ASSESSMENT OF SOIL PHYTOTOXICITY AND MICROBIOLOGICAL POTENTIAL UNDER SYSTEMATIC GREEN MANURING WITH OILSEED RADISH IN CROP ROTATION
DOI:
https://doi.org/10.32782/2310-0478-2025-2-18-30Keywords:
oilseed radish, intermediate green manuring, phytotoxic effect, soil bioindication, soil microbiotic complex, ecological-functional groups of soil microorganismsAbstract
The article is devoted to a comprehensive study of the influence of oilseed radish as a green manure crop in crop rotation with stable frequency on the formation of soil phytotoxicity indicators and its microbiological potential. The purpose was to establish an optimal agrotechnological regulation of this green manuring variant and to determine the feasibility and effectiveness of its single-species and uniform application on gray forest soils under conditions of unstable moisture.Over the long-term period of 2014–2025, the dynamics of soil phytotoxicity formation in green manure links of crop cultivation were studied using three criteria: germination of the test crop, plant biomass formation, and the integrated index of conditional coumarin units. This allowed identification of the cumulative nature of soil phytotoxicity increase under systematic use of oilseed radish, with a peak phytotoxic effect (PE) for the 0–30 cm soil layer at the end of the assessment cycle averaging 11.20% PE, while for the criterion of plant biomass formation of the test culture – 12.93% PE. The determined parameters and the identified dynamics of soil phytotoxicity formation allow forecasting of the optimal duration of continuous oilseed radish green manuring in periodic crop rotation links.The study also proved the positive and stable effect of oilseed radish as a green manure on improving both the microbiological potential of gray forest soil, with a 38.52% increase in microbial biomass compared to the initial value, and the structure of ecological-functional groups of soil microorganisms. Over the long-term period of green manuring (2014–2024) with a frequency of once every two years on the same field, increases were recorded at the final date in the shares of the following soil microorganisms: nitrogen-fixing bacteria – by 33.07%, phosphate-mobilizing bacteria – by 29.81%, pedotrophs – by 35.17%, ammonifiers – by 23.49%, amylolytic bacteria – by 29.34%, nitrifiers – by 37.33%, and cellulolytic bacteria – by 43.54%.
References
Балюк С. А., Кучер А. В., Ромащенко М. І. Ґрунтовий покрив України в умовах воєнних дій: стан, виклики, заходи з відновлення : монографія. Київ : Аграрна наука, 2024. 340 с.
Бессонова В. П. Фітоіндикація та фітомоніторинг : навчальний посібник. Дніпровський державний аграрно-економічний університет. Дніпро : Герда 2024. 206 с.
Волкогон В. В., Надкернична О. В., Токмакова Л. М. Експериментальна ґрунтова мікробіологія : монографія. Київ : Аграрна наука, 2010. 464 с.
Гамкало З. Біотична активність як критерій едафічного комфорту. Екологічна якість ґрунту. Львів : Видавничий центр Львівського національного університету імені Івана Франка, 2018. С. 200–254.
Головко Е.А., Шроль Т.С. Скринінг ґрунтових мікроорганізмів-активаторів біологічно активних речовин. Мікробіологічний журнал. 1994. Вип. 56. № 4. C. 55–59.
Господаренко Г. М., Лисянський О. Л. Алелопатичний вплив сидеральних культур на пшеницю озиму. Вісник ЖНАЕУ. 2015. № 2 (50), Т. 1. С. 190–198.
Грицаєнко Г. М. Методи біологічних та агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів. Київ, 2003. 320 с.
Гродзинський А. М. Основи хімічної взаємодії рослин : монографія / відп. ред. І. Г. Вивалько. Київ : Наук. думка, 1973. 205 с.
Гродзинський А. М., Богдан Г. П., Головко Е. А. Алелопатична ґрунтовтома. Київ : Наукова думка, 1979. 278 с.
Гродзинський А. М. Алелопатія рослин та ґрунтовтома / вступ. ст. Е. А. Головка, В. В. Кваші. Київ : Наукова думка, 1991. 432 с.
Гродзинський Д. М., Шиліна Ю. В., Куцоконь Н. К. Застосування рослинних тест-систем для оцінки комбінованої дії факторів різної природи: Методичні рекомендації по оцінці допустимих рівнів радіонуклідного та хімічного забруднення за їх комбінованої дії. К. : Фітосоціоцентр, 2006. 60 с.
Гудзь С. П., Гнатуш С. О., Яворська Г. В., Білінська І. С., Борсукевич Б. М. Практикум з мікробіології. Львів : Вид. центр ЛНУ імені Івана Франка, 2014. 436 с.
Гудзь В. П., Міщенко Ю. Г., Прасол B. I. Вплив післяжнивних сидератів на біологічну активність чорнозему типового малогумусного. Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. 2009. Вип. 140. С. 84–89.
Дем’янюк О. С., Симочко Л. Ю., Тертична О. В. Сучасні методичні підходи до оцінювання екологічного стану ґрунту за активністю мікробіоценозу. Питання біоіндикації та екології. 2017. Вип. 22. № 1. С. 55–68.
