Системи землеробства ‑ це форми, що виражають спосіб сільськогосподарського використання землі, відновлення родючості ґрунту, підвищення врожайності сільськогосподарських культур і поліпшення їх якості. Система землеробства в широкому розумінні поширюється на всі угіддя – ріллю, пасовища, сади, виноградники, розсадники (Ванькович Г. М., 1990).

Основу системи землеробства становить комплекс взаємопов'язаних організаційно-господарських агротехнічних і меліоративних заходів, що відображають ґрунтово-кліматичні умови регіону і спрямовані на ефективне використання поливних земель, води, тепла, матеріально-технічних ресурсів, збереження і підвищення родючості ґрунту, одержання високих і стійких урожаїв сільськогосподарських культур.

Особливістю системи землеробства на зрошуваних землях є те, що вона діє в умовах недостатнього природного зволоження, де поливами усувається обмежувальна дія дефіциту вологи на врожайність сільськогосподарських культур. Ріст урожайності досягається завдяки підвищенню на оптимальному фоні зволоження ефективності використання рослинами світла, тепла, поживних речовин ґрунту, добрив, а також дії агротехнічних заходів.

У науково обґрунтованій системі землеробства використовують усі найновіші досягнення науки і практики в області землеробства, рослинництва, агрохімії, меліорації та інших наук, які мають відношення до сільськогосподарського виробництва.

Академік О.М. Каштанов (1985) виділяє три головні вимоги до науково обґрунтованих систем землеробства: 1 – вони повинні мати ґрунтозахисний, ґрунтоохоронний характер, забезпечувати охорону ґрунтів від ерозії, забруднення та інших несприятливих факторів; 2 – ґрунтуватися на інтенсивних технологіях, які сприяють високій продуктивності праці; 3 – бути комплексними й забезпечувати всебічний позитивний вплив на багатогранний процес сільськогосподарського виробництва.

У системі землеробства повинні оптимально вирішуватися завдання енерго- і ресурсозбереження. Так, нормування зрошувальної води і добрив не повинне перевищувати біологічні потреби рослин для формування запланованої урожайності, а норми засобів захисту рослин – порушувати екологічну рівновагу середовища.

Енергозбереження досягається також при поєднанні операцій – обробітку ґрунту, сівби і припосівного внесення добрив; при внесенні з поливною водою добрив, меліорантів або гербіцидів тощо.

Основні зусилля для підвищення продуктивності виробництва спрямовуються на повніше використання природних – біологічних, екологічних і космічних – факторів. У зв'язку з цим система землеробства повинна по можливості в значній мірі відповідати вимогам екологізації, біологізації – не завдавати шкоди навколишньому середовищу і давати для споживання чисті продукти харчування.

У зв'язку з цим обмежують використання синтетичних добрив, пестицидів, регуляторів росту, кормових добавок і все ширше застосовують біологічні методи регулювання умов формування врожаїв. До них належить – строге дотримання сівозмін, введення до їх складу бобових культур, збереження і використання для поліпшення ґрунту рослинних решток, застосування гною, компосту і сидератів, захист рослин біологічними методами.

Система землеробства повинна забезпечити найбільший вихід сільськогосподарських продуктів з кожного гектара поливної площі при найменших затратах праці й коштів. Для цього необхідно підбирати культури і сорти, що відзначаються найвищою продуктивністю при зрошенні і мають найбільше народногосподарське значення. Використовується можливість, яка відкривається зрошенням, введення у сівозміни проміжних культур, одержання на окремих полях по 2‑3 врожаї за рік, встановлюються оптимальні умови водоспоживання рослин, оптимізуються фони обробітку ґрунту, добрив, догляду за рослинами, опрацьовуються і впроваджуються заходи по підвищенню родючості ґрунту і комплекс природоохоронних заходів.

Підвищення родючості ґрунту досягається окультурюючою дією на ґрунт рослин, особливо багаторічних трав, які залишають у ґрунті добре розвинену кореневу систему і післяжнивні рештки, а також вплив органічних і мінеральних добрив, що діють в умовах оптимального зволоження ґрунту.

