Cercetari privind modificarile biologice din sol, dependente de tipul de rotatie

Cercetari privind modificarile biologice din sol, dependente de tipul de rotatie

Fertilitatea, ca insusire fundamentala a solului, este determinata si de activitatea microorganismelor din sol, de procesele si transformarile care au loc la nivelul acestora.

Activitatea biologica a solului (inclusiv cea enzimatica) are un rol important avand in vedere ca aceasta este implicata in degradarea materiei organice (Frankenberger si Dick, 1983).

De asemenea, se afirma ca nivelul activitatii enzimatice poate constitui un indicator al poluarii solurilor cu diferite substante organice sau minerale (Trasar-Cepeda si colab., 2000).

Activitatea biologica, exprimata prin numarul de microorganisme din sol, este superioara in rotatiile unde graul a urmat dupa mazare (278,7 nefertilizat – 286,1mil./1 g sol la fertilizat chimic), datorita recoltarii ei timpurii si compozitiei bogate in proteina a resturilor vegetale. Procesele de descompunere sunt mai avansate la semanatul graului fata de celelalte premergatoare, permitand plantelor de grau sa creasca mai repede in toamna si sa intre mai viguroase in iarna (dupa Ionescu Fl. si colab., 1986).

In monocultura de grau s-a inregistrat un numar scazut de microorganisme (154,4 mil./1 g sol la neingrasat – 170, 858e45i 3 mil./1 g sol la fertilizat chimic). Activitatea scazuta din monocultura este determinata de calitatea mai proasta a materiei organice, forma sub care se gaseste, cat si de reactia mai acida a solului.

In cercetarile efectuate de Eliade si colab. (1977), atat in monocultura de porumb cat si in rotatie, numarul total de microorganisme si numarul de ciuperci este scazut. Acest fapt se poate explica prin faptul ca in urma descompunerii resturilor vegetale rezulta produsi cu actiune toxica asupra microorganismelor, ca de exemplu acizii oxalic si paracumaric. In prezenta acestor substante toxice numai actinomicetele se dezvolta normal fiind chiar stimulate de eliminarea altor grupuri de microorganisme. Aceste rezultate pot fi confirmate de unele opinii formulate de Riviθre si colab., 1960.

Activitatea dehidrogenazica este mai intensa la grau, atat in monocultura cat si in rotatie, ca o consecinta a unei respiratii mai active datorita substantelor energetice (celuloza) din resturile de grau. Acest fapt este posibil datorita recoltarii graului in timpul verii si lucrarii imediate a solului, intensificand procesele biologice de descompunere.

La porumb valorile activitatii dehidrogenazice au scazut, probabil datorita inhibitiei microorganismelor sub influenta substantelor toxice formate in timpul descompunerii resturilor vegetale, dar si datorita recoltarii tarzii.

Stefanic si Sin (1969) au analizat activitatea dehidrogenazica sub mai multe culturi la sfarsitul lunii mai si au constatat ca, aceasta a fost mai mare la porumb si floarea soarelui, urmata de graul din rotatia de 4 ani si mazare, si mai slab la sfecla de zahar si graul din monocultura. Influentele constatate sunt in concordanta cu masa vegetala a speciilor cultivate in momentul efectuarii analizelor, exceptie facand graul care era trecut de inflorit si deci avea activitate rizosferica redusa.

Activitatea dehidrogenazica a solului difera in functie de momentul recoltarii culturii, influentand totodata si evolutia culturii care urmeaza (Stefanic si Sin, 1969). Astfel,dupa recoltarea mazarii, resturile vegetale, usor de descompus, au favorizat o activitate vitala a solului foarte intensa in primele doua saptamani dupa dezmiristire, apoi o descrestere accentuata la sfarsitul lunii iulie si inceputul lunii august, urmata de o noua crestere a acestei activitati, produsa de lucrarea cu cultivatorul pentru distrugerea buruienilor, dar saltul este mult mai redus. Dupa inca o saptamana se restabileste activitatea dehidrogenazica la un nivel foarte redus, care practic se mentine pana la semanatul graului de toamna. O astfel de dinamica a activitatii se constata si in cazul solei cultivate cu grau. Dupa recoltarea porumbului, activitatea de respiratie este redusa, contribuind la aceasta atat lipsa umiditatii din sol, cat si temperatura scazuta. Exista si ani cu conditii favorabile de descompunere a miristii de porumb, si in astfel de situatii, cultura graului care urmeaza, asigura aceleasi productii ca in cazul rotatiei grau dupa grau (dar nu monocultura de grau).

