Особливості формування адаптивних систем землеробства

Одним з найважливішим резервів зростання врожайності і його стабільності є найбільш повна реалізація потенційної продуктивності вирощуваних культур (сортів), ефективне використання ґрунтово-кліматичних, матеріальних та інших ресурсів на основні оптимізації агроекологічного районування сільськогосподарських культур, конструювання продуктивних і стійких агроекосистем. Для вжиття необхідних заходів, що забезпечують формування високопродуктивних рослин, потрібен діагноз біологічного стану посіву. Для цієї мети служить біологічний контроль. Світовий досвід свідчить про необхідність переходу до так званої "біологізації" технологій, що передбачає максимальне узгодження їх з біологічними вимогами культури, до стратегії інтегрованого використання генетичних, природних і технологічних факторів. В інтегрованій системі вирощування сільськогосподарських культур все більше зростає роль сорту, тому що він є надійним і економічно вигідним фактором збільшення врожайності і її стабільності.

Необхідність урахування впливу на продуктивність рослин багато-чисельних факторів, що сильно варіюють у динаміці (біологічних особливостей рослин, ґрунтових, кліматичних, агротехнічних, економічних та інших факторів), обумовлює розвиток системного підходу до керування формуванням врожаю на основні моделювання. Точний розрахунок із застосуванням математичних моделей і обчислювальної техніки забезпечує найбільш ефективне використання ресурсів з урахуванням росту родючості ґрунту і охорони навколишнього природного середовища. Це підвищує об'єктивність, точність рішення завдань оптимізації в порівнянні з традиційними методами прийняття рішень на основні практичного досвіду й інтуїції.

Оптимізація розміщення сільськогосподарських культур

У сільському господарстві використовують тільки декілька сотень видів рослин і декілька десятків видів тварин. Більша частина сільськогосподарської продукції забезпечується в кращому випадку 20 видами тварин і рослин. Продовж тисячоліть люди намагалися їх покращити, при цьому мало використовували решту фауни і флори. Безумовно, майбутні покоління краще нас використають великий генетичний потенціал рослин і тварин за умов їх охорони. Тому надзвичайним завданням є охорона якомога більше різноманітних біоценозів, генофонду рослин та активізація робіт з інтродукції диких видів.

Надзвичайно актуальною є проблема раціонального розміщення традиційних культур. Оптимізація розміщення угідь, культур, удосконалення структури посівних площ в Україні ще мають значні резерви, оскільки спеціалізація виробництва в ряді районів мають протиріччя з природними факторами. Раціональне вирішення цього завдання може дати помітне збільшення виробництва продукції та вирішити цілий ряд екологічних питань без особливих матеріальних витрат.

У складних ерозійних ландшафтах на піщаних та інших малопродуктивних ґрунтах доцільно переглянути зернову спеціалізацію на користь тваринництва з одночасною інтенсифікацією виробництва зерна в лісостеповій зоні. Сконцентрувавши виробництво товарної пшениці на чорноземах, темно-сірих, темно-каштанових і каштанових ґрунтах, доцільно скоротити її посіви на солонцюватих та супіщаних ґрунтах на користь фуражних культур.

Необхідно істотно збільшити виробництво кукурудзи, перш за все підвищенням врожайності та розширенням ареалу вирощування цієї культури в більш північних районах залученням ранньостиглих гібридів. У традиційних районах її вирощування питома вага у виробництві зерна повинна становити не менше половини.

У північних районах зони Полісся вирощування кукурудзи на силос доцільно визначати там, де ранньостиглі сорти і гібриди цієї культури дозрівають до молочно-воскової стиглості. З кожного гектара кукурудзи, зібраної у восковій стиглості, можна зібрати більше, ніж у фазу дозрівання зерна: кормових одиниць — в 3,1 рази, цукру — в 3 рази, протеїну — в 2,4 рази.

У порівняльній оцінці сільськогосподарських культур за їх продуктивністю доцільно поряд з іншими критеріями виходити з кінцевої мети виробництва і, якщо це кормова культура, з виходу тваринницької продукції.

