РЕГУЛЮВАННЯ ВИКОРИСТАННЯ ОРГАНІЧНИХ РЕСУРСІВ АПК ЧЕРКАЩИНИ ДЛЯ ВІДТВОРЕННЯ РОДЮЧОСТІ ТА ВИРОБНИЦТВА БІОПАЛИВА

 Суттєвим досягненням агропромислового комплексу Черкаської області за останні 3-5 років є високі показники врожайності: озимої пшениці 46,9-47,2 ц/га, кукурудзи на зерно – 53,3-71,3 ц/га, цукрового буряка – 327-343,6 ц/га, ріпаку –22,3 -29,6 ц/га.
Заходи якими досягається висока врожайність сільськогосподарських культур такі:
  -при вирощуванні зернових культур на площі понад 350 тис. га проваджуються технології біологічного землеробства з мульчуванням поверхні грунту післяжнивними рештками та побічною продукцією рослинництва під зерновими, а, в багатьох випадках, і під просапними культурами (соя, ріпак, соняшник, кукурудза);
  -відтворення родючості земель відбувається за рахунок використання нетоварної частки врожаю (солома зернових і зернобобових, подрібнені стебла соняшнику, кукурудзи, сорго, гичка, огуд тощо). Норму внесення органічних добрив рослинного походження у розрахунку на напівперепрілий гній доведено до 7 т/га, а на віддалену перспективу - не менше як 15-18 т/га;
  -мінеральні добрива у виробництві застосовуються в наближено оптимальному співвідношенні з кількості залишеної на полях нетоварної частки врожаю, що є основою біологічних технологій вирощування продукції рослинництва;
  -проведено оптимізацію структури посівних площ відповідно до нормативів оптимального співвідношення культур в сівозмінах для зони Лісостепу;
  -підвищено питому вагу біологічного азоту за рахунок збільшення площ бобових культур від 2-3% до 4-5 % в найближчій перспективі та площ посівів сидератів до 20-25 тис. га , що еквівалентно 30-40 т/га гною;
  -у структурі посівних площ площі посіву озимих культур по добрих і найкращих попередниках складають понад 220 тис. га, а площі однорічних та багаторічних трав близько 45 тис. га.
  -захист посівів від бур'янів проводиться агротехнічними заходами (культивація та напівпар) у комплексі з гербіцидами, а захист посівів від шкідників і хвороб все більше проводиться профілактичними та біологічними методами;
  -забезпечення технологій біологічного землеробства базується на застосуванні широкозахватних важких дискових борін, важних комбінованих культиваторів, кільчасто-шпорових котків і зернопресових сівалок, або сівалок прямої сівби.
За останні 5 років в АПК області на кожен гектар приходиться близько 7.0 т/га органічної маси побічної продукції. Вміст поживних елементів з побічної продукції складає  130-140 кг/га д. р. азоту, фосфору та калію.
Перше, що залежить від товаровиробників області – це повернення до оптимізації сівозмін, яка є становим хребтом системи землеробства. На Черкащині за останні 20 років структура сівозміни зазнали суттєвої трансформації, що тягне за собою як негативні, так і позитивні наслідки. Так, у порівнянні з 1990 роком в 2015 році відсоток зернових культур зріс до 60 % або у 1.3 рази, в т. ч. ячменю – в 2.7, а кукурудзи – в 1.7 рази. Мали тенденцію до зростання площі посіву пшениці.
    Докорінно змінилася структура посівних площ технічних культур: відсоток площ в 2010-2015 роках зріс у 1.7 рази та зазнав суттєвої зміни за складом культур. Частка цукрових буряків скоротилася майже у 4 рази; соняшнику зросла у 3.5 рази, ріпаку - в 7 разів; сої – у 5 разів.
    У зв’язку з скороченням тваринництва в регіоні відсоток кормових культур зменшився у 3 рази. Відповідно в 2.7-3 рази скоротилися площі посіву кукурудзи на силос, однорічних та багаторічних трав. Викликає велику тривогу скорочення площ посів гороху: у структурі посівних площ горох складає – 1.7 % проти 5-6 % в 1990 році.
