Indicadores químicos y biológicos de calidad de suelos en Oxisoles

Indicadores químicos y biológicos de calidad de suelos
en Oxisoles de Misiones (Argentina)
Dalurzo, H. C. - Serial, R. C. - Vazquez, S. - Ratto, S.
Facultad de Ciencias Agrarias - UNNE.
Sargento Cabral 2131 - (3400) Corrientes - Argentina.
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ANTECEDENTES
Debido a que los índices de calidad del suelo dependen del ecosistema considerado, es de suma importancia
determinar las principales características de los suelos que sirvan como indicadores para lograr la sustentabilidad
de los ecosistemas (Doran, 1996).
La materia orgánica del suelo está considerada como el indicador más significativo de calidad (Larson and
Pierce, 1991). Doran y Parkin (1994) la han incluido como el componente más importante a seleccionar entre un
grupo de datos mínimos y necesarios para definir la calidad del suelo. Los efectos de las prácticas de manejo
sobre la materia orgánica son fundamentales para evaluar la sustentabilidad de los cultivos, sistemas de laboreo y
sus efectos sobre el medioambiente.
El objetivo del presente trabajo fue evaluar atributos químicos y biológicos del suelo como potenciales
indicadores de calidad.
MATERIALES Y METODOS
En Eutrudoxes Ródicos del sur de Misiones, Argentina, con clima subtropical húmedo y régimen pluviométrico
isohigro sin estación seca, se estableció un ensayo en cultivos de yerba de 15 años a una densidad de 1,5 por 3 m,
distribuyéndose en bloques al azar con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones.
Los tratamientos fueron: testigo: selva subtropical (Sv); yerbal con manejo convencional de la zona (YCv):
realizándose el control de malezas en los lineos mediante azada manual y en los entrelineos con repetidas
pasadas de rastras de discos; yerbal con aporte de cáscara de tung (YTg): manejado con herbicidas en los lineos
y desmalezadora de eje vertical en los entrelineos más cáscara de tung (16 Tn ha-1); yerbal con agregado de
aserrín (YAse): en los entrelineos (40 Tn ha-1) con herbicidas en los lineos y desmalezadora de eje vertical en los
entrelineos.
En parcelas de 10 por 50 m, se extrajeron 3 muestras compuestas de suelo, formadas por tres submuestras, a 3
profundidades: de 0 a 10, de 10 a 20, y de 20 a 30 cm.
Se determinó pH: potenciométricamente en agua destilada; materia orgánica (MO): método de Walkley y Black;
materia orgánica particulada (POM): método de fraccionamiento físico de Cambardella and Elliott (1999),
separándose dos fracciones de 2 a 0,5 mm (POMa) y de 0,5 a 0,053 mm (POMb); nitrógeno total (Nt): método
semimicrokjeldahl; nitrógeno potencialmente mineralizable (Npm): método de Sahrawat (1982); fósforo
disponible: Bray – Kurtz II; fósforo orgánico (PO): método de Bowman (1989) modificado por Condron et al.
(1990); y respiración del suelo (RES) método de Sarrantonio (1996). Análisis de datos: con los resultados se usó
análisis de la varianza, aplicándose el test de Duncan (P<0.05), y análisis multivariado (análisis de factores y de
discriminantes).
DISCUSION DE RESULTADOS
El mayor contenido de MO en superficie correspondió a la Sv (6,76%) en la situación suelo–climax, como fuera
encontrado por varios autores cuando se compararon suelos sin disturbar y con incorporación de labranzas. Con
el uso de enmiendas orgánicas y sin laboreos, los contenidos en horizontes superficiales fueron menores a los del
testigo: 4,12%, con YTg, y 5,23% con YAse (P<0,0001). Para YCv los 15 años de agricultura, y uso de rastra de
discos en forma continua, provocaron la mayor aireación del suelo, aumentaron la descomposición de la materia
orgánica y produjeron la reducción a la mitad (3,26%). De 10-20 cm de profundidad continuó el predominio de
la Sv, diferente estadísticamente del resto del ensayo, seguido por los tratamientos de aserrín junto con el de
tung, diferenciados del manejo convencional que presentó los menores contenidos. La MO disminuyó en
profundidad manteniéndose los valores más altos para Sv, seguidos de YAse, YTg y YCv. Las diferencias
significativas halladas entre Sv y las otras situaciones, manifestaron que la influencia del manejo sólo se dió en
los primeros centímetros del suelo.
