Стаття

Отримано 13.04.2023

Доопрацьовано 28.06.2023

Прийнято 29.08.2023

Взято з Том 27, № 3, 2023

Сторінки 46 -61

Gamayunova, V., & Sydiakina, O. (2023). The problem of nitrogen in modern agriculture. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(3), 46-61. https://doi.org/10.56407/bs.agrarian/3.2023.46

Проблема азоту в сучасному сільському господарстві

Валентина Гамаюнова Олена Сидякіна

Оптимальне азотне живлення рослин в умовах достатнього зволоження дозволяє отримати високу продуктивність сільськогосподарських культур з якісними показниками. Метою даної статті було узагальнення та аналіз статистичних даних щодо динаміки надходження та витрат азоту з ріллі у світі та в Україні, а також надання практичних рекомендацій щодо вирішення азотного питання в сучасному сільському господарстві. У дослідженні використано методи теоретичного узагальнення, порівняльного аналізу, графічний, абстрактно-логічний методи та статистичні дані FAOSTAT за період 2000-2020 рр. Результати дослідження показали, що надходження азоту з мінеральними добривами постійно зростає як у світі, так і в Україні. На відміну від світових показників, в Україні спостерігається значне скорочення надходження азоту з гноєм, а також зменшення надходження азоту з атмосферними опадами та за рахунок біологічної фіксації бобовими культурами. Такі компоненти азотного балансу як вилуговування, випаровування та денітрифікація, відіграють значну роль у витратах азоту. Ці компоненти витрат мають тенденцію до зростання як у світі, так і в Україні. Найбільшу частку у структурі витрат усіх країн світу, включаючи Україну, займає винос азоту сільськогосподарськими культурами. Розрахунки показали, що баланс азоту на орних землях як у світі, так і в більшості країн на різних континентах за досліджуваний період, складався позитивно. Проте в Україні він був від'ємним упродовж 18 з 21 року. Для вирішення цієї проблеми запропоновано практичні рекомендації з використанням кращих практик і напрацювань економічно розвинених країн світу

мінеральні добрива; органічні добрива; біологічна фіксація; видалення азоту; вилуговування; випаровування; баланс азоту

[1] Andrews, M., Condron, L.M., Kemp, P.D., Topping, J.F., Lindsey, K., Hodge, S., & Raven, J.A. (2019). Elevated CO2 effects on nitrogen assimilation and growth of C3 vascular plants are similar regardless of N-form assimilated. Journal of Experimental Botany, 70(2), 683-690. doi: 10.1093/jxb/ery371.

[2] Assefa, S., & Tadesse, S. (2019). The principal role of organic fertilizer on soil properties and agricultural productivity - a review. Agricultural Research and Technology, 22(2), 556192. doi: 10.19080/ARTOAJ.2019.22.556192.

[3] Bavar, М., Abad, H.H.S., & Noormohamadi, Gh. (2016). The effects of different levels of nitrogen on yield and yield components of rainfed wheat in two regions of North Khorasan. Open Journal of Ecology, 6, 443-451. doi: 10.4236/oje.2016.67042.

[4] D’Amours, E., Chantigny, M.H., Vanasse, A., Maillard, É., Lafond, J., & Angers, D.A. (2021). Combining perennial grass-legume forages and liquid dairy manure contributes to nitrogen accumulation in a clayey soil. Canadian Journal of Soil Science, 101(3), 378-388. doi: 10.1139/cjss-2020-0132.

[5] FAOSTAT. (2022). Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#search/nitrogen.

[6] Gamajunova, V., Panfilova, A., Kovalenko, O., Khonenko, L., Baklanova, T., & Sydiakina, O. (2021). Better management of soil fertility in the Southern Steppe Zone of Ukraine. In Y. Dmytruk, & D. Dent (Eds.) Soils under stress (pp. 163-171). doi: 10.1007/978-3-030-68394-8_16.

