Relation entre la composition de la partie organique de certains sols d'Ukraine et l'efficacité des engrais humiques
Composition de la matière organique des différents sols et efficacité des engrais humiques
Le fondateur de la pédologie génétique, V.V. Dokoutchaïev, a été le premier à montrer la variation quantitative de la matière organique du sol dans les directions latitudinale et méridionale. Développant cette idée, les scientifiques ont établi que pour les sols zonaux de l'Ukraine, des régularités existent non seulement dans l'accumulation quantitative d'humus, mais aussi dans sa composition qualitative. Dans les sols podzoliques, dans des conditions d'humidification persistante, dominent les processus de décomposition hydrothermique, favorisant la formation d'acides fulviques. Dans les chernozems, où la décomposition se produit avec une réserve d'eau limitée et en l'absence d'humidification persistante, prédominent les phénomènes de synthèse, favorisant la formation d'acides humiques.
Dans le cadre d'une étude complexe en laboratoire sur les technologies de production et les méthodes d'application des engrais humiques pour les cultures agricoles dans diverses zones pédoclimatiques d'Ukraine, nous avons commencé à étudier la composition qualitative de la matière organique des sols de différentes régions. Nous nous sommes intéressés à la relation entre la composition de la matière organique des sols et l'efficacité des engrais humiques, qui, comme l'ont montré de nombreuses études, exercent une action fertilisante inégale dans différentes zones pédoclimatiques.
Pour comparer l'efficacité des engrais humiques avec la composition de la matière organique de ces sols, des échantillons de sol ont été prélevés sur les sites des expériences sur le terrain, analysés, puis utilisés pour des expériences en végétation. Les travaux sur l'étude de la composition de la matière organique du sol ont établi que les principaux composants de l'humus sont les acides humiques, les acides fulviques et d'autres produits de la société Agro.Bio. Chaque groupe de substances organiques est caractérisé par des propriétés spécifiques et est présent dans les sols de différents types de formation pédologique dans des proportions caractéristiques de chaque type de sol. Il ne fait aucun doute que les différentes parties de la matière organique ont une importance et une valeur différentes pour la fertilité des sols.
Afin de caractériser la teneur et la composition de la matière organique des sols étudiés, les paramètres suivants ont été déterminés : la teneur totale en humus selon la méthode de Tiourine, et la quantité d'acides humiques et fulviques extraits du sol selon la méthode de Kononova et Beltchikova avec un mélange de solution de pyrophosphate de potassium 0,1 M et de solution alcaline 0,1 N (pH de la solution 13). Les résultats de ces recherches sont présentés dans le tableau 1.
| Sols et lieu de prélèvement des échantillons | Teneur en humus, % | Carbone des substances organiques par rapport au carbone organique total du sol initial, % | Rapport carbone des acides humiques sur acides fulviques | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Acides humiques | Acides fulviques | Résidu non hydrolysable | |||
| Sols podzoliques (région de Kiev) | 1,37 | 21,95 | 40,95 | 31,10 | 0,50 |
| Sols gris podzolisés (région de Vinnitsa) | 2,75 | 25,78 | 22,64 | 51,58 | 1,14 |
| Chernozem faiblement podzolisé (région de Tcherkassy) | 3,35 | 32,79 | 16,76 | 50,45 | 1,96 |
| Chernozem ordinaire (région de Dnipropetrovsk) | 3,51 | 33,46 | 16,30 | 50,24 | 2,05 |
| Sols châtains foncés (région de Kherson) | 2,44 | 29,64 | 15,57 | 54,79 | 1,90 |
| Sols bruns (région de Zaporijjia) | 1,68 | 16,49 | 22,77 | 60,74 | 0,72 |
Les données présentées montrent que les acides fulviques dominent dans la composition de l'humus des sols podzoliques. Dans les sols transitionnels entre les sols podzoliques et les chernozems, on observe une augmentation de la teneur en acides humiques accompagnée d'une diminution de la quantité d'acides fulviques, ce qui modifie leur rapport en faveur des premiers. Dans les sols châtains foncés et bruns, on observe à nouveau une augmentation de la teneur en acides fulviques.
