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vol.62 número2LA FRACCIÓN LIVIANA DE LA MATERIA ORGÁNICA DE UN SUELO VOLCÁNICO BAJO DISTINTO MANEJO AGRONÓMICO COMO ÍNDICE DE CAMBIOS DE LA MATERIA ORGÁNICA LÁBILEVALUACIÓN DE LAS VENTAJAS RELATIVAS DE LA VENDIMIA MECANIZADA EN CHILE CENTRAL índice de autoresíndice de materiabúsqueda de artículos
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Agricultura Técnica

versión impresa ISSN 0365-2807

Agric. Téc. v.62 n.2 Chillán abr. 2002

http://dx.doi.org/10.4067/S0365-28072002000200012 

ACTIVIDAD MICROBIANA EN UN SUELO DE ORIGEN VOLCANICO BAJO DISTINTO MANEJO AGRONÓMICO1

Microbial activity in a volcanic ash soil under different agricultural management

Erick Zagal2, Nicasio Rodríguez3, Iván Vidal2 y Lorena Quezada4

1 Recepción de originales: 25 de julio de 2001.
2 Universidad de Concepción, Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos, Casilla 537, Chillán, Chile. E-mail: ezagal@udec.cl
3 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigación Quilamapu, Casilla 426, Chillán, Chile.
4 Tesis Ingeniero Agrónomo, Universidad de Concepción, Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos, Chillán, Chile.

ABSTRACT

The microbial activity of a volcanic soil of the Central Valley (Typic Melanoxerand) was measured at the end of a 7 years-old experiment in 6 crop rotations with different agricultural management and soil use intensity. Undisturbed samples of this soil were incubated in laboratory by 30 days under temperature (25ºC) and moisture controlled conditions. C-CO2 mineralization was determined every 10 days and the N inorganic mineralization by quantifying its increment among days 0 and 30. At the same time, organic carbon (C) was determined in composite samples of the same essay. Quantification of C-CO2 mineralization was effectively more sensitive than organic C determination to rotation treatments and it evidenced changes early in the fertility of the soil. A significant correlation (P £ 0.05) was found between C and nitrogen (N) mineralization (r = 0.61) showing similar effects of agricultural management in both parameters. The organic matter content of the different rotations correlated significantly with microbial activity (mineralized C-CO2) confirming by this way the utility of this biological index in the evaluation of soil degradation in function of their use intensity.

Key words: mineralized C, soil quality, mineralized N, crop sequence.

RESUMEN

La actividad microbiana en un suelo de origen volcánico del Valle Central (Typic Melanoxerand) fue medida al término de un experimento de 7 años de duración en 6 rotaciones con distinto manejo agronómico e intensidad de uso del suelo. Muestras no alteradas de este suelo fueron incubadas en laboratorio por 30 días bajo condiciones controladas de temperatura (25ºC) y humedad. El C-CO2 mineralizado se determinó cada 10 días, y la mineralización de N-inorgánico, cuantificando su incremento, entre el día 0 y 30. Paralelamente, se midió carbono (C) orgánico en muestras compuestas del mismo ensayo. La cuantificación de C-CO2 mineralizado fue efectivamente más sensible que la medición de C orgánico a los tratamientos de rotación y evidenció tempranamente cambios en la fertilidad del suelo. La mineralización de nitrógeno (N) mostró una correlación significativa (P £ 0,05) con aquella del C (r = 0,61) indicando efectos similares de las rotaciones en este parámetro. Los contenidos de materia orgánica de las distintas rotaciones correlacionaron significativamente con la actividad microbiana (C-CO2 mineralizado), confirmando así la utilidad de este índice biológico para evaluar la degradación de los suelos en función de su intensidad de uso.

Palabras clave: C-mineralizado, calidad de suelo, N-mineralizado, rotaciones

INTRODUCCIÓN

La utilización racional de un suelo implica la preservación de su materia orgánica (MO) y de su microflora asociada, con el objeto de no deteriorar su capacidad para regular la disponibilidad de macro y micronutrientes (Peirano et al., 1992; Stevenson y Cole, 1999). Por todos los aportes benéficos que la MO otorga al suelo se le ha reconocido como un importante componente de su calidad (Elliot et al., 1994).

