Серед основних причин зменшення урожайності сільськогосподарських культур в Україні - недостатнє забезпечення ґрунтів поживними мінеральними елементами через застосування недостатньої кількості мінеральних, органічних добрив, хімічних меліорантів протягом останніх 10-15 років. Це призвело до зміни і зменшення продуктивності агробіоценозів та родючості ґрунтів загалом. Відчутний також певний дефіцит макроелементів, очевидність якого не викликає сумніву у більшості фахівців-агрономів, як і нестача доступних форм мікроелементів. За даними ННЦ «Інституту ґрунтознавства і агрохімії ім. А.О. Соколовського» НААН, із 33 млн га орних земель в Україні 56% мають низький вміст рухомого цинку, 25% - рухомого бору, 8% - рухомої міді.

Загальновідомо, що високопродуктивні сорти виносять з ґрунту велику кількість поживних речовин. Тому такі сорти вимагають особливого підходу до формування системи удобрення. Реагуючи на тренди з розвитку агротехнологій, ринок пропонує надзвичайно багато новітніх та оригінальних технічних рішень тих чи інших аспектів. Тому важливо відібрати з них ті, які насправді вирішують проблемні місця найбільш ефективно. За умов жорсткої конкуренції виживають і досягають успіху ті, хто веде свій бізнес інтенсивним способом, впроваджуючи у виробництво новітні засоби, технології. Розвиток сучасного землеробства сприяє максимальному використанню як природних факторів продуктивності рослин (родючості ґрунту), так і агротехнічних (системи сівозмін, обробітку грунту, удобрення, боротьби з бур'янами, шкідниками і хворобами сільськогосподарських культур). Він також передбачає оптимізацію витрат мінеральних добрив, у тому числі внаслідок збільшення норм внесення високоякісних органічних добрив, зменшення витрачання пестицидів шляхом використання більш ефективних препаратів, економних способів їх застосування, зменшення ви¬трат інших ресурсів за рахунок використання механічних операцій тощо.

Коренева система сільськогосподарських культур - основне джерело фізіологічно активних речовин, які відіграють першочергове значення у донорно-акцепторній взаємодії між рослинами та мікробними ценозами у ґрунті. Донедавна уявлення про алелопатичне значення кореневих систем формувалося у відриві від еколого-еволюційних ґрунтоутворюючих особливостей культур у сівозміні. Кореневі виділення - одна із найважливіших форм активного перегною та основне джерело передгумусних речовин для усього гумусного горизонту. У його складі міститься АТФ рослин і мікроорганізмів, до 30% і більше азоту в органічній формі від загальної кількості його у рослинах; 25-27% вуглецю, який синтезується рослиною, витрачається на процеси азотфіксації у ґрунті. Поглинені зольні елементи у другій половині вегетації рослин повертаються у ґрунт: 38-40% К; 20-22% Са; 10% Mg.

Тести проб показали, що за ґрунтозахисних технологій процес виділення кореневого ексудату відбувається більш інтенсивно: наростання коренів індикаторних рослин крессалату за ґрунтозахисних технологій у липні було нижчим на 3%; у серпні – на 4%; вересні – на 8%, а в середньому за період серпень-вересень – на 5% нижчим у порівнянні з варіантом оранки, що опосередковано свідчить про більш інтенсивну кореневу ексудацію. Вивчення біологічної активності ґрунту в зазначений період свідчить, що систематичне виконання ґрунтозахисних технологій із внесенням достатньої кількості органічних та мінеральних добрив не знижує інтенсивність життєдіяльності целюлозоруйнівних мікроорганізмів – інтенсивність розкладання целюлози була вищою у 1,25-1,32 разів порівняно з оранкою. Кореневі виділення за таких умов стають стабільним джерелом живлення рослин та ґрунтових мікроорганізмів при дотриманні науково обґрунтованого чергування культур у сівозміні.

Основним фактором, що визначає родючість грунту, фітосанітарний стан і здатність до самоочищення, є мікроорганізми. Систематичне застосування пестицидів у землеробстві зумовлює їх постійну наявність у грунтi. При цьому необхідно, щоб вони не спричиняли негативної дії на родючість.

Навантаження пестицидів на одиницю земельної площі залежить від сільськогосподарської культури, ґрунтово-кліматичних умов і становить від кількасот до кількох тисяч міліграм на 1 м2. По поверхні грунту вони розподіляються нерівномірно, найбільший їх вміст у верхньому 5-10 сантиметровому шарі.

Опубліковані матеріали з питань впливу пестицидів на мікрофлору грунту суперечливі, що пояснюється багатьма причинами: ґрунтово-кліматичними умовами виконання дослідження, видами сільськогосподарських культур, агротехнічними заходами обробітку грунту, строками і способами відбору проб для мікробіологічного аналізу, різними способами підготовки грунту і методами виконання лабораторних дослідів тощо.

