Однією з умов інтенсифікації та екологізації сільського господарства є перехід до раціонального застосування добрив у сівозміні, що забезпечує збільшення врожайності культур та якості продукції, сприяє збереженню та відтворенню родючості ґрунту, підвищує продуктивність сівозміни, економить витрати на застосування добрив, покращує екологічний стан довкілля.
Раціональна система удобрення забезпечує оптимальне живлення сільськогосподарських культур упродовж вегетації сполуками азоту, фосфору й калію. Найефективнішою у сівозмінах є органо-мінеральна система удобрення. Дози застосування мінеральних добрив на фоні гною регулюють за рівнем забезпечення ґрунту рухомими формами елементів живлення, величиною виносу їх культурами, що дає змогу зменшити витрати добрив на одиницю врожаю і непродуктивне їхнє використання.
Ярі зернові, зернобобові та круп’яні культури за органо-мінеральної системи удобрення вирощують по післядії добрив, інколи систему удобрення цих культур доповнюють стартовою дозою в кількості, рекомендованій для певної зони зволоження.
На урожайність сільськогосподарських культур у сівозміні значно впливає застосування органічних добрив. Гній у сівозмінах вносять під буряки цукрові, кукурудзу на зерно, соняшник, чорний пар з подальшим вирощуванням зернових культур. Доза застосування гною становить від 20 до 40 т/га, але не менше як 7–12 т/га сівозмінної площі.
Найвищої ефективності за застосування гною досягають на культурі, під яку його безпосередньо вносять, а його дію спостерігають на другий, третій і навіть сьомий рік після внесення.
Використання гною поєднано з мінеральними добривами підвищує ефективність добрив, сприяє росту врожайності та якості продукції, посилює рециркуляцію елементів живлення та вуглецю в агроекосистемах, забезпечує збереження й відтворення родючості ґрунту. За вирощування сільськогосподарських культур агроекологічно обґрунтована система удобрення має забезпечувати зрівноважений баланс органічної речовини в ґрунті, враховуючи джерела її надходження та величину мінералізації гумусу. Встановлено, що під зерновими культурами втрати гумусу через мінералізацію становлять 0,5–0,8 т/га, просапними — 1,5–2, чорним паром — 2,2–2,5 т/га. Компенсація втрат гумусу в ґрунті в умовах сівозміни відбувається завдяки кореневим і післяжнивним решткам, залежить від частки багаторічних трав у сівозміні та доз внесення органічних добрив.
За нинішніх умов реформування аграрного сектору економіки, що супроводжується різким скороченням кількості тваринництва, виробництво і застосування гною становить менше ніж 2 т/га ріллі. Дотримання рекомендованих доз його внесення можливе лише за кількості тваринництва — не менше як однієї голови ВРХ на 1 га ріллі. Такі умови господарювання підтримують родючість ґрунту й забезпечують стабільні врожаї сільськогосподарських культур високої якості.
За умов різкого дефіциту гною альтернативою йому може бути заорювання зеленої маси післяжнивних культур в якості зеленого добрива та використання на добриво побічної продукції: соломи зернових культур, стебел кукурудзи на зерно, гички буряків цукрових. Вирощування післяжнивних культур на зелене добриво (таких як гірчиця біла, редька олійна) після збирання зернових культур, забезпечує ґрунт органічною речовиною в кількості 30–40 т/ га, яка у процесі мінералізації покращує агрохімічні показники ґрунту та мінеральне живлення сільськогосподарських культур. Післяжнивні культури можуть бути рекомендовані для зони достатнього зволоження, оскільки в зоні нестійкого й недостатнього зволоження в процесі своєї вегетації вони використовують вологу, що істотно зменшує її запаси для послідуючої культури, що не сприяє зростанню врожаю.
