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INVESTIGACIÓN

INDICADORES DE CALIDAD DE LA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELOEN UN ANDISOL CULTIVADO

Soil organic matter quality indicators in a cultivated Andisol

Erick Zagal1 * y Carolin Córdova1

AGRICULTURA TÉCNICA (CHILE) 65(1):186-197 (ABRIL-JUNIO 2005)

1 Universidad de Concepción, Facultad de Agronomía. Av. Vicente Méndez 595, Chillán, Chile. E-mail: [email protected] *Autor para correspondencia. Recibido: 10 de octubre de 2003. Aceptado: 24 de mayo de 2004.

A B S T R A C T

Agricultural practices influence the dynamics of soilorganic matter (MOS) and its fractions. In this study,the following labile fractions of soil organic matterwere determined: free l ight fraction (FLL),intraaggregate light fraction (FLI), microbial biomassand mineralized C-CO2, on volcanic soil with differ-ent rotations, and later their use was evaluated asbiological indicators of the impact of agriculturalpractices on the soil. The study was carried out in aneight year field experiment, with different productivesystems (rotations) in a randomized complete blockdesign. The FLL was determined by density fraction-ation with NaI (1.8 g cm–3), and FLI was obtained bysonication (1,500 J s-1). Microbial biomass was quan-tified using the chloroform fumigation-incubation (FI)technique, and the basal soil respiration (C-CO2 evo-lution) was determined by incubation for a 10-dayperiod. Increased soil use intensity decreased (P ≤0.05) C and N FLL contents, from 1.69 g C-FLL kg-1

soil (5-year rotation with alfalfa, Medicago sativa L.),to 0.49 g C-FLL kg-1 (annual crop rotation). However,these contents in FLI did not show a clear and con-sistent tendency (P ≤ 0.05). Soil biomass C and Ndecreased (P ≤ 0.05) with higher soil use intensity,from 551 to 264 µg C-CO2 g soil-1 and from 106 to 35µg N-(NO3

- + NH4+) g soil-1, respectively. The three

studied indices were appropriate indicators to deter-mine changes in soil organic matter quality as a re-sult of agricultural practices.

Key words: free light fraction, physical fractionation,NaI, soil microbial biomass, fumigation-incubation.

R E S U M E N

El manejo agronómico influye en la dinámica de lamateria orgánica del suelo (MOS) y sus diferentesfracciones. En este estudio se determinaron fraccio-nes activas de la MOS: fracción liviana libre (FLL),fracción liviana intraagregados (FLI), biomasamicrobiana y C-CO2 mineralizado, en un suelo volcá-nico cultivado con distintas rotaciones, y posterior-mente se evaluó su uso como indicadores biológicosdel impacto del manejo agronómico en el suelo. Elestudio se realizó en un experimento de campo de ochoaños, con diferentes sistemas productivos (rotaciones)en un diseño de bloques completos al azar. La FLLfue determinada por fraccionamiento físico, usandoNaI (1,8 g cm-3) y la FLI fue obtenida por sonicación(1.500 J s-1). La biomasa microbiana se cuantificó através de fumigación-incubación (FI), y la respiraciónbasal del suelo (evolución de C-CO2) por incubacióndurante 10 días. La rotación disminuyó (P ≤ 0,05) loscontenidos de C y N de la FLL, de 1,69 g C-FLL kg-1

suelo (rotación con 5 años de alfalfa, Medicago sativa

L.) a 0,49 g C-FLL kg-1 de suelo (rotación con culti-vos anuales). Sin embargo, estos contenidos en la FLIno mostraron una tendencia clara y consistente (P ≤0,05). La biomasa C y N, disminuyeron (P ≤ 0,05)con la mayor intensidad de uso del suelo, de 551 a264 mg C-CO2 g suelo-1, y de 106 a 35 µg N-(NO3

- +NH4

+) µg suelo-1, respectivamente. Los tres índicesestudiados representaron indicadores apropiados paradeterminar cambios en la calidad de la MOS produc-to del manejo agronómico.

Palabras clave: fracción liviana, fraccionamiento fí-sico, NaI, biomasa microbiana del suelo, fumigación-incubación.

187E. ZAGAL y C. CÓRDOVA - INDICADORES DE CALIDAD DE LA MATERIA ORGÁNICA DEL ...

INTRODUCCIÓN

La materia orgánica del suelo (MOS), constitui-da por residuos de plantas y animales en diferen-tes estados de descomposición, así como labiomasa microbiana, está estrechamente relacio-nada con las propiedades biológicas, físicas yquímicas del suelo (Christensen, 1996). En lamayoría de los suelos la MOS es el principalagente estimulando la formación y estabilizaciónde agregados, que se diferencian según su tama-ño en macroagregados (> 250 µm) y microagre-gados (< 250 µm). La incorporación de la mate-ria orgánica a los agregados del suelo la protegede la descomposición rápida, determinando suestabilidad en el suelo (Golchin et al., 1994). Porel contrario, el cultivo de los suelos favorece ladescomposición de la materia orgánica debido auna mejor aireación, que estimula la actividad delos microorganismos del suelo.

