Як уже зазначалося, задовго до наукового обґрунтування сівозміни практика землеробства показала, що при беззмінному вирощуванні культурних рослин на одному і тому ж ділянці, особливо без внесення добрив, їх врожаї знижуються.
Розвитку вчення про сівозміну сприяли дослідження Альбрехта Теера, Юстуса Лібіха, німецького агрохіміка Гельрігеля, Жана Батіста Буссенго, Вас. Вас. Докучаєва, Павла Андр. Костичева, Климент Аркадійович Тімірязєва, Дмитра Миколайовича Прянишникова, Вас. Робертовича Вільямса, Миколи Максимовича Тулайкова і ін.
Світову популярність здобули роботи найстаріших науково-дослідних установ Західної Європи і США: Ротамстедської дослідної станції
(Великобританія), інституту землеробства і рослинництва в Галльському університеті (ФРН), дослідних станцій в асков (Данія), штатах Монтана, Міннесота, Іллінойс, Айова, Огайо (США) і ін .; науково-дослідних установ СНД.
Результатом їх діяльності стало створення таких фундаментальних законів як Закон сукупної дії факторів життя рослин, Закон мінімуму, Закон повернення поживних речовин, Закон плодосмена, а також наукові основи сівозмін і принципи їх побудови.
Розглянемо суть цих законів.
Закон сукупної дії факторів життя рослин.
Всі фактори життя рослин діють не ізольовано один від одного, а в тісній взаємодії. Встановлено, що дія окремого фактора, що знаходиться в мінімумі, тим інтенсивніше, чим більше інших факторів є в оптимумі.
Закон мінімуму вперше сформулював Ю. Лібіх в 1840 р «Продуктивність поля знаходиться в прямій залежності від елемента живлення знаходиться в мінімальній кількості». Він вважав, що зростання врожаю прямо пропорційний збільшенню кількості фактора, що знаходиться в мінімумі.
Закон повернення поживних речовин, сформульований Ю. Лібіх в 1840 р Суть його полягає в наступному: «Основне початок землеробства полягає в тому, щоб грунт отримувала назад все, у неї взяте. Це незмінний закон природи ». К.А.Тимирязев назвав його «найбільшим придбанням науки».
Закон плодосмена полягає в тому, що більш високі врожаї виходять при чергуванні культур в просторі і в часі, ніж при беззмінних посівах.
В його основі лежить загальнобіологічий закон єдності і взаємозв'язку рослинних організмів і умов середовища.
Необхідність чергування різних культур на полях обумовлюється тим, що різні культури по-різному впливають на властивості грунту і навколишнє середовище.
По-різному змінюються агрофізичні властивості грунту, водний, повітряний, тепловий і харчової режими. Кожна культура або група культур мають особливості щодо впливу на склад грунтової мікрофлори і інтенсивність розвитку окремих груп мікроорганізмів.
На основі цих фундаментальних законів і були створені наукові основи сівозмін і принципи їх побудови.
У сучасному розумінні - Сівозміна це науково обгрунтоване чергування с.-г. культур на полях і в часі, що сприяє відновленню і підвищенню родючості грунту.
Чергування культур у часі означає зміну одних рослин іншими на даному полі.
Чергування ж культур в просторі означає, що кожна культура проходить через все поля сівозміни протягом певного періоду, званого ротацією.
Ротація - період, протягом якого культури проходять через кожне поле в послідовності, встановленої схемою.
Як правило, тривалість ротації дорівнює числу полів у сівозміні, наприклад 4 роки при четирехпольние, 5 років при пятіпольний і т. Д.
Ротацію зазвичай зображують у вигляді переліку культур в порядку послідовної їх зміни в часі на одному і тому ж полі, яку називають ротаційної таблицею.
Вона являє план розміщення культур по полях і роках на період ротації (табл.1).
Таблиця 1 - Ротаційна таблиця 8-пільної сівозміни
З таблиці випливає, що через 8 років культури будуть розташовані по полях так само, як і в перший рік. Це означає, що закінчилася перша ротація і почалася друга.
