же культуры увеличивает уровень популяции любого почвенного патогена, который может присутствовать в этой культуре. Популяции потенциально могут вырасти настолько большими, что станет трудно выращивать эту культуру без потерь урожая. Но выращивание урожая, который не является растением-хозяином для этого патогена, приведет к его вымиранию и снижению уровня его популяции в почве. Без подходящего хозяина большинство популяций вредителей сократятся через два-три года. Чередование сельскохозяйственных культур, не являющихся хозяевами, предотвращает накопление больших популяций патогенов.

Однако есть несколько факторов, ограничивающих эффективность севооборотов. Эти факторы действительно необходимо учитывать перед севооборотом с другой культурой. Во-первых, растения, принадлежащие к одному семейству, часто имеют одни и те же проблемы с вредителями. Поэтому использование культур, которые тесно связаны с севооборотом, скорее всего, не приведет к снижению уровня патогенов в почве. При выборе культур для севооборота следует учитывать ботаническую классификацию. Например, хотя брокколи, капуста, репа и зелень горчицы сильно отличаются от других, все они принадлежат к семейству горчичных (Brassicaceae).Поэтому все они имеют общие проблемы с вредителями.

Вращение между этими растениями не уменьшит проблем с болезнями, которые могут возникнуть. Фактически, это увеличит вероятность возникновения проблем с почвенными болезнями, такими как черная ножка, черная гниль, желтый фузариоз и кала, которые являются общими для всех этих культур. Использование севооборота с другими культурами, кроме горчичных, поможет сократить популяции вредителей в почве.

Еще один фактор, который необходимо учитывать, заключается в том, что севооборот не очень эффективен в отношении патогенов, имеющих широкий круг хозяев.Примерами могут быть виды Rhizoctoinia solani , Sclerotium rolfsii и Pythium . У этих вредителей настолько широкий круг хозяев, что было бы трудно найти подходящую культуру для севооборота. Необходимо особенно тщательно выбирать севообороты, чтобы уменьшить количество таких патогенов. Обычно можно использовать мелкие зерна.

Наконец, некоторые вредители создают покоящиеся конструкции, способные выживать в почве в течение длительных периодов времени. Севообороты продолжительностью от трех до пяти лет могут иметь очень незначительное влияние на численность некоторых вредных организмов в почве.Кила крестоцветных может сохраняться в почве в течение семи лет, в то время как белая гниль лука может легко выжить в почве в виде склероции более 50 лет и по-прежнему поражать лук и чеснок. К счастью, большинство патогенов с длинными структурами почвенного покоя имеют узкий круг хозяев, поэтому можно выращивать альтернативные культуры.

Несмотря на то, что севооборот является проверенным методом борьбы с болезнями с долгой историей использования, производители и консультанты все же должны внимательно следить за его использованием. Чередование сельскохозяйственных культур, не связанных ботанически, поможет гарантировать, что используются культуры, не являющиеся хозяевами.Некоторые вредные организмы имеют настолько широкий круг хозяев или способны выживать в почве в течение таких длительных периодов времени, что необходимо рассмотреть другие методы борьбы. Севооборот по-прежнему остается одним из лучших, широко применяемых и экономичных методов профилактики болезней. Но есть моменты, которые необходимо учитывать при его использовании для максимальной эффективности.

Севообороты и консервативная обработка почвы

Хорошо спланированная система севооборота может помочь производителям избежать многих проблем, связанных с консервативной обработкой почвы, таких как повышенное уплотнение почвы, многолетние сорняки, болезни растений и медленный рост в начале сезона.В этой публикации рассматривается влияние севооборотов на урожай консервативной обработки почвы и приводятся примеры успешных севооборотов, используемых производителями сельскохозяйственных культур в Пенсильвании.

Общие эффекты севооборотов

Севообороты имеют много преимуществ, которые могут повлиять на успех растениеводческих предприятий даже при использовании традиционных программ обработки почвы. Эти преимущества могут быть существенными и стать основой для рентабельной системы земледелия, пригодной для консервативной обработки почвы.

