Sustainable buckwheat growing: agrotechnical and economic assessment of the mineral fertilizers’ role

Abstract

The sustainable cultivation of agricultural crops has become increasingly important, with innovations focused on increasing yields without harming the environment. In Ukraine, the use of biofertilizers and biopesticides is gaining popularity, though results vary due to specific application conditions. Organic fertilizers have shown clear benefits for many crops, but manure is not recommended for buckwheat. However, fertilizers containing effective microorganisms are promising, though they can be affected by adverse abiotic factors. This study aims to evaluate the impact of mineral fertilizers on buckwheat yield and to assess the economic viability of their use. Field experiments were conducted from 2021 to 2023 at Sumy National Agrarian University educational and research center, involving two buckwheat varieties, Slobozhanka and Yaroslavna, under different fertilization regimes. The study analyzed crop yield and economic efficiency under varying doses of NPK fertilizers (N22P22K22, N45P45K45, N30P45K45 + N15, N50P30K70), as well as control (without fertilization). Results indicate that fertilizer use significantly improved yield compared to control, with the Slobozhanka variety showing higher responsiveness. The best economic outcomes were associated with moderate fertilizer use, balancing yield increase and input costs. Economic analysis shows that, while higher fertilization increased yields, it did not always result in higher profitability due to increased input costs, particularly for N45P45K45. Excessive fertilizer use can also lead to long–term soil degradation, making balanced application crucial for sustainable production. Therefore, a strategic approach to fertilizer use is needed to optimize both yield and soil health, ensuring long–term agricultural sustainability. Стале вирощування сільськогосподарських культур стає все більш важливим, а інновації спрямовані на підвищення врожайності без шкоди для навколишнього середовища. В Україні використання біодобрив та біопестицидів набирає популярності, хоча результати різняться через конкретні умови застосування. Органічні добрива продемонстрували явну користь для багатьох культур, але гній не рекомендується використовувати для гречки. Однак добрива, що містять ефективні мікроорганізми, є перспективними, хоча на них можуть впливати несприятливі абіотичні фактори. Це дослідження має на меті оцінити вплив мінеральних добрив на врожайність гречки та оцінити економічну доцільність їх використання. Польові досліди проводилися з 2021 по 2023 рік у навчально-науковому центрі Сумського національного аграрного університету за участю двох сортів гречки, Слобожанка та Ярославна, за різних режимів удобрення. У дослідженні аналізувався врожайність та економічна ефективність культури за різних доз добрив NPK (N22P22K22, N45P45K45, N30P45K45 + N15, N50P30K70), а також у контролі (без удобрення). Результати показують, що використання добрив значно покращило врожайність порівняно з контролем, причому сорт Слобожанка продемонстрував вищу чутливість. Найкращі економічні результати були пов'язані з помірним використанням добрив, балансуванням між збільшенням врожайності та витратами. Економічний аналіз показує, що хоча більше удобрення підвищувало врожайність, це не завжди призводило до вищої прибутковості через збільшення витрат, особливо для N45P45K45. Надмірне використання добрив також може призвести до довгострокової деградації ґрунту, що робить збалансоване внесення вирішальним для сталого виробництва. Тому необхідний стратегічний підхід до використання добрив для оптимізації як врожайності, так і здоров'я ґрунту, забезпечуючи довгострокову стійкість сільського господарства.