ДСТУ ISO 10381–6–2001 Якість ґрунту. Відбір проб. Ч.6. Настанови щодо відбору, оброблення та зберігання ґрунту для дослідження аеробних мікробіологічних процесів у лабораторії (ISO 10381–6:1993, ІДТ). Київ, Держстандарт України. 2002. 6 c.
ДСТУ 4287:2004 Якість ґрунту. Відбирання проб [Чинний від 2005-07-01]. Київ : Держспоживстандарт України, 2005. 9 с.
ДСТУ ISO 11269-1:2004. Якість ґрунту. Визначення дії забрудників на флору ґрунту. Частина 1. Метод визначання інгібіторної дії на ріст коренів (ISO 11269- 1995, IDТ). [Чинний від 2005-07-01]. Вид. офіц. Харків : Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського Української Академії аграрних наук, 2005. 184 с.
ДСТУ ISO 11269-2: 2002. Якість ґрунту. Визначання дії забрудників на флору ґрунту. Частина 2. Вплив хімічних речовин на проростання та ріст вищих рослин (ISO 11269-1995, IDТ). [Чинний від 2004-05-01]. Вид. офіц. Київ. Держстандарт України. 2004. 22 с.
Ермантраут Е. Р., Міщенко Ю. Г. Післяжнивні сидерати і мікробіологічна активність ґрунту. Збірник наукових праць Подільського державного аграрно- технічного університету. 2007. Вип. 15. С. 16–19.
Іутинська Г. О. Ґрунтова мікробіологія : навч. посіб. Київ : Арістей, 2006. 284 с.
Малиновська I. М., Ткаченко М. A. Мікро- біологічні процеси у сірому лісовому ґрунті: монографія. Київ : «Аграрна наука», 2023. 120 с.
Міщенко Ю. Г. Післяжнивні сидерати та контроль забур’яненості. Вісник СНАУ. Серія : Агрономія та біологія. 2017. Вип. 9. С. 23–31.
Міщенко Ю. Г., Прасол В. І., Мозгова Н. М. Дія пожнивних посівів сидератів на агрофізичні властивості ґрунту. Вісник СНАУ. Серія : Агрономія та біологія. 2003. Вип. 7. С. 66–69.
Ольхович О. П., Мусієнко М. М. Фітоіндикація та фітомоніторинг: Метод. рек. / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. Київ, 2005. 64 с.
Пліско І. В. Якість орних ґрунтів України. Харків : ФОП Бровін О.В., 2020. 372 с
Пліско І. В., Моргун Д. О., Романчук К. Ю. До питання про використання мікробіологічних показників в оцінці якості ґрунту. Агрохімія i ґрунтознавство. 2022. Вип. 93. С. 12–23.
Пузік В. К. Алелопатично активні з’єднання і їх роль в агрофітоценозах. Харків : Харк. нац. аграр. ун-т ім. В. В. Докучаєва, 2002. 184 с.
Симочко Л. Ю., Дем’янюк О. С., Симочко В. В. Біоiндикація і біотестування ґрунтів – сучасні методичні підходи. Науковий вісник Ужгородського національного університету. Сер. : Біологія. 2017. Вип. 42. С. 77–81.
Симочко Л. Ю., Симочко В. В. Інтегрованість мікробного ценозу ґрунту при антропогенному навантаженні. Наукові записки державного природознавчого музею. 2007. Вип. 23. С. 111–118.
Сківка Л. М., Гудзь С. О. Динаміка фітоток- сичності ґрунту за різних систем удобрення. Наукові доповіді НУБіП України. 2021. Вип. 89. № 1. URL: https://scireports.com.ua/uk/article/download/din-amika-fitotoksichnosti-gruntu-za-riznikh-sistem-udobrennya (дата звернення 12.09.2025).
Харченко О. В., Міщенко Ю. Г., Прасол В. І., Сенченко Н. К. Основні концептуальні підходи щодо збереження родючості ґрунту при біологізації землеробства в Сумській області. Вісник СНАУ. Серія : Агрономія і біологія. 2013. Вип. 11. С. 87–91.
Цицюра Я. Г., Неїлик М. М., Дідур І. М., Поліщук М. І. Сидерація як базова складова біологізації сучасних систем землеробства. Вінниця : ТОВ «Друк», 2022. 770 с.
Цицюра Я. Г., Шкатула Ю. М., Забарна Т. А., Пелех Л. В. Інноваційні підходи до фіторемедіації та фіторекультивації у сучасних системах землеробства. Монографія. Вінниця : ТОВ «Друк». 2022. 1200 с.
Шерстобоєва О. В., Дем’янюк О. С., Чабанюк Я. В. Біодіагностика і біобезпека ґрунтів агроекосистем. Агроекологічний журнал. 2017. № 2. С. 142–149.
Юрчак Л. Д. Алелопатія в агробіогеоцено- зах ароматичних рослин : монографія / відп. ред. П. А. Мороз ; рец. В. Г. Собко, Е. А. Головко. Київ : Фітосоціоцентр, 2005. 411 с.
Bhogal A., White C., Morris N. Maxi Cover Crop: Maximising the benefits from cover crops through species selection and crop management. Project Report №. 620. AHDB Cereals & Oilseeds. 2020. 111 p.
