Інноваційні підходи до вирощування зернових культур у Південному Степу України
Анотація
Метою дослідження був аналіз впливу інноваційних підходів до вирощування зернових у Південному Степу України. Під час дослідження використовувалися новітні сорти рослин, ефективні системи зрошення та біопрепарати для підвищення врожайності та стійкості культур. Було застосовано сорти пшениці «Степова 1» та «Дніпровська 1», а також ячмінь «Південний 1», які відзначаються високою стійкістю до посухи та високих температур. Використовувалися системи крапельного та підповерхневого зрошення, а також біодобрива та органічні компости для покращення структури ґрунту та підвищення його родючості. Основні результати дослідження показали, що врожайність пшениці в експериментальних групах досягала 5,2-5,7 тонн/га, що на 1,8-1,9 тонн/га більше, ніж у контрольних групах. Витрати води в експериментальних групах знизилися на 35- 40%, а витрати на засоби захисту рослин – на 45-50 %. Вміст білка у пшениці експериментальних груп становив 14-15 %, а клітковини – 30-32 %, тоді як у контрольних групах – відповідно 11-12 % та 25-27 %. Аналіз ґрунту в експериментальних групах показав вищий рівень азоту, фосфору та калію, що свідчить про ефективність застосування біодобрив. Крім того, використання біопрепаратів сприяло зниженню хімічного навантаження на навколишнє середовище. Отримані результати свідчать про значне підвищення продуктивності, зменшення використання ресурсів та покращення екологічної стійкості при впровадженні інноваційних методів вирощування зернових культур у цьому регіоні, що є важливим для забезпечення продовольчої безпеки та економічного розвитку України
Ключові слова
пшениця; ячмінь; біодобрива; крапельне зрошенння; біопрепарати; родючість
[1] Albahri, G., Alyamani, A.A., Badran, A., Hijazi, A., Nasser, M., Maresca, M., & Baydoun, E. (2023). Enhancing essential grains yield for sustainable food security and bio-safe agriculture through latest innovative approaches. Agronomy, 13(7), article number 1709. doi: 10.3390/agronomy13071709.
[2] Atta, Y.I., Abd-Elfatah, A.M., & Mustafa, E. (2021). Water saving and increasing water productivity using new planting methods for wheat crop. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering, 12(11), 769-776. doi: 10.21608/jssae.2021.209198.
[3] Basso, B., Jones, J.W., Antle, J., Martinez-Feria, R.A., & Verma, B. (2021). Enabling circularity in grain production systems with new technologies and policies. Agricultural Systems, 193, article number 103244. doi: 10.1016/j. agsy.2021.103244.
[4] Bihari, C., Ahamad, S., Kumar, M., Kumar, A., Kamboj, A.D., Singh, S., Srivastava, V., & Gautam, P. (2023). Innovative soilless culture techniques for horticultural crops: A comprehensive review. International Journal of Environment and Climate Change, 13(10), 4071-4084. doi: 10.9734/ijecc/2023/v13i103084.
[5] Bobos, І., Fedosy, I., Zavadska, O., Tonha, O., & Olt, J. (2019). Optimisation of plant densities of dolichos (Dolichos lablab l. var. lignosus) bean in the right-bank of forest-steppe of Ukraine. Agronomy Research, 17(6), 2195-2202. doi: 10.15159/AR.19.223.
[6] Carton, N., Swiergiel, W., Tidåker, P., Röös, E., & Carlsson, G. (2022). On-farm experiments on cultivation of grain legumes for food – Outcomes from a farmer-researcher collaboration. Renewable Agriculture and Food Systems, 37(5), 457-467. doi: 10.1017/s1742170522000102.
[7] Chapman, E.A., Thomsen, H.C., Tulloch, S., Correia, P.M.P., Luo, G., Najafi, J., DeHaan, L.R., Crews, T.E., Olsson, L., Lundquist, P.O., Westerbergh, A., Pedas, P.R., Knudsen, S., & Palmgren, M. (2022). Perennials as future grain crops: Opportunities and challenges. Frontiers in Plant Science, 13, article number 898769. doi: 10.3389/ fpls.2022.898769.
[8] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
[9] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[10] Dimitrijević, M., Vujičić, M., & Ristić, L. (2022). Innovative approaches to agricultural development. Megatrend Revision, 19(3), 183-198. doi: 10.5937/MegRev2203183D.