Las prácticas de manejo, tales como la labranza,la rotación de cultivos, la aplicación de fertili-zantes, y el manejo de los residuos, también in-fluyen en las transformaciones de la MOS(Gregorich et al., 1994; Ladd et al., 1994;Haynes, 2000), determinan la cantidad y calidadde los residuos que entran al suelo, su distribu-ción en la superficie, y el destino de estos apor-tes, ya sea sobre o bajo el suelo (Christensen,1996).

El contenido de materia orgánica total en suelosagrícolas cambia lentamente a través del tiempo;así, el ciclaje de todos sus componentes puedetardar desde décadas a siglos (Biederbeck et al.,1994), producto del clima, y del uso y manejodel suelo. Sin embargo, la tasa de recambio delos diferentes componentes de la MOS varía con-tinuamente (Christensen, 1996; Graham et al.,2002). El estudio de la dinámica de la MOS re-quiere estimar cuantitativamente la estructura yfunción de las diferentes fracciones que la con-forman, sin embargo, no todas las fracciones de-finidas son verificables con métodos de fraccio-namiento químico (Christensen, 1996).

Las fracciones lábiles o activas corresponden aaquellos componentes más dinámicos de la MOS,que contribuyen a la liberación de nutrientes, y

que son afectados directamente por el manejoagronómico; la materia orgánica estable o pasi-va es aquella de menor reacción en el suelo. Unade las fracciones de la MOS de significancia bio-lógica en el suelo es la biomasa microbiana, quees la masa de organismos que habita en el suelo,cuya proporción respecto de la MOS asciende del1 a 5%, y es una fracción lábil que contiene can-tidades sustanciales de N y P (Jenkinson y Ladd,1981). Es el agente degradador de los residuosde las plantas, cuya actividad contribuye a la li-beración de nutrientes y formación de CO2. Ade-más de su participación en el ciclaje de nu-trientes, también es importante en la agregacióndel suelo.

Otras fracciones lábiles de la MOS han quedadodefinidas a partir del fraccionamiento físico delsuelo. Estos métodos intentan evitar cambiosquímicos de la MOS y asumen que ésta puedeser dividida principalmente en dos com-partimentos, que difieren en su estructura y fun-ción (Christensen, 1996). Al respecto, Sohi et al.

(2001) propusieron un procedimiento que deter-mina estas fracciones, llamadas fracción livianalibre (FLL) entre agregados, fracción livianaintraagregados (FLI), que corresponde a aquellafracción protegida dentro de los microagregados,y fracción órgano-mineral (también denominadafracción pesada). Cada una de ellas tiene distin-tas funciones en el ciclo del C y N.

El estudio de la sensibilidad de estas fraccionesal manejo agronómico resulta útil en suelos cul-tivados derivados de cenizas volcánicas(Andisoles), por la necesidad de evitar su degra-dación, y por las características particulares deestos suelos, que muestran una lenta tasa de des-composición de materiales orgánicos (Zunino et

al., 1982), alto contenido de alofán y humus, yuna baja disponibilidad de P. Se postula que es-tas fracciones pueden ser usadas comoindicadores biológicos que determinan el impactotemprano del manejo agronómico en la calidadde la MOS en agroecosistemas. Por ello, la pre-sente investigación tuvo como objetivo determi-nar fracciones activas de la MOS en un suelovolcánico con diferente uso agrícola, aplicandola técnica de fraccionamiento físico de la MOS oseparación por densidad.

188 AGRICULTURA TÉCNICA - VOL. 65 - No 2 - 2005

MATERIALES Y MÉTODOS

Sitio y diseño experimental. Las muestras seobtuvieron de un ensayo en la Estación Experi-mental “Santa Rosa” perteneciente al InstitutoNacional de Investigación Agropecuaria, CentroRegional de Investigación Quilamapu (36°31’ lat.Sur, 71°54’ long. Oeste) en la temporada 1992-1993. Las características físico-químicas del sue-lo serie Diguillín (medial, thermic, TypicHaploxerands) fueron descritas por Zagal et al.(2002b). El diseño experimental fue de bloquesal azar con arreglo de parcela dividida, con cua-tro repeticiones. El factor rotación en seis nive-les, se aplicó a la parcela principal (560 m2), y elfactor fertilización, en dos niveles, a la subparcela(280 m2). Los tratamientos consistieron en unacombinación de sistemas de producción agrícolay fertilización, publicados antes por Zagal et al.(2002b).

La intensidad de cultivo en las rotaciones estu-diadas varió de la siguiente manera: cultivosanuales (4 años): rotación M-T-F-C (maíz (Zea

mays L.)-trigo (Triticum aestivum L.)-frejol(Phaseolus vulgaris L.)-cebada (Hordeum

vulgare L.)); rotación R-T-F-C (remolacha (Beta

vulgaris L. subsp. vulgaris)-trigo-frejol-cebada);cultivos anuales (2 años) y empastadas (dosaños): rotación M-T-TR(2) (maíz -trigo -trébolrosado (Trifolium pratense L.) 2 años); rotaciónR-T-TR(2) (remolacha- trigo-trébol rosado dosaños); cultivos anuales (3 años) y empastadas (5años): rotación R-T-M-A(5) (remolacha-trigo-maíz-alfalfa (Medicago sativa L.) 5 años); rota-ción R-T-M-TB/Ba(5) (remolacha-trigo-maíz-tré-bol blanco/ballica (Trifolium repens L./Lolium

perenne L.) 5 años) (Cuadro 1). Los niveles defertilización estudiados correspondieron a la apli-cación de 70 y 100% de la dosis óptima reco-mendada, según análisis de suelos y región delpaís.

