REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT CERCETĂRI PRIVIND … · Specia reprezintă unitatea descriptivă...
Transcript of REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT CERCETĂRI PRIVIND … · Specia reprezintă unitatea descriptivă...
UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ CLUJ – NAPOCA
ŞCOALA DOCTORALĂ FACULTATEA DE AGRICULTURĂ
ŞANDOR Gh. MIGNON SEVERUS
REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT
CERCETĂRI PRIVIND UNELE ASPECTE ALE
BIODIVERSITĂŢII ÎN LEGĂTURĂ CU STAREA DE
FERTILITATE A SOLURILOR
Conducător ştiinţific:
Prof. dr. MIHAI RUSU
Cluj - Napoca
2009
215
INTRODUCERE
Planul global de acţiune adoptat la Conferinţa Naţiunilor Unite pentru Mediu şi
Dezvoltare de la Rio de Janeiro, din anul 1992, şi denumit sugestiv Agenda 21 cheamă
statele semnatare la acţiuni menite să reducă impactul activităţilor umane asupra mediului
şi să asigure generaţiilor viitoare resursele necesare vieţii.
Solul se constituie ca şi componenta de bază a ecosistemelor terestre, fiind direct
implicat în procesele ce asigură funcţionalitatea acestora: fluxul de energie, circulaţia si
transformarea apei şi nutrienţilor, schimbul de gaze, descompunerea materiei organice,
dinamica trofică care reglează biodiversitatea şi alte caracteristici ale biocenozei edafice.
Importanţa organismelor solului în pedogeneză şi în menţinerea fertilităţii solului a
fost recunoscută de multă vreme însă suportul pentru cercetarea ştiinţifică a relaţiei dintre
organismele din sol şi procesele fizico-chimice ce se desfăşoară la acest nivel au fost,
până recent, extrem de timide.
Dezideratul agriculturii secolului XXI este asigurarea durabilităţii
agroecosistemelor printr-un management bazat pe principii ecologice. Managementul
integrat al fertilităţii solurilor trebuie să ia în considerare biodiversitatea solului,
condiţiile climatice, materia organică din sol şi, evident, implicarea fermierului.
Scopul cercetărilor care fac obiectul prezentei teze de doctorat a fost de evaluare a
implicării şi rolului biodiversităţii solului în descompunerea şi mineralizarea a două
surse organice, des folosite ca şi îngrăşământ în agricultură, gunoiul de grajd
semifermentat şi paiele de orz. Biodiversitatea solului a fost controlată şi manipulată în
experimente de tip microcosmos şi mezocosmos, în laborator şi în teren, iar
descompunerea şi mineralizarea îngrăşămintelor organice a fost urmărită şi evaluată prin
metode specifice. În acelaşi timp, a fost studiată dinamica unor parametrii biologici şi
chimici relevanţi pentru fertilitate, cu scopul de a stabili influenţa diversităţii biologice
asupra acestora.
216
I. STADIUL CERCETĂRILOR PRIVIND RELAŢIA DINTRE FERTILITATE
ŞI BIODIVERSITATEA SOLURILOR
1.1. CONCEPTE PRIVIND FERTILITATEA ŞI CALITATEA SOLURILOR
Solul este una dintre cele mai importante resurse naturale ale Terrei, fiind poziţionat
la interfaţa litosferei cu biosfera, atmosfera şi hidrosfera. Chiar dacă s-a constituit ca şi
obiect de studiu încă din antichitate, complexitatea organizatorică şi funcţională a acestui
sistem oferă încă un teren propice cercetării ştiinţifice, explorarea dinamicii şi diversităţii
acestei resurse putând încă oferi satisfacţii deosebite acelora care vor să-i descopere
necunoscutele.
1.1.1. Noţiuni generale şi definiţii
Din perspectivă agronomică, solul este principalul mediu fizic, chimic şi biologic de
nutriţie al plantelor care asigură, împreună cu alţi factori, creşterea şi dezvoltarea
acestora. Pentru plantele cultivate, solul constituie un suport de creştere al sistemului
radicular, un rezervor de substanţe nutritive şi un intermediar prin care se aplică
îngrăşămintele şi amendamentele (Davidescu şi Davidescu, 1981).
Fertilitatea solului poate fi definită, după Rusu şi colab. (2005), ca fiind „o însuşire
fundamentală a solului determinată de calitatea şi/sau capacitatea acestuia de a întreţine
producţia vegetală, creşterea şi dezvoltarea plantelor.” Syers şi Springett (1984)
subliniază faptul că fertilitatea solului nu are baze exclusiv chimice, factorul fizic şi
factorul biologic având un rol major în asigurarea aportului de nutrienţi din sol.
În ultima vreme, fertilitatea solului este integrată în cadrul unor concepte mai largi,
holiste cum sunt cele de calitatea solului sau sănătatea solului.
1.1.2. Indicatori ai stării de fertilitate a solurilor
Fertilitatea solurilor poate fi analizată şi interpretată pe baza unor indicatori fizici,
chimici sau biologici. Chiar dacă acest mod de abordare poate fi considerat reducţionist,
lipsa unor indici sintetici, care să permită aprecierea calităţii şi fertilităţii solurilor într-o
abordare holistă, ne obligă să discutăm o parte din indicatori utilizaţi în acest moment
pentru caracterizarea fertilităţii solurilor. Important este ca aceştia să fie ulterior încadraţi
şi să se regăsească în modele adecvate, care să ofere o imagine cât mai apropiată de
realitate. Utilizarea lor de sine stătător în aprecierea fertilităţii solurilor îi face practic
217
ineficienţi. Davidescu şi Davidescu (1981) prezintă după Boguslavski principalii factori
ai fertilităţii solurilor, redaţi în tabelul 1.
Tabelul 1
Factorii de fertilitate ai solurilor (după Boguslavski citat de Davidescu şi Davidescu, 1981)
Soil fertility factors(after Boguslavski cit. Davidescu şi Davidescu, 1981)
Factori fizici
Physical factors
Factori chimici, anorganici
Chemical factors
Factori organici, biologici
Organical and biological factors
Regimul de apă
Water
Textura Structura şi felul glomerulelor Porozitatea totală Temperatura şi încalzirea Eroziunea
Valoarea S şi T pH Macroelementele Microelementele
Humusul Starea glomerulară a solului Fauna solului Ciuperci Bacterii CO2
Reţinerea şi transportul apei Capacitatea de apă Apa de infiltraţie Apa freatică
Materia organică a solului
Termenul de materie organică a solului este folosit pentru a descrie fracţiunea
organică a acestuia. Această fracţiune integrează toate materialele organice din sol
indiferent de origine şi grad de descompunere. Chiar dacă această fracţiune reprezintă o
parte relativ mică comparativ cu restul fazei solide a solului (5-10% din aceasta), ea
constituie componenta determinantă a productivităţii agricole. Funcţionalitatea solului
este influenţată determinant de conţinutul în materie organică al acestuia. Capacitatea
unui sol de a pune la dispoziţie plantelor nutrienţii necesari, de a reţine apa, de a asigura
schimbul de gaze cu atmosfera, de a reţine şi modifica substanţele poluante, de a rezista
eroziunii şi de a produce recolte bogate este puternic afectată de calitatea şi cantitatea
materiei organice din sol.
218
Reacţia solului
Reacţia solului defineşte şi exprimă capacitatea acestuia de a menţine în soluţie o
anumită activitate a ionilor de hidrogen (H+) şi de hidroxid (OH-), pentru că solul se
comportă ca un donor sau acceptor de protoni (ioni de H+).
Azotul în sol
Azotul aflat în compuşii minerali din sol se distribuie între sărurile acizilor nitric şi
nitros şi cele de amoniu, compuşi din care provin principalele forme accesibile ale
azotului - nitraţii în soluţie (NO3-) şi azotul amoniacal (NH4
+) adsorbit cu schimb pe
coloizi. Azotul din sol sub acţiunea factorilor fizico-chimici şi biologici suferă o serie de
transformări care pot determina creşteri sau reduceri ale cantităţii de azot din sol.
1.1.2.4. Fosforul în sol
Conţinutul în fosfor al solurilor este o funcţie multiplă, dependentă de conţinutul de
fosfor din rocile şi materialele parentale pe care s-au format solurile, de tipul, durata,
factorii şi particularităţile proceselor pedogenetice şi, nu în ultimul rând, de istoria
culturală a terenului. În condiţiile termodinamice din natură, în litosferă şi hidrosferă,
fosforul se află numai sub formă de săruri ale acidului ortofosforic, cei mai răspândiţi în
natură fiind fosfaţii de calciu.
1.1.2.5. Potasiul în sol
Potasiul este, alături de azot şi fosfor, unul din macroelementele primare cu un rol
esenţial în nutriţia plantelor şi fertilitate. Formele potasiului din sol se află într-un
echilibru permanent şi dinamic, sub influenţa unor factori naturali şi antropici. Implicarea
componentei vii a solului în dinamica acestui element este mai puţin importantă faţă de
cea a azotului sau fosforului, însă nu de neglijat.
1.1.2.6. Activitatea biologică
Considerăm solul ca fiind un sistem viu şi dinamic în care majoritatea proceselor
fizice şi chimice sunt mediate de componenta vie a acestuia. Componenta vie a solului
este principalul mediator al descompunerii, asigurând disponibilizarea nutrienţilor şi
influenţând astfel fertilitatea. Procesul de descompunere al materie organice duce la
formarea unor lanţuri trofice complexe în sol, cu numeroase interacţiuni între agenţii
primari ai descompunerii, bacteriile şi ciupercile, şi fauna edafică care se hrăneşte cu
aceştia (Coleman, 2001). Fertilitatea solului este rezultatul unor procese complexe, în
219
care organismele edafice sunt direct implicate şi a cărui finalitate este disponibilizarea
nutrienţilor necesari creşterii plantelor.
1.2. BIODIVERSITATEA: RESURSĂ NATURALĂ
1.2.1. Aspecte generale privind biodiversitatea
Biodiversitatea sau diversitatea biologică este termenul folosit pentru a descrie
varietatea formelor de viaţă existente pe Terra şi a modelelor naturale pe care acestea le
formează. Termenul de biodiversitate este adoptat şi folosit din ce în ce mai des odată cu
adoptarea Convenţiei privind Diversitatea Biologică în anul 1992, convenţie care a fost
semnată de 188 de state. Ţările semnatare se obligau să asigure suportul pentru
conservarea biodiversităţii şi a componentelor acesteia.