Beck (1975), intr-o experienta de 23 de ani desfasurata in Bavaria, pe sol brun podzolit, a determinat scaderea activitatii dehidrogenazice actuale (fara substrat de glucoza) pana la nivelul ogorului negru permanent. Monocultura de cereale paioase a prezentat o activitate dehidrogenazica mai intensa decat cea de la cartof si sfecla de zahar si mai scazuta decat cea dintr-o pajiste alaturata. Ceea ce a contribuit la aceste diferente a fost si masa radacinilor.

Bolton si colab. (1987) au gasit ca activitatea dehidrogenazica se coreleaza cu consumul de oxigen si cu biomasa solului, in urma unor cercetari efectuate sub diferite ecosisteme aride.

Stefanic si Picu (1986) au determinat potentialul de respiratie al cernoziomului cambic irigat de la I.C.C.P.T. – Fundulea cu scopul de a se aprecia rolul ameliorator pentru fertilitatea solului al unor specii de plante de cultura din diferite rotatii (tabelul 2.3).

Tabelul 2.3

Table 2.3

Activitatea dehidrogenazica a cernoziomului cambic irigat de la I.C.C.P.T.-Fundulea, cultivat in diferite rotatii (Stefanic si Picu, 1986)

TPF, mg/100g sol uscat

Irrigated cambic chernozem dehydrogenase activity at I.C.C.P.T.-Fundulea, cultivated in various crop rotations (Stefanic si Picu, 1986)

TPF, mg/100g dry soil

Analizele au fost efectuate dupa 8 ani de cultivare a solului. Pentru comparatie, experienta cuprinde porumb in monocultura si sole cu lucerna, care dupa fiecare ciclu de 4 ani, intra in rotatie cu celelalte specii anuale. In urma rezultatelor prezentate in tabelul de mai jos, se remarca rolul ameliorator al solei inierbate exprimat prin activitatea dehidrogenazica, iar dintre culturile anuale, graul si floarea-soarelui au stimulat activitatea vitala a solului, celelalte culturi fiind pe ultimul loc, pentru ca prezinta un sistem radicular mai putin fasciculat in orizontul 0 – 20cm.

Activitatea catalazica este mai intensa cu cresterea numerica a microflorei in rizosfera plantelor, cu dezvoltarea radacinii si cu pierderea continua de peri absorbanti. Cantitatea de radacini dezvoltata in orizontul arabil si marimea efectului de rizosfera exprima in ce masura o specie de plante influenteaza mai mult sau mai putin asupra acumularii catalazei in sol.

Gamzikova (1968) a determinat potentialul catalazic al solului de tip cernoziom bogat in humus (7,7%) din regiunea Omsk, sub diferite culturi agricole. Comparativ cu ogorul intelenit (media a fost de 3,67 cm³ oxigen/minut), solul cultivat cu porumb a avut cea mai apropiata valoare (3,62), apoi solul cultivat cu grau (3,48) si cu bob (3,47), activitate mai redusa prezentand solul cultivat cu mazare (3,30).

Vavulo si colab. (1968) au determinat in luna mai, la un sol turbos mlastinit, pe o parcela intelenita, o activitate catalazica de 11,8 ml O₂/1g sol in doua minute, la secara de toamna – 2,7 ml si la cartofi 4,8 ml. Aceste diferente fata de solul intelenit se mentin pe toata perioada de vegetatie.

