Influence of long-term intensive use of irrigated meadow-chernozem soil on the biological activity and productivity of the arable layer

Abstract

The research was carried out on the territory of the Russian Federation in the forest-steppe region of the south Western Siberia (Omsk state), in the long-term (43 years) stationary experiment. Sprinkling was used for irrigation in the experiment. The number of different physiological groups of microorganisms, the cellulolytic activity of the soil, and nitrification capacity were determined under the sowing of an eight-field grain-grass crop rotation (perennial grasses (Bunias orientalis L. + Bromopsis inermis L. + Galega orientalis Lam. 6–8 years old), spring barley Hordeum vulgare Leyss.—variety Sasha). Immobilization processes predominated in the soil under the sowed crops, it contributes to the preservation of soil organic matter (mineralization coefficient SAA/MPA < 1). The highest transformation ratio of soil organic matter, i.e. increased conversion of plant residues into organic matter, was noted with applying nitrogen-phosphorus fertilizers (N60P60) under the barley. The combination of irrigation factors and the use of mineral fertilizers (N30-60P60) were contributed to the growth of the microorganisms’ population, the amplification of decomposition of cellulose, and improvement of nitrification capacity in the soil. The perennial irrigation of the meadow-chernozem soil and the application of intensive technology of cultivation of crops in crop rotation stimulated the growth of the microorganisms’ population and didn’t detriment the ecological state of the soil.

The contribution of perennial fodder crops to the nitrogen balance of agroecosystems in Western Siberia

“…Активность целлюлозоразрушающей микробиоты зависит от содержания в почве доступных форм макроэлементов и отражает в целом направленность хода микробиологических процессов в почве [18]. Интенсивность разложения целлюлозы в лугово-черноземной почве возрастала на 48 % под пшеницей после люцерны в сравнении с паровым предшественником.…”

Magnesium in Soils of Agricultural Landscapes of Western Siberia

“…Nutrient imbalance is one of the main factors limiting the yield and quality of crops (W acal et al, 2019). World experience shows that mineral fertilizers contribute to the sustainable cultivation of crops, influence the abundance, activity and diversity of soil microflora by increasing the productivity of the system, the return of plant residues and Magnesium in Soils of Agricultural Landscapes of Western Siberia the content of organic matter in the soil (Hamidi et al, 2023;Shuliko et al, 2024). Magnesium in mineral fertilizers led to significant changes in the population of rhizobia and free-living nitrogen-fixing bacteria in the soil, increased seed germination, increased plant height and crop yield (Rani Shobha Pujari and Latha, 2017;Prasanthli Golive et al, 2018;Singh et al, 2020;Soniya and Bhindhu, 2023).…”

Biological and Agrochemical Properties of the Meadow-Chernozem Soil of Omsk Irtysh Region and Fodder Crop Productivity as Influenced by Mineral Fertilizers

“…О влиянии различных агроприемов на биологические процессы почвы можно судить по изменению ферментативной активности почв (23,24). Установленная во многих исследованиях взаимосвязь между ферментативной активностью и плодородием почв позволяет использовать определение активности ферментов для сравнительной оценки эффективности агротехнических приемов, плодородия почвы в целом, а также диагностики изменения свойств почвы при различных антропогенных и естественных изменениях экосистемы (25).…”

“…До настоящего времени лишь небольшое число исследований было посвящено биологической активности почвы при длительном сельскохозяйственном использовании (более 40 лет) в условиях Омского Прииртышья (24,30,31).…”

“…Количественные изменения микрофлоры почвы отразились на мобилизации элементов питания. Различия в численности и активности протеолитических и нитрифицирующих микроорганизмов обусловливают возможность обеспечивать растения азотным питанием, что прослеживается по способности почвы накапливать азот при благоприятных условиях (60). Накопление азота нитратов при компостировании почвы в опыте было наиболее высоким в июне-июле.…”