En el pasado, estudios de la MO y su relación con las prácticas de manejo, han establecido su importancia para la fertilidad del suelo y la productividad de los cultivos (Campbell et al., 1991, 1992). Más recientemente, la MO ha asumido gran importancia como fuente potencial de CO2 atmosférico, por lo cual, conservar o aumentar sus niveles en el suelo se justifican no tan sólo desde una perspectiva agronómica, sino también desde un punto de vista medioambiental (Elliot et al., 1994).

El contenido de la MO en un suelo está altamente influenciado por las prácticas agronómicas tales como tipo de cultivo, rotaciones y manejo de residuos (Janzen, 1987; Stevenson y Cole, 1999), y aunque ésta evoluciona muy lentamente, algunas de sus fracciones constituyentes pueden ser mucho más sensibles a cambios inducidos por tales prácticas (Omay et al., 1997).

Estas fracciones, antes mencionadas, poseen tiempos de reciclaje que varían desde horas a siglos. En un modelo simple que describe la MO del suelo se consideran dos fracciones: una fracción lábil y una fracción estable (Tate, 1987). La primera es sensible a las modificaciones a corto plazo, influencia la actividad biológica y se comporta como fuente de nutrientes para vegetales y organismos del suelo. La segunda, representada por sustancias húmicas, está involucrada en procesos fisicoquímicos que afectan la estructura e intercambio de iones en el suelo (Bragato y Primavera, 1998).

La fracción lábil representa sólo una pequeña proporción del total de la MO, y es la más dinámica y sensible a través del tiempo. Además, está fuertemente vinculada a la productividad y fertilidad del suelo debido a su capacidad para suministrar nutrientes tales como N, fósforo (P), azufre (S) y micronutrientes (Biederbeck et al., 1994, Stevenson y Cole, 1999). De este modo, la determinación de la fracción lábil provee un parámetro de fertilidad, productividad potencial y sirve como un índice temprano de cambio en la MO total (Dalal y Mayer, 1986).

Se ha propuesto un gran número de métodos para identificar y cuantificar los componentes lábiles de la MO. Estos son los métodos de fraccionamiento físico y los métodos biológicos. Los últimos se basan en el análisis de la población microbiana, el componente más activo y sensible al impacto externo dentro del suelo y que define sus características, especialmente en lo referente a su fertilidad, interviniendo en los procesos de descomposición de residuos, ciclado de nutrientes y transformaciones de la MO del suelo (Zunino et al., 1982; Schnürer et al., 1985; Collins et al., 1992; Lobkov, 1999).

De esta forma, la actividad microbiana del suelo constituye una medida fundamental de importancia ecológica, puesto que por una parte representa el nivel de la actividad biológica involucrando el componente lábil de la MO y, por otra, integra los factores del medio ambiente y su influencia sobre la misma.

La respiración es uno de los parámetros más antiguos y más frecuentemente usados para cuantificar actividad microbiana en el suelo. El uso de este índice microbiológico ha permitido estimar la actividad general de la biomasa y como ésta es influenciada por clima, propiedades físicas y químicas, o prácticas de manejo agrícola, tales como labranza y rotaciones de cultivos (Campbell et al., 1992). Todas las investigaciones se han basado en incubaciones de suelo, ya sea in situ o en laboratorio, con medición de productos finales como CO2 y NO3-, los cuales han permitido conocer la mineralización y estabilidad del carbono C en relación a la cantidad y calidad de la MO presente y las prácticas de manejo agronómico. El C y nitrógeno N mineralizado en estos experimentos han sido reportados como excelentes indicadores de cambio en el C y N orgánicos, respectivamente, ya que ellos representan una activa fracción de la MO del suelo (Carter y Rennie, 1982). Por otro lado, se destaca el beneficio de determinaciones simultáneas de C y N mineralizado para comprender mejor el reciclaje de C y N orgánicos en el suelo (Gupta et al., 1994). Collins et al. (1992) identificaron variaciones en la mineralización de C como resultado de diferentes rotaciones de cultivo, atribuyendo estas variaciones a la diferente cantidad y disponibilidad de C lábil que cada rotación imprime al suelo, mientras que Omay et al. (1997) encontraron que el monocultivo disminuía considerablemente la mineralización de C, al compararlo con una sucesión de cultivos bajo cero labranza.