Beck (1975) a constatat ca activitatea catalazica a scazut in parcelele cultivate in monocultura – sfecla de zahar sau cartof o perioada de 23 de ani, la nivelul valorilor ogorului negru, daca nu au fost administrate ingrasaminte. Rotatia cu cereale a stimulat activitatea si a conservat humusul. Spre deosebire de monoculturile de sfecla de zahar sau cartof, monocultura de cereale a avut o activitate catalazica mai mare, dar inferioara solei inierbate.

Vlasiuk si Lisoval (1968) au analizat influenta unor culturi agricole asupra acumularii catalazei intr-un sol cenusiu inchis podzolit (tabelul 2.4).

Urmarind coeficientii de rizosfera (R/S) se poate trage concluzia ca acumularea catalazei a fost stimulata in cea mai mare masura, de efectul de rizosfera de la sfecla de zahar, apoi de la ovaz, pe ultimele locuri aflandu-se trifoiul, mazarea si graul.

Tabelul 2.4

Table 2.4

Acumularea catalazei in rizosfera si in afara ei la cateva culturi agricole

( dupa Vlasiuk si Lisoval, 1968, citati de Kiss S., Stefanic Gh. si altii, 1991) - Oxigen, cm³/1 g sol uscat

Catalase acumulation in and out the rhizosphere on several crops (after Vlasiuk and Lisoval, 1968, quotation by Kiss S., Stefanic Gh. and al., 1991) - Oxigen, cm³/1 g dry soil

Dupa cercetarile efectuate de Eliade si colab, 1977, activitatea catalazica a avut valori ridicate la monocultura de grau si rotatie (173 – 197 cm³O₂) si valori scazute la porumb (145 – 153 cm³O₂).

Stefanic si Draghicioiu, in 1984, au cercetat efectele unui asolament de 25 ani asupra starii biologice a cernoziomului cambic de la I.C.C.P.T. – Fundulea  (tabelul 2.5).

Tabelul 2.5

Table 2.5

Influenta tipului de rotatie a culturilor asupra unor insusiri biologice ale cernoziomului cambic (ICCPT – Fundulea, jud. Calarasi)

(dupa Stefanic si Draghicioiu, 1984)

The influence of crop rotation on some biological features of cambic chernozem (ICCPT – Fundulea, district Calarasi) (after Stefanic and Draghicioiu, 1984)

Astfel, se constata ca in solul de sub graul din rotatia de 3 ani (grau – porumb – sfecla de zahar), atat potentialul de respiratie cat si cel catalazic sunt mai mari ceea ce semnifica existenta unor procese vitale mai intense si o aerare mai buna a solului. Diferentele intre celelalte rotatii si in monocultura de grau sunt nesemnificative atat in ceea ce priveste potentialul de respiratie cat si cel catalazic.

Activitatea zaharazica. La ICCPT – Fundulea, intr-o experienta cu o durata de 20 ani, a fost analizat nivelul potentialului de respiratie si zaharazic al solului in monoculturi, comparativ cu solul de sub grau in rotatia de 3 ani (tabelul 2.6).

Analizand datele tabelului 2.6, nivelul vital al solului este la fel, in monoculturile de soia, grau si porumb, si mai scazut in solul de sub graul din rotatie.

Potentialul zaharazic a fost mai mare in solul de sub graul din rotatie, scazand la monocultura de porumb, de grau si de soia.

Tabelul 2.6

Table 2.6

Influenta monoculturii indelungate, a rotatiei de 3 ani (soia, grau, porumb) asupra unor potentiale biologice ale cernoziomului cambic de la ICCPT – Fundulea (Stefanic si Sin, 1979)

The influence of long-term monoculture and three year rotation (soybean, wheat, corn) on some biological potentials of cambic chernozem from ICCPT – Fundulea (Stefanic and Sin, 1979)

Activitatea zaharazica este mai mare in rizosfera plantelor, dupa unii cercetatori ca, Vlasiuk si colab (1957), Voets si Dedeken (1966).