Obtención de la muestra. Las muestras de sue-lo se colectaron en el mes de julio del 2000, a 10cm de profundidad. En las rotaciones con culti-vos anuales, las muestras se obtuvieron despuésde la temporada siguiente al cultivo de cebada.En los sistemas mixtos de cultivo, las muestrasse obtuvieron después de que el suelo tuvo co-

bertura de trébol rosado. En tanto que en las ro-taciones con 3 años de cultivo anual y 5 años depradera, las muestras de suelo se colectaron des-pués de que el suelo estuvo con 5 años de alfalfay trébol blanco/ballica. Al momento del muestreola mayor parte de las parcelas terminaba un pe-ríodo bajo empastadas (2 ó 5 años).

Análisis. En ambos experimentos se determinóla fracción liviana libre de la materia orgánica(FLL) y la fracción liviana intraagregados (FLI),a través de fraccionamiento físico de la MOS (se-paración por densidad con NaI, 1,8 g cm-3) (Sohiet al., 2001). Se analizó en ambas fracciones elcontenido de C y N por combustión seca.

Además, se determinó la biomasa C y biomasa Nde los suelos, por la técnica de fumigación-incubación (FI) (Joergensen, 1995). La aplica-ción de esta técnica permitió la determinación dela tasa de respiración de los suelos (muestras nofumigadas usadas como control de la actividadbasal) en un período de 10 días.

El C total del suelo (Cto) se determinó por com-bustión húmeda y colorimetría (Sims y Haby,1970), y el N total del suelo (Nto) por oxidaciónhúmeda usando el método de Kjeldhal. La con-centración de C(N) en la fracción liviana (libre eintraagregados) se analizó con un analizador deelementos en línea con un espectrómetro de ma-sas (ANCA-MS, Europa Scientific Ltd.,Chesshire, United Kingdom) (Barrie, 1991).

Análisis estadístico. Los resultados se sometie-ron a análisis de varianza (prueba F, P ≤ 0,05).La separación de medias se realizó de acuerdo altest de diferencia mínima significativa (DMS).Análisis de correlación simple se aplicó cuandocorrespondía (P ≤ 0,05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El rango de Cto del suelo Diguillín fue levementeinferior al reportado por Aguilera et al. (1997)en suelos volcánicos, pero superior a los repor-tados por Stolpe y Kuzila (2002) para la mismaserie de suelo. Los valores mayores fueron al-canzados por los sistemas de producción gana-dera que incluyeron 5 años de pradera, seguidos


por el sistema M-T-TR(2), los cuales mostrarondiferencias significativas (P ≤ 0,05) del resto delas rotaciones. No hubo diferencias estadísticasentre estos últimos (Cuadro 1).

Los valores de Nto registrados fueron inferiores alos informados por Nishiyama et al. (2001). Deforma similar al Cto, las rotaciones con 5 años depradera de alfalfa alcanzaron los valores más al-tos y significativos (P < 0,05) respecto de aque-llas encabezadas por maíz, que obtuvieron valo-res intermedios, y las rotaciones de cultivo quecomienzan con remolacha, que registraron losvalores más bajos (Cuadro 1).

Las variaciones en el Cto y Nto se explican por lasdiferentes entradas y salidas de C y N desde cadasistema de rotaciones de cultivo, determinadas porlos diferentes manejos agronómicos (Gregorichet al., 1994). Ello provoca distinta cantidad y ca-lidad del C y N que entra al suelo a través de losresiduos de las especies cultivadas, y también di-ferentes grados de perturbación del suelo por el

cultivo. Esto coincide con lo encontrado porCampbell y Zentner (1993), quienes obtuvierondiferentes niveles de MOS en rotaciones con dis-tinto cultivo después de 9, 13, 16 y 24 años, atri-buyendo estas diferencias a la producción de re-siduos de los cultivos de cada rotación.

Los valores más altos y significativos (P ≤ 0,05)de Cto obtenidos en los sistemas que incluyeronpraderas de 5 años, concuerda con lo informadopor Haynes (1999a, b), quien reportó que la acu-mulación de materia orgánica en sistemas de cul-tivo anual convertidos a pradera durante 5 años,es debida a mayores entradas de biomasa radicaly aérea desde los pastos, y a la descomposiciónmás lenta de materia orgánica por la ausencia delabores anuales de cultivo.

