Influence of agrotechnological factors on the rate of development and progression of phenological phases in maize (Zea mays L.)

Abstract

The objective of this study was to determine the influence of soil tillage system, plant density, and herbicide background on the rate of maize phenological development under the continental climatic conditions of the Polissia region of Ukraine. The experiment was conducted during 2023–2025 and included three tillage systems (deep plowing, disking, and rotary tillage), two levels of plant density (1.1 and 1.3 seed units ha-1), and two herbicide backgrounds (with and without herbicides) arranged in a three-factor design with three replications. Phenological phases (from SeedGerm to FullRip) were recorded based on the calendar dates of their occurrence. Statistical analyses were performed using analysis of variance (ANOVA), regression modelling, and comparison of adjusted means. The results revealed that soil tillage was the dominant factor determining the rate of maize development. Minimal and shallow tillage accelerated the progression of phenological phases by 2–5 days compared with deep plowing. The herbicide background had a critical effect on the middle and late development phases: the absence of herbicides increased the duration of the ThrowPanic-FullRip interval by 6–10 days due to enhanced weed competition. The interaction F1×F3 was statistically significant in most phases and determined the overall developmental rate. Plant density had a secondary effect, expressed only through its interaction with the herbicide background. The fastest development was observed in the S3H1A2 combination (rotary tillage, herbicides, increased density), whereas the slowest was recorded in S1H2A2 (deep plowing, no herbicides, increased density). The study concluded that optimising the soil tillage system in combination with effective weed control is crucial for accelerating maize development and ensuring stable productivity in the Polissia region. Minimal tillage combined with herbicide protection can be recommended as the most effective strategy for improving growth rates, shortening the vegetation period, and enhancing the agrobiological resilience of maize under regional conditions.

Метою дослідження було визначення впливу системи основного обробітку ґрунту, густоти стояння рослин та гербіцидного фону на швидкість фенологічного розвитку кукурудзи за континентальних кліматичних умов Поліської зони України. Польовий дослід проводився протягом 2023–2025 рр. і охоплював три системи обробітку ґрунту (глибока оранка, дискування та ротарний обробіток), два рівні густоти рослин (1,1 і 1,3 посівних одиниці на 1 га) та два варіанти гербіцидного фону (із застосуванням і без застосування гербіцидів), розміщені у трифакторній схемі з трьома повтореннями. Фенологічні фази (від SeedGerm до FullRip) реєструвалися за календарними датами їх настання. Статистичну обробку здійснювали з використанням дисперсійного аналізу (ANOVA), регресійного моделювання та порівняння скоригованих середніх. Встановлено, що система обробітку ґрунту була домінувальним фактором, який визначав швидкість розвитку кукурудзи. Мінімальний і мілкий обробіток прискорював проходження фенологічних фаз на 2–5 діб порівняно з глибокою оранкою. Гербіцидний фон мав вирішальний вплив на середні та пізні етапи розвитку: за відсутності гербіцидів тривалість інтервалу ThrowPanic–FullRip зростала на 6–10 діб унаслідок посилення конкуренції з боку бур'янів. Взаємодія факторів F1 × F3 була статистично значущою в більшості фаз і визначала загальний темп розвитку. Вплив густоти стояння рослин мав другорядний характер і проявлявся переважно через її взаємодію з гербіцидним фоном. Найшвидший розвиток відмічався у варіанті S3H1A2 (ротарний обробіток, застосування гербіцидів, підвищена густота), тоді як найповільніший – у S1H2A2 (глибока оранка, відсутність гербіцидів, підвищена густота). Зроблено висновок, що оптимізація системи обробітку ґрунту в поєднанні з ефективним контролем бур'янів є ключовою умовою прискорення розвитку кукурудзи та забезпечення стабільної продуктивності в Поліській зоні. Мінімальний обробіток у поєднанні з гербіцидним захистом може рекомендуватися як найефективніша стратегія для підвищення темпів росту, скорочення вегетаційного періоду та посилення агробіологічної стійкості кукурудзи в регіональних умовах.