Головні принципи біологічного землеробства в Україні

Альтернативне, або біологічне, землеробство – це система методів, у якій приділяють більше уваги екологічним закономірностям при організації виробництва сільськогосподарської продукції, ніж того потребують традиціїні форми господарювання.

Основними ознаками альтернативного землеробства є відмова від застосування легкорозчинних мінеральних добрив, у першу чергу азотних, а також синтетичних засобів захисту рослин, стимулювання біологічної активності ґрунту, включаючи широке використання органічних відходів рослинництва і тваринництва, компостів, зелених добрив і фіксації атмосферного азоту бульбочковими бактеріями.

Кінцева мета альтернативного землеробства – одержання екологічно чистої продукції рослинництва і тваринництва. Альтернативне землеробство не означає повернення до старої екстенсивної технології, хоч і не виключає використання окремих її елементів.

Раніше ми розглянули головні підходи до розробки і масштаби впровадження альтернативного землеробства за кордоном.

Останнім часом учені України роблять спробу обґрунтувати концепцію біологічного землеробства щодо умов нашої держави. Зокрема інститути Української академії аграрних наук розробили науково обґрунтовані методи ведення землеробства на біолого-екологічних принципах, які передбачають, що науково обґрунтоване вирішення цього питання спирається на закон незамінності та рівнозначності факторів продуктивності рослин, а також взаємодію цих факторів (від простої до складносумарної).

Так, через удосконалення структури посівів зернових культур у зонально-регіональних межах можна створити, а потім і реалізувати найвищий біологічний потенціал господарства в кожній зоні чи регіоні.

Важливою є великомасштабна оптимізація загального агрокліматичного й ґрунтового потенціалів інтенсифікації землеробства. Це стосується регулювання водного балансу території (зрошення, осушення, залісення), меліоративного поліпшення кислих і засолених ґрунтів, здійснення підходу до оптимізації умов формування інтенсивних посівів за допомогою концепції ідеального типу рослин та посівів.

Важливою є оптимізація використання біологічного потенціалу продуктивності нових сортів та гібридів.

Передбачається впровадження сівозмін з обов'язковим включенням бобових трав і сидератів; обмеження застосування мінеральних добрив, насамперед азотних, з переходом на локальний спосіб внесення туків, який дає змогу зменшити їх норми на 30 – 50 % порівняно з тими, що рекомендуються для інтенсивних технологій; підвищення норм внесення гною, які забезпечують бездефіцитний баланс гумусу; використання комбінованої системи обробітку ґрунту; перехід на біологічні методи захисту рослин.

Слід відзначити, що чимало з поставлених питань уже частково вирішені, тому з метою конкретизації цих напрямів розглянемо їх детальніше. Так, велика роль у здійсненні загальних принципів біологізації та екологізації рослинництва належить сівозмінам. Науково обґрунтоване чергування культур у сівозмінах є головним у забезпеченні й підтриманні фітосанітарного благополуччя полів та посівів, екологічно найчистішим заходом проти поширення бур'янів, шкідників і хвороб, джерелом збагачення корисної ґрунтової мікрофлори, органічних речовин ґрунту, збагачення, його на азот, підтримання на оптимальному рівні загального балансу вологи в межах не тільки сівозміни, а й усього агроландшафту чи навіть агроекосистеми.

У біологічному землеробстві рекомендується використовувати класичний принцип побудови сівозмін на основі правильної організації території та оптимальної структури площ для конкретних ґрунтово-кліматичних умов кожного господарства. До сівозміни вводять культури з чергуванням за типом правильної плодозміни.

Для умов недостатньої зволоженості планується 10 – 15 % чистих парів з метою гарантування сталих урожаїв озимої пшениці.

Азот до біологічного циклу включають шляхом використання в основних посівах сівозмін багаторічних бобових трав люцерни і конюшини, які нагромаджують у біомасі до 200 – 300 кг/га біологічного азоту, тоді як однорічні бобові культури здатні нагромаджувати його 60 – 100 кг/га.

Насичення сівозміни азотофіксуючими культурами до 20 – 30 % дає змогу на 25 – 30 % зменшити внесення мінеральних азотних добрив.

