Не менее опасны для урожая многих сельскохозяйственных культур вредители и возбудители болезней. Так, при бессменных посевах озимая пшеница сильно поражается корневыми гилями, лен и конопля – фузариозом, картофель – фитофторозом, ризоктониозом и паршой, подсолнечник – ложномучнистой росой, хлопчатник – вилтом, капуста – килой и т.д. При отсутствии правильных севооборотов в зерновых районах сильно размножаются клоп-черепашка, зерновая совка, жужелица и другие вредители. При возделывании сахарной свеклы на постоянных плантациях размножаются нематоды, снижающие урожай корней и содержание в них сахара.

Растения в процессе жизнедеятельности выделяют различные вещества: одни из них отрицательно действуют на последующие культуры, другие подавляют развитие полезных микроорганизмов. Аналогичные вещества выделяют микроорганизмы, развивающиеся в ризосфере культурных растений. Исследованиями ученых установлено, что почва, на которой длительное время возделывался клевер, приобретает токсичные свойства по отношению к клубеньковым бактериям, что отдельные виды ризосферных бактерий угнетают растения при повторных посевах, но стимулируют развитие растений других видов. В земледелии биологические факторы – главные причины, которые следует учитывать при ведении севооборота. Многие болезни и вредителей можно устранить средствами борьбы лишь при правильном чередовании культур. Теми же причинами объясняется так называемое почвоутомление, от которого больше страдают растения, сильно поражающиеся грибными и бактериальными болезнями (лен, клевер, горох, и т.д.). Видовой состав грибов и ризосферных микроорганизмов в почве изменяется вследствие смены возделываемых растений или в результате изменений агротехники.

В зависимости от почвенно-климатической зоны существуют различные причины снижения урожайности сельскохозяйственных культур при монокультуре. Общая закономерность состоит в том, что положительная роль чередования тем значительнее, чем более несходны чередующиеся культуры по биологии и технологии выращивания. С повышением общего уровня агротехники расширяется возможность повторных посевов тех культур, которые меньше поражаются специфическими болезнями и вредителями и при возделывании которых не образуется угнетающие их жизнедеятельность вещества.

Правильная, научно обоснованная система севооборотов должна отвечать следующим требованиям: соответствовать почвенно-климатическим и экономическим условиям хозяйства, учитывать возможность трансформации сельскохозяйственных угодий путем мелиорации; согласовываться с размещением населенных пунктов, хозяйственных центров, животноводческих ферм, водоемов, дорожной сети и других элементов внутрихозяйственного землеустройства; отвечать задачам высокопроизводительного использования машинотракторного парка, обеспечивая возможность комплексной механизации земледелия.

Проектирование системы севооборотов проводят по нескольким вариантам с помощью расчетов. Применение математических методов позволяет проверить значительно большее количество возможных вариантов и выбрать среди них наилучший. Проектируемый вариант системы севооборотов подвергают агрономической и экономической оценке. Набор культур, их структура и чередование в севообороте должны отвечать агрономическим требованиям с учетом местных почвенно-климатических условий, обеспечивать производство с 1 гектара севооборотной площади наибольшего количества продукции с наименьшими затратами труда и материально-денежных средств. Агротехническая оценка предшественников основывается на данных местных опытных станций, сортоучастков, передовых хозяйств. Экономической оценке подвергают различные варианты системы севооборотов и структуры посевных площадей по следующим основным показаниям: выход продукции с 1 га. и на 1 ц. Продукции. Суммарный выход продукции на 1 га. севооборотной площади можно определить путем перевода продуктов в условные единицы, пользуясь коэффициентами, рекомендуемыми для каждой зоны. В практике применяется также стоимостная оценка продукции.

В этом и заключаются причины чередования сельскохозяйственных культур экономического характера. Так, как при правильном чередовании затраты на возделывание культур снижаются, урожаи и их качество растут, соответственно и возрастает уровень рентабельности производства.

Чередование культур, как одно из основных агрономических мероприятий, известно давно. Указания о пользе его можно найти в трудах древнеримских писателей (Катона, Варрона, Колумеллы, Плиния Старшего). Однако научное обоснование севооборота стало возможным лишь с развитие естественных наук. Задолго до появления теории чередования культур земледельцы на практическом опыте убедились, что бессменные посевы зерновых культур снижают урожаи зерна. Для восстановления плодородия почв земледельцы оставляли пашню в залежь и позднее в перелог. С уменьшением свободных земельных площадей возникла необходимость заменить залежи и перелог чистым паром. В ряде земледельческих районов возник своеобразный севооборот с чистым паром и перелогом; в других – только с чистым паром. Трехполье (1 – пар, 2 – зерновые, 3 – зерновые) и двухполье (1 – пар, 2 – зерновые) длительное время преобладали в дореволюционной России.

