Садовый агрофитоценоз представляет собой искусственно созданную и потому нестабильную систему. Для поддержания ее устойчивости и удовлетворительного функционирования необходимо дополнительно к природным создавать искусственные условия роста плодовых культур. Используемые для достижения этой цели средства могут вступать в противоречие с естественными взаимосвязями и стать причиной глубоких изменений в агрофитоценозе. При этом одновременно, как отмечалось, могут возникать как позитивные, так и негативные изменения, что затрудняет прогноз последствий и для плодородия почв, и для окружающей среды в целом. Поскольку изменения в садовом агрофитоценозе начинаются с изменений биологического круговорота в системе "почва — растение", то для предотвращения негативных последствий в основе всех мероприятий должен лежать прежде всего контроль за состоянием почв.
Все почвы сельскохозяйственного пользования претерпевают изменения, но особенно сильны они в садовом обороте. Это обусловлено большой интенсивностью механических и химических воздействий на почву, длительностью ротации одной культуры, а также другими факторами.
Негативное влияние садового агрофитоценоза на почву проявляется прежде всего в усилении дегумификации. Баланс гумуса в почвах под многолетними насаждениями в большинстве случаев складывается отрицательно. Для стабилизации гумусового состояния почв садового агрофитоценоза необходим систематический приток органического вещества. При недостатке навоза возможно использование альтернативных источников. Одним из них является зеленая масса сидеральных культур. Их роль не ограничивается только стабилизацией гумуса. В садовом агрофитоценозе в степной и сухостепной зонах они выполняют функции, свойственные естественному травяному покрову, существовавшему до посадки многолетних насаждений.
В засушливых условиях юга СНГ сидераты могут быть эффективными и при ограниченной водообеспеченности насаждений, если сроки их выращивания приблизить к срокам вегетации естественной степной растительности, He совпадающей во времени с вегетацией деревьев. Это позволит до минимума сократить конкуренцию деревьям со стороны однолетних растений за воду и пищу.
Одной из основных ошибок, ставших причиной отказа от широкого внедрения сидератов в садах Крыма, была ориентация на получение максимальной величины биомассы травянистых культур и слабое использование естественных запасов влаги в почве как определяющего фактора срока вегетации трав в зоне засушливого климата. Более длительное выращивание сидератов в садах степной зоны вступает в противоречие с другими звеньями садового агрофитоценоза и отрицательно отражается на продуктивности Насаждений.
Для стабилизации, а тем более для расширенного воспроизводства гумуса в почвах под садами необходим, как отмечалось, постоянный приток "свежего" органического вещества. При содержании почвы в саду по системе черного пара эффект достигается внесением соответствующих почвенно-климатическим условиям и культуре доз органических удобрений. Однако во многих хозяйствах животноводство не может в достаточной мере обеспечить потребность садоводства в традиционных видах органических удобрений. В гумидной зоне или при изобилии оросительной воды в засушливой, а также на луговых почвах альтернативным по эффективности навозу источником органического вещества для почв под садами являются задернение многолетними травами и сидераты.
