Трансформація органічної речовини ґрунту під впливом мікробіологічних препаратів і обробітку ґрунту на посівах зернових і олійних культур на півдні України
Анотація
Дане дослідження мало на меті оцінити ефективність мікробних агентів у розкладанні органічних решток за різних способів обробітку ґрунту на півдні України в 2016-2020 роках. Дослідження проводилося на темно-каштановому ґрунті в богарній сівозміні з озимою пшеницею, зерновим сорго, ярим ячменем, соняшником та полем під паром, розташованими в Інституті кліматично орієнтованого сільського господарства Національної академії аграрних наук. Досліджували два фактори: мікробні препарати та обробіток ґрунту (полицевий чи беполицевий). Препарат «Екостерн», що містить різні штами бактерій та гриби Trichoderma, значно прискорив розкладання соломи озимої пшениці, досягнувши 45,9-63,6 % розкладання протягом 90 днів, що на 31,4 % більше, ніж у контролі. «Органік Баланс» з Bacillus subtilis та іншими бактеріальними штамами максимально прискорив розкладання соломи ячменю на 80,1 %. Мінералізація решток соняшнику збільшилася на 48,0-55,5 % після обробки біопрепаратами. Досліджувані препарати також підвищили вміст гумусу в ґрунті на 0,06-0,09 %. Покращення поживного режиму ґрунту призвело до збільшення врожайності сорго на 12,8- 45,3 % залежно від обробітку ґрунту. Врожайність ярого ячменю становила 2,25 т/га за полицевої оранки та внесення препарату «Органік Баланс». Врожайність насіння соняшнику зросла на 0,1-0,22 т/га за полицевого обробітку ґрунту. Прискорена трансформація органічної речовини підвищила біологічну активність ґрунту, сприяючи його екологічній стійкості. Кількість амоніфікуючих та нітрифікуючих мікроорганізмів була найвищою за мілкого безполицевого обробітку ґрунту за внесення «Екостерн» та «Органік Баланс» і становила 19,82-25,87 та 7,31-12,76 КУО відповідно. Зрештою, мікробні препарати покращили поживний режим ґрунту, що призвело до значного підвищення врожайності сільськогосподарських культур
Ключові слова
агроекосистема; деструктор целюлози; сівозміна; мікроорганізми; продуктивність; родючість ґрунту; сталий розвиток
- Aasfar, A., Bargaz, A., Yaakoubi, K., Hilali, A., Bennis, I., Zeroual, Y., & Kadmiri, I.M. (2021). Nitrogen fixing Azotobacter species as potential soil biological enhancers for crop nutrition and yield stability. Frontiers in Microbiology, 12, article number 628379. doi: 10.3389/fmicb.2021.628379.
- Agbangba, C.E., Aide, E.S., Honfo, H., & Kakai, R.G. (2024). On the use of post-hoc tests in environmental and biological sciences: A critical review. Heliyon, 10(3), article number e25131. doi: 10.1016/j.heliyon.2024. e25131.
- Ampt, E.A., van Ruijven, J., Raaijmakers, J.M., Termorshuizen, A.J., & Mommer, L. (2019). Linking ecology and plant pathology to unravel the importance of soil-borne fungal pathogens in species-rich grasslands. European Journal of Plant Pathology, 154, 141-156. doi: 10.1007/s10658-018-1573-x.
- Angon, P.B., Anjum, N., Akter, M.M., KC, S., Suma, R.P., & Jannat, S. (2023). An overview of the impact of tillage and cropping systems on soil health in agricultural practices. Advances in Agriculture, 2023(1), article number 8861216. doi: 10.1155/2023/8861216.
- Bidnyna, I., Shkoda, O., Tomnytskyi, A., Borovik, V., & Sharii, V. (2021). Patterns of soil processes on dark chestnut soil under conditions of its use in the conditions of the steppe of Ukraine. Journal of the Polytechnic of Rijeka, 9(1), 423-439. doi: 10.31784/zvr.9.1.26.
- Bohdan, M., Huliaieva, H., Patyka, M., Kalinichenko, A., Patyka, V., & Maksin, V. (2021). Enhancement of wheat virus-resistance at application of the se nanoparticles citrates and consortium of soil microorganisms. Agriculture and Forestry, 67(1), 63-72. doi: 10.17707/AgricultForest.67.1.05.
- Chandra, H., Kumari, P., Bisht, R., Prasad, R., & Yadav, S. (2020). Plant growth promoting Pseudomonas aeruginosa from Valeriana wallichii displays antagonistic potential against three phytopathogenic fungi. Molecular Biology Reports, 47, 6015-6026. doi: 10.1007/s11033-020-05676-0.
- Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
- DSTU 4114:2002. (2003). Soils. Determination of mobile phosphorus and potassium compounds by the modified Machigin method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58928.
- DSTU 4289:2004. (2005). Soil quality. Methods for determining organic matter. Retrieved from https://online. budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=56400.
- 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.
- DSTU ISO 11465:2001. (2003). Soil quality. Determination of dry matter and water content by mass. Gravimetric method (ISO 11465:1993, IDT). Retrieved from https://surl.li/rieari.
- Dudchenko, V., Markovska, O.Y., & Sydiakina, O. (2021). Soybean productivity in rice crop rotation depending on the impact of biodestructor on post-harvest rice residues. Ecological Engineering & Environmental Technology, 22(6), 114-121. doi: 10.12912/27197050/141466.
- Fomenko, V., & Kaziuta, A. (2023). Influence of biodestructor on decomposition of crop residues and humus condition of typical chernozem. Scientific Papers. Series A. Agronomy, 66(1), 69-74.