1.2.2. Definirea biodiversităţii
Biodiversitatea este definită de către DeLong citat de Swingland (2001) ca
fiind “un atribut al unei regiuni care se referă la varietatea din interiorul şi dintre
organismele vii, dintre grupări ale organismelor vii, dintre comunităţile vii şi dintre
procesele biotice care au loc în mod natural sau sunt influenţate de om.
Biodiversitatea poate fi măsurată în termenii diversităţii genetice şi ai identităţii
şi numărului diferitelor specii, ansamblului de specii, comunităţilor biologice,
proceselor biologice şi cantităţii (abundenţă, biomasă, grad de acoperire, rată) sau
structurii fiecăreia dintre ele. Ea poate fi observată şi măsurată la orice scală
spaţială mergând de la microsituri şi habitate, până la întreaga biosferă. Multe
dintre definiţiile date termenului biodiversitate nu pot fi utilizate în practică pentru
că, încercând să fie cuprinzătoare eşuează în a fi operaţionale. Această problemă are
o rezolvare practică prin fragmentarea conceptului în componente mai mici care pot
fi definite operaţional.
Diversitatea genetică
Diversitatea genetică este dată de variabilitatea existentă în interiorul unui
sistem biologic şi care se manifestă, după cum arată Hunter şi Gibbs (2007), la cinci
niveluri de organizare: 1. între categorii taxonomice superioare; 2. între specii; 3.
între populaţii; 4. în interiorul populaţiilor şi 5. între indivizi. Variaţiile genetice noi
apar la indivizii unei populaţii prin mutaţii ale genelor şi cromozomilor, iar la
organismele care se reproduc sexuat prin recombinare genetică.
220
Diversitatea specifică
Specia reprezintă unitatea descriptivă fundamentală a lumii vii şi, probabil, din
această cauză biodiversitatea este adesea utilizată ca şi sinonim al diversităţii
speciilor, în particular al „bogăţiei speciilor”, exprimată ca numărul de specii dintr-
un anumit loc sau habitat. Biodiversitatea globală este adesea prezentată în termenii
numărului de specii dintr-un anumit grup taxonomic. Trebuie subliniat faptul că,
atunci când abordăm aspecte ale diversităţii specifice dintr-o comunitate, nu este
suficientă numai descrierea fiecărui taxon, ci sunt necesare şi abordări cantitative
legate de efectivele speciilor, importanţa biogeografică a fiecărei specii, rolul
acesteia în asigurarea funcţiilor ecosistemului integrator etc.
Diversitatea ecosistemică
Diversitatea ecosistemică se referă la varietatea ecosistemelor dintr-o anumită
regiune, ecosistemul fiind definit ca si unitate organizatorică elementară care
integrează componenta vie şi componenta abiotică (mediul) în care aceasta se
dezvoltă.
Diversitatea funcţională
Diversitatea funcţională se referă la acele aspecte ale biodiversităţii care
influenţează determinant funcţiile ecosistemelor. Diversitatea funcţională prezintă
importanţă deosebită pentru că este considerată acea componentă a biodiversităţii
care influenţează major dinamica ecosistemului, stabilitatea şi productivitatea
acestuia, circuitul nutrienţilor şi alte aspecte ale funcţionării acestora.
1.2.3. Agrobiodiversitatea
Agrobiodiversitatea este o componentă a biodiversităţii care se referă la varietatea
şi variabilitatea animalelor, plantelor şi microorganismelor importante pentru agricultură
şi a cărei provenienţă este determinată de interacţiunea mediului, resurselor genetice şi a
managementului sistemelor agricole realizat de către om. Agrobiodiversitatea ia în
considerare nu numai diversitatea genetică, specifică, agroecosistemică şi modalităţile
diferite în care resursele de sol şi apă sunt folosite pentru producţie, dar şi diversitatea
culturală care desemnează relaţiile omului cu fiecare din aceste niveluri.
221
1.2.4. Biodiversitatea solului
Biodiversitatea solului este o componentă majoră a biodiversităţii ecosistemelor
terestre naturale sau antropice. Aceasta integrează toate organismele care trăiesc în sol,
de la organisme unicelulare la plante şi animale multicelulare, care pot fi clasificate
folosind tehnici taxonomice tradiţionale sau genetice. Biodiversitatea solului cuprinde, de
asemenea, o imensă diversitate ecologică exprimată prin modele comportamentale,
moduri de hrănire şi preferinţe de habitat ale organismelor din sol. Combinarea acestor
aspecte se exprimă prin diversitatea ecologică a organismelor solului.
1.3. RELAŢIA FERTILITATE – BIODIVERSITATE ÎN ASIGURAREA
PRODUCTIVITĂŢII ŞI CALITĂŢII SOLURILOR
1.3.1. Rolul şi funcţiile biodiversităţii în asigurarea fertilităţii solurilor
Biodiversitatea solului, prin serviciile pe care le oferă (dinamica materiei organice,
circuitul nutrienţilor, circuitul apei etc), poate fi considerată componentă cheie în
sistemul sol-plantă-om, influenţând determinant funcţionarea lui. Efectele pe care
organismele din sol le pot avea asupra proprietăţilor acestuia pot fi considerate decisive
în asigurarea stării de fertilitate a solului, motiv pentru care vom analiza în detaliu
această relaţie.
Biodiversitate solului poate fi privită ca un sistem complex, alcătuit din specii sau
ansambluri de specii între care se stabilesc relaţii complexe care oferă sistemului
integrator o serie de funcţii şi servicii ce îi conferă stabilitate.
Inginerii ecosistemului sunt organisme care modifică structura solului prin crearea
de canale, transportul particulelor solului şi formarea agregatelor structurale. Din acest
grup funcţional fac parte lumbricidele, termitele, furnicile, dar şi alte grupe de organisme
edafice.
Dacă „inginerii ecosistemelor” sunt implicaţi mai ales în procesele fizice din sol,
grupul descompunătorilor influenţează cu precădere caracteristicile chimice ale acestuia.
Procesul de descompunere al materiei organice este ”catabolismul compuşilor organici
din litiera plantelor şi detritusul organic”. Diversitatea specifică extrem de ridicată a
comunităţii de organisme descompunătoare, definită Roswitha Bauer (2003) ca o
combinaţie caracteristică de specii interactive, face necesară selectarea unor grupuri
reprezentative de organisme care să dea informaţii despre starea procesului de
222
descompunere din sol fără eforturi prea mari. În prezenta lucrare caracterizarea
descompunătorilor se va face prin biomasa microbiana, enchitreide şi lumbricide în
experienţele de tip microcosmos şi prin biomasa microbiană, enchitreide, lumbricide,
acarieni şi araneide în experimentele de tip mezocosmos.
1.4. MONITORINGUL CALITĂŢII SOLURILOR ŞI NECESITATEA
IMPLEMENTĂRII INDICATORILOR BIOLOGICI
Calitatea solului poate fi definită ca fiind „capacitatea unui sol de a funcţiona în
cadrul unor ecosisteme naturale sau artificiale, cu scopul de a susţine producţia animală
sau vegetală, de a menţine sau îmbunătăţii calitatea apei sau aerului şi de a promova
sănătatea plantelor şi a animalelor” (Doran, 2002). Această definiţie evidenţiază faptul
că evaluarea calităţii unui sol este legată de multiplele sale funcţii: mediu prielnic pentru
creşterea plantelor; reglator al circuitului apei; mediu de filtrare, tamponare şi
transformare; asigurator al sănătatea umane şi animale; suport pentru construcţii; rezervă
genetică importantă. Dintre indicii biologici cel mai des utilizaţi în evaluarea calităţii
solurilor remarcăm biomasa microbiană, coeficientul metabolic, respiraţia solului,
activitatea enzimatică, abundenţa şi biomasa lumbricidelor, nematodele din sol şi
biodiversitatea solului.
II. ORGANIZAREA CERCETĂRILOR PRIVIND RELAŢIA
FERTILITATE - BIODIVERSITATE
2.1. OBIECTIVELE CERCETĂRILOR EXPERIMENTALE
Obiectivele studiului realizat în cadrul tematicii de doctorat, au vizat urmărirea
proceselor de descompunere şi mineralizare a două surse organice des folosite ca şi
fertilizanţi în agricultură, gunoiul de grajd şi paiele, în prezenţa unor comunităţi biotice a
căror diversitate specifică şi funcţională a fost controlată. Experimentul s-a desfăşurat în
două etape, prima dintre ele implicând realizarea unor experienţe de tip microcosmos în
condiţii de laborator, în timp ce, pentru cea de-a doua etapă s-a recurs la realizarea unor
experienţe de tip mezocosmos, în condiţii naturale. În cazul ambelor tipuri de
experimente, obiectivele cercetărilor propuse în teza de doctorat au urmărit:
Evaluarea ratei de descompunere şi mineralizare a celor două tipuri de îngrăşăminte
organice folosite (gunoiul de grajd şi paiele de orz) în prezenţa diferitelor comunităţi
biotice testate.
223
Testarea palatabilităţii materiilor organice utilizate pentru speciile considerate a fi
descompunători primari.
Stabilirea relaţiilor sinergice, antagonice sau de neutralitate dintre diferitele specii ale
comunităţii şi efectele acestor relaţii asupra proceselor din sol.
Evaluarea efectelor biodiversităţii edafice asupra dinamicii unor factori de fertilitate ai
solului: biomasa microbiană; pH-ul; nitraţii; amoniul; azotul total; carbonul organic;
fosforul şi potasiul.
Evaluarea mecanismelor de levigare a nutrienţilor din sol în condiţiile utilizării celor
două tipuri de amendamente humifere şi a diversităţii biotice diferite.
Compararea rezultatelor obţinute în experimentele de tip microcosmos faţă de cele de
tip mezocosmos şi relevanţa rezultatelor obţinute.
