НАУКОВІ ОСНОВИ СУЧАСНИХ АГРОТЕХНОЛОГІЙ

1.1. Історія та етапи розвитку агротехнологій

Протягом усієї історії свого становлення людство послі­довно вело боротьбу за своє існування на планеті Земля. На різних етапах історичного розвитку головні напрями такої боротьби послідовно змінювались. В епоху кам'яного віку го­ловною проблемою було виживання людини як біологічного виду серед суворої дикої природи. Оволодівши вогнем, нав­чившись шліфувати й свердлити камінь, загорнувшись у шкури диких тварин, людина не лише вижила, а й освоїла практично всі більш-менш придатні для проживання терито­рії на просторах Африки, Свразії, Австралії та Америки. Протягом усього цього часу залишалася (і сьогодні стоїть на порядку денному) проблема забезпечення стабільного харчу­вання і добування їжі.

Оволодівши прийомами збирання їстівних дарунків при­роди, полюванням та рибальством, людина ще 50 тисяч років тому одомашнила собаку і близько 16 тисяч років - коня (найдавніші у світі рештки одомашненого коня в похованні людини знайдені у нас в Україні, на сході Кіровоградської області). Але лише примітивне землеробство стає відносно надійною опорою в забезпеченні людини їжею. На його осно­ві близько 8-4 років до н. є. формується на багатих чорно-исмних ґрунтах блискуча землеробська цивілізація - Три­пільська культура, яка була першою в світі справді польовою системою вирощування потрібних людині рослин. Така сис­тема, виникнувши на теренах нашої землі, поширилася на інші території - від басейну середнього Дніпра до Дністра і частково аж на території сучасної Румунії. Майже одночасно виникають центри поливного землеробства в Індії, Китаї, Месопотамії, Єгипті, Колумбії, Венесуелі, Мексиці. З назва­них центрів землеробство поширюється на значні території. Завдяки стабільності харчування та більш сприятливим умо­вам життя, чисельність населення планети поступово, але невпинно зростає. Відповідно збільшуються площі земель, які людина відвойовувала у дикої природи і перетворювала на ріллю.

Доповнивши можливості своїх м'язів зусиллями тварин і могутністю вогню і навчившись добувати метали, особливо залізо, людина почала впевнено тіснити дику природу. На перших етапах такого процесу природа справлялася з дес­труктивною дією людини: руйнування природних фітоцено­зів заліковувала на поверхні ґрунту дикою рослинністю. Од­ночасно з боротьбою проти дикої природи людина накопичу­вала свої знання та досвід, удосконалювала прийоми ведення обробітку ґрунту і його поливання. Уже за Римської імперії були викристалізовані основні прийоми сучасної агрономії.

Вплив людини на природу невпинно зростав. Про це крас­номовно свідчить такий факт. На початку другого тисячоліт­тя нової ери простори Західної та Центральної Європи на 80% території були вкриті переважно листяними й мішани­ми лісами. Нині, навіть після проведення великомасштабних лісових насаджень наприкінці XIX і у XX століттях, площа лісів на тій самій території становить лише 30%. Енергооз­броєність людини в останнє століття зросла в сотні разів. її доповнюють можливості техніки, хімії та значні знання. У багатьох регіонах планети дика природа і освоєні людиною території помінялися ролями. З невеликих острівців, де в минулому було знищено дику рослинність, тепер розрослась і стала домінуючою рілля, а дика природа залишилася тіль­ки на окремих невеличких масивах. В Україні сьогодні більш як 53% території перетворено на орні землі. А в деяких регіонах площа ріллі значно перевищила 80%. Здавалося б, яка принципова різниця, буде у нас 30, 50 чи 80% території розорано? Якщо користуватися традиційним розумінням, відповідь дуже проста: чим більше полів, тим більше буде хлі­ба і до хліба на столі. Ще недавно такий екстенсивний підхід себе виправдовував, а нині заганяє людство в глухий кут.

Як відомо із законів діалектики, кількість переходить у якість. Як результат, надмірна розораність території неми­нуче призводить до деградації і руйнування навколишнього середовища в регіоні. Якщо навіть не враховувати всіх інших факторів негативного впливу: ерозії, засолювання, забруд­нення ґрунту і підземних вод, поверхневого змиву добрив і пестицидів у відкриті водойми, повітряного перенесення різ­них ксенобіотиків (чужорідних для живих організмів речо­вин), перетворення природних ландшафтів на орні землі більш як на 36 - 40% території спричиняє незворотні зміни в природному середовищі. Через надмірне руйнування природ­них живих комплексів середовище втрачає здатність до са-мовідновлення і компенсації негативного впливу діяльності людини. Таке явище можна проілюструвати ефектом суціль­ного вирубування тропічного лісу: на місці вирубки новий ліс уже не виросте, тому що за кілька років руйнується ґрунт і залишається лише мертва материнська порода, на якій рос­ти ніжні саджанці не можуть і яку розмивають тропічні до­щі.