По данным Института орошаемого садоводства (г. Мелитополь), лучшей системой содержания почвы в орошаемых садах является дерново-перегнойная сплошного постоянного задернения смесью бобовых и злаковых трав с частым их скашиванием и созданием мульчирующего слоя на поверхности почвы. Для задернения используют люцерну, овсяницу луговую, костер безостый, райграс. Они дают в сухом виде до 130 ц/га зеленой надземной массы и до 80—85 ц/га корней. При соблюдении технологии полива многолетние травы создают микроклимат в 1 саду, повышают плодородие почвы, восстанавливают и поддерживают хорошую структуру, улучшают водопроницаемость и аэрацию почв и т. д. В условиях юга Украины дерново-перегнойная система обеспечивала ежегодно урожай яблок до 350 ц/га. Немаловажно и то, что в засушливом климате эффект от задернения почвы многолетними травами в саду интенсивного типа достигается не только частым скашиванием трав (4—5 раз за вегетацию), но и четким соблюдением необходимого режима обильного орошения. Даже во влажные годы требуется проведение 4—6 поливов оросительной нормой 4000—4500 м3/га в год. В засушливые же годы число поливов увеличивают до 5— 8, а оросительную норму до 5000—6000 м3/га (Рекомендации по технологии орошения интенсивных садов и ягодников, г. Мелитополь). Нерегулярные поливы влекут за собой размножение мышевидных грызунов, которые наносят существенный вред плодовым деревьям. В первые годы введения в саду задернения, особенно злаковыми, в почве уменьшается содержание нитратов. Поэтому вносятся повышенные дозы азотных удобрений: по 200 кг д. в. на 1 гектар в три срока — в начале вегетации, после цветения и после физиологического осыпания завязи.
В хозяйствах сухостепной и аридной зон, где источники оросительной воды ограничены, задернение почвы в садах многолетними травами невозможно. При оросительных нормах, меньших тех, что требуются при разработанной Институтом орошаемого садоводства технологии, многолетние травы в садах дают отрицательный результат. К концу лета они сильно иссушают почву. В легкоглинистых почвах, например в южном черноземе, появляются глубокие трещины. Если в естественно за-дерненных или находящихся в полевом севообороте почвах образование трещин во второй половине вегетационного периода не наносит вреда почвам, более того является сопутствующим процессу структурообразования, то в саду они плохо влияют на корневую систему плодовых деревьев. Неблагоприятный водный режим в связи с сильной конкуренцией за потребление воды при задернении подавляет рост формирующихся плодовых деревьев, что в последствии отрицательно отражается и на продуктивности сада.
Однолетние сидеральные культуры, потребляющие мало влаги из почвы, считаются и менее эффективными по влиянию на почвенное плодородие, так как по сравнению с многолетними травами дают меньше зеленой массы и являются более слабым источником органического вещества для почв. В го же время в условиях сухостепного и аридного климата, ограниченного водообеспечения они могут быть более эффективными при посеве в саду, чем многолетние травы. Эффективность однолетних сидератов доказана практикой садоводства на юге Украины. Так, в предгорье Крыма, по данным Т.И. Подуфалого, сидераты успешно заменяли навоз, способствуя получению таких же урожаев яблони, как и внесение 100 тонн навоза в течение 5 лет. В совхозе им. Чкалова (Крым) урожай плодов с одного дерева яблони сорта Сары Синап на удобренных навозом участках составил 341 кг, а там, где высевали рожь, горох и овес на зеленое удобрение — 379 кг.
В Молдове эффективность воздействия сидератов на урожай яблони была ниже, чем от внесения 30 тонн навоза на гектар раз в три года, но выше, чем на черном пару.
Наибольшую прибавку урожая плодов давал посев сидератов в междурядьях сада на фоне полного минерального удобрения. На лугово-черноземных почвах Крымской опытной станции садоводства при ежегодном внесении N120P60K30 кг/га и посеве сидератов раз в три года урожай груши сорта Бере Боек повысился на 23 % по сравнению с таковым на почве, содержащейся по системе черного пара.
Первые испытания однолетних и многолетних трав в междурядьях садов степной и предгорной зон Крыма были проведены в 1960-х годах. С их помощью на сильнокарбонатных почвах успешно боролись с проявлением хлороза у плодовых деревьев. А.В. Жигачев испытал в условиях Крыма около 60 сортоформ травянистых сидеральных культур и выделил наиболее перспективные. Предпочтение было отдано озимым формам гороха и вик, которые давали большие и устойчивые урожаи зеленой массы (около 30 т/га) без орошения, яровой чине Танжерской (урожай до 40 т/га), а из небобовых — горчице белой и чумизе.