2.2. PROTOCOLUL DE LUCRU ŞI DESIGNUL EXPERIMENTAL
2.2.1. Experimentele de tip microcosmos
Pentru atingerea obiectivelor urmărite, în primul an, au fost realizate un număr de
55 de experimenţe de tip microcosmos utilizând ca şi fertilizanţi organici paiele de orz şi
gunoiul de grajd.
Pentru variantele cu paie s-a decis realizarea a două combinaţii care să conţină un
amestec de paie având diferite dimensiuni, respectiv paie de două dimensiuni (2,5 cm şi
10 cm) în cantităţi egale (4,51 g) şi paie de trei dimensiuni (2,5 cm; 5 cm; 10 cm) în
cantităţi egale (3,1 g). Atât paiele, cât şi gunoiul de grajd au fost distribuite uniform la
suprafaţa coloanelor.
În vederea manipulării biodiversităţii solului în coloanele experimentale, s-a
hotărât utilizarea a două grupe de oligochete edafice des întâlnite în agroecosisteme:
Lumbricide şi Enchitreide. Pentru fiecare tip de materie organică folosit s-a decis
realizarea a patru combinaţii de specii şi anume:
Prima combinaţie include numai specii de lumbricide, având un individ aparţinând
speciei Lumbricus terrestris şi doi indivizi aparţinând speciei Aporrectodea
caliginosa.
A doua combinaţie include numai specii de enchitreide, cu 25 indivizi aparţinând
speciei Enchytreus minutus şi 75 indivizi aparţinând speciei Enchytreus lacteus;
pentru această variantă s-au folosit coloanele mici.
224
A treia combinaţie are atât specii de lumbricide cât şi specii de enchitreide,
incluzând un individ al speciei Lumbricus terrestris, doi indivizi aparţinând
speciei Aporrectodea caliginosa, 25 indivizi aparţinând speciei Enchytreus
minutus şi 75 indivizi aparţinând speciei Enchytreus lacteus.
A patra combinaţie este fără nici un fel de animale edafice şi se va constitui ca şi
variantă martor.
2.2.2. Experimentele de tip mezocosmos
În cel de-al doilea an al studiului, pentru îndeplinirea obiectivelor urmărite, s-au
realizat un număr de 24 de experimente de tip mezocosmos în condiţii naturale. Forma
mezocosmosurilor este prezentată în figura 1.
Fig.1. Schema mezocosmosurilor (1- vasul de plastic; 2 - tavă de plastic;
3 – furtun de colectare; 4 - vas de colectare; 5 - sac de plastic)
La fel ca şi în anul precedent, îngrăşămintele organice folosite au fost gunoiul de
grajd şi paiele de orz. Cantitatea de fertilizant organic folosită în cazul fiecărui
mezocosmos a fost de 150 g. După adăugarea materiilor organice, s-a trecut la
“construirea” comunităţii vii a solului. Având ca şi scop obţinerea anumitor niveluri de
biodiversitate edafică, au fost realizate următoarele variante experimentale:
225
1. Variantele martor, considerate a avea biodiversitatea cea mai mică, în care
comunitatea biotică a fost dominată de microflora solului; în aceste variante au fost
prezente în efective mici şi alte grupe sistematice cum ar fi nematodele, enchitreidele şi
colembolele.
2. Variantele cu diversitate redusă în care, pe lângă microfloră, au fost introduse şi două
specii de lumbricide în efective mici. Ca şi în cazul experimentelor de tip
microcosmos, speciile folosite au fost Lumbricus terrestris şi Aporrectodea caliginosa,
specii frecvent întâlnite în agroecosisteme. Efectivele utilizate în construirea acestui tip
de diversitate au fost de 2 indivizi/mezocosmos pentru specia Lumbricus terrestris şi
de 4 indivizi/mezocosmos pentru specia Aporrectodea caliginosa. Au fost prezente, de
asemenea, şi alte grupe sistematice însă în efective mici considerate nesemnificative
funcţional.
3. Variantele cu diversitate moderată, comunitatea biotică fiind similară cu variantele cu
diversitate redusă însă efectivele speciilor de lumbricide au fost crescute. Astfel, în
aceste variante efectivele speciei Lumbricus terrestris au fost de 4
indivizi/mezocosmos, iar ale speciei Aporectodea caliginosa de 7 indivizi/
mezocosmos. Şi în această variantă au fost prezente şi alte grupe sistematice, amintite
şi mai sus.
4. Variantele cu diversitate ridicată în care comunitatea biotică are reprezentanţi din toate
grupele funcţionale : microfloră, microfaună, mezofaună şi macrofaună. Pentru aceste
variante s-a folosit solul recoltat în primăvară şi care nu a fost supus îngheţului şi
uscării. În acest sol au fost prezente toate speciile din micro şi mezofaună care se
întîlnesc şi în teren. În plus, la solul pregătit după modul prezentat mai sus, s-au adăgat
circa 2 kg de sol recoltat din teren şi care nu a fost prelucrat în nici un fel. Astfel, micro
şi mezofauna prezentă în acest sol se va răspândi în întreg mezocosmosul, obţinându-se
diversitatea cea mai mare. Pe lângă nematode, enchitreide şi colembole în această
variantă au fost prezente şi specii prădătoare de araneide şi acarieni. În ceea ce
priveşte lumbricidele utilizate în această variantă, specia Lumbricus terrestris
a fost prezentă în efective de 2 indivizi/mezocosmos, în timp ce,
specia Aporrectodea caliginosa în efective de 4 indivizi/mezocosmos.
226
Ştiut fiind faptul că rizosfera joacă un rol important pentru comunitatea vie a
solului şi că plantele îşi extrag compuşii minerali din sol, în fiecare ghiveci s-au semănat
70 de plante de orz.
2.3. MATERIALE ŞI METODE UTILIZATE
2.3.1. Măsurători climatice
Datele climatice utilizate au fost obţinute de la Staţia Meteorologică a USAMV
Cluj-Napoca, situată la circa 100 m de locul în care a fost amplasat experimentul.
2.3.2. Determinarea biomasei microbiene şi a raportului bacterii:ciuperci
Pentru determinarea biomasei microorganismelor aerobe din probele de sol s-a
folosit metoda respiraţiei induse de substrat descrisă de Anderson şi Domsch (1978).
Estimarea raportului bacterii:ciuperci s-a făcut numai în cazul experimentelor de
tip mezocosmos, utilizând doi inhibitori consacraţi pentru cele două grupe de
microorganisme şi anume streptomicina pentru bacterii şi cicloheximida pentru ciuperci.
2.3.3. Determinarea pH-ului solului
pH-ul solului a fost determinat electrochimic în soluţie 0,01M CaCl2, citirile
realizându-se cu un pH-metru WTW tip inoLab pH 720.
2.3.4 Determinarea ionilor amoniu (NH4+) şi nitrat (NO3
-) din sol
Amoniul şi nitraţii din sol au fost determinaţi colorimetric după extracţie în CaCl2
0,0125M, utilizând un analizor cu flux segmentat tip Skalar SANplus. Citirea rezultatelor
s-a făcut la 540 nm în cazul ionului nitrat şi la 660 nm în cazul ionului amoniu.
2.3.5. Determinarea carbonului organic şi a azotului total
Determinarea carbonului organic şi a azotului total s-a făcut prin metoda
combustiei uscate, utilizând analizorul automat LECO TruSpec CN.
2.3.6. Determinarea fosforului şi potasiului din sol
Determinarea fosforului şi potasiului din sol s-a realizat prin metoda Egner-
Riehm. Fosforul a fost determinat spectrofotometric (Model Zeisse – Braun-
Analysenstrasse) la lungimea de undă de 720 nm, în timp ce, potasiul s-a determinat
folosind spectrofotometrul cu absorbţie atomică Perkin-Elmer.
2.3.7. Analiza raportului izotopilor stabili ai carbonului (13C/12C)
Analiza raportului izotopic în materialele testate s-a făcut utilizând un analizor de
elemente (Flash EA, Thermo Finnigan MAT GmbH, Bremen) cuplat cu un spectrometru
227
de masă pentru determinarea raportului izotopic (Finnigan deltaplus, Thermo Finnigan
MAT GmbH, Bremen).
2.3.8. Analiza chimică a levigatului
Determinarea cantitativă a ionilor nitrat, amoniu, ortofosfat şi potasiu dizolvaţi în
levigatul de sol s-a făcut prin ion-cromatografie în fază lichidă folosind un sistem
cromatografic Shimadzu.
2.3.9. Analiza statistică a rezultatelor
Analiza statistică a datelor obţinute s-a făcut utilizând programul SPSS.11 care
rulează sub Windows. În cazul ambelor tipuri de experimente, analiza varianţei s-a folosit
pentru a testa efectele variabilelor independente asupra celor dependente.
III. REZULTATE ŞI DISCUŢII PRIVIND RELAŢIA
FERTILITATE – BIODIVERSITATE ÎN CONDIŢII CONTROLATE
3.1. DINAMICA GRUPELOR FAUNISTICE
La sfârşitul experimentului, toţi indivizii de lumbricide introduşi iniţial au fost
recuperaţi vii, constatându-se totuşi o reducere a biomasei acestora faţă de începutul
experienţei (fig 2).
0
2
4
6
8
10
12
V1 V2 V3 V4 V5 V6
Varianta
g (g
reut
ate
umed
a)
StartSfarsit
Fig. 2. Reducerea biomasei totale a lumbricidelor la sfârşitul experienţei faţă de
începutul acesteia
La rândul lor, enchitreidele au evoluat bine în variantele experimentale în care
comunitatea biotică a fost reprezentată de lumbricide şi enchitreide (V4, V5, V6),
populaţiile atingând densităţi estimate la 772±442 ind/microcosmos în varianta V4,
308±266 ind/microcosmos în varianta V5 şi 198±89 ind/microcosmos în varianta V6. În
228
variantele unde am avut numai enchitreide, V7 şi respectiv V8, densităţile estimate la
sfârşitul perioadei de incubaţie au fost mai mici comparativ cu momentul iniţial.
