Revista Científica UDO Agrícola Volumen 9.
Número 4. Año 2009. Páginas: 901-911
Efecto de la distribución espacial de las propiedades edáficas sobre el
manejo de la fertilidad de dos suelos agrícolas
A study of spatial
variability of the physical, chemical and biological properties of two
agricultural soils for site specific fertilization management
María Teresa MORENO ARAUJO
Departamento de Ingeniería, Suelos y Aguas de la
Facultad de Agronomía de La Universidad del Zulia, Ciudad Universitaria,
Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. E-mail: mariamoreno1968@hotmail.com
|
Recibido:
17/06/2009 |
Fin de
primer arbitraje: 13/08/2009 |
|
Primera
revisión recibida: 10/12/2009 |
Aceptado:
21/12/2009 |
RESUMEN
La investigación fue desarrollada en la Finca
Experimental de la IRDA (Institut de Recherche et de Développement en Agroenvironnement), en Saint-Lambert de Lauzon
(Quebec, Canadá). Se seleccionaron dos suelos gleysol, frigid Aeric Haplaquept; el suelo A de
la serie Le Bras fase franco-limosa, con un horizonte
profundo franco arcilloso y drenaje imperfecto. El suelo B de la serie Le Bras, fase ligera y gruesa, con presencia de pedregosidad. En cada parcela
experimental de 4000 m2 se tomaron dos tipos de muestras de suelo en
una red de muestreo de 10 x 10 m: Una de 0 – 20 cm de profundidad, y la otra
cada 10 cm hasta 40 cm de profundidad. Se determinó el potencial de
mineralización del nitrógeno, respiración microbiana, actividad enzimática, textura, densidad
aparente, pH (1:2), nitrógeno total, nitrógeno inorgánico, carbono orgánico,
fósforo disponible, potasio, calcio y magnesio intercambiable. A las muestras
tomadas cada diez centímetros se les determinó la densidad aparente, carbono
orgánico y nitrógeno total. Los análisis geoestadísticos
se realizaron con el programa GS+ (Gamma Design
Software, 2000) y los mapas de distribución espacial fueron hechos por
interpolación puntual (kriging). La distribución
espacial de la densidad aparente y el carbono orgánico mostraron una relación
muy estrecha, incluso con la profundidad del suelo. El nitrógeno total del
suelo, la relación C/N, el potencial de mineralización del nitrógeno, el
contenido de nitratos y la respiración microbiana mostraron un patrón de
distribución espacial similar al del carbono orgánico.
Palabras
clave: Geoestadística, fertilidad de suelos, distribución espacial de
propiedades del suelo, interpolación, kriging.
ABSTRACT
A study was carried out at the IRDA’s
Experimental Farm, located in Saint-Lambert de Lauzon
(Quebec, Canadá). Two Gleysols
were selected (frigid Aeric Haplaquept),
soil A belongs to Le Bras series, silty loam,
imperfectly drained and with a deep loamy clay horizon. Soil B belongs to Le
Bras series, with coarse sandy and skeletal texture. The size of the
experimental plots was about 4000 m2 each. In early spring soil
samples were taken in a 10 x 10 m grid resulting in forty sample sites. Two
kinds of samples were taken, one of the toplayer
between 0 and 20 cm and the other of each 10 cm. between 0 and 40 cm. Nitrogen
mineralization potential, soil respiration, enzyme activity, texture, bulk
density, pH (1:2), total nitrogen, N-NH4, N-NO3, organic
carbon, available phosphorus, exchangeable potassium, calcium and magnesium of the samples taken from the toplayer and bulk density, organic carbon and total
nitrogen of the samples from each ot the 10 cm.
layers were determined. Geostatistical analysis was
performed by GS+ software (Gamma Design Software, 2000). Spatial
distribution maps of soil properties were made by interpolation (kriging). Spatial variability of bulk density and organic
carbon showed a close relationship, even in deep horizons. Total nitrogen, C/N
and nitrogen mineralization potential, nitrates and soil respiration showed a
spatial distribution pattern likes organic carbon spatial distribution.
Key words: Geostatistics,
soil fertility, spatial distribution of soil properties, interpolation, kriging.
