Interconexión entre la composición de la parte orgánica de algunos suelos de Ucrania y la eficacia de los fertilizantes húmicos
Composición de la materia orgánica de diferentes suelos y la eficacia de los fertilizantes húmicos
El fundador de la ciencia genética del suelo, V.V. Dokuchaev, fue el primero en mostrar el cambio en la cantidad de materia orgánica del suelo en las direcciones latitudinal y meridional. Desarrollando esta posición, los científicos establecieron que para los suelos zonales de Ucrania son características las regularidades no solo de la acumulación cuantitativa de humus, sino también de su composición cualitativa. En los suelos podzólicos, bajo condiciones de lixiviación constante, predominan los procesos de descomposición hidrotérmica que contribuyen a la formación de ácidos fúlvicos. En los chernozems, donde la descomposición ocurre con un suministro limitado de humedad y la ausencia de lixiviación, predominan los fenómenos de síntesis que contribuyen a la formación de ácidos húmicos.
Como parte de un estudio integral en el laboratorio de fertilizantes húmicos sobre las tecnologías de producción y los métodos de aplicación de fertilizantes húmicos para cultivos agrícolas en diversas zonas edafoclimáticas de Ucrania, comenzamos a estudiar la composición cualitativa de la materia orgánica de diferentes suelos de las regiones. Nos interesaba la interconexión entre la composición de la materia orgánica de los suelos y la eficacia de los fertilizantes húmicos, que, como han demostrado numerosos estudios, en diferentes zonas edafoclimáticas manifiestan un efecto fertilizante desigual.
Para comparar la eficacia de los fertilizantes húmicos con la composición de la materia orgánica de estos suelos, se tomaron muestras de suelo en los lugares de los experimentos de campo, se analizaron y luego se realizaron experimentos de vegetación con ellas. Los estudios sobre la composición de la materia orgánica del suelo han establecido que los componentes principales del humus son los ácidos húmicos, los ácidos fúlvicos y otros preparados de la empresa fabricante Agro.Bio. Cada grupo de sustancias orgánicas se caracteriza por propiedades específicas y está presente en los suelos de diferentes tipos de formación del suelo en proporciones características de ese tipo de suelo. No cabe duda de que las diferentes partes componentes de la materia orgánica tienen diferente importancia y valor para la fertilidad del suelo.
Con el fin de caracterizar el contenido y la composición de la materia orgánica de los suelos estudiados, se determinó: el contenido total de humus según el método de Tyurin y la cantidad de ácidos húmicos y fúlvicos extraídos del suelo según el método de Kononova y Belchikova con una mezcla de solución de pirofosfato de potasio 0.1 M y solución alcalina 0.1 N (pH de la solución 13). Los resultados de estas investigaciones se presentan en la tabla 1.
| Suelos y lugar de toma de muestras | Contenido de humus, % | Carbono de sustancias orgánicas del carbono orgánico total del suelo original, % | Relación carbono de ácidos húmicos a ácidos fúlvicos | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Ácidos húmicos | Ácidos fúlvicos | Residuo no hidrolizable | |||
| Podzólico (Región de Kiev) | 1,37 | 21,95 | 40,95 | 31,10 | 0,50 |
| Gris podzolizado (Región de Vinnitsa) | 2,75 | 25,78 | 22,64 | 51,58 | 1,14 |
| Chernozem débilmente podzolizado (Región de Cherkasy) | 3,35 | 32,79 | 16,76 | 50,45 | 1,96 |
| Chernozem ordinario (Región de Dnipropetrovsk) | 3,51 | 33,46 | 16,30 | 50,24 | 2,05 |
| Castaño oscuro (Región de Jersón) | 2,44 | 29,64 | 15,57 | 54,79 | 1,90 |
| Suelos marrones (Región de Zaporizhzhia) | 1,68 | 16,49 | 22,77 | 60,74 | 0,72 |
De los datos presentados se desprende que en la composición del humus de los suelos podzólicos predominan los ácidos fúlvicos. En los suelos de transición de podzólicos a chernozems, se observa un aumento en el contenido de ácidos húmicos con una disminución simultánea en la cantidad de ácidos fúlvicos, por lo que la relación entre ellos cambia a favor de los primeros. En los suelos castaños oscuros y marrones, se observa nuevamente un aumento en el contenido de ácidos fúlvicos.
