Основой оптимизации условий выращивания озимой пшеницы в предпосевной период является правильное размещение этой культуры по предшественникам, так как предшественник определяет биологические (микроорганизмы почвы полезные и вредные, их количество и соотношение; сорные растения, их состав), агротехнические (структура и влажность почвы, уровень и соотношение минеральных удобрений, микроэлементов) и организационные (время и качество уборки предшественника) условия роста и развития растений озимой пшеницы, их устойчивость к неблагоприятным условиям возделывания и продуктивность по основным этапам органогенеза. В принятых к использованию в настоящее время севооборотах далеко не всегда учтены все необходимые факторы. Опыты, проведенные в различных климатических условиях, показали, что высокую продуктивность можно обеспечить только при научно обоснованном чередовании культур во времени.
При обосновании таких сложных экологических систем, как севообороты, и определении места в них озимой пшеницы следует учитывать почвенно-климатические условия конкретного хозяйства, соблюдая оптимальные пропорции между площадями посевов основных и дополнительных культур. Необходимо учитывать способность растений восстанавливать плодородие почв, обеспечивать надежную защиту почвы от эрозии, а также выполнять фитосанитарные функции.
Вопрос использования чистых паров в качестве предшественника озимой пшеницы и как составной части полевых севооборотов имеет длительную историю. В конце 40-х годов их доля составляла 50-70 % всей посевной площади озимой пшеницы. В 50-е годы она снизилась до 40-50 %. В начале 60-х годов пары были объявлены «второй целиной», и их доля упала практически до нуля даже в областях с засушливым климатом. Это обстоятельство, а также недостаточно высокий уровень агротехники возделывания озимой пшеницы по непаровым предшественникам послужили одной из основных причин существенного снижения валового сбора зерна в острозасушливом 1963 г. После тяжелого недорода в этом году паровое поле снова было восстановлено в правах, хотя его доля уже была ниже, чем в 50-е годы (в зависимости от климатических условий и года она менялась от 10 до 40%). Для научно- обоснованной оценки роли чистых паров в полевых севооборотах необходимо иметь их агроклиматическую оценку. Впервые агроклиматическое районирование чистых и занятых паров на территории бывшего России выполнили В.М. Бейлис и. Г.Н. Любарский, а на Украине - И.Г. Грушка, которые в качестве агроклиматического показателя целесообразности чистых и занятых паров использовали сумму осадков за июль-сентябрь. Эти работы позволили выделить зоны, в которых целесообразно использование чистых паров как аккумуляторов почвенной влаги. Одним из важнейших мероприятий в борьбе с суховеями является использование для посевов озимых культур чистых (черных) паров. М.М. Пьяных указывает, что чистые пары выгодны в засушливых и полузасушливых областях и значение их настолько велико, что без паров невозможно гарантировать высокие сборы зерна.
В системе агроклиматически обоснованных севооборотов чистый пар имеет большое и многогранное значение: на полях уничтожается сорная растительность (благодаря систематической поверхностной обработке), почва хорошо накапливает и сохраняет влагу (чистые пары, например, находятся без растительного покрова с сентября одного года по сентябрь следующего), в поверхностном слое почвы накапливаются нитраты и легкорастворимые соединения фосфорной кислоты (вследствие активизации микроорганизмов в рыхлой, свободной от сорняков почве), почва освобождается от вредителей сельскохозяйственных культур (ее много раз обрабатывают, нет сорняков - разносчиков вредителей). Плодородие почвы повышается и, как следствие, культуры, посеянные по чистым парам, дают высокие урожаи.
Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы ко времени сева озимых бывают на чистых парах значительно большими, чем под всеми другими предшественниками озимых посевов. Разница между запасами влаги под парами и на участках, занятых растениями, для зон различной увлажненности, по рассматриваемой территории, эти различия соответствуют: 50 мм и менее - в засушливой и юго-восточной части полузасушливой зоны, более 50 мм - в зоне недостаточного увлажнения и частично в полузасушливой и до 100 мм - в зоне неустойчивого увлажнения.
