Organic and synthetic fertility amendments influence soil microbial, physical and chemical properties on organic and conventional farms

Resumo

Foram realizados experimentos de campo para examinar os efeitos dos aditivos orgânicos e sintéticos de fertilidade do solo nas comunidades microbianas e nas propriedades físicas e químicas do solo em três fazendas de hortaliças orgânicas e três convencionais na Virgínia e em Maryland em 1996 e 1997. Dois tratamentos, incluindo um corretivo orgânico alternativo do solo (lixo de algodão compostado, resíduos de quintal compostados ou esterco de gado) ou um corretivo sintético do solo (fertilizante) foram aplicados a três parcelas replicadas em cada local de campo. O histórico e o tempo de produção afetaram as densidades de propágulos de espécies de Trichoderma, que permaneceram mais altas em solos de fazendas orgânicas. As densidades de propágulos de espécies de Trichoderma, microrganismos termofílicos e bactérias entéricas também foram detectadas em maior número em solos corrigidos com aditivos alternativos do que sintéticos, enquanto as densidades de propágulos de espécies de Phytophthora e Pythium foram menores em solos corrigidos com aditivos de fertilidade alternativos do que sintéticos. As concentrações de Ca, K, Mg e Mn foram maiores nos solos corrigidos com aditivos de fertilidade alternativos do que sintéticos. As correlações canônicas e as análises de componentes principais indicaram uma correlação significativa entre esses fatores químicos do solo e as comunidades biológicas. As correlações canônicas de primeira ordem foram mais negativas em campos com histórico convencional e uso de fertilizantes sintéticos, enquanto as correlações canônicas foram mais positivas em campos com histórico de produção orgânica e corretivos alternativos do solo. No primeiro ano, os rendimentos do milho ou do melão não foram diferentes no solo corrigido com aditivos sintéticos ou orgânicos em quatro das seis fazendas. No segundo ano, quando todos os produtores plantaram tomates, a produtividade foi maior nas fazendas com histórico de produção orgânica, independentemente do tipo de correção do solo. Os aditivos alternativos de fertilidade, o aumento dos microrganismos benéficos do solo, a redução das populações de patógenos, o aumento da matéria orgânica do solo, do carbono total e da capacidade de troca catiônica (CTC) e a redução da densidade aparente melhoraram a qualidade do solo.

Abstract

Field experiments were conducted to examine the effects of organic and synthetic soil fertility amendments on soil microbial communities and soil physical and chemical properties at three organic and three conventional vegetable farms in Virginia and Maryland in 1996 and 1997. Two treatments, including either an alternative organic soil amendment (composted cotton-gin trash, composted yard waste, or cattle manure) or synthetic soil amendment (fertilizer) were applied to three replicated plots at each grower field location. Production history and time affected propagule densities of Trichoderma species which remained higher in soils from organic farms. Propagule densities of Trichoderma species, thermophilic microorganisms, and enteric bacteria were also detected in greater numbers in soils amended with alternative than synthetic amendments, whereas propagule densities of Phytophthora and Pythium species were lower in soils amended with alternative than synthetic fertility amendments. Concentrations of Ca, K, Mg, and Mn were higher in soils amended with alternative than synthetic fertility amendments. Canonical correlations and principle component analyses indicated significant correlation between these soil chemical factors and the biological communities. First-order canonical correlations were more negative in fields with a conventional history, and use of synthetic fertilizers, whereas canonical correlations were more positive in fields with a history of organic production and alternative soil amendments. In the first year, yields of corn or melon were not different in soil amended with either synthetic or organic amendments at four of six farms. In the second year, when all growers planted tomatoes, yields were higher on farms with a history of organic production, regardless of soil amendment type. Alternative fertility amendments, enhanced beneficial soil microorganisms reduced pathogen populations, increased soil organic matter, total carbon, and cation exchange capacity (CEC), and lowered bulk density thus improving soil quality.