EFFICIENCY OF AGROCHEMICALS USING TO ACCELERATE POST-HARVEST RESIDUES DECOMPOSITION OF SPRING WHEAT IN DARK-GRAY FOREST SOIL
DOI 10.12737/2073-0462-2025-20-4-19-30 УДК 631.81:631.872:631.445.2
Keywords:
humification coefficient, mineralization, biodestructors, straw decomposition, soil enzymatic activity, carbon-to-nitrogen ratio, composting, ligninAbstract
The study was conducted to determine the effectiveness of agrochemicals used to accelerate the decomposition of post-harvest residues of spring wheat in dark-gray forest soil. The study was conducted in 2023-2024 in a model experiment using composting of arable dark-gray forest soil. The experimental design involved composting spring wheat straw for 12 months under conditions optimal for the development of soil microbiota (temperature 20-22°C; soil moisture 60-70% of the maximum field capacity) with the addition of various agrochemicals. After 1, 2, 3, 6, 9 and 12 months, the straw was removed and the mass of non-mineralized residue, organic carbon content and total nitrogen were determined. The activities of invertase, polyphenol oxidase and peroxidase were determined to study the direction of decomposition process of post-harvest residues in the soil, In the absence of agrochemicals, spring wheat straw in dark gray forest soil does not undergo significant changes after 2 months of composting. Its reliable transformation occurs between 3rd and12th months of exposure. The mass loss was 52% of the original; the carbon-to-nitrogen ratio decreased from 79 to 40 after one year of composting. The humification coefficient throughout the experiment was equal to 1.1...1.2, indicating the creation of optimal conditions for straw humification in dark gray forest soil. Treating straw with urea-ammonia mixture, the humic preparation Rostok, Mikrobionik stubble destructor and Biokompozit corrector accelerates the decomposition of spring wheat straw. The maximum effect in the experiment was observed with the combined use of KAS 32, the humic preparation and one of the biodestructors. Unmineralized residue was 29% after 12 months of composting. Spraying straw with nitrogen fertilizer and microbial-enzymatic biodestructors creates favorable conditions for its mineralization. The most effective acceleration of humification was achieved with the use of Rostok and its combination with biodestructors – the humification coefficient was in the range of 1.2-1.3.
References
1. Турусов В. И., Коновалова Е. Я. Роль остаточной биомассы культур в регулировании биологической активности почвы в звеньях севооборотов юго-востока ЦЧР // Плодородие. 2024. No 6 (141). С. 5–9. doi: 10.25680/S19948603.2024.141.01.
2. Бобренко И. А., Воронкова Н. А. Использование соломы в земледелии Западной Сибири: рекомендации производству // Омск: Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина. 2022. 24 с.
3. Role of Lignin in Wheat Plant for the Enhancement of Resistance against Lodging and Biotic and Abiotic Stresses. / M. W. Riaz, M. I. Yousaf, Q. Hussain, et al. // Stresses. 2023. No. 3. P. 434–453. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/220d/c89f7430f335736584cbebadda51260ede4d.pdf (дата обращения: 10.02.2025). doi: 10.3390/ stresses3020032.
4. Impact of straw returning on soil ecology and crop yield: A review / V. Ninkuu, Zh. Liu, A. Qin, et al. // Heliyon. 2025. Vol. 11. No. 2. e41651. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844025000313 (дата обращения: 10.02.2025). doi: 10.1016/j.heliyon.2025.e41651.
5. Демин Е. А., Миллер С. С. Влияние различных способов обработки и температуры почвы на эмиссию Таблица 6 – Коэффициент гумификации соломы яровой пшеницы при использовании различных агрохимикатов Препарат (Фактор А) Срок компостирования, мес. (фактор В) Среднее исходная 3 6 9 12 Вода (контроль) 0,9 1,0 1,0 1,2 1,2 1,1 КАС 32 0,8 0,7 0,6 0,8 0,9 0,8 Росток 0,9 1,1 1,0 1,4 1,3 1,1 Микробионик Деструктор стерни 0,8 0,6 0,5 0,8 0,7 0,7 Биокомпозит-коррект 0,9 0,7 0,9 0,8 1,1 0,9 ГП Росток + КАС 32 0,7 0,7 0,6 0,6 0,9 0,7 МДС + КАС 32 0,8 0,6 0,5 0,6 0,8 0,7 БКК + КАС 32 0,8 0,5 0,6 0,8 0,8 0,7 ГП Росток + МДС 0,8 0,9 1,1 1,3 1,3 1,1 ГП Росток + БКК 0,9 0,8 1,2 1,1 1,2 1,0 ГП Росток + МДС + КАС 32 0,8 0,6 0,5 0,5 0,7 0,6 ГП Росток + БКК + КАС 32 0,8 0,7 0,9 0,5 0,6 0,7 Среднее 0,8 0,7 0,8 0,9 1,0 НСР05 для факторов: А – 1; В – 2; АВ – 4 углекислого газа в посевах яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Зауралья // Земледелие. 2024. No 4. С. 13–18. doi: 10.24412/0044-3913-2024-4-13-18.