С повышением общего уровня культуры земледелия число противников чистых паров увеличивается. Необходимо отметить, что отрицательные выводы относительно роли чистых паров нередко являются результатом не совсем объективной их оценки. Под пары отводят, как правило, поля, сильно иссушенные такими предшественниками, как подсолнечник, кукуруза на зерно, просо и др. Нередко к паровому полю относятся в хозяйствах как к «пасынку», поскольку оно в данном году «бездельничает». Это выражается в нарушении технологических приемов по подъему и уходу за чистым паром, хотя известно, что только нарушение срока подъема пара с задержкой на 1,5-2 месяца может привести к снижению урожайности на 20-30 %. Часто на паровом поле несвоевременно закрывают влагу и допускают другие нарушения, которые обесценивают его роль. Оценивая предшественники озимой пшеницы в основной зоне ее возделывания следует сказать, что лучшими предшественниками являются зернобобовые культуры (горох, люпин и др.) и многолетние бобовые травы (клевер, люцерна, эспарцет, донник). Эти культуры давно получили положительную оценку в разных районах нашей страны. Еще Д.Н. Прянишников писал о необходимости введения в севообороты зерновых бобовых культур и трав, являющихся хорошими предшественниками.
Придавая большое значение проблеме чередования культур в полях севооборотов, следует помнить, что севооборот не есть что-то постоянное и неизменное. Условия возделывания озимой пшеницы на конкретном поле необходимо создавать заблаговременно и, с этой меркой нужно подходить к выращиванию предшествующей культуры. Технологией выращивания предшественника и в особенности технологией обработки почвы под его посев в значительной мере определяются и условия сева озимой пшеницы. Различные предшественники сильно отличаются друг от друга по использованию влаги не только в целом из корнеобитаемой толщи, но и из отдельных ее слоев.
В системе занятых и чистых паров общий выход продукции складывается из урожая основной культуры и парозанимающей. Каждая из них требует определенных агроклиматических и агротехнических условий. При глубоком залегании грунтовых вод запас влаги в почве перед посевом складывается из остатка ее после уборки парозанимающих культур и атмосферных осадков, выпавших между уборкой предшественника и посевом озимых. В связи с тем, что на занятых парах влага расходуется на испарение почвы и транспирацию парозанимающих растений, а на чистых парах - только на испарение с поверхности почвы, количество влаги на занятых парах после уборки парозанимающих культур обычно меньше, чем на чистых.
Продолжительность периода со дня уборки парозанимающих растений до момента посева озимых неодинакова и зависит от сроков уборки парозанимающих культур. Запасы влаги в пахотном слое занятого пара или увеличиваются при выпадении атмосферных осадков до размеров, достаточных для получения нормальных всходов, или остаются стабильными, или даже снижаются. В последнем случае наблюдается острый дефицит влаги. В различных географических зонах и провинциях дефицит влаги в почве ко времени посева озимых культур различный. В более высоких широтах, где увлажнение лучше, дефицит влаги в период посев - всходы озимых может равняться нулю. В более южных засушливых районах он возрастает.
Если влажность почвы в занятом пару перед посевом озимых равна влажности почвы в чистом пару, то растения на обоих видах паров будут развиваться одинаково. Снижение урожая основной культуры в этом случае будет зависеть от агротехники и погодных условий вегетационного периода. В противном случае, если увлажненность почвы занятого пара меньше увлажненности почвы чистого пара, озимые в занятом пару с самого начала будут отставать в росте, что в конечном итоге отрицательно повлияет на урожай. А.В. Удалов считает, что глубина промачивания и запас влаги на посевах озимых по непаровым предшественникам и на зяби не имеет значительных различий. Больше эти показатели на чистых парах за счет накопленной влаги в предшествующий период.
Еще А.А. Измаильский писал, что важно не общее количество атмосферных осадков в данной местности, а лишь то количество их, которое успевает просочиться в почву, то есть полезная часть атмосферных осадков. При выпадении осадков в течение июля, августа и сентября менее 100 мм в лесостепной зоне урожай основной культуры по занятому пару снижается более чем на 25-30%. Выпадение осадков менее 120 мм в степной зоне также влечет недобор 25-30% урожая. Это свидетельствует о неблагоприятных условиях для занятых паров. Наоборот, когда осадки выпадают соответственно более 100 и 120 мм, урожаи по занятым парам приближаются к урожаям по чистым парам, а иногда даже превосходят их. В более низких широтах, в степной зоне, с уменьшением осадков соответственно увеличивается испаряемость. Наблюдается зависимость между осадками, выпавшими за июль, август и сентябрь и испаряемостью за этот период.
