Отримання важливого компонента гуматизованого органомінерального добрива на основі окисленого бурого вугілля Киргизстану
Анотація
Дослідження методів отримання та обробки гуматизованих органомінеральних добрив на основі окисленого бурого вугілля є ключовим аспектом для сучасного сільського господарства, з огляду на необхідність підвищення ефективності використання ресурсів, поліпшення якості ґрунту та забезпечення стійкості виробництва. Мета роботи – визначити оптимальні способи отримання та обробки гуматизованих органомінеральних добрив на основі окисленого бурого вугілля. Для досягнення поставленої мети проведено експериментальні дослідження в лабораторії інституту Природних ресурсів південного відділення Національної академії Киргизької республіки та навчально-науковій лабораторії кафедри Екологія та охорона довкілля Ошського технологічного університету імені М. М. Адишева в Киргизстані. Результати дослідження свідчать про значні зміни в ґрунтових характеристиках після застосування вермикомпосту та глауконіту. Аналіз вермикомпосту виявив, що він має значний вміст поживних елементів і органічних сполук. Вміст калію у вермикомпості збільшився на 40 %, а вміст кремнію і фосфору відповідно зріс на 39 % і 28,5 %. У результаті вермикомпостування спостерігається поліпшення характеристик ґрунту: pH підвищується до 7-7,5, вміст органічної речовини збільшується до 35-45 %, а C/N-відношення знижується до 10-12, що створює сприятливіші умови для росту рослин і підвищує ефективність використання азоту. Після додавання глауконіту відмічено збільшення вмісту оксиду калію на 0,6%, оксиду заліза (ІІІ) на 2,34%, та оксиду алюмінію на 0,41 %. Вміст оксиду кремнію зріс на 4,9 %, а гумінових речовин – на 1,1 %. Ці зміни в ґрунтових характеристиках сприяють підвищенню врожайності та поліпшенню якості ґрунту. Результати дослідження мають практичну значущість для сільського господарства в рамках поліпшення ґрунтових характеристик, підвищення врожайності та якості ґрунту, а також у зниженні залежності від хімічних добрив
Ключові слова
поживні речовини; ґрунт; екологічна стійкість; макроелементи; глауконіт; Eisenia foetida
[1] Al-Tawarah, B., Alasasfa, M.A., & Mahadeen, A.Y. (2024). Efficacy of compost and vermicompost on growth, yield and nutrients content of common beans crop (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Ecological Engineering, 25(2), 215-226. doi: 10.12911/22998993/176862.
[2] Amoah-Antwi, C., Kwiatkowska-Malina, J., Fenton, O., Szasra, E., Thornton, S.F., & Malina, G. (2021). Holistic assessment of biochar and brown coal waste as organic amendments in sustainable environmental and agricultural applications. Water, Air, & Soil Pollution, 232, article number 106. doi: 10.1007/s11270-02105044-z.
[3] Asghar, I., Ahmed, M., Farooq, M.A., Ishtiaq, M., Arshad, M., Akram, M., Umair, A., Alrefaei, A.F., Jat Baloch, M.Y., & Naeem, A. (2023). Characterizing indigenous plant growth promoting bacteria and their synergistic effects with organic and chemical fertilizers on wheat (Triticum aestivum). Frontiers in Plant Science, 14, article number 1232271. doi: 10.3389/fpls.2023.1232271.
[4] Ashraf, M.N., Hu, C., Wu, L., Duan, Y., Zhang, W., Aziz, T., Cai, A., Abrar, M.M., & Xu, M. (2020). Soil and microbial biomass stoichiometry regulate soil organic carbon and nitrogen mineralization in rice-wheat rotation subjected to long-term fertilization. Journal of Soils and Sediments, 20(8), 2103-3113. doi: 10.1007/s11368020-02642-y.