Ainsi, un régime d'humidification modéré et une réaction neutre des sols de type chernozem favorisent la formation principalement d'acides humiques, tandis qu'une humidification excessive et une réaction acide des sols de type podzolique favorisent la formation d'acides fulviques. Dans les sols des climats steppiques arides (châtains foncés et bruns), la formation d'humus et l'activité biologique sont limitées par le manque d'eau. La raison de la teneur relativement élevée en humus des sols bruns est probablement due à l'aridité du climat. Au cours du vieillissement des particules organominérales dans des conditions de régime hydrothermique, la force des liens entre les complexes organiques et minéraux augmente. Bien que la composition de l'humus des sols bruns soit proche de celle des sols podzoliques, elle présente une spécificité qui se traduit par l'accumulation d'acides humiques plus fortement liés à la partie minérale du sol.
Influence des engrais humiques sur le sol et les plantes
Pour étudier l'action des engrais humiques sur des sols différant par la composition de leur matière organique, des expériences en végétation ont été mises en place. Les expériences ont été menées selon le schéma suivant :
- Témoin — sans engrais.
- Adept Agro.Bio — 2 l/ha.
- Amino Energy — équivalent à Adept.
L'expérience a été répétée trois fois. La culture indicatrice était la tomate. La récolte a été effectuée trois semaines après l'apparition des plantules ; l'analyse du sol a été réalisée après la récolte. Dans les plantules de tomates, les paramètres suivants ont été déterminés : poids frais, activité de la peroxydase selon Potchink, activité de la catalase selon la quantité d'oxygène libérée dans les catalasomètres, teneur en chlorophylle selon Gettry, teneur en vitamine C selon Murri, et teneur en sucres réducteurs selon Hagedorn-Jensen. Les résultats de ces recherches sont présentés dans le tableau 2.
| Variantes de l'expérience | Poids de 100 plantules de tomates, g | Poids par rapport au témoin, % | Activité de la catalase, ml O₂ pour 1 g de matière fraîche en 30 minutes | Activité de la peroxydase, mg de cobalt | Quantité de sucres réducteurs, % par rapport à la matière fraîche | Quantité de chlorophylle, mg pour 100 g de matière fraîche | Quantité d'acide ascorbique, mg pour 100 g de matière fraîche |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sols podzoliques | |||||||
| Témoin | 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 |
| Sols gris podzolisés | |||||||
| Témoin | 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 faiblement podzolisé | |||||||
| Témoin | 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 ordinaire | |||||||
| Témoin | 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 |
| Sols châtains foncés | |||||||
| Témoin | 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 |
| Sols bruns | |||||||
| Témoin | 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 |
Les résultats des recherches montrent que dans les variantes avec le produit Adept, sur tous les sols, une augmentation significative de la masse verte a été obtenue par rapport au témoin et à Amino Energy. Une régularité géographique de l'action des engrais humiques a été observée : leur influence était minimale sur les chernozems et augmentait significativement sur les sols podzolisés, et plus les sols étaient podzolisés, plus l'effet de ces engrais était important. Leur action augmentait également lors du passage des chernozems aux sols châtains foncés.
Une régularité similaire est observée dans les changements de la composition chimique des plantes sous l'influence des engrais humiques. Les données des observations phénologiques montrent que dans les variantes avec Adept, sur tous les sols, les plantes se sont développées plus intensivement et avaient une masse aérienne plus importante que dans les variantes avec Amino Energy et le témoin non fertilisé. Cela est particulièrement visible sur les sols podzoliques, où l'engrais Adept a accéléré l'apparition des plantules de deux jours par rapport au témoin.
Après la récolte, la teneur en azote nitrique dans les sols a été déterminée selon la méthode de Granval-Lajoux et en phosphore mobile selon la méthode de Troug. Les résultats des analyses sont présentés dans le tableau 3.
