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Importancia de la calidad del suelo para la sostenibilidad de la producción hortícola
Enfoque de SUSTENTABILIDAD DE LA AGRICULTURA:
Objetivos económicos, productivos Objetivos ambientales objetivos sociales
Suelo como sistema natural abierto
MATERIAL MINERAL Arena Limo Arcilla
MATERIAL ORGÁNICO HUMUS Residuos
RAICES Rizósfera
BIOTA Microfauna
AGUA
GASES
Higroscópica Capilar
N , O2 , CO2 H2O
Atributos de los sistemas naturales – procesos de complejización creciente, De diferenciación progresiva – tendencia a la estabilidad – Al equilibrio – Capacidad de resiliencia
Orden: Suelos melánicos
Gran Grupo – BRUNOSOLES: suelos oscuros texturas medias, con subsuelo pesado, según grado de diferenciación textural (háplico, típico, lúvico)
– VERTISOLES: suelos con alto contenido arcilla (>35%), expansivas (montomorillonita),plásticos y pegajosos, alta CIC y SB. Con doble perfil o no (rúpticos o háplicos)
Orden saturados lixiviados
Gran Grupo – ARGISOLES: suelos menos diferenciados del Orden. Eutricos, subeutricos y districos, SB > 50 %
– PLANOSOLES: suelos muy diferenciados, con presencia de horizonte E de mas de 3 cm, éutricos, subéutricos y dístricos
Contenido de materia orgánica de los suelos del Uruguay TEXTURA
CONDICIONES GRAN GRUPO RANGO PROMEDIO DEL MEDIO __________________________________________________________ Bien y moderada VERTISOLES 3,3-10,5 6,44 FINA mente drenados BRUNOSOLES 3,1-8,2 5,14 Y ARGISOLES 1,6-6,0 3,14 MEDIA PLANOSOLES 3,84
___________________________________________________ Mal drenados
8,41 29,48 _____________________________________________________ GRUESA Bien drenados LUVISOLES 1,5-2,7 2,23 ACRISOLES 0,8-2,9 1,65 _____________________________________________________ GLEYSOLES HISTOSOLES
Estado del recurso suelo en los predios hortícolas
niveles bajos de materia orgánica: Uso intensivo del recurso suelo
Mala sistematización de los desagües en los cuadros de plantación: arrastres de suelo, erosión.
Alto uso de fertilizantes químicos
Alto nivel de intervención con maquinaria
Degradación de suelos
PERDIDA DE MATERIA ORGANICA (por laboreo) – – – – – –
Perdida de estabilidad estructural, desagregación Encostramiento Perdida infiltración Compactación Arrastre superficial Menor capacidad agua disponible
EROSION: perdida de suelos
Manejo de suelo en los predios
Mala sistematización de los cuadros (acumulación de excesos de agua, arrastres) Cuadros largos (mas de 100 metros) en pendiente Sin planificación de uso del suelo Sin rotaciones Intensidad en intervención con laboreo: para compensar deficiencias en capacidad física del suelo
Diagnóstico de estado del recurso suelo
Observación del paisaje: diversidad vegetal y arquitectura, lomadas, pendientes, etc Observación en superficie del suelo: arrastres, encostramiento, rugosidad de la superficie Color, profundidad de horizontes, estructura y su estabilidad erosión Análisis de suelo
Síntomas de deterioro de la calidad del suelo
En el suelo – encostramiento superficial – agua empozada – arrastre, erosión – residuos vegetales no descompuestos
En la planta – problemas en germinación – desarrollo radicular dificultoso – deficiencia de O2 – debilitamiento de la planta
Materia Orgánica
Concepto: materia orgánica es
todo residuo vegetal o animal que pase por un tamiz de 2 mm
Carbono: principal constituyente (48 - 58 % del peso)
Materia Orgánica = 1.724 x %C
FUNCIONES DE LA MOS
Reservorio de nutrientes Alta capacidad de intercambio Energía para los microorganismos Estabilidad de la estructura (complejo arcillo-humus+Ca) Aumento de la infiltración Menor riesgo de erosión Protección superficial
Dinámica de la materia orgánica y procesos MATERIA ORGANICA FRESCA mineralización primaria humificación
CO2, SO4, PO4, NH4, NO3... mineralización secundaria
HUMUS
Duchaufour (1984), citado por Da Silva 1992
Materiales lignificados
Componentes de la materia orgánica del suelo M.O.F.
M1
Compuestos Fenólicos solubles
Materia org Poco trans formada
M2
A.him. A. fúl. A. húm
Herencia
H.R
H.I.