3.2. RATA DE CONSUM A COMUNITĂŢII BIOTICE
Rata de consum a comunităţii biologice a fost exprimantă în procente materie
organică consumată raportat la cantitatea iniţială adăugată fiecărei variante (tabelul 2). Se
poate remarca faptul că prezenţa animalelor determină o creştere semnificativă a ratei de
consum în cazul variantelor cu lumbricide (V1, V2 şi V3) şi a celor cu lumbricide şi
enchitreide (V4, V5, V6) faţă de variantele control corespunzătoare (C1, C2, C3).
Tabelul 2 Tipul de materie organică folosit şi rata de consum a comunităţii biologice în
variantele experimentale
Varianta
Tipul de materie organică folosit
Cantitatea de materie organică adăugată iniţial (g)
Rata de consum a comunităţii
(% din cantitatea iniţială)
Paie de 2,5 cm 4.65 23.8
V1 Paie de 10 cm 4.65 12.7
Paie de 2,5 cm 3.1 28.6
Paie de 5 cm 3.1 16,5
V2 Paie de 10 cm 3.1 15.5
V3 Gunoi de grajd 1.5 63
Paie de 2,5 cm 4.65 30.3
V4 Paie de 10 cm 4.65 22,5
Paie de 2,5 cm 3.1 40.3
Paie de 5 cm 3.1 24,4
V5 Paie de 10 cm 3.1 19.6
V6 Gunoi de grajd 1.5 100
V7 Paie de 2,5 cm 3,1 14
V8 Gunoi de grajd 1,5 38
Paie de 2,5 cm 4.65 11.6 C1
Paie de 10 cm 4.65 13.9
Paie de 2,5 cm 3.1 12.9
Paie de 5 cm 3.1 13.8
C2 Paie de 10 cm 3.1 17.4
C3 Gunoi de grajd 1.5 25.6
229
3.3. DINAMICA BIOMASEI MICROBIENE
În cazul fiecărui tip de fertilizant organic folosit valorile cele mai ridicate ale
biomasei microbiene s-au determinat în variantele în care am avut numai lumbricide (V1,
V2, V3). Pentru variantele în care comunitatea animală a fost reprezentată de lumbricide
şi enchitreide (V4, V5, V6) şi de enchitreide (V7 şi V8), valorile medii ale biomasei
microbiene sunt mai mici comparativ cu valorile determinate în variantele control (C1,
C2, C3) (fig. 3).
0
100
200
300
400
500
600
Paie de douadimensiuni
Paie de treidimensiuni
Gunoi de grajd
µgC/
g so
l
Lumbricide
Lumbricide si enchitreide
Enchitreide
Control
Fig. 3. Biomasa microbiană în variantele experimentale, determinată la sfârşitul
perioadei de incubaţie
3.4. DINAMICA PARAMETRILOR CHIMICI AI SOLULUI
Aplicarea testului ANOVA evidenţiază un efect semnificativ al tipului de fertilizant
organic şi al diversităţii biologice asupra majorităţii variabilelor dependente testate
(tabelul 3).
230
Tabelul 3. Valorile parametrului F din testul ANOVA pentru variabilele independente (tipul de
materie organică şi diversitatea) şi variabilele dependente testate Variabilele dependente
Dependent variable Variabilele independente
Factors Biomasa
microbianăpH NO3
- NH4+ Corg Nt
Tipul de materie organică
Diversitatea biologică
Materia organică*Diversitate
R2
32.72*
99.09*
2.42*
0.901
8.15*
8.78*
1.89
0.56
140.97*
66.72*
14.74*
0.92
11.51*
1.31
0.105
0.78
3.02
78.2*
8.11*
0.83
0.55
35.55*
8.58*
0.73
3.4.1. Variţia pH-ului solului
La sfârşitul perioadei de incubaţie, media valorilor pH-ului solului fiecărei
variante a fost mai mare decât valoarea iniţială a acestuia (fig. 4).
6.1
6.15
6.2
6.25
6.3
6.35
6.4
6.45
6.5
6.55
6.6
Start Paie de douadimensiuni
Paie de treidimensiuni
Gunoi degrajd
pH
Lumbricide
Lumbricide sienchitreideEnchitreide
Control
Fig. 4. Variaţia pH-ului solului în variantele experimentului
3.4.2. Dinamica nitraţilor şi amoniului din sol
În variantele în care s-au folosit paiele ca sursă organică, cantităţile de nitraţi din
sol sunt mai mari în variantele cu lumbricide (V1, V2) comparativ cu variantele control,
fără animale (C1, C2). În variantele în care comunitatea animală este reprezentată de
lumbricide şi enchitreide (V4 şi V5) sau numai de enchitreide (V7), cantităţile de nitraţi
231
înregistrate la sfârşitul experienţei sunt mai mici faţă de cele înregistrate în variantele
control corespunzătoare (C1 şi C2). Rezultate similare au fost obţinute şi în variantele cu
gunoi de grajd, valorile înregistrate în acest caz fiind mai ridicate faţa de variantele
corespunzătoare în care s-au folosit paie (fig 5).
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Start Paie de douădimensiuni
Paie de treidimensiuni
Gunoi degrajd
N-N
O3 (
ppm
)LumbricideLumbricide şi enchitreideEnchitreideControl
Fig. 5. Dinamica ionului N-NO3
- în variantele experimentului
Determinările care au vizat ionul amoniu scot în evidenţă faptul că, atât în
variantele cu gunoi de grajd cât şi în variantele cu paie, valorile determinate nu
evidenţiază diferenţe semnificative între variantele cu diversitate diferită sau între
variantele cu diferite surse organice.
3.4.3. Dinamica carbonului organic (Corg), a azotului total (Nt) şi raportul C:N în sol
şi coprolite
La sfârşitul experimentului, cantităţile de carbon organic determinate în solul
variantelor în care am avut numai lumbricide (V1, V2, V3), nu prezintă diferenţe
semnificative comparativ cu variantele control corespunzătoare (C1, C2, C3). În cazul
variantelor cu lumbricide şi enchitreide adăugate împreună solului (V4, V5, V6), cât şi în
cazul variantelor cu enchitreide (V7 şi V8), dinamica carbonului organic urmează un alt
model, valorile determinate fiind semnificativ mai mici în cazul fiecărui tip de materie
organică comparativ cu variantele control corespunzătoare (fig. 6)
În ceea ce priveşte dinamica azotului total din sol, diferenţele înregistrate între
diferitele variante experimentale sunt mici, nefiind semnificative statistic.
Determinarea carbonului organic în coprolite scoate în evidenţă faptul că valorile
determinate sunt mai mici în coprolite faţă de cele din solul aceleaşi variante. Diferenţele
sunt semnificative numai în cazul variantei în care am folosit numai lumbricide şi gunoi
232
de grajd ca material organic, respectiv V3, şi nesemnificative în cazul tuturor celorlalte
variante, adică V1, V2, V4, V5 şi V6 (fig. 7).
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
Start Paie de douadimensiuni
Paie de treidimensiuni
Gunoi de grajd
Cor
g (%
)Lumbricide
Lumbricide sienchitreideEnchitreide
Control
Fig. 6. Dinamica carbonului organic (Corg) în variantele experimentale
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
V1 V2 V3 V4 V5 V6
Varianta
Cor
g (%
)
Sol
Coprolite
Fig. 7. Compararea valorilor carbonului organic (Corg) din solul şi
coprolitele aceleaşi variante
3.5. RAPORTUL IZOTOPIC δ13C ÎN COMPARTIMENTELE EXPERIMENTALE
Măsurarea semnalului izotopic, la sfârşitul perioadei de incubaţie, în solul
variantelor experimentale nu evidenţiază diferenţe statistic semnificative faţă de valoarea
iniţial determinată, în cazul majorităţii variantelor considerate. Totuşi, prezenţa
lumbricidelor în microcosmosuri determină un transfer mai pronunţat al carbonului
marcat din paie către sol, valorile lui δ13C determinate în solul variantelor cu lumbricide
(V1 şi V2) fiind semnificativ mai mici faţă de valoarea de start (fig. 8).
233
-28.5
-28
-27.5
-27
-26.5
-26
-25.5
-25S V 1 V2 V4 V5 V7 C 1 C2
Varianta
δ13C
SolCoprolite
Fig. 8. Valorile lui δ13C determinate în solul şi coprolitele variantelor experimentale la sfârşitul experimentului faţă de valoarea de start (S)
Determinarea amprentei izotopice în coprolitele colectate de la suprafaţa solului a
scos în evidenţă faptul că valorile lui δ13C sunt mai mici în coprolite faţă de sol,
diferenţele fiind însă statistic semnificative numai în cazul variantei V5 (fig. 8).
În cazul speciei Lumbricus terrestris media aritmetică a valorilor lui δ13C,
înregistrate în fiecare variantă experimentală, indică o tendinţă de scădere faţă de
valoarea înregistrată pentru indivizi care nu au fost folosiţi în experiment, considerată
valoare martor (fig. 9).
-28.5
-28
-27.5
-27
-26.5
-26
-25.5
-25S V1 V2 V4 V5
Varianta
δ13
C
Fig. 9. Valorile lui δ13C determinate la specia L. terrestris în variantele
experimentale, faţă de valoarea de start
În cazul speciei Aporrectodea caliginosa se observă aceaşi tendinţa de reducere a
valorilor lui δ13C determinate în ţesutul animal, faţă de varianta martor determinată
pentru indivizi care nu au fost utilizaţi în experiment (fig. 10).
234
-26
-25.5
-25
-24.5
-24
-23.5
-23
-22.5
-22
-21.5
-21S V1 V2 V4 V5
Varianta
δ13
C
Fig. 10. Valorile lui δ13C determinate la specia A. caliginosa în
variantele experimentale, faţă de valoarea de start
Determinarea semnalului izotopic în ţesutul animal al enchitreidelor, scoate în
evidenţă acceaşi tendinţă ca şi în cazul lumbricidelor. Comparativ cu valorile lui δ13C
determinate pentru animale care nu au fost folosite în experienţă, considerată valoare
control, valorile determinate pentru enchitreidele folosite în variantele experimentale sunt
semnificativ mai mici (fig. 11).