La POM presentó en superficie, los mayores valores para la Sv y la YAse, y los menores para la YTg y YCv
(P<0,0001), debido a los mayores volúmenes y superficie específica del aserrín. En profundidad sólo hubo
diferencias entre la Sv, con los valores mayores, y los cultivos de yerba (P<0,0001). El comportamiento de dicho
atributo indicó que la aplicación de aserrín sería una práctica válida para mejorar la calidad del suelo.
El Nt de la Sv, en superficie, presentó valores promedios holgadamente mayores a todos los tratamientos. En el
tratamiento con aserrín fue 41 y 59% mayor que el de YTg y que la YCv respectivamente. En todas las
profundidades los mayores valores se obtuvieron en la Sv, seguidos por la YAse que fue mayor a los
tratamientos con tung y manejo convencional. Sólo en la profundidad de 20 a 30 cm los contenidos de Nt de la
YAse no fueron estadísticamente diferentes pero sí superiores a la cáscara de tung (P<0,0001). Esta propiedad
del suelo fue la una de las que experimentaron los mayores cambios con el manejo empleado.
El pH en agua destilada varió dentro de los rangos de ligeramente a fuertemente ácido y sin diferencias
significativas entre tratamientos. En solución salina presentó diferencias significativas únicamente en las
muestras de 20-30 cm, observándose una acidificación en YTg y YCv, aumentando con la profundidad, debido a
la lixiviación de bases, modificándose el complejo de cambio por el aumento proporcional del Al intercambiable.
Con enmiendas orgánicas se hallaron los mayores valores de P, en todas las profundidades, debido a que
recibieron fertilización fosforada. Las situaciones sin fertilizantes de Sv y la YCv, fueron iguales, salvo en la
última profundidad, donde fue superior estadísticamente la primera de ellas (P<0,0001).
Los valores máximos de la YTg fueron de 98,18 mg kg-1, y con valores promedios de 21,12 mg kg-1. La YAse
siguió en orden de importancia diferenciándose de la Sv y la YCv (P<0,0001). Tales diferencias se debieron al
uso de fertilizantes. Las dosis fueron 14 kg de P ha-1, para la YTg y 10,5 kg de P ha-1, para la YAse. Los
resultados de los tratamientos sin fertilizantes reflejaron los bajos valores que caracterizan dichos suelos,
variando de 2,86 – 8,11 y de 2,57 – 6,41 mg kg-1, para la Sv y la YCv respectivamente.
Al considerar las profundidades mayores de 10 cm, se observaron diferencias significativas entre los
tratamientos con enmiendas orgánicas y fertilizados, que tuvieron mayores contenidos de P, con respecto a la Sv
y la YTg, a pesar de encuadrarse todos dentro del rango de insuficiencia.
El PO fue mayor en la parcela de selva (360 mg kg-1) seguido por la YAse (258 mg kg-1) con diferencias
significativas. Por último se ubicaron la YTg (220 mg kg-1) y la de YCv (212 mg kg-1) sin diferencias entre sí,
pero menores a los anteriores tratamientos (P<0,0001). El uso de enmiendas orgánicas de aserrín en el cultivo de
yerba mate, aminoró ésta reducción alcanzando un 36% de PO. El agregado de la cáscara de tung no resultó tan
eficiente presentando un porcentaje menor (28%), atribuible al aporte de fertilizantes fosforados que habían sido
aplicados tres años antes del ensayo, y que aumentaron el PT, disminuyendo por lo tanto la relación porcentual
del PO respecto al PT.
El comportamiento del Npm fue similar al de la MO en las muestras hasta los 20 cm de profundidad,
presentando los valores mayores para Sv, seguidos por YAse, YTg y YCv, disminuyendo a medida que aumentó
la profundidad (P<0,0001). A los 30 cm no hubieron diferencias entre la selva y las aplicaciones de enmiendas
que superaron a la YCv (P<0,001). El Npm señaló diferencias entre todos los tratamientos, situando a la YTg en
una posición intermedia.
