Розширення посівних площ буряків цукрових та сої теж сприяє створенню короткоротаційних сівозмін. Гонитва за надприбутками погано впливає на сівозміни, адже вирощують переважно зернові культури, оскільки ринок зорієнтований в основному на зерно. Як це не парадоксально, але повернутися до сівозмін змусять технології no-till, тому що монокультурне вирощування за технології прямої сівби — це прямий шлях до банкрутства.
Перейти на мінімальний обробіток ґрунту, а згодом повністю відмовитись від нього (технології no-till) стало можливим завдяки широкому використанню гербіцидів суцільної дії (гліфосати). За такої технології з технічних засобів використовують лише сівалки прямої сівби, а для боротьби зі шкідливими організмами — обприскувач. З системи обробітку ґрунту вилучено цілий комплекс робіт, зокрема лущіння, дискування, оранка, боронування (закриття вологи), культивація, досходове та післясходове боронування, багаторазове розпушення міжрядь тощо.
Токсичний вплив одних рослин на інші
Одну з перших теорій сівозмін висунули у XVIII ст. швейцарські ботаніки Пірам і Декандоль. Суть цієї так званої токсичної теорії полягала в тому, що рослини виділяють у грунт речовини, які шкодять цим же рослинам і не шкодять іншим. До кореневих виділень, які вважали токсичними, належали саліциловий альдегід, ванілін, діоксистеаринова кислота та ін.
Дослідженнями з кукурудзою і буряками цукровими, виконаними на Сумській сільськогосподарській дослідній станції, було встановлено, що кукурудза краще росте, якщо її поливати дистильованою водою, і значно гірше, коли додавали до неї кореневі виділення буряків цукрових. Токсично впливають на наступні культури також соняшник, ячмінь, суданська трава.
Існує багато даних про взаємний вплив кореневих виділень рослин — алелопатію, яка є однією з причин необхідності чергування культур в сівозмінах. У дослідах колишньої Української сільськогосподарської академії післяжнивні рештки пшениці озимої зменшували схожість її насіння. Для ячменю і конюшини найбільш токсичними були водні витяжки з решток буряків цукрових.
Окремі науковці виділяли і такі причини зменшення врожайності при повторній культурі, як зміна реакції грунту, розвиток при беззмінній культурі специфічної і шкідливої для рослин грибної мікрофлори, бактерій, шкідників, специфічних бур’янів тощо (біологічні теорії).
Частка соняшнику у сівозміні не повинна перевищувати 10–15 %
Комплексну оцінку сівозмін зробив Д. М. Прянишніков. За його класифікацією виділяють 4 основи правильного чергування культур:
- хімічна (вплив правильного чергування культур на умови живлення);
- фізична (вплив правильного чергування культур на структуру, фізичні властивості та вологість грунту);
- біологічна (вплив правильного чергування на зменшення забур’яненості, чисельності шкідників та ураження хворобами);
- економічна (організаційно-господарське значення сівозміни).
Після різних культур у грунтi залишається неоднакова кількість поживних речовин. Так, за даними ННЦ «Інститут землеробства НААН», за вирощування кукурудзи впродовж 7 років на одному місці нітратного азоту в орному шарі навесні було 42 мг, а в сівозміні, після пшениці озимої, — 60; рухомого фосфору, відповідно, — 160 і 185, обмінного калію — 276 і 309 мг на 1 кг грунту.
Вирощування інтенсивних енергонасичених культур (соняшнику, ріпаку, кукурудзи) вимагає значних витрат матеріальних і енергетичних ресурсів (застосування підвищених норм органічних та мінеральних добрив, пестицидів, неодноразовий міжрядний обробіток ґрунту та ін.). А якщо отримання врожаю цих культур відбувається за рахунок реалізації потенційної родючості ґрунтів, що нерідко трапляється на практиці сільськогосподарського виробництва, то прогресує дегуміфікація, агрохімічна деградація, посилюються прояви ерозійних та посушливих явищ. Виходячи з нормативів повернення соняшнику на попереднє місце вирощування (через 9–7 років), його частка в структурі посівів не повинна перевищувати 10–15 % (на загальнодержавному рівні цей показник перевищено 2003 року). Це ж стосується й інших технічних культур, площі яких за 20-річний період зросли на 3,7 млн га (або на 98 %) без належного наукового обґрунтування.
