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RELACIÓN ENTRE FORMAS DE POTASIO Y FRACCIONES GRANULOMÉTRICAS DEL SUELO EN LA ZONA PEDEMONTANA TUCUMANA

Andina Guevara, Dorkas y Molina, N. Cristinadorkleo@hotmail.com

RESUMENSe analizó por regresión simple y múltiple la relación entre formas de potasio – en solución

(Ks), intercambiable (Ki), no intercambiable (Kni) y estrucural (Ke) – y pH, carbono orgánico (CO) y fracciones y subfracciones granulométricas en dos profundidades de 10 suelos del pedemonte, cultivados con caña de azúcar. Se encontró correlaciones altamente significativas entre Ks, Ki y Kni con distintas fracciones granulométricas, mientras que Ke no correlacionó con ninguna de las varia-bles analizadas. El 39% del contenido relativo de K en solución (Ks/concentración total de cationes en solución) se asoció a variaciones de contenido de arena muy fina. El 53% de las variaciones de Ki se asociaron a los incrementos de contenido de arcilla, pero la introducción del contenido de limo dentro del modelo explicó un 13% adicional, llevando el coeficiente R2 a 0,66. El 74% de los incrementos de Kni se asociaron a incrementos de arena fina. Se concluyó que la granulometría de los suelos es el factor determinante de la distribución de formas y contenidos de K. Se considera necesario determinar la mineralogía de las sub-fracciones de arena.

Palabras claves: Formas de potasio, fracciones granulométricas.

ABSTRACTThe relation between soil potassium forms – soluble K (Ks), exchangeable K (Ki), not exchan-

geable (Kni) and structural K (Ke) – and pH, organic carbon (OC ) and particle size fractions were analyzed by simple and multiple regression analysis. The soil samples were collected at 10 sites cropped with sugar cane in the piedmont region of Tucumán Province (Argentina). Highly significant correlations were found between different particle size fractions and Ks, Ki and Kni , while Ke did not show any correlation with any of the analyzed variables. Very fine sand content variations explained 39% of the relative Ks (Ks/total cation concentration in soil solution) variations; the increase of clay content explained 53% of the Ki variations, but the introduction of silt content in the model explained an additional 13%. Fine sand increase explained 74% of the Kni increases. It was concluded that the particle size distribution was the main determining factor of the K forms content of the soils analyzed. The determination of mineralogy of the sub-fractions of sand is considered necessary.

Key words: soil, potassium forms, particle size fractions.

INTRODUCCIÓN:El potasio del suelo (Kt) se encuentra en cuatro formas: potasio en solución (Ks), potasio inter-

cambiable (Ki), potasio no intercambiable o fijado en los espacios interlaminares de minerales se-cundarios y primarios (Kni) y potasio estructural (Ke). De acuerdo a la bibliografía especializada la distribución porcentual se ubica en los siguientes rangos: Ks 1-2%, Ki 1-2%, Kni 1-10% y Ke 90-98 % (Cox et al, 1999; Conti, 1999; Brady y Weil, 2002)

En general, en un agroecosistema la dinámica del potasio en el sistema agua-suelo-planta obe-dece a la interacción de 5 procesos generales: meteorización (1), intercambio catiónico (2), fijación (3), asimilación (4) y lavado (5) (Figura 1).

Figura 1: Representación esquemática de la dinámica del potasio (Malavolta 1985)

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La disponibilidad de potasio para las plantas depende de la interacción dinámica entre los diferentes reservorios de las formas de potasio (Wang et al, 2004). De esta manera el Kni puede contribuir significativamente a la nutrición potásica cuando la forma intercambiable es insuficiente (Zubillaga et al, 1996).

