Наукові літературні джерела свідчать, що проблема підвищення та збереження родючості ґрунтів із метою забезпечення людства продовольством виникла ще на світанку землеробства – близько восьми тисяч років тому, коли людина тільки-но почала обробляти землю. Уже тоді перед землеробами постало завдання збереження та відновлення родючості ґрунтів, що стало основою формування раціональних методів господарювання.
Відтоді ця проблема залишається однією з ключових у сільському господарстві. Нині її актуальність лише посилюється через швидке зростання чисельності населення, поглиблення деградаційних процесів у ґрунтах і скорочення площ орних земель з розрахунку на кожних десять осіб (рис. 1). У таких умовах постає нагальна потреба в отриманні більших врожаїв із менших площ, що можливо лише за умови раціонального та науково обґрунтованого застосування добрив.
За оцінками експертів, 30–40% усіх витрат у рослинництві припадає на придбання й використання мінеральних добрив, які є одним із головних чинників забезпечення глобальної продовольчої безпеки. Згідно з прогнозами FAO, чисельність населення планети досягне 9,7 млрд осіб до 2050 року (рис. 1). Для задоволення його потреб, які дедалі більше зростають, тоді як посівні площі залишаються обмеженими, світове виробництво продовольства має збільшитися щонайменше удвічі (FAO, 2024).
Проте реалізація цього завдання ускладнюється тим, що можливості для розширення орних земель вже практично вичерпані, що робить збереження родючості ґрунтів і підвищення ефективності їх використання стратегічним пріоритетом сучасного землеробства. За даними ООН, загальна площа земельного фонду планети становить 13,435 млрд га, з яких лише 29,7% використовуються як сільськогосподарські угіддя. Їх загальна площа сягає близько 4 млрд га, у тому числі орних земель – приблизно 1,346 млрд га (27,6%).
Щороку з обігу сільськогосподарського користування вилучається близько 25 млн га, що еквівалентно втратам поживних ресурсів, достатніх для забезпечення продовольством близько 85 млн осіб. За таких умов добрива відіграють ключову роль у сучасних технологіях вирощування культур.
Вони дають змогу підвищувати продуктивність агроекосистем навіть без розширення посівних площ. Варто зазначити, що рослини в природних умовах не потребують добрив, адже за мільйони років еволюції вони пристосувалися до існування навіть на бідних ґрунтах, отримуючи мінімальну кількість елементів живлення, необхідну, наприклад, для формування одного колоска.
Проте людина застосовує добрива, щоб керовано оптимізувати мінеральне живлення рослин і створити їм оптимальні умови для формування не одного, а кількох колосків із тієї ж площі, тим самим підвищуючи врожайність у кілька разів. Саме тому сучасне землеробство неможливе без науково обґрунтованих і оптимізованих систем удобрення, які забезпечують збалансований кругообіг поживних речовин. Адже елементи живлення, що виносяться з урожаєм, повертаються в ґрунт у значно менших обсягах, ніж вилучаються, що з часом призводить до виснаження ґрунтів і формування від’ємного балансу поживних елементів (рис. 2).
Таке становище є наслідком порушення фундаментального закону землеробства – необхідності повернення до ґрунту поживних речовин, винесених із нього врожаєм сільськогосподарських культур. У результаті формується від’ємний баланс елементів живлення. Підтримання позитивного балансу мінеральних елементів шляхом систематичного внесення добрив є ключовою умовою збереження родючості та запобігання деградації ґрунтів.
Сьогодні дефіцит фосфору спостерігається приблизно на 30% орних земель світу, де вирощується понад 120 основних культур. За даними EUROSTAT, позитивний баланс азоту в Європі зафіксовано лише в Нідерландах (+187 кг/га), Чехії (+101 кг/га) та Великій Британії (+86 кг/га), а позитивний баланс фосфору – у Великій Британії, Фінляндії та Португалії (+6 кг/га). В усіх інших країнах світу переважає від’ємний баланс поживних речовин, що свідчить про системне виснаження ґрунтів.
