SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.24 issue2Vertical variation of atrazine mineralization capacity in soilsOscar Juan Rubiolo (1949-2007) author indexsubject indexarticles search
Home Pagealphabetic serial listing  

Services on Demand

Journal

Article

Indicators

  • Have no cited articlesCited by SciELO

Related links

  • Have no similar articlesSimilars in SciELO

Share


Agriscientia

On-line version ISSN 1668-298X

Agriscientia vol.24 no.2 Córdoba July/Dec. 2007

 

Modelo para estimar la capacidad de aporte de nitrógeno del suelo

Benintende, M.C., S.M. Benintende, M.A. Sterren, C. Musante, M. Saluzzio y J.J. De Battista

M.C. Benintende, S.M. Benintende, M.A.. Sterren, C. Musante y M. Saluzzio. Facultad de Ciencias Agropecuarias, UNER. CC24 (3100) Paraná,  Entre  Ríos,  Argentina.  J.J.  De  Battista  EEA  INTA  Concepción   del   Uruguay.   Correspondencia   a   M.   C.   Benintende: crisben@fca.uner.edu.ar

RESUMEN

Las incubaciones aeróbicas de largo plazo permiten estimar el potencial de mineralización de N del suelo (N0), pero requiere largos tiempos para su determinación. El N mineralizado en incubaciones anaeróbicas (N-IA) es una alternativa de corto tiempo que también permite predecir la capacidad de mineralización del nutriente. Los objetivos fueron: a) establecer el grado de asociación y la relación entre N0 y N-IA en algunos suelos de Entre Ríos, Argentina, y b) realizar una comprobación del modelo generado sobre otro grupo de datos, con el fin de establecer la posibilidad de utilizarlo como estimador del potencial de mineralización en suelos. Se encontró una correlación positiva entre N0 y N-IA (r = 0,86* *). El modelo lineal ajustado para estimar N0 a partir del N mineralizado en incubaciones anaeróbicas (PMN-IA) fue 1,131 N-IA + 55,28 (R2= 0,74). Las diferencias  entre N0 y PMN-IA fueron de 10%. Para el N mineralizable en condiciones de temperatura y humedad a campo durante el ciclo de un cultivo, estas diferencias representaron entre 4 y 10 kg de N ha-1 Se concluye que el N-IA permitió apreciar diferencias entre suelos y manejos diferentes y su empleo es factible de utilizar como técnica rápida y sencilla para estimar N0.

Palabras clave: Fertilidad nitrogenada; Diagnóstico; N mineralizado; Incubaciones anaeróbicas.

Benintende,  M.C.,  S.M.  Benintende,  M.A.  Sterren,  C.  Musante,  M. Saluzzio and J.J. De Battista, 2007. Soil Nitrogen supply capacity: an estimation model. Agriscientia XXIV (2): 97-101

SUMMARY

Long term aerobic incubations allow estimation of nitrogen mineralization potential of soils (N0), but is a time consuming technique. Anaerobic incubation (N-AI) is a short time consumer alternative, which also allows predicting the nitrogen nutrient mineralization capacity. The objectives were: a) to establish the association degree and the relationship between N0 and N-AI obtained from some soils of Entre Ríos, Argentina, and b) to check the generated model using a different group of data to establish the possibility to use the model as an estimator of the potential mineralization capacity. We found a positive correlation between N0 and N-AI (r = 0.86 **). The lineal model adjusted to estimate N0 from N mineralized in anaerobic incubations (NMP-AI) was 1.131 N-AI + 55.28   (R2= 0.74). The differences between N0 and NMP-AI were 10%. The difference represented 4 to 10 kg N ha-1 for N mineralized in field conditions. We concluded that N-AI allow showing differences among different soils and managements and can be used as a simple and rapid technique to estimate N0.

Key words: Nitrogen fertility; Diagnostic; Mineralized N; Anaerobic incubation.

Fecha de recepción: 03/06/07; fecha de aceptación: 21/12/07

Conocer la dinámica del nitrógeno en los sistemas productivos permite mejorar la eficiencia de utilización de este elemento y ayuda a estimar las necesidades reales de fertilización.

El método del balance de N para diagnosticar necesidades de fertilización es una herramienta orientativa, y para su aplicación se debe conocer la oferta de N del suelo y la demanda de este elemento por los cultivos. La oferta del suelo incluye el N residual y el N mineralizado durante el ciclo del cultivo (Oyanedel y Rodríguez, 1977). La mineralización del N del suelo está fuertemente relacionada a una fracción activa de este elemento y poco al N total presente en el suelo (Campbell et al., 1981).