Нерегульоване зрошення може призвести до засолення, заболочування і ерозії ґрунту, забруднення скидними водами озер, рік і морів та ін. Тому однією з важливіших сторін науково обґрунтованої системи зрошуваного землеробства є розробка комплексу заходів по захисту навколишнього середовища. Серед них особливе місце повинно займати і полезахисне лісорозведення.

Особливе значення в системі землеробства мають сівозміни, які визначають не тільки співвідношення площ під культурами і порядок їх чергування, але приводить також у визначну систему в багаторічному плані прийоми обробітку ґрунту, застосування добрив, прийоми і режими зрошення тощо. Всі вони знаходяться в тісному взаємозв'язку і взаємодії.

Таким чином, в один комплекс поєднують основні заходи, що характеризують систему землеробства. Тому віддавна системи землеробства діставали назву за типом сівозмін – паропросапна, травопільна, плодозмінна та ін. Проте сівозміна – це лише одна із складових системи землеробства.

Нині опрацьовують і впроваджують різні системи землеробства, оскільки залежно від природних і економічних умов змінюються співвідношення угідь, склад вирощуваних культур, їх сорти і агротехніка, умови зрошення, заходи по охороні й підвищенню родючості ґрунту та ін.

У більшій частині Причорноморського Степу на поливних землях вирощують озиму пшеницю, кукурудзу, цукрові буряки, зернобобові, люцерну, кормові сумішки бобових і злакових культур, картоплю, овочеві та інші культури. Практикують посіви сої. Тут введені плодозмінні сівозміни і створюється інтенсивна система землеробства, що відображає особливості природних і економічних умов регіону.

На узбережжі Чорного моря, в Присивашші та інших районах, розміщених невисоко над рівнем моря, розвивається рисосіяння і створюються особливі умови для землеробства.

Розширене відтворення родючості ґрунту в системі зрошуваного землеробства. Родючість ґрунту, тобто здатність вирощувати урожай рослин характеризується великою кількістю показників. Важливіші з них – вміст у ґрунті гумусу, наявність рухомих поживних речовин, діяльність різних груп мікроорганізмів, активність ферментів, біологічна активність ґрунту, його водно-фізичні й фізико-хімічні властивості та ін. Всі показники взаємопов'язані і знаходяться в динаміці.

У процесі мінералізації гумус руйнується, вивільняючи в доступній для рослин формі азот та інші поживні речовини. Одночасно відбувається протилежний процес гуміфікації післяжнивних і кореневих решток. Динаміка гумінових речовин та їх новоутворення здійснюються під впливом і за участю мікроорганізмів При цьому чим активніші біологічні процеси, що відбуваються в ґрунті, тим більше він виділяє вуглекислого газу, необхідного для повітряного живлення рослин і фотосинтезу. Це один з важливіших показників біологічної активності ґрунту.

Зрошувальна вода прискорює ґрунтові процеси, але одні з них, наприклад, мінералізація гумусу, можуть випереджати інші, такі як нагромадження і гуміфікація післяжнивних і кореневих решток. Результат залежить від того, як поставлена виробнича діяльність господарств. Недоліки її призводять до зниження ґрунтової родючості, що нерідко спостерігається на практиці.

Потужна коренева система рослин, що формується в умовах оптимального режиму зрошення і живлення, розпушує ґрунт, розчленовує його на дрібні агрегати, які потім цементуються в процесі утворення гумусу.

Гумус – інтегральний показник ґрунтової родючості. Він найбільш повно характеризує потенційні можливості ґрунту. У зв'язку з цим, коли ставиться завдання розширеного відтворення родючості ґрунту, мається на увазі насамперед утворення сприятливих умов ґрунтоутворювального процесу і на цьому фоні досягнення позитивного балансу гумусу. Це одне з головних завдань системи землеробства.

