Кіріспе
Егін алмасу – бір маңдайда әртүрлі дақылдарды бірнеше өсімдік шаруашылығы маусымы бойы кезекпен өсіру тәжірибесі. Бұл тәжірибе дақылдардың белгілі бір қоректік заттарға, зиянкестер мен арамшөптерге тәуелділігін азайтады, сондай-ақ төзімді зиянкестер мен арамшөптердің пайда болу мүмкіндігін төмендетеді. Бір жерде бірнеше жыл қатарынан бір дақылды өсіру, монокультура деп аталады, топырақтың белгілі бір қоректік заттарын біртіндеп азайтады және өте бәсекеге қабілетті зиянкестер мен арамшөптердің қауымдастығын қалыптастырады. Қоректік заттарды тиімді пайдаланбау және зиянкестер мен арамшөптердің түрлерін әртараптандырмау монокультуралардың өнімділігін топырақтың құнарлылығына зиян келтіретін сыртқы факторларға тәуелді етеді. Керісінше, дұрыс жоспарланған егін алмасу әртүрлі дақылдардың экожүйелік қызметтерін тиімді пайдалану арқылы синтетикалық тыңайтқыштар мен гербицидтерге деген қажеттілікті азайта алады. Сонымен қатар, егін алмасу топырақ құрылымын және органикалық заттардың мөлшерін жақсартады, бұл эрозияны азайтып, шаруашылық жүйесінің тұрақтылығын арттырады.
Crop rotation is the practice of growing a series of different types of crops in the same area across a sequence of growing seasons. This practice reduces the reliance of crops on one set of nutrients, pest and weed pressure, along with the probability of developing resistant pests and weeds. Growing the same crop in the same place for many years in a row, known as monocropping, gradually depletes the soil of certain nutrients and selects for both a highly competitive pest and weed community. Without balancing nutrient use and diversifying pest and weed communities, the productivity of monocultures is highly dependent on external inputs that may be harmful to the soil's fertility. Conversely, a well designed crop rotation can reduce the need for synthetic fertilizers and herbicides by better using ecosystem services from a diverse set of crops. Additionally, crop rotations can improve soil structure and organic matter, which reduces erosion and increases farm system resilience.
Тарих
Шаруалар көптен бері адамдарға арналған астық егісінің орнына мал азығына арналған көктемгі дақылдарды егу сияқты тиімді егіс айналымын пайдалану арқылы топырақтың өнімділігін қалпына келтіруге немесе сақтауға болатынын білген. Ежелгі Таяу Шығыс шаруалары б.з.б. 6000 жылдан бері егіс айналымын қолданған, бұршақ және дәнді дақылдарды кезектестіре тіккен.
Екі өрістік жүйелер
Екі далалық айналымда жердің жартысы бір жылы егілсе, қалған жартысы тынығуға берілді. Ал келесі жылы екі дала алмастырылды. Қытайда екі және үш далалық жүйе Шығыс Чжоу кезеңінен бері қолданылып келген.
Үш өрістік жүйелер
814 жылы қайтыс болған Карл I заманында еуропалық шаруалар екі далалық жүйеден үш далалық жүйеге көшті. Бұл тәсіл 20-ғасырға дейін сақталды. Барлық қолданыстағы жер үш бөлікке бөлінді. Бір бөлігіне күзде қарабидай немесе қысқы бидай егілді, одан кейін көктемгі сұлы немесе арпа; екінші бөлігіне бұршақтар отырғызылды, атап айтқанда, безнек, мержін немесе бұршақ; ал үшінші дала жатақ қалдырылды. Үш дала осылай кезектестіріліп, әр үш жыл сайын бір дала тынығып, егілмейтін болып келді. Екі далалық жүйеде бір жылда жердің жартысы ғана егілсе, жаңа үш далалық кезектестіру жүйесінде жердің үштен екі бөлігі егіліп, осы арқылы мол өнім алуға мүмкіндік туды. Бірақ қосымша егіннің әсері тек өнімділіктің көлемінен асып түсті. Көктемгі егіндер көбінесе азотты топыраққа сіңіріп, өсімдіктердің белок құрауына қажетті нәрлі заттарды қамтамасыз ететін бұршақтар болғандықтан, Солтүстік Еуропа халқының жалпы тамақтану деңгейін жақсартты.