INTRODUCCIÓN
La producción
agrícola intensiva ha elevado el consumo mundial de fertilizantes a más de 195
millones de toneladas anuales (FAO, 2008), generando serios problemas de
residuos de nitratos (> 50 mg.L-1)
y fosfatos (> 0,1 mg.L-1) en suelos y acuíferos, y emisiones
anuales a la atmófera de 1400 Gg
de dióxido de carbono, 749 Gg de metano y 81 Gg de óxido nitroso (Brethour et al., 2006). En la provincia de
Quebec, las aplicaciones anuales de fuentes fertilizantes orgánicas (estiércol
de bovino y purín de cerdo) e inorgánicas, han originado acumulaciones de
nitratos y fosfatos en el suelo que sobrepasan en 33% los requerimientos de
nitrógeno y en 40% los requerimientos de fósforo de la mayoría de los cultivos cerealeros de la zona (Bachand, 1996). Esta
situación plantea la necesidad de aplicar programas de fertilización racionales
afín de emplear las cantidades estrictamente necesarias de fertilizantes para
la producción óptima y rentable de los cultivos, disminuyendo el impacto
ambiental negativo. Una manera de disminuir los excedentes de fertilizantes en
el medio ambiente sería a través de la fertilización sitio-específica, es
decir, la aplicación de diferentes cantidades de estos insumos teniendo en
cuenta las características de fertilidad del suelo en distintas zonas del área
cultivada. Para ello, se requiere evaluar la distribución espacial de las
propiedades físicas, químicas y biológicas de un suelo agrícola, afín de
determinar áreas con características similares de fertilidad, con el objetivo
de obtener superficies de manejo homogéneo de la fertilización de los cultivos.
Esta investigación se realizó con el propósito de
establecer zonas con características de fertilidad similares en dos suelos
agrícolas de la provincia de Quebec, para el manejo de la fertilización de los
cultivos en forma diferencial en cada zona y disminuir así las aplicaciones
excedentarias de fertilizantes.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en la Finca Experimental del Instituto de
Investigaciones de Desarrollo Agroambiental de Quebec (Institut
de Recherche et de Développement
en Agroenvironnement, IRDA), localizada en
Saint-Lambert de Lauzon, 46° 05'
N y 71° 02' O. La
temperatura promedio anual es de 4 ºC con una
precipitación promedio de 1126 mm al año (Estación metereológica
de Beauséjour, del Ministerio del Ambiente de Quebec
(Canadá), localizada a aproximadamente cuatro kilómetros del sitio experimental
(46°40' N, 71°10' O). Se seleccionaron dos suelos gleysol
(frigid Aeric Haplaquept), serie Le Bras, de la
planicie de desborde del río de la Chaudière, siendo
el suelo A de textura franco limosa, con fragmentos gruesos, horizonte profundo
franco arcilloso y drenaje imperfecto. El suelo B tiene una fase ligera y
gruesa, con pedregosidad (Rompré,
1985). Ambos suelos venían de una rotación cebada – trébol (pradera). A inicios
de la primavera, se realizó un muestreo de suelo de 10 x 10 m en
cada parcela experimental de 4000 m2. Se tomaron dos tipos de
muestras: Una de 0 – 20 cm de profundidad, y otra cada 10 cm hasta 40 cm de
profundidad. A las muestras tomadas de 0 – 20 cm de profundidad se les
determinó potencial de mineralización del nitrógeno (incubación y KCL 2N),
respiración microbiana (evolución del CO2), actividad de la ureasa
(colorimetría), actividad de la fosfatasa (espectrofotometría), textura (Bouyucos), densidad aparente
(Uhland), pH (suelo:agua, 1:1), nitrógeno total (Kjelhdahl), nitrógeno nítrico y amoniacal (KCl 2N), carbono orgánico (Walkley-Black),
fósforo disponible, potasio, calcio y magnesio intercambiable (Mehlich III).
Las muestras tomadas cada diez centímetros de profundidad se analizaron para obtener la densidad aparente, carbono orgánico y nitrógeno total. El programa GS+ (Robertson, 2000) fue empleado para realizar las evaluaciones geoestadísticas (semivariogramas) y crear los mapas de distribución espacial utilizando interpolación por kriging puntual.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Características
de los semivariogramas de las propiedades de los
suelos A y B.
La mayoría de las propiedades del suelo A no
mostraron una clara dependencia espacial, salvo la densidad aparente, el pH, el
contenido de arcilla, el fósforo disponible, así como el calcio y magnesio
intercambiables (cuadro 1). En contraste, en el suelo B se observó una más
clara dependencia espacial en la mayor parte de sus propiedades (cuadro 2).
