Вплив обробітку ґрунту та удобрення на накопичення органічної речовини та родючість ґрунту

Катерина Карабач, Валерій Тарасюк, Іван Трач, Лінда Вітровчак, Петро Безвіконний
Отримано: 19.12.2024 Доопрацьовано: 22.06.2025 Прийнято: 27.08.2025
Взято з Том 28, № 8, 2025 Сторінки: 137-148
Завантажити статтю Читати статтю

Анотація

Метою дослідження було визначення ефективності традиційного, мінімального та безорного обробітку ґрунту в поєднанні з методами органічного удобрення, такими як сидерати, органічний компост та зелене добриво. Дослідження базувалося на польових дослідах, проведених на ділянках з різними типами ґрунту, які були використані для оцінки впливу застосованих сільськогосподарських технологій у різних агроекологічних умовах. Результати показали, що безорний обробіток ґрунту з комбінованим удобренням (NPK + гній) забезпечив найбільше збільшення вмісту органічної речовини (ОРР) у ґрунті на 0,7 % (до 3,4 % у 2024 році) та гумусу на 0,5 % (до 2,6 % у шарі 0-10 см) порівняно з контролем (1,7 % ОРР під оранку). Вміст азоту (N) збільшився на 0,04 % (до 0,16 %), фосфору (P) на 7 мг/кг (до 57 мг/кг) та калію (K) на 20 мг/кг (до 140 мг/кг). Глибока оранка призвела до втрати поверхневого органічного складу (з 2,3 % до 1,7 %), тоді як мінімальний обробіток ґрунту підтримував рівень поверхневого органічного складу на рівні 2,1-3,3 %. Органічні добрива (гній, сидерати) стабілізували гумус з кореляцією r=0,85-0,90 (p<0,05), тоді як безорний обробіток збільшив вологість ґрунту на 10-15 %, а катіонний обмін – на 510 %. На родючих ґрунтах (евтричний камбісоль) безорний обробіток з комбінованими добривами збільшив рівень поверхневого органічного складу на 0,7%, тоді як на піщаних ґрунтах (кварцовий ґрунт) органічні добрива додали 0,4 %. Дисперсійний аналіз підтвердив значний вплив обробітку ґрунту (F=45,2, p<0,001) та добрив (F=38,7, p<0,001) на рівень поверхневого органічного складу. Сезонна динаміка показала пік навесні (3,6 % у 2023 році для безорного обробітку). Безорний обробіток з комбінованими добривами виявився найефективнішим. Отримані результати можуть бути корисними для вдосконалення сільськогосподарських технологій у сфері органічного землеробства, розробки екологічних систем землеробства та формулювання практичних рекомендацій для фермерів та агрономів щодо оптимального управління ґрунтовими ресурсами

Ключові слова

агротехнологія; екологічна стійкість; біологічна активність агроценозів; збереження родючості; біогеохімічні процеси

