Modeling the effect of mineral fertilizers on maize silage biomass formation under saline soil conditions in southern Kazakhstan

The article presents the results of field studies assessing the effects of mineral fertilizer rates and ratios on maize silage yield under different levels of soil salinity in southern Kazakhstan. The research was conducted on light sierozem soils of the Otyrar district, Turkestan region, under two salinity backgrounds (0.13 and 0.59% total soluble salts). The study object was the maize hybrid Gladius F1 (FAO 700). Fertilizer rates were tested within the ranges of N0–150, P0–120, and K0–90 kg/ha. Biometric traits, silage biomass yield, and economic efficiency of fertilizer application were evaluated. It was established that on slightly saline soils, mineral fertilization significantly increased maize silage yield up to 84.5–90.7 t/ha, which was 41.4–56.5% higher than the unfertilized control. Under increased salinity, productivity decreased by more than twofold, and the efficiency of high nitrogen rates declined due to intensified salt stress. A highly reli model (R²=0,993; F=586,94; p<0,001) was obtained using multivariate regression analysis, confirming the dominant negative effect of soil salinity and the nonlinear response of maize to fertilization. Economic assessment showed that on slightly saline soils, the optimal fertilizer rates were N100–150P80K30–60, providing profitability to 270-300%, whereas under medium saline conditions, moderate rates of N50P80K30–60 were more economically justified. The results confirm the need for a differentiated and adaptive fertilization strategy for silage maize depending on soil salinity levels.

1. Global map of salt-affected soils [Электронныи ресурс] // FAO Soils Portal. – Режим доступа: https://www.fao.org/soils-portal/data-hub/soil-maps-and-databases/global-map-of-salt-affected-soils/ar/.

2. Qadir M., Quille rou E., Nangia V., Murtaza G., Singh M., Thomas R.J., Drechsel P., Noble A.D. Economics of salt-induced land degradation and restoration // Natural Resources Forum. – 2014. – Vol. 38, № 4. – P. 282–295.

3. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). Global map of salt-affected soils (GSASmap). – Rome: FAO, 2021. – 100 p.

4. FAO. Global status of salt-affected soils – main report [Электронныи ресурс]. – Rome: FAO, 2024. – Режим доступа: https://doi.org/10.4060/cd3044en.

5. Бобренко И.А., Красницкии В.М., Кантарбаева Э.Е. Эффективность применения минеральных удобрении при возделывании гибридов кукурузы в условиях Северного Казахстана // Плодородие. – 2014. – № 5 (80).

6. Лиманская В.Б. Формирование сухои биомассы кукурузы в условиях Западного Казахстана // Вестник сельскохозяи ственнои науки Казахстана. – 2006. – № 12. – С. 15–16.

7. Ермохин Ю.И., Бобренко И.А. Оптимизация минерального питания сельскохозяи ственных культур. – Омск: Изд-во ОмГАУ, 2005. – 286 с.

8. Амиров Б.М., Құлымбет Қ.Қ., Сапаров Г.А., Сеи тменбетова А.Т., Құрманақын О.С. Урожаи ность кукурузы при применении различных доз и форм азотных удобрении в Шаульдерском массиве орошения Туркестанскои области // Почвоведение и агрохимия. – 2023. – № 4. – С. 60–71.

9. Амиров Б.М., Базарбаев С.О., Жандыбаев О., Курманакын О.С. Моделирование урожаи ности кукурузы на зерно в зависимости от доз и соотношении минеральных удобрении на засоленных светлых серозе мах южного Казахстана // Почвоведение и агрохимия. – 2025. – № 1. – С. 56–72.

10. Rengasamy P. Soil processes affecting crop production in salt-affected soils // Functional Plant Biology. – 2010. – Vol. 37, № 7. – P. 613–620.

11. Yensen N.P. Halophyte uses for the twenty-first century // Trends in Plant Science. – 2006. – Vol. 11, № 11. – P. 558–565.

12. Zou H., Li D., Ren K., Liu L., Zhang W., Duan Y., Lu C. Response of maize yield and nitrogen recovery efficiency to nitrogen fertilizer application in field with various soil fertility // Frontiers in Plant Science. – 2024. – Vol. 15. – Art. 1349180.

13. Maas E.V., Hoffman G.J. Crop salt tolerance – current assessment // Journal of the Irrigation and Drainage Division. – 1977. – Vol. 103, № 2. – P. 115–134.

14. Перегудов В.Н. Планирование многофакторных полевых опытов с удобрениями и математическая обработка их результатов. – М.: Колос, 1978. – 184 с.

15. Перегудов В.Н., Иванова В.Н. К вопросу о главных эффектах и взаимодеи ствии факторов в многофакторных опытах с удобрениями. Сообщение 1 // Агрохимия. – 1979. – № 9. – С. 110–118.

16. Цыгуткин А.С., Васбиева М.Т., Шишков Д.Г. Особенности постановки полевого опыта с минеральными удобрениями на основе неполнои факториальнои схемы 1/9(6×6×6) // Земледелие. – 2022. – № 6. – С. 22–26.

17. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистическои обработки результатов исследовании ). – 5-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.

18. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяи ственных культур. Вып. 2: зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. – Москва, 1989. – 197 с.

19. Ничипорович А.А., Строганова Л.Е., Чмора С.Н. Фотосинтетическая деятельность растении в посевах (методы и задачи учета в связи с формированием урожаев). – М.: АН СССР, 1961. – 133 с.

20. Munns R., Gilliham M. Salinity tolerance of crops – what is the cost? // New Phytologist. – 2015. – Vol. 208, № 3. – P. 668–673.

21. Havlin J.L., Tisdale S.L., Nelson W.L., Beaton J.D. Soil fertility and fertilizers: an introduction to nutrient management. – 8th ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson Education Inc., 2014. – 515 p.