El alto contenido de Cto alcanzado por la rota-ción M-T-TR(2), cuyo valor fue estadísticamente(P ≤ 0,05) igual al registrado por las rotacionescon 5 años de praderas, podría atribuirse segúnHaynes (2000) a una probable acumulación de

a M: maíz; R: remolacha; T: trigo; TR: trébol rosado; F: frejol; C: cebada; A: alfalfa; TB/Ba: trébol blanco/ballica. (2) dos años; (5) cincoaños. En orden de aparición en el cuadro, las rotaciones corresponden a: IV, II, III, I, V, y VI, respectivamente, descritas en Zagal et

al. (2002b).b DMS: Diferencia mínima significativa P ≤ 0,05; c CV: Coeficiente de variación; d C

to: C total; e N

to: N total; f C

biom: C-biomasa; g N

biom:

N-biomasa; h Cmin

: C-mineralizado. Respiración basal (10 días); i Qmet

: Cuociente metabólico (Qmet

= Cmin

/Cbiom

).

Cuadro 1. Carbono y nitrógeno total y fracciones lábiles de la materia orgánica del suelo bajo diferentesrotaciones de cultivo en un suelo serie Diguillín (medial, thermic, Typic Haploxerands) en un experimentode campo de corto plazo.

Table 1. Total carbon and nitrogen content and labile soil organic matter fractions under different croppingsystems from a Diguillín series (medial, thermic, Typic Haploxerands) soil in a short term field experiment.

NtoeCto

d Cbiomf Cbiom/Cto Nbiom

g Nbiom/Nto Cminh Cmin/Cto Qmet

i

-1(N03+NH4)

-1 -1

2 2 2

Cbiom-1 -1

b

c


materia orgánica bajo la fase de 2 años de prade-ra después de 2 años de uso intenso del suelo.Pero, por otro lado, podría estar causado por elaporte de C del cultivo de maíz como inicio de larotación, más que por la sustitución de cultivosanuales por 2 años de pradera de trébol rosado,ya que las rotaciones que comienzan con remo-lacha (R-T-F-C y R-T-TR(2)) presentaron conte-nidos de C y N más bajos (Cuadro 1).

El rango alcanzado por la razón C/N del suelo sesituó dentro de lo informado para suelos agríco-las (Gregorich et al., 1994), y no se registró di-ferencia significativa entre las rotaciones (datosno mostrados).

El tamaño de la biomasa C (Cbiom) y su propor-ción respecto al Cto

(Cbiom/Cto) registró diferen-cias significativas (P ≤ 0,05) por efecto del ma-nejo agronómico. Los valores más altos y sig-nificativos (P ≤ 0,05) de Cbiom entre tratamien-tos se obtuvieron en los sistemas que incluye-ron 5 años de praderas. No se observaron dife-rencias (P ≤ 0,05) entre los sistemas de uso in-tensivo del suelo (sólo cultivos anuales) respectoa los alternativos con pradera de trébol rosado.La tendencia mostró mayores valores de Cbiom

en las rotaciones que se inician con el cultivode maíz (Cuadro 1).

Los valores mayores de Cbiom bajo los sistemasque incluyen 5 años de praderas, se explicaríanpor el mayor aporte de C al suelo desde labiomasa aérea y radicular de las praderas, queestimulan el desarrollo de la poblaciónmicrobiana (Ladd et al., 1994), en contraste conlos suelos que estuvieron bajo laboreo, donde seretorna menos cantidad de materia orgánica alsuelo (Haynes, 2000). Por otro lado, la libera-ción de exudados por parte de las raíces, ademásdel aporte en materia orgánica (Manjaiah et al.,2000), constituyen fuentes importantes de obten-ción de energía para los microorganismos.

La proporción de Cbiom del Cto

del suelo fue gene-ralmente menor al 1%, y las mayores proporcio-nes de Cbiom

se registraron en sistemas con 5 añosde pradera y en la rotación M-T-TR(2) (Cuadro1). Ello puede ser explicado por los altos nivelesde Cto

que presentó el suelo (sobre el 4%). El

tamaño de la biomasa está relacionado con el Cto

(Witter, 1996), y en este estudio el grado de aso-ciación (P ≤ 0,05) obtenido entre ambos fue de64% (Cuadro 2).

Los tratamientos de fertilización no afectaron alCbiom del suelo, contrario a lo informado por Laddet al. (1994). Existiría una relación entre la ferti-l ización y el incremento de la biomasamicrobiana, porque la fertilización incrementa laproducción de los cultivos, y con ello los retor-nos de C(N) orgánico al suelo, que constituyenel sustrato para el crecimiento de la poblaciónmicrobiana. Puede ser que en este estudio la do-sis de aplicación de 70% fue suficiente para man-tener altos rendimientos de cultivo, por lo que lamateria orgánica no fue afectada.

En cambio se produjo una interacción entre lafertilización aplicada y la rotación sobre el Nde la biomasa (Nbiom), cuya causa está en los al-tos valores registrados en la rotación M-T-F-C,por lo que se consideró sólo el efecto de la in-tensidad de uso sobre el Nbiom. Los valores deNbiom se observaron dentro de los reportados porMcCarty et al. (1995), quienes también usaronel método de fumigación-incubación. Tanto elNbiom como la relación Nbiom/Nto mostraron dife-rencias significativas (P ≤ 0,05) por efecto dela rotación, observándose mayores cantidadesen los sistemas con inclusión de empastadas porcinco años (Cuadro 1).