Великого значення надають включенню до сівозміни посівів післяукісних і післяжнивних культур. Збагачуючи ґрунт на органічну речовину, поліпшуючи його азотний режим і фітосанітарний стан, вони надійно захищають ґрунт від ерозії і сприяють більш ефективному використанню біологічного потенціалу природних ресурсів. Проміжні культури, посіви яких повинні займати не менше як 15 – 20 %, необхідно вирощувати в районах достатнього зволоження та при зрошенні. На легких ґрунтах Полісся рекомендуються бобові сидерати – люпин, серадела, буркун.

Такий ґрунтово-екологічний підхід до організації сівозмін спрямований на забезпечення раціонального використання земельних ресурсів, охорони ґрунтів і навколишнього середовища.

Внесення органічних добрив у біологічному землеробстві повинне забезпечити позитивний баланс гумусу при таких нормах гною: у Степу – 8 – 10 т/га, Лісостепу – 10 – 19, на супіщаних і суглинкових ґрунтах Полісся – 12 – 18 т/га.

У межах кожного інтервалу норма органічних добрив змінюється з урахуванням насиченості сівозміни багаторічними травами і просапними культурами. Крім підстилкового гною, біологічне землеробство передбачає широке застосування інших видів органічних добрив – рідкого гною, зеленого добрива, соломи, торфу, сапропелю, пташиного посліду тощо.

Зелене добриво одержують при заорюванні в ґрунт рослинної маси спеціально висіяних для цього рослин-сидератів. Воно сприяє підтриманню бездефіцитного балансу гумусу. Ефект від заорювання в ґрунт 150 – 200 ц/га зеленої маси післяжнивної бобової культури рівнозначний внесенню 20 т гною на 1 га ріллі. Застосування сидератів у проміжних посівах потребує незначних трудових витрат.

На зелене добриво вирощують переважно бобові культури, здатні зв'язувати азот повітря і збагачувати ним ґрунт. Крім того, багато які бобові рослини, що мають сильну кореневу систему, добре розпушують ґрунт і переносять в орний шар поживні речовини з більш глибоких шарів.

На Поліссі як сидеральні добрива використовують люпин багаторічний, люпин кормовий, гречку, горохо-вівсяну сумішку, вико-вівсяну сумішку, гірчицю, редьку олійну, буркун білий та інші культури.

Сидеральні культури загортають у ґрунт пізно восени або навесні переважно з фосфорно-калійними добривами в поєднанні з подрібненою соломою та іншими відходами рослинництва. Ефективне й екологічно виправдане перенесення частини азотних добрив з основного під сидеральну культуру.

Сидерати підвищують доступність для рослин ґрунтових фосфатів, знижують газоподібні втрати азоту, вимивання нітратів, запобігають їх нагромадженню в рослинницькій продукції.

Важливим джерелом органічної речовини для поліпшення балансу гумусу є солома та інша побічна рослинницька продукція, її застосовують для підстилки, компостування з гноєм, пташиним послідом тощо, а також загортають у ґрунт у подрібненому вигляді. Для прискорення розпаду на 1 т соломи та інших відходів рослинництва, залишених на поверхні ґрунту поля, додають 7 – 10 кг/га азотних добрив або 6 – 8 т/га рідкого гною.

Торф використовують як підстилковий матеріал, для приготування торфогнойових і торфопослідних компостів, у теплично-парниковому господарстві, у виробництві торфомінеральних добрив.

Торф, що є цінним азотним добривом, містить від 1 до 4 % азоту. Вміст фосфору в торфах середньої зольності не перевищує 0,5 %. Усі торфи бідні на калій. При агрохімічному аналізі торфу велике значення має вміст у ньому кальцію.

При виготовленні торфогнойових компостів компоненти змішують у співвідношенні 1:1.

Сапропель характеризується високим вмістом органічної речовини, азоту, зольних елементів, а також містить мікроелементи. Все це робить сапропель цінним органічним добривом, дешевим і доступним для господарств, які розміщені поблизу від місць його залягання. Застосування сапропелю рентабельне при вивезенні на відстань не більше 20 км від місця його видобування. Сапропель використовують як у чистому вигляді, так і у вигляді різних компостів після його проморожування і провітрювання в буртах не менше одного року.