На агроекологічний стан ґрунтового покриву області згубно вплинуло зменшення внесених органічних добрив: від 10,6 т/га в 1990р до менше ніж 1 т/га в 2010-2015 рр. Першочерговим в сучасних умовах господарювання в АПК Черкаської області є проблема забезпечення бездефіцитного балансу органічних добрив в умовах згортання тваринництва. З урахуванням кількості вироблених органічних добрив рослинного походження маємо стійке перевищення норми виходу на бездефіцитний баланс гумусу в 1.5-2.5 рази для умов Центрального Лісостепу України.
Враховуючи побічну продукцію рослинництва: пожнивні, поукісні та кореневі рештки, в 2010-2015 роках на кожен гектар приходилося 7.5 га органічної рослинної маси побічної продукції. На кореневі рештки у структурі нетоварної частки врожаю приходилося 40-45 %, що важливо для стабілізації продуктивності землеробства та відтворення родючості в сучасних умовах господарювання. За останні 20 років кожен гектар ріллі отримав 120 тонн органічної маси, з якої на кореневі рештки приходиться 51 тонна або близько 43 %. Враховуючи перелік основних культур, які входять в сучасну структуру посівних площ області, наростаючий вихід органічної маси нетоварної частки врожаю за два десятиліття склав 120 млн. тонн, а кореневої – 56 млн. тонн (44%).
За зазначеними показниками область вийшла на рівень 1990 року, коли 95 % побічної продукції вилучалося для тваринництва і вносилося більше 10 т/га гною. В сьогоднішніх умовах господарювання саме побічна продукція рослинництва є стабілізуючим чинником як продуктивності, так і родючості земель сільськогосподарського призначення. Така кількість рослинної органічної маси у перерахунку на напівперепрілий гній з внесенням азотної компенсації еквівалентна 15-18 т гною на кожен гектар ріллі в масштабах області, а вміст поживних елементів в ній складає не менше 130 кг/га д. р  азоту, фосфору та калію на 1 гектарі.
Заходом для господарсько відчутного поліпшення кислих грунтів є їхнє вапнування. Кожна тонна вапняного добрива дає на кислих і сильнокислих грунтах за весь час своєї дії (близько 10 років) приблизно 1.0 т додаткового врожаю в перерахунку на зерно. Головне значення вапна для родючості грунту в тому, що воно є джерелом увібраного кальцію, який запобігає втратам найціннішої частки грунту — гумусу, тому й є, так би мовити, охоронцем його родючості. Проте, без Державної підтримки вапнування в області не проводиться.
Не слід забувати, що в соломі зернових культур міститься 0.25-0,31 % кальцію; в стеблах кукурудзи - близько 0.5 %, в соломі гороху – 1.82, в стеблах соняшнику – 1.53, в гречаній соломі – 0.95, в стеблах сої – 1.4 %, кормових культурах – 0.95-2.53 %. Винос основною продукцією кальцію з грунту значно менший, ніж накопичення в побічній продукції: зернових в 3-5 рази, кукурудзи – в 16 разів, соняшнику – в 8 разів, гороху та сої – в 9-20 разів.
При залишенні побічної продукції рослинництва на місці вирощування в ріллю області повертається близько 80 тис тонн активної форми кальцію (в середньому на 1 ріллі біля 45 кг). З побічної продукції, яка вироблялася в АПК області в 2010-2015 роках, у перерахунку на д. р. щорічно вноситься 80 кг/га СаСО3. Сумарне надходження склало – 610 кг/га, а у фізичній масі – 1085 кг/га. Всього по області за 20 років з побічною продукцією внесено 87 тис. тонн д. р. СаСО3. Сумарне надходження СаСО3 за 20 років становило – 665 тис тонн, а у фізичній масі – 1185 тис. тонн. Для порівняння: в 1990 році, коли вносилося 12509 тис. тонн гною, в грунт було повернуто 112 тис. тонн СаСО3 у ф. м., а за 2015 роки – майже 100 тис тонн без затрат на вивезення та внесення.
