Response of Microbial Activities in Soil to Various Organic and Mineral Amendments as an Indicator of Soil Quality

Resumo

O artigo apresentado trata da análise das potenciais diferenças entre a aplicação de composto de resíduo orgânico (CBD), vermicomposto (CVER) e fertilizante mineral (FM; 27% de N) afetando a qualidade do solo arável por meio da influência na atividade microbiana. Os tipos selecionados de composto representam alternativas aos fertilizantes orgânicos convencionais, que, no entanto, não estão disponíveis para agricultores tchecos e eslovacos em quantidades suficientes. Sua comparação mútua e a comparação com fertilizantes orgânicos visam fornecer aos agricultores mais informações sobre sua influência no solo arável e, assim, dar-lhes a possibilidade de decidir sobre as emendas mais adequadas. Para demonstrar o efeito dessas emendas, seis variantes foram preparadas: uma sem adição de fertilizantes; duas variantes com adição de 40 Mg/ha de CVER e CBD; uma variante com adição de dose dupla de CVER (80 Mg/ha), e as duas variantes restantes foram fertilizadas apenas com FM (0,22 Mg/ha) e com a combinação de CVER (0,20 Mg/ha) e FM (0,11 Mg/ha). Respiração induzida por substrato (RIS), respiração basal (RB), carbono microbiano (Cmic) e atividades enzimáticas (hidrólise do diacetato de fluoresceína – FDA, atividade da desidrogenase – DHA e atividade da fosfatase – FA) foram usadas para avaliar o efeito da aplicação de CBD, CVER e FM na qualidade do solo. Ambas as emendas orgânicas e minerais afetaram RB e RIS. As maiores taxas de RB e RIS foram encontradas nas variantes com aplicação de composto (CVER e CBD). Todas as variantes tratadas com fertilizante mineral apresentaram o menor nível de atividades enzimáticas; cerca de 30% menor em comparação com as variantes onde CVER, CBD e a combinação de FM e CVER foram aplicados. Encontramos diferenças insignificantes entre os tipos individuais de composto. Mais importante, comparamos a situação no início do experimento e após seu término. Verificou-se que a aplicação de fertilizantes minerais levou automaticamente à deterioração de todos os parâmetros enzimáticos, em média mais de 25%, em comparação com a situação no início do experimento. No entanto, quando a dose de fertilizante mineral foi suplementada com emendas orgânicas (CVER), esse efeito negativo foi eliminado ou significativamente reduzido. Além disso, ambos os compostos (CVER e CBD) afetaram positivamente a produção de biomassa vegetal, que atingiu um nível de produção aumentado pelo FM. Os resultados mostraram claramente que a aplicação de ambos os tipos de composto pode ser usada para melhorar a qualidade do solo na agricultura.

Abstract

The presented paper deals with the analysis of potential differences between organic waste compost (CBD), vermicompost (CVER) and mineral fertilizer (MF; 27% of N) applications affecting the quality of arable soil by influencing microbial activity therein. The selected types of compost represent alternatives to conventional organic fertilizers, which are, however, not available to Czech and Slovak farmers in sufficient amounts. Their mutual comparison and the comparison with organic fertilizers aim to provide farmers further information about their influence on arable land and thus to give them the possibility of deciding on the most suitable amendments. To demonstrate the effect of these amendments, six variants were prepared: one without the addition of fertilizers; two variants with the addition of 40 Mg/ha of CVER and CBD; one variant with the addition of double dosed CVER (80 Mg/ha), and the remaining two variants were fertilized only with MF (0.22 Mg/ha) and with the combination of CVER (0.20 Mg/ha) and MF (0.11 Mg/ha). Substrate induced respiration (SIR), basal respiration (BS), microbial carbon (Cmic) and enzymatic activities (hydrolysis of fluorescein diacetate—FDA, dehydrogenase activity—DHA, and phosphatase activity—PA) were used to evaluate the effect of CBD, CVER and MF application on the soil quality. Both organic and mineral amendments affected BS and SIR. The highest BS and SIR rates were found in variants with compost application (CVER and CBD). All variants treated with the mineral fertilizer showed the lowest level of enzyme activities; lower by about 30% in comparison with variants where CVER, CBD and the combination of MF and CVER were applied. We found insignificant differences between the individual types of compost. More importantly, we compared the situation at the beginning of the experiment and after its end. It was found that the application of mineral fertilizers automatically led to the deterioration of all enzymatic parameters, on average by more than 25%, as compared with the situation at the beginning of the experiment. However, when the mineral fertilizer dose was supplemented with organic amendments (CVER), this negative effect was eliminated or significantly reduced. Furthermore, both composts (CVER and CBD) positively affected plant biomass production, which reached a level of production enhanced by the MF. Results clearly showed that the application of both compost types could be used to improve soil quality in agriculture.