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0S V4 V5 V7
Varianta
δ13
C
Fig. 11. Valorile lui δ13C determinate la Enchitraeus sp. în
variantele experimentale, faţă de valoarea de start
3.6. DISCUŢII PRIVIND REZULTATELE OBŢINUTE
În cazul ambelor specii de lumbricide folosite în experiment, la sfârşitul perioadei
de incubaţie, s-a observat o reducere a biomasei acestora raportat la biomasa iniţială.
Această reducere în biomasă pare a se datora, pe de o parte, faptului că lumbricidele
refuză să se hrănească o perioadă de timp după ce au fost manipulate şi introduse în
coloanele experimentale (Bohlen, 1995), iar pe de altă parte calităţii hranei disponibile
235
(Shipitalo şi colab., 1988). Este cunoscut faptul că paiele conţin cantităţi mici de azot
fiind, în felul acesta, mai puţin palatabile comparativ cu gunoiul de grajd.
Cantitatea de material organic care a dispărut de la suprafaţa coloanelor în timpul
derulării experimentului, exprimată în procente din cantitatea iniţial adăugată, variază în
funcţie de tipul de material organic folosit şi de structura comunităţii de organisme.
Prezenţa unui număr mare de specii asigură utilizarea mai eficientă a tuturor resurselor de
hrană existente, ceea ce poate asigura o intensificare a procesului de descompunere şi
mineralizare. În ceea ce priveşte tipul de fertilizant organic folosit, gunoiul de grajd este
preferat consumului de paie pentru toate combinaţiile de specii considerate. După cum
constată Cortez şi colab. (1989) şi Sandor şi Schrader (2007) gunoiul este consumat
imediat după aplicare, în timp ce, paiele sunt consumate după o anumită perioadă de
timp.
Raportându-ne la variantele martor, fără animale (C1, C2, C3), în variantele în
care comunitatea biologică a fost manipulată, biomasa microbiană urmează tendinţe
diferite. Pentru variantele în care am avut numai lumbricide (V1, V2, V3), biomasa
microbiană înregistrează valorile cele mai ridicate indiferent de tipul de materie organică
disponibil. În cazul variantelor cu cea mai diversificată comunitate biotică, alcătuită din
lumbricide, enchitreide şi microorganisme (V4, V5, V6) biomasa microbiană
înregistrează valori mai mici comparativ cu variantele control corespunzătoare (C1, C2,
C3). Studiind efectele creşterii numărului de specii şi a diversităţii trofice a mezofaunei
asupra biomasei fungice, Cortet şi colab. (2003) semnalează faptul că mezofauna poate
induce o reducere a acestei biomase. Putem presupune că, în prezenţa enchitreidelor,
biomasa fungică are valori mai mici datorită consumului hifelor ciupercilor realizat de
către acestea.
Pentru toate variantele experimentale pH-ul înregistrează valorile cele mai mici
atunci când sursa organică este reprezentată de gunoiul de grajd. Acest lucru se datorează
activităţii nitrificatoare mai intense în variantele cu gunoi de grajd, faţă de cele cu paie.
După cum arată Rusu şi colab. (2005) oxidarea biochimică a unui ion de NH4+ generează
doi protoni care măresc aciditatea solului.
Structura comunităţii biologice a solului influenţează semnificativ concentraţiile
azotului mineralizabil din sol (N-NH4+ şi N-NO3
-). Atât în cazul amoniului, cât şi în cazul
236
nitraţilor, valorile cele mai mari au fost determinate în variantele în care comunitatea
biotică a fost reprezentată de microorganisme şi lumbricide (V1, V2, V3). În cazul
experimentului realizat, valorile mai mari ale N-NO3- şi N-NH4
+ în variantele în care am
utilizat numai lumbricide (V1, V2, V3) faţă de toate celelalte variante, le punem pe
seama produşilor de excreţie ai lumbricidelor şi anume a coprolitelor, urinii şi a
mucusului secretat de corpul râmelor. În cazul variantelor în care comunitatea biotică este
cea mai diversificată, pentru toate variantele experimentale, valorile determinate în cazul
ionului NO3- sunt semnificativ mai mici faţă de variantele control corespunzătoare (C1,
C2, C3). Aşadar, prezenţa enchitreidelor determină o reducere a azotului anorganic din
sol şi mai ales a N-NO3-. Beare şi colab. (1992) arată că, în condiţiile lipsei unor surse de
azot, hifele ciupercilor care se dezvoltă în litieră pot mobiliza şi extrage azotul din sol.
Putem presupune astfel că, în cazul variantelor cu paie în care este posibilă existenţa unei
populaţii fungice bine reprezentate la suprafaţa solului, aceasta poate mobiliza şi extrage
azotul din sol, sărăcind astfel solul de azot mineral.
Dinamica carbonului organic în solul variantelor experimentale urmează modele
diferite. Pentru variantele în care comunitatea biotică este reprezentată de lumbricide şi
microorganisme (V1, V2, V3), cât şi pentru variantele martor (C1, C2, C3), valorile
determinate sunt aproape similare. Adăugarea enchitreidelor în sistemele experimentale
face ca valorile carbonului organic determinate la sfârşitul experimentului să fie
semnificativ mai mici faţă de variantele martor corespunzătoare (C1, C2, C3). Hedlund şi
Augustsson (1995) arată că ciupercile pot reacţiona atunci când sunt sursă de hrană
pentru alte organisme edafice printr-o creştere a activităţii metabolice şi deci a ratei
respiraţiei. Considerăm astfel că reducerea biomasei microbiene în prezenţa
enchitreidelor poate fi corelată cu o creştere a activităţii metabolice a microflorei, a
respiraţiei şi deci la pierderi de carbon sub formă de CO2.
Determinarea amprentei izotopice în solul variantelor experimentale arată, cu
certitudine, un transfer al carbonului marcat din paie către sol. Acesta s-a putut realiza
prin biomasa microbiană, prin difuzia unor compuşi organici proveniţi în urma
mineralizării paielor şi prin produşii de excreţie ai animalelor. Valorile mai mici ale lui
δ13C în coprolitele lumbricidelor faţă de cele ale solului, indică transferul carbonului
marcat din paie către coprolite prin intermediul animalelor.
237
Rezultatele obţinute în cazul animalelor indică un transfer al carbonului marcat
din paie în ţesutul animal. În cazul enchitreidelor diferenţele valorilor lui δ13C, faţă de
valorile control, sunt semnificative statistic indicând faptul că enchitreidele asimilează
cantităţi mai mari de carbon marcat.
IV. REZULTATE ŞI DISCUŢII PRIVIND RELAŢIA
FERTILITATE – BIODIVERSITATE ÎN CONDIŢII NATURALE
4.1. DINAMICA FACTORILOR CLIMATICI
Rezultatele privind parametrii climatici evidenţiază un an cu regim pluviometric
secetos şi cu temperaturi ale aerului şi solului care au depăşit valorile normale. În
majoritatea lunilor anului s-a înregistrat un deficit de precipitaţii, deficit care a atins
maximul de - 40 mm în luna iunie. Temperatura aerului a înregistrat, în toate lunile
anului, valori mai mari decât normala multianuală calculată.
4.2. DINAMICA GRUPELOR FAUNISTICE
La sfârşitul perioadei de derulare a experimentului, în majoritatea variantelor
experimentale, cele două specii de lumbricide înregistrează efective mai mari faţă de
momentul iniţial (tabelul 4). Această creştere se datorează, în primul rând, juvenililor
apăruţi în perioada de derulare a experimentului.
Tabelul 4. Efectivele şi biomasa speciilor de lumbricide (media repetiţiilor) la sfârşitul
experimentului
Variantele experimentale
V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
Maturi (nr. ind/mezocosmos)
1,6 3,3 1,3 - 2 3,3 2 -
Lumbricus terrestris
Juvenili (nr. ind/mezocosmos)
1 1,3 0,3 0.3 0,3 1 0 -
Maturi (nr. ind/mezocosmos)
3,6 6,3 4 - 3.3 5,6 4 - Aporectodea caliginosa
Juvenili (nr. ind/mezocosmos)
2 2,6 1,6 - 3.3 2 1,6 0.3
Biomasa umedă L. terrestris (g/mezocosmos)
10,3 13,9 9,3 - 6.8 14,2 8,2 -
Biomasa umedă A. caliginosa (g/mezocosmos)
1,6 3,5 2 - 1,7 3,1 2,2 -
238
În ceea ce priveşte dinamica celorlalte grupe sistematice monitorizate, faţă de
momentul începerii experimentului (luna mai), la sfârşitul acestuia (luna noiembrie) s-a
constatat o reducere a efectivelor acestora în majoritatea variantelor realizate (tabelul 5).
Tabelul 5. Efectivele principalelor grupe sistematice de nevertebrate prezente în sol la începutul şi
sfârşitul experimentului
V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2 Început
Beginning 155±99 243±68 912±243 254±88 187±78 85±35 530±136 307±105 Enchitreide
Enchitraeids (nr. ind /
mezocosmos) Sfârşit
End 91±52 158±53 614±194 226±95 96±41 301±61 417±82 178±20
Început Beginning
384±35 646±121 953±299 378±194 529±247 759±409 895±332 384±117 Nematode Nematodes
(nr. ind / mezocosmos)
Sfârşit End
415±80 570±300 844±152 358±73 358±43 551±152 540±144 367±94
Început Beginning
605±155 518±143 1083±188 375±100 328±113 258±88 477±104 172±104 Colembole Springtails
(nr. ind / mezocosmos)
Sfârşit End
142±84 239±70 306±122 200±155 196±139 101±61 242±60 218±94
Început Beginning
128±74 146±60 750±133 77±44 68±32 141±54 452±58 79±28 Alte grupe Others
(nr. ind / mezocosmos)
Sfârşit End
83±38 61±27 240±114 85±63 121±96 237±79 234±87 54±5
4.3. RATA DE CONSUM A COMUNITĂŢII BIOLOGICE
La sfârşitul perioadei de 7 luni în care s-a desfăşurat experimentul, s-a constatat că
procesul de descompunere a evoluat diferit pentru cele două tipuri de fertilizanţi organici
folosiţi şi că acesta a fost influenţat de comunitatea biotică prezentă.
