Рівень родючості ґрунту визначається комплексом їх властивостей (агрофізичних, агрохімічних, біологічних), які характеризуються такими показниками як щільність складення, структурно-агрегатний склад, водопроникність, водоутримуюча здатність грунту, реакція середовища, вміст гумусу, макро- та мікроелементів, мікробіологічна і ферментативна активність тощо.
У загальному і ефективному балансі речовин у землеробстві України стаття надходження включає внесення хімічних меліорантів, органічних і мінеральних добрив, мікроелементів, а стаття втрат - винос поживних речовин урожаєм, витрати їх внаслідок ерозії та вимивання.
За використання орних земель, найважливішим фактором регулювання і розширеного відновлення родючості, поряд із способом обробітку грунту, є хімізація землеробства, зокрема грунтово-агрохімічне окультурення полів, що базується на основних законах землеробства (оптимуму, мінімуму й максимуму). Суть законів полягає в тому, що максимальної продуктивності сільськогосподарських культур можна досягти за оптимальної кількості кожного фактора родючості. Зменшення або збільшення його знижує продуктивність рослин.
Закон мінімуму в агрохімічному значенні покладено в основу відомого принципу, що продуктивність поля залежить від елемента, який міститься в грунті у мінімальній кількості. За інших однакових умов, і навіть за 100%-ної (оптимальної) забезпеченості рослин усіма факторами життя, приріст урожаю прямопропорційний збільшенню кількості поживної речовини, яка є в мінімумі.
Із показників родючості (реакція середовища, вміст гумусу, азоту, фосфору, калію, кальцію, мікроелементів тощо), а також із основних факторів життя рослин (світло, волога, тепло), які є рівноцінні за значенням для росту сільськогосподарських культур, будь-який із них може виявитись у мінімумі й лімітувати урожай. Щоб одержати максимально можливий урожай, необхідно всі фактори наблизити до 100%-ного оптимального рівня. Отже, основне завдання комплексного інтенсивного окультурення (КІО)грунтів полягає в тому, щоб визначити фактори, які перебувають у мінімумі. Впливаючи на них у
межах закону оптимуму, можна регулювати рівень ґрунтової родючості без шкоди для навколишнього середовища. Екологічна рівновага агрофітоценозу підтримується за дотримання закону повернення.
КІО полів передбачає одночасну дію багатьох складових урожаю за оптимального їх поєднання. Комплексне застосування агрохімічних засобів забезпечує приріст урожаю на 40-50%, а не комплексність - різко знижує їх ефективність.
У разі впровадження КІО зменшуються затрати праці і заощаджуються кошти на хімізацію. Хімічні меліоранти передбачено вносити раз у 6-7 років; гній та компости - раз у 4-6 років: фосфорні та калійні добрива - раз у 3—4 роки, азотні - щорічно. Внесення мікроелементів і стимуляторів росту рослин здійснюються шляхом передпосівної обробки насіння.
Під час КІО полів слід надавати перевагу нагромадженню в ґрунті біологічного азоту, використанню органічних добрив, сидератів, соломи зернових і нетоварної частини урожаю інших культур.
Критерії вибору полів для комплексного окультурення:
1. Можливість виконання всього комплексу робіт за період між збиранням урожаю однієї культури до висіву іншої (цей проміжок часу повинен бути максимально довгостроковим).
2. Позитивна реакція сільськогосподарських культур на дію і післядію добрив, хімічних меліорантів, інших засобів хімізації.
3. Місце проведення окультурення в сівозміні (поле) повинно максимально сприяти досягненню кінцевої мети - одержанню планової врожайності й забезпеченню заданого рівня родючості, тобто агрономічна, агрохімічна й екологічна ефективність засобів хімізації повинні бути максимальними.
Роботи, які необхідно виконувати при комплексному окультуренні полів:
На підготовчому дворічному етапі, наперед на 5-7 років, виконують роботи, які здійснюють протягом ротації або ланки сівозміни.
1. Вибір полів. З екологічної точки зору КІО краще проводити в одному з полів ланки сівозміни. Найбільш придатними є поля чистого і зайнятого пару, або поле, що зайняте культурою, яку рано збирають, де вносять вапно або гіпс, у полях із позитивним балансом фосфору і калію, якщо останні елементи лімітують урожай, у зерно-просапних сівозмінах, у полях внесення гною, а також у полі попередника багаторічних трав, де застосовується оранка.
У господарствах із позитивним балансом поживних речовин, в яких переважають ґрунти з високим, підвищеним і середнім вмістом елементів живлення, перевагу надають ґрунтам із середньою та підвищеною забезпеченістю.
За нестачі засобів хімізації, негативного балансу поживних речовин і наявності в господарстві значних площ орних земель з дуже низьким, низьким та середнім вмістом елементів живлення, КІО слід планувати, насамперед, на полях, призначених для вирощування найбільш цінних сільськогосподарських культур, на зрошуваних і осушених ділянках, де спостерігається найбільша віддача від застосування добрив.