За кормовою відповідністю і якістю протеїну на перше місце з традиційних культур доцільно ставити зернобобові, а з колосових злаків — ячмінь. Досвід показує, що 1 т незбагаченої білковими добавками пшениці забезпечує одержання приблизно 120 кг приросту маси, така сама кількість ячменю — 160 і гороху в складі комбікорму — 350 кг.

Доцільно сконцентрувати посіви цукрових буряків у районах, де переважають типові, звичайні, вилуговані чорноземи і темно-сірі лісові ґрунти, товарне картоплярство — на середньо - і легкосуглинкових ґрунтах лісостепової зони та на Поліссі з урахуванням потреби місцевих промислових центрів та інших регіонів держави.

Є потреба значного розширення на Поліссі посівів жита озимого, ячменю, ріпаку, зернобобових. Необхідно диференційовано розміщувати культури за стійкістю до посухи, перезволоження, солонцюватості ґрунтів і до інших несприятливих умов. Ця проблема набуває особливої актуальності у зв'язку з глобальними змінами клімату.

Серед численних екологічних та соціально-економічних проблем людства на щиті ХХ-ХХІ сторіч є і проблема глобального потепління клімату. Зміни клімату за даними останніх спостережень відбувається досить швидко, відчутно впливаючи на умови життя та діяльності людини.

Україна також належить до числа регіонів планети, де зміни клімату, що відбуваються, є відчутними. Стало помітно, що тривалість зимових періодів значно скоротилась, а самі зими стали менш холодними. Почастішали посухи. В XX сторіччі, на території України зафіксовано 43 посушливих роки, в тому числі 7 із них в останні 15 років минулого сторіччя. В кінці минулого і на початку цього сторіччя також почастішали прояви й інших природних стихій — суховіїв, злив, обледенінь, повеней, затоплень та підтоплення тощо, які тією чи іншою мірою пов'язують зі змінами клімату.

Ознаками зміни клімату в Україні є загальна тенденція до підвищення середньорічної температури до 1°С, при цьому взимку і навесні зростання складає 1,0.. 1,7°С. Що стосується опадів, то в північно-західній частині України кількість опадів істотно не змінилась, але має тенденцію до збільшення на 10-20%. В південних районах, а також в Криму кількість опадів зменшилась на 50-100 мм.

На думку вчених, якщо збережеться тенденція до глобального потепління, то це призведе до зміни погоди, потепління порушить усталене функціонування екологічних систем, відіб'ється на природних ресурсах, санітарних й інших умов життя людей, зачепить інші елементи життєдіяльності і може стати причиною соціальних і економічних потрясінь.

Сучасний стан зміни довкілля через потепління на глобальному рівні визначається наступними основними ознаками:

— сумарні викиди парникових газів у вуглецевому еквіваленті становлять більше 250 млн. т;
— змінюється енергетичний баланс планети у зв'язку зі зміною альбедо, відбувається глобальне розігрівання нижніх шарів атмосфери;
— погіршуються умови розвитку аеробних живих організмів;
— забруднення водних об'єктів промисловими та комунальними відходами через глобальне потепління нарівні з фізико-хімічним забрудненням сприяє їх евтрофуванню та посиленню біологічного забруднення;
— теплове забруднення підвищує токсичність багатьох хімічних забруднювачів, насамперед, важких металів;
— водні об'єкти переходять в стан, за якого вони стають вкрай обмеженими або зовсім непридатними для забезпечення умов розвитку живих організмів взагалі і людини зокрема;
— ґрунт виступає посередником між атмосферою в обміні забруднюючими речовинами.

У промислових зонах погіршується розвиток рослинності аж до її повного знищення, стрімко поширюються процеси ерозії та погіршується водно-повітряний режим, порушується структура ґрунту, зменшується його шпаруватість, водопроникність тощо.

Хімізація аграрного виробництва призводить до акумулювання токсичних речовин у ґрунтах та природних водах, сільськогосподарської продукції, оскільки використання рослинами мінеральних добрив та пестицидів не перевищує 50%.