La respiración basal de la biomasa del sueloDiguillín fue estadísticamente distinta (P ≤ 0,05)en los diferentes sistemas de producción agríco-la estudiados (Cuadro 1). Las rotaciones de usomás intenso del suelo alcanzaron los mayoresvalores (P < 0,05) de respiración en 10 días, yparticularmente la rotación M-T-F-C superó eldoble de las cifras registradas por el resto delas rotaciones. Valores intermedios similares alos de la rotación R-T-F-C y sin diferencia en-tre ellos (P ≤ 0,05), fueron alcanzados por lasrotaciones con praderas de 5 años. El menorvalor (P ≤ 0,05) se registró bajo la rotación M-T-TR(2) (Cuadro 1).

Para determinar la actividad microbiana de labiomasa, ésta debe ser asociada con el contenido


de Cto del suelo y con el C mineralizado (Cmin)(Gregorich et al., 1994). Hubo diferencias signi-ficativas (P ≤ 0,05) entre las rotaciones en la pro-porción del (Cmin) respecto del Cto del suelo, ocuociente microbiano (Qmic = Cmin/Cto). De formasimilar a la respiración basal, los valoressignificativamente más altos (P ≤ 0,05) fueronobtenidos de las rotaciones con uso más intensodel suelo, y la cifra más baja (P ≤ 0,05) se produ-jo en la rotación M-T-TR(2) (Cuadro 1).

A partir del Cmin desde la biomasa del suelo y delCbiom, se obtuvo el cuociente metabólico (Qmet =Cmin/Cbiom) o eficiencia de conversión de C(Haynes, 1999a). También se observaron diferen-cias significativas (P < 0,05) entre tratamientos,sin embargo, la tendencia fue distinta, ya que elvalor de Qmet en la rotación R-T-TR(2) se aproxi-mó al valor observado para las rotaciones concultivo anual (Cuadro 1).

Se observó una mayor degradación del Cto bajolas dos rotaciones de uso más intenso del sueloque en las rotaciones que incluyeron praderas;así también, las primeras registraron los valorespara el Qmet y el Qmic más altos (Cuadro 1). Esteúltimo ha sido señalado como indicador de loscambios en la disponibilidad de la materia orgá-nica, y por lo general se asocia con el contenidode C del suelo (Haynes, 1999a), sin embargo, eneste estudio la tendencia observada fue diferentea la descrita, ya que las rotaciones con mayorescontenidos de Cto

y Cbiom mostraron los valoresmás bajos de Cmin, y con ello el Qmic fue menorbajo suelos con empastadas y más alto en siste-mas de cultivo arables, demostrado también porun grado de asociación igual a -0,41 entre Cto yQmic (Cuadro 2). Al respecto, se ha atribuido unamayor actividad metabólica de la biomasa bajocondiciones limitantes para su desarrollo, porejemplo Chander y Brookes (1991) registraronun incremento de la actividad de la poblaciónmicrobiana como respuesta a altas concentracio-nes de metales pesados en el medio cuando escomparada con los suelos no contaminados. Ensistemas de uso intensivo del suelo con cultivosanuales, donde la disponibilidad de material or-gánico fue más limitada durante los 8 años decultivo, hubo una respuesta similar a la experien-cia descrita anteriormente, puesto que los valo-

res de Qmet reflejaron una mayor actividad respi-ratoria por unidad de biomasa.

Respecto al fraccionamiento físico por densidadde la MOS, varios autores (Christensen, 1996;Haynes 1999b, 2000; Sohi et al., 2001; Freixo et

al., 2002) han informado que a través de estametodología se pueden evaluar los compar-timentos lábiles de la MOS que son más sensi-bles al manejo agrícola que el Cto o Nto en suelosde clima templado. En Chile, Zagal et al. (2002a)aplicaron una aproximación al fraccionamientofísico determinando sólo la FLL a través de sedi-mentación en un suelo volcánico (serie SantaBárbara). Sin embargo, se señalaron algunas li-mitaciones del método utilizando sedimentación,por la re-suspensión de partículas minerales delsuelo. Los valores de C(N) FLL reportados porZagal et al. (2002a) fueron más altos que los ob-tenidos en este estudio.

En este estudio se registraron diferencias signifi-cativas (P ≤ 0,05) entre rotaciones de cultivo, enel contenido de C en la FLL (C-FLL), en la frac-ción liviana intraagregados (C-FLI) y en el con-tenido de N en la FLL (N-FLL). Sin embargo, nohubo diferencias significativas (P ≤ 0,05) en loscontenidos de N en la FLI (N-FLI) (Cuadro 3).

En el contenido de C-FLL los valoressignificativamente más altos (P ≤ 0,05) se regis-traron bajo suelos con praderas, particularmentela rotación R-T-M-A(5), que alcanzó el conteni-do de C-FLL mayor. Las dos rotaciones con usointensivo del suelo (4 años de cultivos anuales)registraron los valores menores (P ≤ 0,05) delcontenido de C en la fracción, siendo el más bajoen la rotación R-T-F-C (Cuadro 3). Por otro lado,el contenido de C-FLL fue más sensible que elmostrado por el Cto. De esta forma, el contenidode C-FLL fue significativamente mayor (P ≤ 0,05)en las rotaciones R-T-M-A(5) y M-T-TR(2), conrespecto al resto de los tratamientos R-T-M-TB/Ba(5) > R-T-TR(2) > M-T-F-C > R-T-F-C. Elcontenido de N-FLL mostró la misma tendencia(Cuadro 3).

