NUTRIENT REGIME OF AMELIORATED SOD-PODZOLIC SOIL UNDER DIFFERENT RATES OF MINERAL FERTILIZATION OF WINTER WHEAT

Keywords: nitrogen, phosphorus, potassium, grain yield, statistical dependence.

Abstract

Purpose. Analysis of the content of nutrients in ameliorated sod-podzolic soil during the cultivation of winter wheat under different doses of mineral nutrition to deepen the understanding of the relationship between the nutrient regime of the soil, which is formed at the same time, and the grain yield of the crop in order to optimize the conditions for its growth and development. Methods. Field experiment to study the influence of the investigated factors; agrochemical analysis for quantitative determination of the nutrients content; statistical methods for substantiating the significance of the obtained results and determining the correlation between nutrients and the yield of grain. Results. On average, for 2021–2023, depending on the dose of mineral fertilizers an improvement in the nutritional regime of the soil was established. The highest content of easily hydrolyzable nitrogen compounds 19.8-14.5 mg/kg of soil during the period of budding-full-ripeness was found in the variant CaMg(CO3)2 (1.0 Hh) + N150Р50К125 (normat. grain and straw) + MD. The content of available phosphorus in the variant CaMg(CO3)2 (1.5 Hh) + N120P60K90 (recommended dose) + MD ranged from 16.6 to 16.8 mg/kg of soil, which predominated over the data obtained in the variant of similar mineral nutrition of the crop N120P60K90 (recommended dose) + MD against the background of 1.0 t/ha dose of CaMg(CO3)2. Due to the influx of the plant residual of predecessor into the soil in the variant of 1,0 dose of CaMg(CO3)2 + N130 (norm. dose for grain) + MD, the increase of available potassium compared to the control ranged from 8.2 to 7.4 mg/kg of soil. In a variant, N150P50K125 (norm. dose for grain and straw), the potassium content in the soil exceeded the control indicator by 22 mg/kg of soil. In this variant, the highest changes in potassium content in the arable layer during the interphase periods of crop vegetation were obtained. Conclusions. The recommended dose of mineral fertilizers N120P60K90 did not have a significant impact on the accumulation of elements in the soil compared to the calculated doses of N150P50K125 (norm. for grain and straw) and N130P25K35 (norm. for grain) under other identical conditions in the variants. Statistical analysis of the winter wheat grain yield (y; t/ha) for 2021–2023 in the variants based on the nutrient element content (x; mg/kg) in the 0–20 cm layer of sod-podzolic soil was shown. The direct linear dependence between the content of easy hydrolyzable nitrogen compounds (R2 = 0.96) and available potassium compounds (R2 = 0.90) during the tillering phase of the spring vegetative period, confirms the necessity of ensuring an adequate level of crop nutrition, especially with available nitrogen and potassium compounds.

