Оптимізація розміщення сільськогосподарських культур і особливості формування сівозмін

У системі ландшафтного землекористування для зменшення ерозійних процесів і збереження Грунтового покриву в ринкових умовах важливого значення набуває структура посівних площ. До цього часу в Україні необгрунтовано широке поширення набули посіви просапних культур, особливо цукрових буряків, соняшника, що призвело до необхідності розміщувати їх на ерозійно небезпечних землях. Це обумовлює інтенсивний розвиток ерозійних процесів, призводить до погіршення екологічної ситуації в агроландшафтах.

В основу визначення оптимальної структури посівних площ покладені принципи екологічної та економічної доцільності, максимального використання грунтово-кліматичних факторів. Оптимізація структури посівних площ є основним, найбільш дешевим і екологічним засобом підвищення продуктивності агроекосистем. Склад і стан рослинного покриву істотно впливає на розвиток ерозійних процесів. При цьому захищеність грунту різними культурами залежить від біомаси рослин і змінюється відповідно за фазами їх розвитку. За травень-вересень середнє проективне покриття багаторічних трав, озимини і просапних культур відповідно дорівнює 100, 49 і 51%. Якщо в середньому проективне покриття просапних таке саме, як і озимих, то в травні воно в 8, в червні – в 4, в липні в 2 рази менше. Багаторічні трави і озимі культури захищають грунт і в період весняного сніготанення.

Набором культур різних за своїми грунтозахисними властивостями можна регулювати процес ерозії, продуктивності і родючості грунту, створювати найбільш раціональну для конкретних умов структуру посівних площ, направлену на всебічне використання енергетичного потенціалу грунту і рослин. При розробці системи сівозмін поряд з урахуванням спеціалізації господарства, рельєфу, співвідношення різних технологічних груп земель потрібно виходити з умови обов'язкового відтворення грунтової родючості, – за рахунок технологічних засобів, природних чи антропогенних ресурсів, відповідно до конкретних можливостей кожного господарства.

Розмаїтість середовища є першою гарантією його гомеостазу (Ф. Рамад, 1981). Тому потрібно вживати всіляких заходів щодо збереження в незайманому вигляді різноманітних біоценозів, охорони генофонду рослин і розвитку робіт з інтродукції диких видів.

Дуже актуальною залишається проблема раціонального розміщення традиційних культур. Хрестоматійними прикладами вирішення цієї задачі на сучасному рівні науково-технічного прогресу стали "кукурудзяно-соєвий пояс" центральної частини Великих рівнин Північної Америки, спеціалізація на виробництві зернових колосових культур і рапсу на півночі цих рівнин, сорго – на півдні. Дані способи вирішення проблеми спеціалізації виробництва не ідеальні з погляду впливу їх на екологічну обстановку, особливо такі, як виробництво пшениці в дво-, трипільних зернопарових сівозмінах, досить несприятливих відносно дефляції, ерозії, дегуміфікації грунтів. Проте збиток від надспеціалізації, якщо він пом'якшується удосконаленням технологій вирощування сільськогосподарських культур, виявляється значно меншим, а економічна ефективність виробництва значно вища в порівнянні з тією ситуацією, коли розміщення культур не відповідає їх екологічним вимогам. У плані оптимізації розміщення угідь, культур, удосконалення структури посівних площ в України є значні резерви, оскільки спеціалізація виробництва в багатьох районах суперечить природним факторам. Раціональне вирішення цієї задачі могло б дати значне збільшення виробництва продукції і розв'язати багато протиріч екологічного характеру без особливих матеріальних витрат.

У складних ерозійних ландшафтах, на піщаних і інших малородючих грунтах назріла необхідність перегляду зернової спеціалізації на користь тваринництва з одночасною інтенсифікацією виробництва зерна в районах лісостепової зони, де воно може бути збільшене в 1,5-2 рази. Зосередивши виробництво товарної пшениці на чорноземах, темно-каштанових і каштанових грунтах, варто скоротити її посіви на солонцевих грунтах на користь фуражних культур.

При порівняльній оцінці сільськогосподарських культур за їхньою продуктивністю доцільно поряд з іншими критеріями виходити з кінцевої мети виробництва і, якщо це кормова культура, з виходу тваринницької продукції. За кормовими перевагами і якості протеїну на перше місце з традиційних культур варто поставити зернобобові, а з колосових злаків – ячмінь. Аналіз численних дослідів, проведених на відгодовуваному поголів'ї свиней, показує, що 1 т незбагаченої білковими добавками пшениці забезпечує одержання біля 120 кг приросту маси, така ж кількість ячменю – 160 і гороху в складі комбікорму – 350 кг.

Істотної зміни потребує структура посівів сільськогосподарських культур, розміщених на зрошуваних землях. Потрібно, зокрема, здійснити переорієнтацію зернового господарства на зрошуваних землях Сухого Степу і ряду інших районів на виробництво кормів, овочевих культур. Доцільно сконцентрувати посіви цукрового буряка в районах переважання типових, звичайних, вилугуваних чорноземів і темно-сірих лісових грунтів, зосередити товарне картоплярство на середньо- і легкосуглинкових грунтах лісостепової і поліської зон з урахуванням потреб місцевих промислових центрів і більш південних районів країни. Погребує значного розширення в зоні Полісся і північного Лісостепу посівів озимого жита, ячменю, рапсу, зернобобових. Необхідно диференціювати розміщення культур за стійкістю до посухи; перезволоження, солонцюватості, засоленості грунтів і до інших несприятливих умов.

Перспектива розвитку зернового господарства і кормовиробництва у значній мірі пов'язана зі створенням нових сортів зернових і кормових культур. Для північних районів Лісостепу і зони Полісся необхідне створення швидкостиглих і середньостиглих сортів зернових, стійких до холоду, полягання, хвороб, прихованостеблових шкідників, проростання зерна на корені, підвищеної кислотності грунтів. Інтенсифікація вирощування в цих зонах провідних зернових культур – ячменю, вівса, озимого жита – стримується слабкою стійкістю сортів до полягання і труднощами його подолання застосуванням ретардантів. Для південного Лісостепу і степової зони потрібні середньостиглі, середньопізні і скоростиглі сорти з високою якістю зерна, стійкі до посухи, хвороб, шкідників, полягання, солонцюватості грунтів. Великі можливості є в розширенні асортименту кормових культур, у тому числі інтродукції нових видів. Ускладнення агроценозів, розвиток полікультури – одна з перспектив екологізації землеробства і підвищення його стійкості.