Отже, сучасне землеробство неможливе без використання добрив, однак їх застосування повинно здійснюватися відповідно до науково обґрунтованих агрохімічних рекомендацій. На жаль, навіть у XXI столітті цю аксіому доводиться підтверджувати, адже людство стикається з низкою екологічних викликів, серед яких зростання антропогенного навантаження та пришвидшення процесів деградації ґрунтів займають домінуюче положення. Саме тому вчені-агрохіміки активно працюють над пошуком шляхів підвищення врожайності культур і збереження родючості ґрунтів, надаючи науково обґрунтовані рекомендації для формування сталих і збалансованих систем землеробства.
ОСНОВНІ ПІДХОДИ У СУЧАСНОМУ ЗЕМЛЕРОБСТВІ
У сучасній практиці світового землеробства для підвищення виробництва застосовують три основних підходи: 1) екстенсивний – збільшення посівних площ шляхом додаткового розорювання земель; 2) інтенсивний – підвищення врожайності завдяки застосуванню добрив, пестицидів і меліорації; 3) генетичний (біологічний) – впровадження нових високопродуктивних сортів і гібридів.
Водночас екстенсивний шлях практично вичерпав свій потенціал, адже більшість нерозораних земель розташовані у важкодоступних або малопродуктивних регіонах, освоєння яких є економічно невиправданим. До того ж через порушення агротехнічних вимог щорічно втрачається близько 10 млн га орних земель.
За останні 20 років лише 22% приросту рослинницької продукції було забезпечено за рахунок розширення посівних площ, тоді як 78% – завдяки зростанню врожайності. Саме добрива та сучасні технології вирощування є визначальними чинниками підвищення продуктивності культур. Світовий досвід підтверджує, що їхня частка у прирості врожаїв становить щонайменше 30–50%.
В Україні застосування мінеральних добрив забезпечує суттєве зростання врожайності сільськогосподарських культур: у зоні Полісся – на 40–60%, у Лісостепу – на 30–50%, у Степу – на 10–30% за богарних умов і до 60–80% при зрошенні.
Простежується така закономірність: чим нижчий природний вміст поживних елементів у ґрунті та вища кількість атмосферних опадів, тим ефективніше діють добрива, і навпаки.
На результативність їх застосування впливає низка чинників – якість добрив, сольовий індекс, осмотичний тиск ґрунтового розчину, спосіб і терміни внесення, а також наявність науково обґрунтованих систем удобрення, адаптованих до зональних умов і біологічних особливостей культур.
Країни, де добриво використовують із урахуванням регіональної специфіки, родючості ґрунтів і критичних фаз розвитку рослин, досягають високої стабільності врожаїв навіть у посушливі роки.
Показовим прикладом є Нідерланди, де зафіксовано найвищу в світі ефективність використання добрив – приріст урожайності сягає близько 70%.
У світовій практиці також відомі рекордні показники продуктивності провідних культур. Так, у 2024 році американський фермер David Hulla отримав 39,1 т/га зерна кукурудзи, а Alex Harrell – 14,6 т/га сої, що є світовими рекордами врожайності.
Ці факти переконливо доводять, що навіть за сучасного рівня розвитку аграрної науки потенціал продуктивності високопродуктивних сортів і гібридів у виробничих умовах реалізується лише частково (рис. 3). Максимальне розкриття цього потенціалу можливе лише за умови оптимізації мінерального живлення рослин, удосконалення систем удобрення та підвищення технологічної культури землеробства.
У більшості господарств України у виробничих умовах реалізується лише близько 30% урожайного потенціалу, закладеного селекціонерами у сучасних високопродуктивних сортах і гібридах (рис. 3). Основна причина цього – втрата генетичного потенціалу рослин уже на початкових етапах – від моменту висіву насіння у ґрунт.
У сучасних умовах така ситуація є неприпустимою, адже ефективність сільського господарства безпосередньо залежить від рівня використання наукових досягнень. Необхідно постійно впроваджувати інноваційні технології, адаптовані до конкретних умов господарювання, оскільки підвищення врожайності та якості продукції залишається одним із головних завдань аграрної науки.
Згідно з меморандумом саміту ФАО з продовольчої безпеки (2009 р.), підвищення продуктивності культур і забезпечення сталого розвитку землеробства в умовах глобальних кліматичних і екологічних змін визначено ключовим завданням світової спільноти XXI століття.