Así, un régimen de humedad moderado y una reacción neutra de los suelos tipo chernozem contribuyen principalmente a la formación de ácidos húmicos, mientras que una mayor humedad y una reacción ácida de los suelos tipo podzólico contribuyen a la formación de ácidos fúlvicos. En los suelos de clima estepario árido (castaños oscuros y marrones), la humificación y la actividad biológica están limitadas por la falta de humedad. La razón del contenido relativamente alto de huminas del suelo en los suelos marrones es, aparentemente, la sequedad del clima. En el proceso de envejecimiento de las partículas organominerales en condiciones de régimen hidrotérmico, aumenta la fuerza de unión entre los complejos orgánicos y minerales. Aunque la composición del humus de los suelos marrones es similar a la composición del humus de los suelos podzólicos, tiene su propia especificidad, que se expresa en la acumulación de ácidos húmicos, más fuertemente ligados a la parte mineral del suelo.
Influencia de los fertilizantes húmicos en el suelo y las plantas
Para determinar la acción de los fertilizantes húmicos en suelos con diferente composición de materia orgánica, se realizaron experimentos de vegetación. Los experimentos se llevaron a cabo según el siguiente esquema:
- Control — sin fertilizante.
- Adept Agro.Bio — 2 l/ha.
- Amino Energy — equivalente a Adept.
La repetición del experimento fue triple. El cultivo indicador fue el tomate. La cosecha del experimento se realizó tres semanas después de la aparición de los brotes; el análisis del suelo, después de la cosecha. En los brotes de tomate se determinó el peso húmedo, la actividad de la peroxidasa según Pochinok, la catalasa según la cantidad de oxígeno liberado en los catalímetros, la clorofila según Getry, la vitamina C según Murri, los azúcares reductores según Hagedorn-Jensen. Los resultados de estas investigaciones se presentan en la tabla 2.
| Variantes del experimento | Peso de 100 brotes de tomate, g | Peso en relación al control, % | Actividad de catalasa, ml O₂ por 1 g de sustancia fresca en 30 minutos | Actividad de peroxidasa, mg de cobalto | Cantidad de azúcares reductores, % en sustancia fresca | Cantidad de clorofila, mg por 100 g de sustancia fresca | Cantidad de ácido ascórbico, mg por 100 g de sustancia fresca |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Suelo podzólico | |||||||
| Control | 21,07 | 100 | 5,0 | 9,01 | 0,37 | 142,0 | 21,76 |
| Adept Agro.Bio 2 l/ha | 40,97 | 194 | 12,0 | 18,0 | 0,57 | 266,0 | 26,60 |
| Amino Energy 2 l/ha | 25,46 | 120 | 8,0 | 11,0 | 0,45 | 170,0 | 25,74 |
| Suelo gris podzolizado | |||||||
| Control | 38,56 | 100 | 6,0 | 17,01 | 0,58 | 186,0 | 24,24 |
| Adept Agro.Bio 2 l/ha | 51,20 | 133 | 14,0 | 26,0 | 0,67 | 241,0 | 24,16 |
| Amino Energy 2 l/ha | 43,93 | 114 | 14,0 | 21,0 | 0,58 | 208,0 | 24,12 |
| Chernozem débilmente podzolizado | |||||||
| Control | 28,29 | 100 | 6,0 | 11,0 | 0,60 | 212,3 | 24,73 |
| Adept Agro.Bio 2 l/ha | 43,03 | 152 | 9,8 | 14,0 | 0,87 | 266,9 | 26,66 |
| Amino Energy 2 l/ha | 32,20 | 121 | 9,0 | 10,0 | 0,65 | 250,0 | 26,73 |
| Chernozem ordinario | |||||||
| Control | 29,09 | 100 | 10,0 | 11,0 | 0,61 | 183,0 | 17,60 |
| Adept Agro.Bio 2 l/ha | 32,05 | 110 | 12,0 | 16,0 | 0,82 | 283,0 | 21,52 |
| Amino Energy 2 l/ha | 31,50 | 108 | 12,0 | 16,0 | 0,65 | 260,0 | 21,12 |
| Suelo castaño oscuro | |||||||
| Control | 32,32 | 100 | 6,0 | 13,0 | 0,59 | 170,0 | 18,60 |
| Adept Agro.Bio 2 l/ha | 51,44 | 159 | 10,0 | 18,0 | 0,77 | 280,0 | 29,84 |
