Відновлення родючості ґрунтів, ушкоджених війною, для забезпечення сталого агровиробництва, продовольчої безпеки та світового визнання України
Анотація
Дослідження необхідності впровадження нових агротехнологічних сівозмін являється актуальним в контексті охорони навколишнього середовища. Метою дослідження є вивчення ефективності введення двох рослинницьких сівозмін на деградованих землях в Миколаївській області, де проводились активні воєнні дії. По результатам дослідження виявлено, що впровадження нових сівозмін призвело до збільшення валової продукції в 1,3 рази порівняно з попередніми даними. У п’ятипільній сівозміні вирощування багаторічних трав на зелений корм разом з однорічними травами на силос відновило родючість ґрунту та збільшило врожайність на 30 ц/га порівняно з існуючими економічними показниками. Врожайність вівса з підсівом багаторічних трав зросла на 18 ц/га. Вирощування кукурудзи на силос та на зелений корм забезпечило додаткові 100 ц/га. Збільшення врожайності кормових коренеплодів та однорічних трав на зелений корм на 110 ц/га свідчило про ефективність нових сівозмін. У семипільній сівозміні введення багаторічних трав збільшило родючість та зменшило ерозію ґрунту, а також підвищило врожайність озимої пшениці та цукрового буряка. Врожайність цукрового буряка збільшилась на 25 ц/га, картоплі та кукурудзи на зерно зросла на 55 ц/га. Введення однорічних трав, зернобобових та гречки сприяло підвищенню врожайності на 28 ц/га. Результати дослідження можуть бути використані місцевими громадами з метою розробки та впровадження екологічних заходів та програм, спрямованих на відновлення структури та родючості пошкоджених земель та збереження їх якості
Ключові слова
сівозміна; рослини; ущільнення; барда мелясна; органічні добрива; фіторемедіація
[1] Assefa, S., & Tadesse, S. (2019). The principal role of organic fertilizer on soil properties and agricultural productivity – A review. Agricultural Research and Technology, 22(2), article number 556192. doi: 10.19080/ARTOAJ.2019.22.556192.
[2] Biyashev, B., Drobitko, A., Markova, N., Bondar, A., & Pismenniy, O. (2023). Chemical analysis of the state of Ukrainian soils in the combat zone. International Journal of Environmental Studies, 81(1), 199-207. doi: 10.1080/00207233.2023.2271754.
[3] Boincean, N., & Deny, D. (2019). Crop rotation. In Farming the black earth: Sustainable and climate-smart management of chernozem soils (pp. 89-124). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-22533-9_5.
[4] Boretska, I., Dzhura, N., & Romanyuk, O. (2021). Phytoremediation of technogenically contaminated soils by means of energy crops. Ecological Sciences, 6(39), 72-76. doi: 10.32846/2306-9716/2021.eco.6-39.11.
[5] Carrascosa-Robles, Á., Cuartero Moñino, J., & Alguacil, M.M. (2023). Crop rotation with legume improves purslane production and change the soil microbial community. In Book of abstracts of the XIV international scientific agriculture symposium “AGROSYM 2023” (p. 233). Jahorina: University of East Sarajevo.
[6] D’Amours, E., Chantigny, M.H., Vanasse, A., Maillard, M., Lafond, J., & Angers, D.A. (2021). Combining perennial grass-legume forages and liquid dairy manure contributes to nitrogen accumulation in a clayey soil. Canadian Journal of Soil Science, 101(3), 378-388. doi: 10.1139/cjss-2020-0132.
[7] Damaged fields will be saved by ... giant grass. (2022). Retrieved from https://agrostory.com/uk/info-centr/ knowledgelab/poshkodzheni-polya-vryatu-gigantska-trava-2.
[8] Donchak, L., & Shkvaruk, D. (2024). Current state and prospects for the development of agriculture in the Vinnytsia region. Ekonomika APK, 31(2), 23-31. doi: 10.32317/2221-1055.202402023.
[9] Dube, E., Fanadzo, M., Dunjana, N., & Allan Mupambwa, H. (2023). Winter cover crop recommendations for soil fertility improvement on maize-based smallholder irrigation farms. In Towards sustainable food production in Africa: Best management practices and technologies (pp. 221-236). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-98199-2427-1_13.
