Напрямки екологічно безпечного високоефективного використання землі та біологізації сучасного ресурсозберігаючого землеробства, процеси формування зростаючої родючості ґрунту, принципи побудови раціональних сівозмін, екологобезпечні шляхи удосконалення обробітку ґрунту, заходи підвищення продуктивності сільськогосподарських рослин і тварин та покращення якості продукції рослинництва і тваринництва вивчали на основі оптимізаційних, прогнозних моделей та теорії прийняття рішень.

Ґрунти Полтавської області дуже різноманітні за своїм утворенням, механічним складом і родючістю. Центральну частину території (70 %) займають потужні, мало і середньогумусні чорноземи. Східна частина області зайнята звичайними середньогумусними чорноземами, перехідними до потужних. Навколо Полтави і Гадяча значну площу займають сірі та темно-сірі ґрунти. Менші їх площі зустрічаються також у Диканському та Зінківському районах. Опідзолені чорноземи у вигляді окремих плям зустрічаються в усій зоні, особливо в Хорольському, Зінківському і Диканському районах. Долини річок Псла і Ворскли покриті дерново-слабопідзолистими супіщаними ґрунтами, а річкові тераси - чорноземно-лучними солонцюватими. Рідше зустрічаються лучні солонцюваті ґрунти в комплексі з чорноземно-лучними ґрунтами.

У процесі вивчення стану агроекосистем Полтавщини та на етапі апробації та впровадження локальних еколого-математичних моделей дослідження проводилися у 108 підприємствах 22 районів Полтавської області та по одному у Черкаській, Харківській та Кіровоградській областях. При цьому апробацію прогнозних моделей було проведено у 31 аграрному підприємстві у 15 районах області, а оптимізаційних моделей та моделей прийняття рішень у 19 аграрних підприємствах різної форми власності в 9 районах області. При створенні локальних агроекологічних моделей детально вивчався адміністративно-господарський стан, показники фінансової діяльності й особливості вирощування, транспортування, переробки та збуту сільськогосподарської продукції, а також окремі агроекологічні показники.

Дослідження проводили в 4-10-пільних сівозмінах на різних фонах живлення та способах обробітку ґрунту, в тому числі й безвідвального (стаціонари Полтавської державної аграрної академії). Агротехніка вирощування сільськогосподарських рослин була загальноприйнятою для умов області. Обробіток ґрунту проводився в оптимальні строки у відповідності до затверджених схем.

Добрива (NPK) використовувались у вигляді аміачної селітри, суперфосфату, хлористого калію і вносились: органічні та мінеральні фосфорно-калійні під основний обробіток ґрунту, азотні - весною під ярі культури під передпосівний обробіток ґрунту, під озимі - в підкормку.

Сільськогосподарські культури вирощувались тільки районованих сортів. Строки посіву, норми висіву, способи посіву і догляд за посівами здійснювались відповідно до існуючих рекомендацій.

Площі ділянок у виробничих посівах дослідних господарств Полтавської державної аграрної академії складали 100-200 м ², облікових 50 м ². Повторність дослідів 4-х разова. Структурний аналіз урожаю зернових культур здійснювали за методикою В.І. Сазонова (1962).

Агрохімічні показники родючості ґрунтів визначались за вказівками з проведення польових дослідів з добривами географічної сітки (1985) за наступними методиками: гумус - за методом Тюріна, водорозчинний гумус - за методом Голдіна, нітратний азот - іонометричним експрес-методом, аміачний азот - іонометрично за допомогою реактиву Неслера, нітрифікаційна здатність ґрунту - за Краковим, обмінний калій - за Масловою, калій водорозчинний, рухомий та необмінно-поглинутий - за Соколовим, рухомий фосфор - за Кірсановим, гідролітичну кислотність за Каппеном, рН сольове - потенціометрично, суму ввібраних основ - за Каппеном-Гільковицем.