За умови реалізації неординарного радикального заходу – зменшення площі землі в обробітку мінімум на 10 млн. га з переведенням в природні кормові угіддя, в тому числі під постійне залуження і заліснення, в Україні залишиться найбільш продуктивної землі в обробітку в усіх категоріях господарств 24,2 млн. га, а розораність сільськогосподарських угідь становитиме 57,5%. Уся посівна площа становитиме 24 млн. га, виробництво зерна буде сконцентровано на площі 15 млн. га. Більша частка продукції -зерна – вироблялась у Лісостепу й Поліссі. Для стабільного виробництва зерна не потрібно виводити зернові із поліської зони, оскільки вона непогано піддається інтенсифікації, завдяки помірному температурному режиму та кращому обводненню. У структурі зернової групи озиму пшеницю планується висівати на площі 6 млн. га. Причому посівна площа матиме динамічний характер. У роки з недостатніми запасами вологи восени вона зменшуватиметься до 4- 4,5 млн. га. Посівна площа ячменю становитиме мінімум 3,5 млн. га. Вона буде зростати при зменшенні площі озимої пшениці та інших озимих культур. Кукурудза на зерно висіватиметься на площі близько 1,0 млн. га, а разом із силосною, яку вирощують за технологією зернової, під неї планується відводити 2,0-2,3 млн. га.

Кукурудза, жито, тритікале, круп'яні культури вирощуватимуть не в усіх господарствах, а лише у спеціалізованих. Характерною особливістю зернового клину стане спеціалізація господарств на вирощуванні зернових культур. Із технічних культур найбільші площі будуть займати соняшник (2,0 млн. га) і цукрові буряки (0,8-1,0 млн. га). Оскільки картопля досить трудомістка культура, площа під нею становитиме 0,6 млн. га. Кормові культури займатимуть 3,3 млн. га.

Варто зазначити, що запропонована структура посівних площ має розбіжності із фактичною в Україні в 2010 і 2011 роках по всіх основних сільськогосподарських культурах. Особливо відчутна різниця по зернобобових, кормових культурах та картоплі. Проте вона буде трансформуватись одночасно із зменшенням ріллі шляхом вилучення з інтенсивного обробітку малопродуктивних земель.

Сівозміна – основа будь-якої системи землеробства. Перше наукове тлумачення сівозміни оформилося у вигляді теорії плодозміни ще на початку XIX ст. А. Теєр обгрунтував її доцільність виходячи зі своєї ж теорії гумусового живлення рослин, з якої випливала необхідність чергування культур, що виснажують грунт і збагачують його на гумус. До середини XIX ст. ця необхідність уже розглядалася з позицій теорії мінерального живлення Ю. Лібіха, тобто з погляду однобічного виснаження грунту на елементи живлення.

Представники іншого напрямку – П.А. Костичев і В.Р. Вільямс – пов'язували зниження родючості грунту при вирощуванні зернових культур з погіршенням його фізичних властивостей, особливо агрономічно цінної структури, через що робився висновок про необхідність введення в сівозміну сумішок багаторічних бобових і злакових трав, здатних створювати таку структуру. Одночасно розвивалися уявлення про необхідність чергування культур для подолання несприятливих фітосанітарних умов: засміченості посівів, нагромадження шкідників, грунтових патогенів, специфічних для тих чи інших рослин.

В кінцевому підсумку склався різнобічний підхід до оцінки ролі сівозмін, в основі якого лежать наступні критерії: регулювання режиму органічної речовини ґрунту і мінеральних елементів живлення; підтримка задовільного структурного стану грунту; регулювання водного балансу агроценозів; запобігання процесам ерозії і дефляції; зменшення засміченості посівів; регулювання фітосанітарного стану грунту.

Навряд чи можна знайти сьогодні фахівця, який сумнівався б у перевагах сівозміни. Частіше можна почути заклики теоретиків до непорушного дотримання правил плодозміни, уведення закону плодозміни тощо. У практиці це значно складніше. Орієнтуючись на плодозміну, товаровиробник змушений займатися відразу багатьма культурами, утримувати різноплемінну худобу, господарювати. Таке господарство не може досягти високої продуктивності праці, а в умовах сучасного спеціалізованого виробництва приречено на банкрутство, тому що кожна група культур вимагає свого комплексу технічних засобів для вирощування, збереження і переробки продукції, різнопланової технічної орієнтації тощо.

Процес спеціалізації сільського господарства в передових країнах почався давно і неухильно продовжується. Виробники концентрують зусилля на виробництві мінімальної кількості видів продукції. Відповідно давно існували й існують протиріччя між плодозміною і спеціалізацією землеробства, що можуть загострюватися, якщо перебільшуються вимоги спеціалізації або абсолютизуються ті чи інші положення теорії сівозмін. Так було, наприклад, у випадку з уявленнями про однобічне виснаження грунту на елементи живлення, чи з концепцією В.Р. Вільямса про значення водостійкої структури і ролі багаторічних трав у її створенні, що привела до фетишизації і повсюдного нав'язування травопільних сівозмін. В зв'язку з цим Н.М. Тулайков (1963) зазначав, що стосовно до зернового господарства посушливих районів "ці положення не можуть мати такого значення, яке надавалось їм у минулому уявленні про сівозміни". Він вважав, що "в основі спеціалізованого господарства є одне положення – це поставити основні рослини в найкращі умови існування і, якщо можливо, – зробити це в умовах монокультури. Рослини, що вводяться в сівозміну (крім чистого пару) додатково до основної (пшениці) рослини, повинні в найкращій формі забезпечити високі врожаї цієї головної рослини".

Науково-технічний прогрес і збільшення виробничо-ресурсного потенціалу у певній мірі згладжують розглянуті суперечності. За оптимальної забезпеченості добривами і пестицидами, використанні стійких до хвороб сортів, біопрепаратів і інших засобів захисту рослин значення культурообігу у відношенні мінерального живлення рослин, боротьби з бур'янами і тією чи іншою мірою зі шкідниками та хворобами послаблюється, зростають можливості повторного вирощування культур, головним критерієм доцільності чистого пару стає вологозабезпеченість.