Қазіргі заманғы даму
Джордж Вашингтон Карвер (1860-шы жылдар – 1943) АҚШ-та егін алмастыру әдістерін зерттеді, оңтүстік шаруаларына мақта сияқты топырақты тозытатын егінді жержаңғақ және бұршақ сияқты топырақты байытатын егінмен ауыстыруды үйретті. 20-ғасырдың ортасындағы Жасыл революцияда дамыған елдерде егін алмастыру топыраққа химиялық тыңайтқыштармен қосымша заттар енгізу практикасына, яғни үстінен тыңайтуға (мысалы, аммоний нитраты немесе карбамид қосу арқылы) және әкпен топырақтың қышқылдығын реттеуге ықпал етті. Мұндай шаралар өнімділікті арттыруға, ерекше дақылдарға топырақты дайындауға, сондай-ақ егіс, егін жинау және суару процестерін жеңілдету арқылы шығынды азайтуға және тиімділікті арттыруға бағытталған.
Қатарлы дақылдар
Базар үшін маңызды көптеген дақылдар, мысалы көкөністер, қатарлап өсіріледі (яғни, тығыз қатарларда). Өсімдіктің төңірегіндегі топырақтың көп бөлігі жаңбыр мен көлік салдарынан бұзылып, қатарлап өсірілген егістіктерде микроорганизмдердің әсерінен органикалық заттар тез ыдырайды, нәтижесінде келешек өсімдіктерге жеткілікті мөлшерде қоректік заттар жетпейді. Сонымен қатар, бұршақ тұқымдас өсімдіктердің күшті түбірлері тереңге еніп, топырақты көтеріп, оның құнарлылығын арттырып, суды жақсы сіңіруге мүмкіндік береді.
Шөптер мен дәнді дақылдар
Астық және шөптер топырақ сапасы мен құрылымын жақсартудың көптеген артықшылықтарын ұсынатындықтан, көбінесе жапқыш дақылдар ретінде қолданылады. Тығыз және жақсы жеткен тамыр жүйелері төңіректегі топыраққа берік құрылым береді және топырақтың органикалық заттары үшін маңызды биомассаны қамтамасыз етеді. Шөптер мен астық дақылдары арамшөптерді басқаруда маңызды роль атқарады, себебі олар топырақ кеңістігі мен қоректік заттар үшін қажетсіз өсімдіктермен бәсекелеседі.
Малды есепке алу
Мал шаруашылығын енгізу ең маңызды шөптесін және жабық дақылдарды тиімді пайдалануға мүмкіндік береді; мал (тұңғыш арқылы) осы дақылдардағы қоректік заттарды топыраққа таратуға қабілетті, сабанды сату арқылы шаруашылықтан қоректік заттарды шығарып тастаудың орнына.
Поликультуралық
Поликультуралық жүйелер, мысалы, аралас егіс немесе серіктес егіс, бір маусымда немесе айналым кезінде көбірек әртүрлілік пен күрделілікті ұсынады. Мысал ретінде "Үш қарындас" жүйесін қарастырайық – жүгеріні қысқа бұршақ пен жүзімді қабақтармен бірге егу. Бұл жүйеде бұршақтар азотпен қамтамасыз етеді; жүгері бұршақтарға тіреу болып, қабақтардың сабағын бұзатын зиянкестерге қарсы "қорғаныс" құрайды; ал жүзімді қабақтар арамшөптерді басуға мүмкіндік беретін жамылғы құрайды және жүгеріге құмар жәндіктерді қорқытады. АҚШ Федералды ережелер кодексінің §205.205 бөліміндегі Ұлттық органикалық бағдарламаның "Егін алмастыру практикасының стандарты" фермерлердің топырақтың органикалық заттарын сақтап немесе арттырып, зиянкестерді бақылап, қоректік заттарды басқарып, сақтап және эрозиядан қорғайтын егін алмастыруды жүзеге асыруын талап етеді. Тұрақты егін өсіретін шаруалар топырақтың денсаулығын сақтау үшін басқа да практикаларды, мысалы, жамылғы егістерін пайдалана алады. Кейбір зерттеулер органикалық жүйелердегі егін алмастырудан туындайтын қоректік заттардың дәстүрлі практикалармен салыстырғанда артық болатынын көрсетеді, себебі органикалық практикалар топырақтағы органикалық заттардағы пайдалы микроорганизмдерді тежеуі аз. Көп егістік және аралас егіс егін алмастырудың көптеген қағидаларынан пайда көреді, бірақ олар Ұлттық органикалық бағдарламаның талаптарын толыққанды қанағаттандырмайды.
blockquote |Farmers are required to implement a crop rotation that maintains or builds soil organic matter, works to control pests, manages and conserves nutrients, and protects against erosion. Producers of perennial crops that aren’t rotated may utilize other practices, such as cover crops, to maintain soil health. Some studies point to increased nutrient availability from crop rotation under organic systems compared to conventional practices as organic practices are less likely to inhibit of beneficial microbes in soil organic matter. While multiple cropping and intercropping benefit from many of the same principals as crop rotation, they do not satisfy the requirement under the NOP.