Наилучшими сортами посева сидератов в степной зоне Крыма была признана первая декада сентября, запашки — третья декада мая. С экономической и агротехнической точек зрения наиболее эффективным способом запашки трав в почву оказалось предварительное измельчение зеленой массы косилкой КИР-1,5 и запашка плугом на глубину 10—12 см. После запашки трав рекомендуется немедленный полив для восполнения поглощенной сидератами влаги и создания наилучших условий для разложения зеленой массы.
Несмотря на положительные изменения в садовом агрофитоценозе от посева в междурядья сидератов на зеленое удобрение, широкого распространения в Крыму они не получили. Основная причина — дефицит оросительной воды, но не менее важна — недостаточная изученность технологии совместного выращивания плодовых и сидеральных культур. Влияние почвопокровных растений в саду на плодовые деревья осуществляется через почву путем воздействия на водный и питательный режимы. В зависимости от вида сидератов, сроков посева, продолжительности выращивания, агротехнических мероприятий и в первую очередь орошения изменения в водном и питательном режимах могут быть как положительными для плодовых растений, так и отрицательными. Об окончательном результате можно судить по реакции плодовых деревьев на выращивание сидератов.
Влияние сидератов на водный режим почв двоякое. При посеве под зиму проявляется их влагосберегающий эффект, благодаря чему ранней весной они могут расти, не нанося существенного ущерба запасам влаги и почве. В период активного роста, наступающего при прогревании почвы и воздуха до 15—20 °C, они иссушают почву и тем сильнее, чем быстрее растут и чем большую биомассу формируют.
Скорость роста сидеральных культур зависит от погодных условий. Для стартового роста осенью в условиях юга им достаточно тепла и влаги (чаще всего от влагозарядкового полива). К зиме они формируют такую же биомассу, как и озимые культуры в полевом севообороте. В начале следующей вегетации при прохладной и влажной погоде лучше растут бобовые, при жаркой и сухой — злаковые. На единицу сырой массы бобовые поглощают из почвы влаги больше, чем зерновые, но из-за меньшей величины биомассы почву иссушают слабее.
На питательный режим, как и на водный, сидериты влияют двояко. В процессе активного роста они поглощают из почвы элементы минерального питания, а после запахивания возвращают их в почву. Влияние сидератов сильнее отражается на содержании в почве подвижных форм азота и фосфора, слабее — на содержании обменного калия, обеспеченность которым почв сухостепной зоны в большинстве садов хорошая. После запахивания сидератов, особенно бобовых, содержание нитратного азота может превысить содержание его в почве под черным паром. Замечено, что положительное влияние на обеспеченность почв азотом усиливается по мере увеличения продолжительности использования сидератов.
В производственном опыте после многолетнего выращивания сидеральных культур в саду яблони интенсивного типа формировки заметного увеличения содержания азота в южном легкоглинистом черноземе не отмечено. Однако стабилизация содержания гумуса по прошествии 4—5 лет сидерации косвенно свидетельствует о положительном влиянии сидератов и на обеспеченность почв азотом.
Многолетние наблюдения за содержанием подвижного фосфора в южном черноземе в зависимости от системы содержания почвы в саду интенсивного типа показали, что влияние сидератов на фосфатный режим почвы меняется на протяжении вегетации. Положительное влияние их на подвижность фосфора проявляется в основном в период активного роста травянистых культур. По мере роста сидератов этот эффект исчезает в результате потребления ими фосфора и снижения его содержания в почав. В среднем за три года наблюдений (1983—1985) содержание подвижного фосфора в 20-сантиметровом слое южного чернозема в садy яблони в междурядьях составило: под бессменным черным гаром (контроль) — 1,13 ± 0,05 мг/100 г, при неежегодном и ежегодном посеве озимого гороха — 1,37 ± 0,07 мг/100 г и 1,57 ± 0,29 мг/100 г, при неежегодном и ежегодном посеве тритикале с викой соответственно — 1,67 ± 0,6 мг/100 г и 1,50 ± 0,8 мг/100 г. Повышение подвижности фосфора в начале вегетации, оказывающее положительное влияние на урожай плодов яблони, — одно из важных свойств сидератов, связанных с почвенным плодородием. Подобного эффекта от содержания подвижного фосфора в последующие периоды вегетации не установлено.