La rotación que incluyó 3 años de cultivo anualmás 5 años de alfalfa, mostró el efecto de la acu-mulación de material vegetal de la pradera, que


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0,83

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0,75

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2

0,99

Cto

-

- 0,

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0,65

0,51

-0,6

1

0,65

0,57

Nto

- -

0,72

0,65

- 0,

54

0,49 -

0,98

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LL

- -

0,54

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0,65

0,43

C-F

LL

/Cto

- -

0,50

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47 - -

0,54 -

0,99

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LL

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0,51

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0,62

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N-F

LL

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- 0,

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C-F

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0,52 -

0,84

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C-F

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Cto

- - - - - - - - -

0,79

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0,53

0,51

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N-F

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Nto

- - - - - - - - -

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0,99

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incrementa el tamaño del contenido de C lábil ala forma de FLL. En el contenido C-FLL en larotación M-T-TR(2) se observaron valores másaltos que en la rotación que incluyó 5 años deTB/Ba. Dado que la FLL es un pool que reflejaen el suelo la composición de los cultivos (Freixoet al., 2002) y el estado de descomposición de lamateria orgánica adicionada por ellos (Gregorichet al., 1994), los altos valores del contenido deC-FLL en la rotación M-T-TR(2) pueden expli-carse por algunas de las siguientes causas: i) lainfluencia del bajo nivel de residuos del cultivode remolacha en la rotación R-T-M-TB/Ba(5), ii)el menor rendimiento de la pradera TB/Ba en losdos últimos años de su ciclo por encontrarse enestados avanzados de producción (el rendimien-to en materia seca de la pradera de TB/Ba fuemenor en 4 t MS ha-1 respecto a la de TR), iii) lapersistencia del C derivado del cultivo de maíz.Algo similar también fue reportado por Haynes(2000) en sistemas de producción mixta, quienafirmó que es posible que se incrementen las frac-ciones lábiles por el aumento de C en la fase dela pradera, y similarmente puede ocurrir una dis-minución de dichas fracciones en la fase de cul-tivo anual del suelo, aunque el Cto no muestrevariación. Respecto de este último, los resulta-dos obtenidos en este estudio mostraron que elCto en la rotación R-T-M-TB/Ba (5 años) regis-

tró un valor más alto que aquel en las rotacionesque incluyeron 2 años de trébol rosado, especial-mente sobre la rotación R-T-TR(2).

A partir del contenido de C en la fracción y en elsuelo, se obtuvo la proporción del C en la frac-ción respecto del Cto (C-FLL/Cto), que fue másbaja que las reportadas por Bremer et al. (1994)(de 9 a 24%). De acuerdo a estos valores, fueposible distinguir dos grupos significativamentedistintos (P ≤ 0,05) entre las seis rotaciones. Elprimero de ellos, compuesto por el suelo bajo larotación R-T-M-A(5), seguida por la rotación M-T-TR(2) y R-T-TR(2). De esta forma, el segundogrupo quedó definido por las rotaciones con va-lores menores de porcentaje de C-FLL respectodel Cto, y fueron R-T-F-C, M-T-F-C y R-T-M-TB/Ba(5) (Figura 1). El análisis anterior constituyeun ejemplo de la utilidad de la FLL como herra-mienta de evaluación de sistemas mixtos de pro-ducción.

El mayor contenido de N en la FLL fue registra-do en la rotación R-T-M-A(5), que alcanzó 0,14g N-FLL kg suelo-1. Valores intermedios fueronmostrados por los sistemas mixtos con 2 años depradera de trébol rosado (rotaciones M-T-TR(2)y R-T-TR(2)) y en la rotación R-T-M-TB/Ba(5).Por lo tanto, los valores más bajos del contenido

a M: maíz; R: remolacha; T: trigo; TR: trébol rosado; F: frejol; C: cebada; A: alfalfa; TB/Ba: trébol blanco/ballica. En orden de apariciónen el cuadro, las rotaciones corresponden a: IV, II, III, I, V, y VI, respectivamente, descritas en Zagal et al. (2002b).

b Diferencia mínima significativa P ≤ 0,05.c Coeficiente de variación.

Cuadro 3. Contenidos de carbono y nitrógeno en la fracción liviana libre (FLL) e intraagregados (FLI) de lamateria orgánica en un Andisol serie Diguillín (medial, thermic, Typic Haploxerands) bajo diferentesrotaciones de cultivo en un experimento de campo de corto plazo.

Table 3. Carbon and nitrogen contents in the free (FLL) and intra-aggregate (FLI) light fractions of organicmatter in an Andisol, Diguillin series (medial, thermic, Typic Haploxerands) soil under different croprotations in a short term field experiment.

