brutos Utilización de N en estudios de los

XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Utilización de 15N en estudios
u
de los
flujos brutos de nitrógeno en el suelo
Cecilia del Carmen
C
Videla
Facultad de Ciencias Agrarias – Universidad Nacional de Mar del Plata
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Isótopos: Son átomos de
d un mismo elemento
que tienen diferente número de neutrones
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
¿Cómo se expresa la presencia
a de un isótopo estable?
% de átomos en exceso: se usa para mu
uestras enriquecidas en un isótopo
estable
t bl y representa
t su abundancia
b d
i por encima
i
d
dell valor
l de
d ocurrencia
i
natural. Por ej.: una muestra con 5% de átomos en exceso tiene 5,366 % de
átomos de
15N
(y 94,634
94 634 % de átomos de
d
14N).
N)
δ‰ (delta por mil): valores de variacio
ones relativas al nivel de la abundancia
natural para isótopos estables:
⎛ RM − RS ⎞
δ‰ = ⎜
∗ 10 3
RS
S
⎝
⎠
R = relación concentración del isótopo
o menos abundante y la del más
abundante (14N/15N, 12C/13C) y M= muestra
m
y S=patrón o standard.
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TRANSFERENCIAS Y TRANSF
FORMACIONES EN EL CICLO
INTERNO DEL N EN ECO
OSISTEMAS TERRESTRES
Nitrificación
heterotrófica
residuos
vegetales
N vegetal
absorción
absorció
ón
mineralización
N orgánico
g
Residuos
microbianos
NH+
nitrificación
4
NO-3
in
nmovilización
inmovilización
l
ó
N Biiomasa
micrrobiana
Hart y Myrold, 1996
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Cuál es la diferencia entre mineralización
neta y bruta???
b
La mineralización neta
a o líquida
q
se refiere
f
a la
diferencia en el contenido de
d N mineral en un período de
tiempo y comprende dos
d procesos opuestos:
mineralización e inmovilización.
inmovilización
Mineralización liquida =[(N-NH4+ + N-N
NO3-)t - (N-NH4+ + N-NO3-)t-1] / t
El término mineralizació
ón bruta se refiere a la
producción de amonio
o a partir de la materia
orgánica del suelo independiente de los
procesos que consumem
m amonio. Ella solo puede
ser estimada utilizando 15N.
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Gross vs. Net Rates
5
Organic N
1
4
50
NH4+
Organic N
1
NH4+
49
Net production of NH4+ orr NO3- may not adequately
describe the dynamics of N transformations
Stephen Hart,, School of Forestry, NAU
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¿Cuáles son las técnicas disponible
es que utilizan 15N para medir
procesos
proc
sos brutos
rutos del c
ciclo
c o del N?????
# Técnicas con
15N
como
o trazador, donde el "pool
pool
substrato" es marcado y se monitorea el movimiento del
isótopo en el sistema a a través del tiempo.
# Técnicas de dilución del isótopo
donde el "pool
producto" es marcado y se monitorea la tasa por la que la
producción altera el enriquec
ciemento isotópico del “pool”
pool .
#
15N,
Técnicas de abundancia natu
ural de 15N (leves diferencias en
enriquecimiento isotópico de
e “pooles” del suelo resultan en
discriminación
ó biológica).
ó
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Técnica de dilució
ón del isótopo
15N
Se marca el pool producto de la mineralización (NH4 +) con una cantidad
pequeña de
15N.
La tasa de declinación de la abundancia de
15N
del pool a
través del tiempo es función de la tasa a la cual la mineralización introduce
amonio no marcado desde la materia org
gánica, diluyéndolo.
mineralización
mineraliz
zación
Mineralización
14N
P l
Pool
amonio
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15N
14N
15N
Tie
empo
14N
15N
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Como calcular la tasa de mineralización bruta?
m = θ (log A*0/A*t)/
/log(1+θt/A0)
Kirkham
K
Kirkham,
m, Bartholomew
m,
m w ((1954)
9 )
Barraclough (1991)
D d m = tasa de
Donde:
d mineralización
i
li
ió
θ = (At - Ao) / t
A*t= abundancia en exceso de
15N
en el tiempo t
A*o= abundancia en exceso de
15N
en el tiempo 0
t = tiempo (días)
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A = tamaño del “pool”
pool amonio del suelo
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SUPUESTOS DE LA TÉCNICA DE
DILUCIÓN DEL
L ISÓTOPO 15N
El marcador se debe mezclar uniformemente con el N
nativo del suelo p
para asegura
g ar una explotación
p
proporcional del pool marcad
do.
Cinética
é
de
d orden
d cero, o sea
a, todos
d los
l procesos a
tasa constante durante todo el período experimental.
N mineralizado debe encontrrarse a abundancia natural
(no remineralización).
remineralización)
No debe ocurrir fraccionamiento isotópico.
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¿Cómo aplicar la meto
odología en la práctica?
15N-NH+
4
15N-NH+
4
t = 0
t = t
Determinación del
d contenido de
N-amon
nio y 15N
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Mineralización bruta del nitró
ógeno en suelos de Balcarce.
