Іван ШУВАР,
Ідеологія максимального залучення
Вітчизняну концепцію щодо максимального залучення у господарський кругообіг «біологічного» азоту необхідно будувати не на заборонених заходах, а на ідеології максимального залучення до системи удобрення вторинної продукції рослинництва, культур на сидерат з використанням мінімально-оптимальних доз мінеральних добрив, що на 30-50% є меншими порівняно з традиційними рекомендованими дозами та з обов’язковим включенням до системи удобрення мезотехнологій та «тонких» технологій, пов’язаних з обробкою посівного матеріалу бобових культур біопрепаратами симбіотичної дії, зернових та інших небобових культур — асоціативної дії із посиленням ефекту за рахунок нового покоління стимуляторів росту на органічній основі.
Відомо, що джерелом як мінерального, так і біологічного азоту є атмосферний азот. Тому використання біологічного азоту в землеробстві можливе завдяки стабілізації землекористування, оптимізації структури посівних площ та створенню і впровадженню високоефективних ресурсоощадних технологій, спрямованих на реалізацію природного потенціалу агроекосистем і ґрунтуються на ефективному використанні їх біологічних можливостей.
В. Ф. Сайко зазначає, що загальна кількість азоту, котра вилучається із кругообігу, становить 4 млн т, або 139 кг/га землі, яку обробляють, що еквівалентно 12 млн т аміачної селітри. При цьому необхідно врахувати, що 30% азоту використовують бур’яни.
Добре забуте старе
Післязбиральні рештки, рівномірно розміщені на полі, пришвидшують інфільтрацію вологи в ґрунті, зменшують поверхневий стік і швидкість вітру над поверхнею ґрунту, температуру ґрунту, гасять кінетичну енергію дощових крапель, запобігають запливанню ґрунту й утворенню поверхневої кірки, послаблюють ерозію, і, що важливо, поглинають невикористаний азот для формування врожаю, тим власне запобігаючи його втратам і забрудненню ґрунтових вод, який розкладаючись, стає доступним для наступної культури.
Але останнім часом видається дуже багато проектів здешевлення енергоресурсів за рахунок спалювання біомаси злакових культур, бадилля кукурудзи на зерно, соняшнику, гички цукрових буряків і навіть гною. Проте аналіз показує, що загальна енергія, отримана від використання на удобрення побічної продукції, значно перевищує енергію, отриману від її спалювання.
Органічне землеробство – нове, добре забуте старе вирощування продукції, насамперед зернових, овочів та фруктів високої екологічної чистоти без застосування мінеральних добрив, хімічних засобів захисту від бур’янів та шкідників, тобто цілком природно. В Європі органічне землеробство вважають зараз одним із пріоритетних напрямів розвитку сільського господарства.
За умов біологізації землеробства важливе значення має система захисту рослин від хвороб, шкідників і бур’янів. Знищення патогенних мікроорганізмів, які ушкоджують рослини, є важливою умовою високоефективного сільськогосподарського землекористування.
Щодо біологічних заходів у поліпшенні фітосанітарного стану ґрунтів, то культурні рослини здатні пригнічувати бур’яни. З метою дотримання екологічних принципів охорони навколишнього природного середовища, що наполягають на зменшенні використання пестицидів, у сівозміні можна вирощувати овес, який є ефективним природним методом боротьби з хворобами наступних зернових. Оскільки овес виконує фітосанітарну роль, пелюшко-вівсяні та вико-вівсяні сумішки за умови вчасного їх збирання сприяють знищенню бур’янів ще до їхнього цвітіння, посіви озимого жита їх затінюють і приглушують. Застосовувати пестициди слід лише на рівні протруювання насіння.