6. Завалин А. А., Карашаева А. С., Хусайнов Х. А. К вопросу эмиссии и секвестирования углерода в земледелии Чеченской Республики // Агрохимический вестник. 2024. No 1. С. 19–23. doi: 10.24412/1029-2551-2024-1-004.
7. Composition and functioning of microbial communities in the decomposition of straw cereals in sod podzolic soil / O. V. Orlova, E. E. Andronov, N. I. Vorobyov, et al. // Agricultural Biology. 2015. Vol. 50. No. 3. P. 305–14. doi: 10.15389/agrobiology.2015.3.305rus.
8. Русакова И. В. Эффективность микробных деструкторов послеуборочных остатков в лабораторных и полевых экспериментах // Владимирский земледелец. 2021. No 2 (96). С. 34–40. doi: 10.24412/2225-2584-2021-2-34-40.
9. Влияние состава и доз органоминерального удобрения на продуктивность культур / И. В. Грехова, Н. В. Литвиненко, В. Ю. Грехова и др. // Вестник КрасГАУ. 2021. No 10 (175). С. 80–87. doi: 10.36718/1819-4036-2021-10-80-87.
10. Влияние микробиологических препаратов и внесения азота на процессы, связанные с секвестрацией органического углерода в чернозёме типичном слабоэродированном / Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др. // Теоретическая и прикладная экология. 2024. No 1. С. 113–121. doi: 10.25750/1995-4301-2024-1-113-121.
11. Конверсия пашни в залежь увеличивает стабильность органического вещества почвы / Е. А. Филимоненко, М. А. Упорова, Е. А. Арбузова и др. // Агрофизика. 2023. No 3. С. 9–16. doi: 10.25695/AGRPH.2023.03.02.
12. Ахтямова А. А., Еремин Д. И. Изменение химического состава соломы яровой пшеницы при использовании гуминового препарата «Росток» в лесостепи Зауралья // Вестник КрасГАУ. 2023. No 4 (193). С. 58–65. doi: 10.36718/1819-4036-2023-4-58-65.
13. Еремин Д. И., Ахтямова А. А. Регулирование скорости разложения запахиваемой соломы в лесостепной зоне Зауралья // Агропродовольственная политика России. 2016. No 12 (60). С. 54–57.
14. Грехова И. В. Гуминовый препарат из низинного торфа // Теоретическая и прикладная экология. 2015. No 1. С. 87–90.
15. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 256 с.
16. Козлов А. В. Методы почвенной микробиологии и энзимологии в экосистемных исследованиях. М.: Плодородие, 2023. 152 с.
17. Изменчивость полифенолоксидазной и пероксидазной активности агродерново-подзолистой почвы разной окультуренности с биоуглем / Е. Я. Рижия, Л. В. Бойцова, В. Е. Вертебный и др. // Сельскохозяйственная биология. 2022. Т. 57. No 3. С. 476–485. doi: 10.15389/agrobiology.2022.3.476rus.
18. Bernard T. N. O., George S. A., Firibu K. S. Predictive Modelling of Peroxidase, Polyphenol Oxidase and Catalase in Post-Harvest White Trifoliate (D. Dumetorum Var.) Yam Tubers. // Food Science & Nutrition Technology. 2020. No. 5(6). P. 000237. URL: https://medwinpublishers.com/FSNT/predictive-modelling-of-peroxidase-polyphenol-oxidase-and-catalase-in-post-harvest-white-trifoliate-d-dumetorum-var-yam-tubers.pdf (дата обращения 10.02.2025). doi: 10.23880/fsnt-16000237.
19. Изменения почвенной эмиссии СО2 в таежных экосистемах Центральной Сибири: от суточной до межсезонной динамики / А. В. Махныкина, Д. А. Полосухина, Н. Н. Кошурникова и др. // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2018. Т. 1. No 3. С. 205–210. doi: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-205-210.
20. Зоркина К. А., Горлова О. П. Влияние последействия органических удобрений на состояние мезобиоты и некоторые свойства почв в условиях Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2017. No 1(124). С. 138–143.
