Soil bulk density depending on preceding crops and its tillage during the cultivation of spring barley in the Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine
Abstract
The article presents the results of scientific researchon the influence of four preceding crops – corn forgrain, soybeans, winter rapeseed, sunflower and threeoptions for soil tillage – plowing at 22–25 cm, disking at14–16 cm, disking at 6–8 cm on the bulk density of soiland the yield of spring barley in the Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine.Improvement of soil agro-physical properties, particularlybulk density, is important for increasing soil fertility,optimizing soil structure, and ensuring sustainable agriculturaldevelopment. Therefore, this issue is becomingincreasingly relevant each year.The studies were conducted from 2021 to 2024. Thestudied factors – preceding crops, the method of maintillage and its depth, had a significant impact on the bulkmass of the soil. A gradual increase in soil density from thepre-sowing period to crop harvesting was established in allstudied variants.It was found that the bulk density of the soil decreasedafter preceding crops such as winter rapeseed and sunflower,compared to the control (corn for grain). Specifically,before sowing spring barley, soil density in the upper0–10 cm layer was 0.08 and 0.05 g/cm³ lower, respectively,than in the control (corn for grain). A similar trend wasobserved in the 10–20 cm and 20–30 cm soil layers.It was established that changing the method of primarycultivation had a significant effect on soil bulk density.Disking’s led to an increase in soil bulk densitycompared to plowing. During sowing, no noticeable differencesin bulk density were observed between plowingand disking’s in the upper soil layer (0–10 cm). However,starting from the 10–20 cm depth, an increase in density was disking’s to the upper layer. In the variants with diskingat 14–16 and 6–8 cm, the average bulk density was,respectively, 1.21–1.22 g/cm3 in 10–20 cm of thickness and1.25–1.26 g/cm3 – 20–30 cm, which exceeded the control(plowing) by 0.03 g/cm3. There was also a tendency for thebulk density indicator to increase with increasing depth ofsoil sampling, which was due to the influence of a complexof natural and anthropogenic factors.The highest spring barley yield of 7.1 t/ha in the experimentwas achieved when the crop was grown after soybeanswith plowing at 23–25 cm. However, replacing plowingwith disking’s at 14–16 cm after soybeans and winterrapeseed resulted in only slightly lower yields of 7.0 and6.6 t/ha, respectively.
References
2. Порівняльна оцінка агрофізичних властивостей за різних технологій обробітку ґрунту в сівозміні / М. В. Войтовик та ін. Наукові доповіді НУБіП України. 2023. № 6 (106). http://dx.doi.org/10.31548/dopovidi6(106).2023.004
3. Effect of Moisture and Soil Compaction on Tillage Operations / Elvis López Bravo et all. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 2016. Vol. 25, No. 1. P. 32–37.
4. Fuentes-Llanillo R., Guimaraes M. D., Tavares J. Morphology and physical properties of soil according to tillage systems in annual crops. Revista brasileira de engenharia agricola e ambiental. 2013. № 17 (5). Р. 524–530.
5. Lampurlanés J., Cantero-Martínez C. Soil Bulk Density and Penetration Resistance under Different Tillage and Crop Management Systems and Their Relationship with Barley Root Growth. Agronomy journal. May 2003 https://doi.org/10.2134/agronj2003.5260
6. Long-term soil quality effects of soil and crop management in organic and conventional arable cropping systems / De Notaris C. et all. Geoderma. 2021. T. 403. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115383
7. Persistent effects of subsoil compaction on pore size distribution and gas transport in a loamy soil. / F. E. Berisso et al. Soil and Tillage Research. 2012. № 122. 42–51. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.08.012
8. Землеробство. Навчальний посібник / С. П. Танчик та ін. К. : ЦП «Компринт». 2022. 350 с.
9. Вплив оптимальної щільності ґрунту для різних сільськогосподарських культур на врожайність / С. Г. Карташов та ін. Таврійський науковий вісник. 2012. № 78. С. 21–26.
10. Павлов О. С. Зміна водно-фізичних показників ґрунту в полі пшениці озимої залежно від систем землеробства в Правобережному Лісостепу України. Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. 2012. Вип. 176 С. 153–158.
11. Танчик, С. П.; Бабіля, Н. І.; Бабенко, А. І. Агрофізичні показники ґрунту за вирощування ячменю озимого в Закарпатті України. Plant & soil science. 2021. № 12 (4). С. 37–49.
12. Цюк О. А., Центило Л. В., Мельник В. І. Зміни агрофізичних властивостей чорнозему типового під впливом застосування добрив і обробітку ґрунту. Наукові доповіді НУБіП України. 2021. № 5 (93) http://dx.doi.org/10.31548/dopovidi2021.05.007
13. Czyż Ewa A. Effects of traffic on soil aeration, bulk density and growth of spring barley. Soil and Tillage Research. 2004. Vol. 79. Iss. 2. P. 153–166. https://doi.org/10.1016/j.still.2004.07.004
14. Persistent effects of subsoil compaction on pore size distribution and gas transport in a loamy soil / F. E. Berisso et all. Soil and Tillage Research. 2012. Vol. 122, P. 42–51. https://doi.org/10.1016/j.still.2012.02.005
15. Impact of different barley-based cropping systems on soil physicochemical properties and barley growth under conventional and conservation tillage systems / Muhammad Naeem et all. Agronomy. 2020. № 11 (1), P. 8 https://doi.org/10.3390/agronomy11010008
16. Soil compaction effects on soil bulk density and penetration resistance and growth of spring barley (Hordeum vulgare L.). Acta Agriculturae Scandinavica Section B–Soil and Plant Science / E. Reintam et al. 2009. № 59 (3). P. 265–272. https://doi.org/10.1080/09064710802030070
17. Матвійчук Б. В., Матвійчук Н. Г., Корево Н. І. Щільність будови і твердість ґрунту за вирощування пшениці озимої. Український журнал природничих наук. 2023. № 3. С. 167–175.
18. Гаврилюк Ю. В. Вплив систем обробітку ґрунту на його агрофізичний стан. Вісник Дніпропетровського державного аграрно-економічного університету. 2016. № 3. С. 73–77.
19. Крилач С. Модель оптимального за агрофізичними параметрами посівного шару ґрунту. Вісник аграрної науки. 2022. Т. 100. № 3. С. 13–19. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202203-02