Во время роста сидератов содержание обменного калия в почве снижалось. Однако на фоне хорошей обеспеченности им почв под садами это снижение несущественно.
После запахивания сидератов заметно повышается биологическая активность почвы, особенно после орошения или увлажнения атмосферными осадками (табл. 96).
Сроки посева и продолжительность выращивания сидератов имеют очень большое значение для формирования урожая плодовых растений и зависят от многих причин, но в первую очередь от климатических особенностей региона садоводства. На юге европейской части СНГ наиболее эффективны озимые сидеральные культуры. Наилучшие сроки посева — конец сентября — начало октября. Однако соблюдение их возможно в молодых неплодоносящих садах. В семечковых насаждениях с сортами позднего срока созревания посев сидератов сдвигается на более поздний период — нередко на конец октября, а иногда и начало ноября при необходимости проведения после сбора плодов влагозарядкового полива.

Продолжительность выращивания сидератов также зависит от климатических условий. Чем прохладнее и дождливее весна, тем больше продолжительность роста сидератов в саду, и, наоборот, при сухой и жаркой весне они должны запахиваться в почву раньше. При использовании сидератов в междурядьях сада регулирование в почве уровней влаги и особенно элементов минерального питания для поддержания бездефицитного снабжения ими плодовых растений сравнительно сложно в связи с их непостоянством, трудоемкостью контроля и др. Определенная опытным путем величина биомассы сидератов, обеспечивающая воспроизводство плодородия и продуктивность насаждений, может быть более надежным показателем. Принято считать, чем больше биомасса сидератов или многолетних трав при задержании, тем лучше для плодородия почв. Однако при совместном выращивании сидератов с плодовыми деревьями конкуренция за потребление воды и элементов минерального питания плодовыми растениями со стороны сидератов возрастает по мере увеличения их биомассы. При очень большом урожае сидераты могут стать причиной снижения роста у формирующихся и урожая у плодоносящих плодовых деревьев. Так как сидераты оказывают влияние на плодовые растения через почву, то вызванные ими изменения в водном и питательном режимах могут повысить или понизить урожай плодов. Если исходить из того, что продуктивность плодового насаждения определяется уровнем эффективного плодородия, то наиболее приемлемой величиной биомассы сидератов должна быть такая, которая обеспечивает максимально возможный урожай плодов. Накопленный нами опыт по выращиванию сидератов в междурядьях сада может стать основой при создании (конструировании) агрофитоценоза, включающего многолетние (плодовые культуры) и однолетние (сидеральные культуры) растения, при условии, что он обеспечивает высокую продуктивность деревьев с одной стороны, и воспроизводство плодородия почв, с другой. Заложенный в 1981 г. и осуществляемый нами в настоящее время многолетний опыт по выращиванию сидератов в междурядьях яблоневого сада показал сложность конструирования агрофитоценоза. В первоначальном виде схема опыта включала: 1) черный пар (контроль); 2) многолетние травы (райграс + люцерна); 3) озимый горох ежегодно; 4) озимый горох через год; 5) тритикале + вика ежегодно; 6) тритикале + вика через год; 7) озимый ячмень через год. Из-за резкого ухудшения водного и питательного режимов, интенсивного размножения грызунов от варианта с залужением междурядий многолетними травами через год пришлось отказаться. Последующие исследования показали, что продуктивность сидеральных культур со временем резко снижается. Так, надземная масса озимого гороха в сухом виде снизилась с 56 ц/га в 1981 г. до 5,4 ц/га в 1985 г. Причиной тому является монокультура. В 1989 г. схема опыта была усовершенствована введением севооборота со следующей последовательностью чередования культур: озимый ячмень — черный пар — озимый горох — рапс — смесь вики с озимым ячменем — черный пар. Контролем служили те же участки, где в течение всех наблюдений междурядья содержались под черным паром.