2. Проведення дослідних робіт - виявлення ступеня забур'яненості, геоботанічне, грунтово-меліоративне, ерозійне, агрохімічне обстеження полів тощо. Найбільше коштів необхідно для проведення грунтово-агрохімічного обстеження, за допомогою якого встановлюють фактори, що лімітують урожай. Тому часто використовують результати попереднього дослідження, дотримуючись таких правил:
- якщо до КІО вносили понад 120 кг/га поживних речовин, то можна застосовувати дані не більше дворічної давності;
- за дози меншої 120 кг/га строк давності збільшують у Лісостепу до 3-х, Степу - 4-х і Степу сухому до 5-ти років;
- якщо після попереднього обстеження було внесено понад 40 т/га гною або проводили хімічну меліорацію, то додаткові дослідні роботи обов'язкові.
3. Встановлення лімітуючих факторів. В умовах України - це переважно підвищена кислотність або лужність, дефіцитний баланс гумусу, недостатня кількість азоту, фосфору, калію і мікроелементів. Доведення до оптимуму - основна мета КІО.
4. Планування врожаю повинно бути реальним. Одним із доцільних методів визначення величини запланованого врожаю є розрахунок середньої врожайності за останні 5 років. Розрахунки можна вести за сівозміною або по господарству, але краще брати середні дані продуктивності сільськогосподарських культур по кожному конкретному полю.
Абсолютні значення врожаю переводять у зернові одиниці. Розрахований середньобагаторічний урожай збільшують на 15-20% - це норматив підвищення продуктивності сільськогосподарських культур за рахунок комплексного застосування засобів хімізації
5. Планування показників ґрунтової родючості. Бажано досягти оптимальних параметрів. Проте, за комплексного агрохімічного окультурення полів, це не є обов'язковою умовою, яку досягають протягом одного року. Вирішуючи це питання, необхідно виходити з реальних можливостей господарства - наявності ресурсів, що забезпечують виконання поставлених завдань. Практика окультурення грунтів свідчить про перевагу поетапного доведення показників родючості ґрунту до оптимальних значень.
6. Визначення складу (перелік) робіт. Список заходів складають, виходячи з визначення лімітуючих факторів, і в нього включають усі види робіт з їх ліквідації, доведення відповідних показників ( рН сольової витяжки, баланс гумусу, вміст рухомих сполук фосфору, калію, мікроелементів ) до оптимальних значень із підтриманням надалі досягнутого рівня.
7. Розрахунок потреби в засобах хімізації для проведення КІО визначають за агрохімічним станом ріллі, величиною запланованого врожаю і конкретним завданням по досягненню того чи іншого рівня родючості грунту. У цьому разі враховують реальні можливості господарства щодо агрохімічного забезпечення поставлених завдань, тобто фактичні фонди агрохімікатів і заплановане збільшення їх постачання.
Не завжди Існує можливість повністю забезпечити оптимальний 5-7-річний цикл комплексного агрохімічного окультурення грунтів з метою переведення всіх полів у фонд високородючих земель. Тому під час планування КІО за умов дефіциту добрив важливо правильно визначити першочергове максимально можливе введення в експлуатацію комплексно окультурених площ. Виникає альтернатива доводити агрохімічні параметри до оптимальних значень на менших площах або до рівня середньоокультурених грунтів на більшій площі. Який із варіантів вигідніший, той і застосовують. Проте, при будь-якому варіанті потребу в агрохімікатах визначають з урахуванням оптимальних значень показників родючості грунтів (табл.1).
Таблиця 1
Оптимальні параметри властивостей основних типів Грунтів України
| Показники | Полісся (дерново- підзолисті грунти) | Лісостеп | Степ (чорноземи звичайні та південні | Степ (каштанові грунти) | |
| Сірі лісові ґрунти | Чорноземи типові, вилугувані, опідзолені | ||||
| Щільність, г/см3 рівноважна під зернові під просапні | 1,35-1,60 1,10-1,40 1,10-1,30 | 1,20-1.40 1,05-1,30 1,00-1,25 | 1.10-1.35 1.05-1,30 1,10-1,30 | 1.10-1.40 1,05-1,30 1,05-1,30 | 1,25-1,40 1,05-1,30 1,05-1,30 |
| Найменша вологоємність, % від об'єму ґрунту | 20-25 | 30-40 | 40-50 | 25-30 | 25-30 |
| Вміст гумусу, % | 2-3 | 3-5 | 4-7 | 3,5-6,0 | 3,0-3,5 |
| Ступінь насичення грунту основами, % | 70-80 | 75-90 | 85-95 | 90-95 | 90-95 |
| рНксі | 5,1-6,0 | 5,6-6,5 | 6,0-6,5 | - | - |
| рНH2O | 6,1-6,5 | 6,1-7,0 | 6,5-7,0 | 6,5-7,0 | 6,5-7,0 |
| Вміст рухомих фосфатів. мг/100 г грунту | 13-18* | 13-18* | 13-16** | 4-6*** | 4-6*** |
| Вміст обмінного калію. мг/100 г грунту | 15-22 | 15-22* | 10-18** | 30-40*** | 30-40*** |
*- за Кірсановим; ** - Чириковим; '*** - Мачигіним.
Для досягнення оптимальних чи заданих параметрів ґрунтової родючості рекомендується використовувати нормативи, розроблені українськими науково-дослідними установами.