Перед сівбою післяжнивних культур, окрім мінеральних добрив (N30P10K30), доцільно застосовувати солому озимих і ярих зернових культур. Це прискорює мінералізацію соломи, сприяє гумусоутворенню та покращує поживний режим ґрунту. За нестійкого й недостатнього зволоження післяжнивні культури на зелене добриво малоефективні через значне використання вологи основними культурами сівозміни в процесі їхньої вегетації, що збіднює запаси ґрунтової вологи на час посіву ярих зернових. За цих умов доцільно заорювати на добриво багаторічні трави після першого укосу. Це збагачує ґрунт азотом та підвищує в ньому вміст органічної речовини. Післядія пласта люцерни на врожайність таких сільськогосподарських культур, як озима пшениця, буряки цукрові, кукурудза на зерно, є ефективною впродовж трьох-чотирьох років.
Система удобрення культур у сівозміні має бути оптимізована за дозами та способами внесення органічних і мінеральних добрив.
Одним із способів покращення азотного живлення культур у сівозміні є введення до її складу бобових культур: багаторічних трав, еспарцету, люцерни, гороху, сої, нуту. Вони поповнюють ґрунт біологічним азотом, зменшують мінералізацію гумусу, підвищують вміст мінерального азоту в ґрунті. Наявність бобових культур у десятипільній сівозміні підвищує кількість біологічного азоту до 10–15 кг/га, у короткоротаційній (п’яти-чотирипільній) — до 20–25 кг/га сівозмінної площі. Оскільки біологічний азот має пролонговану дію, то його ефективність спостерігають у післядії під пшеницею озимою, буряками цукровими, кукурудзою на зерно, що дозволяє зменшити дозу застосування азотних добрив під ці культури на 10–15%.
Найефективнішим застосування фосфорних добрив визначено в умовах Лісостепу України, особливо в зоні нестійкого й недостатнього зволоження. За насичення сівозміни просапними культурами від 30 до 50% використання фосфору сільськогосподарськими культурами значно зростає. Це спостерігають у Лівобережній частині Лісостепу, де ґрунти мають вищу забезпеченість рухомим калієм і меншу — рухомим фосфором. Фосфорні добрива — як прості, так і складні — потрібно вносити під зяблевий обробіток ґрунту, в разі їхнього використання під весняну культивацію ґрунту спостерігають меншу рухомість фосфору та його доступність рослинам, оскільки добрива сконцентровані в шарі 0–10 см. За зяблевого обробітку ґрунту в шарі 10–20 см під цукрові буряки, кукурудзу на зерно, соняшник застосування фосфору має становити 90 кг/га, за високого забезпечення ґрунту — 60 кг/га, під зернові культури, сою — 60–90 кг/га.
За тривалого безполицевого обробітку ґрунту застосування мінеральних добрив у сівозміні супроводжує нагромадження рухомого фосфору й калію у верхньому (0–10 см) шарі ґрунту та зменшення їхнього вмісту в нижніх шарах. Концентрація поживних речовин у верхньому шарі ґрунту не сприяє проникненню кореневої системи вглиб ґрунтового профілю, що утруднює використання вологи та елементів живлення з нижніх шарів ґрунту.
За використання мілкого плоскорізного обробітку зменшується перемішування верхніх шарів ґрунту з нижніми, багатими на кальцій і магній, що зумовлює зростання його кислотності. Втім органічні та мінеральні добрива вносять у верхній шар ґрунту, а для глибшого їхнього загортання слід застосовувати чизель, який сприятиме оптимальному перерозподілу добрив і використанню елементів живлення рослинами.
У сучасних умовах ведення землеробства все частіше здійснюють нульовий обробіток або пряму сівбу в попередньо необроблений ґрунт за системою no-till. Система удобрення культур у сівозміні за такого обробітку є ефективною, оскільки застосування добрив проводять сівалками прямої сівби з одночасним застосуванням добрив. Це зменшує перехід фосфорних добрив у важкодоступні сполуки, адсорбцію калію ґрунтом та іммобілізацію азоту ґрунтовою мікрофлорою. Дози застосування добрив під с.-г. культури за цих умов можна зменшити на 15–25% залежно від рівня родючості ґрунту.