Нездоланною перешкодою на шляху поглиблення спеціалізації сівозмін стоїть біологічне стомлення внаслідок нагромадження в грунті колінів. Більшість інших стримуючих факторів може бути подолано різними засобами, питання лише у витратах й екологічній безпеці застосовуваних препаратів і технологій. До числа проблематичних факторів, що не дозволяють уникнути культурообігу без великих витрат, варто віднести розвиток бурякової нематоди, кореневої попелиці, вілта бавовнику і ряд інших. У тих випадках, коли беззмінне вирощування культур веде до нагромадження специфічних шкідників, різко зростають витрати виробництва через застосування інсектицидів і ще більше – екологічний ризик унаслідок їхньої токсичності.

На основі середніх даних прийнято вважати можливими такі екологічно допустимі концентрації посівів у сівозмінах: зернові культури – 60-80 %, цукровий буряк – 20-25, кукурудза – 50-60, картопля – 30-50, соняшник і льон – 14-16 %. Ці межі можуть істотно коливатися. Наприклад, озиме жито на дерново-підзолистих грунтах дає однаковий врожай як по конюшиновому пару, так і після ячменю і вівса (на фоні добрив). Порівняно невелике зниження його врожайності при беззмінній культурі по удобреному фону. Добрий урожай кукурудзи на силос і зелений корм на цих же грунтах можна одержувати по будь-якому попереднику, а також при беззмінних її посівах. Можливі високі врожаї картоплі при беззмінних посадках.

Слід особливо виділити підпокривні, поукісні, пожнивні культури, що продовжують час перебування грунту під рослинним покривом, як один з найважливіших засобів біологізації землеробства. При цьому особлива роль належить хрестоцвітним з їхньою унікальною здатністю очищення грунту від інфекції. Використовуючи рапс, суріпицю, можна значно підсилити профілактичну санітарну дію сівозміни. Ущільнювальні посіви дуже ефективні також у відношенні захисту від ерозії.

В удосконаленні структури посівних площ і сівозмін важливе значення має розміщення багаторічних трав. З розширенням їхніх посівів часто зв'язують вирішення задачі регулювання гумусового балансу грунтів. Підхід до травосіяння з цих позицій без врахування його виробничої доцільності й ефективності абсолютно некоректний. Якщо в поліських районах доцільно його значне розширення, то в степу воно привело б до зниження продуктивності ріллі. У степовій зоні багаторічні трави варто розміщати в основному в грунтозахисних сівозмінах на ерозійно небезпечних землях, на грунтах із близьким рівнем грунтових вод, у сівозмінах на зрошуваних землях. В усіх зонах необхідна оптимізація термінів використання багаторічних трав, збільшення бобового компонента в їхньому складі, що набагато підвищує продуктивність і значення їх як попередника в сівозмінах. Різноманітна роль багаторічних трав у сучасному землеробстві доповнюється новими аспектами. На грунтах із глибинним нітратним профілем, що утворився в результаті інтенсивного парування чи перевантаження агроценозів азотними добривами, багаторічні трави здатні витягувати азот нітратів із глибоких шарів грунтів, запобігати скиданню його в грунтові води.

Роль багаторічних трав як попередника в сівозмінах зростає при їхньому удобренні. Удобрені багаторічні трави залишають у грунті більше органічної речовини, збагаченої поживними елементами, що потім поступово звільняються в ході вегетації наступної культури. У результаті знижується небезпека її полягання, поліпшуються умови мінерального живлення, зменшуються втрати мінеральних елементів на вимивання. Це особливо важливо на легких за гранулометричним складом грунтах, де частка багаторічних трав повинна істотно підвищуватися.

Першочергове завдання екологізації землеробства полягає в адекватному розміщенні культур відповідно до їхніх біологічних вимог, що може бути досягнуто формуванням спеціалізованих сівозмін стосовно до агроекологічних типів земель. Удосконалення сівозміни відбувалося спочатку переважно в напрямку пошуку таких послідовностей зміни культур, таких попередників, які б дозволяли при постійному використанні ріллі отримувати досить високі врожаї основних сільськогосподарських культур.

Ротація в сівозмінах XIX ст. була порівняно короткою, одна й та сама культура поверталася на поле вже через 2-3 роки. Виснаження орних земель не компенсувалося включеними в сівозміну культурами. Тому вдосконалення сівозмін здійснювалося шляхом їхнього подовження. Розроблялися та впроваджувалися 9- та 12- пільні сівозміни, в яких культура поверталася на поле тільки через 9 і 12 років відповідно. У такі сівозміни обов'язково включали сидеральні культури, багаторічні злаково-бобові травосуміші та пари.

Конструювання сівозмін не уникло споживацького підходу. Під впливом інтенсифікації сільського господарства сучасні сівозміни роблять із вкороченими ротаціями та спеціалізують, насичуючи однорідними культурами, що відрізняються високою товарністю та прибутковістю. У спеціальних зернових сівозмінах насиченість зерновими й зернобобовими культурами досягає 60-85%. При орієнтації господарств на просапні культури насичення ними становить щодо картоплі – 50%, цукрового буряка – 30%. Усі ці заходи спрямовані на отримання додаткової продукції. Для забезпечення високих врожаїв перевага віддається не сівозмінам, а високим дозам мінеральних добрив. Це значно легше робити і дає більш швидку віддачу, хоча багатьом уже стало зрозуміло, що така віддача досягається надто дорогою ціною – прогресуючим погіршенням якості грунту в агросистемах.

Очевидно, замість традиційного налаштування на загальне підвищення родючості грунтів, як правило, мало підкріпленого реальними можливостями, стратегія землекористування повинна бути орієнтована в першу чергу на інтенсифікацію використання кращих земель і вживання заходів щодо запобігання ерозії, дефляції й іншим видам деградації. Підвищення їхньої продуктивності створить передумови для виведення з активного сільськогосподарського обігу несприятливих земель.

При формуванні сівозмін важливо мати на увазі, що їхні функції з регулювання режиму вологи, елементів живлення, органічної речовини, складення грунту, його фітосанітарного стану, подолання засміченості посівів виконують також система обробітку грунту, система добрив, чистий пар і система догляду за ним, підбір сортів, терміни посіву й інші агротехнічні заходи. Інтеграція цих систем і елементів значно збільшує ступені свободи при виборі схем сівозмін, вирішенні задач їхньої спеціалізації і біологізації виробництва.