Водночас із посиленням ролі органічних добрив при переході на методи біологічного землеробства не передбачається повної відмови від застосування мінеральних добрив, вапна, гіпсу та мікроелементів. Стосовно біологічного землеробства, кількість внесених мінеральних добрив повинна компенсувати винос поживних речовин урожаєм. Норми внесення їх мусять бути оптимально мінімальними і відповідати принципу „розумної достатності”, який забезпечуе сталу продуктивність рослинництва, екологічно чистий стан навколишнього середовища, продуктів харчування і кормів. Цього досягають шляхом зменшення норм мінеральних туків, рекомендованих для інтенсивного землеробства, на 30 – 40 %.

Екологічна чистота продукції, зокрема при використанні мінеральних добрив, нині досягається на основі роздрібненого внесення азотних добрив. Вона обов'язково включає чіткі розрахунки загальної потреби азоту на програмований урожай з урахуванням на основі конкретних агрохімічних визначень надходження азоту з ґрунту; внесення ж його з мінеральними добривами чітко дозується залежно від вивчених потреб у кожний окремий період росту й розвитку рослин, від фактичного стану посівів та ходу продукційних процесів у конкретних і передбачуваних погодних умовах. Норми внесення щоразу уточнюють за результатами оперативно проведених ґрунтової та листкової діагностики.

Роздрібнене внесення азотних добрив повністю виключає їх негативний екологотоксикологічний ефект, а локальний спосіб внесення дає змогу зменшувати норму мінеральних добрив на 25 – 35 %.

Оптимізації азотного живлення можна також досягти за рахунок ширшого впровадження біологічних способів його регулювання, які забезпечують максимальне нагромадження атмосферного азоту в ґрунті, враховуючи при визначенні норм азотних добрив унікальну здатність багаторічних трав і однорічних бобових культур до азотфіксації, а також нормативні показники надходження азоту з атмосферними опадами, втрати його при денітрифікації, вимиванні та внаслідок ерозії.

Азотний режим можна регулювати шляхом нітрогенізації насіння ризоторфіном. Застосування його під горох підвищує врожайність і білковість зерна відповідно на 2 – 4 ц/га і 2 – 4 %.

Основною вимогою до обробітку ґрунту при біологічному землеробстві є забезпечення природоохоронного характеру землекористування, послаблення ерозійного руйнування та переущільнення ґрунту, боротьби з бур'янами без застосування або при мінімальному використанні гербіцидів.

Ґрунтозахисні способи обробітку ґрунту ми розглянули раніше. Пригнічення всіх біотипів бур'янів може забезпечити науково обґрунтоване чергування культур у сівозмінах. Наприклад, у Степу і Лісостепу України в добре розвинених посівах озимої пшениці завжди пригнічуються пізні ярі бур'яни (мишій сизий і зелений, плоскуха звичайна, щириця). З іншого боку, для великої групи зимуючих бур'янів (дескурайнія софії, сухоребрик високий, талабан польовий тощо) створюються несприятливі екологічні умови в посівах кукурудзи, соняшника та інших просапних культур. Саме тому при дотриманні відповідного чергування цих культур у сівозміні можна планомірно з найменшими витратами коштів і матеріальних ресурсів створити несприятливі умови для різних біотипів бур'янів. За даними багаторічних дослідів Інституту кукурудзи УААН, у ланках сівозмін озима пшениця – озима пшениця або кукурудза в кукурудзі завжди було більше на 12 – 25 % зимуючих та пізніх ярих бур'янів, тому зернова продуктивність цих ланок зменшувалася на 1,5 – 7 % порівняно з таким чергуванням культур: озима пшениця – кукурудза на зерно або кукурудза на силос – озима пшениця.

Дуже важливо забезпечити правильне зберігання підстилкового гною щільним „гарячим” способом у спеціально обладнаних гноєсховищах або вкритих землею, торфом чи соломою польових буртах, а також обробку рідкого і напіврідкого гною аміачною водою з розрахунку 10 л на 1 т.

