Альтернативні рішення у живленні сільськогосподарських культур або чим можна замінити хімічні добрива

Початок історії пошуку оптимізації мінерального живлення рослин визначається ще за часів, коли наші предки працювали на полі примітивними знаряддями праці. Вони спостерігали за польовими культурами, робили відповідні висновки і збільшували врожаї за рахунок впровадження сівозмін та удобрення полів органічними відходами, похідними життєдіяльності тварин (гноєм). Проте, такий тип удобрення сільськогосподарських культур сприяв збільшенню засмічення угідь бур’янами і з часом поставала інша проблема, боротьби з ними, що і стало початком виникнення різноманітних хімічних засобів захисту та удобрення.

Виникнення штучних мінеральних добрив датується серединою XIX століття, а вже у 80-х роках XX століття їхнє використання набуло інтенсивного характеру з високою продуктивністю на посівах, проте з надмірним хімічним навантаженням на навколишнє середовище. За дуже короткий час, за допомогою інтенсивних технологій, досягнуто рекордно високих врожаїв, а поруч з тим небаченого раніше забруднення педосфери (ґрунтова оболонка Землі), поверхневих та підземних вод і власне сільськогосподарської продукції, що несло загрозу життю та здоров’ю суспільства.

На сьогодні питання заміни мінеральних добрив стоїть досить гостро, а ще з 20–30-х років минулого століття стало зрозуміло, що необхідно здійснювати пошук альтернативних шляхів хімізації.

Це призвело до появи нових підходів, які виключали або мінімізували використання хімічних добрив, що і стало початком біодинамічного або ж органічного землеробства.

Проте, практика застосування органічних добрив залишається на рівні використання початкової продукції (гній, сеча), побічної органічної продукції рослинництва (солома, деревна зола, зелені добрива) та напівфабрикатів (компост, напівперепрілий гній). Але, щоб в повній мірі забезпечити ґрунт, а далі й рослини, повним спектром поживних елементів та речовин усе, що вище перелічено необхідне в дуже великій кількості та потребує попередньої обробки, знезараження або ферментації.

Ну і варто зазначити, що традиційно перевага надавалась кореневому живленню, тобто основному підживленню, що в основному сприяло підвищенню потенційної врожайності ґрунту. Листовому живленню увага практично не приділялась, а асимілятивні процеси зеленим листом СО₂ та окремих сполук практично не розглядались.

Ще важливим є те, що недостатньо уваги приділяється чинникам, які підлягають чіткому регулюванню, а саме активній та пасивній сорбції рослинами елементів живлення. Активна сорбція — це енергія, що витрачається рослиною на засвоєння елементів живлення, за цих умов знижується енергія росту, якість продукції та продуктивність. Зазвичай даний процес спостерігається на засолених ґрунтах, ґрунтах з кислою реакцією, за незбалансованого внесення NPK, високої забур’яненості поля та браку вологи. Тому, незалежно від системи ведення агровиробництва, необхідно уникати вище перелічених явищ, та все ж прагнути до пасивної сорбції, як у водному, так і мінеральному живленні рослин, що буде проходити без значних зусиль і втрат біологічної енергії.

Теоретичні засади пасивної сорбції переходять у практичне застосування за оптимального водного режиму для рослин, збалансованих і помірних доз мінеральних добрив та обов’язково наявності органічної речовини, що представлена не лише гноєм, а й побічною продукцією рослинництва, сидератами та добривами виготовленими на основі природних сировинних ресурсів.

На сьогодні, у зв’язку із складнощами закупівлі та поставки мінеральних добрив, проблема пошуку альтернативних рішень постає ще більш гостро. Тому система живлення має базуватись на комплексному підході, що передбачає обов’язкове застосування в сівозміні бобового компоненту, що скорочуватиме витати азотних мінеральних добрив на 20–30 %, максимальне залучення гумінових добрив, стимуляторів росту природного походження, а також біологічних препаратів на основі симбіотичної мікрофлори.

Досить стрімко в аграрні технології увійшли гуматні (гумінові) добрива, сировиною для виготовлення яких використовують природні ресурси (торф, сапропель). Це специфічні органічні речовини, що утворюються у вигляді водорозчинних солей гумінових кислот, які є біополімерами з високою ємністю катіонного та іонного обміну. Запаси органічної речовини, тобто гумусу, не завжди є сталою величиною, а за підвищення хімічного навантаження на агроекосистему, його вміст стрімко падає. За допомогою даного типу препаратів можливо уникнути проблеми дефіциту гумусу, оскільки саме гумінові речовини є основними його компонентами.