За офіційними даними Черкаської філії ДУ «Держгрунтохорона» в області з 1990 року по 2005 рік відбувалося зростання площ кислих грунтів в 1.38 рази, а відсоток площі – в 1.74 рази. Починаючи з 2006 року, площі з кислими грунтами стабілізувалися, а в 2010 році знизилися до рівня 1990 року. Можна вважати, що показники надходження кальцію з нетоварної частки врожаю станом на 2005 рік є критичними або мінімально достатніми для припинення декальцинації та початку розкислення грунтів чорноземного типу сільськогосподарського призначення за рахунок біогенної меліорації саме соломою та побічною продукцією інших культур.
На сьогоднішній день за даними обстежень площі кислих грунтів по області становлять близько 208 тис.га. У порівнянні з 2005 роком зниження площ кислих грунтів склало близько 33 %. За допомогою нетоварної частки (побічна продукція, пожнивні, поукісні та кореневі рештки) вдається повернути активну форму кальцію в грунт та забезпечити щорічне біогенне вапнування (рециркуляції кальцію) кожного поля при істотному зниженні собівартості вапнування грунту і самої вирощеної продукції в агроценозах сівозмін.
У виробничих умовах забезпечується природний порядок надходження активної форми рослинного кальцію в грунт, що дозволяє знизити активну та потенціальну кислотність, наситити ґрунтовий вбирний комплекс кальцієм та створити позитивний його баланс у грунті. Особливо посилюється ефективність біогенного вапнування грунтів у зв'язку з застосуванням новітніх технологій обробітку грунту, які забезпечують поверхневу заробку нетоварної частки врожаю в грунт.
В 5-пільних сівозмінах з насиченням 60% зерновими, в т.ч. 20%-горохом, 40% - кукурудзою та в сівозміні, де частина кукурудзи (20%) та горох замінюється травами і ячменем (20%), використання побічної продукції при безполицевому обробітку сприяє формуванню додатного балансу органічної речовини, який відповідає розширеному відтворенню родючості чорнозему, тоді як при систематичній оранці, у більшій мірі, та поверхневому обробітку, у меншій, формується баланс органічної речовини, який відповідає простому (в сівозміні з горохом) та розширеному відтворенню родючості в сівозміні з багаторічними травами.
Короткоротаційні 5-пільні сівозміни більш ефективно сприяють формуванню бездефіцитного балансу органічної речовини, ніж в 10-пільній зерно-просапній сівозміні як при внесенні гною, так і при його заміні еквівалентом побічної продукції. Встановлено, що при утриманні 10-пільної зерно-просапної сівозміни з насиченням зерновими 50%, горохом – 10%, цукровими буряками -20 %, кормовими культурами – 40 % без внесення мінерального живлення за рахунок побічної продукції в кількості 5 т/га забезпечується зростання продуктивності на 0,62 т/га з. о., а господарський вихід зростає на 0,67 т/га з. о, або на 117% і 115%. Заміна 6 т/га гною на фоні мінерального живлення побічною продукцією 7 т/га з внесенням 145 кг д. р. NPK сприяє зростанню виходу з. о. на 1,37 т/га, а господарський вихід – на 1,47т/га, або на 120% і 125%. Зростання продуктивності сівозміни за виходом з. о. з 1 га в період 2001-2010 рр., коли на полі залишали всю побічну продукцію в кількості 7 т/га на фоні мінерального живлення (145 кг д. р. NPK) забезпечується високою продуктивністю нових сортів і гібридів кукурудзи, буряка цукрового та гороху.
Порівняльна продуктивність 10-пільних сівозмін при використанні різних видів органічних добрив показує, що в сучасних сівозмінах без застосування гною вихід зернових одиниць зріс на 1,37 т/га, а господарський вихід зернових одиниць складав із застосуванням гною 5,99 т/га, з використанням побічної продукції – 7,46 т/га. Зростання продуктивності 10-пільної сівозміни з насиченням зерновими 50 %, просапними – 20 % та кормовими культурами 40 % в сучасних умовах відбувається на фоні спадної родючості ґрунту. Побічна продукція рослинництва набуває більш ефективних результатів при використанні разом з гноєм.
Для АПК Черкаської області, проблема остепніння території є актуальною. Причина – це розораний на 91 %. грунт сільськогосподарських угідь аграрних підприємств області. Проблемою в землеробстві області є різке зменшення у 7-10 разів внесених органічних добрив, та у 2,7-3 рази мінеральних добрив! Наслідок - вміст гумусу в ґрунтах області за останні 20 років зменшився на 0,25 %. Аграрії, які допускають таке, не мають майбутнього.