За даними масових аналізів, у кожній тонні обстеженого гною виявлялося від 0,25 до 200 млн. шт. насіння бур'янів. При використанні такої органіки на кожен гектар оранки вноситься від 2,5 до 5 млн. насіння бур'янів, або 250 – 500 шт. на 1 м². Задовільним за чистотою вважається гній, в якому міститься менше як 100 тис. насіння бур'янів. До такого стану він може бути доведений при зберіганні щільним способом протягом 3 – 4 місяців у весняно-літній або 5 – 6 місяців в осінньо-зимовий період. Проти бур'янів використовують також механічні та біологічні заходи. Так, ефективним є комплекс заходів боротьби з бур'янами шляхом дво-, триразового лущення стерні та диференційованого проведення основного обробітку ґрунту. Наприклад, в умовах достатнього зволоження ґрунту проведення дво-, триразового лущення стерні у поєднанні із зяблевою оранкою зменшує засміченість посівного шару ґрунту на 40 – 60 %.

В овочевих сівозмінах першочергове значення в боротьбі з бур'янами має впровадження напівпарового обробітку ґрунту, який поєднує післязбиральне лущення стерні, зяблеву оранку та поверхневий обробіток ґрунту шляхом культивації, боронування або дискування. При значній забур'яненості полів в усіх зонах України може бути ефективним перенесення строків сівби таких культур, як соняшник, кукурудза, просо, гречка, на більш пізні для знищення сходів бур'янів боронуванням та культивацією.

У Лісостепу основний спосіб боротьби з бур'янами – система зяблевого та напівпарового обробітку ґрунту. У західних районах цієї зони застосовують посіви проміжних культур.

У Степу перевагу надають полицевому обробітку в поєднанні з чизельним розпушуванням. При підвищеній забур'яненості не виключається й проведення напівпарового обробітку. Під час догляду за посівами доцільне коткування.

Слід відзначити, що одним з головних чинників вирощування кукурудзи без використання гербіцидів у ряді країн Західної Європи є також використання проміжних культур, які висівають не пізніше середини серпня. Серед них гірчиця, редька олійна, злакові та бобові трави. За зиму їх надземна маса відмирає і весною її заробляють у верхній шар ґрунту фрезою. Цей мульчуючий шар забезпечує швидке прогрівання орного шару ґрунту, що сприяє дружному проростанню насіння бур'янів, які знищуються передпосівним обробітком ґрунту, а також проведенням агротехнічних заходів після сівби. Забур'яненість посівів при цьому зменшується на 38 – 63 %.

Одним із засобів біологізації інтенсивних технологій є ефект агрофітоценології.

Якими б не були значними можливості оптимізації структури посівів і сортів, сам потенціал їх продуктивності, особливо рівень його реалізації, в значній мірі обмежується однобічністю фізіолого-біохімічних складових цього потенціалу, а також, що дуже важливо, неповнотою використання природних і агротехнічних факторів продуктивності. В цілому все це призводить до меншої адаптації окремо взятої культури чи сорту, різкого зниження їх продуктивності при погіршених погодних умовах, виникненні інших біотичних та абіотичних стресових ситуацій. У результаті посіви окремих культур чи сортів нездатні повністю використовувати можливості кожного окремого поля, їх продуктивність недостатньо стійка за роками вирощування. У зв'язку з цим в одновидових чи односортових посівах можуть швидко поширюватися хвороби аж до рівня епіфітотії.

Однотипність структури посівів, однобоке наповнення просторових об'ємів фітометричними елементами структури зменшують безпосередність контакту з джерелами живлення, нездатні до достатьно активного формування і використання елементів фітоклімату. Зіставлення цих недоліків, зведених до окремої культури чи сорту агроекосистеми, з життям і реакціями природних фітоекосистем свого часу створило ідею штучного створення спочатку багатовидових, а потім і багатосортових посівів сільеькогосподарських культур, тобто ідею агрофітоценології. Забігаючи наперед, підкреслимо, що тепер набула визнання і поширення не тільки ця ідея, але і її практичне застосування.