Көміртегі тұтқындауы
Өсімдіктерді кезекпен егу топырақтағы органикалық көміртегінің (ООК) мөлшерін, топырақтағы органикалық заттың негізгі құрауышын, айтарлықтай арттырады. Көміртегі, сутегі және оттегімен бірге өсімдіктер үшін макроэлементтердің бірі болып табылады. Ұзақ мерзімді және әртүрлі егіс айналымы ООК мөлшерін арттыруда одан да тиімдірек екені көрсетілген, ал топыраққа тигізілетін зиян (мысалы, тілемдеу) ООК деңгейінің үрделді түрде төмендеуіне әкеледі. Өсімдік өнімділігін жақсартумен қатар, атмосфералық көміртегіні сіңіру ауадан көмірқышқыл газын алып тастау арқылы климаттың өзгеру қарқынын баяулатуға маңызды үлес қосады.
Азотты бекіту
Айналым топыраққа қоректік заттар қосады. Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырында азотты бекітетін бактериялар – ризобиялар болады. Нодуляция процесінде ризобия бактериялары өсімдіктерден алатын қоректік заттар мен суды пайдаланып, атмосфералық азотты аммиакқа айналдырады, ал аммиак өсімдіктердің азот көзі ретінде қолдана алатын органикалық қосылысқа өтеді. Сондықтан, ауыл шаруашылығында оларды дәнді дақылдармен (Poaceae тұқымдасы) және нитраттар қажет ететін басқа да өсімдіктермен алмастыру тиімді. Өсімдіктерге қол жетімді азот мөлшері бұршақтың түріне, ризобия бактерияларының тиімділігіне, топырақтың жағдайына және өсімдіктерге қажетті элементтердің болуына байланысты.
Патогендер мен зиянкестерді жою
Егістік ауыстыру топырақта уақыт өте келе қалыптасатын зиянкестер мен ауруларды бақылауға да қолданылады. Дақылдарды белгілі бір ретпен алмастыру, зиянкестердің тіршілік циклын үзіп, олардың мекендеу ортасын бұзу арқылы, зиянкестердің санының төмендеуіне әкеледі. Бұл жүйе, мысалы, топырақ өңдеу сияқты, арамшөптерді басқарудың басқа да көп тараған тәсілдеріне қарағанда артықшылықтары бар. Топырақ өңдеудің мақсаты – топырақты қоздырып арамшөптердің өсуін тежеу, бірақ бұл жасырынған арамшөп тұқымдарын шығарып, құнды дақыл тұқымдарын көмуге алып келуі мүмкін. Егістік ауыстыру кезінде арамшөптердің саны азайтылуы арқылы топырақтағы көбейе алатын тұқымдардың саны да азаяды. Арамшөптер өнімнің сапасы мен көлеміне зиян келтіруден басқа, орақ процесін де баяулатады. Мысалы, қырыққабық және түйінше шөптері сияқты арамшөптер жабдыққа оралып, жинау жұмысын жиі тоқтатып, фермерлердің еңбек өнімділігін төмендетеді.