При побудові сівозмін потрібно також виходити із необхідності розміщення культур після кращих попередників та з урахуванням можливого їх повернення на попереднє місце вирощування. У землеробстві України застосовувалися 7-10-пільні сівозміни. Вони були необхідні у зв'язку з розвитком багатогалузевих колгоспів та радгоспів, які мали великі площі ріллі і землекористування та вирощували досить широкий набір культур.

Сівозміни з довгою ротацією виправдали себе й вони необхідні будуть у великих господарствах, оскільки допускають певну маневреність у розміщенні культур залежно від грунтово- ландшафтних факторів, повніше використання біокліматичного потенціалу місцевості, а також сприяють збереженню і відтворенню родючості грунтів при невисоких витратах ресурсів. Проте у сучасних умовах з виникненням в Україні нових форм власності на землю та розпаюванням між селянами землі зростає кількість господарств, що матимуть невелику площу землекористування, обмежений набір культур і вузьку спеціалізацію.

Для невеликих за площею господарств виникає необхідність у розробці оптимальної форми організації території землекористування на базі запровадження вузькоспеціапізованих сівозмін із короткою ротацією. Побудова таких сівозмін має здійснюватись суто на наукових принципах, головний з яких – науково обгрунтоване розміщення і чергування культур за законом плодозміни. Саме цей фактор є основою високої і стабільної продуктивності культур, збалансованості показників родючості грунту і, зокрема, фітосанітарного його стану і посівів. Оптимальна довжина ротації таких сівозмін – 4-пільна (при варіюванні від 3 до 5-пільної). Це обумовлено вимогами до розміщення культур після відповідних попередників і дотримання періоду повернення культур на попереднє місце вирощування, який для більшості культур становить 3-4 роки. Але є культури (льон, люпин, соняшник, капуста, баштанні), які можуть повертатися в сівозміні на попереднє місце вирощування не раніше, ніж через 5-8 років. Недотримання цих нормативів при побудові сівозмін приводить до накопичення інфекції в грунті і посівах, розповсюдження шкідників, хвороб та бур'янів. Тому в короткоротаційних сівозмінах, поле, в якому такі культури вирощуватимуться, слід ділити на дві половини і поперемінно на кожній з них висівати ці культури.

Якщо сівозміна дуже спрощена (до 2-3 полів), до неї слід максимально залучати проміжні, сидеральні посіви для послаблення явища алелопатичної грунтовтоми, періодично вводити парові поля, особливо в зоні Степу, або поля під залуження, застосовувати підвищені дози органічних добрив, а в разі потреби – і пестицидів. Набір культур у короткоротаційних сівозмінах визначається спеціалізацією господарства, а остання, в свою чергу, – зональними грунтово-кліматичними умовами та кон'юнктурою ринку.

У Степовій зоні землеробство повинно спеціалізуватись на виробництві зерна СИЛЬНИХ і цінних сортів озимої пшениці, кукурудзи, насіння соняшнику і кормів. Найпродуктивнішими будуть зерно-паро-просапні сівозміни з чорними і зайнятими парами з насиченням зерновими культурами до 55-60%, соняшником – 10-12 і кормовими культурами – до 20-25%, а також сівозміни з короткою ротацією і насиченням зерновими до 70-75%. У перспективі передбачається довести площі чорних парів у зоні Степу до 1,2 млн. га, або до 10% богарної землі в обробітку.

У лісостеповій зоні господарства спеціалізуються на виробництві зерна озимої пшениці і фуражних культур (кукурудзи, ячменю, гороху), цукрових буряків і кормів. Рекомендуються зерно- просапні та зерно-буряко-просапні сівозміни з насиченням зерновими до 50-60%, просапними до 40-55%, з них цукрових буряків у підзоні нестійкого зволоження до 20 і в підзоні достатнього зволоження до 25-30% , а кормових – до 20-25%. У цій зоні вводитимуться зернові короткоротаційні сівозміни з насиченням зерновими до 80-100%, а також сівозміни з конюшинним (еспарцетним), або чорним (в районах недостатнього зволоження) парами. В зерно-просапних сівозмінах можна довести врожайність зернових до 40-45 ц/га, цукрових буряків – 380-500 ц/га, забезпечити збір з 1 гектара ріллі зерна 37-42ц, кормових одиниць 70- 110ц.

Спеціалізація господарств районів Полісся – зерно-картопляно- льонарська з розвинутим тваринництвом. На піщаних грунтах має переважати спеціалізація з виробництва картоплі, зерна озимого жита, вівса та кормів; на супіщаних, на пилувато-супіщаних дерново- середньопідзолистих грунтах спеціалізація господарств може мати широкий спектр. Зокрема, це можуть бути господарства з виробництва зерна продовольчих і фуражних культур, льону, картоплі, багаторічних трав та інших кормів. Рекомендуються сівозміни із застосуванням сидеральних парів. Структура посівних площ включає 45-50% зернових, 10-15 картоплі, 5-10 льону та 25-40% кормових культур. Найпродуктивніші сівозміни на зв'язних грунтах – зерно-картопляно-льонарські, на піщаних – зерно-картопляні, на перезволожених і торф'яно-болотних – кормові.

Спеціалізація сівозмін, науково обгрунтований набір і співвідношення культур, засоби інтенсифікації сівозмін (добрива, пестициди, регулятори росту, травосіяння), застосовані на наукових принципах, сприятимуть зростанню продуктивності культур у сівозмінах і отриманню екологічно чистої продукції із заданими параметрами якості. Оптимізація структури посівних площ і побудови сівозмін повинна проводитись на основі системного підходу з врахуванням багатьох можливих комплексних показників і параметрів. Щоб виконати такі розробки, повинні використовуватись багаторічні експериментальні дані та різні методи економічних досліджень, в тому числі економіко-математичний, а також різні прийоми математичного моделювання на основі складання, розробки та розв'язання математичних моделей за допомогою комп'ютерних технологій.

