Обґрунтування впливу комплексної меліорації на родючість ущільнених сіроземних ґрунтів зрошуваних земель Жамбилської області
Анотація
Метою дослідження була розробка ефективних методів поліпшення фізичних, хімічних і біологічних властивостей ґрунту для підвищення його продуктивності та стійкості до деградації в умовах інтенсивного сільськогосподарського використання. У статті представлено дослідження впливу комплексних меліоративних заходів на відновлення ущільнених сероземів в умовах зрошуваних земель Жамбилської області. Експериментальна частина включала застосування глибокого розпушування та внесення органічних добрив, а також управління водним режимом з використанням крапельного зрошення. Результати дослідження засвідчили, що меліоративні заходи дали змогу знизити щільність ґрунту на 15-20 %, що забезпечило поліпшення його структури та збільшення водопроникності на 300-400 %. Це створило умови для більш рівномірного розподілу вологи в кореневмісному шарі, що мінімізувало поверхневий стік на 60-70 % і запобігло втратам поживних речовин. Внесення органічних добрив сприяло збільшенню вмісту гумусу на 15-20 %, що поліпшило хімічний склад ґрунту та підвищило його здатність утримувати поживні елементи. Особливу увагу приділено біологічній активності ґрунту, яка зросла на 25-30 % за рахунок активізації мікробних спільнот. Ці зміни покращили процеси розкладання органічної речовини та підвищили доступність азоту, фосфору і калію для рослин. У результаті застосування комплексних заходів спостерігалося збільшення врожайності пшениці та кукурудзи на 15-20 %, що підтвердило ефективність запропонованих підходів. Зроблені висновки демонструють, що використання глибокого розпушування, органічного удобрення та краплинного зрошення в комплексі є ефективним методом відновлення деградованих сероземів. Результати дослідження мають значущу практичну цінність і можуть бути рекомендовані для впровадження в сільськогосподарське виробництво в посушливих регіонах
Ключові слова
меліорація; зрошення земель; родючість ґрунтів; урожайність культур; глибоке розпушування; екологічні технології; сільськогосподарська продуктивність; водопроникність
[1] Aimen, A.T., Kuandykova, G.T., Аtasheva, D.O., Sarbasova, G.A., Moldasheva, A.B., Orynbaeva, U.A., Borkulakova, Z., & Kaldygozova, M.A. (2022). Soil reclamation and conservation in the river basins of Central Asia. International Journal of Ecosystems & Ecology Sciences, 12(2), 441-450. doi: 10.31407/ijees12.216.
[2] Baloch, F.B., Zeng, N., Gong, H., Zhang, Z., Zhang, N., Baloch, S.B., Ali, S., & Li, B. (2024). Rhizobacterial volatile organic compounds: Implications for agricultural ecosystems’ nutrient cycling and soil health. Heliyon, 10(23), article number e40522. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e40522.
[3] César, R.G., Moreno, V., Coletta, G.D., Schweizer, D., Chazdon, R.L., Barlow, J., Ferraz, S., Crouzeilles, R., & Brancalion, P. (2021). It is not just about time: Agricultural practices and surrounding forest cover affect secondary forest recovery in agricultural landscapes. Biotropica, 53(2), 496-508. doi: 10.1111/btp.12893.
[4] de Vries, W.T., & Rudiarto, I. (2023). Testing and enhancing the 8R framework of responsible land management with documented strategies and effects of land reclamation projects in Indonesia. Land, 12(1), article number 208. doi: 10.3390/land12010208.
[5] DSTU 4289:2004. (2005). Soil quality. Methods for determination of organic matter. Retrieved from https://online. budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=56400.
[6] DSTU 4729:2007. (2008). Soil quality. Determination of nitrate and ammonium nitrogen in the modification of the Sokolovsky NSC IGA. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=72836.
[7] DSTU 7863:2015. (2016). Soil quality. Determination of easily hydrolysable nitrogen by the Cornfield method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62745.
[8] DSTU ISO 11261-2001. (2003). Soil quality. Determination of total nitrogen content. Modified Kjeldahl method (ISO 11261:1995, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58935.
[9] Fedoniuk, T.P., Fedoniuk, R.H., Romanchuk, L.D., Petruk, A.A., & Pazych, V.M. (2019). The influence of landscape structure on the quality index of surface waters. Journal of Water and Land Development, 43(1), 56-63. doi: 10.2478/jwld-2019-0063.
[10] Gamayunova, V., Honenko, L., Kovalenko, O., & Baklanova, T. (2024). Resource-saving measures to improve soil fertility and increase plant productivity through the use of straw. Ecological Engineering & Environmental Technology, 25(2), 324-332. doi: 10.12912/27197050/177072.