Дослідженнями встановлено, що після обробітку грунту пестицидами відбувається стрімке зменшення кількості чутливих до них мікроорганізмів, а потім - повільне їх відновлення. Період відновлення залежить від стабільності пестициду, ступеня пригнічення, спектра його дії на мікроорганізми, здатності їх адаптуватися до пестицидів.

Життєдіяльність мікроорганізмів забезпечує безперервність процесів ґрунтоутворення і трансформації основних елементів живлення рослин. Тому розв’язання питань, пов’язаних з оцінкою впливу пестицидів на кругообіг речовин у цій ланці екосистеми, має важливе практичне значення для раціонального й ефективного використання грунту.

Основним джерелом енергії і вуглецевого живлення для більшості мікроорганізмів є органічна речовина грунту, яка містить продукти екзосмосу, залишки рослин і тварин, гумус та ін. Енергетичні процеси у грунтi найкраще характеризує його дихання, яке визначається кількістю виділеного СО2 або за поглинанням кисню, а також целюлозоруйнівною активністю мікроорганізмів.

До основних засобів хімізації під час вирощування сільсь¬когосподарських культур належать мінеральні добрива, пестициди. Кількість їх використання постійно зростає. Особливо це характерно для інтенсивних технологій вирощування озимої пшениці, ячменю, кукурудзи, цукрових буряків, картоплі, проса, гречки. Інтенсифікація вирощування зазначених культур передбачає значне збільшення їх урожайності.

Як відомо, зі збільшенням урожайності зростає винесення із грунту поживних речовин. Так, озима пшениця при урожайності зерна 50-60 ц/га використовує з грунту 160-190 кг/га азоту, 55-70 кг/га фосфору, 80-100 кг калію; озиме жито – відповідно 120-150, 50-70 і 100-150 кг/га. Тому поживні речовини, що виносяться, необхідно поновлювати за рахунок внесення добрив.

Щороку пріоритетним завданням є збільшення виробництва зерна та іншої сільськогосподарської продукції, а внесенню добрив надається недостатня увага. Наприклад, у 2009 році мінеральних добрив в Україні було внесено лише 48 кг/га діючої речовини, а урожай при цьому було отримано високий, а тому деградаційні процеси у ґрунтах прогресують.

У той же час, використання мінеральних добрив у розвинених країнах постійно збільшується, урожай сільськогосподарських культур у цих країнах формується за рахунок поживних речовин, внесених із мінеральними та органічними добривами (див. табл. 1).

Використання обмеженої кількості добрив вимагає найбільш раціональної технології їх застосування, насамперед локального їх внесення на основі агрохімічного паспорта земельної ділянки, що забезпечує високу окупність урожаями, а, отже, значний економічний ефект.

Родючість ґрунту значною мірою визначається гумусовим станом, який має значний вплив на основні ґрунтові режими: водний, повітряний, поживний, тепловий. Традиційний для України інтенсивний обробіток ґрунту з використанням чинних засобів механізації, основу яких становлять одноопераційні машини, викликає ряд негативних явищ екологічного характеру. Висока розораність сільськогосподарських угідь стала наслідком порушення екологічної рівноваги в навколишньому середовищі. В результаті еродованість сільськогосподарських угідь сягає 38,4%, ріллі - 40%. В аб¬солютних цифрах це становить 15,9 млн га угідь, з яких - 12,9 млн га ріллі. У деяких областях відсоток еродованих земель значно вищий від загальнодержавного та показника у розвинених країнах (див. табл. 2).

Свідченням цього є пришвидшення темпів мінералізації гумусу і, як наслідок, втрати його за останні 100 років досягли у зоні Степу 19,5%, Лісостепу - 21,3%, Полісся - 18,0%. Недобір урожаю більшості культур на еродованих землях сягає 30-40%, а енергетичні витрати, пов’язані з їхнім вирощуванням, зростають в 1,5 разу.

Запобігання посиленню деґрадаційних процесів, збереження ландшафтної та біологічної різноманітності і, відповідно, підтримання екологічної стабільності територій є необхідною передумовою забезпечення сталого розвитку будь-якого регіону. Досягти цього можна за умови балансу природних та регульованих людиною екосистем, тобто екологічної рівноваги - співвідношення екстенсивно та інтенсивно експлуатованих ділянок і природних комплексів, що формують середовище. Численні дослідження свідчать, що агроландшафт може бути стійким, коли співвідношення екологічно небезпечних угідь (передусім ріллі) до еколого-стабілізуючих (ліси, природні кормові угіддя тощо) становить хоча б 1:1. Однак для кожного конкретного регіону оптимальні співвідношення земель можуть бути визначені тільки з урахуванням неоднорідності та специфіки природних умов дослідної території.