Результаты исследований свидетельствуют о существенном влиянии сидератов на плодородие почв и урожайность яблони. Сидеральные культуры в период формирования зеленой массы ухудшали водный и питательный режимы почв, причем наиболее резко — многолетние травы и ячмень. После скашивания и запашки биомассы сидератов в почву, как правило, водный и питательный режимы улучшались по сравнению с контролем.
С полной уверенностью можно констатировать, что уже в первые пять лет все сидеральные культуры способствовали улучшению гумусового состояния почв (табл. 97). Перед закладкой опыта в 60-сантиметровом слое почв содержалось 205,0 ± 4,4 т/га гумуса. Через пять лёт в. контрольном варианте (черный пар) содержание органического вещества уменьшилось до 179,0 ± 8,8 т/га, а в вариантах под сидеральными культурами — до 193,0 ± 9,7 т/га. Эти данные свидетельствуют о направленности почвенных процессов к стабилизации гумусового состояния почв под сидератами.

Продуктивность яблони при паро-сидеральной системе обусловлена биологической особенностью сорта, а также величиной биомассы сидеральных культур. Теоретически эффективность сидератов должна повышаться с увеличением биомассы. Однако при этом возрастает их негативное влияние на водный и питательный режимы почв. Величина биомассы сидератов должна быть такой, которая, с одной стороны, способствует сохранению почвенного плодородия, а с другой — обеспечивает урожайность плодовых деревьев не ниже контрольной. Как показали результаты работ А.С. Ивановой, для степной зоны Крыма оптимальными величинами сухой надземной массы сидератов являются у озимого гороха по предшественникам 8—10 ц/га, по черному пару до 11 ц/га, у тритикале с викой или озимого ячменя с викой в пределах 27—35 ц/га, у рапса — 11—12 и/га (табл. 98). Озимый ячмень в чистых посевах при биомассе 39—55 ц/га, как правило, оказывает отрицательное влияние на урожайность яблони.

Реакция сортов яблони в первые три года после вступления в плодоношение на выращивание сидератов в междурядьях неодинакова. Сорта иностранной селекции (Годден Делишес, Кинг Девид) более урожайны, чем отечественные (Аврора, Крымское зимнее, Ренет Симиренко). Возделывание сидеральных культур при ограниченном орошении снижает урожайность сорта Старк Ред Голд. Подобный эффект наблюдается и у сорта Голден Делишес, кроме варианта с озимым горохом ежегодно. Другие изученные сорта в первый период плодоношения реагируют на сидераты положительно (табл. 99).
Изложенные данные являются предварительными. Окончательные выводы могут сделать лишь в конце ротации изучаемого сада. Однако полученные результаты уже дают основание считать, что формирование (конструирование) агрофитоценозов с многолетними культурами и однолетними растениями возможно. Оно позволяет решить двуединую задачу — эффективное использование и воспроизводство почвенного плодородия.

Широкое применение химических средств борьбы с вредителями плодовых растений, а также орошение ослабили экологическую роль лесополос. В будущем при существенном ограничении или полном отказе от применения ядохимикатов и усложнении структуры агрофитоценозов с целью их устойчивости значимость лесополос, несомненно, возрастает. В.В. Докучаев назвал леса, к которым близки и лесополосы, "важнейшими, наиболее надежными и важными регуляторами атмосферных вод". Большую роль, как одному из способов упорядочения водного хозяйства в степях России, В.В. Докучаев отводил "выработке норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, леса и вод" в соответствии "с местными климатическими, грунтовыми и почвенными условиями, а равно и с характером господствующей сельскохозяйственной культуры и пр.".