Cultivarea biologică biologică: amelioratori ai randamentului, biostimulanți și soluții bioeficiente

Solul vegetal sănătos este un sistem special (ecosistem) care este capabil să furnizeze plantele în mod natural, prin propria ordine, legile sale, propria sa vitalitate. Pe de altă parte, pe parcursul agriculturii intensive, acordându-se atenție randamentului și randamentului, nutriției plantelor, fertilității așteptate, dar și protecției plantelor se poate realiza extern, cu îngrășăminte, alte produse chimice de protecție a plantelor, într-un mod artificial. Datorită posibilelor consecințe ecologice negative, se răspândesc potențiatori ai culturilor, îngrășăminte bio sau bacteriene și produse biostimulante, care conțin, de asemenea, microorganisme vii sau substanțele lor, enzime și extracte. În lucrarea bazată pe cultivarea biologică, rolul omului este de a interveni în ordinea naturii într-un mod bioeficient ecologic și durabil în ceea ce privește sistemul în sine, ca parte a ecosistemului.

Diversitatea microbiană și solul viu sub picioarele noastre

Dimensiunea terenurilor arabile pe cap de locuitor a scăzut de la 0,4 ha în anii 1960 la 0,2 ha în prezent. Motivele principale ale acestui fapt sunt rapoartele internaționale care indică creșterea populației, deci pierderea terenurilor arabile din cauza infrastructurii și transportului urban și a impactului negativ uman (antropogen). În același timp, a devenit clar că prezența și funcționalitatea microorganismelor benefice din sol reprezintă un interes atât de important pentru sol, pentru agricultură și pentru mediu, încât nu poate fi omis. Fără organisme din rețeaua alimentară, solul nu ar putea juca rolul unui furnizor de nutrienți și al unui tampon împotriva daunelor asupra mediului, care este de o importanță primordială pentru durabilitate, pentru o gestionare optimă a energiei solului. Prin urmare, este necesar să se monitorizeze periodic abundența, diversitatea speciilor (diversitatea) și funcționarea (funcționarea) organismelor solului, în special a microorganismelor, în evaluările stării mediului.

Formarea și distrugerea solului

Datele din literatură variază de la 200 la 1000 de ani pentru perioada necesară pentru a forma un nou strat vegetal gros de 2,5 cm grosime în condiții naturale (conform datelor FAO). Cu toate acestea, în aproximativ 200 de ani de industrializare intensă, 0,5 milioane de zone din Europa au devenit poluate. În plus, 12% (115 milioane de hectare) din terenul arabil este amenințat de eroziunea apei și 6% (42 milioane ha) de eroziunea eoliană. 42% din solurile europene au un conținut de materie organică mai mic de 2%, ceea ce reprezintă o amenințare pentru fertilitatea solului în fața schimbărilor climatice globale, în special în sudul Europei. Pentru regiunile mediteraneene, EIP AGRI al Uniunii Europene Programul FOCUS a creat, de asemenea, un program de lucru specific pentru conservarea materiei organice, intitulat „Materia organică a solului în regiunile mediteraneene”, în care profesioniștii și fermierii au dezvoltat soluții eficiente (https://ec.europa.eu/eip/agriculture/ro/content/eip-agri-focus-group-soil-organic-matter-content-mediterranean-regions-final-report).

Epuizarea stocurilor de carbon din sol este cauzată și de creșterea activității biologice datorată schimbărilor climatice. Creșterea prevăzută a temperaturii de 2,0-6,3 o C va crește și mai mult cererea de apă din agricultură din cauza precipitațiilor mai puține și a secetei crescute. Sunt necesare noi culturi agricole cu o capacitate remarcabilă de utilizare a apei și a nutrienților pentru a utiliza mai bine capacitatea microbiologică a solurilor. Microorganismele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a reduce sau elimina utilizarea îngrășămintelor și pesticidelor și, astfel, să sporească atenția bazată pe ecosistem la procesele biologice naturale.

Tabelul prezintă factorii de mediu care pun în pericol activitatea biologică a solului.