- Honchar, A., Tonkha, O., Patyka, N., Lykholat, Y., & Patyka, T. (2021). Morphological and physiological-biochemical variability of spore-forming bacteria isolated from the agrocoenosis of winter wheat. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 12(4), 588-593. doi: 10.15421/022180.
- Horodyska, I.M., Ternovyi, Y., Chub, A., Lishchuk, A., & Draga, M. (2021). Technologies of protection and nutrition in agrophytocenoses of legumes for organic seed production. Environmental Research, Engineering and Management, 77(1), 47-58. doi: 10.5755/j01.erem.77.1.23459.
- Jansson, J.K., & Hofmockel, K.S. (2020). Soil microbiomes and climate change. Nature Reviews Microbiology, 18, 35-46. doi: 10.1038/s41579-019-0265-7.
- Karkanis, P.G. (1983). Determining field capacity and wilting point using soil saturation by capillary rise. Canadian Agricultural Engineering, 25, 19-21.
- Khomenko, T., Tonkha, O., & Pikovska, O. (2023). Humus and nitrogen content of sod-podzolic soil under the influence of biopreparations for potato cultivation. Plant and Soil Science, 14(1), 82-95. doi: 10.31548/ plant1.2023.82.
- Kovalenko, O. (2023). Influence of growing elements on spring barley productivity in the northern steppe of Ukraine. The Scientific Heritage, 117, 3-9. doi: 10.5281/zenodo.8176770.
- Kovalenko, О. (2022). Influence of stubble biodegrader ecostern on microbiological parameters of soil under different cultivation. Grail of Science, 20, 72-75. doi: 10.36074/grail-of-science.30.09.2022.011.
- Kuts, O., Kokoiko, V., Paramonova, T., Mykhailyn, V., & Syromiatnykov, Y. (2022). Influence of the fertiliser system on the soil nutrient regime and onion productivity. Plant and Soil Science, 13(4), 17-26. doi: 10.31548/ agr.13(4).2022.17-26.
- Li, Y., Zhang, Q., Cai, Y., Yang, Q., & Chang, S.X. (2020). Minimum tillage and residue retention increase soil microbial population size and diversity: Implications for conservation tillage. Science of the Total Environment, 716, article number 137164. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.137164.
- Okorie, B.O., & Niraj, Y. (2022). Effects of different tillage practices on soil fertility properties: A review. International Journal of Agriculture and Environmental Research, 8(1), 176-193. doi: 10.51193/IJAER.2022.8112.
- Panfilova, A. (2021). Influence of stubble biodestructor on soil microbiological activity and grain yield of winter wheat (Triticum aestivum L.). Notulae Scientia Biologicae, 13(4), article number 11035. doi: 10.15835/ nsb13411035.
- Panfilova, А., & Byelov, Y. (2022). The influence of the stubble biodestroyer and the main tillage method on the nutrient regime of the soil. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 26(3), 47-54. doi: 10.56407/2313092X/2022-26(3)-4.
- Pleissner, D. (2020). Chances and challenges of the biologization of the economy of rural areas. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 23, 46-49. doi: 10.1016/j.cogsc.2020.02.008.
- Pylak, M., Oszust, K., & Frąc, M. (2019). Review report on the role of bioproducts, biopreparations, biostimulants and microbial inoculants in organic production of fruit. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 18, 597-616. doi: 10.1007/s11157-019-09500-5.
- Rajan, S.S.S., & Upsdell, M.P. (2021). Environmentally friendly agronomically superior alternatives to chemically processed phosphate fertilizers: Phosphate rock/sulfur/Acidithiobacillus sp. combinations. Advances in Agronomy, 167, 183-245. doi: 10.1016/bs.agron.2021.01.001.
- Ronga, D., Biazzi, E., Parati, K., Carminati, D., Carminati, E., & Tava, A. (2019). Microalgal biostimulants and biofertilisers in crop productions. Agronomy, 9(4), article number 192. doi: 10.3390/agronomy9040192.
- Rowińska, P., Gutarowska, B., Janas, R., & Szulc, J. (2024). Biopreparations for the decomposition of crop residues. Microbial Biotechnology, 17(8), article number e14534. doi: 10.1111/1751-7915.14534.
- Singh, P.K., & Chudasama, H. (2021). Pathways for climate change adaptations in arid and semi-arid regions. Journal of Cleaner Production, 284, article number 124744. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.124744.
- Stamenković, S., Beškoski, V., Karabegović, I., Lazić, M., & Nikolić, N. (2018). Microbial fertilizers: A comprehensive review of current findings and future perspectives. Spanish Journal of Agricultural Research, 16(1), article number e09R01. doi: 10.5424/sjar/2018161-12117.
- Szostek, M., Szpunar-Krok, E., Pawlak, R., Stanek-Tarkowska, J., & Ilek, A. (2022). Effect of different tillage systems on soil organic carbon and enzymatic activity. Agronomy, 12(1), article number 208. doi: 10.3390/ agronomy12010208.
- Teklu, A., Simane, B., & Bezabih, M. (2024). Climate smart agriculture impact on food and nutrition security in Ethiopia. Frontiers in Sustainable Food Systems, 7, article number 1079426. doi: 10.3389/fsufs.2023.1079426.
- Thapa, B., Pande, K.R., Khanal, B., & Marahatta, S. (2018). Effect of tillage, residue management and cropping system on the properties of soil. International Journal of Applied Sciences and Biotechnology, 6(2), 164-168. doi: 10.3126/ijasbt.v6i2.20433.
- Wu, P., et al. (2021). Agronomic system for stabilizing wheat yields and enhancing the sustainable utilization of soil: A 12-year in-situ rotation study in a semi-arid agro-ecosystem. Journal of Cleaner Production, 329, article number 129768. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.129768.