Effects of alternative phosphorus fertilizers on phosphorus mobilization by different cover crops in two soils

Abstract

El fósforo (P) es un nutriente esencial para las plantas, el cual es necesario para la realización de numerosos procesos metabólicos. Sin embargo la concentración de este elemento en forma disponible para las plantas en el suelo, resulta en muchas ocasiones muy baja, de tal forma que limita el crecimiento de los cultivos dando lugar a rendimientos muy pobres. Debido a ello, en la agricultura moderna es necesaria la aplicación de fertilizantes fosforados cuya fuente principal es la roca fosfórica, que es un recurso limitado y no renovable. Por ello se buscan diferentes formas de reciclar el fósforo a partir de diferentes materiales de derecho para mejorar su movilidad en el suelo y así garantizar la disponibilidad de este elemento en los cultivos. En el presente estudio, se determinó el efecto de la aplicación de diferentes fertilizantes alternativos de fósforo (APFs),ceniza de lodo de aguas residuales tratadas y digestatos, así como roca fosfatada y ningún tipo de fertilizante, para diferentes cultivos de cobertura: Fagopyrum esculentum, Phacelia tanacetifolia y Trifolium pratense , así como el caso de ningún cultivo en dos suelos diferentes, uno ligeramente ácido y libre de carbonatos y el otro con carbonatos y neutro, en el potencial de la movilidad del fósforo. Debido a que los APFs pueden incrementar la eficiencia del ciclo del fósforo al producirse recuperándolo de desechos, y en cuanto al uso de estos cultivos de cobertura, su importancia reside en que algunas especies acumulan altas concentraciones de P y explotan fuentes de este elemento que no están disponibles para la mayoría de los cultivos. Para ello se analizaron tanto muestras de suelo mediante el método calcio-acetato-lactato, como muestras de plantas tras sufrir una digestión. Se obtuvieron resultados de contenido de fósforo en las muestras de suelo y plantas, así como biomasa por maceta y por planta, número de plantas por maceta contenidos de carbono y nitrógeno en la biomasa de las plantas y el ratio C/P. Al analizar estos resultados se obtuvieron las siguientes conclusiones. Todos los efectos de movilización de P fueron más pronunciados en el suelo sin carbonatos debido al efecto negativo de los carbonatos en el suelo carbonatado, sin embargo se encontraron valores inconsistentes en el análisis de PCAL(fósforo disponible para las plantas), por lo que no se pudo concluir que este suelo tuviera mayor movilización de P, ni tampoco que a pesar de que Trifolium pratense mostrara la mayor concentración de P y un estrecho ratio C/P, este cultivo sea más efectivo en la movilización de fósforo en comparación con los otros dos. Ambos APfs superaron el efecto de la aplicación de roca fosfatada, siendo la ceniza de lodo de aguas residuales más adecuada en el suelo sin carbonatos y la aplicación de digestatos en el suelo carbonatado. Otros estudios que exceden el alcance de este trabajo examinarán el efecto fertilizante de los cultivos de cobertura en trigo tras la incorporación de su biomasa en el suelo. Sin embargo, se espera que la incorporación de Trifolium pratense en el suelo libre de carbonatos incremente la absorción de fósforo por los siguientes cultivos debido a su estrecho ratio C/P y su alta concentración de fósforo que estimula la mineralización de este elemento.

Phosphorus (P) is an essential nutrient for the plants, which is necessary for performing many metabolic processes. However, the concentration of this element in an available form to plants in the soil, results very low on many occasions, in such a way that it limits crop growth leading to very poor yields. As a result, in modern agriculture, the application of phosphate fertilisers whose main source is the rock phosphate, which is a limited and non-renewable resource, is needed. Therefore, different ways to recycle phosphorus from different waste materials to improve its mobility in soil and guarantee the availability of this element in the crops, are sought. In the present study, the effect of applying different alternative phosphorus fertilizers (APFs), sludge sewage treated ash and digestate, as well as phosphate rock and the application of none fertilizer for different cover crops: Fagopyrum esculentum, Phacelia tanacetifolia y Trifolium pratense, as well as no cover crop in two different soils: one slightly acidic and the other carbonated and neutral, wanted to be determined in the P mobility potential. Because APFs can increase the efficiency of P cycle since they could be produced by recovering P wastes; and regarding the use of these cover crops, their importance lies in the accumulation of high P concentrations by some plant species which exploit sources of this element that are not available for most crops. Among the important plant nutrients, only P was limiting in the experiment. For this, both soil samples, using the calcium-acetate-lactate method, as well as plant samples after plant digestion, were analysed. Phosphorus content results were obtained in samples of soil and plants as well as biomass per pot and per plant, number of plants, total amount of phosphorus on the above-ground biomass and carbon and nitrogen contents for these latter categories, as well as the ratio C/P. By analysing these results, the following conclusions were obtained. All effects of P mobilization were more pronounced in the carbonate-free soil due to the negative effect of the carbonates in the carbonate soil. However, inconsistent values were found in PCAL (plant available phosphorus) analysis, therefore it could not be concluded that there is more P mobilization in this soil. Although Trifolium pratense showed the highest P concentration and a narrow C/P ratio, it could not be concluded that it mobilizes more P than the other cover crops. . Both APFs overcame the effect of rock phosphate, being ash most suitable in the carbonate-free soil, and digestate in the carbonate soil. Further studies that exceed the scope of this work will examine the fertilising effect of the cover crops on wheat after incorporation of above-ground biomass into the soil. However, the incorporation of Trifolium pratense into the carbonate-free soil is expected to increase P uptake by the following crop due to its low C/P ratio and high P content that fuel mineralisation.