Se  han  desarrollado  diversos  métodos  para estimar la cantidad de N del suelo que se mineralizará durante el período del cultivo y las tasas a las que  este  proceso  ocurre,  o  sea,  la  capacidad de aporte de N de un suelo determinado. Stanford y Smith (1972) aplicaron la expresión: Nm  = N0 (1-ek·t) donde Nm es la cantidad de N mineralizado acumulado en un período específico de tiempo; N0 es el N potencialmente mineralizable; t el tiempo en semanas y k es la constante de velocidad de mineralización.

Sobre esta base se puede estimar el N0, una fracción definida y medible que representa la fracción de N orgánico susceptible de ser mineralizado (Oyanedel y Rodríguez, 1977; Echeverría et al., 2 0 0 0 ; Cabrera, 2000). Se basa en la utilización de conceptos biológicos básicos que hacen que esta técnica sea la mejor y la menos empírica para estimar las fuentes de suministro de N de los suelos (Campbell et al., 1981). Sin embargo, presenta inconvenientes en relación con los largos períodos de incubación necesarios para estimar la capacidad de los suelos de suministro de N. Esto hace que esta técnica no pueda utilizarse como análisis de rutina en laboratorio de diagnóstico de fertilidad nitrogenada. Surge entonces la necesidad de encontrar métodos de laboratorio más simples y rápidos que permitan estimar el N0. Se han propuesto numerosos índices que posibiliten esta estimación de la disponibilidad de N a partir de análisis químicos y biológicos, pero sólo algunos han brindado resultados satisfactorios.

Sterren et al. (2001), trabajando con una amplia gama de suelos y manejos, ajustaron modelos de estimación del N mineralizable basado en la extracción con cloruro de potasio 2 M, propuesto por Gianello y Bremner (1986), y en incubaciones anaeróbicas de siete días (N-IA), propuesto por Waring y Bremner (1964). Posteriormente Benintende et al. (2003) con mayor cantidad de datos encontraron un mejor  ajuste  utilizando  la  técnica  de  cloruro  de potasio 2 M. Sin embargo, los valores estimados mediante el modelo utilizado presentaron un menor rango absoluto que los obtenidos por incubaciones aeróbicas a largo plazo, lo que indica una menor sensibilidad de la técnica de estimación.

Las incubaciones anaeróbicas de muestras de suelo durante siete días fueron estudiadas por Echeverría et al. (2000) y por Calviño y Echeverría (2003), quienes concluyeron que puede ser un buen predictor de la capacidad de mineralización de N del suelo. Entre las ventajas de la utilización de esta técnica, Echeverría et al. (2000) destacan la mínima influencia del tratamiento previo de las muestras sobre los resultados, la ausencia de problemas relacionados con el ajuste a condiciones óptimas de humedad durante la incubación y el bajo requerimiento de aparatos y reactivos.

Este trabajo se realizó con los objetivos de:

-Establecer el grado de asociación y la relación entre Ny N-IA en algunos suelos de uso agrícola de la provincia de Entre Ríos, Argentina.

-Realizar una comprobación del modelo generado sobre otro grupo de datos, con el fin de establecer la posibilidad de utilizarlo como estimador del potencial de mineralización en suelos.

Se seleccionaron muestras del horizonte superficial del suelo de lotes en uso agrícola, con una variada  historia  cultural  y  sistemas  de  manejo, tomadas en un lapso de 3 años. En cada caso se tomaron tres muestras compuestas de más de 20 submuestras. Los suelos estudiados corresponden al orden Molisol (Argiudoles), al oeste de la provincia de Entre Ríos, y Vertisol (Peludertes) en el centro, con una amplia zona intermedia en la cual se mezclan los dos órdenes dando lugar a una intergradación (Argiudoles vérticos).

Las muestras de suelo fueron acondicionadas mediante secado al aire y tamizado por 2 mm y por 0,5 mm. Los contenidos de C orgánico y de N total de los horizontes superficiales de los sitios estudiados, determinados sobre la fracción tamizada por 0,5 mm, se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1. Características de los suelos analizados

El N0 se determinó mediante la técnica propuesta por Stanford y Smith (1972). Se incubaron 10 g de suelo tamizados por 2 mm mezclados con arena estéril durante 150 días. Al comienzo de la incubación y a los 7, 14, 28, 56, 94, 122 y 150 días las muestras fueron percoladas con cloruro de calcio 0,01 M. En el percolado se determinó la concentración de N mineral por microdestilación por arrastre de vapor (Bremner & Keeney, 1965). El N0 se estimó como la inversa del intercepto de una regresión lineal entre la inversa del N mineralizado acumulado, y la  inversa del  tiempo expresado en semanas. Para la determinación del N orgánico mineralizado en anaerobiosis (N-IA) se colocaron cinco gramos de suelo en tubos de ensayo y se completó el  volumen  con  agua  deionizada.  Se  incubaron durante  siete  días  a  40  oC  (Waring &  Bremmer, 1964). Finalizada la incubación se adicionaron 12 ml de cloruro de potasio 4 M y se determinó el contenido de amonio por micro destilación por arrastre de vapor (Bremner & Keeney, 1965). El N mineralizado se calculó como la diferencia entre el amonio producido después de la incubación y la cantidad inicial en la muestra, obtenida con el mismo procedimiento.

