The revival of irrigation in the Southern Steppe is a guarantee of Ukraine’s food security

Abstract

The aim of the study was to determine the effects of irrigation regimes and mineral nutrition systems on crop productivity, nitrogen balance and soil fertility indicators under the conditions of the Southern Steppe of Ukraine. The article presented the results of long-term stationary field experiments conducted at the Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine over periods ranging from 5 to 40 years, depending on the crop, on dark chestnut soils, as well as experiments conducted at the Educational, Science and Research Center of Mykolaiv National Agrarian University during 2021-2025 on southern chernozem. Conventional field experiment methods, laboratory and analytical measurements, and analysis of variance were employed. Irrigation was found to be the main factor in stabilising crop yields in the arid region: depending on the crop, yields were, on average, two to three times higher than under rainfed conditions and, in extremely dry years, five or more times higher. The highest irrigation indices were recorded for grain maize (3.4), alfalfa (3.3) and silage maize (3.2). For winter wheat, the combination of a biologically optimal irrigation regime with the recommended N 60P30K30 fertiliser rate increased yield by 70.4% compared with the unfertilised control, whereas the water-saving irrigation regime also ensured stable yields of 7.0-7.4 t/ha. It was demonstrated that irrigation substantially increased nutrient removal, particularly nitrogen removal, resulting in a negative soil nitrogen balance if these losses were not compensated for. The stabilisation and increase of soil humus stocks by 150-200 kg/ha annually were achieved only through an integrated organic-mineral fertilisation system involving manure and optimal rates of mineral fertilisers within the crop rotation. The results obtained confirm the benefits of combining irrigation with balanced fertilisation to increase crop productivity, improve water-use efficiency, and preserve soil fertility, thereby providing a scientific basis for modernising irrigation systems in the Southern Steppe of Ukraine under changing climatic conditionst

-

Метою дослідження було визначити вплив режимів зрошення та систем мінерального живлення на продуктивність сільськогосподарських культур, баланс азоту й показники родючості ґрунту в умовах Південного Степу України. У статті наведено результати стаціонарних польових дослідів, проведених в Інституті зрошуваного землеробства Національної академії аграрних наук України протягом 1971-2011 років залежно від культури на темно-каштанових ґрунтах та Навчально-науково-практичному центрі Миколаївського національного аграрного університету впродовж 2021-2025 рр. на чорноземі південному. У процесі досліджень застосовано загальноприйняті методи польового досліду, лабораторні та аналітичні визначення, дисперсійний аналіз експериментальних даних. Встановлено, що зрошення є визначальним чинником стабілізації врожайності в посушливому регіоні: приріст урожаю залежно від культури становив у середньому 2-3 рази, а в надзвичайно посушливі роки – до 5 і більше разів порівняно з вирощуванням у богарних умовах. Найвищі індекси зрошення отримано за вирощування кукурудзи на зерно (3,4), люцерни (3,3) та кукурудзи на силос (3,2). Для пшениці озимої поєднання біологічно оптимального режиму зрошення з внесенням рекомендованої дози N60P30K30 забезпечило зростання врожайності на 70,4 % порівняно з неудобреним контролем, тоді як водозберігаючий режим поливу також гарантував формування сталої врожайності на рівні 7,0-7,4 т/га. Обґрунтовано, що за зрошення суттєво зростає винесення елементів живлення, особливо азоту, що без його компенсації формує від’ємний баланс у ґрунті. Стабілізація та приріст гумусу (150-200 кг/га щорічно) досягалися лише за застосування органо-мінеральної системи удобрення в сівозміні з внесенням гною та оптимальних доз мінеральних добрив. Отримані результати підтвердили доцільність поєднання зрошення та збалансованого удобрення для підвищення продуктивності культур, ефективності використання води й збереження родючості ґрунтів, що створює наукові передумови для модернізації зрошувальних систем Південного Степу України в умовах кліматичних змін