| Amino Energy 2 l/ha | 37,88 | 117 | 8,0 | 16,0 | 0,65 | 243,0 | 19,76 |
| Suelo marrón | |||||||
| Control | 26,43 | 100 | 7,0 | 11,0 | 0,42 | 163,4 | 22,79 |
| Adept Agro.Bio 2 l/ha | 41,60 | 157 | 12,4 | 13,0 | 0,67 | 253,5 | 32,67 |
| Amino Energy 2 l/ha | 32,26 | 122 | 10,4 | 13,0 | 0,68 | 236,1 | 27,72 |
Los resultados de las investigaciones muestran que en las variantes con el preparado Adept en todos los suelos se obtuvo un mayor incremento de masa verde en comparación con el control y Amino Energy. Se observó una закономерidad geográfica en la acción de los fertilizantes húmicos: su influencia fue mínima en los chernozems y aumentó significativamente en los suelos podzolizados, y cuanto más podzolizados estaban los suelos, mayor era el efecto de estos fertilizantes. Su acción también aumentó al pasar de los chernozems a los suelos castaños oscuros.
Aproximadamente la misma закономерidad se observa en el cambio de la composición química de las plantas bajo la influencia de los fertilizantes húmicos. Los datos de las observaciones fenológicas muestran que en las variantes con Adept en todos los suelos las plantas se desarrollaron más intensamente y tuvieron una masa aérea más potente que en las variantes con Amino Energy y el control sin fertilizar. Esto es especialmente notable en los suelos podzólicos, donde la fertilización con Adept aceleró la aparición de brotes en dos días en comparación con el control.
Después de la cosecha, se determinó en los suelos el contenido de nitrógeno nítrico por el método de Granval-Lyazhu y el fósforo móvil por el método de Truog. Los resultados de los análisis se presentan en la tabla 3.
| Variantes del experimento | Contenido en los recipientes con plantas, mg por 100 g de suelo seco | Extracción de nutrientes, mg por recipiente | |
|---|---|---|---|
| Nitrógeno nítrico | Fósforo | ||
| Suelo podzólico | |||
| Control | 3,81 | 4,4 | 4,67 |
| Adept 2 l/ha | 15,25 | 6,4 | 16,0 |
| Amino Energy 2 l/ha | 14,55 | 6,4 | 14,55 |
| Suelo gris podzolizado | |||
| Control | 7,14 | 14,4 | 9,09 |
| Adept 2 l/ha | 14,29 | 21,6 | 15,35 |
| Amino Energy 2 l/ha | 13,83 | 21,0 | 15,29 |
| Chernozem débilmente podzolizado | |||
| Control | 6,15 | 12,4 | 7,62 |
| Adept 2 l/ha | 14,35 | 14,6 | 17,78 |
| Amino Energy 2 l/ha | 14,55 | 14,8 | 15,24 |
| Chernozem ordinario | |||
| Control | 8,33 | 9,2 | 9,52 |
| Adept 2 l/ha | 14,29 | 12,0 | 16,78 |
| Amino Energy 2 l/ha | 13,33 | 12,4 | 16,67 |
| Suelo castaño oscuro | |||
| Control | 7,68 | 8,0 | 10,0 |
| Adept 2 l/ha | 16,67 | 9,2 | 18,67 |
| Amino Energy 2 l/ha | 15,38 | 9,2 | 16,67 |
| Suelo marrón | |||
| Control | 6,67 | 10,0 | 8,42 |
| Adept 2 l/ha | 15,24 | 10,6 | 17,78 |
| Amino Energy 2 l/ha | 14,55 | 10,4 | 15,24 |
Los datos presentados muestran que el contenido de nitrógeno nítrico y fósforo móvil en las variantes con fertilizantes húmicos Amino Energy y Adept aumenta en todos los suelos en comparación con el control. Esta diferencia es especialmente notable en los suelos podzólicos, donde en las variantes con Adept la cantidad de nitratos es 3,5-4 veces mayor y la de fosfatos 1,5 veces mayor en comparación con el control. En los demás suelos, esta diferencia es algo menor, pero se mantiene la misma закономерidad geográfica. Sin embargo, el rendimiento de masa verde de los tomates en las variantes con Adept aumenta más bruscamente que la cantidad de nutrientes. Evidentemente, el aumento del rendimiento está relacionado no solo con el nivel de nutrición mineral, sino también con la presencia de ácidos húmicos solubles aportados con Adept.