В основу цієї ідеї й практики агрофітоценології покладено бажання й можливість створення таких культурних посівів із різних видів культур чи сортів, які мають свої особливості продукційного процесу та використання умов продуктивності, є більш урожайними, але не викликають значних ускладнень щодо технології вирощування й використання їх продукції. Ефект їхнього застосування, як тепер безперечно доведено в світовому рослинництві, є у чистому вигляді біологічним, тобто тут створюється і реалізується один із найбільш екологічно чистих напрямів інтенсифікації рослинництва.

Тепер теорія й практика формування ефективних агрофітоценозів ученими Інституту землеробства УААН (Дегодюк Е.Г., Плішко А.А., Козлов М.І.) доведена до рівня легкоздійснених відносно небагатьох, але добре обґрунтованих принципів. Основними з них є агрокліматична відповідність та адаптаційна різнобічна реакція культур (сортів), що залучаються до ценозів, певним умовам господарства (поля); достатній рівень гетерогенності всієї сукупності агробіологічних параметрів і властивостей культур (сортів) у поєднанні з їх біологічною й технологічною сумісністю; технологічна простота формування; вирощування і збирання сумісних посівів; агроенергоекономічна доцільність і ефективність.

Ці принципи добре опрацьовані та втілені при формуванні кормових агрофітоценозів не тільки в лукопасовищному, але й у польовому кормрвиробництві. Широко відомі у світовій практиці інтенсивного кормовиробництва дуже різноманітні й ефективні злаково-бобові сумішки, зокрема кукурудзи з соєю, кормовими бобами, кормовими люпинами та ін. Відомі також міжвидові сумішки зернобобових (люпинів з горохом, соєю, сераделою, кормовими бобами тощо).

Сприятливими в екологічному і економічному відношенні є смугові посіви гречки з просом. При цій технології їх засівають рядками, що чергуються, з міжряддям 45 см. Таке розташування рядків рослин сприятливо впливає на їх водний режим. Гречка – більш вологолюбна культура, а просо більш посухостійке. Рослини гречки забирають деяку кількість вологи у рослин проса, не завдаючи їм суттєвої шкоди. При цьому гречка більш інтенсивно розвивається, у неї довші міжфазні періоди і вегетаційний період порівняно з чистими посівами. Фотосинтетична діяльність рослин сумісних широкорядних посівів проходить більш тривалий час, поліпшуються плодоутворення і наливання зерна, що позитивно впливає на врожай гречки. За даними М.Г. Івахненка (1984), урожайність гречки при такій технології збільшується на 6 – 7 ц/га, значно поліпшується фітосанітарна ситуація в посіві.

Вченими Інституту землеробства УААН розроблені агрофітоценози на основі гетерогенних сортів однієї і тієї ж культури – міжсортові агрофітоценози. Розрахунки показують, що підвищення коефіцієнта використання ФАР ще на 1,5 – 2 % знаходиться в межах можливостей потенціалу продуктивності вже існуючих сортів та інтенсивних технологій їх вирощування і відкриває шлях до перспективи підвищення врожайності зернових до 150 ц/га. Одним із шляхів якраз і є використання ефективності міжсортових сумішок зернових культур.

За кордоном при формуванні міжсортових агрофітоценозів зернових культур переважно орієнтуються на підвищення їх стійкості проти найбільш поширених хвороб і вилягання. Інші фактори тут ретельно не вивчають. Такий напрям хоч сам по собі й недостатній, проте чи не найбільш ефективний з точки зору екологізації рослинництва в розвинутих країнах Заходу, де раніше і гостріше постали питання екологічної кризи як наслідок швидкого науково-технічного прогресу та індустріалізації.