Для розрахунку зменшення (мінералізації) гумусу по азоту (винесення кг/га) застосовують коефіцієнти: 0,2 при вираженні його в ц/га і 0,02 – в т/га. При цьому роблять поправку на агротехніку (інтенсивність обробітку ґрунту), вид культури, властивості ґрунту та ін. З винесення азоту бобовими виключається його кількість, що надійшла в ґрунт завдяки роботі бульбочкових бактерій. Вплив інтенсивності обробітку ґрунту на ступінь мінералізації гумусу виражається поправочним коефіцієнтом, що змінюється від 0,1 (ґрунт не оброблюється) до 1,6 (ґрунт інтенсивно обробляється на посівах просапних культур).

Дослідження показують, що в каштанових ґрунтах рівень річної мінералізації гумусу становить близько 2%. Тут коефіцієнт мінералізації (Км) становить 0,02. Практично це означає, що щорічне зменшення гумусу становить 1‑2 т/га.

Коефіцієнт гуміфікації післяжнивних і кореневих решток становить у середньому 0,15‑0,17. Він залежить від виду рослин і ґрунтових умов. Найменший його показник у цукрових і кормових буряків (0,08 і 0,12), найбільший – у люцерни, гороху та інших бобових (0,22‑0,25).

Ґрунтові умови впливають як на коефіцієнт гуміфікації, так і на мінералізацію гумусу (табл. 12).

12. Орієнтовні норми внесення добрив при різній продуктивності
сівозміни залежно від типу ґрунту (Кружилін І.П., Морозова А.С., 1989)

Примітка. Розрахунок для кормової семипільної сівозміни з люцерною.

Чим більше гумусований ґрунт, тим більша щорічна мінералізація гумусу, але й більш високий коефіцієнт гуміфікації. У зв'язку з цим змінюється потреба в органічних добривах для заповнення дефіциту балансу гумусу.

Умови бездефіцитного позитивного балансу гумусу досягаються за умови:

де М_орг – кількість залишених у ґрунті післяжнивних і кореневих решток, т/га; М_гп – вміст гумусу в ґрунті, т/га; К_г і К_м – коефіцієнти гуміфікації і мінералізації.

Бездефіцитний баланс гумусу має місце за умови:

На каштанових ґрунтах дефіцит гумусу залежно від продуктивності сівозміни заповнюється внесенням гною з розрахунку 7‑10 т/га на рік. Отже, за ротацію семипільної сівозміни його потрібно внести 50‑70 т/га, а для досягнення позитивного балансу – 60‑80 т/га.

Внесений у ґрунт гній підлягає гуміфікації, яка по-різному відбувається залежно від ґрунтових умов. У зв'язку з цим коефіцієнт його гуміфікації змінюється. Наближено все ж можна прийняти, що з 10 т гною утворюється 1 т гумусу (коефіцієнт гуміфікації 0,1).

Важливе значення у створенні умов бездефіцитного балансу гумусу мають склад культур сівозміни і агротехнічні умови їх вирощування. Велику кількість (до 9 т/га і більше післяжнивних і кореневих решток (М_орг) залишає в ґрунті люцерна; кукурудза ‑ 7,0‑8,5, озима пшениця після різних попередників – від 3,2 до 6,1, проміжні культури – 2‑3 т/га. При цьому, з поліпшенням умов вирощування рослин (водопостачання, живлення) кількість залишених кожною культурою післяжнивних і кореневих решток збільшується.

Посіви люцерни в сівозміні і насичення її проміжними культурами в значній мірі знижують небезпеку погіршення показників родючості зрошуваного ґрунту (табл. 13).

13. Баланс гумусу за повну ротацію семипільної сівозміни на
світло-каштанових ґрунтах (Кружилін І.П., Морозова А.С., 1989), т/га

Виробничий досвід тривалого зрошення підтверджує можливість збереження рівня вмісту гумусу і у зрошуваних чорноземних ґрунтах.