La mayor respiración del suelo se obtuvo en la YAse y en la Sv (62,88 y 56,62 kg CO2 ha-1 respectivamente) en
comparación con YTg y la YCv (36,10 y 30,05 kg CO2 ha-1) con diferencias significativas entre ambos grupos
(P<0,0001). Este comportamiento puede atribuirse a que los tratamientos con aplicaciones de aserrín y con selva
tuvieron mayor sustrato para la actividad microbiana. La Sv presentó valores promedios menores que los de
YAse, aunque no significativas, que podrían deberse a una menor temperatura del suelo debido a la sombra
propia del monte, en comparación a la mayor insolación y temperatura del suelo del entrelineo del yerbal. Si bien
ésta propiedad del suelo, en superficie, experimentó un fuerte cambio en repuesta al manejo empleado, no fue
tan sensible en manifestar diferencias entre todos los tratamientos, como sucedió con otras variables de suelo
evaluadas.
Al realizar el análisis de factores por profundidades aplicando la rotación varimax, se obtuvo en las muestras
superficiales altos valores propios, mayores a 1 hasta el tercer factor inclusive, explicando hasta el 77,59% de la
varianza. Salvo el pH y la RES el resto de los atributos manifestaron comunalidades mayores de 0,7 y las de
POM y de Nt fueron las más elevadas (0,94), señalando que una alta proporción de su variancia es explicada por
dichos parámetros edáficos.
Los vectores propios obtenidos en la POM y sus fracciones (0,93 a 0,81) justificaron la denominación del factor
1 como fracción liviana. En dicho factor participó además la RES con vectores moderados (0,63). Al segundo
factor se lo nombró fracción orgánica, integrado por la MO y variables altamente correlacionadas a ella como el
PO el Nt y el Npm con vectores propios de 0,87 a 0,75. El pH presentó en cambio vectores moderados (0,64). Al
factor 3 se lo llamó fósforo por su alto peso de 0,96.
En la profundidad de 10-20 cm no se incluyeron a las variables RES y PO debido a que sólo fueron determinadas
superficialmente, reteniéndose hasta el tercer factor con autovalores mayores a 1, explicando una mayor varianza
que en la profundidad anterior (83,17%). Debido a los similares resultados hallados en los vectores propios para
ésta y la siguiente profundidad se mantuvo la misma denominación a los factores. El factor fracción liviana
presentó vectores de 0,97 mayores que en la profundidad anterior, y en el factor fracción orgánica el Npm
encabezó a las variables con vectores de 0,82. El factor fósforo tuvo iguales resultados (0,94).
En la profundidad de 20-30 cm se retuvieron sólo dos factores con autovalores mayores a 1 que explicaron el
73,21% de la varianza, con la diferencia que dentro del factor fracción liviana se incluyó al Nt y en la fracción
orgánica participó además el P disponible con valores más moderados, de 0,73, coincidentes con la disminución
de sus contenidos en profundidad.
La mayor comunalidad 0,99 se obtuvo para la POM, y el resto de los atributos presentaron resultados mayores a
0,78. Los elevados vectores propios que mantuvo la POM de 0,96 manifestaron los cambios en el suelo por la
adopción de diferentes prácticas de manejo.
Con el análisis discriminante se obtuvieron 3 funciones que clasificaron correctamente el 91,7% de los casos
agrupados originalmente. La significación de las funciones fue elevada para los tres casos, y las ecuaciones
obtenidas fueron:
Y1= 0.837 PO + 0.759 POM + 0.509 NPM - 0.411 POMa - 0.305 P
Y2= 1,483 POMa - 0.886 POM – 0,482 PO + 0,272 NPM – 0,059 P
Y3= 0,925 P + 0,631 NPM– 0,568 PO + 0,185 POM - 0,051 POMa
[Ec. 1]
[Ec. 2]
[Ec. 3]
Figura 1. Grafico de las funciones discriminantes canónicas.