Відповідно оцінивши небезпеку такого розвитку процесів і неминуче погіршення екологічної ситуації, в розвинутих країнах було розроблено програми, спрямовані на виправ­лення становища в регіонах з високим рівнем розораності те­риторії. Наприклад, у США здійснюється федеральна про­грама зі скорочення посівних площ. На першому етапі орних земель у пасовища і лісові насадження заплановано перевес­ти до 16 млн. га, що перебувають під загрозою ерозії. На друго­му - заплановано вивести з орних земель ще понад 40 млн. га в регіонах з високим рівнем розораності території. Фермери за перетворення орних земель на інші види угідь отримують відповідну компенсацію.

Проблема деградації навколишнього середовища в резуль­таті надмірного господарського навантаження, яке створює людина, з різним ступенем гостроти стоїть уже сьогодні пе­ред усіма регіонами планети в цілому.

У такій ситуації можна констатувати, що збільшення по­сівних площ з метою зростання обсягів виробництва продо­вольства не може бути тим шляхом, яким повинна йти люди­на в майбутньому, якщо бажає й надалі нормально існувати на планеті Земля.

Одночасно з проблемою збереження здорового навколиш­нього середовища перед людством дедалі більше загострю­ється інша глобальна проблема - проблема дефіциту продо­вольства. Уже нині актуальною є проблема повноцінного біл­ка (особливо тваринного) в раціоні сотень мільйонів людей. Існує дефіцит і рослинних білків, більшість яких не має пов­ного набору амінокислот, особливо незамінних. Тому май­бутнє - за використанням білків, передусім рослинних, без­посередньо людиною (при згодовуванні білкового корму тва­ринам, особливо теплокровним, нераціональні втрати білка сягають 60-90%). Перспективним є введення в раціон люди­ни продуктів з рослин родини щирицевих (Аmагаnthасеае), синьо-зеленої водорості - ціанобактерії (Spirulina), що міс­тять повноцінні білки зі структурою амінокислот, які най­більш повно відповідають потребам людського організму, і відповідно генетично модифікованих високобілкових тради­ційних культурних рослин.

Нарощування виробництва зерна високої якості та більш раціональне його використання є однією з основних проблем сучасного сільського господарства України, як вирішальної умови поліпшення забезпечення населення продуктами хар­чування та подальшого економічного й соціального розвитку країни.

Актуальність цієї проблеми зумовлена біологічними влас­тивостями зерна, що є найбільш концентрованим акумулятором сонячної енергії у вигляді дуже вдалого поєднання ріа них висококалорійних поживних органічних сполук, добре збалансованим за амінокислотним складом білків, вуглево­дів, жирів, вітамінів, інших біологічно активних речовин, найважливіших макро- та мікроелементів, синтезованих рослинами, завдяки їх унікальній фотосинтетичній здатнос­ті, а також спроможності зерна зберігати свої добрі поживні властивості за належних умов протягом багатьох років та відносно легко піддаватися технологічній переробці на різно­манітні незамінні і смачні продукти харчування та цінні ви­ди кормів для тварин.

За багато століть напруженої праці творча частина люд­ства, використовуючи природну мінливість та різні форми добору, створила і повсюдно запровадила в землеробство чис­ленні види і сорти зернових, круп'яних та зернобобових культур - пшениці, жита, ячменю, вівса, кукурудзи, рису, гречки, проса, гороху, сої та інших, - пристосованих для ви­рощування в конкретних ґрунтово-кліматичних регіонах, зерно яких найбільш широко використовується для вироб­ництва продуктів харчування та кормів. Із них найбільшого значення в усьому світі набули різні види пшениці завдяки наявності в її зерні специфічних білкових структур у вигляді клейковини, що з винаходом хлібопечення зробило її зерно незамінним джерелом для виготовлення найбільш пошире­ного і улюбленого продукту харчування людства - пшенич­ного хліба.

Зерно кожного з інших згаданих видів рослин відзнача­ється специфічністю біохімічного складу та використання. Завдяки високому вмісту легкозасвоюваних білків у зерні бо­бових рослин - сої, гороху, люпину, кормових бобів та інших - вони мають винятково важливе значення у виробництві ви­сокобілкових кормів для тварин.