Moléculas Simples: amino azúcares
microorganismos
H.M.
Insolubilización
Neosíntesis bacteriana
ACIDOS
FULVICOS ACIDOS HÚMICOS HUMINA – – – – – –
peso molecular aumenta contenido en Carbono disminuye contenido en O y S disminuye CIC y acidez disminuye N aumenta estructura lignina aumenta
Fraccionamiento químico de la materia orgánica Muestra de suelo Extracción alcalina
Fracción soluble (tratamiento ácido)
Fracción insoluble HUMINA
Fracción precipitada ACIDOS HUMICOS Redisuelto en base y agregado de electrolitos
ACIDOS HUMICOS GRISES (precipitado) Fracción soluble en alcohol
Fracción soluble ACIDOS FULVICOS
ACIDOS HUMICOS PARDOS (soluble)
ACIDOS HIMATOMELÁNICOS
Separación física de fracciones orgánicas
Materia orgánica joven o particulada (MOP) – Fracción activa – Fracción lenta
Materia orgánica humificada asociada con la fracción mineral (MOM) – Fracción pasiva
Materia Orgánica Particulada 1. Fracción Activa: – Alta relación C/N: 15 a 30/1 – Corta vida media (meses a pocos años) Incluye:
Biomasa microbiana Detritos partículas finas Mayoría de los polisacáridos y sustancias húmicas
– Explica el 10 a 20 % de la MO total
Funciones: – Dinámica de nutrientes – Propiedades biológicas Provee
el alimento más accesible para los microorganismos y la mayoría del N rápidamente mineralizable
– Estabilidad estructural: aumento de infiltración de agua, resistencia a la erosión, facilidad de laboreo
2. Fracción lenta – Propiedades intermedias entre la activa y la pasiva – Vida media entre 15 a 100 años – Relación C/N: 10 a 25/1
Incluye:
Tejidos de plantas muy finamente divididos con alto contenido de lignina Otros componentes de descomposición lenta y químicamente resistentes
Fracción Pasiva – fracción orgánica asociada a la fracción mineral mom Material muy estable – Vida media: ciento a miles de años – Relación C/N: 7 – 10/1 – Explica el 60 a 90 % de la MOTotal
Incluye:
Humus protegido en complejos arcillo-humus Huminas Acidos húmicos
Fracción asociada a las propiedades coloidales del HUMUS: CIC y Capacidad de retensión de agua
CAMBIOS EN LOS NIVELES DE MOS
Para aumentar los niveles de MOS, es preciso agregar más materia orgánica que la pérdida por descomposición u erosión
La cantidad de MOS es el resultado de los procesos: – ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA – DESCOMPOSICIÓN – HUMIFICACIÓN
Factores que determinan el contenido de MOS Variables que influyen en este proceso
MANEJO, intervención con laboreo TEXTURA DEL SUELO NIVEL DEL CARBONO DEL SUELO NIVELES DE APORTES DE RESTOS ORGANICOS CLIMA Humedad
Aireación Temperatura
POSICIÓN TOPOGRÁFICA CALIDAD DE LOS APORTES: contenido de lignina, hemicelulosa y celulosa Contenidos de elementos minerales – – –
Materiales con N>2.4 % MS: mineralización neta Materiales con N entre 1.2 y 2.4%: equilibrio Materiales con N 50 % de la MOS
CAMBIOS EN LOS NIVELES DE MOS
Para aumentar los niveles de MOS, es preciso agregar más materia orgánica que la pérdida por descomposición u erosión
Porcentaje de la materia orgánica original Comienzo laboreo 100 25 años laboreo
% 50
Agregado de materia orgánica
Tiempo
Por qué laborear??