[5] Aslam, Z., Ahmad, A., Mushtaq, D., Liaquat, M., Hussain, T., Bellitürk, K., Alahmadi, T.A., Ansari, M.J., Rahman, S.U., & Du, Z. (2024). Evaluating the integration of vermicompost with synthetic fertilizer and compost on mung bean (Vigna radiata L.). Archives of Agronomy and Soil Science, 1-14. doi: 10.1080/03650340.2023.2301338.
[6] Berca, M., Horoiaş, R., & Păscuţ, G. (2017). Studies on the use of ammonium nitrate versus urea, on wheat crop, in Burnas Plateau Area, Teleorman County, Romania. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development, 17(2), 9-12.
[7] Bouhia, Y., Hafidi, M., Ouhdouch, Y., El Mehdi El Boukhari, M., Mphatso, C., Zeroual, Y., & Lyamlouli, K. (2022). Conversion of waste into organo-mineral fertilizers: Current technological trends and prospects. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 21(2), 425-446. doi: 10.1007/s11157-022-09619-y.
[8] Chimdessa, D., & Sori, G. (2020). Integrated effects of vermi-compost and NPS fertilizer rates on soil chemical properties and maize production in Bedele District, Western Oromia. Plant, 8(4), 115-121. doi: 10.11648/j. plant.20200804.15.
[9] Didur, I., Tsyhanskyi, V., & Tsyhanskа, O. (2023). Influence of biologisation of the nutrition system on the transformation of biological nitrogen and formation of soybean productivity. Plant and Soil Science, 14(4), 8697. doi: 10.31548/plant4.2023.86.
[10] Domaratskiy, Y., Kovalenko, O., Kachanova, T., Pichura, V., & Zadorozhnii, Y. (2023). Analysis of the effectiveness of biological plant protection on sunflower productivity under different cenosis density under the nonirrigated conditions of the Steppe Zone. Ecological Engineering and Environmental Technology, 24(9), 45-54. doi: 10.12912/27197050/173004.
[11] Ibrahim, K., Wang, Q., Wang, L., Zhang, W., Peng, C., & Zhang, S. (2021). Determine the optimal level of soil olsen phosphorus and phosphorus fertilizer application for high phosphorus-use efficiency in Zea mays L. in Black Soil. Sustainability, 13(11), article number 5983. doi: 10.3390/su13115983.
[12] Jat, H.S., Datta, A., Choudhary, M., Yadav, A.K., Choudhary, V., Sharma, P.C., Gathala, M.K., Jat, M.L., & McDonald, A. (2019). Effects of tillage, crop establishment and diversification on soil organic carbon, aggregation, aggregate associated carbon and productivity in cereal systems of semi-arid Northwest India. Soil & Tillage Research, 190, 128-138. doi: 10.1016/j.still.2019.03.005.
[13] Joos, L., Herren, G.L., Couvreur, M., Binnemans, I., Oni, F.E., Höfte, M., Debode, J., Bert, W., & Steel, H. (2020). Compost is a carrier medium for Trichoderma harzianum. BioControl, 65(6), 737-749. doi: 10.1007/s10526-02010040-z.
[14] Keller, T., Lamandé, M., Naderi-Boldaji, M., & de Lima, R.P. (2021). Soil compaction due to agricultural field traffic: An overview of current knowledge and techniques for compaction quantification and mapping. In Advances in understanding soil degradation (pp. 287-312). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-856823_13.
[15] Kenenbaev, S.B., Ramazanova, S.B., & Gusev, V.N. (2023). State and prospects of mineral fertilizers use in agriculture of Kazakhstan. SABRAO Journal of Breeding and Genetics, 55(3), 886-895. doi: 10.54910/ sabrao2023.55.3.23.
[16] Koković, N., Saljnikov, E., Eulenstein, F., Čakmak, D., Buntić, A., Sikirić, B., & Ugrenović, V. (2021). Changes in soil labile organic matter as affected by 50 years of fertilization with increasing amounts of nitrogen. Agronomy, 11(10), article number 2026. doi: 10.3390/agronomy11102026.
