Теоретичні основи біологічних систем землеробства.

Упродовж останніх років М.К.Шикулою та О.Г.Тараріко (Національний агарний університет) розроблялась і обґрунто­вувалася ґрунтозахисна біологічна система землеробства, в основу якої покладена нова узагальнююча теорія ґрунтової родючості. У цій теорії як спільне для всіх ґрунтів поняття розглядається явище взаємокореляції складної мережі функціональних зв'язків між основними біологічними циклами малого біологічного кругообігу хімічних елементів, речовини та потоків енергії.

Запропонована концепція виробництва екологічно чистої продукції на чорноземних ґрунтах базується на високій потенційній родючості, можливості використовувати для відтворення родючості майже всю нетоварну частину врожаю і сидератів, а також на мінімалізації обробітку ґрунту, яка прискорює малий біологічний кругообіг речовин і потоки енергії. Це забезпечує вихід на розширене відтворення родючості ґрунтів на площі всієї ріллі, яка в господарствах чорноземної зони складає 70 - 90% землекористування.

Біологічне землеробство розробляється вченими різних країн уже два-три десятиліття і базується на використанні природних біологічних законів, які виробила Природа. У ньому значно зменшуються або цілком виключаються прийоми хімізації землеробства і водночас використовуються землеробські закони мінімуму і повернення поживних речовин і енергії для досягнення закону оптимуму, при якому для рослин створюються найбільш сприятливі умови життя і розвитку, за яких вони забезпечать максимальний урожай, екологічно чисту і біологічно повно­цінну продукцію рослинництва.

З погляду розробників концепції, для виходу на розширене відтворення родючості ґрунтів в Україні необхідно вжити три групи заходів:

1) пошук резервів органічних добрив. Найбільш реальні з них - нетоварна частка врожаю: солома, стебла грубостебельних культур, гичка, продукти біоконверсії органічних відходів (вермикомпост). Сюди ж можна віднести і посіви сидеральних культур. Установлено, що одна тонна нетоварної частки врожаю може дорівнювати 5 тоннам напівперепрілого гною. Це великий резерв органічних добрив;

2) заходи, що підвищують коефіцієнти гуміфікації органічних добрив. До них належать глибина і способи заробки добрив у ґрунт, а також створення оптимальної реакції ґрунтового середовища для гуміфікації. Дослідження показали, що найбільші коефіцієнти спостерігались при заробці органічних добрив у верхній шар ґрунту на глибину до 10 см і реакції ґрунтового розчину, близькій до нейтральної. Звідси походить необхідність застосування мінімального ґрунтозахисного обробітку для загортання органічних добрив у верхній аерований шар ґрунту, що не випадково, адже в міжнародному огляді застосування альтернативних систем землеробства зроблено висновок, що вони можливі тільки за умов мінімального ґрунтозахисного обробітку ґрунту на глибину до 15 см;

3) дотримання оптимального співвідношення між органічними та мінеральними добривами. Результати досліджень у стаціонарних дослідах показують, що за умов, коли на одну тонну гною вноситься більше 15 кг д. р. мінеральних добрив, починається або посилюється дегуміфікації ґрунтів та їхня агрофізична деградація. Попередити деградаційний вплив на ґрунт одновалентних катіонів можна тільки нейтралізацією їх органічними колоїдами, які утворюються після внесення в ґрунт органічних добрив у такому співвідношенні, при якому нейтралізувались би всі внесені з мінеральними добривами одновалентні катіони. Це співвідношення між органічними та мінеральними доб­ривами виявлене дослідниками емпірично, на основі системних спостережень у багатьох стаціонарних дослідах і дорівнює 15 кг діючої речовини мінеральних добрив на тонну гною. Воно вперше вводиться у нашій країні і названо коефіцієнтом біологізації землеробства.

Між коефіцієнтами біологізації землеробства та гуміфікації органічних добрив існує прямий зв'язок - чим більший перший, тим вищий другий і тим швидше досягається розширене відтворення гумусу і потенціальної ґрунтової родючості. І навпаки: чим нижчий коефіцієнт біологізації землеробства, тим менше в ґрунті утворюється гумусу і зникає можливість виходу на його розширене відтворення (табл. 16).

Концептуальну модель біологічного землеробства розроб­лено В.І.Кисілем у Національному науковому центрі „Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського" УААН. Вона передбачає „м'який" вплив людини на ґрунт і сільсько­господарські культури з метою досягнення рівноважно-стійкого стану агро екосистем (рис. 3).

Критерієм такого стану має бути „здоровий", без будь-яких проявів деградації, ґрунт, спроможний забезпечити отримання біологічно повноцінних, екологічно чистих урожаїв сільсько­господарських культур високого рівня, навіть при неминучих погодних флуктуаціях.