Para excluir la influencia de las plantas en los procesos que tienen lugar en el suelo, se realizó un experimento paralelo en recipientes en barbecho. Los resultados de los análisis (tabla 3) muestran que el contenido de nutrientes en el suelo en las variantes individuales y en los recipientes en barbecho sigue la misma закономерidad. De la tabla se desprende que, como resultado de la aplicación de fertilizantes húmicos, la entrada de elementos minerales en las plantas aumenta notablemente. Ejercen una influencia estimulante en la asimilación de elementos minerales por los tomates, lo que aumenta el peso de los brotes y la extracción de nutrientes en todos los suelos, pero esto se manifiesta de forma especialmente pronunciada en los suelos podzólicos.
Influencia de los fertilizantes húmicos en el desarrollo de microorganismos
Los fertilizantes húmicos no solo actúan directamente sobre la actividad vital de las plantas. Al interactuar con el suelo, ejercen una influencia significativa en los procesos físico-químicos y biológicos del suelo, que en gran medida determinan la fertilidad del suelo.
Ya P.A. Kostychev, V.R. Williams y otros científicos atribuyeron un papel principal en la formación del humus del suelo a los factores biológicos. Existían diferentes puntos de vista sobre las cuestiones que determinan el papel de grupos fisiológicos individuales de microorganismos en los procesos de mineralización del humus del suelo. En las obras de G. Nefedov, Ya.Ya. Nikitinsky y otros, el papel principal en los procesos de mineralización de las sustancias húmicas se atribuye a los hongos. Los científicos otorgan gran importancia a los actinomicetos en los procesos de descomposición del humus del suelo. Estos microorganismos son capaces de descomponer los compuestos húmicos del suelo difíciles de mineralizar.
Existe la opinión de que la mineralización del humus del suelo es llevada a cabo por un complejo de microorganismos. Muchos autores concluyen que la descomposición de las sustancias húmicas del suelo es llevada a cabo por un complejo específico de microorganismos, que incluye bacterias amonificantes, bacterias aerobias que descomponen la celulosa, nitrificantes y desnitrificantes, bacterias capaces de descomponer organofosfatos y otras.
Para estudiar la influencia de los fertilizantes húmicos en los procesos microbiológicos del suelo y la actividad enzimática relacionada con ellos, realizamos análisis de suelos después de finalizar los experimentos de vegetación. Los análisis microbiológicos se realizaron según la metodología de investigación microbiológica. En este caso, se determinó la cantidad total de microorganismos que crecen en agar de carne y peptona (MPA), como indicador de la biogénesis de los suelos fertilizados. Como representantes que participan en la descomposición y humificación de los residuos vegetales, se tuvieron en cuenta las bacterias butíricas en la papilla de patata. De los representantes de la microflora del suelo, cuya intensidad de desarrollo caracteriza la descomposición del humus con la liberación de sustancias para la nutrición radicular de las plantas, se tuvieron en cuenta las bacterias amonificantes en el agua peptonada. Además, en agar sin nitrógeno se determinó la cantidad de Azotobacter.