Фенологічні спостереження за ростом і розвитком сільськогосподарських рослин здійснювали згідно методики держкомісії з сортовипробування.

Визначення екологічного стану повітря, водних об'єктів, стану ґрунтів проводили за методиками, описаними в практикумі Г.О. Білявського з співавт. (2002).

Облік урожаю перераховували на 100 % чистоту і 14 % вологість.

При моделюванні впливу кліматичних умов на стан агроекосистем регіону використовувалися дані щодо подекадної суми опадів (в мм), середньодекадної температури повітря (в С) та середньодекадної відносної вологості повітря (в %) з 1886 року по 2004 рік метеослужби м. Полтава, с. Веселий Поділ та метеопосту м. Кобеляки Полтавської області.

Статистичну обробку отриманих результатів проводили з використанням спеціалізованого програмного забезпечення (О.М. Царенко, 2000; К. Карлберг, 2002; Дж. Мур, 2004).

У роботі представлено три основних напрямки використання еколого-математичного моделювання в аграрній сфері: оптимізаційне моделювання, прогнозне моделювання і теорія прийняття рішень. Для усіх видів моделювання представлено реалізацію алгоритмів на ЕОМ. Для вимірювання похибки прогнозу використовувалися показники середнього абсолютного відхилення, середньої квадратичної похибки, середньої абсолютної похибки у відсотках та середньовідсоткової похибки.

У додатках до дисертації наведено експериментальні дані, що не увійшли до основної частини. Зокрема, це алгоритми створення окремих видів моделей та використання певних програмних засобів чи макросів для них тощо.

Екологічний виклик і сучасний стан агроекосистем України. Проведено узагальнення літературних джерел щодо визначення агроценозу як екосистеми та щодо сучасного екологічного стану агроекосистем України. Наводяться експериментальні дані щодо наявного стану агроекосистем Полтавського регіону на основі вивчення стану атмосферного повітря (викиди від стаціонарних та пересувних джерел забруднення); стану водних ресурсів (бактеріологічне і хімічне забруднення води, надходження у водойми промислових і сільськогосподарських стічних вод, а також нечистот населених пунктів); динаміки утворення, накопичення і поводження із токсичними промисловими відходами у регіоні та агрохімічних характеристик ґрунтів.

Наші дослідження екологічного стану Полтавської області показали, що протягом 1990-2004 рр. викиди в атмосферу як від стаціонарних, так і від пересувних джерел забруднення зменшилися більш ніж втричі. Стабільно найвищий рівень забруднення спостерігається у Лохвицькому і Машівському районах - 46-186 кг/особу, причому у Лохвицькому районі, на відміну від Машівського, наявна тенденція до збільшення викидів. Найнижчий рівень викидів відмічено у Миргородському, Чорнухинському й Пирятинському районах - 2-6 кг/особу.

Домінуючим забруднювачем довкілля у Полтавській області є нітрати. Так найбільша їх кількість виявлена у джерелах децентралізованого водопостачання (громадських і приватних шахтних колодязях), яких у Полтавській області понад 200 тисяч. Аналізуючи наявні умови забезпечення населення питною водою, визначено, що понад 605 тис. осіб (36 % від усього населення області) користуються колодязною водою. Кількість дітей, що вживають колодязну воду, понад 107 тисяч, або 35 % від загальної кількості дитячого населення. Серед цих дітей понад 60 тисяч (56 %) вживають питну колодязну воду із підвищеним вмістом нітратів. Максимальне забруднення питної води спостерігається у Лохвицькому та Семенівському районах, де вміст нітратів в окремих джерелах водопостачання становив більше ніж 2000 мг/л води.

У результаті дослідження обсягів утворення токсичних промислових відходів у Полтавській області найбільшу їх кількість виявлено в м. Кременчук (54,9 %), далі йде Лохвицький район (12,9 %), м. Полтава (7,2 %), Гадяцький район (5,6 %), Зінківський, Кобеляцький і Полтавський райони 3,8; 3,9 та 2,3 % відповідно.