En el país la actividad microbiana en suelos derivados de cenizas volcánicas fue primeramente investigado por Urbina et al. (1969), quienes básicamente estudiaron el efecto de diferentes substratos energéticos sobre la actividad de la micropoblación. En esa oportunidad dichos autores obtuvieron cifras elevadas de CO2 y N mineral, postulando, además, que una fracción de C incorporado como substrato fácilmente degradable era inmovilizado biológicamente o tal vez fijado en forma de un complejo órganomineral. Más recientemente Peirano et al. (1992) y Borie et al. (1995) determinaron actividad enzimática e hidratos de carbono, respectivamente, como medida de actividad microbiana en suelos cultivados y sus homólogos no cultivados. Al evaluar el efecto del manejo del suelo confirmaron la sensibilidad de los parámetros biológicos para seguir procesos de cambio en la MO y así orientar adecuadas prácticas agronómicas en suelos de origen volcánico.

Aguilera (1990), estudiando la MO en suelos volcánicos, señaló una pérdida de C por efecto del continuo cultivo del suelo, la cual es más acentuada en aquellos suelos cuyo contenido de C no está muy humificado y, por tanto, su MO es más propensa a ser mineralizada.

En Chile los Andisoles ocupan extensas áreas de gran importancia agrícola y forestal, especialmente en la zona sur del país. Por tanto, el uso de índices que permitan estimar el impacto de las prácticas agrícolas sobre la fertilidad de estos suelos adquiere vital importancia. De este modo será posible mejorar la utilización del recurso suelo, con una visión productiva y sustentable.

Los objetivos de este estudio fueron: a) determinar actividad microbiana en un suelo bajo distinto manejo agronómico en un experimento de corta duración (7 años); b) evaluar la sensibilidad del parámetro actividad microbiana en comparación a C orgánico frente al manejo agronómico; c) establecer su utilidad como indicador biológico temprano de cambios en la fertilidad y calidad del suelo.

MATERIALES Y MÉTODOS

Este trabajo se realizó en el Laboratorio de Investigación del Departamento de Suelos de la Universidad de Concepción, Campus Chillán.

Suelo

En el campo experimental Santa Rosa, perteneciente al Centro Regional de Investigación Quilamapu, del Instituto de Investigaciones, Chillán (36º31’ lat. Sur, 71º54’ long. Oeste) se realizó un muestreo de suelo durante el mes de julio de 1999, en un ensayo de evaluación de seis rotaciones establecidas en la temporada 1992/93. El suelo ha sido descrito como serie Diguillín (Typic Melanoxerand) ubicado en la zona centro sur de Chile, derivado de cenizas volcánicas o trumaos que descansa sobre un substratum constituido por toba volcánica y ocasionalmente gravas aluviales, textura franco a franco limosa (Carrasco, 1998). En el Cuadro 1 se presentan algunas características químicas y físicas del suelo usado en este estudio; corresponden a las subparcelas de alta fertilidad (100%. Ver más abajo).

Cuadro 1. Características físicas y químicas iniciales de un suelo serie Diguillín a la unididad 0-10 cm.
Table 1. Initial physical and chemical characteristics of a Diguillín soil at 0-10 cm depth.

Determinación

Valor

Densidad aparente1

1,05 g cm-3

Agua a 0,3 bar2

45,48 %

Agua a 15 bar

29,40 %

pH (agua 1:2.5)

5,98

N-NO33

8,87 m g g-1

P (Olsen)

17,05 m g g-1

MO4

8,03 %

K5

0,33 cmol kg-1

Ca

5,75 cmol kg-1

Mg

0,65 cmol kg-1

Na

0,48 cmol kg-1

N-total (Kjeldahl)

0,45 %

1 Método del terrón.
2 Base peso seco.
3 Extracción con K2SO4 0,5M y colorimetría.
4 Digestión húmeda.
5 Cationes de intercambio. Extracción con CH3COONH4 a pH 7.