Se efectuó un análisis de correlación entre Ny N-IA sobre 32 pares de datos. Se ajustó un modelo lineal entre estas variables mediante el cual se pudo estimar el N potencialmente mineralizable (PMN-IA) utilizando los resultados de las incubaciones anaeróbicas (N-IA).

La validación del modelo se realizó mediante contrastación de los N0 y los PMN-IA, empleándose para ello seis pares de datos no utilizados en la generación del modelo. Estos datos correspondían a un suelo Argiudol vértico y a un Argiudol ácuico.

Para estimar el N que se mineraliza durante el ciclo de un cultivo de ciclo estival y uno invernal, el N0 y el PMN-IA fueron ajustados por temperatura y humedad del suelo durante el período de desarrollo de los cultivos, mediante la ecuación, propuesta por Oyanedel y Rodríguez (1977).

Nm = N0 exp{2,3 (7,71 - 2758/T)} * (1,11 q/q0 - 0,138)

Donde: Nm es el N mineralizado; N0, el N potencialmente mineralizable; T la temperatura edáfica en grados Kelvin (°K); q, el contenido volumétrico de agua y q0 el contenido volumétrico de agua óptimo para la mineralización, humedad retenida en el suelo al aplicar una succión de 6,08 MPa (Cavalli y Rodriguez, 1975)

Los datos de temperatura del suelo utilizados en el modelo fueron los promedios semanales para la profundidad  correspondiente,  registrados  en  el período 1934-1989. (Datos del observatorio meteorológico de la EEA Paraná de INTA.). El contenido de humedad fue determinado durante el ciclo de los cultivos por gravimetría.

Los valores de Nfluctuaron entre 88 y 231 mg de N kg- 1  de suelo y los de N-IA entre 18,9 y 136,6 mg de N kg-1  de suelo. Los valores más altos en ambos casos correspondieron a lotes en siembra directa en suelos Vertisoles y los más bajos a lotes con suelos Argiudoles vérticos con larga historia agrícola y con síntomas de degradación por erosión. Ello pone de manifiesto que los resultados de ambos métodos reflejan el manejo que se aplica en los suelos estudiados. La correlación entre los valores de N0 y N-IA fue r = 0,86**.

El modelo lineal ajustado fue PMN-IA = 1,131N-IA + 55,28 (R2= 0,74), con el que se podrían realizar estimaciones de N mineralizable.

Echeverría et al. (2000) encontraron una relación similar y con buen ajuste entre Ny N liberado en incubaciones anaeróbicas, trabajando con suelos de diversas regiones del país. Además concluyeron que esta asociación no difirió entre años ni entre sistemas de manejo de cultivos.

Los PMN-IA estimados mediante el uso de la ecuación fluctuaron entre 77 y 210 mg de N kg-1 de suelo, por lo que el rango absoluto es 7% inferior al de los N0. En la validación del modelo se encontró una diferencia de 10% entre N0 y los PMN-IA estimados.

La utilización de los datos de N0 y los PMN-IA estimados  en  el  modelo propuesto  por  Oyanedel  y Rodríguez, permitió estimar el N que se mineraliza en condiciones de campo durante el ciclo de dos cultivos (Tabla 2). Las diferencias encontradas en N mineralizado representaron 4 y 10 kg de N ha-1. El N0 representó el 6,1% del N total en el suelo Argiudol ácuico y el 11,8% del N total en el Argiudol vértico, en tanto que el N mineralizado, corregido por temperatura  y  humedad,  representó  el  30%  del  N0 cuando se calculó para el ciclo de un cultivo de maíz y el 24% del N0 para el cultivo de trigo. Esta fracción de N mineralizado corregido, representó el 3,5 y 1,5% del N total del suelo para el cultivo de maíz y trigo, respectivamente.

Tabla 2. N mineralizado estimado durante el ciclo de los cultivos a partir de N0 de la ecuación cinética de primer orden y de los PMN-IA estimados.

Si se trabajara basándose en la probabilidad de precipitaciones y utilizando los promedios históricos de temperatura del suelo, el PMN-IA podría ser utilizado en el diagnóstico de fertilidad nitrogenada en cultivos.

