Visual evaluation of soil structure in low-intensity land use systems of steppe zone of Ukraine

Abstract

The network of natural forests and shelterbelts is a crucial element of agroforestry systems for the efficient and environmentally sustainable land use in Ukraine. From 2016 to 2021, we studied the quality of black soils structure under steppe wildland herbaceous vegetation, man-made tree plantations of Robinia pseudoacacia L. and Quercus robur L., and native forest vegetation of ravines and floodplains in the steppe zone of Ukraine. According to the visual evaluation of soil structure (VESS) scores, the content of the agronomically valuable fraction (AVF), soil organic carbon (SOC) and earthworm casts, native forest soils (Chernozems and Phaeozems) had a significantly (p < .05) higher soil structural quality in 0–25 cm layer as compared with the Chernozems under the steppe vegetation and shelterbelt plantations. In the conditions of steppe landscapes, VESS methods were shown to provide efficient diagnostics to differentiate the black soil structural quality of low-intensity land use systems, that is steppe wildlands, shelterbelts, native forests: VESS indicators significantly (p < .05) correlated with quantitative characteristics of soil structure. The most significant dependence was found between VESS parameters and earthworm casts content. The need to improve VESS method was demonstrated, that is to assign higher weight to the earthworm bioturbation process as one of the key indicators of soil structural quality.

Мережа природних лісів і полезахисних смуг є ключовим елементом систем агролісомеліорації для ефективного та екологічно стійкого землекористування в Україні. З 2016 по 2021 рр. ми досліджували якість структури чорноземів під степовою дикою трав’янистою рослинністю, штучними деревними насадженнями Robinia pseudoacacia L. і Quercus robur L., корінною лісовою рослинністю ярів і заплав Степу України. За даними візуальної оцінки структури ґрунту (VESS), вміст агрономічно цінної фракції (AVF), органічного вуглецю ґрунту (SOC) та відкладень дощових черв’яків корінні лісові ґрунти (чорноземи та феоземи) мали достовірно (p < 0,05 ) . ) більш високу структурну якість ґрунту в шарі 0–25 см порівняно з чорноземами під степовою рослинністю та полезахисними насадженнями. Показано, що в умовах степових ландшафтів методи VESS забезпечують ефективну діагностику для диференціації структурної якості чорноземів систем малоінтенсивного землекористування, тобто степових диких угідь, полезахисних смуг, корінних лісів: показники VESS вірогідно (p < 0,05) корелюють між собою . з кількісною характеристикою будови ґрунту. Найбільш суттєва залежність виявлена між параметрами VESS та вмістом відливків дощових черв’яків. Продемонстровано необхідність удосконалення методу VESS, тобто надання більшої ваги процесу біотурбації дощових черв’яків як одному з ключових показників структурної якості ґрунту.