El diseño experimental correspondió a bloques completos al azar (4 repeticiones) con parcelas principales (560 m2) manejadas con los tratamientos de rotación, y divididas longitudinalmente en dos subparcelas (280 m2) que fueron manejadas desde su establecimiento con los niveles de fertilización, alto (100%) y medio (70%) de N-P-K respectivamente. Las rotaciones incluyeron las siguientes especies: remolacha (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris), trigo (Triticum aestivum L.), trébol rosado (Trifolium pratense L.), frejol (Phaseolus vulgaris L.), cebada (Hordeum vulgare L.), maíz (Zea mays L.), alfalfa (Medicago sativa L.), trébol blanco (Trifolium repens L.), y fueron las siguientes:

I. Rem/pradera: remolacha-trigo-trébol rosado(2 años) (R-T-TR(2 años); II. Rem/cultivo: remolacha-trigo-frejol-cebada (R-T-F-C); III. Maíz/pradera: maíz-trigo-trébol rosado(2 años) (M-T-TR(2 años)); IV. Maíz/cultivo: maíz-trigo-frejol-cebada (M-T-F-C); V. Larga rot/alfalfa: remolacha-trigo-maíz-alfalfa(5 años) (R-T-M-A(5 años)); VI. Larga rot/trébol: remolacha-trigo-maíz-trébol blanco(5 años) (R-T-M-TB(5 años)).

Ciclo corto 4 años: rotaciones I, II, III, IV; ciclo largo 8 años: rotaciones VI y VI.

Cada subparcela se muestreó en zig zag, insertando tubos de polivynilcarbonato (PVC) (196,34 cm3) a una profundidad de 10 cm, obteniendo cinco repeticiones. Paralelamente se extrajeron diez muestras con barreno para formar una muestra compuesta representativa de cada subparcela. En total se colectaron 240 tubos y 48 muestras compuestas.

Determinación de C orgánico

Las muestras compuestas obtenidas en cada subtratamiento fueron analizadas en su contenido de C orgánico mediante oxidación húmeda y colorimetría, de acuerdo a la metodología de la Comisión de Normalización y Acreditación (CNA), Sociedad Chilena de la Ciencia del Suelo (1998). Este procedimiento se realizó en duplicado y se obtuvo la media por subparcela.

Determinación de C-CO2 y N mineralizados

Las muestras no disturbadas obtenidas en terreno mediante tubos de PVC, se usaron para la determinación de la respiración del suelo como medida de la actividad microbiana mediante incubación en laboratorio. Para ello se utilizó como trampa de gases una solución de NaOH 1,0065 M. Las muestras de suelo llevadas previamente a capacidad de campo se ubicaron dentro de frascos (del tipo Mason jars), junto con 25 mL de solución NaOH y fueron sellados herméticamente utilizando parafilm. Luego fueron incubados en cámara de incubación a una temperatura de 25ºC y humedad constante por 30 días junto con controles (blancos; 3 x 6 rotaciones). El CO2 desprendido desde la muestra de suelo fue confinado y pudo difundir hasta ser absorbido por la solución alcalina. Cada diez días la cantidad de NaOH remanente fue determinada por titulación con HCl 0,1 M y se reemplazó por una nueva trampa de gases (Anderson, 1982).

Mediante la titulación de la solución de NaOH 1,0065 M, tanto del control como la expuesta a la atmósfera de suelo, se determinó la cantidad de álcali que no reaccionó con CO2. Para este propósito, desde la trampa se extrajeron en duplicado alícuotas de 2 mL de NaOH a las que se adicionó 1 mL de BaCl2 1,0 M para precipitar el carbono como BaCO3 insoluble. Se adicionaron gotas de fenolftaleína como indicador ácido-base y se tituló el NaOH no neutralizado directamente con HCl.

Para calcular la cantidad de CO2 desprendido desde las muestras de suelo se utilizó la fórmula de Anderson (1982). Finalmente los datos se expresaron como µg C-CO2 g-1 de suelo seco al horno (105 ºC).

El N inorgánico fue determinado (como NO3- y NH4+) para cada muestra compuesta. Para esto, previo a la incubación se mezclaron 5,0 g de suelo húmedo con 20 mL de K2SO4 0,5 M y se agitaron durante 60 min a 180 rpm en agitador recíproco. El sobrenadante fue filtrado con papel Whatman nº 42. En el extracto se cuantificaron NO3- y NH4+ por colorimetría mediante nitración con ácido salicílico y nesslerización respectivamente (Longeri et al., 1979; Robarge et al., 1983).

El mismo procedimiento se realizó con las muestras de suelo al término de los 30 días de su incubación. El N mineralizado se calculó como la diferencia de N inorgánico entre 0 y 30 días de incubación, siendo expresado como µg N g-1 de suelo seco al horno (105ºC).

