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Las características químicas de la fase orgánica de los suelos del valle de Huasco

En el siguiente artículo se exponen los resultados del análisis químico realizado a 430 muestras obtenidas en los suelos agrícolas del valle del Huasco, extraídas a profundidades de 0 – 20 cm y 20 – 40 cm.

Viernes, 17 de enero de 2020 a las 8:30
Carlos Sierra
Carlos Sierra

Entendiendo que la materia orgánica de los suelos del Norte Chico es normalmente muy baja —— debido a la escasa acumulación de residuos orgánicos presentes en la tierra, causado por la baja humedad que se registra en la zona— es muy complejo detectarla ya que se encuentra en diferentes estados, a veces muy interrelacionado o mezclado con la fracción inorgánica del suelo, lo que forma compuestos órgano-metálicos con diferentes grados de estabilidad.

Tal como sucede con el nitrógeno, se distinguen tres facciones de materia orgánica: humificada, estabilizada y lábil.

La fracción húmica predomina en el suelo y representa más del 70% a 80% del carbono total del suelo, lo que corresponde a grandes estructuras orgánicas de gran peso molecular, muy estables, pero la microflora bacteriana del suelo no puede acceder a ellas, por lo que el material orgánico complejado por la fracción coloidal del suelo, termina formando compuestos órgano-metálicos muy estables.

Esta fracción no libera carbono potencialmente mineralizable, es decir, son formas de carbono estructural en el suelo y estas pueden determinar el color oscuro del mismo.

La materia orgánica estabilizada y lábil, representa alrededor de un 20% del carbono total del suelo, corresponden a estructuras carbonadas más livianas, atacables por la microflora bacteriana y pueden aportar bastante nitrógeno y carbono potencialmente mineralizable. El laboreo del suelo permite estimular su ataque por parte de la biomasa microbiana. La fracción lábil es la parte más activa de la materia orgánica presente en el suelo, de aquí proviene gran parte del nitrógeno disponible para las plantas.

Está formada por compuestos de bajo peso molecular, residuos aéreos de cosechas, la biomasa microbiana, deyecciones del ganado, restos de raicillas y raíces en descomposición, exudados radiculares, etc. Este material es muy activo y se mineraliza e inmoviliza con mucha facilidad y rapidez, generando nitrógeno mineral y anhídrido carbónico en el suelo. Normalmente no representa más allá del 10% del carbono total del suelo. Pero aporta una cantidad considerable del nitrógeno disponible para las plantas.

La materia orgánica cumple una serie de roles fundamentales en el suelo, por ejemplo, incrementa la retención de humedad disponible, aspecto de gran importancia en una zona donde el recurso hídrico es escaso. Un adecuado contenido de materia orgánica activa permite mantener bajas poblaciones de nematodos, organismos que deterioran gravemente el sistema radicular de cultivos y frutales. Además, mantiene en la zona de raíces nutrientes como nitrógeno, azufre y parte del fósforo disponible.

El nivel de materia orgánica aumenta desde Copiapó hacia el sur y es mayor en el valle del Choapa y se incrementa hacia el sur del país. El manejo histórico de estos suelos, que además no ha considerado un programa permanente de aplicación de materia orgánica, ha determinado en muchos casos niveles de carbono activo muy bajos, menores del 1%.

En la figura 1 se aprecia la distribución de frecuencia del contenido de materia orgánica o carbono del total de las muestras superficiales de suelos obtenidas en el muestreo. Más del 60% de las muestras presentan contenidos inferiores al 2,5%, es decir, valores considerados como bajo y muy bajo. Solamente un 10% de las muestras colectadas presentan contenidos considerados altos, con más de 4%.

En la figura 2 se aprecia la distribución de frecuencia del contenido de materia orgánica o carbono del total de las muestras obtenidas entre 20 cm y 40 cm de profundidad de muestreo. En este caso, más del 90% de las muestras presentan contenidos inferiores al 2,5%, lo que son considerados valores bajo a muy bajo. Un porcentaje muy bajo, inferior al 1% de las muestras colectadas, presentan contenidos considerados altos. Es importante destacar que naturalmente los suelos presentan los mayores contenidos de materia orgánica en los primeros centímetros de suelo.

