Чжоукоу розташований на південному сході провінції Хенань в Китаї, якийє основним районом виробництва зерна. Чорнозем щебенюватий на елювії вапняку є одним із основних малопродуктивних типів ґрунтів цього регіону, бо він є важкоглинистим, ущільненим, зі слабкою аерацією та низьким вмістом органічної речовини, тому вирішення завдань підвищення родючості цих ґрунтів є актуальним. Біогазова суспензія містить різноманітні поживні речовини, які можуть покращити фізичні та хімічні властивості ґрунту, підвищити активність ґрунтових ферментів, покращити ріст та розвиток рослини й сприяти отриманню приросту врожаю. Однак, постійне застосування великих концентрацій біогазової суспензії матиме негативний вплив на ріст сільськогосподарських культур. Тому, її раціональне, науково обґрунтоване застосування є особливо важливим для отримання врожаїв та високої якості сільськогосподарської продукції без шкідливого впливу на ґрунтове середовище та підземні води.
У цьому дослідженні системно проаналізовано вплив комбінованого застосування біогазової суспензії та мінеральних добрив у різних співвідношеннях на фізико-хімічні властивості та активність ферментів різних шарів чорнозему щебенюватого на елювії вапняку рівнини Хуан-Хуай-Хай. Також визначено вплив удобрення на ріст і розвиток пшениці озимої, визначено відповідну кількість біогазової суспензії, придатної для району Чжоукоу з метою створення наукової основи для покращення відповідного ґрунту й надання інформації та рекомендації для застосування біогазової суспензії, внесення якої покращує структурноагрегатний склад грунту та реалізацію сталого розвитку сільського господарства.
Було встановлено значні відмінності між різними шарами ґрунту, а також між варіантами із внесенням біогазової суспензії й мінеральних добрив та контролем (CK). Після додавання біогазової суспензії щільність ґрунту значно зменшилася, особливо на варіанті BS50 (50% азоту з біогазової суспензії та 50% азоту з мінеральних добрив), і знаходилася в межах прийнятного діапазону для озимої пшениці, що сприяло росту та розвитку рослини й збільшенню врожайності.
Тривале застосування мінеральних добрив значно зменшує кількість великих агрегатів і збільшує кількість дрібних, а застосування біогазової суспензії сприяє збільшенню агрегатів більше 2 мм. Стійкість ґрунтових агрегатів відрізняється в різних шарах ґрунту та за різного удобрення. Застосування біогазової суспензії є корисним для збільшення MWD (середньозважений діаметр) механічно стійких агрегатів й водостійких агрегатів в 0-10 см, 10-20 см, 20-40 см шарах ґрунту, причому на BS50 є найбільшим. Вертикальний розподіл MWD механічно стійких агрегатів і MWD водостійких агрегатів виглядає таким чином: 0-10 см >10-20 см >20-40 см, і обидва ці показники зменшуються з глибиною. Комбіноване внесення хімічних добрив і біогазової суспензії зробило MWD механічно стійких і водостійких агрегатів значно більшими, ніж інші варіанти удобрення, підвищивши стабільність і агломерацію ґрунту. У шарі ґрунту 0-10 см BS50 має найменше значення PAD (відсоток руйнування агрегатів) - 36,52, що на 45,0 % і 46,74 % нижче, ніж на варіантах CK і CF відповідно. Одноразове внесення хімічних добрив CF погіршує стійкість ґрунтових агрегатів й запобігає агрегатуванню, тоді як сумісне внесення органічних і хімічних добрив зменшить ступінь пошкодження агрегатів і полегшить структуроутворення. Розумне внесення добрив, особливо застосування BS50 - біогазової суспензії та хімічних добрив, має позитивне значення для підтримки стабільності ґрунтових агрегатів та покращення якості ґрунту. Внесення тільки мінеральних добрив CF може знизити pH, а застосування біогазової суспензії може підвищити pH. Застосування біогазової суспензії на сільськогосподарських землях може значно підвищити вміст азоту в ґрунті. На глибинах ґрунту 0-10 см, 10-20 см і 20-40 см загальний вміст азоту є найвищим на варіанті BS50. Застосування біогазової суспензії може покращити рівень забезпечення ґрунту доступним фосфором, але підвищення частки біогазової суспензії до BS75, BS100 приводить до зниження вмісту фосфору. Біогазова суспензія збільшила вміст доступного калію, у варіанті BS50 був найвищим. У шарах ґрунту 0-10 см, 10-20 см і 20-40 см вміст органічної речовини в ґрунті мало таку тенденцію: ВS100>BS75>BS50>BS25>CF>CK, а вміст органічної речовини в ґрунті збільшувався зі збільшенням концентрації суспензії біогазу. Застосування біогазової суспензії підвищувало активність цукрози, уреази, фосфатази, каталази в ґрунті. Зі збільшенням частки біогазової суспензії врожайність пшениці зросла до BS50, а потім почала знижуватися із подальшим збільшенням частки суспензії. Урожайність пшениці на варіанті BS50 була найвищою порівняно з CF, BS25, BS75 і BS100, збільшення становило 30,79 %, 13,61 %, 4,31 % і 34,06 % відповідно, і між ними спостерігалися достовірні відмінності (p<0,05). BS50 - це оптимальна комбінація біогазової суспензії та хімічного добрива, яка може добре відповідати потребам пшениці озимій.