Minerales primarios como feldespatos potásicos y micas albergan en su estructura cristalina el Ke. (Mengel et al, 1994). La liberación de K se produce básicamente por hidrólisis ácida. En el caso del Kni, la pérdida de potasio interlaminar se produce por intercambio iónico controlado por difusión, donde el potasio difunde hacia el exterior de las láminas (Srinivasa Rao et al, 1999). El decrecimien-to del tamaño de partícula favorece la liberación de K a la solución porque disminuye el camino de difusión y aumenta la superficie específica (Sparks y Huang, 1985) A su vez, las plantas al extraer potasio de la solución disminuyen la concentración, lo que favorece la liberación. Otro factor que controla el nivel de concentración de K en solución es la adsorción por la fracción coloidal, que de-pende de la cantidad y tipo de coloide (Conti, 1999).

El K es un macronutriente que juega un rol importante en la nutrición vegetal. La importancia del potasio radica en que cumple funciones vitales en la fisiología vegetal y por lo tanto su deficien-cia origina considerables mermas en el rendimiento y/o calidad de los cultivos. El potasio del suelo desempeña un papel importante como regulador del balance hídrico interno de la planta, necesario para la actividad enzimática en la síntesis de azúcares y metabolísmo energético de la planta (Perez Zamora et al 1997). Usualmente Ki es el índice de disponibilidad empleado en las recomendaciones de fertilización. Pérez Zamora (comunicación personal) encontró en algunos sitios del pedemonte valores por debajo (o en el límite) de los considerados críticos para el cultivo de la caña de azúcar, que es el cultivo dominante en el área, mientras que Andina y Molina (2005) encontraron valores que casi duplican el nivel crítico.

El objetivo de este estudio fue relacionar los contenidos de potasio en los suelos de la región pedemontana en la Provincia de Tucumán publicados en un trabajo previo (Andina y Molina, 2005) con otras variables edáficas que expliquen su dinámica y distribución.

MATERIALES Y MÉTODOS:Suelos Estudiados: Los suelos estudiados se ubican en la región agroecológica del Pedemonte,

donde los materiales originales netamente predominantes son las arenas fluviales transportadas por una densa red de cursos de agua (Zuccardi y Fadda 1972 y 1985), encontrándose conglomerados y rodados sólo cerca del flanco de las sierras, pero también hay aportes eólicos que están íntimamente mezclados con los fluviales sin formar capas identificables (Moscatelli et al, 2005). De acuerdo a Zuccardi y Fadda, 1972, la composición mineralógica refleja el origen predominantemente granítico de los materiales detríticos provenientes de las Sierras del Aconquija con 20 a 40 % de cuarzo, 20 a 30 % de feldespatos y 20 a 50 % de micas pudiendo encontrarse 10 a 15 % de vidrios volcánicos. Se selecciono diez sitios de muestreo en cultivos comerciales; se tomaron muestras compuestas, cuyas características se dan en la Tabla 1, respetando una relación 2:1 (dos muestras de trocha una del surco). Se analizó los primeros 40 cm de profundidad (exploración radicular) de 0 a 20 y de 20 a 40 cm.

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Tabla 1: Principales características de las muestras analizadas.

Caracterización Climática: En el Pedemonte la precipitación es de 1000 mm y la evapotrans-piración potencial de 900 mm, aproximadamente. La temperatura media del mes más cálido es 25°C (enero) y la del mes más frío es de 12 °C. El régimen de precipitación es monzónico

Metodología analítica: Se determinó:

• pH en agua (1:2,5)método potenciométrico

• Capacidad de intercambio de cationes potencial (CIC) por saturación con acetato de sodio pH 8,5 y desplazamiento con acetato de amonio pH 7;

• Textura por el método de la pipeta previa destrucción de la materia orgánica por peroxidación; con separación por tamizado de arena muy fina (AMF), fina (AF), media (AM) y gruesa (AG)

• Potasio total (Kt): por digestión con HF, H2SO4 y HClO4 (Hossner, 1996);

• Potasio no intercambiable (Kni): con HNO3 hirviendo (Helmke y Sparks, 1996)

• Potasio intercambiable (Ki): por desplazamiento con acetato de amonio 1M, pH 7.