Nitrógeno total

Todo el nitrógeno (N) disponible proviene del suelo, este se presenta formando compuestos muy poco degradables por la biomasa microbiana del suelo (hongos, bacterias, microalgas, actynomicetes). Su contenido está determinado también por la textura, de hecho, los suelos arcillosos normalmente presentan más N total, mientras que los suelos arenosos poseen una menor reserva de N total.

En los suelos se pueden distinguir tres grandes fracciones de N y su símil del carbono. Una fracción humificada, una fracción estabilizada y una fracción lábil.

Gran parte del N total se encuentra ligado a la fracción humificada del suelo, esta es muy poco activa biológicamente debido a que se encuentra formando compuestos órgano-metálicos de alto peso molecular y de baja reactividad. Se estima que esta fracción representa más del 70% del N total. Este nitrógeno no participa del proceso de suministro de N para las plantas y se encuentra intensamente ligado a la fracción coloidal del suelo.

La fracción estabilizada puede variar entre 15% y 20% del N total y la fracción lábil se aproxima al 10% del N total presente en el suelo. Es decir, aproximadamente solo entre el 20% y 30% del N total contribuye al suministro de N del suelo.

La reserva de nitrógeno total es más bien baja en la mayoría de los suelos estudiados y se relaciona muy bien con el contenido de materia orgánica, es decir, a mayor contenido de esta, mayor es la reserva de nitrógeno total.

En la figura 3 se aprecia la distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno total de las muestras superficiales de suelos obtenidas en el muestreo. Más del 60% de las muestras presentan contenidos inferiores al 0,1%, lo que se consideran como valores bajo y muy bajo respectivamente. Solamente un 0,21% de las muestras colectadas presentan contenidos considerados altos.

En la figura 4 se aprecia la distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno total de las muestras obtenidas entre 20 cm y 40 cm de profundidad de muestreo. En este caso, más del 80% de las muestras presentan contenidos inferiores al 0,1%, lo que se considera bajo y muy bajo. Con más de 0,2% solo se presentan 2 muestras de las 215, lo que representa menos del 1%.

Se puede apreciar que la distribución de las muestras de nitrógeno total presentan el mismo patrón de distribución que la materia orgánica.

Nitrógeno mineral

El nitrógeno mineral o disponible corresponde a una fracción muy pequeña de todo el nitrógeno presente en el suelo, normalmente menos del 3% del N total. Este se presenta normalmente como nitrato (NO3) y solo una pequeña fracción como amonio (NH4).

En los suelos del norte suele predominar el contenido de nitratos, ya que el proceso de oxidación desde amonio es muy rápido, por lo tanto, los contenidos de NH4 normalmente son muy bajos.

La disponibilidad cuantitativa del N mineral está determinada fundamentalmente por la cantidad de materia orgánica activa o lábil presente en el suelo. Su contenido es muy variable, pero normalmente es mayor a fines de la primavera, en verano y otoño.

Su disponibilidad está muy ligada a la temperatura del suelo, debido a que la mineralización es dependiente de la actividad biomásica, la que a su vez depende de la temperatura y humedad. El manejo del suelo también determina en buena medida el contenido de N disponible, cultivos de praderas de alfalfa u otra leguminosa, promueven la nitrogenación del suelo.

La cantidad y variedad de compuestos nitrogenados presentes en el suelo es muy amplia, entre estos se pueden señalar: aminoazúcares, como glucosaminas, galactosaminas, hexosaminas, ácidos aminados, péptidos complejados con quinonas o compuestos fenólicos. Purinas y pyrimidinas, posiblemente de origen microbiano, presentes en su ADN.

También, es posible encontrar amidas como asparagina, glutamina, e incluso estructuras paragiberélicas, parauxinas y paracitoquininas son susceptibles de encontrar en un suelo fértil rico en materia orgánica activa.

El nitrógeno mineral no es un muy buen índice de la disponibilidad de nitrógeno especialmente en el caso de frutales, debido a que estos presentan dos fases de absorción de N, durante la estación de crecimiento activo en primavera y en post cosecha.