Так, виробництво соняшнику зросло з 2,9 млн т 2000 року до 8,4 млн т у 2012-му; площі посіву соняшнику збільшились із 2,9 млн га до 5,2 млн га за відповідні періоди.
Аналіз структури посівних площ сільськогосподарських культур за період 1990–2011 років засвідчує, що її трансформація у період радикального реформування аграрного сектора економіки, зміни форм власності на землю і майно відбувалася переважно під впливом кон’юнктури ринку: значно зросли площі технічних культур (зокрема, соняшнику з рівнем рентабельності 236 % у 1990 р. і 57 % у 2011 р., що є одним із найвищих серед основних видів продукції сільського господарства) і суттєво зменшилися площі кормових культур.
У деяких регіонах України до 80 % ґрунтів еродовані. Це суттєво пов’язано зі стрімким зростанням площ під соняшник, спричиненого відповідною державною політикою. У 1999 році уряд для підтримки вітчизняної олійно-жирової галузі запровадив 23 % податок на експорт насіння соняшнику.
Цей захід було впроваджено, незважаючи на численні застереження незалежних експертів та науковців щодо негативних наслідків. Тільки під зовнішнім тиском (Світового Банку та СОТ) експортний податок було поступово знижено до сьогоднішніх 10 %. Як результат, маємо дивовижні наслідки цього кроку. Зокрема, відбулось стрімке нарощування переробних потужностей олійно-жирового сектору та виробництва олії в країні.
Україна стала світовим лідером з експорту соняшникової олії. Величезний внутрішній попит спричинив бум посівів соняшнику (збільшення більш ніж у 3,5 разу з 1999 року (рис. 1). У 2010-му соняшник займав у середньому 17 % української ріллі проти науково обґрунтованих 12 %. У деяких східних областях цей показник сягав понад 30 %. У сезоні 2012–2013 рр. у деяких областях соняшник займав до 50 % ріллі.
Рис. 1. Площа вирощування соняшнику за роками, тис. га
Оскільки соняшник вважається дуже виснажливою для ґрунтів культурою, занепокоєння уряду щодо зростання і без того великих площ під соняшник та щодо деградації ґрунтів цілком обґрунтовані. Проте уряд намагався розв’язати проблему в основному через впровадження обов’язкових норм сівозміни.
Екологічний податок як порятунок грунтів
Якщо головним завданням уряду є охорона родючості ґрунтів, то він має підходити до проблеми безпосередньо, а не втручатись у виробничий процес. Навпаки, втручання у виробничий процес призведе до неспроможності виробників своєчасно адаптувати свої виробничі плани відповідно до динаміки світових цін, результатом чого стануть втрачені доходи. У свою чергу, це призведе до нижчих інвестицій і, як наслідок, втраченого зростання продуктивності у секторі, а також меншого внеску сільського господарства до вирішення проблем із бідністю та економічного зростання в цілому. Загалом такі кроки тільки збіднюють Україну. Екологічний податок був би кращою альтернативою у боротьбі з негативними наслідками аграрного виробництва. Розмір шкоди, заподіяної землі, міг би слугувати за базу оподаткування. У цьому питанні уряд міг би:
- запровадити та забезпечити виконання механізму контролю якості ґрунтів при укладанні договору її оренди;
- фінансувати та розвивати агрохімічні лабораторії задля регулярного моніторингу та аналізу стану ґрунтів.
Наразі ж обов’язкові норми сівозмін виглядають більше як намагання уряду виправити свої попередні помилки за рахунок сільськогосподарських виробників.
Наукові рекомендації збереження грунтів
Вивчення впливу різних технологій вирощування сільськогосподарських культур на токсичність грунту уможливлює глибше зрозуміти механізм взаємодії середовища грунту і рослин в агроекосистемах.