Значение влажности почвы в период прорастания семян и появления всходов озимых отображено в работах П.И. Броунова, В.А. Власова, М.С. Кулика, Л.А. Разумовой, Л.П. Бельтюкова, Mallik А., Brown M.Y., Konold О.В. и многих других. Этими учеными показано, что полное прорастание семян и быстрое появление всходов озимых растений, нормальное их кущение отмечаются тогда, когда в почве влага находится в оптимуме (30 мм и больше в пахотном слое) и температура удерживается выше 14°С. В осенний период для озимых особенно опасно повышенное увлажнение почвы, затрудняющее подготовку растений к зимним условиям. Известно, что одним из элементов подготовки растений к зиме является обезвоживание тканей. Уменьшение влажности почвы в конце осени до определенного предела интенсифицирует перестройку зимующих растений в направлении их большей устойчивости к вымерзанию.
Показано, что чем длиннее период освещения, тем активнее проходят в растениях процессы фотосинтеза, они лучше закаливаются, в них больше накапливается сахаров. Большое значение для понимания процессов роста и развития растений озимой пшеницы, посеянной по различным видам паров имеет наличие доступной влаги в метровом слое почвы как в период парования почвы, так и под посевами озимой культуры. Так, весной в начале вегетации бобовых культур количество доступной влаги в метровом слое почвы было больше на 45,5-52,2 мм занятых и сидерального паров (рис. 3.1.1).
Перед уборкой бобовых культур на зеленый корм (сено) и сидерат количество доступной влаги снизилось по вариантам на 31,1-61,5 мм. По чистому пару снижение доступной влаги объясняется потерями на испарение с поверхности почвы, по занятым и сидеральным парам - на рост и развитие парозанимающих и сидеральной культур. До посева озимой пшеницы по чистому пару наблюдалось снижение количества доступной влаги в метровом слое почвы на 13,4 мм, в то время как за период парования почвы в занятых парах - увеличение влаги на 32,3-51 мм, а по сидеральному донниковому пару - на 38,2 мм, что объясняется лучшей водопроницаемостью почвы после бобовых культур. Осадки, выпавшие за осенне-зимний период, расходуются не только на рост и развитие озимой пшеницы, но и на эрозионные процессы.

По сравнению с количеством влаги перед посевом озимой пшеницы по всем предшественникам увеличение влаги составляет от 9,6 до 35,4 мм. До фазы выход в трубку-колошение озимой пшеницы расход влаги в метровом слое почвы составил по чистому пару - 34,9 мм, по занятым парам - 25,4-54 мм, по сидеральному донниковому пару - 42,7 мм и запас доступной влаги в метровом слое почвы в среднем за 1995-1998 гг. составлял 115,8-132,3 мм. По чистому пару количества доступной влаги было на 3,5-16,5 мм больше вариантов занятых и сидерального паров. Таким образом, погодные условия 1995-1998 гг. в среднем способствовали большему накоплению доступной влаги в слое почвы 0-100 см весной в начале весенней вегетации растений озимой пшеницы по пару, занятому донником.
Оптимальное обеспечение растений водой - непременное условие активности фотосинтетической деятельности, оптимального хода вегетации, высокого и качественного урожая. В связи с этим изучению водного режима растений озимой пшеницы серьезное внимание уделяли и уделяют все исследователи этой культуры. Наиболее обстоятельные исследования этого вопроса выполнены Н.С. Петиновым, А.Р. Константиновым, И.Г. Шматько, и др. Оптимальное развитие растений имеет место только при соответствии складывающихся условий влагообеспеченности биологическим потребностям растений. Основным источником воды для растений является почвенная влага. Повышенная и избыточная влажность почвы в период осенней закалки растений озимой пшеницы отрицательно сказывается на обезвоживании растительной ткани и накоплении моносахаров и олигосахаров в узлах кущения, и тем самым, препятствует формированию высокой морозостойкости. В весенне-летний период влажность почвы оказывает существенное влияние на эффективность минеральных удобрений, особенно азотных подкормок в фазу колошения, предназначенных для повышения содержания белка в зерне. З.А. Шостак и А.П. Федосеев, используя в качестве показателя эффективности этих подкормок прибавку протеина в зерне, установили зависимость прибавки от влажности почвы пахотного слоя W0-20 (% HB). Оказалось, что при недостаточном и избыточном увлажнении подкормка бесполезна и даже вредна, а при оптимальной влажности прибавка протеина достигает 1,0-3,5% массы сухого вещества зерна.