În cazul gunoiului de grajd întreaga cantitate adăugată în sol şi la suprafaţa
acestuia a fost descompusă în variantele cu diversitate biologică mică (V1), a celor cu
diversitate biologică moderată (V3) şi a celor cu diversitate biologică mare (V7) (tabelul
6). În cazul variantei martor (M1) numai 45% din cantitatea de gunoi adăugată la
suprafaţa solului a fost descompusă, restul fiind recuperată la sfârşitul experimentului.
În variantele în care s-au folosit paie ca şi amendament humifer rata de
descompunere a fost, la rândul ei, influenţată semnificativ de comunitatea biotică
prezentă. Astfel, atât în cazul paielor introduse în primii centimetrii ai solului, cât şi în
cazul celor de la suprafaţa acestuia, rata de descompunere atinge valoarea cea mai mare
în varianta cu diversitatea biologică ridicată (V8), urmând apoi varianta cu diversitatea
medie (V4), varianta cu diversitatea mică (V2), iar apoi varianta martor cu diversitatea
cea mai mică (M2) (tabelul 6).
239
Tabelul 6. Rata de consum a comunităţii biotice în variantele experimentale
Varianta
Treatment
Tipul de materie organică folosit
Type of organic matter used in each treatment
Cantitatea de materie organică adăugată iniţial
(g SU)
Initial amount of different organic
matter types (g dry matter)
Rata de consum a comunităţii
(% din cantitatea iniţială)
Community
consumption rate (% from
initial amount) Gunoi la suprafaţă
Surface placed manure 8,1 100
V1 Gunoi în sol
Manure in soil 32,4 100
Gunoi la suprafaţă Surface placed manure
8,1 100 V3
Gunoi în sol Manure in soil
32,4 100
Gunoi la suprafaţă Surface placed manure
8,1 100 V7
Gunoi în sol Manure in soil
32,4 100
Gunoi la suprafaţă Surface placed manure
8,1 45,06 M1
Gunoi în sol Manure in soil
32,4 100
Paie la suprafaţă Surface placed straw
75 56.5 V2
Paie în sol Straw in soil
75 67,3
Paie la suprafaţă Surface placed straw
75 60.9 V4
Paie în sol Straw in soil
75 75,6
Paie la suprafaţă Surface placed straw
75 74.9 V8
Paie în sol Straw in soil
75 84
Paie la suprafaţă Surface placed straw
75 51,07 M2
Paie în sol Straw in soil
75 63,6
4.4. DINAMICA BIOMASEI MICROBIENE ŞI RAPORTUL BACTERII : CIUPECI ÎN
SOL
Biomasa microbiană şi raportul biomasa bacteriană : biomasa fungică au fost
determinate, pe parcursul derulării experimentului, în lunile mai, iunie, iulie şi octombrie.
Analiza varianţei indică faptul că variabilele independente considerate influenţeată
semnificativ biomasa microbiană (tabelul 7).
240
Tabelul 7
Valorile lui F din testul ANOVA pentru variabilele independente şi variabila dependentă testată (biomasa microbiană)
Variabila dependentă – biomasa microbiană
Variabile independente
F Timpul / Time (T) Tipul de materie organică/ Organic matter type (OM) Divesitate / Diversity (Div) OM x Div T x OM T x Div T x OM x Div
241** 298,6** 129,7** 41,72** 7,27** 9,15** 6,95**
* semnificativ la p< 0,05; ** semnificativ la p< 0,01
Determinările efectuate în luna mai relevă faptul că biomasa microbiană este
influenţată atât de comunitatea biotică cât şi de materia organică disponibilă, în toate
variantele experimentale valorile înregistrate ale biomasei microbiene fiind mai mari
comparativ cu momentul iniţial. În luna iunie biomasa microbiană înregistrează o
reducere semnificativă faţă de luna mai, în cazul tuturor variantelor experimentale. În
luna iulie probele pentru determinarea biomasei microbiene s-au recoltat după o perioadă
cu ploi abundente. În aceste condiţii, umiditatea solului nu s-a constituit ca şi factor
limitant, biomasa microbiană atingând valorile maxime din întreaga perioadă de derulare
a experimentului. La determinările efectuate în luna octombrie valorile biomasei
microbiene înregistrează uşoare reduceri comparativ cu luna iulie, însă se menţin ridicate.
Valorile cele mai mari se menţin în variantele cu diversitate ridicată în cazul ambelor
tipuri de materii organice folosite (fig. 12).
Raportul bacterii : ciuperci scoate în evidenţă dominanţa biomasei fungice faţă de
cea bacteriană în toate variantele experimentale şi la fiecare moment de timp. Se observă,
de asemenea, că în variantele cu paie apare o creştere a biomasei bacteriene faţă de
variantele corespunzătoare în care s-a folosit gunoiul de grajd. Raportul bacterii : ciuperci
pare a fi influenţat şi de condiţiile climatice specifice anului 2007.
241
0
200
400
600
800
1000
1200
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
µg C
/ g
sol
MaiIunieIulieOctombrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 12. Dinamica biomasei microbiene în solul variantelor experimentale în timpul
derulării experimentului
4.5. DINAMICA PARAMETRILOR CHIMICI AI SOLULUI
4.5.1. Dinamica pH-ului solului
Analiza valorilor determinate ale pH-ului solului în variantele experimentale
indică faptul că acest parametru este influenţat de activitatea biologică, tipul de
îngrăşământ organic utilizat şi de momentul determinării (tabelul 8).
Tabelul 8. Valorile lui F din testul ANOVA pentru variabilele independente şi variabila dependentă
testată (pH-ul solului)
Variabila dependentă – pH Variabile independente F
Timpul / Time (T) Tipul de materie organică/ Organic matter type (OM) Divesitate / Diversity (Div) OM x Div T x OM T x Div T x OM x Div
436** 272** 132** 70,9** 24,8** 22,2** 12**
* semnificativ la p< 0,05; ** semnificativ la p< 0,01
Pe parcursul derulării experimentului se pot remarca două perioade cu valori mai
ridicate ale pH-ului. Prima dintre ele a fost la începutul experimentului, iar cea de-a doua
s-a semnalat în luna octombrie când valorile de pH cresc din nou pentru majoritatea
variantelor experimentale. Între cele două perioade cu valori ridicate ale pH-ului avem
lunile de vară în care pH-ul înregistrează valori mai mici pentru majoritatea variantelor
242
experimentale. La sfârşitul experimentului, în luna noiembrie, valorile de pH sunt
semnificativ mai mici comparativ cu cele înregistrate în lunile anterioare (fig. 13)
7.2
7.25
7.3
7.35
7.4
7.45
7.5
7.55
7.6
7.65
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
pH
MaiIunieIulieSeptembrieOctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 13. Variaţia pH-ului solului în variantele experimentale
4.5.2. Dinamica nitraţilor şi amoniului din sol
Analiza rezultatelor privind dinamica nitraţilor şi amoniului în solul variantelor
experimentale relevă faptul că acestea sunt influenţate semnificativ de comunitatea
biotică, tipul de fertilizant organic folosit, precum şi de momentul de timp la care s-au
făcut recoltările (tabelul 9).
Tabelul 9. Valorile lui F din testul ANOVA pentru variabilele independente şi variabilele
dependente testate (nitraţii şi amoniul din sol) Variabila dependentă
F Variabile independente
N-NO3
- N-NH4+
Timpul / Time (T) Tipul de materie organică/ Organic matter type (OM) Divesitate / Diversity (Div) OM x Div T x OM T x Div T x OM x Div
306,9** 14,5** 55,9**
1,59 0,36
8,37** 5,2**
220** 4,2* 8,8** 1,4 3,8* 7,8** 2,9*
*semnificativ la p< 0,05; ** semnificativ la p< 0,01
În momentul startului experimentului cantitatea de nitraţi din sol a înregistrat
valorea de 25 ppm N-NO3-, cea ce indică o bună aprovizionare cu nitraţi a solului. După
30 de zile de la startul experimentului, la recoltarea din luna mai, cantităţile de nitraţi
determinate în sol scad semnificativ, faţă de valoarea de start, în cazul tuturor variantelor
experimentale. Tendinţa de scădere a cantităţilor de nitraţi din solul variantelor
243
experimentale se menţine şi în lunile care au urmat primei recoltări. Reducerile au fost
mai pronunţate vara. În luna octombrie s-a semnalat o creştere a cantităţilor de nitraţi din
sol în majoritatea variantelor (fig. 14).
0
5
10
15
20
25
30
35
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
N-N
O3- (p
pm)
MaiIunieIulieSeptembrieOctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 14. Dinamica N-NO3
- în solul variantelor experimentale în timpul derulării experimentului
La prima recoltare a probelor, realizată în luna mai, amoniul din solul variantelor
experimentale este în cantităţi mai mari faţă de momentul iniţial în toate variantele
experimentale, indiferent de tipul de materie organică utilizată. Tendinţa de creştere a
cantităţii de N-NH4+ din sol se menţine şi în intervalul de timp ulterior primei recoltări,
lucru semnalat prin creşterea cantităţilor de N-NH4+ în solul variantelor experimentale la
recoltările ulterioare. Creşterile au fost mai ridicate în variantele cu paie decât în cele cu
gunoi de grajd (fig. 15).
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
N-N
H4+ (p
pm)
MaiIunieIulieSeptembrieOctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 15. Dinamica N-NH4+ în solul variantelor experimentale în
timpul derulării experimentului
244
4.5.3. Dinamica carbonului organic (Corg) şi a azotului total (Nt) din sol
Aplicarea testul ANOVA cu măsurători repetate relevă un efect semnificativ al
momentului recoltării şi al diversităţii biologice asupra carbonului organic şi azotului
total din solul variantelor experimentale (tabelul 10).
Trebuie subliniat faptul că dinamica carbonului organic şi a azotului total în solul
variantelor experimentale, pe parcursul derulării experimentului, nu a evidenţiat
modificări majore în timp ale acestor parametrii, pentru nici una dintre variantele
experimentale realizate (fig. 16 şi fig. 17). Uşoare creşteri ale acestor parametrii au fost
observate către sfârsitul experimentului, în sezonul de toamnă.