Екологічний статус ґрунту потребує розгляду його родючості в поєднанні з іншими компонентами екосистеми, проте визначальним має бути біологічний фактор. Необхідно зберігати природне різноманіття біотичної частини екосистеми, забезпечувати оптимізацію умов існування всього фіторізноманіття, зокрема, культурних рослин агроценозів. Зміна складу і виду біорізноманіття, інтенсивні технології обробітку ґрунту і вирощування сільськогосподарських культур зумовили не тільки видозміну самого ґрунту, а й напрям проходження ґрунтотворних процесів. Тому управління родючістю ґрунту повинно відбуватися не тільки на ландшафтно-регіональному, а й ґрунтово-екосистемному рівнях. Перший передбачає оптимізацію структури природних і сільськогосподарських угідь, другий - оптимізацію структури посівних площ та науково обґрунтованого чергування культур у сівозміні (на робочих ділянках) конкретного господарства. Останній передбачає розширення посівних площ багаторічних трав та кормових культур, культур у проміжних посівах, залуження ерозійно небезпечних ділянок, тобто дає змогу вживати заходів щодо поліпшення родючості ґрунту в кожному конкретному полі та у сівозміні загалом.

Сталому розвитку сприятиме і прагнення перетворити сучасні агроекосистеми в адаптивні, тобто стійкі й сталі. Основним принципом рослинництва адаптивних агроекосистем є збереження природних ресурсів та енергетичних витрат за рахунок зменшення використання ресурсів, що не поновлюються; переоцінки структури сівозмін у бік насичення їх культурами (багаторічні трави, сидерати, зернобобові), здатними поліпшувати якість ґрунту.

Ці культури слід висівати також як післяжнивні, післяукісні, підсівні, озимі проміжні, ущільнені посіви, що уможливить поліпшити родючість ґрунту без зменшення виходу корисної продукції рослинництва (зернові та просапні культури); правильного підбору та розміщення культур, найбільш пристосованих до місцевих умов, а отже, більш стійких проти місцевих видів бур'янів, шкідників, збудників хвороб; уведення в практику змішаних агроценозів, спрямування зусиль селекціонерів на виведення видів і сортів з якостями і властивостями, які б доповнювали одна одну (зернові культури і трави, плодово-ягідні і сидеральні культури тощо); відновлення оптимальної щільності худоби (призабутий принцип корифея агрономічної науки минулого А.Т. Болотова: на кожну десятину ріллі – 2 корови, тоді органічних добрив вистачить для підтримання родючості грунту. Він навіть не уявляв собі сучасні агроекосистеми, в яких корми одержують переважно завдяки посівам та ще й у формі зерна); оптимізації агроекосистем на основі балансу поживних речовин: відповідність поголів’я худоби виробництву кормів – важливий крок до адаптивних агроекосистем; збереження повсюдно дикорослих форм фіторізноманіття з метою зміцнення природних екосистем, що допоможе у боротьбі зі шкідниками сільськогосподарських культур.

Господарства зі значною різноманітністю культур завжди більш економічно й екологічно стійкі. Вирощуючи такі культури, господар розподіляє економічний ризик, пов'язаний зі змінами цін, попиту на продукцію. Правильно підібрана різноманітність культур робить господарства стійкішими і з біологічного погляду. Цього можна досягти навіть у межах культури (виду) завдяки найбільш обґрунтованому підбору сортів різної селекції, причому не найбільш продуктивних, а середніх за урожайністю, проте стійких до несприятливих умов (адже 60-70% орних земель розташовано у зоні ризикованого землеробства).

Слід ураховувати природні межі рельєфу та ґрунтів, оскільки вони навіть на подібних агроландшафтах мають свої відмінності. Має бути контурно-меліоративне землеробство, а не геометрично правильні поля, що спостерігається у більшості господарств.

В агроекологізації землеробства важливе значення мають науково обґрунтовані меліоративні системи, які регулюють водний, повітряний, поживний, окисно-відновний режими, тобто впливають на загальний екологічний стан у ґрунті. Вапнування, гіпсування ґрунтів, висівання солестійких рослин сприяє оптимізації реакції ґрунтового розчину, зменшує концентрацію шкідливих легкорозчинних солей, поліпшує агрохімічні властивості ґрунту, запобігає його вторинному засоленню під час зрошення. У комплексі з іншими агрозаходами меліорація дає змогу ліквідувати перезволоження, посушливість, кислотність, лужність, засолення, ущільнення ґрунту, що збільшує потужність орного шару, де розташована коренева система рослин та ґрунтова біота.

Розглядаючи адаптивні агроекосистеми, важливо акцентувати на актуальності альтернативного органічного землеробства, яке передбачає повну відмову від мінеральних добрив, хімічних засобів захисту рослин, плугів, чистих парів тощо і яке набирає популярності у багатьох країнах світу. На сьогодні перехід на альтернативне екологічне землеробство можуть дозволити собі, в основному, розвинені країни, де висока культура землеробства, існує перевиробництво продуктів харчування і на першому місці - якість продукції. В Україні воно може практикуватися лише на невеликих площах, скажімо, з метою забезпечення продуктами харчування дитячих закладів, санаторіїв, лікарень.

Іван Шувар, доктор с.-г. наук, професор, академік АН ВО України і МАНЕБ Львівський національний аграрний університет

agro-business.com.ua