Posiblemente, las diferencias marcadas entre la granulometría de ambos suelos,
habrían afectado las variaciones espaciales y los patrones de distribución
espacial de sus propiedades físicas, químicas y biológicas.
|
Cuadro 1. Parámetros
de los
semivariogramas omnidireccionales de las
propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo de la serie Le Bras, fase franco-limosa (suelo A), a una profundidad de |
||||||
|
Propiedad |
Modelo |
Efecto Pepita (Co) |
Meseta(1) (Co + C) |
Rango(2) (Ao) |
Proporción(3) C/(Co+C) |
R2 |
|
Ca (mg.kg-1
ss) |
Esférico |
5750,0 |
21830,0 |
44,000 |
0,737 |
0,958 |
|
Mg (mg.kg-1
ss) |
Exponencial |
14,00 |
48,92 |
12,900 |
0,714 |
0,833 |
|
Ca/Mg |
Esférico |
0,130 |
17,350 |
33,900 |
0,993 |
0,836 |
|
P (mg.kg-1
ss) |
Esférico |
58,50 |
217,60 |
148,100 |
0,731 |
0,911 |
|
pH (1:2) |
Esférico |
0,0227 |
0,0904 |
44,700 |
0,749 |
0,934 |
|
Arcilla (%) |
Esférico |
0,0010 |
3,0200 |
47,300 |
1,000 |
0,905 |
|
Da (g.cm-3) |
Esférico |
0,00968 |
0,00968 |
189,100 |
0,855 |
0,803 |
|
(1)
Umbral de semivarianza donde existe dependencia
espacial (C), y en ocasiones, comportamiento aleatorio de la variable (Co). (2)
Distancia de dependencial espacial, en metros. (3)
Proporción de dependencia espacial (C) del total de la estructura aleatoria
(Co) más la regionalizada (C) de la variable.
|
||||||
|
Cuadro 2. Parámetros de los semivariogramas omnidireccinales
de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo de la serie Le Bras, fase
gruesa y ligera (suelo B), a una profundidad de |
||||||
|
Propiedad |
Modelo |
Efecto
Pepita (Co) |
Meseta(1) (Co
+ C) |
Rango(2) (Ao) |
Proporción(3) C/(Co+C) |
R2 |
|
RM(4) (mg CO2. g-1 ss) |
Exponencial |
0,00224 |
0,01033 |
144,50 |
0,783 |
0,886 |
|
AU (µg N-NH4.
g-1 ss) |
Esférico |
25,8000 |
170,300 |
138,80 |
0,849 |
0,975 |
|
AFAc (µg P.N.P. g-1 ss) |
Esférico |
1590,000 |
4763,000 |
40,60 |
0,666 |
0,977 |
|
AFAl (µg P.N.P. g-1 ss) |
Esférico |
1,0000 |
459,300 |
46,30 |
0,998 |
0,933 |
|
PMN (mg N-NO3.kg-1 ss) |
Esférico |
0,8300 |
7,12500 |
55,10 |
0,884 |
0,973 |
|
Carbono orgánico (%) |
Esférico |
0,00010 |
0,13820 |
49,100 |
0,999 |
0,972 |
|
Nitrógeno total (%) |
Esférico |
0,0000 |
0,00050 |
37,400 |
0,998 |
0,969 |
|
N-NO3 (mg.kg-1
ss) |
Exponencial |
3,7200 |
8,99600 |
132,50 |
0,586 |
0,885 |
|
C/N |
Esférico |
0,2260 |
1,03100 |
64,90 |
0,781 |
0,983 |
|
P Disponible (mg.kg-1
ss) |
Esférico |
11,4000 |
83,7500 |
32,00 |
0,864 |
0,958 |
|
K+ (mg.kg-1 ss) |
Esférico |
370,000 |
1250,900 |
143,20 |
0,704 |
0,987 |
|
Ca2+ (mg.kg-1 ss) |
Esférico |
22550,00 |
45110,00 |
146,60 |
0,500 |
0,873 |
|
K/(Ca +Mg)½ |
Esférico |
0,00027 |
0,00119 |
198,20 |
0,773 |
0,805 |
|
Densidad aparente (g.cm-3) |
Esférico |
0,00128 |
0,00802 |
52,700 |
0,840 |
0,974 |
|
Arcilla (%) |
Esférico |
0,94000 |
9,8100 |
30,90 |
0,904 |
0,936 |
|
pH (1:2) |
Esférico |
0,06910 |
0,19220 |
134,60 |
0,640 |
0,856 |
|
(1)
Umbral de semivarianza donde existe dependencia
espacial (C), y en ocasiones, comportamiento aleatorio de la variable (Co). (2)
Distancia de dependencial espacial, en metros. (3) Proporción
de dependencia espacial (C) del total de la estructura aleatoria (Co) más la
regionalizada (C) de la variable. (4)
RM = Respiración microbiana; AU = Actividad de la ureasa; AFAc
= Activididad de la fosfatasa ácida; AFAl = Actividad de la fosfatasa alcalina y PMN =
Potencial de Mineralización del Nitrógeno lábil (t = 20 días). |
||||||
Los parámetros de ambos suelos mostraron una
estructura espacial isotrópica ajustada a una ecuación esférica, y en algunos
casos, a un modelo exponencial. Estos resultados concuerdan por aquellos
reportados en suelos aluviales por Peña et
al., (2009).