Преимущества урожайности севооборотов часто упускаются из виду. Например, кукуруза после соевых бобов часто дает на 5–20 процентов больше урожая, чем кукуруза, выращиваемая на одной и той же ферме. Кукуруза после сена даст столько же или больше, чем кукуруза после соевых бобов. Влияние севооборотов на урожайность зерна кукурузы в исследовании севооборота в Пенсильвании показано в Таблице 1. Часто встречаются реакции урожайности на севооборот в 15 процентов для сои и 10 процентов для пшеницы. Севообороты также могут снизить стоимость растениеводства.

При севообороте урожай можно производить с меньшими затратами.Например, кукуруза после соевых бобов может быть произведена с использованием азотных удобрений с меньшим содержанием азота примерно 40 фунтов на акр и без почвенного инсектицида, который часто требуется для борьбы с личинками корневого червя кукурузы в непрерывной кукурузе. Следовательно, кукуруза, засеянная после соевых бобов, будет стоить производителям примерно на 25 долларов за акр меньше, чем сплошная кукуруза. Из-за узкой нормы прибыли в растениеводстве такое повышение урожайности и снижение производственных затрат могут иметь большое влияние на общую прибыль.

Севообороты необходимы для борьбы со многими болезнями сельскохозяйственных культур, возникающими в Пенсильвании.Такие болезни, как серая пятнистость на листьях кукурузы, всевозможная пшеница и склеротиния у соевых бобов, можно частично контролировать с помощью севооборота. При возникновении этих проблем при анализе рентабельности необходимо тщательно учитывать севообороты. Для некоторых культур, таких как люцерна, непрерывное выращивание практически невозможно из-за аутотоксичности, явления, которое происходит, когда токсичные соединения, продуцируемые предыдущим урожаем люцерны, препятствуют прорастанию новых проростков люцерны.

Севообороты также помогают бороться с насекомыми и сорняками.Поскольку личинки корневых червей западной кукурузы не переносят чередование с люцерной, этот чередование может быть эффективным способом борьбы с этим вредителем кукурузы. Большинство многолетних сорняков восприимчивы к гербицидам в конце лета или осенью. Севооборот на мелкое зерно может дать возможность бороться с этими сорняками. Недавнее исследование продемонстрировало, как сочетание севооборота и осенних гербицидов может контролировать конопляный грибок в большей степени, чем применение только гербицидов поздней весной (Таблица 2).

Еще одним преимуществом севооборота, способствующим повышению урожайности, является улучшение физических свойств почвы, таких как рыхление и насыпная плотность.Например, при вспашке сена почва будет рыхлой, с хорошей зернистой структурой и рыхлостью. Эти улучшенные свойства почвы являются результатом защиты почвы от капель дождя, распространения тонких корней по всей почве и образования гумуса в почве из-за разложения корней растений.

Хорошо спланированный севооборот может способствовать более эффективному использованию питательных веществ для растений. Например, при трехлетнем севообороте кукуруза / люцерна навоз можно вносить во время севооборота кукурузы, что приводит к эффективному использованию азота и часто к увеличению уровней фосфора и калия.Во время фазы севооборота люцерны, когда навоз не вносится, кормовые культуры будут использовать уровни P и K почвы, которые были накоплены во время фазы севооборота кукурузы. Такое сочетание управления питательными веществами и севооборота может снизить или полностью исключить потребность в покупных удобрениях.

Своевременность — еще один фактор, который упускается из виду как преимущество ротации. Хорошая смесь культур может распределить рабочую нагрузку во время посевного сезона на несколько недель и помочь производителям избежать дорогостоящих последствий позднего посева, которые характерны для некоторых культур, таких как кукуруза.Рассмотрим случай обработки зерна на 1000 акров. Если эта операция занимает в среднем шесть недель, чтобы засеять свои посевные площади, и с 1 мая засевается только кукуруза, то одна треть урожая будет засеяна в июне, когда потенциал урожайности упадет примерно до 75-80 процентов от площади. потенциал. Если одна треть посевных площадей отведена под соевые бобы, а не под кукурузу, то кукурузу следует сажать к концу мая, а сою можно высаживать в первые две недели июня. В системе кукурузы и сои все акры обеих культур будут засеяны в ситуациях, которые должны обеспечить 90 или более процентов их потенциальной урожайности.

