Soil microbiological activity in winter rye crops under different fertilisation systems and biopreparations

Abstract

The aim of the study was to determine the effect of different fertilisation systems in combination with biological preparations on soil microbiological activity under winter rye crops in the Polissia region of Ukraine. The methodology was based on a field experiment conducted during 2019–2021 at the research plots of Polissia National University. Two fertilisation systems were used – biological and organo-mineral with different ratios of components (50:50 and 75:25) – as well as a mineral system for comparison. Soil microbiological activity was evaluated using the linen decomposition method at a depth of 0-20 cm, and the results were processed by analysis of variance. The study established that the highest levels of biological activity were observed under the organo-mineral system with an equal proportion of organic and mineral components, where microbial activity exceeded the control by 8–10%. It was demonstrated that the biopreparations Trichodermin, Organik D2M, and Mochevyn K No. 2 positively affected soil microflora development, enhanced enzymatic processes, and contributed to the stability of microbial communities. It was also found that, even without the application of mineral fertilisers, the use of biological preparations significantly increased microbial activity, whereas the mineral system maintained a lower but stable level of response. The generalisation of results confirmed the synergistic effect of combining organic and mineral nutrient sources, which ensured a balanced microbiological environment and sustained soil fertility. The practical value of the study lies in the potential use of the findings to optimise fertilisation systems and integrate biopreparations into cereal crop production technologies in the Polissia zone of Ukraine to enhance the ecological efficiency of agriculture.

Метою дослідження було визначити вплив різних систем удобрення у поєднанні з біопрепаратами на мікробіологічну активність ґрунту під посівами жита озимого в умовах Полісся України. Методологія роботи ґрунтувалася на польовому експерименті, який проводився протягом 2019–2021 років на дослідних ділянках Поліського національного університету. Було використано дві системи удобрення – біологічну та органо-мінеральну з різним співвідношенням компонентів (50:50 і 75:25), а також мінеральну систему як порівняльний варіант. Для оцінки мікробіологічної активності застосовувався метод розкладання лляного полотна у шарі ґрунту 0-20 см, результати оброблялися методами дисперсійного аналізу. У ході дослідження було встановлено, що найвищі показники біологічної активності спостерігалися за органо-мінеральної системи удобрення із рівним співвідношенням органічної та мінеральної складових, де активність мікроорганізмів перевищувала контроль на 8–10 %. Було доведено, що біопрепарати Триходермін, Органік Д2М і Мочевин К №2 позитивно впливали на розвиток мікрофлори, посилювали ферментативні процеси та сприяли стабільності мікробних угруповань. Проаналізовано, що навіть без внесення мінеральних добрив застосування біопрепаратів забезпечувало суттєве підвищення активності мікроорганізмів, тоді як мінеральна система мала нижчий, але стабільний рівень дії. Узагальнення результатів підтвердило синергетичний ефект поєднання органічних і мінеральних елементів живлення, який забезпечує збалансоване мікробіологічне середовище та підтримує родючість ґрунту. Практична цінність роботи полягає у можливості використання отриманих результатів для оптимізації систем удобрення та впровадження біопрепаратів у технології вирощування зернових культур у зоні Полісся України з метою підвищення екологічної ефективності землеробства.