Метою статті було проведення порівняльної оцінки ефективності різних варіантів тривалого (1981–2021 рр.) застосування системи удобрення 9-пільної сівозміни для поліпшення показників агроекологічного стану радіоактивно забрудненого дерново-підзолистого ґрунту і впливу на продуктивність польових культур, а також можливості мінімізувати надходження 137Сs в продукції рослинництва. На основі даних, отриманих в тривалому польовому досліді (1981–2021 рр.), закладеному на дерново-підзолистому ґрунті, встановлено, що застосування 7,8 т гною + N57Р63К75 на 1 га сівозмінної площі (органо-мінеральна система удобрення) та 3,9 т/га гною +N28,5Р32,5К35,5 + 0,7 т/га соломи + 2,22 т/га зеленої маси (альтернативна система удобрення) забезпечило на 0,26-0,28 % підвищення вмісту гумусу в порівнянні з контролем. В процесі тривалого застосування зазначених систем удобрення культур сівозміни мало місце суттєве підвищення гідролітичної кислотності порівняно з вихідними даними. Доведено, що урожай польових культур сівозміни за виключенням люпину вузьколистого, отриманого в період 2016–2020 рр. на радіоактивно забрудненому дерново-підзолистому ґрунті за питомою активністю 137Cs (166-196 Бк/кг), виявився значно нижче допустимих рівнів вмісту цього радіонукліду (ДР-2006). Ділянка ґрунту дослідного поля характеризується дуже низьким рівнем забезпеченості мікроелементів – рухомого бору та молібдену. Запропоновано, що за умов дефіциту мінеральних добрив в господарствах різних форм власності Житомирського Полісся перевагу слід надавати запровадженню альтернативної системи удобрення культур в сівозміні з використанням соломи та зеленої маси сидерату. Зроблено висновок, що слід зосередитися на вивченні питань, пов’язаних з вапнуванням дерново-підзолистого ґрунту, на варіантах органо-мінеральної та альтернативної систем удобрення у відповідності до показників кислотно-основної буферності та вивчення питань ефективності додаткового внесення молібдену та бору під конюшину на сіно та люпин вузьколистий на зерно.