Вирішальним чинником цього процесу є стан родючості ґрунтів, який визначає здатність людства забезпечити продовольчі потреби нинішніх і майбутніх поколінь. Адже понад 99,5% усіх продуктів харчування прямо чи опосередковано залежать від ґрунту та рівня його родючості. До того ж високий рівень родючості зменшує вплив несприятливих погодних умов і забезпечує стабільність виробництва.
Читати по темі: Як вносити добрива без агрохімічного аналізу
Досвід багаторічних наукових досліджень і практика українських господарств свідчать: вплив погодних коливань на врожайність найбільш відчутний у господарствах із низькою культурою землеробства, де не дотримуються основних принципів науково обґрунтованого господарювання. Для ефективного використання кліматичних ресурсів необхідні висока агротехнічна культура та системний підхід до підвищення родючості ґрунтів.
Ґрунт повинен містити збалансовану кількість рухомих форм поживних елементів, необхідних для росту й розвитку рослин. Елементи живлення, що виносяться з урожаєм, мають повертатися у ґрунт у вигляді пожнивних решток, органічних, мінеральних, органо-мінеральних або бактеріальних добрив. Підвищення родючості ґрунтів має ґрунтуватися на принципі розширеного відтворення органічної речовини та мінеральних елементів у регіонах, де їх рівень нижчий за оптимальний.
Основою такого відтворення є комплексне застосування органічних, мінеральних і мікродобрив, а також засобів захисту рослин, що підтримують біологічну рівновагу в системі «ґрунт – мікроорганізми – рослина». Це дає змогу компенсувати втрати поживних речовин, створювати оптимальні умови живлення, підвищувати адаптивність агроекосистем і забезпечувати стабільне зростання продуктивності.
Водночас зростання цін на матеріально-технічні ресурси призводить до підвищення собівартості аграрної продукції, що робить проблему раціонального використання добрив ще більш актуальною. Завдання агрохіміків полягає у максимізації ефективності добрив – вдосконаленні технологій їх застосування, підвищенні коефіцієнтів засвоєння поживних речовин і досягненні економічно виправданого приросту врожайності сільськогосподарських культур.
ОСНОВНІ ТИПИ ДОБРИВ
Світовий ринок добрив нині зосереджений переважно на виробництві кількох основних груп туків, що відрізняються між собою за хімічним складом, технологією отримання та агрономічною дією:
- Азотні добрива (сульфат амонію, карбамід, аміачна селітра, КАС) виробляють переважно з аміаку, синтезованого з природного газу та повітря. Вони стимулюють інтенсивний ріст вегетативної маси й підвищують вміст білка в урожайній продукції;
- Фосфорні добрива (суперфосфати, преципітат) активізують обмін речовин, прискорюють формування кореневої системи та наближають фазу плодоношення. Сировиною для їх виробництва є фосфорит і апатит;
- Калійні добрива (нітрат калію, сульфат калію, хлористий калій, калімагнезія, поташ) нормалізують водний баланс рослин, сприяють накопиченню цукрів і підвищують стійкість до посухи і низьких температур. Основна сировина – калійні солі;
- Комплексні добрива (амофос, діамофос, нітрофос, нітроамофоска, рідкі комплексні добрива різних марок, моноамонійфосфат, пірофосфат амонію тощо) містять кілька основних елементів живлення. Їх застосування забезпечує економію транспортних витрат і спрощення внесення, а також дає вищу агрономічну віддачу порівняно з окремими простими туками.
- Мікродобрива, що містять мікроелементи у сольовій або хелатній формах, незамінні навіть у малих концентраціях: вони підвищують вміст хлорофілу, активізують фотосинтез і ферментативні процеси, покращують дихання рослин і підвищують їхню стійкість до стресів і хвороб.
- Бактеріальні добрива нормалізують мікробіоценоз ризосфери, підвищують коефіцієнт засвоєння поживних речовин та сприяють конструктивному метаболізму – перетворенню мінеральних сполук на органічні.
- Органо-мінеральні добрива поєднують органічні та мінеральні компоненти, що дає змогу покращувати структуру ґрунту, його вологоутримувальні властивості, стимулювати розвиток корисної мікрофлори, активізувати фотосинтез і ріст рослин.
СВІТОВІ ТЕНДЕНЦІЇ
Наукові дослідження підтверджують наявність прямої залежності між рівнем застосування мінеральних добрив і валовим збором урожаю. Споживання добрив у світі постійно зростає.