Efecto del manejo y de la profundidad de muestreo
9 Suelos: Argiudoles típicos y petrocálcicos
9 Temperatura
T
media anual 13,7°C
9 Precipitación media anual 870 mm
Objetivo: determinar la influencia de los sistemas
s
de manejo: labranza convencional
(LC), siembra directa (SD) y pastura (P), y dos profundidades de suelo (0-10 y 10-20
cm) en las tasas de mineralización bruta de
el nitrógeno
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Mediciones en condicione
es de laboratorio
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Tassas de mineralización bruta en un suelo
de Balcarce bajo pastaura (P), labranza
con
nvencional (LC) y siembra directa (SD),
de (A) y de (B).
(B)
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Dí 0
Día
Día
Dí 7
Día
Dí 21
P>LC=
=SD
P>SD>LC
P=LC=SD
Día
Dí 35
LC>P=SD
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Pro
oducción total de N
k N ha-1 período-1
kg
Manejo
Prof
Prof.
Min Bruta
Min.
Min Neta
Min.
a
Amonif Neta
Amonif.
Nitrif bruta
Nitrif.bruta
Mb+Nb
LC
0-10
97.81
186.63
-10.58
77.74
175.55
SD
0-10
111.61
151.89
-16.64
107.14
218.76
P
0-10
121.52
95.91
-15.86
137.11
258.64
LC
10-20
114.76
69.33
-36.91
134.47
249.22
SD
10-20
85.56
8.80
-41.15
104.92
190.48
P
10-20
98.97
37.55
-10.78
124.43
223.41
LC
212 56
212.56
255 96
255.96
-47.49
47 49
212 21
212.21
424 77
424.77
SD
197.18
160.69
-57.78
212.06
409.24
P
220.50
133.46
-26.64
261.55
482.05
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Determinacio
ones de tasas de mineralización y
consumo brutto a campo
campo, realizadas mensualmente,
mensualmente
de octubre de
d 2003 a marzo de 2004.
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Tasa de mineralización bru
uta en los manejos
j labranza
convencional (LC), siembra
a directa (SD) y pastura (P)
durante un ciclo agrícola del maíz.
LC
P
SD
3.5
(mg N k
kg-1 día-1)
Tax
xa de minerralização brruta
4.0
3.0
a b a
2.5
a b b
20
2.0
1.5
a a a
a a a
10
1.0
a b ba
0.5
a b b
0.0
Outubro
Novembro
De
ezembro
Janeiro
Temp
po (meses)
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Fevereiro
Março
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Tasa de consumo bruto en los manejos labranza
convencional
i
l (LC)
(LC), siembra
i b dir
directa
t (SD) y pastura
t
(P)
durante el ciclo agríícola del maíz.
LC
4.0
b
(mg N k
kg-1 día-1)
Tasa de con
T
nsumo brutto
3.5
a
P
SD
b a
a
b
30
3.0
2.5
20
2.0
1.5
1.0
a
a
a
a
a
b
a
b
a
a
a
b
0.5
0.0
Octubre Noviembre Diciem
mbre Enero
Tiemp
po (meses)
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Febrero
Marzo
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Acumulación de N mineralizado (M)
(
y consumido (C) durante
octubre 2003 a marzo 2004 en labranza convencional (LC),
pastura (P) y siembrra directa (SD).
N acumulad
do (kg ha-1)
350
300
C-LC
C-P
C-SD
M-LC
M-P
M-SD
250
200
150
100
50
0
Out.
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Nov.
Dec.
Jan.
Fev.
Mar
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Conclusiones
1 N fue adecuada para cuantificar
La metodología de la dilución del 15
las TMB, tanto en condiciones de laboratorio como a campo
Las TMB y TCB presentaron eleva
ada variación en el tiempo, asociada
principalmente, a cambios en la
a humedad del suelo.
Las TMB y TCB de la pastura fuerron, generalmente, mayores que las
de LC y SD. La SD se diferenc
ció de LC en los meses de febrero y
marzo, tanto en la TMB como en la TCB. Las TCB fueron siempre
mayores que TMB.
Las cantidades mineralizadas y co
onsumidas, acumuladas en SD
fueron mayores a las correspo
ondientes de LC, aunque el cultivo
de maíz no se benefició p
por ello, debido al defasaje
j entre el
estadio de máxima demanda po
or N por el cultivo y la época de
disponibilidad de N en el suelo
o.
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Reflex
xiones
La aplicación de 15N al estu
udio de los procesos de las
transformaciones del N en suelos es una poderosa
herramienta que contribuye a elucidar flujos “oscuros”
(abrir cajas negras),
negras) cuantific
car tasas de flujos y entender
los procesos que controlan el ciclo
c
del N.
Este p
potencial p
puede volverse p
peligroso
g
con usos errados
de la técnica. Todas las etapa
as de la metodología isotópica,
desde el campo al laboratorio
o, requieren extremo cuidado
en los detalles y respeto por los supuestos de validez de la
técnica o modelo empleado
Gracias por su atención!!!
Quito, 29-31 de Octubre del 2008