Сільськогосподарську культуру, яка обіймала цю поле в попередньому році, називають попередником.
Часто замість конкретних назв культур, що чергуються в сівозміні, вказують лише групи, до яких вони належать, не називаючи конкретно кожну з них.
Наприклад, якщо замість чотирьох назв культур, що чергуються в сівозміні,
конюшина - озиме жито - картопля - ячмінь з підсівом конюшини,
поставити назви груп, до яких вони належать, т
про ротація прийме такий вигляд:
багаторічні бобові трави - озимі зернові - просапні - ярі зернові з підсівом багаторічних бобових трав.
Такий перелік груп культур в порядку їх чергування в сівозміні називається схемою сівозміни.
Вона отpажает найзагальніші, найважливіші риси ряду подібних сівозмін з різним складом культур, але з однаковим співвідношенням і чергуванням груп культур (табл. 2).
Таблиця 2-Схема 4-пільної сівозміни
Ячмінь з підсівом конюшини
Яра пшениця з підсіву буркуну
Як видно, сівозміни мають різний набір культур, але чергування груп культур йде в одному і тому ж порядку за однією схемою, так як одна культура змінюється іншою в рамках даної групи Однаковим залишається і співвідношення культур: зернові займають два поля, бобові трави та просапні - по одному. Заміна культур відносяться до різних груп, означає вже зміна схеми сівозміни.
При необхідності на одному полі можна розміщувати дві культури і більш, якщо вони відносяться до однієї і тієї ж групи. Наприклад, в поле зернових можна висівати жито і пшеницю, в поле просапних картопля і буряк.
Поля, в яких висівається дві культури і більш, називаються збірними.
Основою сівозміни є раціональна структура посівних площ, під якою розуміється співвідношення площ під різними сільськогосподарськими культурами, виражене у відсотках до площі ріллі.
Вона розробляється з урахуванням грунтово-кліматичних і економічних умов і спеціалізації господарства, визначається цими умовами. Однак одна структура посівних площ не становить сівозміни. Можна розробити найефективнішу структуру посівних площ, а кожну культуру, що входить в неї, вирощувати на одному місці. В цьому випадку сівозміни не буде. Неодмінною умовою його повинно бути щорічне або періодичне чергування культур, що входять в структуру посівних площ, Слід розрізняти структуру посівних площ господарства і посівів сівозміни. Це не одне і те ж. У структурі посівних площ господарства площа кожної культури у відсотках визначається від всієї площі ріллі, а в структурі посівів сівозміни - від площі, що входить в даний сівозміну. Якщо в господарстві кілька сівозмін, питома вага площ кожної культури по ним може відрізнятися великих межах, а середньозважений відсоток буде представляти єдиний показник загальної структури.
Сучасне сільське господарство розвивається в напрямку спеціалізації. Це викликає необхідність вводити спеціалізовані сівозміни з насиченням їх провідними культурами, на виробництві продукції яких спеціалізується господарство (зернові, льон, цукрові буряки, картопля, кормові культури).
Так, при насиченні сівозмін зерновими культурами доводиться розміщувати їх по зерновим. Це може мати місце і в дрібнотоварних селянських і фермерських господарствах, де в цілому набір культур обмежений. В такому випадку одну і ту ж культуру висівають 2-3 роки поспіль (наприклад, кукурудзу), а потім її замінюють на іншу. Зміна культур у сівозміні виходить не щорічно, а періодично.
Такі посіви називають повторними, якщо їх тривалість менше періоду ротації.
Прийнято вважати, що повторними вони будуть називатися, якщо культура щорічно обробляється на одному і тому ж полі 2-8 років, якщо більше 8 - беззмінними.
Якщо в господарстві в однині обробляється одна культура, вона називається монокультури. Часто цими термінами користуються як синонімами. У нашій республіці прикладів монокультури немає. В зарубіжних країнах це можуть бути посіви бавовнику, рису.