Análisis estadístico

Los datos de C orgánico, C-CO2 y N mineralizados se procesaron mediante análisis de varianza ANDEVA (P £ 0,01), comparaciones múltiples por test de Duncan (P £ 0,01) y análisis de correlación (P £ 0,01) (Walpole y Myers, 1992).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

C-orgánico

En consideración a que el nivel de fertilización no tuvo efecto significativo (P £ 0,05) sobre el C orgánico del suelo (COS), los datos fueron discutidos en base al efecto de la rotación (promedios de parcela completa). Ello concuerda con lo obtenido por El-Haris et al. (1983) y Campbell et al. (1991) en otros suelos.

Los contenidos de COS se presentan en el Cuadro 2. Ellos se presentaron en el rango de 4,36 a 5,18%, y coincidieron con lo señalado por Nanzyo et al. (1993) para Andisoles cultivados, quienes informaron contenidos de 4 a 5%.

Cuadro 2. C orgánico, C-CO2 y N-(NO3-+NH4+) mineralizado (0-10 cm) en un suelo serie Diguillín bajo distinto manejo agronómico.
Table 2. Organic-C, C-CO2 and mineralized-N-(NO3-+NH4+) (0-10 cm) in a Diguillín soil, under different agricultural management.

Rotación1

C orgánico (%)

C-CO2 mineralizado2 (m g g-1)

N - mineralizado (m g g-1)

10 días

20 días

30 días

0-30 días

R-T-TR(2)

4,45

226,7

427,5

526,8

80,7

R-T-F-C

4,36

226,0

428,1

510,7

60,0

M-T-TR(2)

4,99

306,8

539,9

645,1

64,1

M-T-F-C

4,58

171,4

340,6

420,4

43,4

R-T-M-A(5)

5,04

411,4

721,2

873,7

92,4

R-T-M-TB(5)

5,18

465,6

861,8

1045,5

106,9

F razón

5,3*

 

 

6,0**

3,4*

3r

 

0,75**

0,72**

0,72**

 

4r

 

 

 

0,61*

1 R = remolacha; M = maíz; T = trigo; F = frejol; C = cebada; TR = trébol rosado; TB = trébol blanco; A = alfalfa; (5) = 5 años; (2) = 2 años.
2 Acumulado.
* significativo P £ 0,05.
**significativo P £ 0,01.
3 Correlación entre C orgánico y C-CO2.
4 Correlación entre N y C-CO2 mineralizado.

Es sabido que diferencias en el contenido de MO como resultado del manejo y uso del suelo, pueden tener profundos efectos sobre las propiedades físicas y fertilidad del suelo; sin embargo, tales diferencias entre tratamientos son difíciles de medir en el corto o mediano plazo (Saffigna et al., 1989). A pesar de ello, luego de siete años se detectaron diferencias significativas (P £ 0,05) de COS entre rotaciones (Figura 1), lo cual sugiere mecanismos distintos de estabilización de COS en suelos de origen volcánico comparados con aquéllos que no lo son. De esta forma, se pudo detectar cambios tempranos, especialmente entre los manejos más contrastantes en el uso intensivo del suelo, tales como R-T-M-TB(5) ó R-T-M-A(5) comparados con R-T-F-C ó M-T-F-C.


Figura 1. C orgánico (%) en muestras compuestas superficiales (0-10 cm) de un suelo serie Diguillín bajo distinto manejo agronómico.
Figure 1. Organic C (%) of composite superficial (0-10 cm) soil samples, Diguillin serie, under different agricultural management.
Letras distintas indican diferencias significativas entre rotaciones según test de Duncan (P £ 0,05).
R = remolacha; M = maíz; T = trigo; F = frejol; C = cebada; TR = trébol rosado; TB = trébol blanco; A = alfalfa; 5 0 5 años; 2 = 2 años.


La estabilización y, consecuentemente, el prolongado tiempo de residencia de la MO en estos suelos estaría directamente relacionada con la actividad de superficie del alofán. Esta superficie físico-químicamente activa adsorbe las moléculas orgánicas (ácidos húmicos, fúlvicos, polisacáridos, enzimas) y las protege de ulteriores degradaciones microbiológicas (Zunino et al., 1982).