Рослини-азотфіксатори
Рослини з глибокопроникною кореневою системою необхідно вирощувати разом із рослинами, коренева система котрих вкорінюється неглибоко, щоб забезпечити проникність кореневою системою усього орного шару. З цією метою ефективними є сумішка люпину з сераделою або літнє висівання вики з редькою олійною. Азотфіксатори необхідно змішувати зі злаками або капустяними для забезпечення консервації акумульованого азоту, наприклад, ярої вики з райграсом однорічним або ярої вики з ріпаком на корм.
За вирощування рослин на зелене добриво поживні речовини, переважно азот у формі нітратів, зазнають біологічної консервації і завдяки цьому не зазнають вимивання, особливо восени та взимку. Вимивання поживних речовин небажане не лише через неможливість їх використання наступною культурою, а й у зв'язку з забрудненням ґрунтових вод.
Органічні речовини зеленого добрива можна розглядати як створений у грунті резерв усіх необхідних рослинам поживних речовин, який переходить у засвоювану форму не відразу, а поступово впродовж усього вегетаційного періоду, забезпечуючи безперервний ріст і розвиток рослин. Особливо цінним є зелене добриво бобових культур, здатних збагачувати грунт азотом унаслідок фіксації азоту атмосфери бульбочковими бактеріями.
У цьому разі висівання бобових на сидерат можна вважати живою фабрикою азотних добрив, яка без складних машин, а тільки внаслідок діяльності азотфіксуючих мікроорганізмів зв'язує величезну кількість вільного азоту повітря у корисну форму органічних сполук грунту.
Так, при загортанні у грунт 10 т зеленої маси люпину грунт збагачується азотом на 54-56 кг/га, конюшини – на 62, гороху і кормових бобів – на 52, лядвенцю рогатого – на 59 кг/га. Важливо й те, що удобрення грунту азотом, нагромадженим бобовими рослинами, не вимагає додаткових витрат.
Багаторічні трави характеризуються високим коефіцієнтом гуміфікації та низькими коефіцієнтами мінералізації гумусу, що робить їх важливим елементом біологізації землеробства. Щоб зменшити надлишок азоту в ґрунтах і природних водах, слід розширювати посівні площі бобових культур, застосовувати повільно діючі форми азотних добрив, виготовляти компости з органічних решток, запроваджувати нові технології виробництва азотних добрив.
У передмові до основних правил Міжнародної федерації екологічного землеробства IFOAM, створеної 1972 року у Версалі, зазначено: «Відвіку людині відомо, що її уміння впливати на середовище, набагато перевищує її право на це. На користь кожної людини і суспільства загалом наші безпосередні потреби мають бути приведені у відповідність із законами природи. Якщо останні й далі ігноруватимуться, то людство вириє собі могилу. Ми повинні розвивати окреме сільське господарство як організм і розуміти його як живу екосистему, зразок якої взятий із самої природи, що представляє альтернативу голої інтенсифікації, спеціалізації та хімізації».
Боби кінські. Продуктивність цього виду бобів із фіксації азоту становить 100-400 кг/га. Однак цей азот не відразу і не повною мірою стає доступним для засвоєння наступною культурою (на наступний рік). За вирощування на зерно наступної культури залишається лише близько 60-80 кг азоту на 1 га, оскільки частина азоту виноситься із зібраним зерном.
Горох посівний. Кількість акумульованого азоту може коливатися у межах 100-250 кг/га азоту. Однак залишковий азот з цієї кількості, що буде використаний наступною культурою, становить лише близько 40-60 кг/га азоту. Перевага гороху щодо бобів кінських полягає у тому, що він сприяє забезпеченню нормальних врожаїв на тих ґрунтах, на яких зменшується урожайність бобів кінських через нестачу вологи.
Безалкалоїдний жовтий люпин і білий люпин. Рівень фіксації азоту становить 200-450 кг азоту на 1 га. Після використання основної частини азоту на формування врожаю його остаточна кількість, яку може використати наступна культура, сягає 65-95 кг/га азоту.
