Ці та інші негативні наслідки хімізації землеробства сприяли виникненню теорії так званого біологічного (органічного, альтернативного, екологічного тощо) землеробства, заснованого на відшкодуванні виносу поживних речовин за рахунок інтенсивного біологічного круговороту. Одержувати високі врожаї планується тільки за допомогою органічних добрив і біологічного азоту, впровадження правильних сівозмін з обов'язковим травосіянням і більш широким застосуванням зелених добрив.
Нині біологічне землеробство знаходить поширення у багатьох країнах світу. Особливо популярне воно серед фермерів Західної Європи. Його мета полягає у виробництві корисних для здоров'я людини високоякісних продуктів харчування у достатній кількості.
Основні принципи біологічного землеробства: відмова від застосування легкорозчинних мінеральних добрив, особливо мінерального азоту, а також від захисту рослин і боротьби з бур'янами із використанням хімічних синтетичних препаратів; стимулювання біологічної активності ґрунту, біологічних засобів захисту й механічної боротьби з бур'янами. Угорський науковець Ф. Крокі (1985) так сформулював основний принцип біологічного господарювання: живі організми сільськогосподарської біосфери цілком залежать одне від одного, оптимальне й здорове виробництво продуктів може бути досягнуто тільки при збереженні агроекологічної рівноваги.
У рамках біологічного землеробства допускається використати, крім органічних добрив і сидератів, певну кількість інших добрив і засобівзахисту рослин.
На початку 80-х років у Швейцарії налічувалося понад 1000 підприємств, що займали 11 800 га, які працювали на принципах біологічного землеробства. Це майже 1% загальної сільськогосподарської корисної площі (крім альпійських луків).
У багатьох країнах Заходу біологічному землеробству приділяється велика увага, учені обговорюють досить суперечливі дані. І хоч вважається, що при біологічному землеробстві можна одержувати сільськогосподарську продукцію високої якості, яка реалізується за підвищеною ціною (на 10-20%), повний перехід на біологічне землеробство може знизити врожайність сільськогосподарських культур як мінімум на 15%. Проте альтернативне землеробство має право на існування, особливо в аматорському садівництві й городництві.
Нині Україна взяла на себе зобов'язання дотримуватися міжнародних принципів сталого розвитку (Йоханесбург, 2002). Основним практичним напрямом сталого розвитку у галузі сільського господарства є «органічне агровиробництво».
Попри існуючі труднощі, галузь органічного агровиробництва набирає обертів в Україні. Вже існує певна категорія людей (до 5%), здебільшого мешканці великих міст, які з певних причин прагнуть споживати органічні (екологічно чисті) продукти, і готові платити за це немалі гроші. Вони утворюють певну початкову нішу для поширення органічних продуктів в Україні. Створюються також сприятливі умови для виходу продукції такого типу на міжнародний ринок.
Особлива роль у біологічному землеробстві приділяється зеленому добриву. Зелене добриво (сидерація) - це спеціальні посіви культур, рослинну масу яких частково або повністюзаорюють у ґрунт для підвищення його родючості. Сидерати мають важливе значення у біогосподарствах, коли їхвикористовуютьяк проміжні культури. Виростаючи між основними культурами в сівозмінних полях, сидерати затінюють ґрунт, пригнічують бур'яни, виступають як фітосанітари, перешкоджають водній та вітровій ерозії, підвищують біологічну активність ґрунту, поліпшують її агрохімічні, водно-фізичні властивості й структуру. Вони позитивно впливають на якість вирощуваної продукції. Більшим резервом у збільшенні приходу біологічного азоту повинні стати бобові сидерати, що використовуютьсяяк проміжні культури, які не займають самостійного поля.
Залежно від біологічних особливостей бобових рослин, фаз їхнього розвитку, властивостей ґрунту, мінерального живлення, умов вирощування й інших факторів розміри симбіотичноїазотфіксаціїбувають різними. Наприклад, люцерна фіксує з повітря 200-500 кг/га азоту, конюшина - 150-300 кг/га, багаторічний люпин - 250-400 кг/га, однорічний люпин - 150-200 кг/га, буркун білий - 200-300 кг/га, однорічні бобові (горох, вика, сераделла, соя) - до 150 кг/га. Потенціал азотонакопичення бобовим сидератом залежить від строку його заорювання (фази розвитку). Наприклад, при заорюванні багаторічного люпину 10 травня в центральній і північно-східнійчастинах Білорусі біологічного азоту накопичувалося 102 кг/га, а при заорюванні 1-5 червня - 285 кг/га.