[10] Dymytrov, S., Sabluk, V., & Humentyk, M. (2023). Formation of productivity of giant miscanthus (Miscanthus×giganteus) under symbiosis of its root system with fungi and bacteria. Plant and Soil Science, 14(2), 46-56. doi: 10.31548/plant2.2023.46.
[11] Efremova, O.O., & Repetskyi, D.V. (2023). Analysis of the ways to restore the disturbed lands of Ukraine as a result of military operations. In Proceedings of the international scientific and practical conference dedicated to the 30th anniversary of the first enrolment in the speciality “Ecology, Environmental Protection and Sustainable Nature Management” at Ternopil V. Hnatiuk National Pedagogical University “Podollia Readings-2023: Communication strategies for the implementation of geo-environmental initiatives and projects” (pp. 99-103). Ternopil: Ternopil V. Hnatiuk National Pedagogical University.
[12] Gamajunova, V., Panfilova, A., Kovalenko, O., Khonenko, L., Baklanova, T., & Sydiakina, O. (2021). Better management of soil fertility in the Southern Steppe Zone of Ukraine. In Soils under stress: More work for soil science in Ukraine (pp. 163-171). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-68394-8_16.
[13] Haller, H., Pronoza, L., Dyer, M., Ahlgren, M., Bergqvist, L., Flores-Carmenate, G., & Jonsson, A. (2023). Phytoremediation of heavy-metal-contaminated soils: Capacity of amaranth plants to extract cadmium from nutrient-poor, acidic substrates. Challenges, 14(2), article number 28. doi: 10.3390/challe14020028.
[14] Hawkesford, M.J., & Griffiths, S. (2019). Exploiting genetic variation in nitrogen use efficiency for cereal crop improvement. Current Opinion in Plant Biology, 49, 35-42. doi: 10.1016/j.pbi.2019.05.003.
[15] Hirzel, J., Undurraga, P., León, L., & Matus, I. (2023). Effect of three crop rotations and four residue levels on canola and bean grain yield and residue production. Journal of Agricultural Science, 161(2), 272-278. doi: 10.1017/s0021859623000163.
[16] Hua, W., Luo, P., An, N., Cai, F., Zhang, S., Chen, K., Yang, J., & Han, X. (2020). Manure application increased crop yields by promoting nitrogen use efficiency in the soils of 40-year soybean-maize rotation. Scientific Reports, 10, article number 14882. doi: 10.1038/s41598-020-71932-9.
[17] Jothilakshmi, B.G., & Sivanantha J. (2024). Effects of crop rotation on soil quality and physicochemical properties. In Proceedings of the national conference “Soil and Water: A source of life” (p. 61). Selaiyur: Bharath Institute of Higher Education and Research.
[18] Khomenchuk, V.O., Herts, А.І., Kononchuk, B., & Herts, N.V. (2023). Use of biochar and giant Miscanthus (Miscanthus giganteus) for remediation of soil contaminated by petroleum products. Scientific Issue Ternopil Volodymyr Hnatiuk National Pedagogical University. Series: Biology, 82(4), 36-48. doi: 10.25128/2078-2357.22.4.5.
[19] Law of Ukraine No. 962-IV “On Land Protection”. (2003, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/962-15#Text.
[20] Newton, R.A., Pidlisnyuk, V., Pohl, R., Mamirova, A., & Zschunke, T. (2024). Impact of cultivation conditions on physicochemical characteristics of Miscanthus × giganteus biomass. International Journal of Environmental Science and Technology. doi: 10.1007/s13762-024-05604-w.
[21] Ooro, P.A., Birech, R.J., Malinga, J.N., Thuranira, E., Digo, C., & Taiy, R. (2020). Influence of crop rotation and soil fertility management strategies on water use efficiency of wheat in a changing climate in Njoro sub-county in Kenya. Journal of Experimental Agriculture International, 42(8), 59-76. doi: 10.9734/jeai/2020/v42i830572.
[22] Panfilova, A. (2021). Influence of stubble biodestructor on soil microbiological activity and grain yield of winter wheat (Triticum aestivum L.). Biological Science Notes, 13(4), article number 11035. doi: 10.15835/nsb13411035.
[23] Papusha, D., Salganov, L., & Shevchenko, I. (2023). Phytoremediation as a method of cleaning contaminated soils as a result of military actions. Environmental Safety of the State, 17, 83-84. doi: 10.18372/2786-8168.17.18370.