Однако для того, чтобы севооборот был прибыльным, севооборотные культуры должны иметь достаточный потенциал прибыли, чтобы оплачивать требуемые дополнительные затраты на оборудование, рабочую силу и хранение. Например, производителям зерна сложно использовать длинные севообороты с пропашными культурами из-за большого количества труда, необходимого для сенокошения. Также может быть трудно оправдать небольшие посевы сельскохозяйственных культур в севообороте, таких как пшеница или овес, которые могут потребовать специализированного уборочного оборудования в регионах, где зерновые жатки для комбайнов не распространены.Тем не менее, правильные севообороты часто являются основой прибыльной системы земледелия. Существуют некоторые начальные затраты на внедрение севооборотов, такие как дополнительное оборудование, но в конечном итоге эти затраты могут быть более чем преодолены за счет сокращения затрат, своевременности и повышения урожайности.

Использование севооборотов для консервативной обработки почвы

Систематический севооборот может улучшить эффективность консервативной обработки почвы за счет устранения многих факторов стресса, вызывающих разочарование в системах земледелия с уменьшенной обработкой почвы.Некоторые примеры практических севооборотов, используемых производителями сельскохозяйственных культур в Пенсильвании, могут помочь проиллюстрировать эту концепцию.

На кукурузных полях с непрерывной нулевой вспашкой может возникнуть несколько сложных ситуаций. Трудно бороться с многолетними сорняками, такими как ежевика и конопля, и их практически невозможно контролировать с помощью гербицидов. Болезни листьев могут накапливать инокулят в пожнивных остатках и усиливаться с увеличением длины севооборота кукурузы. Высокие уровни остатков кукурузы способствуют образованию более прохладных и влажных почв при посеве и могут мешать заделке семян, иногда приводя к неровным насаждениям.Эти факторы в сочетании с возможными токсическими или аллелопатическими эффектами разлагающейся соломы на молодые растения кукурузы часто приводят к замедлению роста в начале сезона. Тяжелые остатки влияют на эффективность некоторых гербицидов, иногда приводя к плохому контролю со стороны предвсходящих гербицидов. Кроме того, отсутствие остаточного азота на этих полях означает, что регулирование азота является более важным, поскольку некоторое количество азота необходимо при посеве, чтобы избежать его дефицита в начале сезона. Наконец, непрерывные посевы кукурузы подвергаются большему риску поражения корневыми червями, и там, где популяции кукурузных корневых червей высоки, применение почвенных инсектицидов оправдано.Несмотря на эти проблемы, кукурузу можно успешно выращивать при нулевой обработке почвы после кукурузы, но для предотвращения многих из этих проблем требуется более высокий уровень управления.

Недавнее исследование в Висконсине задокументировало некоторые эффекты севооборота и обработки почвы на температуру почвы и урожайность кукурузы (Таблица 3). Температура почвы в начале сезона была особенно низкой, когда кукуруза не обрабатывалась после кукурузы. Снижение температуры почвы с большей вероятностью приведет к медленному росту в начале сезона и снижению урожайности в системе непрерывной нулевой обработки кукурузы, чем в системе непрерывной обработки кукурузы, где использовалась вспашка.Важно отметить, что разница в температуре почвы между системами обработки почвы в большей степени влияет на урожайность в районах с коротким сезоном, чем в районах с длительным сезоном, таких как юго-восток Пенсильвании.