Зелене добриво
За умов біологізації землеробства особливу увагу необхідно надавати культурам, які використовують на зелене добриво. Зелена маса сидератів містить таку саму кількість азоту (0,45-0,77%), як і перегній (0,50%), однак фосфору й калію дещо менше. Люпин, гірчиця та гречка можуть використовувати наявні у ґрунті важкодоступні фосфорні добрива, перетворюючи їх у більш доступні для інших рослин форми.
Насичення ґрунту органічними речовинами є потужним фактором збільшення біологічної активності ґрунту, поліпшення його водно-фізичних параметрів, оскільки водоутримна здатність органічних речовин у 5-10 разів більша, ніж у мінеральної фракції ґрунту, за умов стрімкого зменшення внесення гною є можливість використання 10-15 т/га післяжнивних решток, залежно від ґрунтово-кліматичної зони. Так, загорнена солома і стебла кукурудзи в грунт удвічі-тричі за ефективністю перевищують внесення гною, а саме 3-4 т соломи рівнозначні внесенню на гектар 9 т гною.
Незимостійкі рослини також придатні для використання на зелене добриво, оскільки вони певною мірою сприяють консервації поживних речовин упродовж зими. Серед таких культур є редька олійна, яка швидко росте і коренева система проникає глибоко в грунт, порівняно добре пристосовується до запізнілого висівання. Однак подрібнення і приорювання відмерлої зеленої маси необхідно здійснювати тільки пізно восени, оскільки за надто раннього обробітку грунту підсилюється процес мінералізації і, відповідно, знову створюються умови для вимивання поживних речовин.
Переваги вирощування культур на сидерат полягають у наступному: сидерати, які багаторічні трави, є важливим біологічним ґрунтозахисним протиерозійним заходом; мають фітосанітарне й оздоровче значення, зменшують негативний вплив бур’янів, хвороб і шкідників; забезпечують збагачення ґрунту азотом та органічними речовинами; можуть використовувати наявні у ґрунті важкодоступні фосфорні добрива; збільшують капілярну шпаруватість ґрунту, поліпшують його агрегатний склад і водопроникність.
Для забезпечення високого рівня засвоєння поживних речовин рослинами, які використовують на зелене добриво, висівати необхідно їх пізно влітку або восени, але не у надто пізні строки. Рослини повинні сформувати добре розвинені як вегетативну масу, так і особливо кореневу систему, бо тільки за таких умов досягають необхідного результату щодо біологічного нагромадження поживних речовин. За сприятливих для вегетації кліматичних умов і за відповідних запасів поживних речовин у грунті ці посіви можуть захистити від вимивання впродовж зими 80-100 кг/га азоту.
Резерви використання біологічного азоту
Поряд із господарськими добривами (підстилковий гній, рідкий безпідстилковий гній, гноївка), пов'язаними з утриманням тварин у господарстві, істотне значення для забезпечення культур азотом із власних джерел має вирощування бобових культур. Залежно від виду бобових рослин, тривалості їх вегетації і стадії розвитку наступне приорювання дозволяє вносити в грунт від 50 до 200 кг/га азоту. Від сумішки бобових (наприклад, бобів кінських, гороху польового, вики ярої), висіяної навесні, скошеної у фазі цвітіння і приораної, можна отримати, залежно від ступеня розвитку посівів, 100-150 кг/га азоту для наступної культури.
В овочівництві значні запаси поживних речовин містяться у післязбиральних залишках. Їх кількісні показники коливаються залежно від виду овочевої культури, величини і якості зібраного врожаю. За вирощування цвітної капусти вони можуть становити, наприклад, 25 ц/га сухих речовин, що відповідає приблизно 100 кг N, 35 кг Р2О5 і 100 кг К2О. Оскільки післязбиральні рештки зазвичай є вегетативною масою рослин відносно ранніх стадій розвитку, необхідно враховувати, що нагромаджені у весняно-літній період поживні речовини мінералізуються впродовж 12 тижнів, переходячи у доступну для наступної культури форму.