Если эффективность минеральных удобрений сильно зависит от оводненности тканей, то и водный режим растений (тургор, регуляция устьичного аппарата) также зависит от обеспеченности элементами минерального питания и особенно калием. При оптимальном обеспечении калием > 1 % в сухом веществе клетки имеют более высокий тургор и быстрее растут, а также имеют повышенную устойчивость к водному стрессу благодаря лучшей регуляции устьиц и уменьшению транспирации. При этом транспирационный коэффициент наиболее низкий, а эффективность использования воды наиболее высокая.
В Краснодарском крае при определении запасов доступной влаги в посевах озимой пшеницы по различным парам наибольшее количество доступной влаги в конце весенней вегетации в слое 0-40 см было по занятому вайдой пару - 35,7 мм, что на 0,9-5,4 мм больше вариантов занятых паров с бобовыми культурами, а в слое 0-100 см - на 23,9-29,4 мм (табл. 3.1.1).
В среднем за 1998-2000 гг. за период зимнего покоя растений озимой пшеницы выпало 302,7 мм, из которых по занятому вайдой пару на увеличение запасов влаги в метровом слое почвы пошло 77,6 мм, что на 25,8-34,6 мм меньше, чем по парам с бобовыми культурами. Смыв осадков за период зимнего покоя в посевах озимой пшеницы по занятому вайдой пару составил 225,1 мм, по занятому эспарцетом пару - 199,3 мм, и менее всего - по занятому донником пару - 190,5 мм.
Выявленное в определенных зонах Нижнего Дона и Северного Кавказа положительное влияние черного пара на формирование урожая озимой пшеницы, начавшееся осенью, продолжает сказываться в значительной мере и в весенне-летний период. К началу весенней вегетации посевов запасы влаги на озимых по черным парам всегда бывают высокими - почва насыщена влагой до предела полевой влагоемкости - 160 мм и более в метровом слое.

После уборки урожая озимой по черному пару в почве остается еще некоторое количество продуктивной влаги (до 40 мм в метровом слое), которое используется растениями уже при формировании урожая в следующем вегетационном году. Подобный режим влажности почвы на полях черного пара предопределяет высокую урожайность озимой пшеницы в течение первого года ее возделывания и в определенной степени влияет на урожайность последующего года.
Однако для того, чтобы режим влажности почвы на черном пару был удовлетворительным, следует очень тщательно и с учетом погодных условий проводить обработку поверхности почвы. В районах Северного Кавказа, подверженных сильной ветровой эрозии, обработку почвы и посев озимых культур следует проводить с сохранением пожнивных остатков на поверхности почвы, т.е. применять так называемую плоскорезную обработку почвы.
При проведении исследований в 2002-2004 гг. по запасам доступной влаги в посевах озимой пшеницы по различным парам нами установлено, что наибольшие запасы доступной влаги перед посевом озимой пшеницы как в слое почвы 0-20 см, так и в метровом слое имеет вариант с предшественником - чистый пар, в слое 0-20 см количество доступной влаги было на 6-7 мм больше вариантов посева по занятым и сидеральному парам и на 10-11 мм - превышало показатели кулисно-мульчирующих паров (табл. 3.1.2).
В слое 0-100 см - на 9-1,1 и на 15-16 мм соответственно. Меньшее количество доступной влаги в почве по кулисно-мульчирующим парам объясняется тем, что влага используется на рост и развитие растений люцерны изменчивой и люцерны желтой в парах.

С.И. Смирнова указывает, что накопление для озимых 50 мм продуктивной влаги в засушливой и полу засушливой зонах территории представляет не меньшую, а, возможно, даже большую ценность, чем сбережение 100 мм в зоне неустойчивого увлажнения (Краснодарский край, предгорные районы автономных республик Северного Кавказа).
Весной, в начале вегетации растений озимой пшеницы, увеличение количества доступной влаги в посевах озимой пшеницы по чистому пару составило 26 и 72 мм (в слоях 0-20 и 0-100 см соответственно), по занятым и сидеральному парам увеличение доступной влаги по сравнению с количеством перед посевом озимой пшеницы составило 30-88 мм, самое большое увеличение влаги наблюдалось на вариантах посева озимой пшеницы по кулисно-мульчирующим парам - 43 мм в слое 0-20 см и на 102-103 мм - в слое 0-100 см.