Аналіз стану ґрунтів Полтавської області показав, що вміст гумусу в середньому складає 3,26 %, а в ґрунтах Карлівського, Машівського та Чутівського районів він перевищує 4 %. За вмістом гумусу по області близько 20 % ґрунтів відносяться до високого і дуже високого класів та майже половина - до підвищеного. Близько 4 % ґрунтів мало забезпечені, це головним чином змиті та супіщані ґрунти. За забезпеченістю поживними речовинами, зокрема фосфором і калієм, близько 70 % ґрунтів відносяться до високого та підвищеного класів (табл. 1).

Таблиця 1. Агрохімічна характеристика обстежених земель за вмістом гумусу, рухомого фосфору та обмінного калію

Аналіз динаміки агрохімічних характеристик ґрунтів Полтавської області за останні роки показав, що вміст основних елементів живлення дещо зменшився. Так, за останні 5 років вміст рухомого фосфору зменшився на 6,3 мг/кг ґрунту, обмінного калію - на 8,8 мг/кг ґрунту. Головною причиною цього є різке зниження застосування органічних і мінеральних добрив, і особливо органічних, внесення яких за останні 15 років зменшилось більш, ніж у 6 разів (8,8 т/га посівної площі в середньому в 1986-1990 рр., 2004 р. - 1,4 т/га). екологічна математична модель сільськогосподарське

Результати досліджень показали, що ґрунти Полтавського регіону характеризуються дуже низьким і низьким вмістом кадмію - до 0,14 мг/кг ґрунту, при ГДК - 0,7 мг/кг ґрунту; вміст ртуті складає 0,01-0,03 мг/кг ґрунту, при ГДК - 2,1 мг/кг ґрунту. Найбільш поширеним і токсичним забруднювачем навколишнього середовища, серед важких металів, є свинець. Вміст рухомих форм свинцю в середньому становить 0,26 мг/кг ґрунту, при ГДК - 6 мг/кг ґрунту і лише на незначних ділянках головних автомагістралей цей показник дещо вищий, але в декілька разів нижчий за ГДК. Аналіз залишкових кількостей ДДТ, гамма-ГХЦГ, атразину, симазину та гербіцидів групи 2,4Д, залишки яких можуть зберігатися тривалий час, показав, що на протязі 2004-2005 рр. залишкові кількості цих препаратів у ґрунті не виявляються. За останні 25 років загальна кількість пестицидів, щорічно використовуваних у Полтавській області зменшилася практично в 15 разів, у тому числі гербіцидів на 1 га ріллі в середньому в 8 разів. Значний рівень внесених пестицидів спостерігався у ґрунтах сільськогосподарських угідь Глобинського, Новосанжарського і Котелевського районів (більш ніж 0,6 кг/га ріллі); найнижча кількість пестицидів спостерігалася у ґрунтах Чорнухинського району (0,1 кг/га ріллі).

Таким чином, ґрунтово-кліматичні умови Полтавської області, фітосанітарний стан та інші сприятливі показники аграрного сектору економіки дозволяють вирощувати сільськогосподарські культури в достатній кількості та високої якості.

Основні чинники та показники екологічної збалансованості територій сільськогосподарського призначення. У розділі розглянуто пріоритетні напрямки розвитку АПК України, основні положення Концепції збалансованого (сталого) розвитку агроекосистем України та результати досліджень основних еколого-економічних показників сучасного розвитку аграрного виробництва у Полтавському регіоні.

Пріоритетними напрямами інноваційної діяльності в АПК України визначено наступні - створення та впровадження на основі новітніх технологій високоефективних сортів і гібридів сільськогосподарських культур та нових високопродуктивних порід тварин; застосування ґрунтозахисних систем землеробства, енерго- і ресурсозберігаючих технологій, використання альтернативних джерел енергії у сільській місцевості, технологій виробництва екологічно чистої продукції, моделей економічних відносин та відповідних інформаційних систем.