Методичні рекомендації щодо складання проектів землеустрою, які забезпечують еколого-економічне обгрунтування сівозміни та впорядкування угідь, розроблені фахівцями ДП "Головний науково- дослідний та проектний інститут землеустрою" під керівництвом професора Д.С• Добряка (2005). Головне завдання проекту землеустрою щодо еколого-економічного обґрунтування сівозмін – встановлення такого складу площ і розміщення угідь на перспективу, при якому створюються необхідні умови для ефективного використання та захисту земель. Перехід від фактичної структури угідь до проектної відбувається шляхом їх часткової трансформації.

Підвищення інтенсивності використання земельних масивів (ділянок) можливе шляхом їх докорінного поліпшення в результаті складних меліоративних робіт (зрошення, осушення тощо) або за допомогою культуртехнічних заходів (розкорчовування чагарників і дрібнолісся, очищення від купин та каменів), гіпсування, вапнування, протиерозійних заходів тощо.

Запроектований склад і співвідношення (структура) угідь, їх розміщення на території повинні відповідати таким вимогам, як:

– виконання планів щодо виробництва товарної сільськогосподарської продукції;
– раціональне використання всіх земель з їх природними властивостями;
– припинення ерозійних процесів і поліпшення ландшафту;
– відповідність встановленій спеціалізації галузей та їх раціональному поєднанню;
– забезпечення стійкої кормової бази для тваринництва;
– мінімальні затрати на транспортування і зберігання продукції без значних втрат;
– створення сприятливих умов для підвищення продуктивності праці й високопродуктивного використання машинно- тракторних агрегатів;
– мінімальні капітальні вкладення на освоєння нових земель і підвищення інтенсивності використання земель, які знаходяться в обробітку, найшвидша їхня окупність.

Проектування організації території здійснюють у такій послідовності:

а) виділення технологічних груп і підгруп земель;
б) визначення земельних ділянок із деградованими та малопродуктивними грунтами з метою їх консервації;
в) розміщення польових, кормових і грунтозахисних сівозмін, ділянок залуження;
г) розміщення багаторічних насаджень і природних кормових угідь;

ґ) розташування елементів облаштування території (лісосмуги, дорожня мережа, гідротехнічні споруди тощо);

д) розміщення робочих і технологічних ділянок в середині полів;
е) визначення ділянок, на яких необхідно провести заходи щодо захисту земель від ерозії та інших негативних факторів.

Орні землі поділяють на три технологічні групи:

до І технологічної групи належать нееродовані й слабоеродовані землі, розташовані на схилах крутістю до 3°, характер рельєфу і якісний стан яких (гранулометричний склад, відсутність перезволоження, інтенсивного засолення, солонцюватості, відсутність засмічення камінням, ступінь дефляційної стабільності тощо) дають змогу вирощувати районовані сільськогосподарські культури за інтенсивними технологіями, включаючи просапні. На цих землях розміщують польові сівозміни з максимальним, за необхідності, насиченням просапними культурами. У межах І групи виділяють дві технологічні підгрупи:

1а – рівнинні землі (крутістю до 1°), на яких немає обмеження у виборі напрямку обробітку й сівби;
1б – схилові землі (крутістю 1-3°), де обов'язкові обробіток та сівба упоперек або під припустимим кутом до схилу.

II технологічна група включає землі, розташовані на схилах 3- 7° із переважанням незмитих грунтів (за наявності також слабко- і середньозмитих, у рідких випадках – незмитих).

На землях II групи проектують зерно-трав'яні та грунтозахисні сівозміни з виключенням розміщення чорного пару, просапних культур (технічні, овочеві, баштанні, кормові коренеплоди, картопля) та інших ерозійно нестійких культур.

Для диференціації щільності протиерозійних заходів, у тому числі й агротехнічних, землі II групи поділяють на дві технологічні підгрупи:

ІІа – схили крутістю 3-5° без улоговин;

ІІ6 – схили крутістю 5-7°, а також ускладненні улоговинами схили 3-5°.

На землях технологічної підгрупи IIа розміщують зерно-трав'яні сівозміни, а на підгрупі ІІб – травопільні грунтозахисні сівозміни.

Землі III технологічної групи включають схили крутістю понад 7° та деградовані й малопродуктивні землі, господарське використання яких є екологічно небезпечним та економічно неефективним. Ці землі вилучають з інтенсивного використання, вони підлягають залуженню та виведенню з орних земель і трансформації їх у природні кормові угіддя або лісові насадження.

Ширина полів сівозмін (робочих ділянок) повинна, по можливості, бути кратна захвату основних сільськогосподарських агрегатів і, в першу чергу, посівних. Радіуси траєкторій робочого руху агрегатів, а отже, й лінійних рубежів, не повинні перевищувати допустимих значень.

Типи і види сівозмін, їх кількість визначають залежно від зони розміщення, спеціалізації; наявності ріллі, інших сільськогосподарських угідь та їхні площі; виду худоби та птиці, їх поголів'я, типу утримання та годівлі; наявності еродованих земель та ступінь їхньої ерозійної небезпеки; розміщення сільськогосподарських підприємств щодо великих населених пунктів, промислових центрів; забезпеченості сільськогосподарською технікою, трудовими та матеріальними ресурсами.

Типи сівозмін – сівозміни різного виробничого призначення, які різняться головним видом продукції:

польова – призначена в основному для виробництва зерна, технічних культур та картоплі;

кормова – призначена переважно для виробництва соковитих та грубих кормів;

прифермська – кормова сівозміна, яка розміщена поблизу тваринницьких ферм і призначена для виробництва соковитих та зелених кормів;

спеціальна – сівозміна, в якій вирощують культури, що потребують спеціальних умов та агротехніки їх вирощування;

сіножате-пасовищна – кормова сівозміна, де в основному вирощують багаторічні та однорічні трави для сінокосіння та випасання худоби.

Види сівозмін – розрізняють за співвідношенням сільськогосподарських культур і парів:

зернопарова – посіви зернових культур займають більшу частину ріллі і є поле чистого пару;

зерно-паропросапна – посіви зернових культур чергуються з чистими парами й просапними культурами і займають понад половину площі ріллі;

зерно-просапна – посіви зернових культур чергуються з посівами просапних культур і займають більшу половину площі ріллі;

зерно-трав'яна – більшу частину ріллі займають зернові, а решта засіяна багаторічним травами;

плодозмінна – зернові культури займають не більше половини площі ріллі і чергуються з просапними та бобовими культурами;

травопільна – більша частина ріллі використовується під багаторічні трави;

просапна – просапні культури займають більше половини площі ріллі;

трав'яно-просапна – просапні культури займають кілька полів і вирощування їх чергується з багаторічними травами;

овочева – овочеві культури займають всю або більшу частину площі ріллі;

сидеральна – на одному чи двох полях вирощують сільськогосподарські культури для заорювання зеленої маси на добрива;

грунтозахисна – сівозміна, в якій набір, розміщення і чергування сільськогосподарських культур забезпечує захист грунту від ерозії.