[24] Pidlisnyuk, V., Shapoval, P., Zgorelec, E., Stefanovska, T., & Zhukov, O. (2020). Multiyear phytoremediation and dynamic of foliar metal(loid)s concentration during application of Miscanthus × giganteus Greef et Deu to polluted soil from Bakar, Croatia. Environmental Science and Pollution Research International, 27, 31446-31457. doi: 10.1007/s11356-020-09344-5.
[25] Poliovyi, V., Furmanets, M., Snizhok, O., & Yashchenko, L. (2023). Influence of by-products under different methods of soil cultivation on the yield of winter rape in the Western Forest-Steppe. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(4), 71-80. doi: 10.56407/bs.agrarian/4.2023.71.
[26] Rasool, F.U., Ahmad, L., Hassan, A., Iqbal, S., & Sofi, M.A. (2023). Phytoremedation: An effective way to treat heavy metal contamination – a review. Current Journal of Applied Science and Technology, 42(47), 92-99. doi: 10.9734/ cjast/2023/v42i474320.
[27] Resolution of the Cabinet of the Ministers of Ukraine No. 164-2010-p “On Approval of the Standards for the Optimal Ratio of Crops in Crop Rotations in Different Natural and Agricultural Regions”. (2010, February). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/164-2010-%D0%BF#Text.
[28] Shaforost, Yu., Pogrebniak, O., Lut, O., Litvin, V., & Shevchenko, O. (2024). Chemical military-technogenic load on the soils of military training grounds. Plant and Soil Science, 15(2), 67-79. doi: 10.31548/plant2.2024.67.
[29] Shaheb, M.R., Venkatesh, R., & Shearer, S.A. (2021). A review on the effect of soil compaction and its management for sustainable crop production. Journal of Biosystems Engineering, 46(4), 417-439. doi: 10.1007/s42853-02100117-7.
[30] 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.
[31] Tennakoon, A., Wasana, W.L.N., Bellanthudawa, B.K.A., Sandamal, S., Ratnasekera, D. (2024). Plant-assisted bioremediation of heavy metals in soil and water. In Phytoremediation and biofortification: Strategies for sustainable environmental and health management (pp. 99-129). New York: Apple Academic Press. doi: 10.1201/9781003402084.
[32] Thakur, R., Sarvade, S., & Dwivedi, B.S. (2022). Heavy metals: Soil contamination and its remediation. Agriculture Association of Textile Chemical and Critical Reviews Journal, 2022, 59-76.
[33] Tkach, Yu. (2023). Dead land. What is happening to the soils of the south because of the war and how to restore them. Retrieved from https://hmarochos.kiev.ua/2023/12/18/mertva-zemlya-shho-vidbuvayetsya-z-gruntamypivdnya-cherez-vijnu-ta-yak-yih-vidnovlyuvaty/.
[34] 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.
[35] Wang, C., Kong, Y., Hu, R., & Zhou, G. (2020). Miscanthus: A fast-growing crop for environmental remediation and biofuel production. GCB Bioenergy, 13(1), 58-69. doi: 10.1111/gcbb.12761.
[36] Wechtler, L., Falla-Angel, J., Bonnefoy, A., & Laval-Gilly, P. (2024). Co-culture between Miscanthus x giganteus and Trifolium repens L. to enhance microbial activity, biomass and density in a PAH contaminated technosol. International Journal of Phytoremediation, 26(1), 143-150. doi: 10.1080/15226514.2023.2231548.
[37] Yerzhanova, A.E., Kerimkhulle, S.Y., Abdikerimova, G.B., Makhanov, M., Beglerova, S.T., & Taszhurekova, Z.K. (2021). Atmospheric correction of landsat-8 / Oli data using the flaash algorithm: Obtaining information about agricultural crops. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 99(13), 3110-3119.
[38] Zgorelec, Z., Bilandzija, N., Knez, K., Galic, M., & Zuzul, S. (2020). Cadmium and mercury phytostabilization from soil using Miscanthus × giganteus. Scientific Reports, 10, article number 6685. doi: 10.1038/s41598-02063488-5.
[39] Zong, M., Manevski, K., Liang, Z., Abalos, D., Jabloun, M., Lærke, P.E., & Jørgensen, U. (2024). Diversifying maize rotation with other industrial crops improves biomass yield and nitrogen uptake while showing variable effects on nitrate leaching. Agriculture, Ecosystems & Environment, 371, article number 109091. doi: 10.1016/j. agee.2024.109091.