Dupa Stefanic si Dumitru (1970), cercetarile efectuate pe un cernoziom cambic dovedesc ca in timpul vegetatiei graului acumularea zaharazei nu a fost cu mult mai intensa in rizosfera decat in sol (R/S = 1,00-1,05 la preanspicare; 0,96-1,01 la inflorire pe adancimea 0-30 cm), raportul pastrandu-se si spre faza de coacere a graului.

Intr-o alta experienta amplasata pe cernoziomul cambic de la I.C.C.P.T. – Fundulea, Stefanic si Picu in 1986 au analizat influenta plantei cultivate si a rotatiei asupra activitatii zaharazice (tabelul 2.7). Se observa ca solul cultivat cu lucerna si ierburi perene favorizeaza cea mai inalta acumulare a zaharazei in sol. Graul si floarea-soarelui, indiferent de rotatia in care se afla, sunt pe locul secund prin stimularea activitatii zaharazice. Porumbul, indiferent ca este in monocultura sau in rotatie de 3 ani, se gaseste la nivel asemanator cu sfecla de zahar sau cu soia si la nivel inferior fata de celelalte specii cultivate.

Tabelul 2.7

Table 2.7

Influenta speciei cultivate si a rotatiei asupra activitatii zaharazice (Stefanic si Picu, 1986)

The influence of cultivated species and crop rotation on saccharasic activity (Stefanic and Picu, 1986)

Activitatea ureazica. Kuprevici (1951) a stabilit ca solurile bogate in humus prezinta o activitate ureazica inalta.

Vlasiuk si colab (1956) au analizat probe de sol din rizosfera mai multor specii de plante si au constatat ca in rizosfera mazarii exista un continut mai important de ureaza, decat in rizosfera graului, 0,61 mg N/1 g sol fata de 0,41 mg N/1 g sol. Comparand solul rizosferic cu solul neinfluentat de radacini se observa in cazul graului un efect de rizosfera de 2,5 spre deosebire de mazare unde raportul a fost de numai 2,18. Acest rezultat poate fi explicat prin faptul ca solul nerizosferic nu a fost suficient de departat de radacinile mazarii si prin urmare a beneficiat de exudatele radacinilor, ceea ce prin calcul micsoreaza valoarea reala a rezultatului.

Dubovenko si Ulasevici (1968) au analizat activitatea ureazica din jurul radacinilor de ovaz, lupin si grau si cea din solul nerizosferic, in experiente de camp. Rezultatele indica faptul ca efectul de rizosfera la lupin este superior ovazului si graului de toamna avand si o activitate ureazica mai intensa fata de celelalte doua culturi. In faza de coacere efectul de rizosfera a scazut in cazul celor trei culturi chiar sub nivelul efectului de rizosfera de la inceputul vegetatiei, acest fapt concorda cu dinamica exudatelor radicelare, care se reduc considerabil la maturitatea plantelor. Activitatea ureazica a scazut in cazul ovazului si graului de toamna, si a crescut in cazul lupinului.

Stefanic si Dumitru (1970) au determinat activitatea ureazica la solul din rizosfera graului si la solul nerizosferic in diferite faze de vegetatie. Pana in faza de inflorit se constata o acumulare enzimatica atat in solul rizosferic cat si in cel nerizosferic (103 – 104 mg NH₄/100 g sol uscat in rizosfera si 86 – 99 mg NH₄/100 g sol uscat in solul nerizosferic pe adancimea de 0 – 30 cm). In faza de maturare a graului se constata o scadere a activitatii ureazice atat in rizosfera cat si in sol (53 – 55 mg NH₄/100 g sol, respectiv 69 – 71 mg NH₄/100 g sol).

Intr-o alta experienta, Stefanic si Picu (1988) au determinat activitatea ureazica in variantele de cultivare a porumbului dupa diferite premergatoare si in diferite rotatii, astfel: porumb (monocultura), porumb in rotatii de 2, 3 si 4 ani si porumb dupa lucerniera de 2, 4 si 5 ani. Activitatea ureazica nu a variat semnificativ in functie de planta premergatoare sau durata rotatiei culturilor. La data recoltarii graului de toamna, s-a inregistrat o activitate ureazica mai intensa la lucerna, urmata de soia si floarea soarelui, scazand la sfecla de zahar.