Проблему виходу на розширене відтворення родючості грунтів потрібно вирішувати за рахунок використання побічної продукції рослинництва (соломи) в якості органічних добрив. Потрібно категорично заборонити спалювання стерні та соломи на полях області! Та категорично протистояти ідеї спалювання соломи в котлах для отримання одноразового ефекту. Солома захищена законом: Стаття 77-1. Самовільне випалювання сухої рослинності або її залишків. «Випалювання соломи, стерні, луків пасовищ, ділянок із степовою, водно-болотною рослинністю… без дозволу органів державного контролю у галузі охорони навколишнього середовища або порушення такого дозволу тягне за собою адміністративну відповідальність відповідно до Кодексу про адміністративні правопорушення».
В останні роки все більш настирно нав’язується думка, що в складних економічних умовах використання в енергетичному балансі країни, палива отриманого на основі органічної сировини аграрного походження, по-перше, скорочує загальні витрати енергії в сільськогосподарському виробництві, по-друге, збільшує обсяг відновлювальних джерел енергії, по-третє, сприяє більш раціональному використанню залишків соломи та стебел основних культур, щорічні накопичення яких складають 15–20 млн т. Раціональне використання біомаси в енергетичних цілях дозволить зменшити викиди вуглекислого газу, сірки, оксидів азоту в атмосферу та відновити родючий шар ґрунту. Не минула подібної “політики” і Черкащина. Через засоби масової інформації формується думка про доцільність використання побічної продукції рослинництва та енергетичні проблеми.
Помилковою є думка проте, що споживаючи солому у вигляді біопалива, можна призупинити глобальні зміни клімату та вирішити енергетичні проблеми, а спалювання соломи може бути нейтральним щодо збільшення парникового ефекту (теплотворна здатність соломи зернових культур - 10*103 МДж/т; стебла соняшнику та кукурудзи – 12.5*103 МДж/т). Не конверсія побічної продукції до СО2 та води в присутності кисню потрібна українцям, а збагачення грунту новоутвореним гумусом та трансформація його в стійкі гумусові речовини, що забезпечить відтворення родючості чорноземів Лісостепової зони та забезпечить Національну безпеку України.
Використання біопалива потребує ретельного балансування з огляду на продовольчі та енергетичні потреби. Тому, поширення використання біологічних енергоресурсів неможливе без ретельного обґрунтування параметрів його  технічного та технологічного забезпечення. При цьому, в процесі перетворення органічної сировини в біопаливо необхідно узгоджувати технічні, технологічні, економічні, екологічні та соціальні показники.
Кожен захід, який пропонується для реалізації в агроекосистемах повинен бути спрямований на підтримання родючості ґрунту, а за можливістю сприяти розширеному відтворенню родючості ґрунтів. Це має безпосереднє відношення і до виробництва та використання біопалив. У зв’язку з цим, серйозною науковою проблемою є визначення обсягів рослинної біомаси, яка може бути задіяна на теплові потреби без шкоди для відтворення родючості ґрунтів. Крім того, важливий вплив на збереження родючості ґрунтів мають технології їх обробітку, вирощування та збирання відповідних сільського господарських культур та параметри техніки, що при цьому застосовується. Баланс гумусу в сівозміні визначається як різниця між кількістю мінералізованого гумусу та його надходженням за рахунок гуміфікації кореневих решток, пожнивних залишок, біомаси бур’янів та сидератів, а також внесеного підстилкового гною та інших органічних речовин. Вихідними параметрами (даними) для розрахунку балансу гумусу сівозміні є комплекс статистичних, агрономічних та агрозоотехнічних показників. Серед них мінералізація гумусу культурами сівозміни, вихід сухої маси кореневих решток та сухої біомаси польових культур є такими, що залежать від урожайності польових культур і які згідно з літературними джерелами змінюються у широких межах.