Пожнивні сидерати різко знижують засміченість полів, що дозволяє до мінімуму скоротити застосування засобів хімічного захисту рослин від шкідників, хвороб і бур'янів.
У дослідженнях К. Довбана кількість бур'янів під вегетуючою картоплею на фоні заорювання багаторічного люпину в порівнянні з фоном гною різко знижувалася. Це пов'язано з тим, що із гноєм на полепопадає велика кількість насіння бур'янів (хвощ польовий, пирій повзучий, подорожник, осот польовий, молочай, чистець однорічний, ромашка непахуча, лобода розкидиста, шпергель польова, редька дика, волошкасиня).
Слід зазначити, що при додаванні до люпину гною засміченість посівів практично не збільшувалася. Імовірно, у цьому варіанті рослини гречки добре затінювали ґрунт, у результаті засміченість різко знижувалася.
Зелене добриво сприяє боротьбі із хворобами й шкідниками сільськогосподарських культур. За повідомленням А. Гончара, алкалоїди багаторічного люпину токсичні для колорадського жука, тому він не зимує на люпиновому полі. Якщо посадити на ньому картоплю, то перших два місяці на ньому практично не буває цього шкідника. Налітає він з навколишніх полів у другій половині червня, і тільки в липні щільність заселення збільшується, однак вона більш ніж удвічі нижча, ніж по інших попередниках. Хімічну обробку на таких полях рекомендується проводити вибірково.
Наведені дані підтверджують, що у разі активного використання бобових сидератів як проміжних культур можна одержувати рослинницьку продукцію без застосування мінерального азоту й пестицидів.
Сучасний стан використання
Останніми роками в Україні застосування мінеральних та органічних добрив у рекомендованих дозах - надто енергомісткий захід. Сільгосппідприємства з низьким економічним потенціалом, які не можуть забезпечити виробництво достатньою кількістю добрив, орієнтуються на вимушену біологізацію землеробства з якомога ширшим використанням місцевих ресурсів - залишенням на полях подрібненої соломи, стебел, гички цукрових і кормових буряків тощо. Тому такий дешевий та ефективний спосіб удобрення ґрунту як використання сидеральних культур знаходить все більш поширення.
Найбільш ефективне внесення сидеральних добрив, за результатами досліджень українських вчених, спостерігається при вирощуванні картоплі, кормових і цукрових буряків, кукурудзи, озимих зернових, овочевих і плодово-ягідних культур.
Завдяки сильно розвинутій кореневій системі сидерати підвищують родючість не тільки верхнього орного шару, а й більш глибоких підорних горизонтів ґрунту і підгрунту: покращується азотний режим, збільшується вміст доступних для рослин фосфору і калію, відбуваються позитивні зміни фізико-хімічного стану ґрунту, в той час як удобрювальна дія гною обмежується верхнім орним шаром ґрунту.
Найбільшу цінність для сидерації мають бобові культури. Науковими дослідженнями та виробничою перевіркою для умов Сумської області встановлена висока ефективність багаторічного люпину, буркуну білого, еспарцету; з небобових сидератів - редьки олійної, ярого ріпаку, гірчиці, райграсу однорічного, фацелії, а також багатокомпонентних сумішок окремих культур: редька олійна + гірчиця + ріпак ярий, еспарцет + райграс однорічний , овес + вика, овес + вика + гірчиця.
Залежно від місця у сівозміні найбільш доцільна проміжна (вставна) форма сидерації, яка поділяється на підсівну (підсів під основну культуру) та післяукісну і післяжнивну (посів після збирання основної культури) форми. Заорювання сидеральної маси при цьому здійснюється при зяблевій оранці під урожай наступного року. Самостійну форму сидерації слід використовувати лише у вигляді сидеральних парів під озимі культури. Під інші культури самостійне зелене добриво невигідне, адже поле залишається на рік непродуктивним.
За способом використання зеленої маси розрізняють повне використання (заорюється уся сидеральна маса), укісне (заорюється надземна маса сидератів, вирощених поза сівозміною), отавне (комбіноване). Останнє поділяється на два види: два укоси на зелений корм і зорюються пожнивно-кореневі рештки; перший укіс на зелений корм і заорюється отава другого укосу (використовується як отавно-сидеральні пари під озимі).
Дослідженнями Сумського інституту АПВвстановлено, що використання на зелений корм двох або одного укосів сидеральної культури з наступним заорюванням пожнивно-кореневих решток або отави за своїм впливом на урожайність цукрових буряків і ячменю практично не відрізнялися між собою. Тому при недостатньому забезпеченні тваринництва зеленими кормами доцільніше перед заорюванням використовувати зелену масу сидеральних культур на два укоси.