Chen S., X. Zhang L. Shao H., Sun J., Liu X. Effects of straw and manure management on soil and crop performance in North China plain. Catena. 2020. Vol. 187. 104359.
Clark A. Managing cover crops profitably. DIANE Publishing (3rd ed.). 2008. 248 p.
Demyanyuk. O. S., Patyka V. P., Sherstoboeva О. V., Bunas A. A. Formation of the structure of microbiocenoses of soils agroecosystems depending on trophic and hydro- thermic factors. Biosystems diversity. 2018. Vol. 26. № 2. Р. 103–110.
De Willigen P., Janssen B. H., Heesmans H. I. M., Conijn J. G., Velthof G. J., Chardon W. J. Decomposition and accumulation of organic matter in soil. Comparison of some models. Wageningen, Alterra, Alterra-rapport 1726. 2008. 74 p.
Fanish S.A. Impact of Green Manure Incorporation on Soil Properties and Crop Growth Environment: A Review. World Journal of Agricultural Sciences. 2017. Vol. 13. № 3. P. 122–132.
Glibovytska N., Mykhailiuk Yu. Phytoindication research in the system of environmental monitoring. Екологічні науки. 2020. № 1 (28). С. 111–114.
Israt I.J., Parimal B.K. Residual Effect of Green Manure on Soil Properties in Green Manure-Transplant Aman-Mustard Cropping Pattern. Indian Journal of Agricultural Research. 2023. Vol. 57. № 1. P. 67–72.
Khamare Y, Chen J., Marble S.C. Allelopathy and its application as a weed management tool: A review. Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. 1034649.
Lei B., Wang J., Yao H. Ecological and environmental benefits of planting green manure in paddy fields. Agriculture. 2022. Vol. 12. №2. 223.
Lin Y., Ye G., Kuzyakov Y., Liu D., Fan J., Ding W. Long-term manure application increases soil organic matter and aggregation, and alters microbial community structure and keystone taxa. Soil Biology and Biochemistry. 2019. Vol. 134. P. 187–196.
Ma D., Yin L., Ju W., Li X., Liu X., Deng X., Wang S. Meta-analysis of green manure effects on soil properties and crop yield in northern China. Field Crop Research. 2020. Vol. 266. 108146.
Nisbet R., Elder J., Miner G. Handbook of Statistical Analysis and Data Mining Applications. Academic Press, Inc., USA. 2009. 860 p.
Ohno T., Doolan K., Zibilske L.M., Liebman M., Gallandt E.R. Berube C. Phytotoxic effects of red clover amended soils on wild mustard seedling growth. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2000. Vol. 78. P. 187–192.
Pan D., Tang J., Zhang L., He M., Kung C. The impact of farm scale and technology characteristics on the adoption of sustainable manure management technologies: Evidence from hog production in China. Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 280. 124340.
Pedrol N., Puig C. G. Application of Allelopathy in Sustainable Agriculture. Agronomy. 2024. Vol. 14. № 7. 1362.
Qadir M., Schubert S., Steffens D. Phytotoxic Substances in Soils. Encyclopedia of Soils in the Environment. 2013. Р. 216–222.
Silva G. T. A., Matos L. V., Nóbrega P. de O., Carneiro E. F., Resende A. S. de Resende. Chemical composition and decomposition rate of plants used as green manure. Scientia Agricola. 2008. Vol. 65. № 3. P. 298–305.
Test Guidelines for the conduct of tests for distinctness, uniformity and stability of Fodder Radish (Raphanus sativus L. var. oleiformis Pers.). 2017. TG/178/3, UPOV, Geneva. 19 p.
Tiquia S.M., Tam N.F.Y., Hodgkiss I.J. Effects of composting on phytotoxicity of spent pig-manure sawdust litter. Environmental Pollution, 1996. Vol. 93. № 3. P. 249–256.
Toungos M. D., Bulus Z. W. Cover crops dual roles: Green manure and maintenance of soil fertility, a review. International Journal of Innovative Agriculture and Biology Research. 2019. Vol. 7. № 1. P. 47–59.
Tsytsiura Y. Ecological adaptive tactics of oil radish root formation at different terms of green manure application. Journal of Ecological Engineering. 2025. Vol. 26. № 9. P. 420–439.
Tsytsiura Y. Potential of oilseed radish (Raphanus sativus lL. var. oleiformis Pers.) as a multiservice cover crop (MSCC). Agronomy Research. 2024. Vol. 22. № 2. P. 1026–1070.
Tsytsiura Y., Sampietro D. Allelopathic Effects of Annual Weeds on Germination and Seedling Growth of Oilseed Radish (Raphanus sativus L. var. oleiformis Pers.). Acta Fytotechnica et Zootechnica. 2024. Vol. 27. № 1. P. 77–97.
Undersander D., Mertens D.R., Thiex N. Forage analyses. Procedures. National Forage Testing Association. 1993. 139 p.
Zhang J., Li, P. Using soil microorgan- ism to construct a new index of soil quality evaluation. Earth Environment Science. 2020. Vol. 440. №052023. P. 1–4.