Досліджуючи стан АПК Полтавської області і керуючись "Концепцією збалансованого (сталого) розвитку агроекосистем України до 2025 року", розробленою Інститутом агроекології УААН та затвердженою наказом Мінагрополітики України (наказ №280, від 20.08.2003) (рис. 1), ми виходили з того, що територія землекористування є частиною унікального природного комплексу регіону, складові якого перебувають у тісній взаємодії. Саме тому ефективність аграрного виробництва на території Полтавської області залежить від функціонування на ній екологічно збалансованої агроекосистеми.

Основу аграрно-промислового комплексу Полтавської області складає сільське господарство, яке характеризується розвинутим виробництвом зерна, молока, технічних культур (Писаренко В.М., 2004; Жемела Г.П., 2005; Тищенко В.М., 2005). У сільськогосподарському виробництві зайнято близько 2 млн. га землі, з них 1,7 млн. га - рілля. Розораність територій складає 78,6 %, найвищою вона є у Гребінківському районі - 89,6 %, а найнижчою - у Кременчуцькому районі (70,9 %). Що стосується інших видів сільськогосподарських угідь, то найбільша кількість пасовищ міститься у Кременчуцькому (17,8 %) та Семенівському (13,5 %) районах; найбільша кількість багаторічних насаджень - у Кременчуцькому (2,9 %) та Полтавському районах (3,5 %); найбільша кількість сіножатей - у Котелевському (11,9 %) та Решетилівському (12,1 %) районах; найбільша кількість - перелогів у Миргородському (6,0 %) та Чутівському (4,7 %) районах.

Господарства області вирощують більше 20 різних видів сільськогосподарських культур. Основні показники обсягів продукції рослинництва, отриманої у 2005 році, наведені у табл. 2.

Таблиця 2. Виробництво основних видів продукції рослинництва за категоріями господарств у Полтавській області у 2005 році

Примітка: * У вазі після доробки.

Обсяги виробництва зернових в області у всіх категоріях господарств у 2005 році зменшилися на 5,2 % у порівнянні із попереднім роком. Виробництво валової продукції рослинництва у грошовому виразі на 100 га сільськогосподарських угідь складало в середньому по області 91,6 тис. грн. Найнижчий рівень спостерігався у Чорнухинському районі (53,9 тис. грн.), найвищий - у Новосанжарському (174,3 тис. грн.), що на 323,3 % більше.

Варто зазначити, що при формуванні структури посівних площ у Полтавській області у 2005 році надавалася перевага культурам, які не виснажують ґрунту, збагачують його поживними речовинами, є економічно вигідними, високоліквідними. Основою цього є сучасні технології. Саме завдяки їм аграрії Полтавщини в 2005 році отримали понад 2,85 млн. тон зерна, при середній урожайності 31,3 ц/ га. Щорічно збільшуються площі посіву сої та ріпаку. Так, у 2004 р. сою вирощували на площі 54 тис. га, у 2005 р. - понад 78,0 тис. га і вироблено понад 70 тис. тон її зерна. Площі посіву ріпаку під урожай 2006 року збільшено до 17,5 тис. га.

Традиційною галуззю Полтавського регіону є тваринництво. За розрахунками, в усіх категоріях господарств станом на 1 січня 2006 р., поголів'я великої рогатої худоби складало 363,0 тис. голів, що менше порівняно з 1 січня 2005 р. на 0,7 %, у тому числі корів - 187,6 тис. голів (на 0,6 % більше), свиней - 332,3 тис. голів (на 13,7 % більше), овець та кіз - 48,7 тис. голів (на 9,1 % менше), птиці всіх видів - 5869,7 тис. голів (на 6,2 % більше).

Динаміка виробництва м`яса, молока та яєць за останні 5 років по усіх категоріях господарств представлена на рис. 2. Помітною є тенденція до зменшення обсягів виробленого і реалізованого м`яса, хоча кількість виробленого у 2005 році м`яса на 5,5 тис. тон більше ніж у 2004 році. Слід відмітити зростання обсягів виробництва молока та яєць, виробництво яких за останні 5 років зросло відповідно на 11,1 % та 11,0 %.

