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.