Regulation of soybean water regime under tillage and fertilisation for sustainable agriculture

Abstract

Reduced soil moisture due to climate change can reduce crop yields, which negatively impacts food security and food system resilience. Therefore, the study aimed to determine the effect of tillage and fertilisation systems on the accumulation of available soil moisture and soybean yields. The research was conducted on chornozem podsolised medium loamy soil in 2019–2022. The research methods used were field, laboratory, comparative and correlation. Soybeans were grown in a 4-field crop rotation according to the generally accepted technology for the conditions of the study region. The dynamics of available moisture reserves in 0–20, 0–40 and 0–100 cm soil layers during the growing season under the influence of tillage and fertilisation systems were presented. The reserves of productive moisture in the soil and the yield of soybean grain under the influence of mouldboard, flat-cut, chisel, disc and differentiated tillage on mineral and organomineral nutrition backgrounds were determined. The maximum reserves of available moisture in the root layer of the soil (0–20 cm) on mineral and organic-mineral fertiliser backgrounds were observed in the phase of full germination and flowering of soybeans under chisel tillage, and the minimum under mouldboard tillage. The highest soybean grain yields were obtained with mineral and organo-mineral fertilisation and chisel tillage. In the flowering phase of soybeans under the influence of soil tillage systems, a medium correlation (r = 0.66) was found between grain yield and available moisture reserves in the 0–40 cm soil layer under mineral fertilisation and a weak correlation (r = 0.36) under organic-mineral fertilisation. The fertiliser system had the greatest impact on soybean grain yields (62.5%). The study results can be used in informed decision-making on sustainable soil management and conservation to promote global food security and mitigate climate change.

Зниження вологості ґрунту внаслідок зміни клімату може призвести до зменшення урожайності культур, що негативно впливає на продовольчу безпеку і стійкість харчових систем. Тому метою цього дослідження було з'ясувати вплив обробітків ґрунту і систем удобрення на накопичення доступної вологи у ґрунті та урожайність сої. Дослідження були проведені на чорноземному опідзоленому середньо-суглинковому ґрунті протягом 2019–2022. Застосовували методи досліджень – польовий, лабораторний, порівняльно-розрахунковий і кореляційний. Сою вирощували у 4-пільній сівозміні за загальноприйнятою технологією для умов регіону дослідження. Представлено динаміку запасів доступної вологи у 0–20, 0–40 і 0–100 см шарах грунті впродовж вегетаційного періоду за дії систем обробітку ґрунту і удобрення. Було визначено запаси продуктивної вологи в ґрунті та урожайність зерна сої за дії полицевого, плоскорізного, чизельного, дискового і диференційованого обробітку ґрунту на мінеральному і органо-мінеральному фонах живлення. Максимальні запаси доступної вологи у кореневмісному шарі ґрунту (0–20 см) на мінеральному і органо-мінеральному фонах удобрення спостерігали у фазі повних сходів і цвітіння сої за чизельного обробітку ґрунту, а мінімальні за полицевого. Найвищі показники урожайності зерна сої отримано за мінерального і органо-мінерального удобрення і чизельного обробітку ґрунту. У фазі цвітіння сої за дії систем обробітку ґрунту між урожайністю зерна і запасами доступної вологи у шарі грунту 0–40 см встановлено середню кореляційну залежність (r = 0,66) за мінерального удобрення і слабку кореляційну залежність (r = 0,36) за органо-мінерального удобрення. На урожайність зерна сої максимальний вплив (62,5 %) виявила система удобрення. Результати цього дослідження можуть бути використані у прийнятті рішень стосовно сталого управління і збереження ґрунтів для сприяння глобальної продовольчої безпеки і пом'якшення змін клімату.