При підборі культур на зелене добриво враховують біологічні особливості рослин, зокрема відношення їх до рівня ґрунтової родючості.
Злакові культури - озиме жито, овес, райграс - переносять надлишкову кислотність ґрунту і невисокий вміст у ньому поживних речовин, добре реагують на додаткове внесення азоту. Їх можна використовувати в Поліській та перехідній зонах області.
Бобові, на відміну від злаків, краще ростуть на більш родючих ґрунтах (за винятком люпинів), не потребують додаткового внесення азоту, але погано переносять забур'яненість полів і не можуть за короткий період вегетації наростити значну біомасу. Тому найкраще використовувати підсівну їх форму, а також самостійну у вигляді сидеральних парів під озимі.
Хрестоцвіті культури краще ростуть на багатих ґрунтах, але потребують додаткового внесення азоту. Відносно невибаглива до ґрунтової родючості редька олійна. Хрестоцвіті сидерати мають короткий вегетаційний період (45-60 днів), а тому добре «вписуються» у післяжнивну форму їх використання.
В останні роки у дослідному господарстві «Центральне» Сумського інституту АПВ широкого застосування набула редька олійна як післяжнивний сидерат при вирощуванні цукрових буряків. При внесенні помірних доз азоту редька олійна за два місяці на одному гектарі нарощувала таку кількість органічної речовини, яка міститься у 30-35 т гною. Використання сидерату в поєднанні з подрібненою соломою давало можливість заорати восени під цукрові буряки в розрахунку на 1 га таку кількість органічної речовини, яка рівноцінна застосуванню 45-50 т підстилкового гною ВРХ. Урожайність цукрових буряків у цьому випадку не поступалася внесенню 40 т/га гною. Витрати на всі операції, пов'язані з внесенням добрив, при цьому знижувались на 50-55% проти застосування гною.
Таблиця 1 стане у пригоді при виборі сидеральних культур для підсівної, післяукісної або післяжнивної форм використання, де сидерати згруповані залежно від тривалості вегетаційного періоду (сходи-бутонізація-цвітіння) та вимогливості до тепла.
Таблиця 1. Тривалість вегетаційного періоду деяких сільськогосподарських культур
|
Культура
|
Вегетаційний період, днів
|
Сума ефективних температур вище +5 0С
|
|
Люпин жовтий кормовий
|
70-80
|
845-900
|
|
Люпин вузьколистий
|
60-70
|
750-850
|
|
Середела
|
80-85
|
600-700
|
|
Пелюшка, вика яра
|
50-60
|
600-700
|
|
Гірчиця біла
|
50-60
|
700-800
|
|
Гірчиця
|
55-65
|
750-850
|
|
Ріпак ярий та озимий
|
45-50
|
600-800
|
|
Суріпка озима
|
40-50
|
350-400
|
|
Суріпка яра
|
3540
|
290-350
|
|
Редька олійна
|
45-55
|
420-450
|
|
Фацелія
|
55-65
|
400-450
|
Чернігівським інститутом АПВ розроблена технологія використання зеленого добрива в аспекті біологізації землеробства, яка передбачає вирощування вузьколистого люпину в проміжних посівах після озимих і ярих зернових культур. Вона дозволяє на дерново-підзолистих грунтах за допомогою сидератів замінити внесення 30 т/га гною, на 25-30% зменшити вертикальний стік вологи, а також знизити втрату біогенних елементів з грунту та добрив: кальцію на 80-105 кг/га, азоту - на 46-60 кг/га, магнію - на 18-20 кг/га, водорозчинного гумусу - на 10-16 кг/га, більш повно використати грунтово-кліматичний потенціал зони Полісся. Чернігівським інститутом АПВ встановлені найбільш придатні для сидерації культури у зоні Полісся у проміжних висівах: підсівна, післяукісна, післяжнивна форми (табл. 2)
Таблиця 2. Придатність рослин до сидерації у проміжних посівах
|
Культури
|
Вимоги до умов вирощування
|
Норма висіву насіння
|
Коефіцієнт розмноження
|
Нагромадження біомаси, (зелена маса + корені), ц/га
|
Ступінь придатності для сидерації
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
Люпин вузьколистий
|
Н
|
200
|
15
|
240
|
XXX
|
|
Люпин жовтий
|
Н
|
200
|
4
|
200
|
X
|
|
Люпин багаторічний
|
В. в.
|
60
|
10
|
200
|
XX
|
|
Конюшина червона
|
В
|
20
|
10
|
140
|
X
|
|
Середела
|
Н
|
50
|
12
|
180
|
XX
|
|
Буркун білий
|
В.в.