References

1. Господаренко Г. М., Рябовол Я. С., Черно О. Д., Любич В. В., Крижанівський В. Г. Ріст і розвиток пшениці озимої у весняно-літній період вегетації залежно від умов мінерального живлення в Правобережному Лісостепу України. Вісник Уманського НУС. 2020. № 2. С. 3–8. DOI: 10.31395/2310-0478-2020-2-3-8
2. Господаренко Г. М., Любич В. В., Бурляй О. Л., Притуляк Р. М. Агрохімічні властивості чорнозему опідзоленого за різних доз азотних добрив і їх поєднання з іншими видами мінеральних добрив. Аграрні інновації. 2022. № 14. С. 18-22. DOI: 10.32848/agrar.innov.2022.14.3.
3. Зубець М.В. та ін. Наукові основи агропромислового виробництва в зоні Полісся і західному регіоні України. Київ: Аграрна наука, 2010. 944с.
4. Li C., Hao Y., Xue Y. et al. Effects of long-term fertilization on soil microbial biomass carbon, nitrogen, and phosphorus in the farmland of the Loess Plateau,
China. Journal of Agro Environment Science. 2020. Vol. 39, Iss. 8. Ð. 1783–1791. DOI: 10.11654/jaes.2020-02406.
5. Мазуркевич Л. І. Вплив тривалого застосування добрив на вміст поживних елементів у грунті, врожайність пшениці ярої та якість зерна. Науковий
вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Серія : Агрономія.2014. Вип. 195(1). С. 78-84. http://nbuv.gov.ua/UJRN/
nvnau_agr_2014_195%281%29__14
6. Rekaby, S. A., Eissa, M. A., Hegab, S. A., & Ragheb, H. M. Wheat Response to Nitrogen and Irrigation under Semi-Arid Conditions. World Journal of Agriculture and Soil Science. 2019. № 1. Р. 1–6.
7. Atique-ur-Rehman, Qamar R., Altaf M. M. et al. Phosphorus and potassium application improves fodder yield and quality of sorghum in Aridisol under diverse climatic conditions. Agriculture. 2022. Vol. 12, Iss. 5 Article 593. DOI: 10.3390/agriculture12050593.
8. Brar, B. S., J. Singh, G. Singh, and G. Kaur. Effects of long-term application of inorganic and organic fertilizers on soil organic carbon and physical properties in maizewheat rotation. Agronomy. 2015. 5 (2). Р. 220–238. DOI: 10. 3390/agronomy5020220
9. Havlin J.L., Beaton J.D., Tisdale S.L. and Nelson W.L. Soil Fertility and Fertilizers: An Introduction to Nutrient Management. 7th Edition, Pearson Educational, Inc., Upper Saddle River, New Jersey. 2005. 515 р.
10. Sharma S. and Singh J. Evaluation of split application of potassium for improving yield and potassium uptake in wheat. International Journal of Chemical Studies. 2020. 8 (3). 459–464. DOI: 10.22271/ chemi.2020.v8.i3e.9254
11. Yi W., Zhongkui Zh., Yuanyuan L., Yulong H., Yanlai H., Jinfang T. High Potassium Application Rate Increased Grain Yield of Shading-Stressed Winter Wheat
by Improving Photosynthesis and Photosynthate Translocation. Front. Plant Sci. 2020. 28 February. DОІ:https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00134.
12. Sharma LK, Bali SK. A Review of Methods to Improve Nitrogen Use Efficiency in Agriculture. Sustainability. 2018. 10(1). 51. DOI: https://doi.org/10.3390/
su10010051.
13. Малиновська І. М. Мікробіологічні процеси у сірому лісовому грунті за мінерального удобрення, вапнування та заорювання побічної продукції рослинництва. Матеріали. Міжнародної наукової конференції, присвяченої 120-річчю від Дня Народження Григорія Андрущенка «Ґрунти, сталий розвиток та українське ґрунтознавство». 24-26 квітня 2023. С. 138–141
14. Zhang F, Cui Z, Fan M, Zhang W, Chen X, Jiang R. Integrated soil-crop system management: reducing environmental risk while increasing crop productivity and improving nutrient use efficiency in China. J Environ Qual. 2011 Jul-Aug;40(4):1051-7. DOI: 10.2134/jeq2010.0292. PMID: 21712573
15. Лопушняк В., Засєкін Н. Оцінка мікробіологічної активності дерново-підзолистого ґрунту за використання ферментованих добрив. Вісник Львівського національного аграрного університету. Агрономія. 2013. № 17 (1). С. 170-174.
16. Lі, C. X., Yun, S. H. A. O., Zhang, L. L. (2018). Effects of long-term organic fertilization on soil microbiologic characteristics, yield and sustainable production of winter wheat. Journal of Integrative Agriculture. 2018. (01). 210-219. DOI:10.1016/S2095-3119(17)61740-4
17. Lyko D. V., Lyko S. M., Portukhay O. I., Savchuk R. I., & Krupko H. D. The agrochemical state
of sod-podzolic soils of Western Polissya in the conditions of anthropogenesis. Agrology. 2018. № 1(3). Р. 247‒253. DOI:10.32819/2617-6106.2018.13003
18. Qaswar M., Dongchu L. et al. Interaction of liming and long-term fertilization increased crop yield and phosphorus use efficiency (PUE) through mediating
exchangeable cations in acidic soil under wheat–maize cropping system. Scientific Reports. 2020. 10 (19828). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-76892-8
19. Balemi T., Negisho K. Management of soil phosphorus and plant adaptation mechanisms to phosphorus stress for sustainable crop production: a review.
Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2012. 12 (3). Р. 547-562 DOI: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-95162012005000015
Published
2023-12-21
Section
MELIORATION, ARABLE FARMING, HORTICULTURE