21. Шахова О. А. Интенсивность разложения клетчатки на серых лесных и чернозёмных почвах при использовании различных систем основной обработки в Северном Зауралье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. No 5 (97). С. 9–13.
22. Майсямова Д. Р., Еремин Д. И. Изменение микрофлоры пахотного чернозема лесостепной зоны Зауралья под действием механической обработки // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2020. No 1 (183). С. 17–27.
23. Перфильев Н. В., Вьюшина О. А. Биологическая активность темно-серой лесной почвы и урожайность ячменя в зависимости от различных систем основной обработки // Вестник КрасГАУ. 2023. No 7 (196). С. 3–11. doi: 10.36718/1819-4036-2023-7-3-11.
24. Sahab S., Suhani I., Singh R. P. Valuing each patch of land: Utilizing plant-microbe interactions for the betterment of agriculture // Microbes in Land Use Change Management. 2021. P. 471–507. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128244487000292 (дата обращения: 10.02.2025). doi: 10.1016/B978-0-12-824448-7.00024-3.
25. Влияние биопрепаратов на почвенное органическое вещество, структурное и биологическое состояние чернозема типичного слабоэродированного / Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, Н. А. Чуян и др. Курск: Курский федеральный аграрный научный центр, 2022. 217 с.
26. Nutrient Recycling, Wheat Straw Decomposition, and the Potential Effect of Straw Shear Strength on Soil Mechanical Properties / Ya. Wang, A. Adnan, X. Wang, et al. // Agronomy. 2020. Vol. 10. No. 2. P. 314. URL: https://doi.org/10.3390/agronomy10020314 (дата обращения: 10.02.2025). doi: 10.3390/agronomy10020314.
27. Демин Е. А., Миллер С. С., Ахтямова А. А. Влияние минеральных удобрений и температуры почвы на эмиссию углекислого газа в посевах яровой пшеницы в условиях лесостепной зоны Зауралья // Земледелие. 2024. No 1. С. 17–22. doi: 10.24412/0044-3913-2024-1-17-22.
28. Decomposition characteristics of rice straw returned to the soil in northeast China / Ch. Yan, Sh. Sh. Yan, T. Yu. Jia, et al. // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2019. Vol. 114. No. 3. P. 211–224. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10705-019-09999-8 (дата обращения: 10.02.2025). doi: 10.1007/s10705-019-09999-8.
29. Гамзиков Г. П., Сулейменов С. З. Азотминерализующая способность серой лесной почвы Новосибирского Приобья при компостировании и паровании растительных остатков // Почвоведение. 2021. No 5. С. 582–591. doi: 10.31857/S0032180X21050087.
30. Таксономический состав и организация микробного сообщества дерново-подзолистых почв после внесения соломы зерновых культур и использования препарата Баркон / О. В. Орлова, Е. Л. Чирак, Н. И. Воробьев и др. // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. No 1. С. 47–64. doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.47rus.
31. Plant Residues Decomposition and Formation of Active Organic Matter in the Soil of the Incubation Experiments / V. M. Semenov, N. B. Pautova, T. N. Lebedeva, et al. // Eurasian Soil Science. 2019. Vol. 52. No. 10. P. 1183–1194. doi: 10.1134/S1064229319100119
32. Humic acids: properties, structure, and application / A. Dauletbay, D. Hanzheng, A. N. Ongalbek, et al. // Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2024. No. 3 (15). P. 321–340. doi: 10.53360/2788-7995-2024-3(15)-41.
33. Бамбалов Н. Н. Изменение элементного состава лигнина в процессе гумификации // Почвоведение. 2011. No 10. С. 1193–1200.
34. Ильина Г. В., Ильин Д. Ю., Воробьева А. А. Влияние продуктов деградации лигнина на динамику комплекса мицелиальных грибов в модельных условиях // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2021. No 4 (36). С. 79–91. doi: 10.21685/2307-9150-2021-4-8
1. Turusov VI, Konovalova EYa. [The role of residual crop biomass in regulating soil biological activity in crop rotation links in the south-east of the Central Black Earth region]. Plodorodie. 2024; 6 (141). 5-9 p. doi: 10.25680/S19948603.2024.141.01.
2. Bobrenko IA, Voronkova NA. Ispolzovanie solomy v zemledelii Zapadnoy Sibiri: rekomendatsii proizvodstvu. [Straw use in Western Siberian agriculture: recommendations for production]. Omsk: Omskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet imeni P.A. Stolypina. 2022; 24 p.