Resulta importante remarcar que, si bien las incubaciones cortas de 7 días constituyen una técnica rápida y sencilla de estimación del N0 derivado de la ecuación cinética de primer orden, cuando fueran utilizadas con fines diagnósticos de fertilidad nitrogenada, los resultados requerirán ser complementados con la predicción del aporte de N a partir de los residuos de cultivos antecesores en descomposición, tal como lo señalan Rice y Havlin (1994) y Studert et al. (2000).

Para los suelos estudiados, el N mineralizado en incubaciones anaeróbicas de 7 días permitió apreciar diferencias entre suelos y manejos diferentes, y su empleo es factible como técnica rápida y sencilla para estimar N0.

Si se utiliza el modelo propuesto por Oyanedel y Rodríguez con datos medios semanales de temperatura del suelo durante el ciclo de un cultivo y con humedad de suelo estimada en base a probabilidad de precipitaciones, podría utilizarse el PMN-IA en el diagnóstico de fertilidad nitrogenada en cultivos.


Figura 1
. Relación entre N0 y N – IA

BIBLIOGRAFIA

1. Benintende, M.C.; C. Múller; S. Benintende y M.A. Sterren, 2003. Índice del potencial de mineralización de nitrógeno en los suelos. Revista Científica Agropecuaria, 7(1): 51-55.        [ Links ]

2. Bremner, J. and D. Keeney, 1965. Steam distillation methods for determination of ammonium, nitrate and nitrite. Annal. Chem. Acta, (32): 485-495.        [ Links ]

3. Cabrera, M., 2000. Ciclaje de nutrientes. Libro de Resúmenes del XVII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Mar del Plata, Argentina.        [ Links ]

4. Campbell, C.; R. Myers y K. Weier, 1981. Potentially mineralizable nitrogen, descomposition rates and their relationship to temperature for five Queensland soils. Soil Sci Res., 19: 323-332.        [ Links ]

5. Cavalli, I. and J. Rodríguez, 1975. Efecto de la humedad en la mineralización de N en nueve  suelos de la provincia de Santiago. Ciencia e Invest. Ag., 2(2): 101-111.        [ Links ]

6. Calviño, P.A. y H.E. Echeverría, 2003. Incubación anaeróbica del suelo como diagnóstico de la respuesta a nitrógeno del maíz bajo siembra directa. Ciencia del suelo, 21(1): 24-29.        [ Links ]

7. Echeverría, H.E.; N.F. San  Martín y R. Bergonzi, 2000. Métodos rápidos de estimación de nitrógeno potencialmente mineralizable en suelos. Ciencia del Suelo, 18(1): 9-16.        [ Links ]

8. Gianello, C. and J.M.A. Bremner, 1986. Simple chemical method  of  assessing  potentially  available  organic nitrogen in soil. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 17: 195-214.        [ Links ]

9. Oyanedel, C. y J. Rodríguez, 1977. Estimación de la mineralización de nitrógeno en el suelo. Revista Ciencia e Investigación Agraria, 4: 32-44.        [ Links ]

10. Rice, C.W. and J.L. Havlin, 1994. Integrating mineralizable nitrogen indices into fertilizer nitrogen recommendations. In: Havlin, J.L. and J. Jacobsen, Soil testing: Prospects for improving nutrient recommendations. Eds:. SSSA Sp. Pub. 40. Soil Sci.Soc. Am. Madison, Wisconsin. EEUU. pp. 1-13.        [ Links ]

11. Stanford, G. 1982. Assessment of soil nitrogen availability. In: Stevenson (Eds.), Nitrogen in Agricultural soils. ASA pp.651-683.        [ Links ]

12. Stanford, G and S.J. Smith, 1972. Nitrogen Mineralization Potentials of soils. Soil Science Society of American Proceedings, 36(3): 465-472.        [ Links ]

13. Sterren, M.; S. Benintende y M. Benintende, 2001. Comparación de índices para estimar el nitrógeno potencialmente mineralizable en el suelo. 3a Reunión Nacional Científico - técnica de Biología del Suelo. Salta. Actas en CD.        [ Links ]

14. Studert, G.A; L.S. Carabaca y H.E. Echeverría, 2000. Estimación del nitrógeno mineralizado para un cultivo de trigo en distintas secuencias de cultivo. Ciencia del Suelo, 18(1):17-27.        [ Links ]

15. Waring, S.A. and J.M. Bremner, 1964. Ammonium production in soil under waterlogged conditions as an index of nitrogen availability. Nature, 201: 951-952.        [ Links ]

Creative Commons License All the contents of this journal, except where otherwise noted, is licensed under a Creative Commons Attribution License