En ambos suelos, tanto la densidad aparente como el contenido de arcilla mostraron un efecto pepita cercano a cero, indicando la ausencia de variabilidad aleatoria a cortas distancias y la existencia de una fuerte estructura espacial (> 80%). Contrariamente, el fósoforo disponible y las bases intercambiables presentaron un marcado efecto pepita indicando la existencia de una alta variabilidad a cortas distancias. No obstante, se observó una moderada a fuerte estructura espacial en estas variables (> 50%). Investigaciones precedentes han destacado que el fósforo, el potasio, el calcio y el magnesio intercambiable muestran un comportamiento aleatorio en distancias menores a 10 m (Henríquez y Viloria, 1999; Fernández et al, 2007).
Del mismo modo, Sun et al.,
(2003) explicaron que la variabilidad del fósforo en cortas distancias,
obedecería a su alta interacción con la fase sólida del suelo. En contraste con las bases intercambiables de
ambos suelos, las interacciones entre éstas presentaron un comportamiento
regionalizado aún a cortas distancias (efecto pepita alrededor de cero), manteniendo una fuerte estructura espacial (> 80%).
El pH de ambos suelos mostró una clara dependencia espacial, lo cual coincide con los resultados comúnmente obtenidos por otros investigadores (Delcourt et al., 1996; Sun et al., 2003; Fernández et al., 2007).
La respiración microbiana, la actividad
enzimática, el potencial de mineralización del nitrógeno lábil, el carbono
orgánico, el nitrógeno total, la relación C/N y los nitratos del suelo B
mostraron una fuerte estructura espacial (> 65%). Cabe destacar, que la
actividad enzimática y la concentración de nitratos en el suelo mostraron una
alta variabilidad espacial a una distancia menor a 10 m.
En los dos suelos, los rangos (Ao) de
dependencia espacial fueron muy variables para los distintos parámetros edáfico
estudiados, El menor rango lo mostró el magnesio intercambiable (12,9 m), en
tanto que la mayor distancia de dependencia espacial (198,2 m) fue observado
para la interacción K/(Ca+Mg)½,
El fósforo disponible, la densidad aparente y el contenido de arcilla del suelo
A mostraron rangos de dependencia espacial más elevados que aquellos mostrados
por estas variables en el suelo B.
En el suelo A, el nitrógeno total y la relación C/N mostraron un comportamiento
aleatorio con la profundidad del suelo;
en tanto que el carbono orgánico
presentó una estructura espacial descrita por una ecuación exponencial a partir
de los
|
Cuadro 3. Parámetros de
los semivariogramas isotrópicos del carbono
orgánico y la densidad aparente del suelo de la serie Le Bras
fase franco-limosa (suelo A), hasta |
|||||||
|
Propiedad |
Profundidad (cm) |
Modelo |
Efecto
Pepita (Co) |
Meseta(1) (Co
+ C) |
Rango(2) (Ao) |
Proporción(3) C/(Co+C) |
R2 |
|
Carbono orgánico (%) |
0 - 10 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
10 - 20 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
20 - 30 |
Exponencial |
0,25800 |
0,68500 |
136,60 |
0,623 |
0,775 |
|
|
30 - 40 |
Exponencial |
0,06900 |
0,51100 |
144,80 |
0,865 |
0,938 |
|
|
Densida aparente (g,cm-3) |
0 - 10 |
Esférico |
0,00208 |
0,01602 |
206,80 |
0,870 |
0,821 |
|
10 - 20 |
Esférico |
0,00073 |
0,00884 |
142,10 |
0,917 |
0,966 |
|
|
20 - 30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
30 - 40 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
(1)
Umbral de semivarianza donde existe dependencia
espacial (C), y en ocasiones, comportamiento aleatorio de la variable (Co). (2)
Distancia de dependencial espacial, en metros. (3)
Proporción de dependencia espacial (C) del total de la estructura aleatoria
(Co) más la regionalizada (C) de la variable.