Comparand influenta mai multor culturi agricole, cu ogorul intelenit, asupra activitatii ureazice a solului, Gamzikova (1968) remarca influenta stimulatoare a leguminoaselor (mazare si bob) si a porumbului asupra acumularii enzimatice in sol si mai slaba a graului comparativ cu ogorul intelenit. Graul in rotatie cu leguminoase si porumb, desi prezinta o activitate ureazica mai redusa comparativ cu efectul plantelor premergatoare, in raport cu ogorul intelenit determina valori ceva mai ridicate (tabelul 2.8).

Kozlov (1964) a comparat nivelurile activitatii ureazice stabilite la diferite culturi intr-un sol de silvostepa pseudogleizat (din regiunea Irkutk) si a constatat valori de 0,5 – 0,7 mg N/g de sol pentru graul de primavara, varza, cartofi si tomate, precum si valori mai ridicate la pasune si la porumb (de 0,93, respectiv 1,12 mg N/1 g de sol).

Din cercetarile lui Zahan si colab. (1971), ca si ale lui Stefanic si Sin (1969) se desprinde concluzia ca evolutia cantitatii de ureaza acumulata dupa plantele premergatoare este aproximativ asemanatoare indiferent de tipul plantei, iar ceea ce isi pune amprenta asupra activitatii ureazice este efectul de rizosfera al plantei de la care se recolteaza probe de sol pentru analiza.

Tabelul 2.8

Table 2.8

Influenta directa si remanenta a plantelor de cultura asupra activitatii ureazice a solului in orizontul 0 – 30 cm (prelucrare dupa rezultatele publicate de Gamzikova, 1968) - NH₃ mg/1 g sol uscat

The direct and rezidual influence of culture plants on soil ureasic activity in 0 – 30 cm depth (refinement after published results by Gamzikova, 1968) – NH₃ mg/1 g dry soil

Activitatea fosfatazica. Mai multi cercetatori ca: Gheller si Dobrotvorskaia (1961), Voets si Dedeken (1966), Vlasiuk si Lisoval (1957, 1968) au constatat ca activitatea fosfatazica este mai intensa in rizosfera plantelor decat in solul nerizosferic.

In general, leguminoasele prezinta o activitate fosfatazica buna (trifoi anul I – 4,32 P₂O₅, mg/100 g sol uscat; mazare – 3,90 P₂O₅, mg/100 g sol uscat; mazariche – 3,74 P₂O₅, mg/100 g sol uscat), dupa care urmeaza sfecla de zahar cu 3,53 P₂O₅, mg/100 g sol uscat, graul si porumbul cu 3,48 P₂O₅, mg/100 g sol uscat (dupa Vlasiuk si Lisoval, 1968).

Zahan si colab (1971) au observat cresteri de activitate fosfatazica de la semanatul graului spre maturitatea sa, dar asemanatoare in toate rotatiile. O confirmare a concluziei ca planta premergatoare nu influenteaza in mod hotarator nivelul acumularii fosfatazei la cultura succesiva o gasim si in cercetarile lui Stefanic si Sin (1969). Acestia au constatat ca, activitatea fosfatazica a scazut foarte mult in prima luna de la dezmiristirea mazarii si graului apoi a crescut, pana la semanatul graului ajungand la nivelul initial. La porumb, activitatea fosfatazica s-a mentinut la acelasi nivel, similar cu cel atins la mazare si grau. Prin urmare, graul, indiferent dupa care cultura vine in rotatie, gaseste in sol aproximativ acelasi nivel de fosfataza acumulata.

Experimentarea pe durata mai multor ani, pe cernoziomul cambic irigat de la I.C.C.P.T. – Fundulea a condus la constatarea ca s-a acumulat mai multa fosfataza in sol unde s-a semanat porumb dupa lucerniera de 3 – 4 ani, iar mai putin s-a acumulat in rotatia grau – porumb si porumb in rotatie de 2 ani cu Lolium multiflorum (Stefanic si Picu, 1988).