Ключові проблеми рослинництва інтенсифікації аграрного виробництва

Темпи приросту чисельності жителів Землі наразі перевищують темпи виробництва нормованої на душу населення кількості продуктів харчування. Нині більше 1 млрд (18,3%) жителів планети недоїдають. Найбільша частка голодуючих зосереджена у країнах де кількість населення зростає швидкими темпами; Африка, Індія, Латинська Америка, Пакистан, Бангладеш, Китай.

Вирішення проблеми дефіциту продуктів харчування людство справедливо поклало на головні галузі агропромислового комплексу – рослинництво та землеробство, з завданням збільшити обсяги виробництва продукції в два рази.

У другій половині XX ст., в результаті запровадження комплексу змін у сільському господарстві світу під назвою "Зелена революція", ситуація з виробництвом продовольчої продукції за жорстких ринкових умов мала тенденцію до покращення. Але, оскільки боротьба з голодом була спрямована на застосування екстенсивних і необгрунтованих природно-екологічними законами біосфери інтенсифікаційних заходів у всіх галузях аграрного сектору (особливо у рослинництві і землеробстві), антропогенна діяльність призвела (і нині призводить) до негативних наслідків.

Спираючись на результати широкомасштабних екологічних досліджень вчені-екологи Світу і України характеризують техногенну спрямованість аграрного виробництва як загрозливу для життя на планеті (І.Д. Примак, Ю.П. Манько, Н.М. Рідей, та ін.: За ред. І.Д. Примака., 2010).

Сучасні інтенсивні технології у рослинництві (землеробстві), зорієнтовані на кон'юнктурні умови ринкової економіки, (максимум продукції за будь-якої ціни) пересягнули критичні межі насичення непоновлюваними видами енергії і визвали загрозливі протиріччя екологічного, біологічного і економічного, енергетичного і соціального характеру. Порушується найважливіший закон природи – замкнутої циклічності, за яким відходи життєдіяльності одних видів використовуються як сировина для інших. Сільськогосподарське виробництво, створене антропогенною діяльністю людини, зумовлює протиріччя з цим загальним законом, за яким функціонують усі форми життя.

У природних фітоценозах, де вплив техногенної сфери значно слабкіший, природа об'єднує і забезпечує гармонійний (збалансований) стан величезних матеріальних і енергетичних ресурсів внаслідок процесів самостабілізації. Тому оберігати біосферу від додаткових потоків (непоновлюваної) енергії понад ті, які вона отримує із космосу – безальтернативна підстава для інтенсивного -розвитку рослинництва.

Перспективи рослинництва в найбільшій мірі полягають в ефективному використанні величезного потоку енергії Сонця. За оптимізованих умов фотосинтетичної діяльності рослин у посівах можна досягти 10-15% рівня коефіцієнта використання ФАР замість нинішнього 1- 2%. За величиною енергії, що визначально діє в агрофітоценозах, на другому місці – енергія грунту, зосереджена в гумусі, який є планетарним акумулятором асимільованої сонячної енергії і забезпечує раціональне її використання в природних фітоценозах.

Україна володіє неоціненим національним багатством – найродючішими грунтами, що становлять 70% ґрунтового покриття країни. Займаючи лише 4% світового материку, вона має 12% найкращих чорноземних грунтів, благоприємний біокліматичний потенціал для розвитку рослинництва. За належних технологій на українських ґрунтах можна отримувати урожайність зернових культур в середньому 6-7 т/га, цукрових буряків 60-70 т/га та відповідні урожаї інших польових культур. Ця особливість аграрного потенціалу природно визначає об'єктивний статус України як розвиненої аграрно-промислової держави, а не навпаки.

В Україні і її Степовій зоні за радянського періоду і тепер застосовуються деструктивні для ґрунтів і навколишнього середовища технології в рослинництві і землеробстві. В результаті екологічно не обгрунтованої інтенсифікації сільськогосподарського виробництва, загрозливі деструктивні зміни екосфери відбуваються в структурах таких головних життєдайних факторів, як грунти, водозабезпечення рослин, тепловий і світловий режими. Основні проблеми рослинництва Степу обумовленні наступними негативними явищами:

• • Дегуміфікація Грунтів означає втрату органічної речовини гумусу – головного фактора ґрунтової структури, що визначає рівень природної (потенційної) родючості грунту як базової основи рослинництва. Нині середньорічні втрати гумусу чорноземів в Україні прискорено збільшуються і перевищують 1 τ/ra (І.С. Крупенніков). Деградація чорноземів з причини дегуміфікації виникає після залучення ґрунтів у таке сільськогосподарське виробництво, за якого порушується природний динамічний баланс ґрунтоутворення. При цьому у грунті формується від'ємний баланс, коли втрати енергії гумусу в результаті відчужування біомаси з урожаєм майже втричі перевищують її відновлення за рахунок розпаду рослинних рештків, внесення органічних і мінеральних добрив. Ситуація зумовлена тим, що впродовж багатьох десятиліть використання земельних угідь не компенсувалося технологічними заходами з відтворення, поновлення і підвищення родючості ґрунтів.
• • Прискорення ерозійних процесів – одна із основних причин деградації земель, площа яких в Україні щороку збільшується на 80-100 тис. га. Деградація виникає внаслідок ущільнення ґрунтів сільськогосподарською технікою, застосування екологічно шкідливих прийомів обробітку грунту, ігнорування розширеного відтворення родючості ґрунтів, ґрунтозахисних заходів від водної, вітрової, іригаційної, пасовищної і техногенної ерозії, від забруднення важкими металами, радіонуклідами, пестицидами, від втрати гумусу внаслідок дегуміфікації, підтоплення, аридізації, засолення, осолонцювання, агрофізичної та фізико-хімічної деградації.
• • З екологічних проблем України у галузі землеробства (а відтак і рослинництва), вчені-екологи також виділяють: проблему екологічно безпечного застосування агрохімікатів; екологічну оцінку раціонального рослинництва (землеробства); екологічне обгрунтування заходів та систем механічного обробітку грунту; екологізацію систем землеробства; екологічний моніторинг агроландшафтів.
• • Нехтування дотриманням польових сівозмін – найголовніша проблема сучасного рослинництва. Причиною нехтування системою науково обгрунтованого чергування культур у сівозміні стала гонитва за надприбутками шляхом вирощування високоліквідних суперенергетичних, а тому дуже виснажливих для грунту культур, таких як соняшник, зернові, ріпак, цукровий буряк тощо. Застосування надвисоких доз добрив, пестицидів, а також нових продуктивних сортів і гібридів у негалузевих господарствах забезпечувало при цьому на нетривалий тимчасовий період ріст урожайності в рослинництві. Разом з тим інтенсифікація рослинництва на техногенній основі спричинила серйозні екологічні проблеми.

У природних фітоценозах з багатовидовим угрупованням рослин життєві і продуктивні процеси оптимізуються за рахунок саморегуляції, в основі якої діє закон аллехопатії. За цим законом рослини взаємно позитивно впливають одна на одну внаслідок виділення ними в навколишнє середовище різних органічних речовин, які формують природні умови самозахисту фітоценозу.

У промислових сільськогосподарських посівах система науково обгрунтованих сівозмін, в результаті ротаційного кругообігу багатьох видів рослин на одному полі, у великій мірі компенсує втрати природних чинників грунтоутворення, родючості ґрунту, продуктивності рослинництва, забезпечує природно-економічну рівновагу в агроценозах.

Відмова від науково обгрунтованих сівозмін і заміна їх моно чи беззмінною культурою вирощування в Україні викликає: втрати гумусу; грунтовтому (нагромадження токсичних речовин); процес дефляції (руйнування і знесення ґрунту вітром), переущільнення ґрунтів. У кінцевому результаті погіршуються фізико-хімічні властивості і знижується родючість грунту, а у сільськогосподарській продукції нагромаджуються токсичні речовини. Збільшується ріст забур'яненості посівів; масове накопичення специфічних хвороб і розмноження відповідних шкідників, зумовлює необхідність застосування інтенсивної хімікалії (яка забруднює навколишнє середовище). Виникає процес негативної одновидової аллехопатії, один з основних чинників дестабілізації екологічної рівноваги в агроценозах. Відомо, що жоден біологічний вид не може існувати в середовищі, заснованому на відходах його життєдіяльності (В.В. Лихочвор, 2004).

Науково обґрунтовані сівозміни позитивно впливають на всі життєві функції рослин і на процеси в грунті. їх значення багатогранне і оцінюється з різних поглядів: агротехнічного, організаційно-господарського та економічного.

Визначальним є агротехнічне значення сівозмін, суть його полягає у стимулюванні природних процесів розширеного відтворення родючості грунту, забезпеченні умов для раціонального використання орних земель, техніки, робочої сили.

Впровадження правильних сівозмін саме по собі, діє як фактор підвищення урожайності. За інформацією В.Ф. Петриченка, М.Я. Бомби та ін. (2011) у 30-річних дослідах бувшої Миронівської селекційно- дослідної станції приріст урожаю цукрових буряків в науково обгрунтованій сівозміні становив 105-120%, від застосування мінеральних добрив – 34-44%, озимої пшениці – відповідно 61-91 і 29-52%. Ефективність сівозмін з часом зростає. У шестипільній зерно-буряковій сівозміні через кожну з трьох ротацій культур урожайність озимої пшениці зростала на 35,7-19,5%, а цукрових буряків на 17,2-7,6%. Найвищу ефективність сівозміни забезпечують у розумному поєднанні з іншими науково обґрунтованими технологічними прийомами у рослинництві.