|
|||||||
|
Cuadro 4. Parámetros de
los semivariogramas isotrópicos de las propiedades
del suelo de la serie Le Bras, fase gruesa y ligera (suelo B), hasta |
|||||||
|
Propiedad |
Profundidad (cm) |
Modelo |
Efecto Pepita (Co) |
Meseta(1) (Co + C) |
Rango(2) (Ao) |
Proporción(3) C/(Co+C) |
R2 |
|
Carbono
orgánico (%) |
0 - 10 |
Esférico |
0,00010 |
0,15020 |
43,60 |
0,999 |
0,964 |
|
10 - 20 |
Exponencial |
0,01000 |
0,43900 |
141,60 |
0,977 |
0,943 |
|
|
20 - 30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
30 - 40 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
Nitrógeno
total (%) |
0 - 10 |
Esférico |
0,00011 |
0,00067 |
39,40 |
0,834 |
0,976 |
|
10 - 20 |
Esférico |
0,00022 |
0,00107 |
138,00 |
0,794 |
0,954 |
|
|
20 - 30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
30 - 40 |
Esférico |
0,00031 |
0,00096 |
42,30 |
0,677 |
0,656 |
|
|
C/N |
0 - 10 |
Esférico |
0,02600 |
0,70200 |
32,20 |
0,963 |
0,994 |
|
10 - 20 |
Exponencial |
0,20800 |
2,15800 |
98,70 |
0,904 |
0,986 |
|
|
20 - 30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
30 - 40 |
Esférico |
1,40000 |
7,65000 |
79,00 |
0,817 |
0,975 |
|
|
Densidad
aparente (g,cm-3) |
0 - 10 |
Exponencial |
0,00410 |
0,01990 |
134,30 |
0,794 |
0,905 |
|
10 - 20 |
Esférico |
0,00203 |
0,00712 |
33,20 |
0,715 |
0,970 |
|
|
20 - 30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
30 - 40 |
Exponencial |
0,00351 |
0,03132 |
132,80 |
0,888 |
0,865 |
|
|
(1)
Umbral de semivarianza donde existe dependencia
espacial (C), y en ocasiones, comportamiento aleatorio de la variable (Co). (2) Distancia
de dependencial espacial, en metros. (3)
Proporción de dependencia espacial (C) del total de la estructura aleatoria
(Co) más la regionalizada (C) de la variable.
|
|||||||
El carbono orgánico y la densidad aparente del
suelo A mostraron un aumento gradual en su dependencia espacial con la
profundidad; en contraste, en el suelo B se apreció una notable disminución de
la dependencia espacial en los estratos más profundos, La drástica disminución
en la proporción de dependencia espacial, con un notable acrecentamiento del
efecto pepita del nitrógeno total y la relación C/N a partir de los 30 cm de
profundidad en el suelo B, indicarían un cambio significativo en la naturaleza
de los compuestos orgánicos incorporados al suelo, tal como lo sugirieran los
trabajos de Chevalier et al., (2000), Tal variación en estos compuestos orgánicos
probablemente es el producto de un proceso de humificación muy avanzado de
aquellas fuentes orgánicas que han sido incorporadas al suelo en ciclos
productivos anteriores, formando estructuras orgánicas más estables,
Mapas de
distribución espacial de las propiedades del suelo A
Los mapas de distribución espacial de las propiedades de ambos suelos
mostraron la existencia de diferentes zonas con características de fertilidad
muy variables, De esta forma, en la zona Sur-oeste de la parcela, la
predominancia de texturas finas y los valores de densidad aparente han
originado ciertos problemas de drenaje interno, e incluso, encharcamiento
periódico en épocas lluviosas (Figuras 1 y 2), Consecuentemente, en esta área
los procesos biológicos aeróbicos estarían limitados por la disminución del
oxígeno en el suelo, por lo que la oxidación de la materia orgánica sería más
lenta, afectando entre otras cosas, la disponibilidad de nitrógeno mineral para
los cultivos. Del mismo modo, los procesos de desnitrificación
serían más acentuados en esta área por lo que la eficiencia en la fertilización
con fuentes nitrogenadas nítricas se afectaría negativamente.