Згідно з концепцією контурно-меліоративного землеробства, що розроблена і здійснюється в Україні, в ерозійно небезпечних районах ґрунтозахисні сівозміни вводяться на ґрунтах другої технологічної групи (В.Ф. Сайко, П.І. Бойко, 2002). Це землі на схилах від 3° до 5(7)°. Вони поділяються на дві підгрупи – ті, що залягають на схилах від 3° до 5° (1І-а), представлені комплексом середньо- і слабкозмитих ґрунтів, і ті, що залягають на схилах від 5° до 7° (ІІ-б), – комплексом середньо- і сильнозмитих ґрунтів. На грунтах підгрупи ІІ-а розміщують зерно-трав'яні, підгрупи ІІ-б – травопільні ґрунтозахисні сівозміни. Розміщення на таких землях просапних культур виключається. У зерно-трав'яних сівозмінах частка багаторічних трав сягає 30-40 %, а в травопільних – від 40-50 до 80 %. Протиерозійний ефект сівозміни залежить від підібраних культур і агрофонів із різною грунтозахисною здатністю, що визначається коефіцієнтом ерозійної безпеки. Для грунтозахисної сівозміни він не повинен перевищувати величини 0,30-0,35. Цей коефіцієнт визначається як середньозважений показник через питому вагу культур сівозмін і коефіцієнтів їхньої ерозійної безпеки (пар – 1, цукрові буряки – 0,9, кукурудза на зерно – 0,85, соняшник – 0,8, ярі зернові – 0,6, однорічні трави – 0,5, горох – 0,35, озимі зернові – 0,3, багаторічні трави – 0,09- 0,01).

Для підвищення протиерозійної стабільності сівозмін вводяться післяжнивні, проміжні та післяукісні посіви, які сприяють тому, що більшу частину вегетаційного періоду рілля вкрита рослинами, а значить, зменшуються змив ґрунту і його дефляція. Для цього використовують озимий ріпак, озиму вику, редьку олійну, озиме жито, фацелію, сераделу та ін. В озимих проміжних посівах найбільш ранній зелений корм одержують із хрестоцвітих культур, за ними використовують зернові сорти озимої пшениці і тритікале. Кормові сорти жита, пшениці і тритікале висівають у сумішках із викою.

Дослідження грунтозахисних сівозмін, проведені ННЦ "Інститут землеробства" НААН України, Вінницькою, Сумською, Хмельницькою дослідними станціями, показали, що з чистих посівів бобових трав найвищу продуктивність має еспарцет піщаний, який забезпечує 30-40 ц/га сухої речовини, а із злакових – стоколос безостий (30-40 ц/га сіна), грястиця збірна, костриця лучна і тимофіївка лучна. Проте більш доцільним є вирощування у ґрунтозахисних сівозмінах бобово-злакових травосумішок. Такі травосумішки мають більш високий грунтозахисний ефект і забезпечують вищу продуктивність, ніж чисті посіви трав. Наприклад, у дослідах ННЦ "Інститут землеробства" НААН України травосумішка із люцерни синьогібридної і стоколосу безостого забезпечила приріст 13,5 ц/га сухої речовини порівняно з чистим посівом люцерни. Особливо високопродуктивною виявилась травосумішка з чотирьох компонентів – люцерни синьогібридної (60 %), конюшини червоної (10 %), костриці лучної (15 %), стоколосу безостого (15 %), яка забезпечила протягом шестирічного використання в середньому 90 ц/га високоякісного сіна.

Високою продуктивністю відзначалась також травосумішка з райграсу пасовищного, конюшини білої і Костриці лучної – в середньому за 5 років збирали по 60-70 ц/га високоякісного сіна.

У районах достатнього зволоження Лісостепу найвищу продуктивність забезпечують травосумішки із конюшини і злакових трав, а також сумішка люцерни з еспарцетом. У місцях нестійкого і недостатнього зволоження більш ефективні травосумішки люцерни з еспарцетом і: злаковими травами. Дослідження Сумської сільськогосподарської дослідної станції показали, що навіть у посушливі роки такі травосумішки забезпечували більше 30 ц/га сіна. У посушливих умовах Степу високопродуктивними є травосумішки із люцерни синьогібридної і жовтої (50-60 %), еспарцету, стоколосу безостого і житняку.

На основі багаторічних досліджень наукових установ рекомендуються орієнтовні схеми Грунтозахисних сівозмін.

Зерно-трав'яні сівозміни (на схилах 3-5°):

I. 1, 2 – багаторічні трави, 3 – озима пшениця, 4 – озиме жито або озимий ячмінь + післяжнивні на корм, 5 – ячмінь з підсівом багаторічних трав;

II. 1, 2 – багаторічні трави, 3 – озима пшениця, 4 – озиме жито + післяжнивні на корм, 5 – овес (однорічні трави) з підсівом багаторічних трав;

III. 1, 2 – багаторічні трави + післяжнивні, 3 – овес у сумішці з хрестоцвітими на корм, 4 – озима пшениця + післяжнивні на корм, 5 – ячмінь, овес із підсівом багаторічних трав;

IV. 1, 2 – багаторічні трави, 3 – озима пшениця, 4 – озимі на корм + поукісно однорічні трави суцільного висіву;

V. 1, 2 – багаторічні трави, 3 – озима пшениця + післяжнивні на корм, 4 – овес у сумішці з капустяними на корм + підсів багаторічних трав;

VI. 1,2 – багаторічні трави, 3 – озима пшениця, 4 – озиме жито + післяжнивні на корм, 5 – однорічні трави, 6 – озима пшениця + післяжнивні на корм, 7 – ячмінь з підсівом багаторічних трав;

VII. 1-3 – багаторічні трави, 4 – озима пшениця, 5 – озиме жито на корм із літнім посівом багаторічних трав;

VIII. 1,2 – багаторічні трави, 3 – озима пшениця + післяжнивні на корм, 4 – однорічні трави (овес із капустяними на корм), 5 – озима пшениця + літній посів багаторічних трав.