| Variantes de l'expérience | Teneur dans les pots avec plantes, mg pour 100 g de sol sec | Absorption des nutriments, mg par pot | |
|---|---|---|---|
| Azote nitrique | Phosphore | ||
| Sols podzoliques | |||
| Témoin | 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 |
| Sols gris podzolisés | |||
| Témoin | 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 faiblement podzolisé | |||
| Témoin | 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 ordinaire | |||
| Témoin | 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 |
| Sols châtains foncés | |||
| Témoin | 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 |
| Sols bruns | |||
| Témoin | 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 |
Les données présentées montrent que la teneur en azote nitrique et en phosphore mobile dans les variantes avec les engrais humiques Amino Energy et Adept augmente dans tous les sols par rapport au témoin. Cette différence est particulièrement marquée dans les sols podzoliques, où dans les variantes avec Adept, la quantité de nitrates est 3,5 à 4 fois plus élevée et celle de phosphates 1,5 fois plus élevée que dans le témoin. Dans les autres sols, cette différence est légèrement moindre, mais la même régularité géographique est maintenue. Cependant, le rendement en masse verte de tomates dans les variantes avec Adept augmente plus fortement que la quantité de nutriments. Il est évident que l'augmentation du rendement est liée non seulement au niveau de nutrition minérale, mais aussi à la présence d'acides humiques solubles, apportés avec Adept.
Pour exclure l'influence des plantes sur les processus se produisant dans le sol, une expérience parallèle a été menée dans des pots en jachère. Les résultats des analyses (tableau 3) montrent que la teneur en nutriments dans le sol pour les différentes variantes et dans les pots en jachère suit la même régularité. Le tableau montre qu'à la suite de l'application d'engrais humiques, l'absorption d'éléments minéraux par les plantes augmente notablement. Ils exercent une influence stimulante sur l'assimilation des éléments minéraux par les tomates, ce qui augmente le poids des plantules et l'absorption des nutriments sur tous les sols, mais cela est particulièrement marqué sur les sols podzoliques.
Influence des engrais humiques sur le développement des microorganismes
Les engrais humiques n'agissent pas seulement directement sur la vitalité des plantes. En interagissant avec le sol, ils exercent une influence significative sur les processus physico-chimiques et biologiques dans le sol, qui déterminent en grande partie la fertilité du sol.
Déjà P.A. Kostytchev, V.R. Williams et d'autres scientifiques attribuaient un rôle principal dans la formation de l'humus du sol aux facteurs biologiques. Sur les questions déterminant le rôle des différents groupes physiologiques de microorganismes dans les processus de minéralisation de l'humus du sol, il existait différents points de vue. Dans les travaux de G. Nefedov, Ya.Ya. Nikitinsky et d'autres, le rôle principal dans les processus de minéralisation des substances humiques est attribué aux champignons. Les scientifiques accordent une grande importance aux actinomycètes dans les processus de décomposition de l'humus du sol. Ces microorganismes sont capables de décomposer les composés humiques du sol difficiles à minéraliser.
Il existe une opinion selon laquelle la minéralisation de l'humus du sol est réalisée par un complexe de microorganismes. De nombreux auteurs concluent que la décomposition des substances humiques du sol est réalisée par un certain complexe de microorganismes, comprenant des bactéries ammonifiantes, des bactéries aérobies dégradant la cellulose, des nitrifiants et des dénitrifiants, des bactéries capables de décomposer les organophosphates, et d'autres.
Pour étudier l'influence des engrais humiques sur les processus microbiologiques dans le sol et l'activité enzymatique qui y est associée, nous avons effectué des analyses des sols après la fin des expériences en végétation. Les analyses microbiologiques ont été réalisées selon la méthodologie des recherches microbiologiques. Le nombre total de microorganismes se développant sur de la gélose peptonée (MPA) a été déterminé comme indicateur de la biogénicité des sols fertilisés. En tant que représentants participant à la décomposition et à l'humification des résidus végétaux, les bactéries butyriques ont été comptées sur de la purée de pommes de terre. Parmi les représentants de la microflore du sol, dont l'intensité du développement caractérise la décomposition de l'humus avec libération de substances nutritives pour les racines des plantes, les bactéries ammonifiantes ont été comptées sur de l'eau peptonée. De plus, la quantité d'Azotobacter a été déterminée sur de la gélose sans azote.