Ґрунтові процеси значною мірою залежать від зональних природно-кліматичних умов, тому глобальне потепління буде визначально впливати на екологічний стан ґрунтового покрову.

Відповідний стан сучасного довкілля через потепління на планеті характеризують основні його ознаки.

Україна займає 6-те місце в світі (після США, Китаю, Росії, Німеччини, Японії) за кількістю загальних викидів парникових газів та 5-те місце за кількістю викидів на душу населення через деформовану структуру економіки, неефективність енергетичних та індустріальних технологій.

Основними забруднювачами атмосферного повітря на теренах У країни є промисловість (65%) і автотранспорт (35%).

Промисловість щорічно викидає в атмосферу понад 10 млн. т. токсичних сполук. У 43 містах, де проживає 30% населення України, рівень її забруднення значно перевищує ГДК.

За запасами водних ресурсів з розрахунку на одиницю площі або на одного жителя, Україна займає одне з останніх місць у Європі.

У моря, річки, водоймища, озера та ставки близько 2800 об'єктів скидають 2,5 млрд. м3 стічних вод з ступенем їх очистки 40%, що не відповідає санітарно - гігієнічним нормам і їх загальний екологічний стан загалом не задовільний.

Агромеліоративний стан земель в Україні на значних площах вкрай не задовільний і надалі погіршується: більше 30% сільськогосподарських угідь зазнають водної і вітрової ерозії, 33% мають підвищену кислотність, 10% засолені, майже 8% перезволожено і заболочено, посилились процеси опустелювання земель, в багатьох регіонах ґрунти перенасичені мінеральними добривами і агрохімікатами.

Щорічно в ґрунти України вносять 170 тис. т пестицидів, 150 тис. т мінеральних добрив. З ними до ґрунту надходить 1800 т свинцю, 400 т кадмію, 2200 т цинку, 200 т міді.

Ситуація, що склалася у сфері використання, утилізації, знешкодження і поховання нереалізованих мінеральних добрив, пестицидів досягла критичного рівня.

Загальну екологічну ситуацію в Україні як сучасну, так і на перспективну, надзвичайно загострюють наслідки радіологічного забруднення території у наслідок Чорнобильської катастрофи. Під час її в атмосферу, водне середовище та ґрунтовий покрив потрапило у 200 разів більше радіоактивних речовин, ніж наслідків вибухів двох американських бомб у Хіросімі та Нагасакі. На території України втрати врожаю від несприятливих погодних умов в окремі роки можуть досягти 45-50% при сполученні декількох несприятливих явищ (2003 р. — вимерзання, загибель від льодової кірки, посуха) — 70% і більше. За підрахунками Українського Гідрометеоцентру, верхня межа середньорічного рівня втрат від несприятливих умов становить 7174 млн. грн..

Для нашої держави, як визнаного у світі сільськогосподарського виробника, найбільш небезпечним є збільшення кількості посух у зонах з натуральним (історичним) дефіцитом опадів. У поєднанні з іншими антропогенними факторами це може призвести до розширення зони ризикового землеробства і навіть до опустелювання деяких районів південних областей. Кліматична повторюваність посух у сільськогосподарських районах складає 20 -40% (тобто 1-2 рази на 5 років) останніми роками у південних областях посухи різної інтенсивності спостерігаються щороку. Крім того, відзначається дуже небезпечне їх поширення у райони традиційно достатнього зволоження — Полісся і північні райони Лісостепу. Уникнути небезпечних природних явищ неможливо, але комплексна оцінка і завчасність можуть запобігти їх перетворенню в стихійне лихо.

Стосовно сільськогосподарської галузі загалом, то на думку деяких фахівців, потепління клімату позитивно позначиться на продуктивності рослинництва, адже інтенсивність процесів фотосинтезу, залежно від інсоляції і температури, може зрости на 30-100%. Такі культури, як пшениця, ячмінь, соняшник, рис і соя дозрівають швидше, а їхня врожайність підвищується на 20-30%. Проте врожайність кукурудзи, сорго, буряків цукрових, проса та інших рослин, що є менш чутливими до вмісту С0 , навпаки, може істотно знизитись, передусім через інтенсивне забур'янення. Підвищення концентрації вуглекислоти, хоч і сприятиме збільшенню врожайності, однак спричинить погіршення якості зерна, зокрема зменшенню вмісту білка.