• Необгрунтоване надмірне застосування високих доз мінеральних добрив і пестицидів. У ґрунтах степової території України з початку аграрного виробництва домінує процес дегуміфікації – втрати органічної частини грунту внаслідок відчуження біомаси з урожаєм. Коли вміст гумусу в ґрунтах становив 8-12 і навіть 14-16%, мисливський (хижацький) спосіб землеробства "посіяв-пожав" був для тієї епохи економічно вигідним і достатньо продуктивним – урожай 100%-во формувався за рахунок "свята-святих" Грунту – органічної речовини, яка, мінералізуючись забезпечує рослини всіма необхідними елементами таблиці Менделєєва. За 300-500-літній період дефіцитного балансу гумусу його вміст у грунті Степової зони знизився в 3-5 разів, зумовлюючи одночасне значне зниження урожайності.

З метою компенсації в грунті енергії, втраченої з відчуженою біомасою урожаю у пригоді стали мінеральні добрива, які лише частково покращують екологічну рівновагу. На середньо забезпечених гумусом ґрунтах привнесення мінеральних добрив урожай озимої пшениці підвищився на 26-35%, тоді як від внесення компенсаторної норми органічних – на 42-61%. Почався період активного виробництва і застосування мінеральних добрив і пестицидів, що навіть без наукового обгрунтування їх внесення обумовило суттєве підвищення урожайності. Разом з тим непродумане захоплення великими дозами добрив та пестицидів створило ряд екологічних проблем, що порушують природну біологічну рівновагу в грунті й в екосистемі.

Разом з надлишками добрив і пестицидів у грунт та навколишнє середовище поступають баластні речовини – хлориди, сульфати, нітрати, важкі метали, радіонукліди, хлор, фтор, свинець тощо. Ці інгредієнти захисту рослин зумовлюють нагромадження в агроекосистемі токсичних речовин, які шкідливі не тільки для рослин і мікробного ценозу грунту, а й для здоров'я людей і тварин.

Техногенний прес на ґрунти Степу в результаті промислових викидів і бездумного застосування мінеральних добрив і пестицидів знижує родючість грунту, забруднює навколишнє середовище (річки, озера, підземні води, повітря), погіршує якість вирощуваної продукції. За результатами досліджень Інститут грунтознавства і агрохімії ім. О.Н. Соколовського НААН України екологічна ситуація особливо ускладнюється в Дніпропетровській, Запорізькій, Донецькій та Харківській областях, де умови складаються шкідливі для навколишнього середовища та здоров'я людини.

Дуже токсичними є важкі метали.

Особливо великій вміст токсичних речовин і важких металів у пестицидах, до складу яких входять такі метали як ртуть, мідь, залізо, олово, свинець, арсен, цинк, алюміній тощо. З фосфорними добривами разом із солями фосфорної кислоти потрапляють мідь, цинк, кадмій, хром, кобальт, свинець, нікель, ванадій, стронцій, уран-238, торій-226, свинець-210, полоній; із фосфогіпсом – марганець, стронцій, натрій, калій, барій, рідкоземельні елементи, а з хімічним меліоратором томасшлаком – свинець, залізо, хром і фосфор. Тяжкі метали, попадаючи через рослину в організм людини з їжею, слабо виносяться з організму, визивають тяжкі захворювання онкологічного, серцевосудинного та іншого характеру.

Високі дози азотних добрив провокують у ґрунті, грунтових водах, у сільськогосподарській продукції надмірний вміст нітратів, нітритів, які теж шкідливо впливають на здоров'я людини.

Встановлено, що навіть за умов повного забезпечення рослин мінеральним азотом урожай у значній мірі (на 40-50%) формується за рахунок азоту, що походить з гумусових речовин грунту. Тому без повернення в ґрунт цієї частини поживних речовин у складі органічної маси, навіть за інтенсивного застосування мінеральних добрив, баланс гумусу буде неминуче від'ємним (І.Д. Примак та ін., 2010, з посиланням на О.М. Ликова, 1984).

Отже мінеральні добрива не компенсують втрати гумусу на формування урожаю, а лише частково забезпечують енергією отримання його додаткових прибавок. У природних фітоценозах баланс гумусу завжди позитивний, відбувається постійне його нагромадження в грунті в результаті переважання процесів синтезу органічної речовини над розкладом. Цим святим природним шляхом має йти людство, організовуючи землеробство (рослинництво) як основу своєї життєдіяльності.

Розширене відтворення родючості грунтів повинно стати вузловою проблемою рослинництва (землеробства) Степової зони України. Вирішення проблеми можливе через створення (або повернення до бувшої системи) великих багатогалузевих виробничих сільськогосподарських кооперативів: з землекористуванням від 3,0 тис. і більше тис. га (НААН України, 2010); організацію екологобезпечного землекористування в цих господарствах шляхом обов'язкового впровадження науково обгрунтованих сівозмін; використання сидератів, органічних добрив, побічної органічної продукції, наземних решток фітомаси попереднього урожаю, соломи, бобово-злакових травосумішок тощо. Ці та інші заходи є складовими прийомами органо- біологічної системи "органічного землеробства" як найбільш успішного альтернативного напряму в Україні.