[17] Kurenkeev, T., Sariyeva, G., Asanbekova, Ch., Abdyramanova, N., & Niiazova, R. (2024). Changes in humus content on the territory of agricultural lands in the Issyk-Kul basin of Kyrgyzstan. BIO Web of Conferences, 100, article number 04025. doi: 10.1051/bioconf/202410004025.
[18] Le Mer, G., Barthod, J., Dignac, M.-F., Barré, P., Baudin, F., & Rumpel, C. (2020). Inferring the impact of earthworms on the stability of organo-mineral associations, by Rock-Eval thermal analysis and 13C NMR spectroscopy. Organic Geochemistry, 144, article number 104016. doi: 10.1016/j.orggeochem.2020.104016.
[19] Li, S., Zhang, W., Zhang, D., Xiu, W., Wu, S., Chai, J., Ma, J., Jat Baloch, M.Y., Sun, S., & Yang, Y. (2023). Migration risk of Escherichia coli O157:H7 in unsaturated porous media in response to different colloid types and compositions. Environmental Pollution, 323, article number 121282. doi: 10.1016/j.envpol.2023.121282.
[20] Liang, L., Zhang, F., & Qin, K. (2021). Assessing the vulnerability of agricultural systems to drought in Kyrgyzstan. Water, 13(21), article number 3117. doi: 10.3390/w13213117.
[21] Lutz, S., Thuerig, B., Oberhaensli, T., Mayerhofer, J., Fuchs, J.G., Widmer, F., Freimoser, F. M., & Ahrens, C.H. (2020). Harnessing the microbiomes of suppressive composts for plant protection: From metagenomes to beneficial microorganisms and reliable diagnostics. Frontiers in Microbiology, 11, article number 1810. doi: 10.3389/ fmicb.2020.01810.
[22] Mikos-Szymańska, M., Schab, S., Rusek, P., Borowik, K., Bogusz, P., & Wyzińska, M. (2019). Preliminary study of a method for obtaining brown coal and biochar based granular compound fertilizer. Waste and Biomass Valorization, 10(12), 3673-3685. doi: 10.1007/s12649-019-00655-4.
[23] Mustafa, A., Minggang, X., Ali Shah, S.A., Abrar, M.M., Nan, S., Baoren, W., Zejiang, C., Saeed, Q., Naveed, M., Mehmood, K., & Núñez-Delgado, A. (2020). Soil aggregation and soil aggregate stability regulate organic carbon and nitrogen storage in a red soil of southern China. Journal of Environmental Management, 270, article number 110894. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.110894.
[24] Omarov, B., Zhantassov, K., Zhantassov, M., Kirgizbayeva, K., & Altybayev, Zh. (2024). Methods for obtaining humate-containing fertilizers from brown coal. International Journal of Coal Preparation and Utilization. doi: 10.1080/19392699.2024.2330409.
[25] Oyege, I., & Balaji Bhaskar, M.S. (2023). Effects of vermicompost on soil and plant health and promoting sustainable agriculture. Soil Systems, 7(4), article number 101. doi: 10.3390/soilsystems7040101.
[26] Pot, S., Tender, C., Ommeslag, S., Delcour, I., Ceusters, J., Vandecasteele, B., Debode, J., & Vancampenhout, K. (2022). Elucidating the microbiome of the sustainable peat replacers composts and nature management residues. Frontiers in Microbiology, 13, article number 983855. doi: 10.3389/fmicb.2022.983855.
[27] Ros, M.B.H., Koopmans, G.F., van Groenigen, K.J., Abalos, D., Oenema, O., Vos, H.M.J., & van Groenigem, J.W. (2020). Towards optimal use of phosphorus fertiliser. Scientific Reports, 10, article number 17804. doi: 10.1038/ s41598-020-74736-z.