En esta área es recomendable el
establecimiento de drenajes para sacar los excedentes de agua en la época de
precipitaciones, Otra alternativa de manejo es la incorporación al suelo de
fuentes orgánicas de fácil mineralización, tales como el estiércol de bovino y
los purines de cerdo, afín de mejorar la aireación del suelo, la actividad de
los microorganismos y la disponibilidad de nitrógeno a corto plazo. Del mismo
modo, el uso de fuentes fertilizantes amoniacales, disminuirían las emisiones
de óxido nitroso a la atmósfera por efecto de la desnitrificación.
La distribución espacial del carbono orgánico y de la densidad aparente mostró
una correlación inversa entre ambos parámetros, ya que los valores más bajos de
la densidad aparente se localizaron en el Este de la parcela, donde había una
mayor acumulación de compuestos orgánicos incorporados al suelo en períodos
productivos anteriores (rotación cebada – trébol), El suelo de esta zona
presentó menos aguachinamiento debido a mejoras en el
drenaje interno por la incorporación de estos restos de vegetales, También se
observó una disminución gradual del contenido de carbono orgánico en los
estratos subsuperficiales del suelo (Figura 3).
El mapa de distribución espacial mostró una drástica disminución del
carbono orgánico en el Sur-oeste de la parcela, lo cual unido a las condiciones
de drenaje imperfecto, afectarían la actividad biológica del suelo en esta
zona, Estos patrones de distribución espacial sugieren la necesidad de mejorar
el laboreo del suelo, afín de realizar una incorporación más uniforme de las
fuentes orgánicas en la superficie cultivada,
El pH, fósforo disponible, calcio y magnesio intercambiables demostraron
una clara correlación en su distribución espacial, Las mayores concentraciones
de calcio se localizaron al Sur-este de la parcela donde se observaron los más
elevados rangos de pH (Figuras 4 y 5), La concentración de magnesio y fósforo
fue menor en las áreas de mayor concentración de calcio, siendo más baja la
disponibilidad de estos nutrientes en la zona cuya relación Ca/Mg fue la más
elevada, es decir, hacia el Sur-este de la parcela (Figuras 6, 7 y 8). La alta
saturación del complejo de intercambio catiónico con calcio y la formación de
fosfatos cálcicos con baja hidrosolubilidad,
originarían estas relaciones.
Claramente puede deducirse que el manejo del programa de fertilización de
cultivos debe preveer mayores aplicaciones de fuentes
fosfatadas altamente hidroslubles hacia el Sur-este
de la parcela para evitar deficiencias de este elemento, especialmente en los
cultivos cerealeros al momento de la siembra,
Mapas de
distribución espacial de las propiedades del suelo B
Caso contrario al suelo A, la granulometría arenosa predomina en el
suelo B, observándose hacia el centro de la parcela una zona con mayor
contenido de arenas finas y mayor retención de humedad, En la mayor parte de la
parcela el buen drenaje interno del suelo ha favorecido la actividad biológica
(datos no publicados),
El patrón de distribución espacial de la densidad aparente mostró
variaciones importantes con la
profundidad del suelo, ya que en los primeros 20 cm se verificaron sus valores
más elevados, los cuales disminuyeron notablemente a partir de los 30 cm de
profundidad, originando un cambio drástico en la estructura espacial de esta
variable en la zona central de la parcela (Figuras 9 y 10). Del mismo modo, en
el Este de la parcela se observó un incremento significativo de la densidad
aparente (Da = 1,80-1,86 g.cm-3), dando indicios de una posible
compactación del suelo en los estratos más profundos.
Semejante a lo ocurrido en el suelo A, el patrón de distribución espacial
de la densidad aparente estuvo fuertemente correlacionado con la estructura
espacial del carbono orgánico, ya que los valores de esta variable disminuyeron
en las áreas con mayor acumulación de compuestos orgánicos, De igual manera, la
estructura espacial del nitrógeno total, nitratos y propiedades biológicas del
suelo fue similar a aquella mostrada por el carbono orgánico (Figuras 11, 12,
13, 14, 15, 16, 17, 18 y 19), La baja actividad microbiana produjo una
disminución en la actividad enzimática en la zona Norte-central de la parcela,
debido a los bajos niveles de carbono orgánico y a las condiciones anaeróbicas
observadas en el suelo de esta área a inicios de primavera.