Травопільні сівозміни (на схилах 5-7°, де переважають сильнозмиті Грунти):

I. 1-3 – багаторічні трави, 4 – озима пшениця + трави;

II. 1-4 – багаторічні трави, 5 – озима пшениця, 6 – ячмінь + трави;

III. 1-4 – багаторічні трави, 5 – озима пшениця + буркун, 6 – буркун, 7 – озима пшениця, 8 – ячмінь + трави.

Зрозуміло, що в практиці сільськогосподарського виробництва можуть застосовуватись й інші схеми грунтозахисних сівозмін, виходячи з конкретних грунтово-кліматичних умов. Але треба мати на увазі, що коли у першій ротації висівають люцерну в сумішці із злаковими, то в другій – в умовах достатнього зволоження – люцерну в сумішці з конюшиною і злаковими травами. У підзоні нестійкого і недостатнього зволоження в цьому випадку висівають еспарцет у сумішці із злаковими багаторічними травами.

Найефективніший грунтозахисний захід – черезсмужне залуження схилів. У перший рік залуження оброблені смуги чергуються з неораними, які зайняті природним травостоєм. Природний травостій на початку освоєння схилів є буфером, який захищає грунт від змиву і розмиву. Після створення доброго травостою (1-2 роки) на засіяних смугах готують під висів багаторічних трав необроблені смуги з природним травостоєм. Залежно від крутизни схилів ширина буферних смуг може коливатися від 10 до 20 м, ширина залужених смуг – від 30 до 50 м. При освоєнні балкових схилів необхідно попередньо провести виположування промоїн, невеликих ярів, за необхідності побудувати водорегулюючі вали з системою залужених водостоків.

При створенні сіяних сінокосів і пасовищ на крутосхилах велике значення має правильний вибір необхідних трав і їхніх сумішок. Із бобових трав для залуження схилів у лісостеповій зоні найбільш придатні еспарцет і люцерна синьогібридна. Але слід пам'ятати, що люцерна краще розвивається на менш еродованих і більш родючих схилах порівняно з еспарцетом, який добре розвивається і на сильноеродованих крутосхилах.

У лівобережній частині Лісостепу України при початковому залуженні еродованих схилів еспарцет переважає люцерну за продуктивністю, а в районах із добрим зволоженням ефективна культура – конюшина червона.

Для південних районів лісостепової зони застосовують люцерну жовтогібридну. В Лісостепу із злакових компонентів у травосумішці найбільшою врожайністю і стійкістю відзначається стоколос безостий, райграс пасовищний, костриця лучна, пирій безкореневищний. У степовій зоні найбільш продукгивні і посухостійкі кострець безостий, пирій сизий, житняк вузьколистий.

При створенні пасовищ у степовій зоні необхідно використовувати переважно злакові трави, тому що бобові (люцерна, еспарцет) у посушливих умовах не витримують випасання і випадають із травостою вже на другий рік розвитку. Як правило, пасовища повинні бути однотипними, тобто до травосумішок мають входити трави одного строку визрівання.

Наукові принципи побудови сівозмін передбачають правильний підбір попередників і оптимальне поєднання одновидових культур із дотриманням допустимої періодичності їх повернення на одне й теж саме поле. На основі проведених досліджень науковими установами рекомендуються сівозміни як для великих, так і дрібних сільськогосподарських підприємств залежно від зони розміщення та їхньої спеціалізації. Схеми чергування сільськогосподарських культур у сівозмінах для великих господарств становлять 8-10, а для дрібних – 4-6 полів.

Кількість і розміри полів сівозмін встановлюють залежно від природної зони розміщення підприємства, схеми чергування культур, кількості та розміру контурів ріллі, особливостей грунтового покриву, рельєфу, умов зволоження тощо. Оптимальна довжина полів сівозмін у степових рівнинних районах становить 2000-2500 м, у лісостепових – 1500-2000, у районах Полісся – 800-1000 м. Ширину полів встановлюють, виходячи з їх площі та довжини. Форма полів сівозмін у вигляді правильних прямокутників або прямокутних трапецій із довгими паралельними сторонами вважається найкращою. Кути полів при скошених сторонах трапеції можуть мати відхилення від прямих не більше 20-30°. У спеціальних сівозмінах, насичених високо- інтенсивними культурами, форма полів може бути квадратною. Для полів площею 400 га оптимальною є квадратна форма (2x2 км). Для полів площею 100 га краща прямокутна форма з співвідношенням сторін 1:2,5-1 :4.

Поля розміщують довшою стороною впоперек схилу. Для забезпечення паралельності довгих сторін допускається відхилення від напрямку горизонталей з ухилом до 1-1,5°. В окремих випадках при складному рельєфі довгі сторони полів проектують паралельно до горизонталей місцевості (контурне проектування). Кожне поле слід розміщувати на схилі однієї експозиції. Якщо неможливо досягти однорідної експозиції, на кожній з експозицій проектують однорідні робочі ділянки. У районах із вітровою ерозією поля сівозмін розміщують довгими сторонами впоперек пануючих вітрів..

Поля сівозміни повинні бути рівноякісними за ґрунтовим покривом. Найкращим проектним рішенням слід вважати таке, коли поле повністю складається з агротехнічно однорідної ділянки, тобто в нього повинно бути включено ґрунти однієї якості та гранулометричного складу. Поля сівозмін повинні бути рівновеликі. Величина відхилень у площах окремих полів сівозмін залежить від розмірів окремих сівозмінних масивів, на яких проектують поля. Допустима нерівновеликість полів залежить від спеціалізації сівозміни, кількості полів, зайнятих провідною культурою: у польових сівозмінах до 10%; а в складних умовах до 12-15; у кормових до 15; у ґрунтозахисних до 20, у спеціальних – до 5%.

Існуючі в натурі елементи організації території необхідно, по можливості, зберегти. Межі існуючих полів сівозмін, що збігаються з полезахисними лісосмугами, польовими шляхами, лінійними протиерозійними гідроспорудами, елементами контурно- меліоративної організації території, слід максимально зберегти. Межі полів сівозмін повинні збігатися з межами земельних часток (паїв) відповідно до проекту землеустрою щодо організації території земельних часток (паїв). Межі полів сівозмін не повинні збігатися з осьовими трасами підземних інженерних комунікацій: газопроводів, нафтопродуктопроводів, водогонів, кабельних ліній зв'язку, повітряних ліній зв'язку та ліній електропередачі, а проходити по межі їх охоронної зони.