Рис. 2. Обсяги виробництва основних видів продукції тваринництва у Полтавській області по усіх категоріях господарств (2001-2005 рр.).

Що стосується обсягів вирощування м`яса худоби та птиці на сільськогосподарських підприємствах області, то за нашими даними, у 2005 р. порівняно з 2004 р. вони зросли на 1759,5 т (6,2 %), а їх відношення до обсягу реалізації тварин на забій становить 136,9 % (за 2004 р. - 111,3 %). Це зумовлено, в першу чергу, зростанням середньодобових приростів великої рогатої худоби та свиней (відповідно 362 та 194 г у 2005 р. проти 328 та 156 г у 2004 р.). Середній надій молока на одну корову у 2005 р. становив по області 3353 кг (у 2004 р. - 2671 кг). Несучість курей-несучок становила 269 шт. (за 2004 р. - 281 шт.).

Таким чином, можна стверджувати, що аграрне виробництво Полтавської області, базуючись на нових наукових розробках щодо можливості створення зональних моделей екологічно збалансованого розвитку аграрного виробництва, знаходиться у стані активної ринкової реорганізації. Нині поставлені та вирішуються завдання перетворення інертних підприємств в нові ринкові структури, зміни форм власності, виходу на конкурентні рівні виробництва і збуту продукції. Забезпечення населення продуктами харчування, переробної промисловості сировиною при одночасному збереженні та відновленні природного багатства регіону - є головним завданням агропромислового комплексу Полтавської області.

Основні напрямки екологобезпечного використання землі. У розділі розглянуто основні чинники екологічної збалансованості агроекосистем, основні заходи з охорони та підвищення родючості ґрунтів й очікувані результати. Екологічна збалансованість систем можлива за умов знаходження для кожної з них економічно оптимального й екологічно доцільного рівня інтенсивності виробництва на основі відповідних критеріїв (рис. 3). При реформуванні сільськогосподарського виробництва на загальнодержавному і регіональному рівнях, зокрема у Полтавській області, з метою забезпечення його екологічно збалансованого розвитку виняткового значення набуває реалізація на практиці екологічних і ресурсних альтернатив.

Показано, що інтенсивне сільськогосподарське використання земельного фонду Полтавської області привело до значних змін показників родючості ґрунту. Так, втрати гумусу за останні 100 років у ґрунтах Полтавського регіону становлять більше ніж 24 %, а середньорічні темпи втрат його досягли 0,39 т/га (рис. 4.). За останні 5 років його щорічно втрачалось 0,96 т/га. У ході досліджень виявлено, що в середньому по області за цей період зниження вмісту гумусу складало 0,25 %. Відбувається зниження класу ґрунтів на значній кількості територій. Так, до 1996 року до високого класу ґрунтів (вміст гумусу від 4,1 до 5,0) відносилося близько 32,5 % від їх загальної кількості, тоді як сьогодні їх лише 16,4 %. У той же час, до 1996 року до середнього класу (вміст гумусу від 2,1 до 3,0 %) відносилося 16,7 % ґрунтів. Сьогодні їх кількість зросла до 25,1 %.

Рис. 4. Динаміка зміни вмісту гумусу у ґрунтах Полтавської області.

За даними агрохімічного обстеження (1998-2000 pp.) в області налічується кислих ґрунтів (рН до 5,5) 161,0 тис. га (15,6 % до обстеженої площі), у тому числі сильнокислих близько 1 тис. га. Які негативно впливають на ріст і розвиток сільськогосподарських культур. Площа ґрунтів з лужною реакцією становить 13,4 % від обстежених площ орних земель. В області налічується 280,2 тис. га солонцюватих земель, з них сильносолонцюватих - 7,6 тис. га. Ґрунти з реакцією ґрунтового розчину рН 5,6-6,0 займають площу 211,7 тис га (25,3 % до обстеженої площі).