Rotacionesa

M-T-F-CR-T-F-CM-T-TR(2)R-T-TR(2)R-T-M-A(5)R-T-M-TB/Ba(5)DMSb (0,05)CVc (%)

g C-FLL kg-1 suelo 0,77 0,49 1,32 0,90 1,69 1,00 0,4629,49

g N-FLL kg-1 suelo 0,05 0,04 0,10 0,07 0,14 0,07 0,0432,70

g C-FLI kg-1 suelo 0,13 0,07 0,17 0,12 0,18 0,10 0,0631,92

g N–FLI kg-1 suelo 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01

ns57,14

Fracción liviana libre-----------------------(FLL)-------------------

Fracción liviana intraagregados-------------------(FLI)-----------------------


Figura 1. Relación entre el carbono en la fracciónliviana libre (FLL) e intraagregados (FLI) de lamateria orgánica y el carbono total en unAndisol serie Diguillín (medial, thermic, TypicHaploxerands) bajo diferentes rotaciones decultivo en un experimento de campo de cortoplazo.

Figure 1. Relation between carbon in the free (FLL)and intra-aggregate (FLI) light fractions oforganic matter to total carbon in an Andisol,Diguillín series (medial, thermic, TypicHaploxerands) soil under different croprotations in a short term field experiment.

M: maíz, R: remolacha, T: trigo, TR: trébol rosado; F: frejol, C:cebada, A: alfalfa, TB/Ba: trébol blanco/ballica.

Rotaciones corresponden a IV, II, III, I, V, y VI, respectivamente,descritas en Zagal et al. (2002b).

C-FLL: contenido de carbono en la fracción liviana libre; Cto:carbono total del suelo, C-FLI: contenido de carbono en lafracción liviana intraagregados.

de N-FLL fueron registrados bajo rotaciones conuso más intensivo del suelo. Hubo diferenciassignificativas (P ≤ 0,05) entre el valor más altoregistrado de N-FLL y el resto de los tratamien-tos (Cuadro 3).

De la misma forma, la proporción de N en lafracción respecto al Nto (N-FLL/Nto) fuesignificativamente mayor (P ≤ 0,05) entre la ro-tación que incluyó 5 años de alfalfa, seguida dela rotación M-T-TR(2), y las demás rotaciones(Figura 2).

Según estos resultados, la FLL obtenida por frac-cionamiento físico del suelo demuestra que amayor intervención por labores de cultivo, la FLLdisminuye, especialmente si se observa la ten-

dencia decreciente del contenido de C-FLL enfunción del aumento de la rotación. Esto permitela utilización satisfactoria del contenido de C-FLL para evaluar los cambios ocurridos en laMOS producto del manejo de producción de di-ferentes agro-ecosistemas.

La fracción FLI obtenida en el suelo serieDiguillín, o las partículas de material orgánicoprotegido dentro de los microagregados (Sohi et

al., 2001), mostró alta variación en cada una desus determinaciones (Cuadro 3). El contenido deC-FLI se encontró bajo los rangos que se han re-portado para dicho contenido de C, que van de0,9 a 2,6 g C-FLI kg-1 de suelo (Sohi et al., 2001),y de 0,3 a 0,5 g C-FLI kg-1 de suelo (Freixo et

al., 2002). Los contenidos de C en la fracción

Figura 2. Relación entre el nitrógeno en la fracciónliviana libre (FLL) e intraagregados (FLI) dela materia orgánica y el nitrógeno total en unAndisol serie Diguillín (medial, thermic, TypicHaploxerands) bajo diferentes rotaciones decultivo en un experimento de campo de cortoplazo.

Figure 2. Relation between nitrogen in the free(FLL) and intra-aggregate (FLI) light fractionsin organic matter and total nitrogen in anAndisol, Diguillín series (medial, thermic, TypicHaploxerands) soil under different croprotations in a short term field experiment.

M: maíz, R: remolacha, T: trigo, TR: trébol rosado; F: frejol, C:cebada, A: alfalfa, TB/Ba: trébol blanco/ballica.

Rotaciones corresponden a IV, II, III, I, V, y VI, respectivamente,descritas en Zagal et al. (2002b).

N-FLL: contenido de nitrógeno en la fracción liviana libre, Nto:nitrógeno total del suelo, N-FLI: contenido de nitrógeno en lafracción liviana intraagregados.

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Rotaciones de cultivo

C-FLL/ Cto C-FLI/Cto

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M-T-F-C R-T-F-C M-T-TR(2) R-T-TR(2) R-T-M-A(5) R-T-M-TB/Ba(5)

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)

Rotaciones de cultivo

N-FLL/ Nto N-FLI/Nto


intraagregados (C-FLI) y de N (N-FLI) sólo re-presentaron una pequeña proporción de los con-tenidos de Cto

y Nto del suelo (Figuras 1 y 2).

A pesar de las diferencias estadísticas (P ≤ 0,05)registradas en el contenido de C-FLI, no se ob-servó una tendencia clara y consistente. Así, nose observó el efecto de la introducción de prade-ra (2 años) en las rotaciones de cultivos anuales.De igual forma tampoco se observaron tenden-cias en la proporción de C-FLI respecto del Cto

(C-FLI/Cto) (Figura 1).