Основними принципами такого землеробства мають бути:

• екологічність: безпечне для природних об'єктів засто­сування технологій вирощування сільськогосподарських культур;

• адаптивність: відповідний адаптивному потенціалу біологічних компонентів екосистеми рівень агрогенного пресингу;

• біогенність: активне використання біологічного чинника в процесі вирощування сільськогосподарських культур - застосування поряд з гноєм нетрадиційних органічних добрив, сидератів, побічної продукції, біостимуляторів, мікробіологічних препаратів, перехід на біологічні методи захисту посівів;

• комфортність: відсутність стресів у рослин від нестачі або надлишків поживних речовин у ґрунтів, позиційна доступність елементів живлення добрив кореневій системі, пролонгованість дії добрив, наявність у „меню" добрив не тільки макро-, але і мікроелементів;

• протидеградаційна спрямованість: превентивне застосування заходів щодо поліпшення гумусного стану, агрофізичних властивостей і поживного режиму ґрунтів;

Таблиця 14.3.1

Значення коефіцієнтів біологізації землеробства при ріному співвідношені органічних і мінеральних добрив та їх вплив на характер землеробства та властивості грунтів (м. К, Шикула, 1998)

Співвідношення органічних і мінеральних добрив	Коефіцієнти біологізації землеробства	Характер впливу на землеробство	Вплив на властивості ґрунтів
1:0-1:5	1-0,2	біологічне землероб­ство	Оптимальна для рослин щільність складення ґрунту; оптимальне значення ґрунтових режимів; інтенсивне нарощування вмісту гумусу
1:5-1:8	0,2-0,125	інтенсивна біологізація	Оптимальна щільність складення; близьке до оптимального значення ґрунтових режимів; менш інтенсивне нарощування вмісту гумусу
1:8-1:15	0,125-0,067	біологізація	Близька до огпимальної рівноважна щільність; в значеннях ґрунтових режимів можливі мінімуми; уповільнене нарощування вмісту гумусу
1:15-1:30	0,067-0,030	хімізація	Неоптимальне значення рівноважної щільності; спостерігається злитизація ґрунтів, утворюються глиби; спостерігаються мінімуми в значеннях ґрунтових режимів; ідуть процеси дегуміфікації та декальцинації
>1:30	<0,030	інтенсивна хімізація	Високі значення рівноважної щільності, злитизація, дегуміфікація, декальцинація

Екологічні стійкі агроландшафти

Агрофізичні аспекти

Екологічно часта, біологічно повноцінна рослина продукція

Ґрунти з оптимальними параметрами родючості

Аспекти землеробства

Біологічне землеробство

Грунтово-екологічна основа біологічного землеробства

Екологічно чисті території

Ґрунти із середнім і високим рівнем родючості

Система контролю за еколого-токсикологічним станом і рівнем родючості ґрунтів у біологічних господарствах

Рис. 6. Схема концептуальної моделі біологічного землеробства

• наукоємність: використання найновіших досягнень науки в галузі агрохімії, ґрунтознавства, рослинництва.

Землеробство, що ґрунтується на таких принципах, пропонується назвати біологічним.

На відміну від альтернативних ("органічних") технологій, що використовуються на Заході і в яких безпідставно, на наш погляд, забороняється застосування агрохімікатів, у техно­логіях, які розроблені українськими вченими, більш гнучке ставлення до використання промислових мінеральних добрив. Тому в цих технологіях вдалось подолати такий недолік альтернативного землеробства, як суттєве (до 40%) зниження врожаїв сільськогосподарських культур.

Розроблені технології побудовані на використанні гною, побічної сільськогосподарської продукції, сидератів, нетради­ційних повільно діючих і промислових мінеральних добрив, які обов'язково вносять локальним способом. Вони передбачають також застосування мікроелементів, біоіндукторів і мікро­біологічних препаратів, що поліпшують азотне та фосфорне живлення рослин.

Ці технології безгербіцидні - для боротьби з бур'янами передбачають використання або відомих агротехнічних заходів, або методів полікультури, які запропоновані вченими Інституту овочівництва та баштанництва УААН.

Ці технології - ресурсозберігаючі, оскільки дози мінеральних добрив, що в них застосовуються, на 30-35% нижчі у порівнянні з інтенсивними технологіями. Рівень урожаїв сільськогосподарських культур, які вирощуються за такими технологіями, не тільки не нижчий, ніж у традиційному землеробстві, але, як свідчать результати дослідів ННЦ ІГА УААН, дещо більший.

Вітчизняні технології одержання екологічно чистої рослин­ницької продукції гарантують одержання біля 50 ц/га озимої пшениці, 45 ц/га ячменю, 20 ц/га соняшнику, 500 ц/га цукрового буряку, 45 ц/га зеленої маси кукурудзи.

При цьому вміст білка в зерні озимої пшениці складає біля 13%, клейковини - 30%, вміст цукру в цукровому буряку - 20%, жиру в насінні соняшнику - 60%, перетравлюваного протеїну в зеленій масі кукурудзи біля 50 мг/кг. До того ж, у рослинницькій продукції немає залишків пестицидів, мітоксинів, вона не накопичує нітратів, важких металів та інших шкідливих речовин.