Relación entre la materia orgánica del suelo, textura del suelo y tasas de mineralización de carbono y nitrógeno

• Introducción
• Materiales y métodos
• Resultados
• Discusión
• Conclusiones
• Agradecimientos
• Literatura citada

RESUMEN: Cada suelo posee una limitada capacidad de proteger físico – químicamente la materia orgánica contra la biodegradación en sus partículas de arcilla y limo. Las tasas de mineralización de carbono (C) y nitrógeno (N) de los suelos estarían relacionadas al grado de saturación de C en estas partículas. En el presente estudio se investigó la hipótesis de que la disminución del C en la arcilla y limo a medida que el contenido de estas fracciones aumenta en los suelos se debe a una disminución en la superficie específica en las partículas de arcilla y limo. También se investigó la relación entre las tasas de mineralización de C y N con el grado de saturación con C en las partículas de arcilla y limo. Seis suelos cultivados (cereales) y tres suelos de praderas (Medicago sativa L.) fueron muestreados a 0-20 cm de profundidad. Todos los suelos fueron dispersados con ultrasonido y gravimétricamente separados en fracciones > 50 µm (arena) y < 50 µm (arcilla y limo). A todas las muestras y al suelo entero se les determinó el C – orgánico y la superficie específica con etilenglicol. Por otra parte, se probó que existe una estrecha relación entre el grado de saturación con C en las partículas de arcilla y limo con las tasas de mineralización. Sin embargo, también se encontró una buena relación entre el C-orgánico total del suelo y las tasas de mineralización. Esto último coincidió con el hecho de haber encontrado una buena correlación entre el C-orgánico del suelo y el grado de saturación. Nuestros resultados explican parcialmente la hipótesis de que las tasas de mineralización están más relacionadas al grado de saturación que a la textura (limo + arcilla) y al contenido de materia orgánica del suelo.

Palabras claves: materia orgánica, arcilla, limo, arena, superficie específica.

ABSTRACT: Every soil has a limited capacity to physical-chemically protect organic matter from biodegradation in its clay and silt particles. Thus, the rates at which carbon (C) and nitrogen (N) are mineralized in soil should be related to the degree of C saturation in those particles. In this study the authors investigated the hypothesis that the decline in the amount of C in clay and silt particles from coarse to fine textured soil is due to a reduction of the specific surface area of clay and silt fractions in clay soils. The relation between the mineralization rates of C and N to the degree of C saturation in the clay and silt particles was also investigated. Six cultivated soils (cereal) and three non-cultivated soils (Medicago sativa L.) were sampled at 0-20 cm depth. All soils were ultrasonically treated and gravimetrically separated into fractions > 50 µm (sand) and < 50 µm (clay and silt). All fractions and whole soils were analyzed for organic-C and the specific surface area with ethylene glycol monoethyl (EGME). Moreover, there was a close relation between the degree of C saturation and the mineralization rates. However, there also was a good relation between the total organic C of the soil and the mineralization rates. This coincided with the fact that a good relation between the soil organic carbon and the degree of carbon saturation was found. Our results partially explain the hypothesis that the mineralization rates are more related to the degree of C saturation than to the soil texture (% clay and silt) and soil organic carbon.

Key words: organic matter, sand, clay, specific surface.

INTRODUCCIÓN

El conocimiento de la dinámica de la materia orgánica del suelo (MOS) es esencial para entender el flujo del carbono (C) y nitrógeno (N) en el suelo. Estudios empíricos y modelos de simulación sugieren que las diferencias en cantidad y calidad de los aportes orgánicos al suelo dan las diferencias en el tamaño de los "pooles" orgánicos y las tasas de mineralización de C y N. Sin embargo, aún persisten dudas sobre el efecto de la textura (% arcilla + limo) sobre el reciclaje del C en el suelo. Es bien sabido que suelos arcillosos retienen más MOS que suelos arenosos, a pesar de haber sido sometidos al mismo aporte de materia orgánica (Jenkinson, 1988; Amato y Ladd, 1992; Hassink, 1994). Estas diferencias resultan de la mayor protección de la MOS contra la biodegradación (Van Veen y Kuikman, 1990). La protección ocurre cuando la MOS es adsorbida sobre la superficie de las partículas de arcilla y limo, o cuando es "incrustada" o recubierta por los minerales de arcilla (Tisdall y Oades, 1982; Golchin et al., 1994) o cuando se localiza dentro de los micro-agregados, fuera del alcance de los microorganismos (Elliott y Coleman, 1988). Todos estos mecanismos afectan negativamente las tasas de mineralización de C y N (Ladd et al., 1981, 1985; Amato y Ladd, 1992; Juma, 1993; Ladd et al., 1993; Skjemstad et al., 1993).

Otros estudios, sin embargo, han encontrado que la textura del suelo no afecta las tasas de mineralización (Scott et al., 1996; Gregorich et al, 1991). Hassink y Whitmore (199 propusieron un modelo para simular la protección de la MOS. Ellos señalaron que cada suelo posee una capacidad limitada, X, de protección de la MOS sobre las partículas de arcilla y limo. En el modelo q correspondió a una fracción de X ocupada con MOS. Así, la tasa a la cual la MOS es protegida es directamente proporcional a la diferencia entre X y q (déficit de saturación) e inversamente proporcional a la tasa de mineralización de C y N. Por lo tanto, las tasas de mineralización del suelo no dependen de la textura (% limo + arcilla) ni del nivel de MOS per se, sino del déficit de saturación. Esto explicaría que en suelos con similar déficit de saturación y sometidos al mismo aporte y calidad de residuos orgánicos, sus tasas de mineralización sean similares, a pesar del amplio rango de texturas.

Por otra parte, los estudios de fraccionamiento físico de la MOS muestran que la mayor parte del C está asociado a las partículas de arcilla y limo, y que suelos arenosos poseen una concentración de C hasta siete veces superior en sus partículas de arcilla y limo que suelos arcillosos (Christensen, 1992; Matus, 1994). Una hipótesis simple para explicar estos resultados la propuso Hassink et al. (1997): las fracciones de arcilla y limo en suelos arenosos se encuentran más libres, mientras que en suelos arcillosos forman densos paquetes de agregados. Por lo tanto, la superficie específica disponible para retener MOS es muy superior en suelos arenosos que en suelos arcillosos.

En el presente trabajo se investigó si la disminución en la concentración de C en las partículas de arcilla y limo de los suelos se debe a una disminución en la superficie específica de estas fracciones, y si efectivamente la mineralización de C y N no depende de la textura del suelo ni del nivel de MOS, sino que del déficit de saturación.