Metodología Estadística: Análisis de correlación y regresión simple y múltiple por pasos (Ste-pwise). Para el análisis estadístico se corrigió los valores de Ki y Kni sustrayendo Ks y Ki respecti-vamente, ya que cuando se extrae las formas intercambiable y no intercambiable se extrae también el K soluble y K intercambiable respectivamente.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNEn la Tabla 2 se muestra los contenidos de las distintas formas de K y fracciones granulométri-

cas.

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Tabla 2: Contenidos de potasio en ppm y fracciones granulométricas en forma porcentual.

La distribución porcentual promedio de formas de K en las muestras analizadas (Figura1) difería marcadamente de la publicada en la bibliografía especializada. Los contenidos de Ki eran bajos, pero sobrepasaban el nivel crítico para el cultivo de caña de azúcar. El contenido promedio de Kni excedía netamente el máximo (10%) informado en la bibliografía, lo que podría ser causa de que, en general no, se encontrara respuesta a la fertilización potásica en caña (Perez Zamora, 1997), excepto en una localidad donde se obtuvo respuesta significativa. (Fogliatta, 1978)

Figura 1: Distribución porcentual de formas de potasio en los suelos analizados

POTASIO SOLUBLE:Ks correlacionaba con alta significación (r=0,85**) con la concentración total de cationes en

solución (SCS) y significativamente con el pH (r = 0,48*). A su vez, SCS tendía a aumentar con los incrementos de pH – aun cuando la correlación no era significativa; este resultado estaba de acuerdo con el concepto ampliamente reconocido de que la acidificación de los suelos y la disminución de electrolitos en la solución son paralelos. En un análisis de regresión por pasos en el que se introdu-jeron como posibles variables explicativas, SCS, pH y fracciones y sub – fracciones granulométricas, se obtuvo el modelo representado por la ecuación (1), cuyo gráfico tridimensional de distribución de puntos se muestra en la Figura 2.

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Figura 2. Diagrama de dispersión de las variaciones del Ks en función de las variaciones de % AMF y SCS (mmol/l)

Ks = -0.116* + 0.152** SCS+ 0.013** AMF R2 = 0.83** (1)

De acuerdo a este modelo (Tabla3), los incrementos de SCS explicaban 70% de los incrementos de Ks observados, relación que era esperada, pero la introducción de AMF en el modelo explicaba un 12% adicional, lo que indicaba que el contenido relativo de Ks en la solución aumentaba con el incremento del contenido de arena muy fina.

Tabla 3: Resumen del modelo de regresión de Ks en la concentración total de cationes en solu-ción (SCS) y contenido de Arena muy fina.

a Variables predictoras: (Constante), SCS mmol/lb Variables predictoras: (Constante), SCS mmol/l, AMF

Para excluir del análisis el efecto del aumento de concentración total (SCS) sobre la concentración de Ks, se calculó la concentración relativa de K en solución (Ks/ SCS). La correlación Ks/SCS vs AMF era altamente significativa (r = 0,62**). En la Fifura 3 se muestra el correspondiente diagrama de dispersión de puntos y la línea de ajuste del modelo; de acuerdo al mismo los incrementos de AMF explican 39% de los incrementos de K/SCS. La interpretación dada a estos resultados fue que la meteorización de la fracción fina de las arenas libera K a la solución. Estos resultados estaban de acuerdo con los informados por Malavolta (1985).

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Figura: 3 Diagrama de dispersión de las variaciones de concentración relativa de K potasio en solución en función de las variaciones de contenido de arena muy fina (AMF)

POTASIO INTERCAMBIABLE CORREGIDO:

El Ki corregido correlacionaba positivamente en forma altamente significativa (r = 0,73**) con el contenido de arcilla (Tabla: 4 y Figura 4), con el de limo (r = 0,52** - Figura 5) y también con la suma de ambos (r=0,79**), mientras que con MO sólo se encontró una tendencia positiva no significativa (r = 0,20ns). La correlación con la arcilla estaba de acuerdo con conocimientos ampliamente reconocidos referidos a la capacidad de esta fracción para retener cationes en forma intercambiable.