Tabelul 10. Valorile lui F din testul ANOVA pentru variabilele independente şi variabilele
dependente testate (nitraţii şi amoniul din sol) Variabila dependentă
F
Variabile independente
Corg Nt
Timpul / Time (T) Tipul de materie organică/ Organic matter type (OM) Divesitate / Diversity (Div) OM x Div T x OM T x Div T x OM x Div
12,5** 0,33
103** 7,53**
1,54 3,43* 1,94*
16,8** 0,002 137**
5 1,14 5,9** 0,49
*semnificativ la p< 0,05; ** semnificativ la p< 0,01
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
Cor
g (%
)
MaiIunieIulieSeptembrieOctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 16. Dinamica Corg în solul variantelor experimentale în timpul derulării experimentului
245
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
Nt (
%)
MaiIunieIulieSeptembrieOctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 17. Dinamica Nt în solul variantelor experimentale în
timpul derulării experimentului
4.5.4. Dinamica fosforului (P2O5) din sol
Variaţia valorilor determinate ale fosforului din solul variantelor experimentale
indică o influenţată semnificativă a momentului determinărilor, a tipului de materie
organică utilizat şi a comunităţii biotice prezente asupra acestui parametru (tabelul 11).
Tabelul 11. Valorile lui F din testul ANOVA pentru variabilele independente şi
variabila dependentă testată (fosforul din sol)
Variabila dependentă – P2O5 Variabile independente F
Timpul / Time (T) Tipul de materie organică/ Organic matter type (OM) Divesitate / Diversity (Div) OM x Div T x OM T x Div T x OM x Div
18,08** 103,7** 279** 28** 2,24
3,78** 2,02*
* semnificativ la p< 0,05; ** semnificativ la p< 0,01
În momentul primei recoltări diferenţe semnificativ mai mari ale P2O5 din sol, faţă
de momentul de început, au fost înregistrate în variantele cu diversitate biologică ridicată
pentru ambele tipuri de materii organice folosite. În cazul celorlalte variante
experimentale realizate diferenţele faţă de valoarea de start, fie că sunt mai mari fie că
sunt mai mici, nu sunt semnificative. Remarcăm totuşi faptul că mediile calculate pentru
fiecare variantă experimentală sunt mai mici în cazul folosirii paielor ca şi amendament
humifer. Tendinţa observată se menţine şi la recoltările ulterioare (fig. 18).
246
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
mg
P 2O
5 / 1
00 g
sol
MaiIunieIulieSeptembrieOctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie
Fig. 18. Dinamica P2O5 în solul variantelor experimentale
4.5.5. Dinamica potasiului (K2O) din sol
La fel ca şi în cazul celorlalţi parametrii analizaţi, şi în cazul potasiului, variabilele
independente influenţează semnificativ dinamica variabilei dependente testate (tabelul
12). De această dată însă efectul este puternic semnificativ în cazul variabilei
independente materie organică, comparativ cu factorii diversitate sau moment de timp.
Tabelul 12 Valorile lui F din testul ANOVA pentru variabilele independente şi variabila dependentă
testată (potasiul din sol) Variabila dependentă – K2O Variabile independente
F
Timpul / Time (T) Tipul de materie organică/ Organic matter type (OM)Divesitate / Diversity (Div) OM x Div T x OM T x Div T x OM x Div
5,93** 430** 121** 8,77**
3,86 3,09* 2,37*
* semnificativ la p< 0,05; ** semnificativ la p< 0,01
La o lună de la startul experimentului cantitatea de K2O determinată în solul
variantelor experimentale este mai mare decât valoarea iniţială în cazul tuturor
variantelor realizate. Şi în cazul potasiului valorile maxime determinate, pentru ambele
tipuri de materii organice folosite, au fost înregistrate în variantele cu diversitate ridicată.
La următoarele recoltări realizate valorile potasiului determinate în sol nu suferă
modificări semnificative faţă de valorile primei recoltări. La fiecare determinare realizată
247
cantităţile cele mai ridicate de K2O se înregistrează în variantele cu diversitatea biologică
cea mai mare, pentru fiecare tip de materie organică utilizat (fig. 19).
0
20
40
60
80
100
120
140
S V1 V3 V7 M1 V2 V4 V8 M2
mg
K 2O
/ 10
0 g
sol
MaiIunieIulieSeptembrie
OctombrieNoiembrie
Variantele cu gunoi Variantele cu paie Fig. 19. Dinamica K2O în solul variantelor experimentale
în timpul derulării experimentului
4.6. COMPOZIŢIA CHIMICĂ A LEVIGATULUI COLECTAT
Analiza ionică a levigatului colectat din solul variantelor experimentale
evidenţiază comportamente diferite ale ionilor analizaţi (NO3-, NH4
+, PO43-, K+) în ceea
ce priveşte capacitatea de spălare şi îndepărtare a acestora din zona rizosferei. De departe,
pierderile cele mai mari sunt înregistrate în cazul ionului nitrat (NO3-), urmat de potasiu
(K+), fosfat (PO4-) şi amoniu (NH4
+) (tabelul 13).
4.7. DISCUŢII PRIVIND REZULTATELE OBŢINUTE
Creşterea efectivelor speciilor de lumbricide în variantele experimentale
considerăm a se datora, în primul rând, juvenililor apăruţi în perioada de derulare a
experimentului. Variaţia efectivelor celorlalte grupe de animale edafice prezente în
mezocosmosuri relevă faptul că, în variantele în care s-a dorit obţinerea unei diversităţi
mai mari acest lucru a fost realizat printr-un număr mai mare de grupe sistematice
prezente, dar şi prin efective mai mari ale acestor grupe sistematice. Luând în considerare
tipul de fertilizant organic utilizat, efectivele populaţiilor animale au fost mai ridicate în
variantele cu gunoi de grajd faţă de variantele cu paie. Calitatea substratului nutritiv
248
249
este responsabilă pentru aceste rezultate, gunoiul de grajd fiind calitativ superior paielor
de orz.
Rata de consum a materiei organice în mezocosmosuri a fost exprimată în
procente materie organică consumată, raportat la cantitatea de materie organică introdusă
iniţial. Diferenţele observate în rata de consum a celor două tipuri de materii organice
utilizate se datorează compoziţie chimice a acestora şi structurii diferite a comunităţii
biotice din mezocosmosuri.
Celelalte grupe sistematice prezente în mezocosmosuri (nematode, enchitreide,
colembole, alte artropode), prin influenţa directă sau indirectă asupra activităţii
metabolice a microflorei, contribuie la consumul şi descompunerea materie organice.
Microflora solului este considerată principala responsabilă a descompunerii
materiei organice, chiar dacă şi comunitatea animală a solului este implicată în acest
proces. Biomasa microbiană şi raportul bacterii : ciuperci constituie indicatori ai
activităţii metabolice a microflorei solului, iar dinamica acestor parametri poate furniza
informaţii legate de factorii care influenţează mineralizarea materiei organice şi, implicit,
disponibilizarea nutrienţilor pentru plante. Dinamica biomasei microbiene este influenţată
de condiţiile climatice (Insam, 1989; Insam şi Parkinson, 1990), nutrienţii disponibili şi
în special azotul (Montagnini, 1989), fauna solului (Manilov şi colab., 2001). Perioada de
secetă pronunţată de la sfârşitul lui mai şi începutul lui iunie determină această reducere
drastică a biomasei microbiene. În variantele în care s-au folosit paie reducerea este mai
puţin pronunţată dat fiind că, prezenţa paielor în sol şi la suprafaţa lui reduc pierderile de
apă şi menţin o umiditate mai ridicată în sol.
Raportul biomasă bacteriană : biomasă fungică (B:C) evidenţiază dominanţa
biomasei fungice faţă de biomasa bacteriană la fiecare determinare şi în cazul oricărei
variante experimentale. Acest rezultat este pus pe seama avantajului competiţional al
ciupercilor faţă de bacterii (Manilov, 2002).
Cele două tipuri de fertilizanţi organici utilizaţi în experiment influenţează diferit
pH–ul solului. Astfel, din analiza rezultatelor obţinute, se poate observa că valorile pH–
ului variantelor cu gunoi de grajd sunt uşor mai mari decât în cazul variantelor cu paie,
diferenţele nefiind însă semnificative statistic. Este cunoscut faptul că gunoiul de grajd
semifermentat manifestă efecte de conservare a reacţiei solurilor, prin aport de substanţe
250
bazice, complexarea organo-minerală a ionilor de aluminiu şi prin aport esenţial de
substanţe cu efect de tamponare (Rusu şi colab., 1970). În ceea ce priveşte influenţa
comunităţii biologice a solului asupra pH-ului se remarcă faptul că, în variantele cu
diversitatea cea mai mare se înregistrează valorile cele mai mici de pH-ului la majoritatea
momentelor de recoltare şi pentru fiecare tip de materie organică folosit. Se pare aşadar
că activitatea biologică mai intensă şi rata de descompunere amplificată din aceste
variante menţin valorile pH-ului relativ constante, fară variaţiile mai largi observate în
celelalte variante.
Reducerea semnificativă a nitraţilor din sol imediat după startul experimentului se
poate datora unor procese fizice, chimice şi biologice care se desfăşoară în sol dintre care
amintim: absorbţia radiculară a plantelor, imobilizarea microbiană, levigarea şi
denitrificarea. Tendinţa de scădere a nitraţilor din sol în iunie faţă de luna mai poate fi
explicată prin levigarea acestora. Creşterea cantităţilor de nitraţi din luna octombrie se
datorează condiţiilor climatice specifice perioadei de toamnă, reducerii temperaturilor şi
creşterii precipitaţiilor căzute.
Dinamica N-NH4+ în experimentul realizat, scoate în evidenţă tendinţa de creştere
continuă a amoniului din sol pe parcursul derulării experimentului. Această creştere
indică o activitate amonificatoare intensă pe întreaga perioada de desfăşurare a
experimentului. Aşadar, creşterea NH4+ din sol s-a datorat amonificării materiei organice
din sol însă şi disponibilizării NH4+ legat coloidal.
Dinamica Corg şi a Nt în variantele experimentului realizat nu prezintă varianţii
deosebite pe parcursul derulării lui. Cei doi parametrii se menţin la valori constante, ceea
ce era de aşteptat atâta vreme cât, după cum arată Stark şi colab. (2007), Corg şi Nt se
modifică lent sub influenţa fertilizării şi nu sunt practic afectaţi de practicile agricole
realizate pe termen scurt.