|
20
|
30
|
150
|
XX
|
|
Горох
|
В
|
300
|
5
|
120
|
X
|
|
Пелюшка
|
В
|
250
|
6
|
120
|
X
|
|
Вика озима
|
В
|
60
|
7
|
160
|
X
|
|
Вика яра
|
В
|
150
|
10
|
110
|
X
|
|
Фацелія
|
Н
|
15
|
20
|
120
|
X
|
|
Овес
|
Н
|
180
|
11
|
80
|
X
|
|
Ячмінь
|
В
|
200
|
10
|
70
|
X
|
|
Озиме жито
|
Н
|
200
|
10
|
200
|
XX
|
|
Зеленоукісне жито
|
Н
|
75
|
26
|
250
|
XXX
|
|
Багаторічне жито
|
Н
|
100
|
20
|
250
|
XXX
|
|
Гірчиця біла
|
В
|
20
|
50
|
100
|
XX
|
|
Ріпак озимий
|
В
|
15
|
67
|
130
|
XX
|
|
Перко
|
В
|
15
|
53
|
150
|
XX
|
|
Редька олійна
|
В. в.
|
40
|
25
|
230
|
XXX
|
|
Райграс однорічний
|
В. в.
|
40
|
15
|
210
|
XXX
|
|
Райгарс пасовищний
|
В.в.
|
30
|
16
|
180
|
XXX
|
Примітка. Ступінь придатності проміжної культури для сидерації: XXX - високий, XX - середній, X - слабкий, н - невимогливий, в - вимогливий, в.в. - відносно вимогливий.
Проміжна сидерація вигідніша за основну, тому дуже важливими є строки сівби, адже саме вони визначають урожайність біомаси і надійність сидерації загалом. У виробничих умовах одразу ж після збирання основної культури здійснюють поверхневий обробіток ґрунту і висівають сидерат. За посушливих умов обов'язковим є до- та післяпосівне коткування ґрунту.
Коефіцієнт використання азоту зелених добрив у перший рік дії вищий, ніж у гною, тому внесення азотних добрив при заробці сидератів є недоцільним, а фосфорно-калійних - необхідним. Якщо зелене добриво представлено бобовими культурами, у такому разі добриво взагалі не вноситься або лише фосфорно-калійні, призначені для основної культури.
При використанні на зелене добриво злакових культур доцільно третину або половину дози азоту і всю фосфору і калію, призначену для основної культури, внести під сидерат. Біомаса сидерату в такому випадку збільшується вдвічі.
Застосовуючи на сидерацію хрестоцвітих (капустяних), слід мати на увазі, що біомаса редьки олійної, ріпаку, суріпки та інших культур визначається наявністю у ґрунті азоту та рівнем ґрунтової родючості взагалі. При низьких запасах азоту і на бідних грунтах хрестоцвіті або капустяні сидерати не вдаються зовсім.
Необхідно враховувати труднощі заробки біомаси у ґрунт. Велика наземна маса (200 ц/га і більше) у ґрунт загортається погано, якість заорювання незадовільна. При високій урожайності маси поле обробляють дисковими знаряддями в один-два сліди. Через 3-4 доби після підв'ялення сидерату знову проводять лущіння, а потім заорювання за загальноприйнятою технологією. Сидерат із невеликою біомасою заорюється безпосередньо. Рекомендується ще така технологія: сидерат коткують гладкими котками, після чого оранку ведуть у напрямку проходу котків.
Сидерацію застосовують на віддалених від ферм полях, куди економічно невигідно завозити гній, а також у господарствах з низьким виходом традиційних органічних добрив, у спеціалізованих колективних і фермерських господарствах без тваринництва.
Зелене добриво у проміжних посівах у середньому еквівалентне 30-40 т/га гною. Сидерати дуже ефективні в поєднанні з мінеральними добривами у зв'язку з окультуренням не тільки орного, а й підорного шару ґрунтів.
Агрономічна оцінка різних сидератів та їх удобрювальна цінність наведені у табл. 3.