La inclusión de trébol blanco, alfalfa, y trébol rosado incrementó significativamente el contenido de COS en las respectivas rotaciones, excepto en R-T-TR(2), la cual no se diferenció significativamente de R-T-F-C (Figura 1). Tal comportamiento fue atribuido a un bajo rendimiento de TR para la rotación R-T-TR(2) en particular. Aún así, al observar comparativamente las cifras 4,45 y 4,36% de C para R-T-TR(2) y R-T-F-C respectivamente, se advirtió una tendencia favorable a TR.

C-CO2 mineralizado

El análisis de varianza no arrojó efecto significativo (P £ 0,05) de los dos niveles de fertilidad sobre el C-CO2 mineralizado, por lo cual se trabajó con los resultados medios por parcela completa.

En concordancia con estudios anteriores en otros suelos (Campbell et al., 1991, 1992; Elliot et al., 1994), C-CO2 mineralizado fue efectivamente sensible a los tratamientos de rotación. Los tratamientos influyeron de manera más altamente significativa (P £ 0,01) sobre la actividad microbiana medida como C-CO2, que sobre el COS (P £ 0,05). Por ejemplo, la mayor diferencia en COS se produjo entre R-T-F-C y R-T-M-TB(5), siendo superior esta última rotación en 15,8%, mientras que para C-CO2 (acumulado a 30 días) ésta diferencia fue 59,8% y se produjo entre M-T-F-C y R-T-M-TB(5) (Cuadro 2) (Figura 1 y 3). Además, C-CO2 discriminó claramente entre M-T-TR(2) y R-T-M-A(5), situación que no se observó mediante análisis de COS. Similares observaciones fueron hechas por Biederbeck et al. (1984) y Janzen (1987) trabajando con suelos no volcánicos.

Coincidiendo con los resultados de Schnürer et al. (1985), se presentó una correlación positiva entre COS y C-CO2 mineralizado obteniéndose el valor más alto transcurridos 10 días de incubación (r = 0,75) (Cuadro 2). En general, al examinar la evolución diaria del C-CO2 mineralizado para el primer, segundo o tercer período de 10 días (Cuadro 2, Figura 2) se observó que las mayores cantidades y diferencias entre las rotaciones se produjeron transcurridos los primeros 10 días. Las cantidades determinadas fueron 23, 23, 31, 17, 41, y 47 m g C-CO2 d-1 para las rotaciones R-T-TR(2); R-T-F-C; M-T-TR(2); M-T-F-C; R-T-M-A(5) y R-T-M-TB(5), respectivamente. En el segundo período hubo una pequeña disminución del C-CO2 diario liberado; las cantidades correspondientes fueron: 20, 20, 23, 17, 31, y 40 m g C-CO2 d-1. En el tercer período la evolución diaria de C-CO2 representa entre 40 a 50% de lo registrado para el segundo período, pero las diferencias entre rotaciones aún permanecen. .Las cantidades correspondientes fueron: 10, 8, 11, 8, 15 y 18 m g C-CO2 d-1, respectivamente.


Figura 2. Evolución acumulada de C-CO2 durante incubación en condiciones controladas (0-10-20-30 días) de muestras superficiales (0-10 cm) no disturbadas de un suelo serie Diguillín bajo distinto manejo agronómico.
Figure 2. Accumulated C-CO2 evolution during laboratory controlled incubation (0-10-20-30 days) of undisturbed superficial (0-10 cm) soil samples, Diguillín serie, under different agricultural management.
R = remolacha; M = maíz; T = trigo; F = frejol; C = cebada; TR = trébol rosado; TB = trébol blanco; A = alfalfa; 5 = 5 años; 2 = 2 años.