Вплив гумінових речовин на рослину прямий або опосередкований, що зазвичай пов’язаний з поліпшенням водно-фізичних властивостей ґрунту, активізацією мікрофлори, впливом на міграцію поживних речовин, але найголовніше — зв’язуванням токсичних агентів (пестицидів, важких металів). Гумусові речовини також здійснюють всебічну дію на процеси росту рослин, здійснюючи їхню регуляцію. Важливо зазначити, що вплив гумінових добрив на рослини має складний багатогранний характер та охоплює увесь вегетаційний період рослин. Молекула гумінової кислоти має окремі фрагменти, що виконують кожен свою функцію у ростових процесах, починаючи від проростання насіння, завершуючи збором врожаю.

Окрім сполук, що виконують регуляторну функцію, в рослину потрапляє певна кількість мікроелементів, амінокислот та вітамінів. Тому, за умови застосування гуматів, активізується ферментативна активність усіх клітин рослини та утворення ними стимулюючих речовин. На гумінові речовини досить добре реагує саме коренева система рослин, збільшуючи проникність мембран клітин кореня, таким чином покращує мінеральне живлення рослин з ґрунтового розчину. Найкраще діють гумінові речовини на ранніх фазах розвитку, коли коренева система більш чутлива до препаратів.

Гумінові добрива відносять до органічних, які не лише відновлюють родючість ґрунту, але і мають здатність підвищувати стійкість рослин до несприятливих факторів зовнішнього середовища, покращують харчову цінність продукції та її екологічність. Окупність обумовлюється широким спектром застосування гумінових препаратів, зокрема обробка насіння, обприскування рослин, внесення за крапельного поливу практично під усі сільськогосподарські культури.

В сучасних умовах набувають важливого значення і нанотехнології, що базуються на застосуванні препаратів нового покоління, які діють на клітинному рівні рослин. Зазвичай у їхньому складі є активні амінокислоти, що активізують процеси фотосинтезу, дихання, мінерального живлення і зменшують надходження в рослину нітратів, важких металів, радіонуклідів та залишків пестицидів, що досить важливо для покращення якості вихідної продукції. Їхнє застосування дещо подібне до гуматів, оскільки вносяться переважно позакоренево, проте їхня дія проявляється дещо швидше у зв’язку з тим, що молекула амінокислоти набагато дрібніша за молекулу гумінової кислоти, та швидше проникає через листок. Покращують синтетичну діяльність кореневої системи та одразу беруть участь у процесах синтезу, обміну та метаболізму, найактивнішими учасниками яких вони і є, зокрема у синтезі білкових речовин, від яких залежать усі ростові процеси.

В умовах стресу та під час активного росту амінокислоти є будівельним матеріалом для формування та розвитку клітин, а оскільки утворення амінокислот є досить енерговитратним процесом, то використання амінокислотних препаратів також дозволить рослинам зекономити енергію та витратити її на формування достатньо високого та якісного врожаю, тобто власне призводять до пасивної сорбції, про яку йшлося вище.

Ще одним підходом в сучасному альтернативному землеробстві є використання мікробіологічних препаратів, що сприяють активізації корисної мікрофлори, яка підвищує родючість ґрунту. Вони являють собою екологічно чисті добрива комплексної дії, що не тільки мають здатність фіксувати азот з атмосфери або трансформувати фосфати з ґрунту та продукувати амінокислоти й інші рістактивуючі сполуки та речовини антибіотичної природи, а й, окрім живлення, ще і стримують розвиток фітопатогенів.

У більшості ґрунтів певні мікроорганізми, що формують родючість ґрунту, знаходяться на межі зникнення, а їхнє місце займають не типові бактерії, які заселяються на кореневій системі, конкуруючи з корисними за необхідні елементи живлення. Саме тому, навіть за оптимальної кількості поживних речовин у ґрунті, рослини не дають повноцінної продуктивності. Тому і необхідно застосовувати мікробіологічні препарати ще на етапі обробки насіння, аби патогенна мікрофлора не мала жодного шансу продукувати.

Мікроорганізми беруть участь у формуванні ґрунту, шляхом розкладання рослинних решток та синтезу складних біологічно активних речовин, що сприяє активному розвитку рослин  без аномальних змін або порушень. 

Отже, альтернативні рішення у живлення рослин можна знайти завжди, головне їх правильно спланувати та визначити очікуваний результат. Замінити одним якимось методом повноцінне живлення сільськогосподарських культур неможливо, а от поєднати між собою вище перелічені добрива та речовини допоможуть досягнути оптимально високих врожаїв, мінімізувавши або і зовсім виключивши застосування хімії. 

М. Августинович, канд. с.-г. наук, ст. викладач кафедри екології та агрономії Луцького НТУ,

А. Чумак, Український науково-практичний центр «Інститут живлення рослин»