No-Till

Альтернативой непрерывной кукурузе является севооборот кукуруза / сено, распространенный на многих молочных фермах Пенсильвании.Этот севооборот часто включает кукурузу после дерна люцерны и травы. Одна из проблем в этой ротации — контроль над существующим дерном. Борьба с дерновой растительностью лучше всего достигается осенним внесением гербицидов, таких как Раундап и 2,4-Д, но это требует предварительного планирования. Уничтожение дерна осенью не только полезно с точки зрения борьбы с сорняками, но также помогает предотвратить появление тяжелых пожнивных остатков весной, которые могут способствовать охлаждению влажных почв, замедлению роста и неравномерности насаждений. Многие проблемы, связанные с непрерывной нулевой обработкой кукурузы, будут устранены в схеме севооборота, когда дерн убивается осенью.Уровни остатков будут управляемыми; часто удаляются многолетние сорняки; остаточные уровни N будут высокими; вероятность проблем с насекомыми будет низкой; и структура почвы обычно будет превосходной. Этот севооборот наиболее успешен, когда севооборот относительно короткий (например, от трех до четырех лет), потому что немногие кукурузные поля на ферме будут удалены от многолетних кормовых культур более чем на один-два года. На этих полях по-прежнему будет хорошая структура почвы, некоторое количество остаточного азота, содержащегося в дерне, и сниженная вероятность проблем с насекомыми.

Более длинные севообороты приводят к снижению урожайности сена; больший потенциальный ущерб от некоторых насекомых, предпочитающих травянистые сенокосы, таких как проволочник, белая личинка и обыкновенный мотыль; а урожайность кукурузы снижается на третий и четвертый год после сена. Альтернативой длительным севооборотам кукурузы между посевами люцерны является выращивание соевых бобов после двух лет выращивания кукурузы, а затем еще двух лет кукурузы. Таким образом можно избежать многих негативных последствий кукурузы третьего и четвертого года; урожай сои дает возможности для борьбы с сорняками; и количество полей люцерны, закладываемых каждый год, сокращается.

На зерновых фермах севообороты кукуруза / соя почти так же эффективны для сокращенной обработки почвы, как и короткие севообороты кукуруза / сено. Стерня сои часто имеет отличную структуру почвы и не имеет тяжелых пожнивных остатков, что делает их отличными кандидатами для нулевой обработки кукурузы. Эти поля относительно рано высыхают и прогреваются и являются отличным посевным ложем для сеялок с нулевой обработкой почвы. Соображения о своевременности, а также снижение потребности кукурузы в азоте и инсектицидах после соевых бобов увеличивают потенциальную прибыль от сокращенной обработки почвы.Некоторые производители нулевой обработки почвы успешно используют севооборот кукурузы и сои во время фазы зерновых культур четырехлетнего севооборота зерно / сено, и этот севооборот помогает снизить ввод инсектицидов и азота. На некоторых типах почв недостаток остатков сои иногда приводит к некоторой эрозии зимой или некоторым твердым почвам весной. Кроме того, некоторые многолетние сорняки, такие как конопля, могут сохраняться в рамках программ борьбы с сорняками кукурузы и сои и со временем увеличиваться.

Исследователи из Огайо обнаружили, что на некоторых плохо дренированных почвах урожайность сплошной кукурузы снижалась при нулевой обработке почвы, но при использовании севооборота кукуруза / соя или кукуруза / овес / сено урожайность кукурузы при нулевой обработке почвы была аналогична урожайности вспаханной кукурузы ( Таблица 4).Следовательно, характеристики почвы частично определяют, принесет ли севооборот пользу кукурузе с нулевой обработкой почвы. Как правило, эти преимущества увеличиваются по мере того, как почва становится тяжелее и хуже дренируется.