[11] Giuliani, L.M., Warner, E., Campbell, G.A., Lynch, J., Smith, A.C., & Smith, P. (2024). Advancing nature-based solutions through enhanced soil health monitoring in the United Kingdom. Soil Use and Management, 40(4), article number e13164. doi: 10.1111/sum.13164.
[12] Haj-Amor, Z., Araya, T., Kim, D.G., Bouri, S., Lee, J., Ghiloufi, W., Yang, Y., Kang, H., Jhariya, M.K., Banerjee, A., & Lal, R. (2022). Soil salinity and its associated effects on soil microorganisms, greenhouse gas emissions, crop yield, biodiversity and desertification: A review. Science of The Total Environment, 843, article number 156946. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.156946.
[13] Jafari, M., Tahmoures, M., Ehteram, M., Ghorbani, M., & Panahi, F. (2022). The role of vegetation in confronting erosion and degradation of soil and land. In M. Jafari, M. Tahmoures, M. Ehteram, M. Ghorbani & F. Panahi (Eds.), Soil erosion control in drylands (pp. 33-141). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-04859-3_2.
[14] Kaldybaev, S., Nurseitov, Z., Sapaev, B., Namazov, Kh., & Khodzhasov, M. (2022). Adaptive landscape reclamation in Central Asia and Kazakhstan and their environmental estimation. AIP Conference Proceedings, 2432(1), article number 040016. doi: 10.1063/5.0089960.
[15] Kamzina, G.O., Seilgazina, S.M., Suleimenova, S.E., Zakieva, A.A., & Zhamangarayeva, A. (2022). The effects of NPK fertilization on hay production and some yield components of crested wheatgrass (Agropyron cristatum) in the dry steppe zone of Eastern Kazakhstan. Eurasian Journal of Soil Science, 11(4), 337-344. doi: 10.18393/ ejss.1162364.
[16] Kaya, N.S., & Dengiz, O. (2024). Assessment of the neutrosophic Fuzzy-AHP and predictive power of some machine learning approaches for maize silage soil quality. Computers and Electronics in Agriculture, 226, article number 109446. doi: 10.1016/j.compag.2024.109446.
[17] Kenjaev, Y., & Tursunkulova, A. (2021). Changes in soil physical properties under the effect of irrigation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 939, article number 012081. doi: 10.1088/17551315/939/1/012081.
[18] Kimani, C. (2021). Impact of human population on land degradation. A critical literature review. Journal of Environment, 1(2), 1-14. doi: 10.47941/je.622.
[19] Kırcı, A., & Türkmen, F. (2023). Assessment of long-term land use and land cover change effects on soil erosion and soil organic carbon stock in humid ecosystem condition. Lincean Proceedings. Physical and Natural Sciences, 34(1), 199-215. doi: 10.1007/s12210-022-01123-3.
[20] Kravchuk, V., Ivaniuta, M., Ganzhenko, O., & Zaitsev, Ye. (2024). Density of soil composite composition in a changing magnetic field. Plant and Soil Science, 15(3), 30-43. doi: 10.31548/plant3.2024.30.
[21] Laiskhanov, S., Smanov, Z., Kaimuldinova, K., Aliaskarov, D., & Myrzaly, N. (2023). Study of the ecological and reclamation condition of abandoned lands and their development for sustainable development goals. Sustainability, 15, article number 14181. doi: 10.20944/preprints202307.2008.v1.
[22] Lieder, S., & Schröter-Schlaack, C. (2021). Smart farming technologies in arable farming: Towards a holistic assessment of opportunities and risks. Sustainability, 13(12), article number 6783. doi: 10.3390/su13126783.
[23] Mazhitova, Z., Shamshidenova, F., Isakhan, G., Kurmangali, G., Azmukhanova, A., Zhalmurzina, A., & Bibizhamal, O. (2022). Environmental consequences of virgin and fallow lands development in Kazakhstan. In A. Beskopylny, M. Shamtsyan & V. Artiukh (Eds.), XV international scientific conference “INTERAGROMASH 2022” (pp. 2327-2337). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-21219-2_261.
[24] Mustakimovna, N.S. (2021). Factors of soil formation and their evolution in the south of the Zerafshan valley. Natural Volatiles & Essential Oils Journal, 8(4), 13918-13933.
[25] Ntsomboh-Ntsefong, G., Mbi, K.T., & Seyum, E.G. (2024). Advancements in soil science for sustainable agriculture: Conventional and emerging knowledge and innovations. Academia Biology, 2(3). doi: 10.20935/AcadBiol6264.
[26] Nwite, J.C. (2021). Soil fertility and crop nutrition. In J.U. Ogbu, R.S. Bello, V.N. Onyia & M.O. Okoronkwo (Eds.), Agricultural technology for colleges (pp. 47-73). Ishiagu: Federal College of Agriculture.