Опрацювання наукового матеріалу щодо впливу сільськогосподарських культур на токсичність грунту дозволяє зробити такі узагальнення:
1. Рослини різних видів за їх беззмінного вирощування неоднаковою мірою втомлюють грунт. Ґрунтовтома інтенсивніше проявляється на зростанні тих культур, беззмінним вирощуванням яких обумовлено це явище. Окремі види проявляють при цьому велику толерантність. Тривале утримання грунту без рослинного вкриття також підвищує його токсичність. Внесення гною разом з мінеральними добривами сприяло зменшенню токсичності гумусового горизонту дерново-підзолистого грунту Полісся України.
2. Одним із факторів, що обмежує рівень врожаю сільськогосподарських культур на вилугуваному чорноземі, є рівень токсичності грунту. Збільшення токсичності грунту встановлено під час вирощування зернових колосових культур, буряків цукрових беззмінно, а також у разі чергування сільськогосподарських культур однієї біологічної групи. Вирощування культур у плодозмінній і паро-зерно-просапній сівозмінах знімає токсичність грунту. У сівозмінах із високим насиченням зерновими колосовими культурами, при меншому наборі в чергуванні різних за біологією рослин токсичність грунту проявляється інтенсивніше, ніж у сівозмінах, де чергування багатьох культур відбувається на основі плодозміни.
3. Факторами зниження токсичності вилугуваного чорнозему є наявність у сівозмінах чорного пару і гороху, які зменшують токсичність грунту під наступними за ними в сівозмінах культурами і проявляють післядію.
4. Токсичність грунту змінюється упродовж вегетаційного періоду: вона зменшується до кінця вегетації культур. Більш інтенсивно токсичність грунту проявляється у посушливі роки.
5. Токсичність пригнічених беззмінним вирощуванням зернових колосових та буряків цукрових грунту знижується під час його висушування на сонці, частина фітотоксичних речовин нейтралізується з грунту водою.
6. Під впливом беззмінного обробітку і чергування однорідних за біологією культур відбувається перегрупування основних груп мікроорганізмів у мікробних асоціаціях вилугуваного чорнозему: зменшується, порівняно з ґрунтом плодозмінної і паро-зерно-просапної сівозмін, кількість бактерій і збільшується кількість грибної мікрофлори, зростає частка фітотоксичних форм у мікробіоценозах. Чергування культур у сівозмінах на вилугуваному чорноземі за принципом плодозміни забезпечує формування в грунті агрономічно більш цінних асоціацій мікроорганізмів. Чорний пар як попередник має особливо великий негативний вплив на чисельність у грунті грибної мікрофлори і частку в ній фітотоксичних форм.
7. Застосування мінеральних добрив на вилугуваному чорноземі не зменшує токсичності грунту і вмісту в ньому фітотоксичних форм мікроорганізмів за беззмінного вирощування культур до рівня сівозміни.
8. Фактором зростання токсичності вилугуваного чорнозему може бути наявність у грунті післяжнивних решток культур. Більш виражені фітотоксичні властивості мають рештки зернових колосових культур. Суміш решток різних за біологією культурних рослин, внесених у грунт, надає йому меншої фітотоксичності порівняно з залишками однієї культури. Фітотоксичні властивості суміші решток тим менше виражені, чим більш різноякісними є її компоненти. Залишки гороху можуть бути фактором зменшення токсичності грунту і зниження фітотоксичності залишків соломи зернових колосових при їх додаванні до останніх.
9. Фітотоксичність рослинних решток змінюється у процесі їх розкладання. Залишки гороху мають високу токсичність лише на початку розкладання. Рештки соломи зернових колосових, слабкі темпи розкладання довгий час зберігають високу фітотоксичність. Пришвидшення темпів мінералізації негуміфікованих органічних речовин в грунті може бути чинником зменшення їх токсичного впливу на рослини.
10. Утримання втомленого грунту під чистим паром, зміна в ньому складу негуміфікованих органічних речовин, зміна агрофітоценозу, що зумовлює ґрунтовтому, сприяє оздоровленню грунту. У ньому посилюється інтенсивність мікробіологічних процесів, зменшується вміст фітотоксичних форм мікроорганізмів, знижується його токсичність.
11. Під час вирощування сільськогосподарських культур у сівозмінах, особливо побудованих за принципами плодозміни, створюються кращі умови формування врожаю для всіх культур, що чергуються, зростає ефективність мінеральних добрив та економічні показники.