[11] DSTU 3768:2019. (2019). Wheat. Technical specifications. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/ catalog/doc-page.html?id_doc=82765.
[12] Elahi, E., Khalid, Z., Tauni, M.Z., Zhang, H., & Lirong, X. (2022). Extreme weather events risk to crop-production and the adaptation of innovative management strategies to mitigate the risk: A retrospective survey of rural Punjab, Pakistan. Technovation, 117, article number 102255. doi: 10.1016/j.technovation.2021.102255.
[13] El-Hendawy, S., Alsamin, B., Mohammed, N., Al-Suhaibani, N., Refay, Y., Alotaibi, M., Tola, E., & Mattar, M.A. (2022). Combining planting patterns with mulching bolsters the soil water content, growth, yield, and water use efficiency of spring wheat under limited water supply in arid regions. Agronomy, 12(6), article number 1298. doi: 10.3390/agronomy12061298.
[14] Fu, Y.Q., Zhong, X.H., Zeng, J.H., Liang, K.M., Pan, J.F., Xin, Y.F., Liu, Y.Z., Hu, X.Y., Peng, B.L., Chen, R.B., Hu, R., & Huang, N.R. (2021). Improving grain yield, nitrogen use efficiency and radiation use efficiency by dense planting, with delayed and reduced nitrogen application, in double cropping rice in South China. Journal of Integrative Agriculture, 20(2), 565-580. doi: 10.1016/s2095-3119(20)63380-9.
[15] Gamayunova, V., & Panfilova, A. (2019). Formation of the top mass and the yield capacity of spring barley varieties, depending on the Optimisation of nutrition in the Southern Steppe of Ukraine. Scientific Horizons, 22(2), 19-26. doi: 10.332491/2663-2144-2019-75-2-19-26.
[16] Ivanova, I., Serdyuk, M., Malkina, V., Tonkha, O., Tsyz, O., Mazur, B., Shkinder-Barmina, A., Herasko, T., & Havryliuk, O. (2022). Cultivar features of polyphenolic compounds and ascorbic acid accumulation in the cherry fruits (Prunus cerasus L.) in the Southern Steppe of Ukraine. Agronomy Research, 20(3), 588-602. doi: 10.15159/ AR.22.065.
[17] Korkhova, M., Smirnova, I., Panfilova, A., & Mykolaichuk, V. (2023). Influence of varietal characteristics of winter wheat and weather conditions on lodging resistance and productivity. Scientific Horizons, 26(12), 42-53. doi: 10.48077/scihor12.2023.42.
[18] Kumar, R., Naresh, R.K., Bhatt, R., Chandra, M.S., Kumar, D., Alamri, S., Siddiqui, M.H., Alfagham, A.T., & Kalaji, H.M. (2023). Tillage crop establishment and irrigation methods improve the productivity of wheat (Triticum aestivum): Water use studies, and the biological properties and fertility status of soil. Agronomy, 13(7), article number 1839. doi: 10.3390/agronomy13071839.
[19] Kumaresan, M., Selvakumar, T., Satheeshkumar, N., Sheela, K.S., & Janaki, P. (2023). Non-chemical weed management in maize: An innovative way of weed management. Pharma Innovation, 12(9), 2571-2574. doi: 10.22271/tpi.2023.v12.i9ac.23110.
[20] Langridge, P., & Reynolds, M. (2021). Breeding for drought and heat tolerance in wheat. Theoretical and Applied Genetics, 134(6), 1753-1769. doi: 10.1007/s00122-021-03795-1.
[21] Mamchur, V., & Studinska, G. (2024). Effectiveness assessment of technical innovations in the implementation of the modern model of the agricultural sector of Ukraine. Ekonomika APK, 31(2), 32-40. doi: 10.32317/22211055.202402032.
[22] Panfilova, A., Gamayunova, V., & Potryvaieva, N. (2021). The impact of nutrition Optimisation on crop yield and grain quality of spring barley varieties (Hordeum vulgare L.). Agraarteadus: Journal of Agricultural Science, 32(1), 111-116. doi: 10.15159/jas.21.18.
[23] Pérez-Méndez, N., Miguel-Rojas, C., Jimenez-Berni, J.A., Gomez-Candon, D., Pérez-De-Luque, A., Fereres, E., Catala-Forner, M., Villegas, D., & Sillero, J.C. (2021). Plant breeding and management strategies to minimise the impact of water scarcity and biotic stress in cereal crops under mediterranean conditions. Agronomy, 12(1), article number 75. doi: 10.3390/agronomy12010075.