La correlación entre Ki y limo estaba de acuerdo con lo informado por Molina (2000) y Cruzate y Morrás (2000) quienes encontraron en suelos argentinos que la fracción limo presenta actividad coloidal. La falta de significación de la relación con MO indicaría que la carga de los coloides orgá-nicos en estos suelos no es determinante de la retención de K intercambiable.

Figura 4: Diagrama de dispersión de Ki Figura 5: Diagrama de dispersión de Ki en función del contenido porcentual de arcilla en función del contenido porcentual limo

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Tabla 4: Resumen de los modelos simple y múltiple de regresión de Ki en función de de los contenidos de arcilla y limo.

a Variables predictoras: (Constante), % arcillab Variables predictoras: (Constante), % arcilla, % limo

c Variable dependiente: KI

La mayor significación de la correlación de la suma de arcilla y limo vs Ki respecto a la de la arcilla vs Ki, indicaba que en estos suelos el incremento del contenido de limo aumenta los valores de Ki. De acuerdo a este último resultado, la correlación limo / Ki no era espuria [debida a la colinealidad arcilla / limo (r = 0,58**)].

Esta interpretación se confirmó por el resultado del análisis de regresión por pasos, en el que se obtuvo el modelo de la ecuación 2, cuyo diagrama tridimensional de distribución de puntos se muestra en la Figura 6:

Ki = 0.134 +0.013 %arcilla+0.05 %limo R2 = 0.66 ** (2)

Tabla 5: Coeficientes B y significación de los modelos de regresión simple y múltiple de regresión de Ki en función de de los contenidos de arcilla y limo.

De acuerdo a este modelo, el factor de mayor incidencia en las variaciones de Ki era la varia-ción del contenido de arcilla, cuyos incrementos explicaban 53% de la variabilidad de Ki observada, mientras que los del limo explicaban un 13% adicional (Tabla 4). De acuerdo a los coeficientes B, por cada 1% de incremento de arcilla Ki aumentaba 0,013 cmol/kg (Tabla 5), mientras que por cada incremento de 1% del limo sólo aumentaba 0,005 cmol/kg. No obstante la contribución del limo a la retención de Ki sería apreciable por su mayor contenido respecto al de arcilla; en estos suelos la arcilla sólo representaba en promedio 7,5% de la fracción inorgánica del suelo, mientras que el contenido promedio de limo era de 40%. Esos resultados están de acuerdo con los informados por Eckert y Mc Lean (1980) quienes encontraron que el Ki estaba retenido en las fracciones arcilla y limo fino.

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Figura 6: Diagrama de dispersión del modelo de regresión de Ki corregido en función de los contenidos de arcilla y limo

POTASIO NO INTERCAMBIABLE CORREGIDO:

La única correlación entre Kni y las fracciones granulométricas encontrada fue con el porcentaje de arena fina (r = 0,86**).

Figura 7: Modelo de regresión de Kni en función del contenido de arena fina.

En un análisis de regresión por pasos, en el que se probaron como posibles variables explica-tivas el resto de la fracciones granulométricas y pH, la inclusión de las mismas no mejoró el ajuste del modelo simple de la ecuación 3, representado por la Figura 7.

Kni = 3.81 + 0.34 AF R2 = 0.74** (3)

De acuerdo a este modelo, la única variable determinante de las variaciones de contenido de Kni era el contenido de AF.

POTASIO ESTRUCTURAL:Esta forma de potasio no correlacionó en forma significativa con ninguna de las propiedades del

suelo estudiadas

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CONCLUSIONESEn los suelos estudiados los contenidos porcentuales de Ks y Ki son inferiores a los informados

para otros suelos, mientras que los de Ke son superiores. La magnitud de Ki aumenta en función de los incrementos de arcilla y limo, la de Kni en función de los de la arena fina y la concentración relativa de Ks, respecto al resto de los cationes en solución, en función de los incrementos del contenido de arena muy fina. Por la incidencia de las sub-fracciones de arena en los contenidos de Ks y Kni se considera necesario complementar este estudio con análisis mineralógicos de arenas.

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