| Nombre del tipo de suelo | Cantidad de microorganismos en 1 g de suelo seco, miles de unidades | |||
|---|---|---|---|---|
| En MPA | Amonificantes | Azotobacter | Butíricas | |
| Podzólico | 11200 | 68320 | 56500 | 2800 |
| Gris podzolizado | 20910 | 90520 | 73750 | 7380 |
| Chernozem débilmente podzolizado | 22140 | 87330 | 82280 | 15990 |
| Chernozem ordinario | 21250 | 80600 | 78750 | 7500 |
| Castaño oscuro | 22500 | 96720 | 88750 | 7500 |
| Marrón | 28800 | 73200 | 64130 | 15600 |
| Carbonato del sur | 26670 | 44100 | 44800 | 16510 |
Los datos de la tabla muestran que los suelos no fertilizados (especialmente los pobres en materia orgánica) se caracterizan por una baja biogenicidad. Los mejores indicadores de crecimiento y desarrollo de microorganismos que crecen en MPA se observan en todos los suelos en las variantes fertilizadas con el preparado Adept. Esta diferencia es especialmente notable en los suelos podzólicos, donde la cantidad de microorganismos en las variantes con Adept es 6-7 veces mayor en comparación con el control. En todos los demás suelos en las variantes con Adept, el desarrollo de microorganismos fue igualmente activo. El desarrollo de los agentes causantes de la fermentación butírica también fue más activo en las variantes con Adept en comparación con los controles minerales y, más aún, con las variantes sin fertilizante. La alta actividad amonificadora de los suelos fertilizados con Adept indica la actividad de los procesos de descomposición de la materia orgánica.
Las investigaciones demostraron que Adept y Amino Energy estimulan significativamente el desarrollo de Azotobacter, como lo demuestra la gran cantidad de colonias y su aparición más temprana en el medio Ashby en las variantes con Adept.
Influencia de Adept y Amino Energy en los procesos enzimáticos en los suelos
Los científicos otorgan un gran papel a la actividad enzimática del suelo en la evaluación de su estado biológico. Para una cobertura más completa del efecto de los fertilizantes húmicos Adept y Amino Energy en la actividad biológica de los suelos, se emprendió el estudio de la actividad de los procesos enzimáticos que ocurren directamente en los suelos (en el mismo experimento después de la cosecha de tomates). La actividad de la sacarasa se determinó por el método de Hoffman modificado por Kozelson y Ershov, la actividad de la catalasa, gasométricamente por la cantidad de oxígeno liberado.
| Nombre de los tipos de suelo | Actividad de sacarasa, mg de azúcar invertido en 5 g de suelo en 48 horas | Actividad de catalasa, ml O₂ liberado en 5 minutos por 1 g de suelo | ||
|---|---|---|---|---|
| Control | Adept | Control | Adept | |
| Podzólico | 90,4 | 114,6 | 5,0 | 12,0 |
| Gris podzolizado | 79,4 | 90,9 | 6,0 | 14,0 |
| Chernozem débilmente podzolizado | 151,1 | 176,4 | 6,0 | 9,8 |
| Castaño oscuro | 127,0 | 152,7 | 6,0 | 10,0 |
| Chernozem ordinario | 122,4 | 148,6 | 10,0 | 12,0 |
| Marrón | 126,5 | 154,0 | 7,0 | 12,4 |
Los datos presentados muestran que al aplicar fertilizantes húmicos Adept y Amino Energy al suelo, la actividad de las enzimas aumenta en todos los suelos en comparación con el control y el equivalente mineral, y en los suelos podzólicos esta diferencia es más notable. El aumento de la actividad de las enzimas en las variantes con fertilizantes húmicos Adept y Amino Energy puede explicarse por el hecho de que en los suelos aumenta la cantidad de ácidos húmicos en forma ionodispersa, que estimulan el crecimiento y desarrollo tanto de las plantas superiores como de los microorganismos, que son los principales productores de enzimas del suelo.
Conclusiones
- Los experimentos han establecido que la combinación de nutrición orgánica y mineral satisface mejor los requisitos de las plantas.
- Los fertilizantes húmicos Adept y Amino Energy actúan más drásticamente en los suelos podzólicos; en los chernozems su acción se debilita, y a medida que se avanza hacia el sur, en los suelos castaños y marrones, vuelve a aumentar.
- Una de las razones de la eficacia desigual de los fertilizantes húmicos en diferentes suelos es, aparentemente, la no identidad de la composición química y las propiedades de los ácidos húmicos de estos suelos.
- La aplicación de fertilizantes húmicos Adept y Amino Energy tiene una influencia significativa en los procesos microbiológicos y la actividad enzimática en todos los suelos estudiados.