6
Función 2
4
2
Tratamientos
0
Centroides de grupo
Yerba con aserrín
-2
Yerba con cásc. Tung
Yerba convencional
Selva subtropical
-4
-4
-2
0
2
4
6
8
Función 1
En la ecuación 1 los coeficientes de PO y POM total manifestaron alta relevancia discriminatoria, en la Nº2 se
concentró en la fracción POMa y en la POM total.
En la tercer ecuación el atributo de mayor importancia fue el P disponible debido a fue aportado como
fertilizante, sin ser una causa directa del uso de enmiendas orgánicas. Acompañando a dicho atributo se halló al
Npm.
Tabla 1. Funciones en los centroides de los grupos
Tratamientos
Selva
Yerba Convencional
Yerba con cáscara de Tung
Yerba con Aserrín
1
4,37
-2,64
-1,75
0,02
Función
2
-0,50
-0,41
-0,62
1,53
3
-0,17
-0,95
1,02
0,10
La primera ecuación discriminó a la selva o situación prístina de los agroecosistemas yerbateros. La segunda
separó al tratamiento con aserrín de la cáscara de tung, presentando cuatro parcelas (uno de YAse y tres de YTg)
con una superposición en una representación en dos ejes (Fig 1). Observando dicha figura la clasificación de los
tratamientos de YTg y YCv no sería posible en base a las dos primeras ecuaciones, sin embargo, la ecuación 3
logró dicho objetivo cuando se consideró el centroide correspondiente a la tercer dimensión (Tabla 1), donde la
YTg tuvo valores de 1,02 y la YCv se aproximó a valores cercanos a - 0,95. De igual modo la clasificación entre
las enmiendas orgánicas se obtuvo en dicha dimensión la considerar el valor del centroide de la YAse de 0,1,
especto a la YTg.
CONCLUSIONES
- Los mejores indicadores de calidad de suelo, de acuerdo a los elevados coeficientes discriminatorios resultan:
la materia orgánica particulada y el fósforo orgánico.
- El nitrógeno total, la materia orgánica, el nitrógeno potencialmente mineralizable contribuyen en identificar los
cambios manifestados en las distintas profundidades y ante diferentes prácticas de manejo.
- Entre los indicadores de menor influencia se encuentran al pH y la respiración del suelo.
BIBLIOGRAFIA
Bowman, R. A. 1989. A sequential extraction procedure with concentrate sulfuric acid and dilute base for soil
organic phosphorus. Soil Sci. Soc. Am. J. 53: 362-366.
Cambardella, C. A., A.M. Gajda, J.W. Doran, B.J. Weinhold, and T. Kettler. 1999. Estimation of particulate an
total organic matter by weight loss-on-ignition. In R. Lal, J.F. Kimble and R.F. Follet (eds). Carbon
methods. CRC Press, Boca Raton, FL.
Condron, L. M., E. Frossard, H. Tiessen, R. H. Newman, and J. W. B. Stewart. 1990. Chemical nature of organic
phosphorus in cultivated and uncultivated soils under different environmental conditions. J. Soil Sci. 41:
41 – 50.
Doran, J.W. and T. B. Parkin. 1994. Defining and assessing soil quality p. 3-21. In J.W. Doran et al (ed.)
Defining soil quality for a sustainable environment. SSSA Special Publ. 35. SSSA and ASA. Madison,
WI.
Doran, J.W. 1996. Methods for assessing soil quality. 411 p. J.W. Doran and Alice J. Jones (ed.). SSSA Special
Publ. 49. Soil Science Society of America Inc. Madison, WI.
Larson, W.E., and F.J. Pierce. 1991. Conservation and enhancement of soil quality. p 175-203. In Evaluation of
sustainable management in the developing world. Vol. 2. IBSRAM Proc. 121 (2). Int. Board for Soil
Res. and Management., Bangkok. Thailand.
Sahrawat, K.L. 1982. Simple modification of the Walkley - Black method, for simultaneous determination of
organic carbon and potentially mineralizable nitrogen in tropical rice soils. Plant and Soil. 69: 73-77.
Sarrantonio, M., J.W. Doran, M.A. Liebig, and J.J. Halvorson. 1996. On farm assessment of soil quality and
health. p. 83-105. In J.W. Doran and A.J. Jones (ed.) Methods for assessing soil quality. SSSA. Spec.
Publ.49. SSSA, Madison, WI.