Factorii de mediu care pun în pericol viața solului și activitatea biologică a solului și identificarea lor prin examinarea proprietăților solului

Calitatea solului și biodiversitatea

Nu este suficient să se caracterizeze viața solului numai prin indicatori cantitativi. Reaprovizionarea materiei organice este deja clară atunci când luăm în considerare capacitatea regenerabilă condiționată a solului. Humusul organic sub orice formă poate crește numărul de organisme degradabile și, prin urmare, cerințele privind fertilitatea solului în ceea ce privește cantitatea, dar modul în care compoziția se schimbă calitativ este, de obicei, acordată puțină atenție. Pe lângă cantitate, ar trebui să se știe și ce schimbări microbiologice au loc cu substanțele introduse. Ce specii, ce substanțe nutritive pot utiliza, au enzime metabolice vitale degradabile sau alte, pot fi mediate de alte condiții de mediu ... etc.? Funcționalitatea biologică este o proprietate importantă cu care capacitatea de tamponare a solurilor, care protejează sau reface factorii de mediu (stres) sau așa-numitul starea de sănătate departe de microbii patogeni de origine a solului poate fi, de asemenea, detectată.

În absența gunoiului de grajd, ne putem baza și pe utilizarea altor materii organice (așa-numita „alternativă”). Astfel de aditivi pentru sol pot fi composturi utilizând deșeuri agricole, enzime produse anaerob sau din producția de biogaz. Plasându-le pe terenuri agricole, dar așa-numitele proceduri pentru injectarea nămolurilor reziduale (municipale) de epurare în soluri, ținând seama de calitatea alimentelor și considerațiile de siguranță sau de limitele metalelor grele. Principalele beneficii ale unei astfel de depuneri alternative de materie organică sunt îmbunătățirea accesului la nutrienți și apă în soluri, care are un efect pozitiv indirect, adică îmbunătățește activitatea biologică a solului.

Cu toate acestea, pe lângă beneficiile pe termen scurt, există și alte consecințe pentru utilizarea pe termen lung. Care sunt acestea?

În timpul utilizării pe termen lung, elementele care sunt numite oligoelemente în doze optime pot deveni periculoase deoarece sunt necesare doar în cantități mici. Cu toate acestea, atunci când sunt îmbogățite, ele se comportă deja ca metale grele și pot provoca simptome toxice în lanțul alimentar sol-plantă-animal-om (55 din aproximativ 90 de elemente din Tabelul periodic al elementelor).

Ca urmare a cantității crescute de „alimente ușoare”, adică a cantității de substanțe nutritive care pot fi absorbite, plantele aleg și soluția mai ușoară. Există o reducere clară și, în multe cazuri, ireversibilă (ireversibilă) a proporției de simbioze utile. Acest lucru ar putea fi detectat și în ciupercile micorizice și în bacteriile biologice care leagă azotul (N), care promovează absorbția fosforului (P). Gradul de simbioză utilă a scăzut datorită introducerii îngrășămintelor organice sau anorganice (îngrășăminte), deoarece planta a primit deja din exterior macroelementele (N, P, K), care sunt alimentele sale principale.

Găsim o tendință opusă microorganismelor simbionte utile la potențiali agenți patogeni, de ex. asa numitul „Titrul coli” poate crește, de asemenea, sau numărul altor bacterii enterice (intestinale), în special spori viabili, poate crește. Incidența și riscul potențialilor agenți patogeni cresc pe solurile acidificate datorită aplicării intensive a îngrășămintelor.

Evoluția diversității rasiale poate fi examinată în termeni de cantitate și calitate. Atât aportul de nutrienți pe termen lung, cât și îmbogățirea treptată a metalelor grele reduc cantitatea de bacterii Rhizobium care leagă N2 biologic și, de asemenea, le afectează viabilitatea. După o anumită perioadă de acțiune, utilizare continuă și pe termen lung, putem ajunge la punctul în care aceste microorganisme benefice sunt fie dispărute din sol, fie, dacă rămân, funcționalitatea lor (de exemplu, simbioză, recunoașterea gazdei sau capacitatea de legare a N) încetează .

În solurile agricole cu structură degradată și condiții nutritive precare, adăugarea de nămoluri de canalizare cu un conținut ridicat de materie organică este favorabilă pentru o anumită perioadă de timp, până la 200 mgkg -1 Zn. În același timp, există o scădere treptată a diversității și a activității microbiene în solul pădurii. Dacă cantitatea de zinc (Zn) metal greu a atins limita de 300 mg/kg în sol, atunci pierderea completă a legării biologice naturale a azotului biologic a avut loc în toate solurile testate.

Acest lucru este ilustrat în următorul grafic.

