META-ANALYSIS OF THE EFFECT OF PLOUGHLESS AND ZERO TILLAGE ON SOIL HUMUS CONTENT
Abstract
Purpose. Evaluation by the means of meta-analysis the effectiveness of zero and ploughless tillage in the preservation of organic matter in the soils of Ukraine. Methods. For the meta-analysis, five high-quality scientific works were selected, which were performed in different agro-ecological zones of Ukraine on the soils of different types with the involvement of the system of zero and various systems of ploughless tillage. The meta-analysis was performed for the 95% confidence level by the algorithm of standardized mean differences with assessment of publication bias and statistically significant differences between the groups of the studies for fixed and random model effects. Heterogeneity within the studied groups was calculated using the Higgins coefficient. Results. According to the meta-analysis results, it was established that ploughless tillage has a significant advantage over zero tillage in preserving soil organic matter in the arable layer. The overall heterogeneity of the scientific results was moderately low (Higgins coefficient = 0.362), but it was high within the group of the studies on ploughless tillage systems (Higgins coefficient = 0.761). At the same time, the model for random effects indicated the maximum standardized mean difference (SMD = 0.316). However, the high level of publication bias (fail-safe number = 0) of available scientific publications on this issue was established, which makes it impossible to draw a conclusion in favor of ploughless tillage systems. Conclusions. According to the meta-analysis results, the systems of ploughless tillage provide a higher level of humus preservation in the arable layer of the soils of Ukraine. The high level of publication bias, as well as high intragroup heterogeneity for tillage systems do not allow us to definitively state the above-mentioned advantage. In the future, it is necessary to conduct additional field and laboratory studies on the influence of tillage systems on the content of soil organic matter to expand the input pool of data and clarify the results of the primary meta-analysis.
References
2. Ahmad K. W., Wang G. Conservation tillage: A sustainable approach for carbon sequestration and soil preservation. A review. Journal of Agriculture Sustainability and Environment. 2023. Vol. 2023. P. 1–24.
3. Krupnik T. J., Andersson J. A., Rusinamhodzi L., Corbeels M., Shennan C., Gérard B. Does size matter? a critical review of meta-analysis in agronomy. Experimental Agriculture. 2019. Vol. 55. No. 2. P. 200–229. DOI: 10.1017/S0014479719000012
4. Allam M., Radicetti E., Petroselli V., Mancinelli R. Metaanalysis approach to assess the effects of soil tillage and fertilization source under different cropping systems. Agriculture. 2021. Vol. 11. No. 9. P. 823. DOI: 10.3390/agriculture11090823
5. Feng Q., An C., Chen Z., Wang Z. Can deep tillage enhance carbon sequestration in soils? A meta-analysis towards GHG mitigation and sustainable agricultural management. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. Vol. 133. P. 110293. DOI: 10.1016/j. rser.2020.110293
6. Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma. 2004. Vol. 123. No. 1-2. P. 1–22. DOI: 10.1016/j.geoderma.2004.01.032
7. Luo Z., Wang E., Sun O. J. Can no-tillage stimulate carbon sequestration in agricultural soils? A meta-analysis of paired experiments. Agriculture, ecosystems & environment. 2010. Vol. 139. No. 1-2. P. 224–231. DOI: 10.1016/j.agee.2010.08.006
8. Lykhovyd P. V. Biological activity of soils in Ukraine depending on tillage options: A meta-analysis. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2024. Vol. 15. No. 1. P. 119–128. DOI: 10.15421/022418
9. Морозов О, & Ісаченко С. Вплив ґрунтозберігаючих технологій систем обробітку на родючість ґрунту в умовах степу України (на прикладі Запорізької області). Екологія – філософія існування людства: зб. наук. праць. 2018. С. 79–81.
10. Піковська О. В. Вплив різних систем обробітку ґрунту на вміст і динаміку гумусу чорнозему звичайного. Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Сер.: Агрономія. 2012. Вип. 176. С. 170–173.
11. Глущенко Л. Д., Лень О. І., Олепір Р. В. Енергозберігаючі способи основного обробітку ґрунту при вирощуванні пшениці озимої та їх вплив на вміст гумусу. Аграрна освіта і наука: досягнення та перспективи розвитку: матеріали V Міжнародної науково-практичної конференції (Біла Церква, 28 березня 2024 р.). С. 228–230.
12. Ткаченко М., Задубинна Є., Кондратюк І., Цюк О., Тарасенко О. Зміни вмісту гумусу та фізико-хімічних властивостей чорнозему типового залежно від систем обробітку та мінерального удобрення. Вісник аграрної науки. 2024. Вип. 102(1). С. 16–22. DOI: 10.31073/agrovisnyk202401-02
13. Задорожний В., Карасевич В., Свитко С., Сокульський М., Задорожний А. Вплив тривалого застосування різних способів основного обробітку ґрунту та no-till технології на вміст гумусу в кукурудзяно-соєвій сівозміні в умовах правобережного лісостепу України. XІІІ Міжнародна наукова конференція “Корми і кормовий білок”. Вінниця, 6 серпня 2021 р. С. 92–94. DOI: 10.31073/kormovyrobnytstvo- 2021conf
14. Ellis P. D. The essential guide to effect sizes: Statistical power, meta-analysis, and the interpretation of research results. Cambridge : Cambridge University Press, 2010. 173 pp.
15. Borenstein M., Hedges L. V., Higgins J. P., Rothstein H. R. Introduction to meta-analysis. New York : John Wiley & Sons, 2021. 421 pp.
16. Alexander R. A., Scozzaro M. J., Borodkin L. J. Statistical and empirical examination of the chi-square test for homogeneity of correlations in meta-analysis. Psychological Bulletin. 1989. Vol. 106. No. 2. P. 329. DOI: 10.1037/0033-2909.106.2.329
17. Israel H., Richter R. R. A guide to understanding meta-analysis. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 2011. Vol. 41. No. 7. P. 496–504. DOI: 10.2519/jospt.2011.3333