У дослідах, проведених на півдні України, позитивний баланс гумусу чорнозему південного у восьмипільній сівозміні з посівами люцерни досягався при застосуванні рекомендованого різноглибинного обробітку ґрунту з поглибленням двічі за ротацію до 35‑ 40 см, здійсненні подивів при вологості ґрунту 80% НВ, внесенні добрив у нормі 40 і 80 т/га гною + у сумі за повну ротацію сівозміни відповідно N₈₁₉P₇₀₉K₂₆₄ і N₁₆₃₈P₁₄₁₈K₅₂₈.

У першому варіанті добрив на 1 га сівозмінної площі на рік припадало 5 т гною + 224 кг мінеральних добрив, у другому ‑ відповідно 10 т і 448 кг.

Завдяки комплексу умов з одинарною нормою добрив вміст гумусу в шарі ґрунту 0‑60 см з 1970 по 1985 pp. збільшився від 2,50 до 2,72%, а при тому самому комплексі з подвійною нормою добрив – від 2,50 до 2,83%.

Мінеральні добрива впливають на баланс гумусу, підвищуючи врожайність сільськогосподарських культур і кількість залишених ними у ґрунті післяжнивних і кореневих решток.

На тій самій зрошувальній системі, за даними Інституту зрошуваного землеробства УААН, при тривалому зрошенні темно-каштанового середньосуглинкового ґрунту втрати гумусу були при беззмінному вирощуванні озимої пшениці без внесення добрив. У звичайній зерно-кормовій сівозміні з люцерною відмічено збільшення вмісту гумусу. У 1966 p., до зрошення, у шарі ґрунту 0‑20 см гумусу було 1,96%; в 1975 p., після першої ротації сівозміни – 2,20; в 1983 p., після другої ротації – 2,32%; у шарі 20‑40 см відповідно 1,56; 1,99 і 2,06%; в шарі 40‑60 см – 0,91; 1,18 і 1,48%. Отже, при правильному проведенні комплексу організаційно-господарських, агротехнічних і меліоративних заходів родючість зрошуваного ґрунту залишається на високому рівні і може поліпшуватися. У зв'язку з цим відмічено підвищення урожайності культур від першої до другої ротації – кукурудзи на зерно від 64,7‑67,9 до 81,2‑81,9 ц/га, кукурудзи на силос – від 508‑544 до 555‑564 і цукрових буряків – від 555 до 603 ц/га.

За багаторічними дослідженнями Г.С. Сухорукової та ін. (1990), проведеними на півдні України, розширене відтворення гумусу темно-каштанового ґрунту досягалося при періодичному внесенні гною: 40 т/га – через кожні 4 роки на п'ятий, 100 т/га – через 6 років на сьомий, 200 т/га – через 9 років на десятий, 300 т/га – через 12 років на тринадцятий.

Із зміною гумусового режиму змінюється і поживний режим ґрунту. Тому за основу для визначення періодичності внесення добрив можна взяти валовий вміст в орному шарі (0‑З0 см) азоту і фосфору. За цими показниками для чорнозему звичайного встановлена періодичність внесення гною з мінеральними добривами: 40 т/ra + N₆₀P₆₀K₁₅ (під оранку на 25‑27 см) один раз за 4‑5 років; 100 т/га гною + N₁₀₀Р₁₀₀К₁₃₀ (під оранку на 40‑50 см)‑8‑ 9 років; 200 т/га гною + N₂₀₀Р₂₀₀К₆₀ бо (під оранку на 40‑50 см) – 10‑12 років.

Розглянуті закономірності відображають тільки частину проблеми відтворення родючості ґрунту. Вони втрачають свою силу, якщо ґрунт не захищений від несприятливого впливу водної і вітрової ерозії, осолонцювання, засолення, заболочування, зсувів та ін. Ці заходи, як і охорона всього навколишнього середовища – нероздільні частини однієї проблеми – простого і розширеного відтворення родючості ґрунту (Ванькович Г.М., 1990).