3. Riaz MW, Yousaf MI, Hussain Q. Role of lignin in wheat plant for the enhancement of resistance against lodging and biotic and abiotic stresses. [Internet]. Stresses. 2023; No.3. 434-453 p. [cited 2025, February 10]. Available from: https://pdfs.semanticscholar.org/220d/c89f7430f335736584cbebadda51260ede4d.pdf. doi: 10.3390/ stresses3020032.
4. Ninkuu V, Liu Zh, Qin A. Impact of straw returning on soil ecology and crop yield: a review. [Internet]. Heliyon. 2025; Vol.11. No.2. e41651 p. [cited 2025, February 10]. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844025000313. doi: 10.1016/j.heliyon.2025.e41651.
5. Demin EA, Miller SS. [Influence of different tillage methods and soil temperature on carbon dioxide emissions in spring wheat crops in the forest-steppe zone of the Trans-Urals]. Zemledelie. 2024; 4. 13-18 p. doi: 10.24412/0044-3913-2024-4-13-18.
6. Zavalin AA, Karashaeva AS, Khusaynov KhA. [On the issue of carbon emission and sequestration in agriculture of the Chechen Republic]. Agrokhimicheskiy vestnik. 2024; 1. 19-23 p. doi: 10.24412/1029-2551-2024-1-004.
7. Orlova OV, Andronov EE, Vorobev NI. Composition and functioning of microbial communities in the decomposition of straw cereals in sod podzolic soil. Agricultural Biology. 2015; Vol.50. No.3. 305-314. doi: 10.15389/agrobiology.2015.3.305rus.
8. Rusakova IV. [Efficiency of microbial destructors of post-harvest residues in laboratory and field experiments]. Vladimirskiy zemledelets. 2021; 2 (96). 34-40 p. doi: 10.24412/2225-2584-2021-2-34-40.
9. Grekhova IV, Litvinenko NV, Grekhova VYu. [Influence of the composition and doses of organic and mineral fertilizer on crop productivity]. Vestnik KrasGAU. 2021; 10 (175). 80-87 p. doi: 10.36718/1819-4036-2021-10-80-87.
10. Masyutenko NP, Kuznetsov AV, Masyutenko MN. [Influence of microbiological preparations and nitrogen application on the processes associated with the sequestration of organic carbon in typical slightly eroded chernozem]. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2024; 1. 113-121 p. doi: 10.25750/1995-4301-2024-1-113-121.
11. Filimonenko EA, Uporova MA, Arbuzova EA. [Conversion of arable land into fallow land increases the stability of soil organic matter]. Agrofizika. 2023; 3. 9-16 p. doi: 10.25695/AGRPH.2023.03.02.
12. Akhtyamova AA, Eremin DI. [Changes in the chemical composition of spring wheat straw using the humic preparation Rostok in the forest-steppe of Trans-Urals]. Vestnik KrasGAU. 2023; 4 (193). 58-65 p. doi: 10.36718/1819-4036-2023-4-58-65.
13. Eremin DI, Akhtyamova AA. [Regulation of the decomposition rate of plowed straw in the forest-steppe zone of Trans-Urals]. Agroprodovolstvennaya politika Rossii. 2016; 12 (60). 54-57 p.
14. Grekhova IV. [Humic preparation from lowland peat]. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2015; 1. 87-90 p.
15. Khaziev FKh. Metody pochvennoy enzimologii. [Methods of soil enzymology]. Moscow: Nauka. 2005; 256 p.
16. Kozlov AV. Metody pochvennoy mikrobiologii i enzimologii v ekosistemnykh issledovaniyakh. [Methods of soil microbiology and enzymology in ecosystem studies]. Moscow: Plodorodie. 2023; 152 p.
17. Rizhiya EYa, Boytsova LV, Vertebnyy VE. [Variability of polyphenol oxidase and peroxidase activity in agro-sod-podzolic soils of different cultivation levels with biochar]. Selskokhozyaystvennaya biologiya. 2022; Vol.57. 3. 476-485 p. doi: 10.15389/agrobiology.2022.3.476rus.
18. Bernard TNO, George SA, Firibu KS. Predictive modelling of peroxidase, polyphenol oxidase and catalase in post-harvest white trifoliate (D. Dumetorum Var.) yam tubers. [Internet]. Food Science & Nutrition Technology. 2020; No.5 (6). 000237 p. [cited 2025, February 10]. Available from: https://medwinpublishers.com/FSNT/predictive-modelling-of-peroxidase-polyphenol-oxidase-and-catalase-in-post-harvest-white-trifoliate-d-dumetorum-var-yam-tubers.pdf. doi: 10.23880/fsnt-16000237.