С развитием капитализма и ростом городского населения трехполье сменилось с севооборотом с большим разнообразием культур, получившими название плодосменных. Классическим севооборотом считается норфольский, возникший в Англии в XVIII в. (1 – клевер, 2 – озимая пшеница, 3 – турнепс, 4 – ячмень). При введении плодосменных севооборотов резко увеличилась обеспеченность скота кормами (зеленым кормом и сеном, богатым протеином и сочным кормом). Некоторое уменьшение площадей под зерновыми компенсировалось повышением их урожайности вследствие значительного увеличения навозного удобрения, очищения почвы от сорняков в пропашном поле и др. В основе плодосмена лежало деление растений на истощающие и обогащающие почву. К первой группе относили зерновые и некоторые технические культуры, урожай, которых отчуждается за пределы хозяйства, ко второй – преимущественно кормовые растения, зольные элементы которых возвращаются в почву с навозом.

В процессе социалистической реконструкции сельского хозяйства развернулась работа по переходу от трехполья к многопольным улучшенным зерновым севооборотам. Стало развиваться полевое травосеяние. С организацией колхозов и совхозов возникла необходимость нового землеустройства и введения системы научно обоснованных севооборотов с полями крупных размеров, позволяющими механизировать полевые работы.

Для районов проявления водной эрозии почв, а так же совместного проявления эрозии и дефляции севообороты вводятся в зависимости от крутизны склонов и степени их эродированности. Участки с уклонами местности более 7° целесообразно залужать злаково-бобовыми смесями (костер+люцерна) с перезалужением через 4 года пользования (после разделки пласта на пятый год высеваются однолетние травы с подсевом многолетних).

На участках с уклонами 5 – 7° вводятся почвозащитные севообороты с полосным размещением культур: полосы многолетних злаково-бобовых травосмесей чередуются с однолетними культурами по схеме: 1 – 4 – многолетние травы; 1 – яровая пшеница; 2 – яровая пшеница; 3 – зерновые; 4 – однолетние травы плюс многолетние травы под покров.

На землях 2 – 3-й категории (уклоны от 1 до 3°) возможно размещение полевых севооборотов с занятыми парами. Например. Пятипольный полевой зернопаровой севооборот: 1 – пар занятый; 2 – яровая пшеница; 3 – горох; 4 – яровая пшеница; 5 – овес с подсевом донника или шестипольный полевой зернопаротравяной: 1 – пар занятый; 2 – яровая пшеница с подсевом многолетних трав; 3 – 4 – многолетние травы (эспарцет); 5 – яровая пшеница; 6 – овес; ячмень с подсевом донника.

На землях первой категории (уклоны до 1°) возможны полевые севообороты с чистым паром, например, пятипольный полевой зернопаровой: 1 – пар чистый; 2 – яровая пшеница; 3 – горох; 4 – яровая пшеница; 5 – овес, ячмень на зерно; или шестипольный полевой зернопаровой с озимой рожью: 1 – пар чистый; 2 – озимая рожь; 3 – яровая пшеница; 4 – горох; 5 – яровая пшеница; 6 – овес, ячмень; или семипольный полевой зернопаротравяной: 1 – пар чистый; 2 – яровая пшеница; 3 – овес, ячмень с подсевом трав; 4 – 5 – многолетние травы (эспарцет); 6 – яровая пшеница; 7 – яровая пшеница, зернофуражные, лен, подсолнечник, гречиха. Восьмипольный полевой зернопаровой: 1 – пар чистый; 2 – озимая рожь, 3 – яровая пшеница; 4 – овес, ячмень с подсевом многолетних трав; 5 – 6 – многолетние травы; 7 – яровая пшеница; 8 – лен, овес, ячмень, подсолнечник, гречиха. Четырехпольный свекловичный севооборот: 1 – пар чистый; 2 – сахарная свекла; 3 – яровая пшеница; 4 – яровая пшеница, ячмень, однолетние травы на монокорм. )