У зв'язку із вищезазначеним та невпинним зростанням чисельності населення, виробництво зерна в усьому світі за останні роки зростало швидкими темпами, особливо у США, Канаді, Австрії, Аргентині, країнах ЄЕТ, Китаї та ін. Цього було досягнуто завдяки створенню і впровадженню більш урожайних сортів і гібридів рослин, розробці раціональної видової структури посівів, прогресивних технологій вирощу­вання з використанням більш високих норм мінеральних добрив, ефективних пестицидів, кращої сільськогосподар­ської техніки, зрошення, зниження втрат урожаю за рахунок надійного матеріально-технічного забезпечення виробництва та переробки зерна.

Україна з давніх часів була і залишається потужним ви­робником зерна пшениці, жита, ячменю, гороху, гречки, проса, а останнім часом також кукурудзи, соняшнику та ін­ших культур. Ґрунтово-кліматичні її умови здебільшого сприятливі для вирощування відносно високих урожаїв доб­роякісного зерна цих культур. Рівень урожайності та вироб­ництва його в Україні також невпинно зростав і в 1993 році досяг 32,1 ц/га, а валовий збір досяг 45,6 млн. т. Значний внесок у ці досягнення зроблено за рахунок впровадження у виробництво досягнень вітчизняних наукових розробок у га­лузях селекції, насінництва, рослинництва, землеробства, механізації та електрифікації.

За рахунок використання нових сортів і гібридів, інтен­сивних технологій вирощування, підвищення загального рівня землеробства дещо поліпшилась якість вирощуваного зерна. Але досягнутий рівень виробництва зерна в Україні ще значно відстає від рівня передових країн світу і не задо­вольняє потреби народного господарства у високоякісному продовольчому та фуражному зерні.

Дефіцит продовольства в Україні зумовлювався не лише недостатнім рівнем урожайності культур, а й недосконалістю видової структури його виробництва, нераціональним вико­ристанням продовольчого зерна для кормових цілей, значни­ми втратами урожаю при збиранні, транспортуванні, збері­ганні та переробці, перевитратами насіння під час сівби, а та­кож не досить ефективною інвестиційною політикою.

Сучасні засоби інтенсифікації сільськогосподарського ви­робництва - хімізація, механізація і технологія вирощування сільськогосподарських культур - мають передбачати не лише економічні цілі. Виробнича діяльність людини в агро-ландшафтах повинна враховувати природні закономірності навколишнього середовища, а розробка систем землеробства і концепція розвитку зернового господарства будуватися на еколого-ландшафтних принципах.

Інтенсифікація землеробства посилює побічні ефекти, по­рушує екологічну рівновагу. Наукою і практикою нагромад­жений значний досвід з економічної оцінки ефективності систем землеробства. Такі критерії економічної оцінки ефек­тивності систем землеробства, як урожайність, собівартість одиниці продукції, прибуток з 1 га посівів, рентабельність виробництва та інші, дозволяють дати соціально-економічну оцінку цим процесам, але не відображають екологічних на­слідків функціонування агроекосистеми.

Необхідно впроваджувати тримірну систему оцінки земле­робства, у тому числі й розвитку зернового господарства, яка включала б економічні, соціальні та екологічні наслідки су­спільного процесу. Це дозволить своєчасно відмовитися від систем землеробства, які орієнтовані лише на врожай і зни­ження витрат виробництва, і поступово освоювати екологіч­но обґрунтовані, які забезпечують високий урожай і одночас­но запобігають об'єднанню агробіоценозів і культурних ландшафтних комплексів.

Екологічна обстановка в Україні, що погіршується, потре­бує обмежень застосування пестицидів, послідовного перехо­ду до біологічного землеробства. Але в найближчій перспек­тиві передчасно відмовлятися від застосування засобів хімі­зації, бо це неминуче призведе до зниження рівня виробни­цтва зерна приблизно на 25 - 30% .

Завдання полягає в тому, щоб на основі ґрунтозахисного контурно-меліоративного землеробства здійснити перехід від інтенсивного землеробства і зернового господарства на всій території землевикористання до їх локалізації в агро-ландшафтах і за рахунок диференційованого використання різних технологічних груп земельних ресурсів та застосування агротехнологій на них забезпечити науково обґрунтоване, збалансоване застосування мінеральних добрив та інших за­собів хімізації, яке виключало б забруднення навколишньо­го середовища і забезпечило б зростання обсягів виробництва якісної сільськогосподарської продукції і високу економіч­ну, соціальну й екологічну результативність діяльності лю­дини.