  1. Aipova, R., Abdykadyrova, A., Silayev, D., Tazabekova, E., Oshergina, I., Ten, E., & Kurmanbayev, A. (2020). The fabrication of the complex bio-fertilizer for wheat cultivation based on collection bacteria of the pgpr group. Biodiversitas, 21(11), 5032-5039. doi: 10.13057/biodiv/d211107.
  2. Allam, M., Radicetti, E., Quintarelli, V., Petroselli, V., Marinari, S., & Mancinelli, R. (2022). Influence of organic and mineral fertilizers on soil organic carbon and crop productivity under different tillage systems: A meta-analysis. Agriculture, 12(4), article number 19. doi: 0.3390/agriculture12040464.
  3. Balik, J., Kulhánek, M., Černý, J., Sedlář, O., & Suran, P. (2020). Soil organic matter degradation in long-term maize cultivation and insufficient organic fertilization. Plants, 9(9), article number 1217. doi: 10.3390/plants9091217.
  4. Boiko, P., & Kovalenko, N. (2024). Improvement of technologies for growing high-product varieties of winter wheat in scientifically based crop rotations under the conditions of climate change. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 20(1). doi: 10.31548/dopovidi.1(107).2024.012.
  5. Borko, Y., Bolokhovskyi, V., Datsko, A., Lungul, A., & Zhurba, M. (2025). Microbiological activity of soil and its impact on maize productivity when applying biologics. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(1), 58-71. doi: 10.31548/biologiya/1.2025.62.
  6. Brichi, L., Fernandes, J.V.M., Silva, B.M., Vizu, J.D.F., Junior, J.N.G., & Cherubin, M.R. (2023). Organic residues and their impact on soil health, crop production and sustainable agriculture: A review including bibliographic analysis. Soil Use and Management, 39(2), 686-706. doi: 10.1111/sum.12892.
  7. Coonan, E.C., Kirkby, C.A., Kirkegaard, J.A., Amidy, M.R., Strong, C.L., & Richardson, A.E. (2020). Microorganisms and nutrient stoichiometry as mediators of soil organic matter dynamics. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 117, 273-298. doi: 10.1007/s10705-020-10076-8.
  8. Cui, H., Luo, Y., Li, C., Chang, Y., Jin, M., Li, Y., & Wang, Z. (2023). Improving soil fertility and wheat yield by tillage and nitrogen management in winter wheat – summer maize cropping system. Agronomy, 13(3), article number 740. doi: 10.3390/agronomy13030740.
  9. Da Gama, J.T. (2023). The role of soils in sustainability, climate change, and ecosystem services: Challenges and opportunities. Ecologies, 4(3), 552-567. doi: 10.3390/ecologies4030036.
  10. de Araújo, A.S.F., Leite, L.F.C., Miranda, A.R.L., Nunes, L.A.P.L., de Sousa, R.S., de Araújo, F.F., & de Melo, W.J. (2016). Different soil tillage systems accumulation of soil organic matter in organic agriculture. African Journal of Agricultural Research, 11(51), 5109-5115. doi: 10.5897/AJAR2016.11598.
  11. Dittmar, T., & Lennartz, S.T. (2024). Reasons behind the long-term stability of dissolved organic matter. In D.A. Hansell & C.A. Carlson (Eds.), Biogeochemistry of marine dissolved organic matter (pp. 613-655). London: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-443-13858-4.00006-X.
  12. DSTU 4287:2004. (2005). Soil quality. Sampling. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=54569.
  13. Fedoniuk, T., Zhuravel, S., Kravchuk, M., Pazych, V., & Bezvershuck, I. (2024). Historical sketch and current state of weed diversity in continental zone of Ukraine. Agriculture and Natural Resources, 58(5), 631-642. doi: 10.34044/j.anres.2024.58.5.10.
  14. Feilinezhad, A., Mirzaeiheydari, M., Babaei, F., Maleki, A., & Rostaminya, M. (2022). The effect of tillage, organic matter and mycorrhizal fungi on efficiency and productivity use of nutrients in maize. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 53(20), 2719-2733. doi: 10.1080/00103624.2022.2072869.
  15. Filipović, A., Perčin, A., Hadžiabulić, A., & Mandić, A. (2024). Transformation of organic matter and impact on the ecosystem. In M.K. Jhariya, R.S. Meena, A. Banerjee, S. Kumar & A. Raj (Eds.), Agroforestry for carbon and ecosystem management (pp. 311-329). London: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-323-95393-1.00018-X.
  16. Gerke, J. (2022). The central role of soil organic matter in soil fertility and carbon storage. Soil Systems, 6(2), article number 33. doi: 10.3390/soilsystems6020033.
  17. Githongo, M., Ngatia, L., Kiboi, M., Muriuki, A., Fliessbach, A., Musafiri, C., Fu, R., & Ngetich, F. (2023). The structural quality of soil organic matter under selected soil fertility management practices in the central highlands of Kenya. Sustainability, 15(6), article number 6500. doi: 10.3390/su15086500.
  18. Harenda, K.M., Lamentowicz, M., Samson, M., & Chojnicki, B.H. (2018). The role of peatlands and their carbon storage function in the context of climate change. In T. Zielinski, I. Sagan & W. Suroz (Eds.), Interdisciplinary approaches for sustainable development goals: Economic growth, social inclusion and environmental protection (pp. 169-187). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-319-71788-3_12.
  19. Li, Y., Wang, Y., Qiu, G., Yu, H., Liu, F., Wang, G., & Duan, Y. (2024). Conservation tillage facilitates the accumulation of soil organic carbon fractions by affecting the microbial community in an eolian sandy soil. Frontiers in Microbiology, 11, article number 1394179. doi: 10.3389/fmicb.2024.1394179.