[28] Sitzmann, T.J., Sica, P., Zavattaro, L., Moretti, B., Grignani, C., & Oberson, A. (2024). An isotope study on nitrogen and phosphorus use efficiency and movement in soil in a mimicked vermicompost-based organo-mineral fertilizer. Agrosystems, Geosciences & Environment, 7(1), article number e20473. doi: 10.1002/agg2.20473.
[29] Smetanska, I., Diaa, M., Nazim, G., Patyka, M., & Tonkha, O. (2023). Impact of nutrient supply on growth and synthesis of metabolites of in vitro shoot cultures of S. rebaudiana. Plant and Soil Science, 14(2), 57-69. doi: 10.31548/plant2.2023.57.
[30] Suleymenov, B.U., & Kolesnikova, L.I. (2020). Efficiency of biofertilizer application in increasing productivity of grain and leguminous crops on light chestnut soils. Soil Science and Agrochemistry, 3, 73-82.
[31] Sun, L., Han, X., Li, J., Zhao, Z., Liu, Y., Xi, Q., Guo, X., & Gun, S. (2020). Microbial community and its association with physicochemical factors during compost bedding for dairy cows. Frontiers in Microbiology, 11, article number 254. doi: 10.3389/fmicb.2020.00254.
[32] Symanowicz, B., & Toczko, R. (2023). Brown coal waste in agriculture and environmental protection: A review. Sustainability, 15(18), article number 13371. doi: 10.3390/su151813371.
[33] Tandy, S., Hawkins, J.M.B., Dunham, S.J., Hernandez-Allica, J., Granger, S.J., Yuan, H., McGrath, S.P., & Blackwell, M.S.A. (2021). Investigation of the soil properties that affect Olsen P critical values in different soil types and impact on P fertiliser recommendations. European Journal of Soil Science, 72(40, 1802-1816. doi: 10.1111/ ejss.13082.
[34] Trembitska, O., & Bohdan, S. (2023). Evaluation of the effect of sugar mud and organic fertilizers on the productivity of sugar beets in the conditions of Podillia. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(4), 9098. doi: 10.56407/bs.agrarian/4.2023.90.
[35] ur Rehman, S., De Castro, F., Aprile, A., Benedetti, M., & Fanizzi, F.P. (2023). Vermicompost: Enhancing plant growth and combating abiotic and biotic stress. Agronomy, 13(4), article number 1134. doi: 10.3390/ agronomy13041134.
[36] Vandecasteele, B., Pot, S., Maenhout, K., Delcour, I., Vancampenhout, K., & Debode, J. (2021). Acidification of composts versus woody management residues: Optimizing biological and chemical characteristics for a better fit in growing media. Journal of Environmental Management, 277, article number 111444. doi: 10.1016/j. jenvman.2020.111444.
[37] Vaschenko, V., Shevchenko, O., Vinyukov, A., & Bondareva, O. (2021). Correlation of effects of the general combination ability and the sign of the duration of the spring-hilling period in spring barley varieties. AgroLife Scientific Journal, 10(2), 203-208. doi: 10.17930/AGL2021225.
[38] Vinyukov, O., Chuhrii, H., Gyrka, A., Vyskub, R., & Bondareva, O. (2022). Ways to improve the adaptability of winter wheat in the eastern part of the northern steppe of Ukraine. Universal Journal of Agricultural Research, 10(3), 228-239. doi: 10.13189/ujar.2022.100305.
[39] Wang, G., Chen, B., Khan, K.S., Zheng, W., Liang, H., Han, Z., & Chen, J. (2020). Novel value-added phosphoruspotassium-activator fertilizers improve phosphorus use efficiency and crop yields. Environmental Pollutants and Bioavailability, 31(1), 323-330. doi: 10.1080/26395940.2019.1695544.
[40] Wu, Q., Zhou, W., Chen, D., Cai, A., Ao, J., & Huang, Z. (2020). Optimizing soil and fertilizer phosphorus management according to the yield response and phosphorus use efficiency of sugarcane in Southern China. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 20(4), 1655-1664. doi: 10.1007/s42729-020-00236-8.