Визначено, що оптимальним фосфатним режимом у Полтавській області, залежно від типу ґрунту та біологічних вимог рослин, є 150-180 мг/кг Р₂О₅. За результатами обстеження вміст рухомого фосфору Р₂О₅ в середньому складає 124,5 мг/кг ґрунту, що значно нижче за оптимальний рівень. Оптимальний рівень обмінного калію в Полтавській області складає 151 мг/кг ґрунту, його реальний вміст за останні п`ять років зменшився в середньому по області на 8 мг/кг ґрунту і становить 107,6 мг/кг ґрунту. Одночасно збільшились площі ґрунтів із низькою забезпеченістю обмінним калієм (майже в 1,3 рази), а з дуже високим вмістом обмінного калію - зменшились у 2 рази.

Таким чином встановлено, що для найповнішої реалізації потенціалу ґрунту, клімату і рослин без вкладення додаткових ресурсів, слід розміщувати сільськогосподарські культури у відповідності з їх вимогами до ґрунтово-кліматичних умов. Останні, як правило, у більшості господарств Полтавської області дуже строкаті (табл. 3).

Одним із головних напрямків оптимізації землекористування в Полтавській області є вилучення з інтенсивного землеробства деградованих, малопродуктивних і техногенно-забруднених земель. Така постановка проблеми вимагає дотримання практичних принципів оптимізації землекористування. Кожна система землеробства повинна бути обґрунтована екологічно, тобто відповідати ґрунтово-природному комплексу, який включає також локальні геоморфологічні та біогеохімічні особливості місцевості. В області забезпеченість ріллею складає 1,07 га на душу населення, в той час як в Україні цей показник становить 0,86 га. Таким чином оптимізація співвідношення угідь - природна закономірність та економічна доцільність.

У Полтавській області 1500 тис. га рільних земель розміщені на схилах крутизною більше 0,5° і піддаються змиву. З цієї території щорічно змиваються в заплави річок, ставки і балки біля 60-90 млн. тон верхнього родючого шару ґрунту. Разом з механічними часточками ґрунту виносяться поживні речовини.

Таблиця 3. Агрохімічна характеристика основних типів ґрунтів ВАТ "Полтавське" Полтавського району Полтавської області

Загалом по господарству - 803,2 га. Показники ДДТ, гамма ГХЦГ, атразину, симазину та гербіцидів групи 2,4Д - 0 мг/кг ґрунту.

На території області 310,0 тис. га еродованих рільних земель, недобір урожаю з яких сягає 30-40 %. Втрати на змитих землях в грошовому виразі складають 216000 грн. щорічно. Результати досліджень свідчать, що суттєве зменшення негативного впливу зливових дощів у літню пору на парових полях досягається створенням на поверхні поля нанорельєфу - густої сітки мікролиманчиків, якими можна перехопити від стоку біля 25 мм дощової води. Нанорельєф створюють протиерозійними котками ПЭК-1.6 та ущільнюючими котками сіялки СЗС-2.1. Як правило, при такому нанорельєфові змиву ґрунту на полях не відбувається. Крім того, в якості протиерозійного агротехнічного заходу в Полтавській області на території 600-685 тис. га використовується безвідвальний обробіток ґрунту.

В умовах різкого зменшення виробництва, скорочення кількості внесених органічних добрив і вкрай низького рівня застосування мінеральних добрив, вочевидь мова може йти лише про зниження родючості ґрунту (рис. 5-6). Уникнути цього можна внесенням такої кількості добрив, що компенсуватиме винос рослинами поживних речовин урожаєм, що відчужується з поля, та застосуванням агротехнічних заходів. Оскільки основним фактором родючості ґрунтів є гумус, то зрозуміло, що агротехнічні заходи повинні спрямовуватись, з одного боку, на збільшення надходження до ґрунту рослинних решток, з іншого - на зменшення мінералізації гумусу ґрунту та поліпшення умов гуміфікації.