Топырақ эрозиясын азайту
Өсімдіктерді ауыстырып егу су эрозиясынан топырақ жоғалу мөлшерін айтарлықтай азайтады. Эрозияға өте сезімтал аймақтарда, шаруашылық басқару тәсілдері, мысалы, тікелей егіс және минималды өңдеу, жаңбыр тамшыларының соққысын, шөгінділердің бөлінуін, шөгінділердің тасымалдануын, жер бетінен ағып кетуді және топырақ жоғалуды азайту үшін нақты өсімдіктерді ауыстырып егу әдістерімен толықтырылуы мүмкін. Топырақ жоғалудан қорғануды максималды ету үшін топырақ бетінде ең көп өсімдік қалдықтарын қалдыратын ауыстырып егу әдістері қолданылады. Топырақпен жанасқан қалдық жабыны жер үстіндегі ағыстың жылдамдығын, ағынның күшін азайту арқылы су эрозиясын азайтады, соның салдарынан судың шөгінділерді бөліп алып, тасымалдау қабілеті төмендейді. Топырақ эрозиясы және тығыздалу топырақ агрегаттарының бұзылуына және бөлінуіне жол бермейді, бұл макрокөзеңдердің бітелуіне, су сіңірудің азаюына және ағыстың артуына әкеледі. Бұл топырақтың эрозия мен стресс кезеңдеріне төзімділігін айтарлықтай жақсартады. Жабайы шөптер ыдырағанда, топыраққа жабысу эффектін беретін байланыстыратын заттар пайда болады, бұл бөлшектерді біріктіріп, агрегаттарды құрайды. Топырақ агрегаттарының қалыптасуы эрозияны бақылау үшін маңызды, өйткені олар жаңбыр тамшыларының соққысына және су эрозиясына жақсы төтеп бере алады. Топырақ агрегаттары жел эрозиясын да азайтады, өйткені олар ірі бөлшектер болып табылады және өңдеу тәсілдері арқылы тозуға төзімді. Эрозияны бақылауға өсімдіктерді ауыстырып егудің әсері климатқа байланысты өзгереді. Жылдық жауын-шашын және температура деңгейі салыстырмалы түрде тұрақты климаттық жағдайдағы аймақтарда, қатаң өсімдіктерді ауыстырып егу жеткілікті өсімдік өсуін және топырақ жамылғысын қамтамасыз ете алады. Климат жағдайларының болжау қиын және күтпеген жаңбыр мен құрғақшылық кезеңдері болуы мүмкін аймақтарда топырақ жамылғысын қамтамасыз ету үшін өсімдіктерді ауыстырып егудің икемді тәсілі қажет. Мүмкіндіктерді пайдалану жүйесі осы тұрақсыз климат жағдайларында топырақтың жеткілікті жабылуын қамтамасыз етеді. Мүмкіндіктерді пайдалану жүйесінде егін топырақтағы ылғал жеткілікті болғанда және сенімді егіс уақыты болғанда өсіріледі. Бұл егіс жүйесі қатаң өсімдіктерді ауыстырып егуге қарағанда жақсы топырақ жамылғысын қамтамасыз етуі мүмкін, өйткені егін тек оңтайлы жағдайларда ғана себіледі, ал қатаң жүйелер міндетті түрде ең жақсы жағдайларда себілмейді. Өсімдіктерді ауыстырып егу егістік алқабының қанша уақытқа бос жатқанын және қашан бос жататынын да әсер етеді. Бұл өте маңызды, өйткені белгілі бір аймақтың климатына байланысты, егістік алқабы бос жатқанда эрозияға ең көп ұшырауы мүмкін. Егістікті тиімді басқару өсімдіктерді ауыстырып егу жүйесінде эрозияны азайтудың маңызды бөлігі болып табылады. Тікелей егіс – бұл негізгі басқару тәсілі, ол егін егуге болмайтын жағдайда ұзақ мерзімді жоспарланбаған бос жату кезеңдерінде өсімдік қалдықтарын сақтауға мүмкіндік береді.
Қиындықтар
Өсімдіктерді кезекпен егу көп жоспарлауды қажет етеді, бірақ оларды таңдауда ауа райы, нарық, еңбек ресурстары сияқты жылдан жылға өзгеретін жағдайлармен қатар, топырақтың түрі, жер бедері, климат және суару сияқты тұрақты жағдайлар да ескерілуі керек. Сондықтан, егінді алдын ала, бірнеше жылға жоспарлау тиімсіз. Өсімдіктерді кезекпен егу жоспарын дұрыс іске асырмау топырақтағы қоректік заттардың тепе-теңдігін бұзуға немесе маңызды дақылдарға зиян келтіретін патогендердің көбейіп кетуіне алып келуі мүмкін. Бұзылған кезекпен егудің салдары тіпті тәжірибелі топырақ ғалымдарына да бірнеше жыл бойы байқаусыз қалуы және түзетуге де сонша уақыт қажет болуы мүмкін. Өсімдіктерді кезекпен егу тәжірибесінде көптеген қиындықтар бар. Мысалы, бұршақ тұқымдастардан алынған жасыл тыңайтқыш құрттар мен жұмырқалбарлардың шабуылына себеп болуы мүмкін, ал жасыл тыңайтқыштан пайда болатын шірік басқа дақылдардың өсуін баяулатуы мүмкін.