Добавление случайного урожая пшеницы Использование севооборота кукурузы / сои с уменьшенной обработкой почвы может увеличить разнообразие культур и уменьшить проблемы с сорняками, которые развиваются со временем.Пшеница после соевых бобов — отличная альтернатива, при условии, что соевые бобы можно собрать достаточно рано, чтобы обеспечить своевременный посев пшеницы. Раннее созревание сои может потребоваться для получения раннего урожая. Пшеница без вспашки в стерню сои работает хорошо, потому что помогает производителям избежать задержек с посевом из-за подготовки семенного ложа, а также потому, что стерня сои обеспечивает хорошую среду для прорастания без болезней. Посадка пшеницы в стерню сои также поможет предотвратить образование парши на кочках, которая могла бы быть более распространенной, если бы пшеница не обрабатывалась до остатков кукурузных стеблей.

Одна из проблем, связанных с этим севооборотом, заключается в том, что пшеница иногда оставляет почву твердой или уплотненной, что ограничивает потенциал последующей нулевой обработки кукурузы. Для решения этой проблемы доступно мало данных исследований, но некоторые производители пытаются облегчить ситуацию, выращивая дважды гречиху после пшеницы, используя гербицидную обработку для уничтожения существующих сорняков и создавая мертвую мульчу на зиму, или добавляя некоторую обработку почвы в почву. их программа на этом этапе ротации.

Пересев красного клевера или сладкого клевера в пшеницу весной может дать сидеральный или, возможно, кормовой урожай перед возвращением севооборота на кукурузу. Главный корень этих культур клевера также помогает облегчить любые проблемы уплотнения почвы на поле. Рассмотрите возможность использования высококачественных семян клевера для скрещивания, поскольку низкокачественные семена могут содержать семена сорняков, которые могут вызвать больше проблем в будущем. В некоторых областях соя может быть убрана дважды после сбора урожая пшеницы.

Кукурузный силос непрерывного действия — еще один пример того, как незначительное изменение севооборота может поддерживать продуктивность почвы.В некоторых ситуациях необходимо постоянно выращивать кукурузу на силос. Отсутствие пожнивных остатков и возможность уплотнения почвы в этом севообороте затрудняют непрерывную нулевую обработку почвы. Многие производители обнаружили, что они могут поддерживать продуктивность, высевая рожь после уборки силоса. Рожь помогает рыхлить почву зимой, поглощает излишки питательных веществ, оставшихся от кукурузы, и помогает уменьшить сток, что особенно важно, когда навоз вносится в поле зимой.В этом севообороте обработка ржи имеет решающее значение для успеха. Раннее сгорание ржи весной помогает ограничить количество пожнивных остатков на поле и снижает привлекательность поля для насекомых. Ограничение количества пожнивных остатков помогает полям быстрее высыхать весной и сводит к минимуму возможность связывания гербицида с растениями. Кроме того, он помогает предотвратить аллелопатические эффекты ржи на кукурузу, которые иногда возникают в прохладных влажных условиях. Сбор ржи на рожь также является альтернативой, при условии, что сбор урожая может быть проведен своевременно, чтобы не задерживать посев кукурузы без надобности.

Грамотно спланированные севообороты повышают эффективность укорочения малопашных кормовых культур. При посеве многих мелкосемянных кормовых культур очень важен хороший контакт семян с почвой. Ключом к успеху является недопущение ситуаций, когда тяжелые пожнивные остатки могут помешать заделке семян. Например, установка люцерны с нулевой обработкой почвы хорошо работает после кукурузного силоса при весеннем посеве и после посева мелкого зерна при осеннем посеве. Следовательно, планирование уборки кукурузного силоса на третий год трехлетнего севооборота кукуруза / люцерна может помочь повысить потенциальный успех посева люцерны с нулевой обработкой почвы.

Люцерну также можно эффективно обрабатывать без обработки почвы в конце лета после посева весенних семян сорго-суданграсса. Сорго-суданграсс является сильнорослым, хорошо конкурирует с существующими сорняками и оставляет почву с хорошей структурой. Эти ситуации помогают уменьшить проблемы с вредителями, которые могут возникнуть, когда люцерна не обрабатывается до убитого травяного дерна.

Севообороты играют важную роль в успехе большинства растениеводческих предприятий, но особенно важны севообороты при выращивании культур с почвосборником.