Además, si el suelo es profundo, el nitrógeno mineralizado puede distribuirse en todo el perfil, por lo que para hacer un mejor diagnóstico se debe analizar el nitrógeno disponible en todo el suelo explorado por las raíces del frutal. En el caso de los cultivos anuales, este índice funciona mejor, ya que la planta presenta un ciclo definido de crecimiento en cada estación.

En la figura 5 se aprecia la distribución de la frecuencia del contenido de nitrógeno mineral disponible de las muestras superficiales de suelos obtenidas en el muestreo. Más del 32% de las muestras presentan contenidos inferiores a 20 mg/kg de N, lo que reflejan valores considerados como bajos. Solamente un pequeño porcentaje de las muestras colectadas —ligeramente superior al 10%— presentan contenidos considerados altos, con más de 60 mg/kg. Cabe señalar que con estos contenidos en el suelo, las plantas presentan una baja respuesta a la aplicación de fertilizante nitrogenado.

En la figura 6 se aprecia la distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno mineral disponible en las muestras obtenidas entre 20 cm y 40 cm de profundidad de muestreo. En este caso, más del 55% de las muestras presentan contenidos inferiores a 20 ppm, valores considerados como bajo y muy bajo respectivamente.

Con más de 60 ppm solo se presentan el 5% de las muestras analizadas. Se puede apreciar que la distribución de las muestras de nitrógeno disponible presentan el mismo patrón de distribución que el nitrógeno total y que el contenido de la materia orgánica.

Relación carbono/nitrógeno

Los procesos de mineralización e inmovilización de nitrógeno se producen permanentemente en el suelo ya sea cultivado o no.

En la medida que la materia orgánica esta mineralizándose, con liberación de C02 y NH4, los microorganismos utilizan al menos un pequeño porcentaje del nitrógeno liberado para la formación de nuevas células.

Aquellos suelos que no han recibido materia orgánica fresca recientemente, utilizan una pequeña cantidad de nitrógeno para sintetizar nuevos microorganismos.

La materia orgánica de estos suelos es comparativamente resistente a la descomposición y la cantidad descompuesta es igualmente pequeña. Bajo tales condiciones, la mineralización es dominante sobre la inmovilización, es decir, más NH4 y N03 se acumulan, que los utilizados en síntesis.

La adición de material orgánico fácilmente descomponible al suelo cambia el nivel de actividad biológica entre 10 y 50 veces. Este incremento de actividad se debe principalmente al ingreso al suelo de energía disponible.

Bajo estas nuevas condiciones se produce un proceso casi paralelo de mineralización e inmovilización. El proceso de descomposición generalmente convierte un 60% o más del carbono (C) agregado como planta fresca en C02 y solamente 5% a 25% del C es usado inicialmente en síntesis de células microbianas.

La cantidad de nitrógeno usada así varía con el tipo de organismo presente, su velocidad de multiplicación y el tiempo involucrado. El contenido de nitrógeno de las células microbiales varía considerablemente y éste depende del sustrato sobre el cual crecieron. Los hongos presentan contenidos de N que fluctúan entre 3% y 6%, mientras que las bacterias presentan concentraciones que oscilan entre 6% y 13%.

Cuando la relación carbono/nitrógeno es muy baja, sugiere una mineralización neta alta. Esta situación no es recomendable debido a que el suministro de nitrógeno puede ser excesivo para las plantas o perderse por lixiviación, lo que puede contribuir de manera significativa a la contaminación de los acuíferos subterráneos.

Esto ocurre con gran frecuencia en la actualidad en los campos, además es un claro indicador de la falta de materia orgánica de los suelos.

En la figura 7 se aprecia la distribución de frecuencia de la relación C/N de las muestras superficiales de suelos obtenidas en el muestreo. El 15% de las muestras presentan relaciones C/N muy bajas que promueven una mineralización excesiva. Un bajo porcentaje de las muestras colectadas, ligeramente superior al 12%, presentan relaciones C/N consideradas altas, que pueden frenar la mineralización, es decir, promover una clara inmovilización del N aplicado.

En la figura 8 se aprecia la distribución de frecuencia de la relación C/N de las muestras obtenidas entre 20 cm y 40 cm de profundidad de muestreo. En este caso más del 20% de las muestras presentan relaciones C/N superiores a 24%, lo que son valores considerados como muy altos y pueden provocar inmovilización del nitrógeno aplicado.


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