El C-CO2 mineralizado durante los primeros 10 días de incubación tendría su origen en el componente activo de la MO, e indicaría una acumulación variable de carbono orgánico lábil que resulta de las diferentes prácticas de manejo (Dinwoodie y Juma, 1988) (Figura 2). Se destacan los mayores valores de C-CO2 mineralizado en las rotaciones que comparativamente presentan la menor intensidad de uso del suelo, R-T-M-TB(5) y R-T-M-A(5), sugiriendo un incremento potencial en la disponibilidad de C y energía para los heterótrofos del suelo (Elliot et al., 1994). Tal disponibilidad sería consecuencia de un suministro constante y abundante de sustratos orgánicos, desde las praderas, tales como raíces, exudados y biomasa vegetal, lo cual favorecería la actividad de los microorganismos. Para el caso de las rotaciones más intensas, Sierra y Rodríguez (1986) indicaron que los cultivos de cereales y remolacha suministran menores cantidades de residuos al suelo en comparación a las praderas. Johansson (1994) señaló que la MO es preservada por una inadecuada aireación bajo las empastadas, lo cual se traduce en una mayor cantidad y disponibilidad de C orgánico para ser mineralizado por los microorganismos presentes en el sistema. Por otro lado, estos resultados confirman la importancia de las praderas en optimizar la actividad microbiana en el suelo (Lobkov, 1999).

En la Figura 3 se muestran los valores de C-CO2 mineralizado acumulado al cabo de 30 días de incubación. La rotación R-T-M-TB(5) presentó un valor más alto que R-T-M-A(5). Esta respuesta se sustenta en las condiciones de suelo pedregoso y de poca profundidad efectiva que afectaron el desarrollo radicular de la alfalfa y por ende su rendimiento. Por el contrario, el trébol blanco, de sistema radicular más superficial no estaría mayormente afectado por tal condición.

Figura 3. Mineralización (total 30 días) de C-CO2 durante incubación en condiciones controladas de muestras superficiales (0-10 cm) no disturbadas de un suelo serie Diguillín, bajo distinto manejo agronómico.
Figure 3. Total C-CO2 mineralization (0-30 days) during laboratory controlled incubation of undisturbed superficial (0-10 cm) soil samples, Diguillín serie, under different agricultural management.
Letras distintas indican diferencias significativas entre rotaciones según test de Duncan (P £ 0,01).
R = remolacha; M = maíz; T = trigo; F = frejol; C = cebada; TR = trébol rosado; TB = trébol blanco; A = alfalfa; 5 = 5 años; 2 = 2 años.


La labranza realizada en los sistemas más intensivos (R-T-F-C y M-T-F-C) sugiere un efecto negativo para el crecimiento y actividad microbiana, situación que ha sido reportada por numerosos autores (Schnürer et al., 1985; Follet y Schimel, 1989). En tanto, Doran (1980) señaló que la aradura y cultivo son labores que aceleran los procesos de oxidación de la MO.

Se observaron diferencias significativas (P £ 0,01) entre M-T-TR(2) y M-T-F-C, lo cual indica un efecto benéfico de la pradera de TR sobre los niveles de carbono lábil y conjuntamente refleja la acción del continuo uso del suelo sobre la actividad microbiana. Sin embargo, al comparar R-T-TR(2) con R-T-F-C tal beneficio no resulta significativo, probablemente debido a un pobre rendimiento de TR para esa rotación. Aún así al observar los valores 526,8 y 510,7 µg C-CO2 g-1 suelo respectivamente, fue posible observar una tendencia favorable en la rotación con TR (Cuadro 2).

Las cantidades mineralizadas a los 30 días (Cuadro 2, Figura 3) expresadas como porcentaje del C orgánico del suelo (COS) fueron 1,2; 1,2; 1,3; 0,9; 1,7 y 2,0 % para las rotaciones R-T-TR(2); R-T-F-C; M-T-TR(2); M-T-F-C; R-T-M-A(5) y R-T-M-TB(5) respectivamente, sugiriendo un efecto de las leguminosas no sólo acumulando C orgánico en este suelo sino también aumentando la velocidad de mineralización.

N mineralizado

Los valores iniciales de N inorgánico (día 0) fueron 14; 19, 22; 22; 31 y 28 µg N g-1 de suelo para las rotaciones R-T-TR(2), R-T-F-C, M-T-TR(2), M-T-F-C, R-T-M-A(5) y R-T-M-TB(5), respectivamente.

En el Cuadro 2 se presentan los resultados de N mineralizado al cabo de 30 días de incubación. Los niveles de fertilización no afectaron en un grado significativo (P £ 0,05) la respuesta de N mineralizado. Sin embargo, este parámetro sí respondió significativamente (P £ 0,05) a los diferentes tratamientos de rotación, fluctuando en el rango 43 a 107 µg N g-1 acumulado en un período de 30 días (Cuadro 2, Figura 4).