  20. Luce, M., Ziadi, N., Chantigny, M.H., & Braun, J. (2021). Long-term effects of tillage and nitrogen fertilization on soil C and N fractions in a corn-soybean rotation. Canadian Journal of Soil Science, 102(2), 277-292. doi: 10.1139/cjss-2021-0129.
  21. Lv, L., Gao, Z., Liao, K., Zhu, Q., & Zhu, J. (2023). Impact of conservation tillage on the distribution of soil nutrients with depth. Soil and Tillage Research, 225, article number 105527. doi: 10.1016/j.still.2022.105527.
  22. Martin-Lammerding, D., Gabriel, J.L., Zambrana, E., Santín-Montanyá, I., & Tenorio, J.L. (2021). Organic amendment vs. mineral fertilization under minimum tillage: Changes in soil nutrients, soil organic matter, biological properties and yield after 10 years. Agriculture, 11(8), article number 700. doi: 10.3390/agriculture11080700.
  23. Mirzavand, J., Asadi-Rahmani, H., & Moradi-Talebbeigi, R. (2022). Biological indicators of soil quality under conventional, reduced, and no-tillage systems. Archives of Agronomy and Soil Science, 68(3), 311-324. doi: 10.1080/03650340.2020.1832656.
  24. Morugán-Coronado, A., Pérez-Rodríguez, P., Insolia, E., Soto-Gómez, D., Fernández-Calviño, D., & Zornoza, R. (2022). The impact of crop diversification, tillage and fertilization type on soil total microbial, fungal and bacterial abundance: A worldwide meta-analysis of agricultural sites. Agriculture Ecosystems & Environment, 329, article number 107867. doi: 10.1016/j.agee.2022.107867.
  25. Muraru, S., Muraru, V., Condruz, P., Ionel, C.M., & Sfiru, R. (2021). Considerations on the importance of the main chemical properties of the soil in agrochemical studies. E3S Web of Conferences, 286, article number 03019. doi: 10.1051/e3sconf/202128603019.
  26. Navarro-Pedreño, J., Almendo-Candel, M.B., & Zorpas, A.A. (2021). The increase of soil organic matter reduces global warming, myth or reality? Sci, 3(1), article number 18. doi: 10.3390/sci3010018.
  27. Novakovska, I., Medynska, N., Hunko, L., Skrypnyk, L., Samsonova, V., & Shevchenko, N. (2025). Formation of the economic mechanism of nature management in the conditions of new global environmental architectonics. Studies in Systems, Decision and Control, 546, 313-323. doi: 10.1007/978-3-031-65207-3_28.
  28. 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.
  29. Rajpoot, S.K., Singh, N.K., Sanodiya, P., Chaudharu, R., Yadav, A., Kumar, S.V., Gupta, G., Raghavendra, Singh, U., & Halli, H. (2024). Dynamics of nutrients, soil organic carbon and smart nutrient management practices. In P. Kumar & Aishwarya (Eds.), Technological approaches for climate smart agriculture (pp. 79-107). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-52708-1_5.
  30. Sahoo, S., Mukhopadhyay, P., Mowrer, J., Maity, P.P., Maity, A., Sinha, A.K., Sow, P., & Rakesh, S. (2022). Tillage and N-source affect soil fertility, enzymatic activity, and crop yield in a maize – rice rotation system in the Indian Terai zone. Frontiers in Environmental Science, 10, article number 983973. doi: 10.3389/fenvs.2022.983973.
  31. Srour, A.Y., Ammar, H.A., Subedi, A., Pimentel, M., Cook, R.L., Bond, J., & Fakhoury, A.M. (2020). Microbial communities associated with long-term tillage and fertility treatments in a corn-soybean cropping system. Frontiers in Microbiology, 11, article number 1363. doi: 10.3389/fmicb.2020.01363.
  32. Tanchyk, S., Pavlov, O., & Babenko, A. (2024). Theoretical substantiation and development of ecologically friendly farming system in Ukraine. Plant and Soil Science, 15(2), 55-66. doi: 10.31548/plant2.2024.55.
  33. Varalakshmi, V., Bhagyalakshmi, T., & Shivakumar, M. (2024). Exploring potential of organo-mineral fertilizers in augmenting crop yield and quality – a review. Advances in Research, 25(6). 297-308. doi: 10.9734/air/2024/v25i61203.
  34. Voitovyk, M., Butenko, A., Prymak, I., Mishchenko, Y., Tkachenko, M., Tsyuk, O., Panchenko, O., Sleptsov, Y., Kopylova, T., & Havryliuk, O. (2023). Influence of fertilizing and tillage systems on humus content of typical chernozem. Journal of Agricultural Science, 34(1), 44-50. doi: 10.15159/jas.23.03.
  35. Willer, H., Trávníček, J., & Schlatter, B. (2025). The world of organic agriculture: Statistics and emerging trends 2025. Frick: Research Institute of Organic Agriculture FiBL, Frick, and IFOAM – Organics International, Bonn.
  36. Zhang, H., Niu, L., Hu, K., Hao, J., Li, F., Gao, Z., & Wang, X. (2020). Influence of tillage, straw-returning and mineral fertilization on the stability and associated organic content of soil aggregates in the north china plain. Agronomy, 10(7), article number 951. doi: 10.3390/agronomy10070951.
  37. Zhao, Z., Gao, S., Lu, C., Li, X., Li, F., & Wang, T. (2021). Effects of different tillage and fertilization management practices on soil organic carbon and aggregates under the rice – wheat rotation system. Soil and Tillage Research, 212, article number 105071. doi: 10.1016/j.still.2021.105071.
Кarabach, K., Tarasyuk, V., Trach, I., Vitrovchak, L., & Bezvikonnyi, P. (2025). Impact of tillage and fertilisation on organic matter accumulation and soil fertility. Scientific Horizons, 28(8), 137-148. https://doi.org/10.48077/scihor8.2025.137