THE INFLUENCE OF SPATIAL HETEROGENEITY OF AGROPHYSICAL SOIL PROPERTIES ON THE YIELD OF AGRICULTURAL CROPS
DOI:
https://doi.org/10.32782/2310-0478-2024-1-31-39Keywords:
agrophysical properties, soil, correlation-regression analysis, heterogeneity, crop yield.Abstract
The article highlights the influence of the spatial heterogeneity of the agrophysical properties of the arable layer of soils (structural composition, hardness and density of the structure) on the yield of winter wheat and sunflower on the example of a territorial object located in the Left Bank Forest-Steppe zone of Ukraine. The aim of the study was to evaluate the relationships between the agrophysical properties of soils and the yield of crops using correlation-regression data analysis methods. Research has established that the heterogeneity of the crop yield was largely determine by the heterogeneity of the studied agrophysical properties of arable soils. The greatest heterogeneity was characterized by the content of the lumpy fraction (particle size >10 mm) (the coefficient of variation (Kv) was equal to 0.33) and the content of the dusty fraction (particle size <0.25 mm) (Kv= 0.42). Indicators of soil hardness within the territorial object ranged from 8.8 to 14.3 kgf/cm2 and did not exceed the acceptable parameters for the germination and development of most agricultural crops. During the research period, the density of the structure varied from 1.20 to 1.45 g/cm3. It was found that the worst indicators of agrophysical parameters were recorded in those parts of the territorial object, where the soil cover is represented by lightgray and gray podzolized weakly and moderately washed heavy loam and light clay soils, where the decrease in the yield of cultivated crops is recorded. The significance of the relationships between the individual researched indicators and the yield of crops, as well as their correlation with each other, was assessed. An average positive correlation was noted between the yield of winter wheat and the content of agronomically valuable aggregates (particles 10–0.25 mm in size) and hardness of soil in the 0-10 cm layer. In sunflower crops, the highest correlation was observed between the content of the lumpy fraction and the content of agronomically valuable aggregates. The calculation of multiple regression models showed that the yield of cultivated crops by 71% and 59%, respectively, for winter wheat (multiple correlation coefficient (r) was equal to 0.84) and sunflower (r=0.77) was explained by the combined influence of the researched agrophysical indicators of arable soils.
References
Бець Т. Ю. Просторова неоднорідність твердості ґрунту та її зв’язок з електричною провідністю ґрунту та продуктивністю соняшника. Біологічний вісник МДПУ. 2013. № 2 (8). 30–44.
ДСТУ 4287:2004. Якість ґрунту. Відбирання проб. [Чинний від 2005-07-01]. Київ: Держспоживстандарт України, 2005. 9 с.
ДСТУ 4744:2007. Якість ґрунту. Визначання структурно-агрегатного складу ситовим методом у модифікації Н.І. Саввінова. [Чинний від 2008-01-01]. Київ : Держспоживстандарт України, 2005. 11 с.
ДСТУ 5096:2008. Якість ґрунту. Визначення твердості ґрунту твердоміром Ревякіна. [Чинний від 2009-03-01.]. Київ : Держспоживстандарт України, 2009. 7 с.
Малієнко А.М., Скурятін Ю.М. Агрофізична концепція редукції продуктивності перелогів на сірому лісовому ґрунті. Вісник аграрної науки. 2006. № 2. С. 15–18.
Мармоза А.Т. Теорія статистики. 2-ге вид. перероб. та доп. Київ : «Центр учбової літератури», 2013. 592 с.
Медведєв В.В. Твердість ґрунту як критерій для обґрунтування технологій і технічних засобів з його обробітку. Вісник аграрної науки. 2010. № 4. С. 14–18.
Медведєв В.В., Бігун О.М. Антропогенне переущільнення кореневмісного шару чорноземних ґрунтів. Вісник аграрної науки. 2014. № 10. С. 55–60.
Продуктивність сільськогосподарських культур залежно від елементів біологізації землеробства в умовах центрального полісся України / Р.Б. Кропивницький та ін. Sciences of Europe. 2020. Vol. 2(59). Р. 4–7.
Спосіб визначення щільності будови ґрунту: пат. 123878 Україна: МПК G01N 33/24 (2006/01). № u 2017 09763; заявл. 09.10.2017; опубл. 12.03.2018, Бюл. № 5.
Стародубцев В.М., Власенко І.С., Басараб Р.М., Комарчук Д.С. Просторова неоднорідність продуктивності типових чорноземів на полях з мікрозападинами. Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України. № 3 (73). 2018. UR L: http://nbuv.gov.ua/ UJRN /Nd_2018_3_6.
Урожайність культур сільськогосподарських. Статистичний щорічник України за 2020 рік / За редакцією І.Є. Вернера. Київ : Державна служба статистики України, 2020. С. 296.
Урожайність культур сільськогосподарських. Статистичний щорічник України за 2021 рік / За редакцією І.Є. Вернера. Київ : Державна служба статистики України, 2021. С. 292.
Шиліна Л.І., Шаповал І.Е., Єрмолаєв М.М. Зміна структурно-агрегатного стану чорнозему типового під впливом чинників землеробства. Агрохімія і ґрунтознавство. 2006. Спец. вип. Кн. 2. С. 188–190.
Gholoubi A., Emami H. Caldwell T. Deforestation effects on soil aggregate stability quantified by the high-energy moisture characteristic method. Geoderma. 2019. Vol. 355. 113919. https://doi.org/ 10.1016/j.geoderma.2019.113919.
Impact of in-field soil heterogeneity on biomass and yield of winter triticale in an intensively cropped hummocky landscape under temperate climate conditions / M. Habib-ur-Rahman, A. Raza, H.E. A hrends, H. Hüging, T. Gaiser. Precision Agriculture. 2022. Vol. 23. Р. 912–938. https://doi.org/ 10.1007/s11119-021-09868-x.
Ma L., Wang Q., Shen S., Li F. Heterogeneity of soil structure and fertility during desertification of alpine grassland in northwest Sichuan. Ecosphere. 2020. Vol. 11(7). e03161. https://doi.org/10.1002/ ecs2.3161.
Tariq A., Gunina A., Lamersdorf N. Initial changes in soil properties and carbon sequestration potential under monocultures and short-rotation alley coppices with poplar and willow after three years of plantation. Science of the Total Environment. 2018. Vol. 634. P. 963–973. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2018.03.391.
The effect of soil strength on the yield of wheat / W.R. Whalley et al. Plant Soil. 2008. Vol. 306. P. 237–247. https://doi.org/10.1007/ s11104-008-9577-5.
The response of process-based agroecosystem models to within-field variability in site conditions / E. Wallor et al. Field Crops Research. 2018. Vol. 228. Р. 1–19. https://doi.org/10.1016/j. fcr.2018.08.021.
Vieira S.R., Gonzalez A.P. Analysis of the spatial variability of crop yield and soil properties in small agricultural plots. Bragantia, 2003. Vol. 62(1), Р. 127–138. https://doi.org/10.1590/ S0006-87052003000100016.
Whole-profile soil organic matter content, composition, and stability under cropping systems that differ in belowground inputs / H.J. Poffenbarger et al.Agriculture, Ecosystems and Environment. 2020. Vol. 291. 106810. https://doi.org/10.1016/j. agee.2019.106810.