Лідером за їх використанням є Китай, тоді як Республіка Казахстан демонструє найнижчі показники серед країн, де застосовуються добрива (рис. 4). За рівнем використання мінеральних добрив у сільському господарстві Україна у 2021 році посідала 103 місце у світовому рейтингу, що свідчить про значний резерв для підвищення ефективності агрохімічного забезпечення.
У країнах – членах Європейського Союзу спостерігається стійка тенденція до скорочення використання мінеральних добрив. Це зумовлено високим рівнем насиченості ґрунтів азотом, рухомим фосфором і обмінним калієм, а також прагненням до виробництва екологічно безпечної продукції. У цих країнах дедалі більшу увагу приділяють органічним, органо-мінеральним і бактеріальним добривам, які сприяють підтриманню сталого ґрунтового балансу та зниженню антропогенного навантаження (рис. 5).
Джерело: складено авторами на основі матеріалів Міжнародної асоціації добрив (IFA)
З огляду на посилення екологічних викликів, до 2030 року в ЄС планується зменшити застосування азотних добрив на 6% і фосфорних – на 2,1%, що стало можливим завдяки досягненню високого рівня забезпеченості ґрунтів рухомим фосфором і обмінним калієм. При цьому виробництво простих мінеральних добрив поступово скорочується, тоді як випуск складних (комплексних) і тукосумішей зростає. Найперспективнішими вважаються комплексні добрива з різним співвідношенням N:P:K, адаптовані до біологічних особливостей культур і ґрунтово-кліматичних умов регіонів.
Важливим напрямом сучасної агрохімії є виробництво та застосування рідких азотних і комплексних мінеральних добрив, що містять оптимальні співвідношення макро- та мікроелементів.
Натомість в Україні, де спостерігається дефіцитний баланс елементів живлення (NPK), політика скорочення використання добрив є недоцільною. Для підвищення ефективності їх застосування та забезпечення екологічної безпеки необхідно розробити й впровадити національний кодекс кращих практик удобрення, який регламентуватиме раціональні норми, строки та способи внесення добрив з урахуванням регіональних умов і стану ґрунтів.
За даними International Fertilizers Association (IFA), у 2021–2023 роках структура глобального попиту на основні види мінеральних добрив була такою: азотні – 56%, фосфорні – 24%, калійні – 20%.
Основні виробники, які формують ринок добрив, розподіляють його частки таким чином: Китай – 30%, США – 13%, росія – 12%, Індія – 10%, Канада – 5%, інші країни – 26%.
Рівень внесення мінеральних добрив суттєво відрізняється між країнами – від 10–20 кг/га д. р. до 400–600 кг/га д. р., у середньому перевищуючи 100 кг/га. У 2021–2022 рр. у світі було вироблено 198,2 млн т добрив, зокрема, 111,3 млн т азотних, 48 млн т фосфорних та 38,9 млн т калійних. Щорічно використовується близько 180 млн т мінеральних добрив, а за прогнозами, до 2050 року цей показник зросте до 320 млн т.
Між рівнем застосування добрив і врожайністю існує пряма залежність: найвищі та найстабільніші врожаї отримують країни з високим рівнем удобрення – Китай, Німеччина, Франція, Нідерланди, Бельгія (200–500 кг/га добрив і врожайність 60–90 ц/га).
Водночас, за оцінками Світового банку, Україна за рівнем внесення добрив упродовж останніх п’яти років посідала 97–102 місце, а у 2024 році – 103 місце серед країн світу (рис. 5).
Продовження статті читайте в наступному номері журналу «Агроном»
С. М. Крамарьов, д-р с.-г. наук, стар. наук. співр., проф., зав. кафедри агрохімії, Л. П. Бандура, канд. с.-г. наук, доцент, С. В. Фролов, асистент кафедри агрохімії, Дніпровський державний аграрно-економічний університет; О. С. Крамарьов, канд. екон. наук, стар. наук. співр., Ф. А. Льоринець, канд. с.-г. наук, стар. наук. співр., ДУ Інститут зернових культур НААН України; Д. В. Гордейчук, керівник інформаційної агенції «Інфоіндустрія»
Опубліковано в журналі “Агроном”, 2026
