Influence of tillage and mineral fertilizers on soil biological activity under sweet corn crops

• Published in: Ukrainian Journal of Ecology
• Main Authors: Lykhovyd, P. V., Lavrenko, S. O.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Alex Matsyura Press 2017
• Subjects: Biology; Agriculture Ecology; soil biological activity; soil meliorative state; mineral fertilizers application rate; tillage depth; sweet corn; drip irrigation; Биология; Агроэкология; біологічна активність ґрунту; меліоративний стан ґрунту; доза внесення мінеральних добрив; глибина обробітку ґрунту; кукурудза цукрова; краплинне зрошення; Carbonic acid
• Online Access: http://ojs.mdpu.org.ua/index.php/biol/article/view/_81; https://doi.org/10.15421/2017_81

The article is devoted to study of the biological activity of soil under sweet corn crops depending on tillage depth, mineral fertilizers application rate with drip irrigation in the soil-ecological conditions of the Dry Steppe Zone of Ukraine. The plan of the experiment foresaw study of such factors: A — tillage depth (moldboard plowing on 20-22 and 28-30 cm); B — mineral fertilizers application rate (no fertilizers, N60P60, N120P120); C — plants density (35, 50, 65, 80 plants ha-1). We used water of the Ingulets irrigation system for irrigation. The water belongs to II quality class by agronomical criteria of the DSTU 2730-94 and its suitability for irrigation is limited. We studied the soil biological activity on variants with 65 plants ha-1 by the indicies of its respiration rate (method of V.I. Shtatnov) and linen decomposition degree (“application” method). At the same time we have made monitoring of the soil meliorative state depending on the moldboard plowing depth by the toxic salts content, anionic-cationic composition of the aqueous soil extract. The results of the laboratory-field experiments prove that the moldboard plowing depth , mineral fertilizers application rates and soil meliorative state have an influence on its biological activity. The maximum respiration rate, which is used to characterize an activity of the aerobic microflora of the upper soil layers, was at moldboard plowing on depth of 20-22 cm at non-fertilized experimental variant — 250.0 mg СО2/m2×hour. Increase of the tillage depth and mineral fertilizers application rate significantly decreased carbonic acid emission to the athmosphere, which was the minimum of 178.3 mg СО2/m2×h. The maximum linen decomposition degree, which is used to characterize an activity of the cellulose-decomposing soil microflora, was at moldboard plowing depth of 28-30 cm at non-fertilized experimental variant — 58.3%. The tillage depth changed cellulose-decomposing soil microflora activity insignificantly. Mineral fertilizers application at the maximum rate of N120P120decreased cellulose-decomposing soil biota activity 1.7 times comparatively to non-fertilized variant. Higher toxic salts concentration (at 0.006-0.019 %), sodium ions content (at 0.15-0.38 mg-eq/100 g of soil) in the 0-50 cm layer led to decrease of the soil biological activity. We consider, that the best from the agroecological point of view is the variant with moldboard plowing depth of 28-30 cm, mineral fertilizers application rate N120P120. Стаття присвячена вивченню біологічної активності ґрунту під посівами кукурудзи цукрової залежно від глибини обробітку ґрунту, дози внесення мінеральних добрив за краплинного зрошення в умовах ґрунтово-екологічної зони Сухого Степу України. Схема досліду передбачала вивчення таких факторів: А — глибина основного обробітку ґрунту (полицева оранка на 20-22 і 28-30 см); В — доза внесення мінеральних добрив (без добрив, N60P60, N120P120); С — густота стояння рослин (35, 50, 65, 80 тис. шт./га). Для зрошення використовували воду Інгулецької зрошувальної системи. Дана вода належить до ІІ класу якості за агрономічними критеріями ДСТУ 2730-94 та є обмежено придатною для зрошення. Біологічну активність ґрунту визначали на варіантах із густотою стояння рослин кукурудзи цукрової 65 тис. шт./га за показниками інтенсивності його дихання (метод В.І. Штатнова) та ступенем розкладу лляного полотна (метод “апплікації”). Паралельно здійснювали моніторинг меліоративного стану ґрунту залежно від глибини полицевої оранки за вмістом токсичних солей, аніонно-катіонним складом водної витяжки ґрунту. Доведено, що глибина полицевої оранки, дози внесення мінеральних добрив і меліоративний стан ґрунту впливають на його біологічну активність. Максимальна інтенсивність дихання, що характеризує активність аеробної мікрофлори верхніх шарів ґрунту, була зафіксована за виконання полицевої оранки на глибину 20-22 см на неудобреному варіанті досліду — 250,0 мг СО2/м2×год. Збільшення глибини обробітку ґрунту та дози внесення мінеральних добрив істотно знижували емісію вуглекислоти в атмосферу – до 178,3 мг СО2/м2×год. Максимальний ступінь розкладу лляного полотна, який характеризує активність целюлозорозкладаючої мікрофлори ґрунту, було зафіксовано за полицевої оранки на глибину 28-30 см на неудобреному варіанті досліду — 58,3%. Глибина обробітку ґрунту змінювала активність целюлозорозкладаючої мікрофлори неістотно. Внесення мінеральних добрив максимальною дозою N120P120 знижувало активність целюлозорозкладаючої ґрунтової біоти в 1,7 разів порівняно з неудобреним варіантом. Вища концентрація токсичних солей (на 0,006-0,019 %), іонів натрію (на 0,15-0,38 мг-екв/100 г ґрунту) в шарі 0-50 см вела до зниження біологічної активності ґрунту за оранки на глибину 28-30 см. Кращим з агроекологічної точки зору вважаємо варіант дослідуз полицевою оранкою на глибину 28-30 см та внесенням мінеральних добрив дозою N120P120.