[7] Gamayunova, V., Khonenkо, L., Baklanova, T., Kovalenko, O., & Pilipenko, T. (2020). modern approaches to use of the mineral fertilizers preservation soil fertility in the conditions of climate change. Scientific Horizons, 2(87), 89-101. doi: 10.33249/2663-2144-2020-87-02-89-101.

[8] Guerrini, L., Napoli, M., Mancini, M., Masella, P., Cappelli, A., Parenti, A., & Orlandini, S. (2020). Wheat grain composition, dough rheology and bread quality as affected by nitrogen and sulfur fertilization and seeding density. Agronomy, 10(2), 233. doi: 10.3390/agronomy10020233.

[9] Hawkesford, M.J., & Griffiths, S. (2019). Exploiting genetic variation in nitrogen use efficiency for cereal crop improvement. Current Opinion in Plant Biology, 49, 35-42. doi: 10.1016/j.pbi.2019.05.003.

[10] Kavun, H.M., & Loboda, О.М. (2020). Economic and mathematical models for calculating optimal plans for the development of agriculture. Taurida Scientific Herald. Series: Economics, 4, 188-194. doi: 10.32851/2708-0366/2020.4.23.

[11] Kerru, N., Gummidi, L., Maddila, S., Gangu, K.K., & Jonnalagadda, S.B. (2020). A review on recent advances in nitrogen-containing molecules and their biological applications. Molecules, 25(8), 1909. doi: 10.3390/molecules25081909.

[12] Kovalenko, О. (2022). The influence of ecostern stubble biodestructor on soil microbiological parameters under different tillage. Grail of Science, 20, 72-75. doi: 10.36074/grail-of-science.30.09.2022.011.

[13] Lopusniak, V. (2011). Influence of fertilizing schemes in the crop rotation system on the organic matter and nitrogen content in the dark-grey podrolired soil in the Western Forest-Steppe of the Ukraine. Polish Journal of Soil Science, 44(1), 19-24. Retrieved from https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20133062667.

[14] Moreau, D., Bardgett, R.D., Finlay, R.D., Jones, D.L., & Philippot, L. (2019). A plant perspective on nitrogen cycling in the rhizosphere. Functional Ecology, 33(4), 540-552. doi: 10.1111/1365-2435.13303.

[15] Naorem, A., Jayaraman, S., Dang, Y.P., Dalal, R.C., Sinha, N.K., Rao, C.S., & Patra, A.K. (2023). Soil constraints in an arid environment - challenges, prospects, and implications. Agronomy, 13(1), 220. doi: 10.3390/agronomy13010220.

[16] Oruj, H.A., Vidadi, H.N., Firuddin, G.R., Nabil, O.R., & Mamadbagir, H.A. (2021). Composition and amount of nutrients entering the soil with cotton biomass and green manure. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 12(2), 3127-3129. doi: 10.17762/turcomat.v12i2.2357.

[17] Padilla, F.M., Farneselli, M., Gianquinto, G., Tei, F., & Thompson, R.B. (2020). Monitoring nitrogen status of vegetable crops and soils for optimal nitrogen management. Agricultural Water Management, 241, 106356. doi: 10.1016/j.agwat.2020.106356.

[18] Pandit, N.R., Choudhary, D., Maharjan, S., Dhakal, K., Vista, S.P., & Gaihre, Y.K. (2022). Optimum rate and deep placement of nitrogen fertilizer improves nitrogen use efficiency and tomato yield in Nepal. Soil Systems, 6(3), 72. doi: 10.3390/soilsystems6030072.

[19] Panfilova, A.V., & Byelov, Ya.V. (2022). Nutrient mode of the soil depending on the destructor Ecostern Classic and the method of the main tillage. Agrarian Innovations, 16, 60-65. doi: 10.32848/agrar.innov.2022.16.10.

[20] Prokhopchuk, I. (2018). Innovative fertilizer technologies: US experience. GrowHow.in.ua. Retrieved from https://www.growhow.in.ua/innovatsijni-tehnologiyi-vykorystannya-dobryv-dosvid-ssha.