[24] Périnelle, A., Meynard, J.M., & Scopel, E. (2021). Combining on-farm innovation tracking and participatory prototyping trials to develop legume-based cropping systems in West Africa. Agricultural Systems, 187, article number 102978. doi: 10.1016/j.agsy.2020.102978.
[25] Pichura, V., Potravka, L.A., Domaratskiy, Y., Nikonchuk, N., & Samoilenko, M. (2024). The impact of pre-crops on the formation of water balance in winter wheat agrocenosis and soil moisture in the steppe zone. Journal of Ecological Engineering, 25(3), 253-271. doi: 10.12911/22998993/181553.
[26] Raza, M.A.S., Shah, A.N., Shahid, M.A., Nawaz, M., Ibrahim, M.A., Iqbal, R., Aslam, M.U., Ercisli, S., & Ali, Q. (2023). Nano-biochar enhances wheat crop productivity by vindicating the effects of drought: In relation to physiological and phenological stages. ACS Omega, 8(41), 37808-37819. doi: 10.1021/acsomega.3c01629.
[27] Saini, A., Manuja, S., Kumar, S., Hafeez, A., Ali, B., & Poczai, P. (2022). Impact of cultivation practices and varieties on productivity, profitability, and nutrient uptake of rice (Oryza sativa L.) and wheat (Triticum aestivum L.) cropping system in India. Agriculture, 12(10), article number 1678. doi: 10.3390/agriculture12101678.
[28] Sarwar, N., Atique-Ur-Rehman, Farooq, O., Wasaya, A., Hussain, M., El-Shehawi, A.M., Ahmad, S., Brestic, M., Mahmoud, S.F., Zivcak, M., & Farooq, S. (2021). Integrated nitrogen management improves productivity and economic returns of wheat-maize cropping system. Journal of King Saud University. Science, 33(5), article number 101475. doi: 10.1016/j.jksus.2021.101475.
[29] Shahini, S., Kachanova, T., Manushkina, T., Petrova, O., & Shevchuk, N. (2023). Using organic nitrogen fertilisers to improve soil health and increase yields. International Journal of Environmental Studies, 80(2), 433-441. doi: 10.1080/00207233.2023.2174739.
[30] Singh, S.K., Patra, A., Chand, R., Jatav, H.S., Luo, Y., Rajput, V.D., Sehar, S., Attar, S.K., Khan, M.A., Jatav, S.S., Minkina, T., & Adil, M.F. (2022). Surface seeding of wheat: A sustainable way towards climate resilience agriculture. Sustainability, 14(12), article number 7460. doi: 10.3390/su14127460.
[31] Smith, H.J., Trytsman, G., & Nel, A.A. (2022). On-farm experimentation for scaling-out conservation agriculture using an innovation systems approach in the north West Province, South Africa. In Conservation agriculture in Africa: Climate smart agricultural development (pp. 416-430). Wallingford: CABI. doi: 10.1079/9781789245745.0026.
[32] Tonkha, O., Pak, O., Kozak, V., Hryshchenko, O., & Pikovska, O. (2024). Assessment of the influence of mineral fertilisers on the phosphate regime of meadow chernozem carbonate soil and yield of sunflower and winter wheat. Plant and Soil Science, 15(1), 63-74. doi: 10.31548/plant1.2024.63.
[33] Zaiets, S., Onufran, L., Fundirat, K., Yuzyuk, S., & Kisil, L. (2022). Dynamics of the content of nutrients in winter barley plants depending on the variety, sowing dates and plant growth regulators. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 26(3), 66-76. doi: 10.56407/2313-092X/2022-26(3)-6.
[34] Zhang, Z., Yu, Z., Zhang, Y., & Shi, Y. (2021). Split nitrogen fertiliser application improved grain yield in winter wheat (Triticum aestivum L.) via modulating antioxidant capacity and 13C photosynthate mobilisation under water-saving irrigation conditions. Ecological Processes, 10, article number 21. doi: 10.1186/s13717-02100290-9.
[35] Zhu, X., & Marcelis, L. (2023). Vertical farming for crop production. Modern Agriculture, 1(1), 13-15. doi: 10.1002/ moda.4.