La agricultura sostenible depende cada vez más de estrategias que mejoran la fertilidad del suelo mientras reducen la huella ambiental de los insumos químicos. El objetivo principal de esta investigación fue desentrañar los efectos individuales y combinados de la rotación de cultivos y la fertilización en la calidad del suelo. Este estudio tuvo como objetivo determinar si la efectividad de la fertilización se modificaba por las prácticas de rotación, explorando si estas interacciones eran aditivas, antagónicas o sinérgicas. Este estudio evaluó el impacto de rotaciones de cultivos en campo abierto de dos años: brócoli-tomate y brócoli-pimiento, combinadas con fertilización orgánica y mineral en las propiedades químicas y biológicas del suelo. Los tratamientos incluyeron bentonita de azufre enriquecida con residuos de naranja (SBO), estiércol de caballo (HM), fertilizante mineral (NPK) y un control sin fertilizar (CTR). Se recolectaron muestras de suelo después de cada ciclo de cultivo y se analizaron para actividades enzimáticas (hidrolasa de diacetato de fluoresceína, deshidrogenasa, catalasa), carbono de biomasa microbiana (MBC), materia orgánica, nitrógeno total y contenido de macronutrientes y micronutrientes. Los resultados mostraron que los enmiendas orgánicas, particularmente SBO y HM, aumentaron significativamente la actividad microbiana, MBC y la disponibilidad de nutrientes en comparación con NPK y CTR. Los tratamientos orgánicos también llevaron a una reducción en el pH del suelo (-12%) y a un perfil iónico más equilibrado, mejorando la fertilidad biológica del suelo en ambas rotaciones. Por el contrario, los tratamientos NPK favorecieron concentraciones más altas de nitrato y cloruro (3.5 y 4.6 mg * g-1 dw, respectivamente) pero no mejoraron los indicadores biológicos. Las mejoras fueron más pronunciadas en el segundo ciclo de cultivo, sugiriendo los beneficios acumulativos de las enmiendas orgánicas a lo largo del tiempo. Estos hallazgos destacan el potencial de combinar la fertilización orgánica con la rotación de cultivos para mejorar la salud del suelo y apoyar la sostenibilidad a largo plazo en los sistemas hortícolas.