Рис. 5. Динаміка сумарних обсягів внесення органічних добрив у сільськогосподарських підприємствах Полтавській області (1990-2005 рр.).

Рис. 6. Динаміка сумарних обсягів внесення мінеральних добрив у сільськогосподарських підприємствах Полтавської області (1990-2005 рр.).

Мінеральні добрива є дієвим та ефективним засобом підвищення родючості ґрунтів і врожайності сільськогосподарських культур. Але їх виробництво базується значною мірою на імпортній сировині (апатити і природний газ), на використанні складних технологій, тому реальна вартість добрив висока, а відпускні ціни інколи перевищують можливий економічний ефект від їх застосування. У сучасних складних економічних умовах при існуванні значного диспаритету цін на промислові товари та сільськогосподарську продукцію використання мінеральних добрив може виправдовуватися лише реальним економічним ефектом.

Нами встановлено, що для накопичення в ґрунтах Полтавської області гумусу недостатньо внести у ґрунт додаткову кількість органічної речовини, будь-то у формі рослинних решток, гною чи інших органічних матеріалів, а й слід створити умови для оптимізації гуміфікаційних процесів.

Основні положення щодо поповнення ґрунту органічною речовиною в сучасних умовах Полтавської області зводяться до наступного: внесення органічних і мінеральних добрив; використання в якості органічного добрива побічної продукції рослинництва (соломи, стебел кукурудзи на зерно, гички цукрових буряків тощо); посів сидеральних культур; удосконалення структури посівних площ з розширенням площ посіву багаторічних трав.

Дослідження, проведені на чорноземі типовому в умовах Полтавського регіону, показали, що при поверхневому загортанні 30 т/га гною коефіцієнт використання поживних речовин цукровими буряками становить: близько 80 % азоту, 65 % фосфору і 82 % калію. При внесенні гною під оранку в прямій його дії рослини засвоюють лише 25 % азоту, фосфору 35-40 % і калію 60-70 %. Це свідчить про те, що за поверхневого загортання гною відбувається майже повна його мінералізація в перший рік з вивільненням поживних речовин і наступним засвоюванням їх рослинами. Стосовно ж загортання під звичайну оранку, то вивільнення поживних речовин відбувається поступово і їх дію, як добрив, відчувають наступні 3-4 культури.

В умовах дефіциту ресурсів у сільськогосподарському виробництві важливого значення набуває пошук і використання нетрадиційних джерел поповнення ґрунту органічною речовиною з метою збереження та відтворення його родючості і отримання стійких урожаїв. Враховуючи наявність у Полтавській області тенденції до скорочення поголів'я худоби, збільшення у структурі сівозмін частки зернових культур, перехід певної кількості агроформувань на виробництво лише рослинницької продукції, сьогодні актуальним є і утилізація рослинних решток. Шлях для розв'язання цих проблем - це використання побічної продукції рослинництва, що залишається на полі після збирання урожаю, для удобрення.

Сьогодні солома та інша нетоварна частина урожаю польових культур розглядаються як повноцінне добриво, яке містить всі необхідні для рослин поживні речовини, що легко мінералізуються. За даними досліджень, у соломі міститься близько 85 % органічної речовини, а в кожній її тоні міститься 4-7 кг азоту; 1,4-2,1 кг фосфору, 12-18 кг калію, 2-3 кг кальцію, 0,8-1,2 кг магнію, а також необхідний для рослин набір мікроелементів (бор, мідь, марганець, молібден, цинк, кобальт). За своєю дією, післядією на урожайність культур і відтворення вмісту гумусу, кожна тона соломи та інших післяжнивних решток при відповідній технології еквівалентна внесенню 4,0 тон гною. Безпосереднє використання соломи в якості добрива майже в 8 разів зменшує затрати праці на приготування і внесення соломистого гною.