Los resultados de N-FLI de acuerdo a la rota-ción, no registraron diferencias significativas(P ≤ 0,05) ni se relacionaron con los resulta-dos de N en la fracción liviana (N-FLL) (Cua-dro 2).

De esta manera, los bajos valores del contenidode C registrados en la fracción FLI, y la escasaconsistencia de los resultados, podrían indicarque en el suelo serie Diguillín ocurre una rápidaestabilización química del C de la FLL en com-plejos órgano-minerales. Esto impediría el flujode materia orgánica en vías de degradación ha-cia el interior de los agregados estables del suelo(Sohi et al., 2001), enlazándose con el Al delmaterial amorfo no cristalino (alofán) que carac-teriza a estos suelos. Probablemente, el mecanis-mo químico por el cual la fracción orgánica de laFLL es estabilizada en suelos volcánicos sea detal relevancia, que dificulta la formación de unafracción FLI. Esto querría decir, que dada la na-turaleza de los suelos volcánicos, el pool lábil deC(N)-FLL en estos suelos dominaría preferente-mente respecto del C(N)-FLI.

Las fracciones lábiles de la MOS estudiadas serelacionaron con el contenido de Cto y Nto delsuelo, lo que corrobora las tendencias descritasanteriormente, y a su vez coinciden con las re-portadas por Haynes (2000). Las correlacionesindican un grado de asociación positiva entre elCto (Nto) y C(N)-FLL, reflejando esta última loscambios en la materia orgánica lábil produci-dos en las rotaciones con baja y media rotación,que se mostraron siempre diferentes de los sis-temas de alta intensidad de uso (cultivos anua-les) (Cuadro 2).

Por otro lado, el contenido de C de la FLI se re-lacionó con el Cto,

y obtuvo un alto grado de aso-ciación con el CLF y con el NLF, lo que signifi-ca que existe una dinámica común entre estasfracciones y el Cto (Cuadro 2). El contenido deN-FLI alcanzó correlaciones significativas conel C-FLL, C-FLI y con el N-FLL, sin embargo,no se relacionó significativamente con el Cto niel Nto (Cuadro 2).

El Cbiom se correlacionó con el Cto del suelo y

con el contenido de C de la FLL, lo que coinci-de con lo reportado por otros autores(Biederbeck et al., 1994; Witter, 1996). La pro-porción de Cmin

desde la biomasa (Qmet) se rela-cionó inversamente con el Cto, lo que implicaque a bajos contenidos de Cto el C respirado fuemayor por unidad de biomasa. Por otro lado, labiomasa del suelo y la actividad microbiana nose relacionaron (P ≤ 0,05) con el C-FLI y N-FLI (Cuadro 3), lo que se explica por la varia-bilidad de los resultados, pero es necesario tam-bién considerar la ubicación espacial que ocupael C(N) de la fracción intraagregados, que alencontrarse protegido dentro de los agregadoses menos disponible al ataque microbiano.

El Nbiom registró asociación significativa (P ≤

0,05) con el Nto del suelo y contenido de C de laFLL, pero no se relacionó con el contenido deN de la FLL. En general y para este estudio, lasdeterminaciones de N mostraron una variabili-dad mayor que aquellas de C. Otros autores hanreportado una correlación positiva entre la Nbiom

y el contenido de N de la FLL (Biederbeck et

al., 1994).

CONCLUSIONES

A través de la técnica de fraccionamiento físicode la materia orgánica, separación por densidad,aplicada en suelos volcánicos, fue posible obte-ner las fracciones lábiles de la materia orgánicadel suelo, fracción liviana libre y fracción livia-na intraagregados, que se relacionan con la diná-mica de transformación de la materia orgánicaen el suelo.

El contenido de C(N) de la FLL y su proporciónrespecto al C(N) total del suelo fueron diferen-


tes según la rotación, registrándose una dismi-nución a medida que se incrementó el cultivo delsuelo como respuesta a los balances de C(N) pro-pios de cada sistema productivo.

La biomasa microbiana y fracción liviana librede la materia orgánica del suelo (rendimiento,contenido de C y N en la fracción liviana libre)fueron sensibles al manejo agronómico y/o usodel suelo, apareciendo como indicadores bioló-gicos apropiados para determinar los cambiostempranos en la calidad de la MO en el suelo.

La determinación de la fracción liviana libre dela materia orgánica fue mejor aislada que la frac-ción liviana intraagregados de la materia orgáni-ca del suelo, posiblemente por la naturaleza delos suelos volcánicos, donde aparentemente

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mecanismos químicos estabilizan en forma rá-pida el material orgánico en complejos órga-no-minerales.

RECONOCIMIENTOS

Al financiamiento entregado por el proyectoFONDECYT 1990456. Al Ingeniero AgrónomoD. Nicasio Rodríguez, del Departamento de Re-cursos Naturales y Medio Ambiente, InstitutoNacional de Investigación Agropecuaria, CentroRegional de Investigación Quilamapu, por faci-litar el ensayo de campo para este estudio. AlCentro de Investigación Rothamsted (UK) poranálisis de C(N). Al Departamento de Suelos dela Universidad de Concepción por permitir eldesarrollo de esta investigación.


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