Scăderea numărului (diversitatea speciilor) de bacterii Rhizobium capabile de fixare biologică a azotului datorită eliminării nămolului de epurare de 16 ani și îmbogățirii metalului greu Zn (În proiectul EU-Kp4-STEP)

Necesitatea tratamentelor microbiologice și a inoculărilor solului

Cantitatea și calitatea materiei organice din soluri, ca una dintre cele mai importante condiții, trebuie monitorizate constant. Fără materie organică, funcționalitatea naturală și fertilitatea solului nu pot fi menținute și nu pot fi asigurate decât prin înlocuirea continuă a nutrienților prin mijloace artificiale și artificiale.

Această activitate biologică naturală este adesea afectată în timpul factorilor de stres de mediu. Este înșelător faptul că efectele benefice inițiale ale substanțelor organice alternative asupra anumitor microorganisme pot fi nefavorabile chiar și atunci când sunt aplicate imediat, dar acest lucru este și mai pronunțat în cazul tratamentelor solului pe termen lung și continuu.

Cu monitorizarea regulată a solurilor, se pot stabili efectele favorabile, temporar favorabile și cu unele tratamente, care se deteriorează continuu. S-a demonstrat că bacteriile și ciupercile Symbiont, care sunt utile și oferă plantei nutrienți și o toleranță mai bună la condițiile de stres din mediul înconjurător, sunt deosebit de sensibile la condițiile solului. Astfel, activitatea utilă (numărul de microorganisme) poate fi, de asemenea, foarte redusă. De exemplu, unele erbicide utilizate în condiții agricole intensive reduc, de asemenea, numărul total de microbi care pot fi cultivate în sol și numărul de bacterii libere care fixează azotul. Apele uzate care conțin cantități mari de substanțe nutritive pot crește de zece ori numărul total de germeni, dar dacă se adaugă aceeași cantitate de erbicid în paralel, nu va exista o creștere a numărului de celule microbiene, iar numărul de germeni martor va scădea la o cincime în comparație cu solul fără substanțe chimice.

Cu toate acestea, ciupercile și bacteriile care formează spori sunt relativ mai puțin sensibile la aceste tratamente ale solului. Rezultă că sensibilitatea fiecărui grup de microorganisme este diferită. Cu toate acestea, rezultatele arată care microorganisme trebuie completate într-un anumit sol în timpul inoculării microbiene.

Deoarece numărul de bacterii capabile de legare biologică a azotului este cea mai variabilă proprietate a solului, nu este o coincidență faptul că majoritatea vaccinurilor comerciale domestice conțin un anumit tip de bacterie care leagă azotul. Speciile Azotobacter non-simbionte, care trăiesc liber, apar mai ales în așa-numitele „Îngrășăminte bacteriene” și membri ai genului Azospirillum coexistând cu cerealele monocotiledonate, care sunt capabile de simbioză asociativă. Aceste bacterii sunt întotdeauna necesare sau pot fi necesare în soluri, deoarece lipsa de azot este unul dintre cele mai mari obstacole în calea manifestării fertilității solului. Pe măsură ce valoarea raportului carbon-azot (C: N) se îmbunătățește, adică la o valoare în jurul valorii de C: N = 12, descompunerea materiei organice și, odată cu aceasta, activitatea microbiană și capacitatea de a crește cresc doar. Bacteriile care leagă azotul fac parte din vitalizarea solurilor degradate și îmbunătățesc regenerarea solului și capacitatea regenerabilă.

În plus față de eliminarea azotului, microorganismele care îmbunătățesc absorbția fosforului oferă, de asemenea, o altă componentă majoră a vaccinurilor. De asemenea, bacteriile și ciupercile pot îmbunătăți solubilitatea fosforului, care se leagă puternic de mineralele argiloase și, prin urmare, este greu de absorbit. Cu toate acestea, numărul bacteriilor care formează spori poate scădea, de asemenea, ca urmare a tratamentelor cu erbicide. Din acest motiv, vaccinurile pot conține, de asemenea, microbi solubilizatori P-solubili în spori.

Modificări ale numărului de germeni cultivabili ai unor grupuri microbiene datorită utilizării erbicidului cu clorosulfuron pentru combaterea apelor uzate cu materii organice ridicate și a buruienilor din cereale din sol

Astfel, se poate observa că sunt necesare studii preliminare și un fel de monitorizare a solului pentru a judeca calitatea unui sol, capacitatea acestuia de a furniza substanțe nutritive și cantitatea și funcționalitatea microorganismelor implicate în acesta. Acest lucru este justificat în special în solurile sărace în materie organică, degradate sau contaminate, unde restaurarea funcțiilor adecvate ale solului este posibilă numai cu tratamente fizico-chimice și/sau biologice adecvate.