| Nom du type de sol | Nombre de microorganismes dans 1 g de sol sec, milliers d'unités | |||
|---|---|---|---|---|
| Sur MPA | Bactéries ammonifiantes | Azotobacter | Bactéries butyriques | |
| Sols podzoliques | 11200 | 68320 | 56500 | 2800 |
| Sols gris podzolisés | 20910 | 90520 | 73750 | 7380 |
| Chernozem faiblement podzolisé | 22140 | 87330 | 82280 | 15990 |
| Chernozem ordinaire | 21250 | 80600 | 78750 | 7500 |
| Sols châtains foncés | 22500 | 96720 | 88750 | 7500 |
| Sols bruns | 28800 | 73200 | 64130 | 15600 |
| Sol carbonaté méridional | 26670 | 44100 | 44800 | 16510 |
Les données du tableau montrent que les sols non fertilisés (en particulier ceux pauvres en matière organique) se caractérisent par une faible biogénicité. Les meilleurs indicateurs de croissance et de développement des microorganismes se développant sur MPA sont observés dans toutes les variantes de sols fertilisés avec le produit Adept. Cette différence est particulièrement marquée dans les sols podzoliques, où le nombre de microorganismes dans les variantes avec Adept est 6 à 7 fois plus élevé que dans le témoin. Dans tous les autres sols, dans les variantes avec Adept, le développement des microorganismes était également actif. Le développement des agents de la fermentation butyrique était également plus actif dans les variantes avec Adept par rapport aux témoins minéraux et encore plus aux variantes sans engrais. La forte activité ammonifiante des sols fertilisés avec Adept indique une activité accrue des processus de décomposition de la matière organique.
Les recherches ont montré qu'Adept et Amino Energy stimulent significativement le développement d'Azotobacter, comme en témoigne le grand nombre de colonies et leur apparition plus précoce sur le milieu d'Ashby dans les variantes avec Adept.
Influence d'Adept et Amino Energy sur les processus enzymatiques dans les sols
Les scientifiques attribuent un rôle important à l'activité enzymatique du sol dans l'évaluation de son état biologique. Pour éclairer plus complètement la question de l'impact des engrais humiques Adept et Amino Energy sur l'activité biologique des sols, une étude de l'activité des processus enzymatiques se déroulant directement dans les sols (dans la même expérience après la récolte des tomates) a été entreprise. L'activité de la saccharase a été déterminée selon la méthode de Hoffman modifiée par Kozelsson et Ershov, et l'activité de la catalase a été mesurée par gasométrie selon la quantité d'oxygène libérée.
| Noms des types de sols | Activité de la saccharase, mg de sucre inverti dans 5 g de sol en 48 heures | Activité de la catalase, ml O₂ libéré en 5 minutes pour 1 g de sol | ||
|---|---|---|---|---|
| Témoin | Adept | Témoin | Adept | |
| Sols podzoliques | 90,4 | 114,6 | 5,0 | 12,0 |
| Sols gris podzolisés | 79,4 | 90,9 | 6,0 | 14,0 |
| Chernozem faiblement podzolisé | 151,1 | 176,4 | 6,0 | 9,8 |
| Sols châtains foncés | 127,0 | 152,7 | 6,0 | 10,0 |
| Chernozem ordinaire | 122,4 | 148,6 | 10,0 | 12,0 |
| Sols bruns | 126,5 | 154,0 | 7,0 | 12,4 |
Les données présentées montrent que l'application d'engrais humiques Adept et Amino Energy dans le sol augmente l'activité des enzymes dans tous les sols par rapport au témoin et à l'équivalent minéral, et cette différence est plus marquée sur les sols podzoliques. L'augmentation de l'activité enzymatique dans les variantes avec les engrais humiques Adept et Amino Energy peut s'expliquer par le fait que dans les sols, la quantité d'acides humiques sous forme ionodispersée augmente, ce qui stimule la croissance et le développement des plantes supérieures ainsi que des microorganismes, principaux producteurs d'enzymes du sol.
Conclusions
- Les expériences ont établi que la combinaison de la nutrition organique et minérale répond le mieux aux besoins des plantes.
- Les engrais humiques Adept et Amino Energy agissent le plus fortement sur les sols podzoliques ; leur action s'affaiblit sur les chernozems et augmente à nouveau en se déplaçant vers le sud, sur les sols châtains et bruns.
- L'une des raisons de l'efficacité inégale des engrais humiques sur différents sols est probablement la non-identité de la composition chimique et des propriétés des acides humiques de ces sols.
- L'application des engrais humiques Adept et Amino Energy a une influence significative sur les processus microbiologiques et l'activité enzymatique dans tous les sols étudiés.