Одним із резервів підвищення родючості ґрунтів і поповнення запасу гумусу є застосування зеленого добрива (посів сидеральних культур). Встановлено, що приорювання сидеральних культур при високій врожайності зеленої маси рівноцінне внесенню 30-40 тон гною.

В умовах Полтавської області для вирощування зеленого добрива доцільно використовувати: буркун однорічний, вику яру, гречку, люпин алкалоїдний і безалкалоїдний, ріпак озимий та ярий, суріпицю яру й озиму, редьку олійну. Буркун однорічний слід підсівати ранньою весною під озимі культури. Решту культур за сприятливих погодних умов висівають після збору урожаю основної культури. У виробничих умовах зразу ж після основної культури здійснюють поверхневий обробіток ґрунту й висівають сидерат. Норма висіву визначається за загально прийнятою рекомендацією. Оскільки посів проміжний, норму висіву доцільно збільшити на 15-20 % від загально прийнятої. В умовах Полтавської області найбільш ефективно застосовувати сидерати під кукурудзу, соняшник та інші просапні культури, які висіваються після озимої пшениці по кукурудзі на силос.

Важлива роль у підвищенні родючості ґрунтів належить багаторічним травам. Вирощування багаторічних трав дає змогу вирішувати цілий комплекс проблем - від підвищення родючості ґрунтів до захисту їх від ерозії. Дослідженнями доведено, що багаторічні трави фіксують з повітря та залишають у ґрунті з кореневими та пожнивними рештками 75-200 кг/га легкогідролізованого азоту. У верхніх шарах ґрунту підвищується також вміст кальцію та інших речовин, що сприяє зміцненню структурних агрегатів. Після люцерни другого року життя в шарі ґрунту 0-20 см водостійких структурних агрегатів було 41,5 %, тоді як без трав - 29,8 %.

Корені трав, особливо люцерни, завдяки глибокому проникненню в ґрунт виносять у верхній шар кальцій, фосфор та інші елементи, збагачуючи його на поживні речовини. Здатність люцерни і конюшини переносити концентрацію солей в ґрунті в межах 0,3-0,6 % дає можливість висівати їх для поліпшення фізичних властивостей засолених ґрунтів, внаслідок чого відбувається "розсолення ґрунту". Виходячи з вищевикладеного, для зменшення інтенсивності втрат гумусу площі багаторічних трав потрібно довести до 20 % і більше від всіх посівних площ.

Підкислення ґрунтів можна регулювати внесенням органічних добрив, але ефективність речовин, що містять кальцій, значно вища. Внесення кальцієвмісних сполук (вапна та гіпсу) істотно впливає на гумусний стан, а разом з цим на родючість ґрунтів. Заходи з хімічної меліорації у господарствах, що мають значні площі кислих та засолених ґрунтів повинні бути обов'язковими (табл. 4), бо вони значно підвищують ефективність добрив і позитивно впливають на родючість ґрунту та продуктивність сільськогосподарських культур.

Таким чином, в сучасних умовах розробка стратегії та екологічно безпечних засобів виробництва достатньої кількості сільськогосподарської продукції без зменшення потенційної продуктивності агроекосистеми є надзвичайно складною проблемою. Успішне розв'язання цього завдання нерозривно пов'язане з оптимізацією природокористування, з поліпшенням стану навколишнього середовища та докорінною перебудовою землеробства.

Таблиця 4. Динаміка проведення вапнування ґрунтів Полтавської області

Вивчення динаміки процесів, що відбуваються у агроекосистемах, вибір оптимального варіанту функціонування систем, прогноз їх розвитку у майбутньому та вибір сценаріїв подальшого розвитку доцільно проводити за допомогою методів еколого-математичного моделювання. Саме цей вид моделювання дає можливість визначити найкращі способи управління агроекосистемою для досягнення заданої мети та прогнозувати прямі й опосередковані наслідки реалізації різних форм і способів впливу на агроекосистему.