Післязбиральні рештки осінніх культур необхідно загортати в грунт або на дуже ранній стадії, коли ще передбачено висівання трав на зелене добриво, або вони повинні зберігатися на поверхні грунту до пізньої зими. Це дозволяє уникати втрат поживних речовин.
Запаси азоту в гумусі можна оцінювати тільки приблизно. У теплий вегетаційний період за 2%-го вмісту гумусу в грунті може виділятися 4 кг азоту/га за тиждень. Кожний обробіток грунту, кожна міжрядна обробка для знищення бур'янів зумовлюють додаткову мінералізацію гумусу, яка може також бути використана цілеспрямовано для стимулювання розвитку культури.
Післязбиральні рештки, вторинна продукція рослинництва і продукти тваринництва та інші органічні відходи господарських процесів підлягають компостуванню, у міру можливості, з гноєм. Оскільки вміст поживних речовин сильно коливається залежно від вихідного матеріалу та умов компостування, внутрігосподарські компости повинні оцінювати на вміст поживних елементів, а за використання у теплицях – на вміст солей.
Для забезпечення нормального процесу компостування не можна допускати перезволоження вкладеного компостного штабелю. Рекомендують вкривати заготовлений компост плівкою або призначеними спеціально для компосту легкими ватними полотнами. Необхідно охороняти ґрунтові води від забруднення, не допускати просочування у грунт компостної рідини або гноївки. Значна кількість поживних речовин може надходити до грунту під час дощування посівів, якщо вода має підвищений вміст нітратів. Це необхідно також враховувати при внесенні добрив у грунт.
З кореневими і післяжнивними залишками (особливо бобових) у ґрунті нагромаджується значна кількість азоту – від 7 до 100 кг/га, що сприяє позитивному впливу на врожай наступних культур сівозміни (табл. 1).
Таблиця 1. Середній розмір симбіотичної фіксації азоту та його надходження у ґрунти України
(А.О. Бабич, 2000 р.)
Завдяки здатності бобових рослин вступати у симбіоз зі специфічними для певного виду або групи видів бульбочковими бактеріями, вони можуть у ґрунтово-кліматичних умовах України засвоїти за вегетацію близько 125-380 кг/га азоту повітря (табл. 2).
Таблиця 2. Розміри симбіотичної фіксації азоту і надходження біологічного азоту до ґрунтів України
(І. В. Гриник, В. П. Патика, Ю. М. Шкатула, 2011)
Унаслідок симбіотичної азотфіксації бобові культури формують високі врожаї дешевого рослинного білка без застосування дорогих, енергоємних і екологічнонебезпечних мінеральних азотних добрив. Після збирання урожаю понад 30 % біологічно фіксованого азоту залишається у післяжнивних і кореневих рештках та використовується наступними культурами.
Інокуляція насіння високоефективними штамами бульбочкових бактерій, одержаними в процесі селекційного відбору, дає змогу реалізувати близько 15-50 % симбіотичного азотфіксуючого потенціалу, а решта резерву може бути використана за оптимізації умов функціонування симбіозу (табл. 3).
Таблиця 3. Вплив нітрагінізації на урожай і розміри азотфіксації у бобових рослин
(дані Географічної мережі дослідів)
Обов’язковим агрозаходом у технологіях вирощування зернобобових культур має бути передпосівна обробка насіння біопрепаратами. Мікробні препарати на основі бульбочкових бактерій розробляють як в Україні, так і в інших країнах світу. В умовах України такі препарати забезпечують збільшення продуктивності бобових культур у середньому на 10-30 %, а зростання вмісту протеїну в рослинах — на 20-45 %.
Широкомасштабне застосування екологічно доцільних технологій із використанням мікробних препаратів – важлива перспектива одержання високоякісної конкурентоспроможної сільськогосподарської продукції, збереження родючості ґрунту та навколишнього середовища.