Así mismo, una correlación negativa fue observada entre el pH y la
estructura espacial de la actividad de la fosfatasa ácida, en tanto que el
patrón de distribución espacial de la actividad de la fosfatasa alcalina mostró
una relación positiva con esta propiedad del suelo (Figuras 18, 19 y 20). Las correlaciones
observadas respectivamente entre la distribución espacial de la actividad
microbiana, la actividad enzimática, el carbono orgánico y el pH del suelo,
fueron también reportadas por Galviz et al., (2007) en suelos agrícolas con
altos contenidos de carbono orgánico. En general, la zona Oeste de la parcela
se caracterizó por mostrar condiciones aeróbicas debido al predominio de
texturas gruesas en el suelo, altos contenidos de compuestos orgánicos con una
relación C/N que favorecería la mineralización de los mismos para la liberación
de nutrientes y la formación de agregados (alto potencial de mineralización),
Este escenario contribuye a una buena actividad de los microorganismos según lo
indicaron los elevados valores de la respiración microbiana observados en este
sector, favoreciendo la fertilidad del suelo.
Es de notar que el área que se extiende desde el centro hacia el Este de
la parcela mostró baja concentración de carbono orgánico y nitrógeno total, por
lo que se observó un descenso significativo en el potencial de mineralización
de los compuestos orgánicos, originando una disminución del nitrógeno
disponible para las plantas (nitratos). Esto implicaría que en esta zona las aplicaciones de
nutrientes a un cultivo, especialmente de nitrógeno, deben ser más elevadas que
aquellas a aplicar en el Oeste de la parcela. Del mismo modo, sería conveniente
la aplicación frecuente de fuentes fertilizantes orgánicas afín de mejorar la
actividad biológica del suelo, y por ende, la fertilidad natural del mismo a
largo plazo.
Parecido a lo ocurrido con la densidad aparente, la distribución
espacial del nitrógeno total y de la relación C/N cambió completamente a partir
de los 30 cm de profundidad (Figuras 21 y 22), encontrándose
elevados niveles de carbono orgánico, nitrógeno total y C/N hacia el
centro de la parcela, en tanto que la densidad aparente descendió
significativamente en esta zona, Las variaciones en los patrones espaciales de
la relación C/N estarían ligados a un cambio en la naturaleza de los compuestos
orgánicos (Chevallier et al., 2000), debido a los procesos de humificación de fuentes
orgánicas (estiércol de bovinos, purines de cerdos y restos de cosecha)
incorporadas al suelo en períodos productivos precedentes.
Los valores más elevados de pH fueron observados en el cuadrante Nor-oeste de la parcela con una disminución gradual hacia
el Sur-este (Figura 20). Se observó una correlación negativa entre la
distribución espacial del pH y la del potasio intercambiable (Figura 23),
posiblemente influenciada por la presencia de altos contenidos de calcio
intercambiable, a juzgar por las observaciones encontradas en la parcela y el
comportamiento espacial de la relación K/(Ca+Mg)½
(Figura 24), Esto implicaría, realizar aplicaciones de fertilizantes
potásicos en mayores dosis en la zona Nor-oeste de la parcela, afín de evitar deficiencias para
los cultivos.
CONCLUSIONES
La granulometría de los suelos estuadiados habría afectado las variaciones espaciales y
los patrones de distribución espacial de sus propiedades físicas, químicas y
biológicas. La mayoría
de las propiedades de ambos suelos mostraron una estructura espacial isotrópica
ajustada a una ecuación esférica, y en algunos casos, a un modelo exponencial.
El fósforo disponible y las bases
intercambiables, la actividad enzimática y los nitratos presentaron una alta
variabilidad a cortas distancias.
El pH, la respiración microbiana, la actividad
enzimática, el potencial de mineralización del nitrógeno, el carbono orgánico,
el nitrógeno total, la relación C/N y los nitratos del suelo mostraron una
fuerte dependencia espacial.