Variaţiile reduse ale cantităţilor de fosfor în solul variantelor experimentale pe
parcursul derulării experimentului, confirmă mobilitatea redusă a acestui element.
Analiza varianţei arată că efectul combinat al momentului recoltării cu tipul de fertilizant
organic nu influenţează semnificativ cantitatea de fosfor din sol. Există totuşi situaţii în
care cantitatea de P2O5 determinată în variantele cu gunoi de grajd a fost semnificativ
mai mare faţă de variantele cu paie. Acest rezultat a fost obţinut numai în variantele în
251
care diversitatea biologică a fost ridicată (V7 şi V8). Aceste rezultate se datorează unei
mineralizări mai accentuate a materiei organice în aceste variante.
Adăugarea materiilor organice în mezocosmosuri a condus la o creştere a cantităţii
de K2O din sol. Creşterile sunt mai pronunţate în cazul utilizării gunoiului de grajd faţă
de variantele cu paie. Pe parcursul derulării experimentului s-a constatat o tendinţă de
reducere a K2O din solul variantelor experimentale. Această tendinţă poate fi explicată
prin imobilizarea potasiului în biomasa vegetală şi microbiană, dar şi prin levigarea
potasiului din sol.
Creşterile de potasiu din solul variantelor experimentale se pot datora şi ciclurilor
de uscare şi umezire la care a fost supus solul, Hodges (2000) semnalând faptul că aceste
cicluri pot determina o disponibilizare a potasiului din soluri.
V. CONCLUZII GENERALE ŞI DOMENIILE DE APLICARE A
REZULTALELOR
Experimentele de tip microcosmos şi mezocosmos permit evaluarea implicării
comunităţii biologice a solului în asigurarea stării de fertilitate a acestuia. Pe baza
rezultatelor obţinute de-a lungul celor doi ani de experimentare se pot emite următoarele
concluzii:
Utilizarea celor două tipuri de fertilizanţi organici conduc la intensificarea activităţii
biologice din sol şi la mineralizarea diferită a celor doi fertilizanţi organici. În cazul
ambelor tipuri de experimente rata de consum şi mineralizare a materiei organice este
mai mare în cazul gunoiului de grajd faţă de paiele de orz.
Atunci când paiele sunt folosite ca şi fertilizant organic, rata de consum şi mineralizare
a acestora este mai ridicată dacă sunt folosite paie de dimensiuni mici. În practicile
agricole se recomandă, aşadar, mărunţirea paielor aplicate în sol sau la suprafaţa
acestuia atunci când se urmăreşte mineralizarea lor rapidă. Adăugarea de fertilizanţi
minerali odată cu paiele poate, de asemenea, intensifica mineralizarea acestora.
Modul de aplicare al fertilizanţilor organici influenţează rata de mineralizare şi
disponibilizare a nutrienţilor, mineralizarea realizându-se mai rapid atunci când paiele
sau gunoiul de grajd sunt încorporate în sol, faţă de distribuirea lor la suprafaţă.
Diversitatea mare a comunităţii biologice a solului determină o rată de mineralizare
mai ridicată comparativ cu diversitatea redusă a solului. Practicile agricole care pot
252
conduce la diminuarea diversităţii solului prin reducerea efectivelor populaţiilor
anumitor specii edafice, se recomandă a fi evitate.
Prezenţa lumbricidelor în solul variantelor experimentale a determinat o rată de
consum a surselor organice mai ridicată faţă de absenţa lor. Putem astfel considera
lumbricidele ca fiind un grup ecologic cheie în sol, influenţând determinant procesul de
mineralizare. Acest efect este mai vizibil în experimentele de tip microcosmos faţă de
cele de tip mezocosmos. În acestea din urmă activitatea lumbricidelor a fost redusă sau
stopată de condiţiile climatice nefavorabile.
Indicatorii de fertilitate urmăriţi au arătat modele dinamice diferite, în legătură cu tipul
de experiment realizat, tipul de fertilizant organic folosit şi diversitatea comunităţii
biologice.
Biomasa microbiană determinată în variantele cu paie a fost mai mare decât în
variantele cu gunoi de grajd. Paiele stimulează activitatea microflorei pentru o perioadă
mai lungă de timp. Considerăm că acest lucru se realizează numai în condiţiile în care
solul este bine aprovizionat cu azot şi recomandăm utilizarea lor ca şi fertilizant numai
în astfel de condiţii. Pe de altă parte, gunoiul de grajd induce o biomasă mai ridicată
imediat după aplicare şi este recomandat a fi folosit în soluri cu fertilitate slabă.
Combinarea celor două tipuri de fertilizanţi poate oferi rezultate satisfăcătoare însă
această ipoteză trebuie verificată.
Diversitatea comunităţii biologice influenţează diferit biomasa microbiană a solului. În
experimentele de tip microcosmos prezenţa mai multor grupe de animale a condus la
diminuarea biomasei microbiene. În schimb, în experimentele de tip mezocosmos,
creşterea diversităţii animale a indus creşteri ale biomasei microbiene. Această
neconcordanţă în dinamica biomasei microbiene se datorează prezenţei grupului
funcţional al prădătorilor în mezocosmosuri, faţă de absenţa acestora în
microcosmosuri. Efectul de sus în jos al acestui grup funcţional conduce la cresterea
biomasei microbiene în mezocosmosuri. Este recomandat a se evita practicile agricole
care pot afecta acest grup funcţional, în special utilizarea pesticidelor.
Dinamica nitraţilor din solul experimentelor relevă faptul că variantele cu gunoi de
grajd au o mai bună aprovizionare cu nitraţi faţă de variantele cu paie. De asemenea, se
constată tendinţa de scădere a nitraţilor din solul variantelor experimentale pe perioada
253
derulării experimentului. Această tendinţă nu este observată în microcosmosuri, atunci
când comunitatea animală este reprezentată numai de lumbricide. Putem astfel remarca
implicarea acestui grup de animale edafice în nitrificare însă acest efect nu a fost
semnalat în experimentele din teren. Alte studii sunt necesar a fi realizate pentru
evaluarea corectă a implicării lumbricidelor în nitrificare.
Diversitatea biologică ridicată conduce la reducerea nitraţilor din sol în
microcosmosuri şi la creşterea nitraţilor din sol, faţă de variantele cu diversitate mică şi
moderată, în mezocosmosuri. Avem din nou, aşadar, o neconcordanţă între
experimentele din laborator faţă de cele din teren, neconcordanţă ce poate fi explicată
prin activitatea şi dinamica diferită a microflorei în microcosmosuri faţă de
mezocosmosuri, în prezenţa sau absenţa prădătorilor.
În experimentele de tip microcosmos fertilizanţii organici nu induc modificări
deosebite ale amoniului din sol. Uşoare creşteri au fost semnalate atunci când gunoiul
de grajd a fost folosit ca şi ferilizant. De asemenea, prezenţa lumbricidelor în sol a
determinat creşteri ale amoniului atât în variantele cu paie, cât şi în cele cu gunoi de
grajd. În variantele cu diversitate ridicată, în care au fost prezente atât lumbricide cât şi
enchitreide, nu au fost semnalate creşteri semnificative ale amoniului din soluri. În
cazul experimentelor de tip mezocosmos s-a semnalat creşterea continuă a amoniului
din sol atât în variantele cu gunoi de grajd cât şi în cele cu paie. Diversitatea biologică
a comunităţii nu pare a influenţa determinant dinamica amoniului din sol. De asemena,
nu a fost observat efectul stimulant al prezenţei lumbricidelor în sol, efect semnalat în
experimentele de tip microcosmos.
În experimentele de tip microcosmos a fost semnalată reducerea cantităţilor de carbon
organic în variantele cu enchitreide şi lumbricide, precum şi în cele în care am avut
numai enchitreide. Aşadar, prezenţa enchitreidelor în efective mari pare a determina o
intensificare a mineralizării carbonului şi creşterea respiraţiei solului. Acest aspect
merită a fi reţinut din perspectiva segregării carbonului în sol. Efectul nu a fost însă
semnalat şi în experimentele de tip mezocosmos în care carbonul organic nu prezintă
variaţii semnificative.
Diversitatea biologică joacă un rol important şi în dinamica fosforului din sol,
cantităţile determinate în experimentele de tip mezocosmos, pentru variantele cu
254
255
diversitate ridicată, fiind mai mari faţă de variantele cu diversitate mică, moderată şi
martor. În acelaşi timp gunoiul de grajd s-a dovedit a fi o sursă de fosfor mai bună
decît paiele de orz, deşi diferenţele nu au fost relevante pentru fertilitate.
În cazul potasiului, utilizarea gunoiului de grajd induce o creştere mai pronunţată a
acestui ion în sol, comparativ cu paiele de orz. De asemnea, efectul diversităţii
biologice a solului asupra potasiului din sol este semnificativ, cantităţile determinate în
variantele cu diversitate ridicată fiind superioare celor din variantele cu diversitate
redusă, medie şi martor.
Capacitatea de levigare cea mai pronunţată a fost observată în cazul nitraţilor şi s-a
manifestat cu precădere în sezonul de primăvară. Chiar dacă şi ionii NH4+, PO4
3- şi K+
au fost prezenţi în levigat, cantităţile pierdute din sol odată cu precipitaţiile nu
reprezintă un factor destabilizator al fertilităţii solurilor. Spălarea acestor ioni din
soluri poate însă constitui un factor poluant de risc pentru apele freatice şi de suprafaţă.
Sunt necesare şi alte studii pentru a putea lămuri aspectele care privesc disponibilizarea
nutrienţilor din sol şi implicarea comunităţii edafice în aceste procese. Rezultatele
obţinute în experimentele de laborator trebuie verificate şi în condiţii de teren pentru a
evita interpretarea eronată a rezultatelor.
Monitorizarea calităţii solurilor trebuie să includă şi componenta biotică, fiind necesară
utilizarea unor indicatori biologici relevanţi în procesul de evaluare a calităţii şi
fertilităţii solurilor.