19. Makhnykina AV, Polosukhina DA, Koshurnikova NN. [Changes in soil CO2 emissions in taiga ecosystems of Central Siberia: from daily to inter-seasonal dynamics]. Ekologiya. Ekonomika. Informatika. Seriya: Sistemnyy analiz i modelirovanie ekonomicheskikh i ekologicheskikh sistem. 2018; Vol.1. 3. 205-210 p. doi: 10.23885/2500-395x-2018-1-3-205-210.
20. Zorkina KA, Gorlova OP. [Influence of organic fertilizers' aftereffect on the state of mesobiota and some properties of soil in Krasnoyarsk forest-steppe zone]. Vestnik KrasGAU. 2017; 1(124). 138-143 p.
21. Shakhova OA. [Intensity of fiber decomposition on gray forest and chernozem soil using various primary tillage systems in the Northern Trans-Urals]. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; 5 (97). 9-13 p.
22. Maysyamova DR, Eremin DI. [Changes in the microflora of arable chernozem in the forest-steppe zone of the Trans-Urals under the influence of mechanical cultivation]. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020; 1 (183). 17-27 p.
23. Perfilev NV, Vyushina OA. [Biological activity of dark gray forest soil and barley yield depending on various primary tillage systems]. Vestnik KrasGAU. 2023; 7 (196). 3-11 p. doi: 10.36718/1819-4036-2023-7-3-11.
24. Sahab S, Suhani I, Singh RP. Valuing each patch of land: Utilizing plant-microbe interactions for the betterment of agriculture. [Internet]. Microbes in Land Use Change Management. 2021; 471-507 p. [cited 2025, February 10]. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128244487000292. doi: 10.1016/B978-0-12-824448-7.00024-3.
25. Masyutenko NP, Kuznetsov AV, Chuyan NA. Vliyanie biopreparatov na pochvennoe organicheskoe veshchestvo, strukturnoe i biologicheskoe sostoyanie chernozema tipichnogo slaboerodirovannogo. [Effect of biopreparations on soil organic matter, structural and biological state of typical slightly eroded chernozem]. Kursk: Kurskiy federalnyy agrarnyy nauchnyy tsentr. 2022; 217 p.
26. Wang Ya, Adnan A, Wang X. Nutrient recycling, wheat straw decomposition, and the potential effect of straw shear strength on soil mechanical properties. [Internet]. Agronomy. 2020; Vol.10. No.2. 314 p. [cited 2025, February 10]. Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy10020314. doi: 10.3390/agronomy10020314.
27. Demin EA, Miller SS, Akhtyamova AA. [Effect of mineral fertilizers and soil temperature on carbon dioxide emission in spring wheat crops in the forest-steppe zone of the Trans-Urals]. Zemledelie. 2024; 1. 17-22 p. doi: 10.24412/0044-3913-2024-1-17-22.
28. Yan Ch, Yan ShSh, Jia TYu. Decomposition characteristics of rice straw returned to the soil in northeast China. [Internet]. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2019; Vol.114. No.3. 211-224 p. [cited 2025, February 10]. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s10705-019-09999-8. doi: 10.1007/s10705-019-09999-8.
29. Gamzikov GP, Suleymenov SZ. [Nitrogen-mineralizing capacity of gray forest soil of Novosibirsk Priobye region during composting and fallowing of plant residues]. Pochvovedenie. 2021; 5. 582-591 p. doi: 10.31857/S0032180X21050087.
30. Orlova OV, Chirak EL., Vorobev NI. [Taxonomic composition and organization of microbial community of sod-podzolic soil after the addition of cereal straw and use of Barkon preparation]. Selskokhozyaystvennaya biologiya. 2019; Vol.54. 1. 47-64 p. doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.47rus.
31. Semenov VM, Pautova NB, Lebedeva TN. Plant residues decomposition and formation of active organic matter in the soil of the incubation experiments. Eurasian Soil Science. 2019; Vol.52. No.10. 1183-1194 p. doi: 10.1134/S1064229319100119
32. Dauletbay A, Hanzheng D, Ongalbek AN. Humic acids: properties, structure, and application. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2024; No.3 (15). 321-340 p. doi: 10.53360/2788-7995-2024-3(15)-41.
33. Bambalov NN. [Changes in the elemental composition of lignin during humification]. Pochvovedenie. 2011; 10. 1193-1200 p.
34. Ilina GV, Ilin DYu, Vorobeva AA. [Effect of lignin degradation products on the dynamics of a filamentous fungal complex under model conditions]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Estestvennye nauki. 2021; 4 (36). 79-91 p. doi: 10.21685/2307-9150-2021-4-8.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
License
Copyright (c) 2026 Vestnik of Kazan state agrarian university
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