Найбільші науково-експериментальні розробки в Україні та за кордоном нагромаджено про сортосумішки озимої пшениці (Резник О.І., Кравченко Л.О. та інші), в основу яких покладено створення багатоярусного посіву за рахунок використання двох чи трьох сортів-компонентів, що значно відрізняються за висотою рослин. При цьому головним компонентом є менш високорослий сорт (його норма висіву становить 75 % оптимальної для чистого посіву, або навіть повна норма – 100 %). Насіння доповнюючого компонента (більше високорослого) висівають у кількості 50 або 25 % від повної норми його висіву в чистих посівах. У разі застосування трикомпонентної сумішки два доповнюючі сорти-компоненти домішують нормою висіву в сортосумішках. Зрозуміло, що поєднання в сортосумішках різних за висотою сортів треба робити з урахуванням також і інших біологічних властивостей, зокрема стійкості проти вилягання, ураження хворобами та пошкодження шкідниками, реакції на погодні умови, показників якості зерна, збігання строків достигання тощо.

Так, за багаторічними даними Інституту землеробства УААН, коефіцієнт використання ФАР у кращих із сумішок зростає на 10 – 15 %, підвищується їх стійкість проти хвороб та вилягання (ураження рослин кореневими гнилями зменшувалося на 8,0 – 24,5 %, посіви не вилягали або вилягання зменшувалося на 2 – 3 бали). Це сприяло приросту врожаю на 3 – 8 ц/га.

Зростання стійкості проти хвороб та вилягання зменшує пестицидне навантаження інтенсивних технологій і сприяє одержанню екологічно чистої продукції.

Створення більшого видового різноманіття рослин в агробіоценозах забезпечує підвищення ефективності місцевих ентомофагів (корисних комах, що знищують шкідників) внаслідок створення більш сприятливих умов для їх життєдіяльності. Це хижі жужелиці, журчалки, сирфіди, тахіни, кокцинеліди, мурашки, павуки тощо. Нині розроблені спеціальні заходи підвищення біологічної активності природних ентомофагів. До них можна віднести насамперед нектароноси, розміщені більш-менш рівномірно по території господарства. Кращі з них – фацелія, гречка, гірчиця, насіння моркви, пастернаку, петрушки, соняшник, еспарцет та ін.

Згідно з даними вітчизняних та закордонних авторів, якщо в сівозміні є медоноси, кількість комах, які знищують шкідників, збільшується в 8 – 10 разів. Сівба фацелії смугами через 50 м серед капусти дає можливість зовсім не застосовувати хімічних заходів боротьби з капустяними біланами та капустяною попелицею.

Отже, ефект агрофітоценології за своєю природою є біологічним заходом без будь-яких екологічних застережень і в багатьох випадках його можна легко реалізувати в інтенсивних технологіях, значно зменшити або зовсім виключити їх пестицидне навантаження.

Підсумовуючи викладене, можна з певністю констатувати, що вже нині досліджені й рекомендовані виробництву заходи щодо ведення землеробства на альтернативній основі дають можливість довести інтенсифікацію рослинництва за показниками врожайності, якості й екологічної чистоти до досить високого рівня.

Приклад інтенсивної біологізації землеробства в Україні існує у сільськогосподарському акціонерному товаристві „Обрій” Щишацького району Полтавської області. У господарстві виходять із загальновідомого положення про те, що одним з головних завдань біологічного землеробства є створення у верхньому 12 – 14-сантиметровому шарі ґрунту якомога кращих умов для роботи мікроорганізмів. А добитися цього можна лише не перевертаючи цей шар, систематично мульчуючи його післяжнивними рештками, органічними добривами. Це питання вирішили, вносячи 13 т/га органічних добрив, 9 т в перерахунку на органіку дають післяжнивні рештки, а також сидеральні культури після збирання ранніх зернових.

Загальновідомо, що найважливішими чинниками здоров'я землі є вміст гумусу і наявність дощових черв'яків. Вміст гумусу з 1976 р., коли почалося впровадження біологічного землеробства у господарстві, 1991 р. зріс від 4,3 до 5,2 %, а кількість дощових черв'яків за цей час зросла втроє.

У 1992 р. вчені Національного аграрного університеті (Шикула М.К., Доля М.М., Гнатенко О.Ф., Заїка В.В.) розробили екологічний паспорт, який всебічно характеризує кожне поле, дає господарству наукове обґрунтування для вирощування і право реалізації екологічно чистої продукції рослинництва і тваринництва.