Весенние запасы влаги в большинстве лет являются также показателем степени благоприятности для озимой пшеницы осенних условий. Низкие весенние запасы влаги свидетельствуют о засушливой осени, когда озимая пшеница плохо кустится, число стеблей бывает пониженным, что отрицательно сказывается и на урожае. Высокие весенние запасы влаги в метровом слое почвы чаще всего свидетельствуют о влажной, благоприятной осени, когда озимая пшеница хорошо кустится, хорошо укореняется, имеет весной хорошее и отличное состояние и большое число стеблей.
В.М. Обухов приводит коэффициенты корреляции связи урожайности озимой пшеницы с осадками осени, весны и лета по ряду станций юга. Им показана значительная роль осенних осадков в южных районах. Коэффициент корреляции осенних осадков с урожайностью озимой пшеницы 0,64.
Перед уборкой озимой пшеницы наименьшее количество доступной влаги было на вариантах посева пшеницы по кулисно-мульчирующим парам - 34 мм, что на 3-5 мм ниже показателей влаги остальных вариантов, это объясняется расходом влаги на рост и развитие не только растений озимой пшеницы, но и люцерны изменчивой, люцерны желтой.
Предпосевное увлажнение почвы имеет большое значение для озимых культур. Известно, что плохое состояние всходов осенью вследствие недостатка влаги отрицательно влияет на дальнейшее развитие растений и в конечном итоге на урожай. При недостаточном увлажнении верхнего слоя почвы особенно плохо развивается узел кущения злаков. Дефицит влажности на одном из видов паров способствует ускоренному развитию основной культуры во вторую половину вегетации. Ho конечный итог (урожай) всегда зависит от влагообеспеченности растений в период посев-всходы и их первоначального развития. При недостаточной влагообеспеченности, несмотря на сокращение периода вегетации вследствие ускорения темпов развития в его вторую половину, урожай основной культуры всегда был ниже урожая при достаточном увлажнении. Зная среднее отклонение влажности почвы перед посевом, можно заранее судить о степени снижения урожая пшеницы на занятых парах по сравнению с урожаем на чистых парах и своевременно провести комплекс агроприемов, направленных на сохранение устойчивости и повышение урожая. Озимая пшеница расходует влагу на вегетацию и формирование зерна в осенний и весенне-летний период. Общий расход влаги на формирование урожая у озимой пшеницы, так же, как и по периодам, определяется предшественниками и совокупностью ресурсного, в том числе и климатического, потенциала природнохозяйственных зон. Различия в расходе влаги на производство 1 ц зерна складываются из разницы в исходных условиях увлажнения почвы, погодных условий вегетационного периода и как следствие - развитости вегетативной массы.
Необходимо учитывать, что в естественных условиях часто даже на одном и том же поле из-за различий в микрорельефе влажность почвы на различных участках бывает неодинаковой.
В условиях Краснодарского края запасы доступной влаги в метровом слое почвы перед посевом озимой пшеницы по чистом пару были на 53-71 мм больше, чем по занятым и кулисно-мульчирующему парам, а к моменту уборки пшеницы - на 9-18 мм (табл. 3.1.3). но данный показатель не характеризует рациональное расходование влаги.

От посева и до уборки озимой пшеницы снижение доступной влаги в метровом слое почвы по чистому пару составило 84 мм, по занятым парам - 35-40 мм, и самое меньшее снижение наблюдалось на варианте посева озимой пшеницы по кулисно-мульчирующему пару - 31 мм. При одинаковом количестве осадков за вегетацию озимой пшеницы общий расход влаги по чистому пару был на 44-53 мм больше, чем по вариантам с бобовыми культурами, что связано с более высокой урожайностью озимой пшеницы по данному предшественнику. Общий расход влаги на рост и развитие растений озимой пшеницы составил от 3880 до 4410 т/га, Наиболее полное представление о влагосбережении дает коэффициент водопотребления - расход влаги на формирование единицы сухого вещества. Так, наиболее экономно расходует влагу озимая пшеница по кулисно-мульчирующему пару - коэффициент водопотребления ниже показателя по чистому пару на 93 м3/т, по занятым парам - на 67-80 м3/т.
Таким образом, введение в полевые севообороты многолетних бобовых и крестоцветных культур способствует наиболее рациональному расходованию влаги, сокращению непроизводительных ее потерь, что для засушливых условий Ростовской области и Краснодарского края имеет большое значение.