[27] Onopriienko, D., Makarova, T., Tkachuk, A., Hapich, H., & Roubík, H. (2023). Prevention of degradation processes of soils irrigated with mineralized water through plastering. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(2), 9-20. doi: 10.56407/bs.agrarian/2.2023.09.
[28] Panchenko, O., Melnyk, V., & Zhovtun, M. (2024). Change of available soil moisture reserves in agrocenoses of winter wheat in short rotation crop rotations. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 20(3). doi: 10.31548/dopovidi.3(109).2024.023.
[29] Plisko, I., Byndych, T., Krylach, S., Nakisko, S., & Uvarenko, K. (2021). The diagnostics and cartographic-analytic assessment of the arable soils degradation in Ukraine by space scanning data. Scientific Papers. Series A. Agronomy, 64(1), 146-153.
[30] Raiymbekov, D., Kutymbek, N., Seitkaziyev, A., Musabekov, K., & Yessengeldiyeva, P. (2023). Substantiation of technologies for the restoration of degraded soils by regulating groundwater. International Journal of GEOMATE, 25(109), 133-140. doi: 10.21660/2023.109.m2313.
[31] Rau, A., Zhu, K., Nurlan, B., Mirobit, M., Yessenkul, K., Bek, M.H., Nabiollina, M., Kurmanbek, Z., Issakov, Y., Antal, S., Ujj, A., & Dénes Dávid, L. (2023). Agronomic and reclamation strategies to enhance soil fertility, productivity and water accessibility. Frontiers in Sustainable Food Systems, 7, article number 1288481. doi: 10.3389/ fsufs.2023.1288481.
[32] Razanov, S., Melnyk, V., Symochko, L., Dydiv, A., Vradii, O., Balkovskyi, V., Khirivskyi, P., Panas, N., Halyna, L., & Koruniak, O. (2022). Agroecological assessment of gray forest soils under intensive horticulture. International Journal of Ecosystems and Ecology Science, 12(4), 459-464. doi: 10.31407/ijees12.458.
[33] Reicosky, D.C., & Kassam, A. (2021). Conservation agriculture: Carbon and conservation centered foundation for sustainable production. In R. Lal (Ed.), Soil organic matter and feeding the future (pp. 19-64). Boca Raton: CRC Press. doi: 10.1201/9781003102762.
[34] Rivera, A., Tuba, G., Czellér, K., Kovács, G., & Zsembeli, J. (2023). Mitigation of the effect of secondary salinization by micro soil conditioning. Acta Agraria Debreceniensis, 1, 115-119. doi: 10.34101/actaagrar/1/3720.
[35] Roziyeva, I.J., & Turabayeva, K.U. (2022). Analysis of morphology, agrochemical, chemical and physico-chemical properties of irrigated saline, Arzyk-Shoh meadow-saz soils. An International Multidisciplinary Research Journal, 12(3), 218-221. doi: 10.5958/2249-7137.2022.00205.1.
[36] Smith, P., Poch, R.M., Lobb, D.A., Bhattacharyya, R., Alloush, G., Eudoxie, G.D., & Hallett, P. (2024). Status of the world’s soils. Annual Review of Environment and Resources, 49, 73-104. doi: 10.1146/annurev-environ-030323-075629.
[37] Tadesse, A., & Hailu, W. (2024). Causes and consequences of land degradation in Ethiopia: A review. International Journal of Science and Qualitative Analysis, 10(1), 10-21. doi: 10.11648/j.ijsqa.20241001.12.
[38] Telles, T.S., de Melo, T.R., Righetto, A.J., Didone, E.J., & de Cesare Barbosa, G.M. (2022). Soil management practices adopted by farmers and how they perceive conservation agriculture. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 46, article number e0210151. doi: 10.36783/18069657rbcs20210151.
[39] Ulko, Y. (2022). Reproduction management of soil fertility for innovative approach in agromelioration of Ukraine. Technology Audit and Production Reserves, 4(66), 24-32. doi: 10.15587/2706-5448.2022.265575.
[40] Yeraliyeva, Z.M., Kurmanbayeva, M.S., Makhmudova, K.K., Kolev, T.P., & Kenesbayev, S.M. (2017). Comparative characteristic of two cultivars of winter common wheat (Triticum aestivum L.) cultivated in the southeast of Kazakhstan using the drip irrigation technology. OnLine Journal of Biological Sciences, 17(2), 41-49. doi: 10.3844/ ojbsci.2017.40.49.
[41] Zhang, W.-P., Surigaoge, S., Yang, H., Yu, R.-P., Wu, J.-P., Xing, Y., Chen, Y., & Li, L. (2024). Diversified cropping systems with complementary root growth strategies improve crop adaptation to and remediation of hostile soils. Plant and Soil, 502, 7-30. doi: 10.1007/s11104-023-06464-y.