Вихід же соломи та стебел для теплових потреб визначається як різниця між кількістю біомаси зернових і зернобобових культур та стебел ріпаку і сої (за виключенням стебел кукурудзи на зерно та соняшнику, рослинна біомаса яких у більшості випадків залишається на полі у повному обсязі) та втрат при збиранні і стерні, а також витрат соломи на годівлю тварин та на підстилку. Частину соломи використовують для компостування та виробництва твердого біопалива.
Визначення обсягів соломи та стебел польових культур для теплових потреб також потребує наявності обґрунтованих значень виходу сухої біомаси польових культур. У разі наявності обґрунтованого значення цього показника існувала б можливість об’єктивного визначення річного обсягу соломи та стебел польових культур для теплових потреб. Тому серйозною проблемою є визначення обсягів рослинної біомаси, яка може бути задіяна на теплові потреби без шкоди для відтворення родючості ґрунтів. Рівень оцінки обсягів рослинної біомаси для теплових потреб згідно існуючих методик може коливатися від 30 до 100 % від загальної кількості. Після встановлення обсягів доступної біомаси необхідно розробити напрямки раціонального її використання для енергопотреб, та визначити конструктивно-технологічні параметри обладнання для конверсії сировинн рослинного походження.
За показниками, що характеризують сільськогосподарське виробництво упродовж останніх років, розраховано граничні обсяги рослинної біомаси (соломи), яку можна використати на теплові потреби. Слід зазначити, що за загального дефіциту гумусу в більше 75 кг/га, використання соломи на теплові потреби неможливе через недотримання умови позитивного балансу гумусу. Граничний обсяг соломи, яку можна використовувати на теплові потреби, за нульового балансу гумусу, становить близько 40 %. За розрахунками в АПК Черкаської області баланс гумусу, розрахований за виносом азоту сільськогосподарськими культурами, знижується за граничні показники (менше 75 кг/га), а по окремим районам знижується до від’ємних значень, що обмежує використання побічної продукції на теплові ресурси.
Підтримання балансу гумусу в ґрунтах є визначальним фактором при використанні побічної продукції рослинництва на енергетичні потреби. Водночас, кількість побічної продукції, яку можна використати на теплові потреби, обернено пропорційна дефіциту гумусу в ґрунтах сівозміни. Так, збільшення дефіциту гумусу на 10 кг/га зумовлює необхідність зменшення використання побічної продукції на енергетичні потреби на величину до 5 %. Отже, необхідне чітке визначення прийнятих значень показників для розрахунку або методики визначення балансу гумусу для отримання адекватних висновків про можливість використання соломи на теплові потреби.
До недавнього часу вважалося, що джерелом антропогенного надходження вуглекислого газу в атмосферу є енергетика, до якої слід віднести сучасні опалювальні котли на соломі («ЮТЕМ», АТ «Бриг» та інші), транспорт та промисловість, де при спалюванні органічного палива виділяється значна кількість СО2. За рівнем надходження СО2 в атмосферу сільське господарство не поступається промисловості, бо на його долю приходиться до 25 % викидів парникових газів за рахунок витратам гумусу. Звідси вирішення проблеми збільшення накопичення гумусу в грунті може сприяти вирішенню проблеми глобального потепління.
Основним завданням обробітку грунту є його мінімалізація за глибиною та числом проходів по полю грунтообробної техніки, а використання соломи в якості органічного добрива та енергетики ґрунтоутворення в агроценозах сівозмін і є, з економічної та екологічної точки зору, актуальним та стратегічним напрямком розвитку аграрної сфери Черкаської області та України в цілому.
Біомаса побічної продукції в землеробстві, як “похідна енергії Сонця в хімічній формі є, не тільки одним з найпопулярніших й найуніверсальніших ресурсів землі”, а й основою екологічної стійкості агроландшафтів через формування додатності балансу органічної речовини гумусу та засобом забезпечення людей продуктами харчування. Не слід пускати біомасу побічної продукції димом через трубу, бо «великим злочином є спалювання соломи на полях, але ще більшим злочином є спалювання соломи в сучасних котлах для вирішення енергетичних проблем».

Демиденко О.В. – заступник директора з наукової роботи Черкаської державної сільськогосподарської дослідної станції ННЦ «Інститут землеробства», кандидат с.-г. наук
Кривда Ю.І. – директор Черкаської філії Державної установи «Держгрунтохорона».