[21] Putra, D.P., Bimantio, M.P., Sahfitra, A.A., Suparyanto, T., & Pardamean, B. (2020). Simulation of availability and loss of nutrient elements in land with android-based fertilizing applications. In 2020 international conference on information management and technology (ICIMTech) (pp. 312-317). doi: 10.1109/ICIMTech50083.2020.9211268.

[22] Stepanov, A.F., Chibis, S.P., Khramov, S.Y., Aleksandrova, S.N., & Khristich, V.V. (2021). Nitrogen-fixing ability of perennial leguminous grasses in various environmental conditions of the Western Siberia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 723(2), 022020. doi: 10.1088/1755-1315/723/2/022020.

[23] Sydiakina, O.V. (2021). Efficiency of biodestructors in modern agrotechnologies. Taurida Scientific Herald. Series: Rural Sciences, 119, 123-129. doi: 10.32851/2226-0099.2021.119.16.

[24] Sydiakina, O.V., & Pavlenko, S.H. (2021). Efficiency of application of microelements in the nutritional system of sunflower plants. Taurida Scientific Herald. Series: Rural Sciences, 118, 152-158. doi: 10.32851/2226-0099.2021.118.19.  

[25] Sydiakina, О., & Gamayunova, V. (2020). Productivity of spring wheat depending on food backgrounds in the Southern Steppe of Ukraine. Scientific Horizons, 8(93), 104-111. doi: 10.33249/2663-2144-2020-93-8-104-111.

[26] Tei, F., De Neve, S., de Haan, J., & Kristensen, H.L. (2020). Nitrogen management of vegetable crops. Agricultural Water Management, 240, 106316. doi: 10.1016/j.agwat.2020.106316.  

[27] Tomchuk, V.V. (2020). Trends in plant nutrition under new production conditions. Slovak International Scientific Journal, 1(41), 7-17. Retrieved from http://sis-journal.com/wp-content/uploads/2020/06/Slovak-international-scientific-journal-№41-2020-VOL.1.pdf.

[28] Ullah, H., Santiago-Arenas, R., Ferdous, Z., Attia, A., & Datta, A. (2019). Improving water use efficiency, nitrogen use efficiency, and radiation use efficiency in field crops under drought stress: A review. Advances in Agronomy, 156, 109-157. doi: 10.1016/bs.agron.2019.02.002.

[29] Voltr, V., Menšík, L., Hlisnikovský, L., Hruška, M., Pokorný, E., & Pospíšilová, L. (2021). The soil organic matter in connection with soil properties and soil inputs. Agronomy, 11(4), 779. doi: 10.3390/agronomy11040779.

[30] Vozhegova, R.A., Netis, I.T., Onufran, L.I., Sakhatsky, G.I., & Sharata, N.H. (2021). Climate change and aridization of the Southern Steppe of Ukraine. Agrarian Innovations, 7, 16-20. doi: 10.32848/agrar.innov.2021.7.3.

[31] Wang, J., Chen, Z., Xu, C., Elrys, A.S., Shen, F., Cheng, Y., & Chang, S.X. (2021). Organic amendment enhanced microbial nitrate immobilization with negligible denitrification nitrogen loss in an upland soil. Environmental Pollution, 288, 117721. doi: 10.1016/j.envpol.2021.117721.

[32] Wang, T., Tian, Z., Tunlid, A., & Persson, P. (2020). Nitrogen acquisition from mineral‐associated proteins by an ectomycorrhizal fungus. New Phytologist, 228(2), 697-711. doi: 10.1111/nph.16596.

[33] Yu, Q., Hu, X., Ma, J., Ye, J., Sun, W., Wang, Q., & Lin, H. (2020). Effects of long-term organic material applications on soil carbon and nitrogen fractions in paddy fields. Soil and Tillage Research, 196, 104483. doi: 10.1016/j.still.2019.104483.

[34] Zayets, S.O., Rudik, O.L., & Onufran, L.I. (2022). Relationships between the yield of winter barley and the content of the main nutrients depending on the timing of sowing and polyfunctional preparations. Agrarian Innovations, 14, 30-35. doi: 10.32848/agrar.innov.2022.14.5.