За передбачення вчених, на всій території України дати настання фенологічних фаз, порівняно із сучасними, зміняться на більш ранні строки. Зокрема для пшениці озимої відбудеться зменшення появи сходів від трьох днів у Лісостепу, до семи — на Поліссі. На 3-4 тижні раніше наставатимуть фенофази розвитку пшениці у весняний період. Максимальне зменшення у бік ранніх строків очікується на Поліссі, а найменше — у Степу. Зміниться і тривалість міжфазних періодів.

Велику небезпеку для сільськогосподарського виробництва становить підвищення температури повітря до рівня, що перевищує оптимальне і припустиме максимальне значення (вище +30°С), за якою коренева система рослин не в змозі компенсувати і відшкодувати витрату вологи на транспірацію листковою поверхнею. За прогнозами вчених, значна частина території Північної Америки, Азії та європейських долин, що частково охоплюють Україну, де тепер розташовані "зернові" зони, може постраждати від глобального підвищення температури. Передбачається, що в цих регіонах скоротиться період розвитку зернових культур і знизяться їхні врожаї.

Високий рівень температури повітря негативно вплине на режим зволоження ґрунту у зв'язку з посиленням випарування води. Прогнозується поява значних площ з недостатнім зволоженням в Австралії, США, Франції, країнах Середньої Азії, Україні, а також Великій Британії, де, як відомо, близькість океанічної води сприяє зволоженню повітря і випаданню опадів. У цих країнах через пересихання ґрунту на сільськогосподарських полях землеробство буде малоефективним.

Передбачається, що до кінця 2050 року глобальна температура підвищиться на 2-5° С. Якщо це відбудеться, то межі природних зон зрушаться на північ на 150-550 км, що спричинить відповідне скорочення площі вічної мерзлоти і льодовиків.

Різке зниження врожаю зернових культур відбувається, коли денна температура перевищує 35 °С. Якщо, внаслідок глобального потепління, середня річна температура підвищується на 3-4°С, виробництво пшениці стане неможливим у країнах тропічних і субтропічних поясів. Зменшення врожаю зернових культур при цьому також неминуче в країнах із помірним кліматом, де від трансформації навколишнього середовища може різко скоротитись період залягання сніжного покриву, зменшиться його товщина. Це призведе до скорочення періоду зимової яровизації пшениці, під час якої в рослинах формуються необхідні передумови для початку і прискорення процесу цвітіння і закладання колосу, що спричинить зниження врожаю.

На сучасному етапі розвитку аграрного виробництва, перед аграрною наукою і виробництвом вченими-селекціонерами, генетиками, біологами, землеробами, технологами виробництва та іншим постала надзвичайно важлива проблема — вивести нові сорти і гібриди культур і породи тварин, які б відповідали викликам природних процесів, зумовлених глобальним потенціалом, тобто бути адаптованими до цих умов та нових технологій для їх вирощування.

Перспектива розвитку зернового господарства і кормовиробництва значною мірою пов'язана з виведенням нових сортів зернових і кормових культур. Для районів Полісся і Лісостепу необхідні скоростиглі сорти зернових, стійкі до холоду, вилягання, хвороб, внутрішньостеблових шкідників, проростання зерна на рослині, підвищеної кислотності ґрунту.

Для лісостепової та степової зони необхідні середньостиглі, середньопізні та швидкостиглі сорти з високою якістю зерна, стійкі до посухи, хвороб, шкідників, вилягання та типу ґрунту.

Асортимент сортів зернових культур значною мірою визначають набір технологій їх вирощування і відповідно об'єми застосування добрив, меліорантів, пестицидів та ретардантів.

Великі можливості є в розширенні асортименту кормових культур, у тому числі інтродукції нових видів. Ускладнення агроценозів, розвиток складних ценозів — одна із перспектив екологізації землеробства і підвищення його стабільності.