План переходу до прийнятих сівозмін розробляють разом із спеціалістами сільськогосподарського підприємства окремо для кожної сівозміни. При розробці плану освоєння сівозмін слід враховувати такі вимоги, як:

– підвищення інтенсивності використання включених у сівозміну земель не тільки в роки ротації, але і протягом перехідного періоду;
– найшвидше впровадження зональної системи землеробства шляхом забезпечення агротехнічно правильного чергування культур у межах полів з урахуванням ґрунтів, попередників та скорочення строків переходу до запроектованої сівозміни;
– створення сприятливих умов для впровадження ефективного використання машинно-тракторних агрегатів, зменшення транспортних витрат.

Для освоєння запроваджених сівозмін слід складати план освоєння (перехідні таблиці) по кожній із них. При цьому важливо передбачити агротехнічно правильне чергування культур у сівозмінах в роки переходу і розміщення в них площ посіву всіх необхідних культур.

Вихідним матеріалом для складання плану освоєння сівозміни є "креслення попередників", на якому показують розміщення посівів сільськогосподарських культур у поточному році із зазначенням їх попередників минулого року.

При складанні плану розміщення культур у нових полях сівозміни потрібно:

– якомога швидше усунути строкатість та роздрібненість посіву різних культур у межах полів;
– витримати агротехнічно правильне чергування культур в роки переходу, використавши кращі попередники для більш цінних і вимогливих культур;
– забезпечити в роки переходу розміщення культур потрібного складу, щоб усунути великі коливання в площах посіву товарних, технічних і зернових культур.

Для перенесення елементів проекту на місцевість виготовляють робоче креслення перенесення проекту землеустрою на місцевість. На ньому позначають всі проектні лінії меж полів, робочих ділянок, межі запроектованих об'єктів, а також запроектовані польові шляхи, полезахисні, стокорегулюючі лісосмуги та ділянки суцільного залісення. На кресленні показують ділянки для поліпшення та трансформації земельних угідь, території для будівництва протиерозійних гідротехнічних споруд, зокрема, водоспрямовуючих та водозатримуючих валів-канав, виположення, засипки і залісення ярів, деградованих земель та інші елементи проекту.

Після виконання польових робіт складають акт про перенесення на місцевість елементів проекту землеустрою та передачі межових стовпів на зберігання представникам сільськогосподарського підприємства. Межі запроектованих лісосмуг, ділянок суцільного залісення, траси протиерозійних гідротехнічних споруд переносять на місцевість після складання та затвердження відповідних робочих проектів із землеустрою.

Еколого-економічне обгрунтування проекту включає екологічні та економічні показники.

Економічні показники. Бездефіцитний баланс поживних речовин для забезпечення стабільної (запланованої) врожайності сільськогосподарських культур створюють внесенням необхідної кількості органічних і мінеральних добрив. Ефективність заходів щодо захисту земель від водної та вітрової ерозій, інших негативних факторів залежить від сумарної захисної дії організаційно- господарських, агротехнічних, лісомеліоративних, гідротехнічних протиерозійних та інших проектних рішень. Заходи щодо поліпшення та підвищення родючості грунтів передбачають розробку робочих проектів землеустрою щодо рекультивації порушених земель землювання малопродуктивних угідь, вапнування, гіпсування, глибокого розпушування грунту; захисту земель від підтоплення, заболочення, вторинного засолення, ущільнення, підкислення, забруднення промисловими та іншими відходами; зрошення, осушення.

Економічні показники. Вартість валової продукції рослинництва розраховують на рік освоєння проекту. До розрахунку включають сільськогосподарські культури, які передбачено вирощувати в сівозмінах та багаторічні насадження і природні кормові угіддя. Вартість валової продукції тваринництва розраховують за цінами, що склалися на час розроблення проекту. Порівняльні показники вартості сільськогосподарської продукції за проектом землеустрою розраховують, виходячи з вартості валової сільськогосподарської продукції на час складання проекту та на час здійснення проекту землеустрою, окремо для продукції рослинництва та тваринництва. Витрати на здійснення проекту розраховують за сумою вартості заходів, які передбачені проектом землеустрою. В якості показника економічної ефективності запроектованих заходів приймається термін окупності витрат.

Проектування сівозмін базується на відомих, які розроблені місцевими науковими установами, принципах оптимального набору і чергування культур з урахуванням їх розміщення по оптимальних попередниках та періоду повернення культур на попереднє місце вирощування. Загальним принципом формування системи сівозмін є спроможність попереджувати ерозійні процеси, відновлювати родючість грунту, зокрема підтримувати бездефіцитний баланс гумусу та досягнення високої продуктивності агрофітоценозів.

При витратах гумусу, які не компенсуються природним шляхом, його запаси поповнюються за рахунок органічних добрив і відходів рослинної продукції. При невиконанні цієї умови змінюється набір культур в сівозміні в напрямку зменшення питомої ваги просапних культур і збільшення багаторічних трав. Цей принцип дає можливість запобігти деградації Грунтів і повинен розповсюджуватись на всіх рівнях систем землеробства при будь-якій формі землекористування – від окремого поля, сівозміни до району, області і держави. Не може бути рентабельним і екологічно збалансованим виробництво, якщо деградують грунти.

Для кожної еколого-технологічної групи земель в різних зонах розробляють відповідні сівозміни різної інтенсивності та грунтозахисної ефективності. Орієнтовні схеми сівозмін для різних зон і підзон, склад проміжних культур, тощо, наведено у "Временных методических рекомендациях по разработке почвозащитной системы земледелия с контурно-мелиоративной организацией территории" (В.Ф. Сайко, А.Г. Тарарико и др., 1987), у виданнях: "Сівозміни при інтенсивному землеробстві" (Є.М. Лебідь, 1.1. Андрусенко, І.А. Пабат -К.: "Урожай", 1992), "Сівозміни у землеробстві України" (За ред. В.Ф. Сайка, П.1. Бойка. – К.: "Аграрна наука", 2002).