Таблиця 3. Агрохімічна характеристика різних рослин-сидератів
стосовно гною, здійснена розрахунково-еквівалентним способом
|
Сидерати
|
Еквівалентно гною у тоннах за показниками
|
|||||||
|
сира речовина
|
суха речовина
|
N
|
Р2О5
|
К20
|
СаО
|
Мg0
|
У середньому
|
|
|
Люпин однорічний гіркий
|
43
|
43
|
61
|
31
|
38
|
56
|
106
|
54
|
|
Люпин багаторічний
|
43
|
50
|
27
|
156
|
15
|
10
|
9
|
29
|
|
Люпин жовтий (стерня, корені)
|
32
|
26
|
82
|
57
|
8
|
5
|
9
|
12
|
|
Райграс однорічний, проміжно
|
21
|
22
|
29
|
16
|
29
|
17
|
25
|
23
|
|
Райграс пасовищний, проміжно
|
29
|
30
|
44
|
26
|
41
|
22
|
31
|
32
|
|
Райграс, отава
|
42
|
44
|
56
|
40
|
62
|
24
|
69
|
50
|
|
Райграс+серадела, отава
|
44
|
46
|
73
|
41
|
61
|
25
|
65
|
51
|
|
Райграс+редька олійна, отава
|
28
|
29
|
40
|
23
|
35
|
17
|
46
|
31
|
Слід пам'ятати, що внесення сидератів у чистому вигляді (без додавання мінерального азоту чи рідких органічних добрив) може навіть знизити врожайність першої культури через іммобілізацію мікрофлорою ґрунтових запасів азоту та зв'язування його на певний час у недоступні для рослин форми. Тому в системі удобрення обов'язково треба передбачати додавання до подрібненої маси не менш ніж 10 кг/т мінерального азоту або 6-8 т рідкого гною, гноївки, рідкого пташиного посліду.
При введенні у сівозміну елементів біологізації можна наполовину зменшити кількість азотних мінеральних добрив без зниження продуктивності сівозміни. Так, дослідженнями Інституту сільського господарства Полісся УААН встановлено, що рівноцінні врожаї картоплі й кукурудзи одержано при внесенні N9ОР90К2O120 і N45Р90К2O120 на фоні 30 т/га гною та поєднання останнього з сівбою сидерату (люпин вузьколистий). Реальна економія технічного азоту становить 45 кг/га д.р.
Використання вторинних ресурсів рослинництва вигідне на грунтах з будь-яким рівнем родючості, адже повторне внесення решток за умови додавання до них мінерального азоту, рідких органічних добрив не поступається за ефективністю підстилковому гною.
В умовах виробництва для підтримання збалансованого співвідношення С:N (оптимальне 1:18) у ґрунті та нагромадження гумусу доцільно сидерацію поєднувати із загортанням у грунт соломи та високої стерні.
Сидерацію слід застосовувати на віддалених від ферм полях, куди економічно невигідно завозити гній, у сільгосппідприємствах із низьким виходом органічних добрив, у спеціалізованих колективних і фермерських господарствах без тваринництва. Зелені добрива ефективні в овочівництві та садівництві. Післяжнивна сидерація доцільна в овочевих сівозмінах, оскільки є культури, що рано звільняють поле (рання капуста, огірки, редька). У молодих садах сидерати висівають у середині літа, а заорюють восени або навесні.
Ефективність зеленого добрива визначається, насамперед, приростом урожаю першої удобрюваної культури, під яку безпосередньо застосовують сидерат, а також витратами на його вирощування.
При врожаї сидеральної культури 350-400 ц/га у грунт надходить 150-250 кг/га загального азоту, що дорівнює внесенню приблизно 30-40 т/га підстилкового гною. При цьому коефіцієнт використання азоту із зелених добрив у перший рік дії вищий, ніж з гною, тому внесення азотних добрив при загортанні сидератів є недоцільним, а фосфорно-калійних - необхідним.
Система удобрення під сидеральну культуру зумовлюється попередником і видом сидерату.
Якщо зелене добриво представлено зернобобовими культурами, то їх взагалі не вносять або вносять лише фосфорно-калійні, призначені для основної культури. Можна використовувати, особливо при вирощуванні люпинів, низькопроцентні й важкорозчинні фосфорно-калійні туки.
При вирощуванні на зелене добриво злакових культур, а також при розміщенні їх після стерньових попередників доцільно третину чи половину норми азоту, призначеної для основної культури, внести під сидерати. Це підтверджено при вирощуванні картоплі, коли фосфорно-калійні добрива та половина норми азотних були внесені під сидерат.
Біомаса сидерату в такому випадку збільшується вдвічі, зникає загроза нагромадження нітратів у бульбах, рослини картоплі засвоюють поживні речовини пролонговано після мінералізації зеленого добрива.
При використанні на сидерацію хрестоцвітих слід мати на увазі, що біомаса редьки олійної, ріпаку, свиріпи та інших культур визначається наявністю у ґрунті азоту та рівнем ґрунтової родючості. При низьких запасах азоту на бідних ґрунтах хрестоцвіті сидерати не ростуть зовсім.