El carbono orgánico y la densidad aparente del
suelo A mostraron un aumento gradual en su dependencia espacial con la
profundidad; en contraste, en el suelo B se apreció una notable disminución de
la dependencia espacial en los estratos más profundos.
La distribución espacial de la densidad aparente y el carbono orgánico
muestran una relación muy estrecha, incluso con la profundidad del suelo.
La estructura espacial del carbono orgánico influenció los patrones de
distribución espacial del nitrógeno total del suelo, la relación C/N, el
potencial de mineralización del nitrógeno, el contenido de nitratos, la
actividad microbiana y enzimática.
En el suelo A, la elevada relación Ca/Mg y la baja disponibilidad de
fósforo disponible, indicaron la necesidad de aplicar mayores cantidades de
fertilizantes fosfatados en la zona Este de la parcela, del mismo modo, en esta
zona podría haber problemas de disponibilidad de magnesio para los cultivos.
En el suelo B, hubo una variación significativa en la estructura espacial
de la relación C/N a partir de los 30 cm de profundidad, relacionada a un
cambio en la naturaleza de los compuestos orgánicos. Por otra parte, la zona Nor-oeste de la parcela del suelo B tendría bajos
contenidos de potasio, por lo que las mayores aplicaciones de fertilizantes
potásicos se concentrarían en esta área que en el resto de la parcela,
LITERATURA
CITADA
Bachand, C. 1996. L’alimentation et
les rejets d’azote et de phosphore, MAPAQ, Agri-Vision.
Disponible en: http://www.agr.gouv.qc.ca/dgpar/sites/r16e/ champs/animal/texte1.htm.
Última visita 19/06/2009.
Brethour, C.; T. Moore et D. Bucknell. 2006. Évaluation des incidences environnementales et
économiques des réglements environnementaux pour le
secteur agricole, Une étude de cas sur l`élévage de
porcins, Agriculture et Agroalimentaire Canada, George Morris Centre, 179 p.
Disponible en: http://www4.agr.gc.ca/ resources/prod/doc/pol/pub/hog-porc/pdf/hog-porc_f.pdf. Última visita 23/06/2009.
Chevallier,
T.; M. Voltz, E. Blanchart,
J. L. Chotte, V. Eschenbrenner,
M. Mahieu and A. Albrecht. 2000. Spatial and temporal changes of soil C after
establishment of a pasture on a long-term cultivated vertisol
Martinique. Geoderma 94: 43-58.
Food and
Agriculture Organization (FAO). 2008. Current world fertilizer trends and
outlook to 2011/12, Food and Agriculture Organization of United Nations, Rome.
57 p. Disponible en:
ftp://ftp.fao.org/agl/agll/docs/cwfto11.pdf. Última visita
27/06/2009.
Fernández, O.; R. Pérez, A. Gubinelli y J. Matheus. 2007. Influencia
de la variabilidad espacial del suelo sobre parámetrosde
la caña de azúcar (Saccharum officinarum)
en Monay, Estado Trujillo. Agricultura Andina 13:
39-52.
Galviz,
C.; H. Burbano y C. Bonilla. 2007. Actividad de fosfatasa ácida en suelos cultivados con papa y
praderas del corregimiento de Catambuco,
Pasto-Colombia. Acta Agronómica 56 (1): 13-16.
Henríquez, M. y J. Viloria. 1999. Número de
observaciones para estimar semivariogramas de algunas
propiedades del suelo y distancias de muestreo. Agronomía Tropical 49 (1):
5-17.
Peña,
R.; Y. Rubiano, A. Peña y B. Chaves. 2009. Variabilidad espacial de los
atributos de la capa arable de un Inceptisol del
piedemonte de la cordillera Oriental (Casanare, Colombia). Agronomía Colombiana 27 (1): 111-120.
Robertson,
G. 2000. Geostatistics for the Environmental Science,
GS + User`s Guide and software, Version 5.1, Gamma Design Software.
Rompré, M. 1985. Cartographie des sols de la station de recherche de Saint-Lambert
Lévis, Ministére de l’Agriculture, des Pêcheries et
de l’Alimentation du Québec. http://www.mapaq.gouv.qc.ca.
Sun,
B.; S. Zhou and Q. Zhao. 2003. Evaluation of spatial and temporal changes of
soil quality based on geostatistical analysis in the
hill region of subtropical China. Geoderma
115: 85-99.
Página diseñada por Prof. Jesús Rafael
Méndez Natera
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