Figura 4. N mineralizado (N0-N30 días) durante incubación en condiciones controladas (30 días) de muestras superficiales (0-10 cm) no disturbadas de un suelo serie Diguillín bajo distinto manejo agronómico.
Figure 4. Mineralized N (N0-N30 días) during laboratory controlled incubation (30 days) of undisturbed superficial (0-10 cm) soil samples, Diguillín serie, under different agricultural management.
Letras distintas indican diferencias significativas entre rotaciones según test de Duncan (P≤0,05).
R = remolacha; M = maíz; T = trigo; F = frejol; C = cebada; TR = trébol rosado; TB = trébol blanco; A = alfalfa; 5 = 5 años; 2 = 2 años.


Debido a que los procesos de mineralización de N y C están íntimamente relacionados, se esperaba una alta correlación entre ambas determinaciones, este valor, aunque significativo (P £ 0,05), alcanzó un r = 0,61 cifra menor a lo informado por otros autores (Campbell et al., 1991) (Cuadro 2). Tal comportamiento es atribuible a un alto coeficiente de variación (CV = 26%) obtenido en los datos de N-mineralizado. Esta situación tendría su origen en la inherente variabilidad espacial de N (Schnitzer y Khan, 1978) sumado al menor número de muestras utilizadas por tratamiento para esta determinación. Pese a ello, los resultados de N mineralizado en general siguieron el comportamiento lógico esperado. El incremento de los años de pradera en R-T-M-TB(5) y R-T-M-A(5) generó un aumento de la mineralización acumulada con relación al resto de los tratamientos (Figura 4). Es decir la presencia de cultivos intensivos en la rotación generó una disminución en esta variable y las praderas presentaron un alto aporte de N desde sus residuos, situación que también se verificó al comparar los tratamientos que incluyen trébol rosado, alfalfa y trébol blanco, con aquellas que no lo presentan. Schnitzer y Khan (1978) señalaron la posibilidad de que las ganancias de N excedan a las pérdidas, especialmente cuando leguminosas o empastadas de leguminosas son incluidas en mayor proporción dentro de una sucesión de cultivos.

Sierra y Rodríguez (1986), trabajando con Andisoles, señalaron que el aumento de los años de pradera incrementa la mineralización acumulada y el porcentaje mineralizado desde el N total. Ello estaría indicando un alto aporte de N desde los residuos de pradera. Además el "pool" de N estabilizado también debería aumentar.

Se esperaba una mayor pérdida de N en rotaciones tales como: R-T-F-C ó M-T-F-C por ser cultivos más extractivos en este elemento. Es así como los años de cultivo determinaron menores niveles de N mineralizado entre las rotaciones más intensas, así R-T-F-C < R-T-TR(2) y M-T-F-C < M-T-TR(2). El manejo histórico (menor aporte de residuos), y la posibilidad de erosión como consecuencia del laboreo constante finalmente implica la desprotección y pérdida de N en el suelo (Gupta et al., 1994). La diferencia no significativa entre M-T-TR(2) y R-T-F-C, 64 y 60 µg g-1 respectivamente, fue atribuida a la alta variabilidad de los datos, situación que ya fue explicada anteriormente.

CONCLUSIONES

De acuerdo a la presente investigación con respecto a actividad microbiana en un suelo trumao bajo distinto manejo agronómico, es posible concluir lo siguiente:

1. El índice actividad microbiana fue un parámetro efectivamente más sensible al manejo agronómico que el C orgánico, en un suelo de origen volcánico del Valle Central.

2. La actividad microbiana demostró ser un índice biológico adecuado para representar cambios en la fertilidad del suelo y su calidad.

3. Los contenidos de MO como resultado de las distintas rotaciones presentaron correlaciones significativas con la actividad microbiana.

4. En este estudio, dentro de los manejos más intensivos en el uso de suelo, la inclusión de leguminosas reveló una alta efectividad en la conservación de la fertilidad del suelo.

RECONOCIMIENTO

El presente estudio se realizó en el Departamento de Suelos, Laboratorio de Investigación, de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción con el apoyo de FONDECYT bajo el proyecto 1990 456. Agradecemos también la colaboración del Dr. Rodrigo Ortega en la planificación del experimento.

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