Aumentar el aire en el suelo Aumentar el contenido de agua Enlentecer o eliminar malezas problema Sistematizar el terreno
Cambios en el largo plazo de la materia orgánica en rotaciones de la Estanzuela
INIA, 1992
Fase cultivos – – –
Menores aportes de materia orgánica Mayor tasa de mineralización Mayores pérdidas por erosión
Fase pradera – – – –
Mayor aporte de materia orgánica al sistema Menores pérdidas por erosión Menor escurrimiento superficial Menor tasa de mineralización
Efectos de la MOS
Reciclaje de nutrientes – Capacidad de intercambio catiónico – Pool de nutrientes: disponibilidad en la descomposición para las plantas
Dinámica del agua – Capacidad de retensión de agua
Estructura – – –
Reducción de la costra superficial en texturas finas Mejoramiento desarrollo radicular Mejoramiento de la infiltración, por mejoramiento y estabilización de la estructura; evita erosión
Capacidad de adsorber moléculas de pesticidas
Supresión de enfermedades y plagas
Contenido de Materia Orgánica
constituye el indicador de la calidad física, química y biológica de un suelo
A. PROPIEDADES BIOLÓGICAS SUELO VIVO en cada hectárea de suelo existen millones de organismos vivos: lombrices escarabajos ácaros bacterias hongos actinomicetes
ABUNDANCIA DIVERSIDAD
RECICLAJE EN LAS CADENAS TRÓFICAS Consumidores secundarios
Consumidores primarios
Productores primarios
CARNIVOROS
HERBIVOROS
VEGETALES
CARNIVOROS
DESCOMPO NEDORES
MATERIA ORGANICA MUERTA
FUNCIONES BIOLOGÍA DEL SUELO :
FRAGMENTACIÓN Y PULVERIZACIÓN (fauna) quiebre estructura orgánica aumento superficie específica (hongos/bacterias) humectación detritos pellets (órgano/mineral)
DESCOMPONEDORES en simbiosis con microorganismos
CONTROL CUALI Y CUANTITATIVO DE POBLACIONES
Actividad biológica limitada por:
TEMPERATURA HUMEDAD O2 PH DISPONIBILIDAD DE SUSTRATO ORGÁNICO
B. PROPIEDADES FÍSICAS
POROSIDAD : regula la dinámica AIRE/AGUA dentro del suelo Estabilidad estructural Drenaje, infiltración Retención de agua Contenido agua Penetración radicular Retención de la materia orgánica y suministro de nutrientes Susceptibilidad a la erosión
bioestructura
“jalea bacteriana” (ácidos poliurónicos) que pegan los agregados
Hifas de hongos y actinomycetes en la estabilidad de los agregados
C. PROPIEDADES
QUÍMICAS
Materia Orgánica: reserva de nutrientes, solubles, totales, diversidad
Capacidad de bufferear el pH
CIC, SB
ESTIERCOL Abonos asimilación lenta
RESERVA
Abonos hidrosolu bles
Residuos cultivo
Rocas minerales o desintegradas Materia orgánica Residuos abonos y estiércoles
ASIMILABLES CON DIFICULTAD
FÁCILMENTE ASIMILABLES
N orgánico === NH4, NO3
P orgánico Fosfolípidos Ac. Nucleicos Fosfatos inositol otros
P sol H2PO4 HPO4
ACTIVIDAD BIOLÓGICA
P inorgánico Baja solubilidad Fosfatos de Fe Al Ca
Proyecto Eulacias (2007 -2010) Componente: Análisis de Carbono en predios hortícolas
Objetivo específicos: Caracterizar el estado del recurso suelo al inicio del proyecto y evaluar el impacto de las medidas correctivas de manejo de suelo. Para ello: Comparación del contenido de C y estabilidad estructural en cuadros cultivados e imperturbados. Cuantificación del cambio en el contenido de carbono del suelo luego de la incorporación de abonos verdes y cama de pollo.
Características de los suelos en los predios del proyecto Uso de la tierra
Vertisoles rúpticos 1
Referencia Cuadros productivos Promedios Número de obs. 3
DMS v-bt 4
DMS v-bl 5
DMS bt-bl
Ac, FrAcL 24.84 16.51 20.68 a
Brunosoles éutricos/ subéutricos típicos Ac, AcL
Brunosoles subéutricos lúvicos FrL, Fr
Promedios
21.34
20.01
22.07 a
14.71 18.03 b
11.31 15.66 b
14.18 b
Número de obs.
Dif. Mín. sig, entre usos 2
23 66
DMS u1-u2 2.17
89 45
25
19
2.29
Diferencia mínima significativa entre vertisol y brunosol típico
2.66
Diferencia mínima significativa entre vertisol y brunosol lúvico
2.94
Diferencia mínima significativa entre brunosol típico y brunosol lúvico
Contenido promedio de COS (g kg-1) a los 20 cm de profundidad según tipo de suelo y uso anterior.
Estabilidad Estructural: Diámetro medio geómetrico de las partículas de suelo
Muestras
Promedio Intervalo de de las Número de confianza diferencias obs. de la de DMG diferencia 1 (mm)
Referencia 18 0,40 0,14 – 0,66 Cultivado 1 DMG = diámetro medio geométrico.
Error estándar
Prob t
0,33
< 0,001
Promedios, intervalos de confianza, y error estándar de las diferencias de la estabilidad estructural en muestras apareadas (cuadros cultivados y sitios de referencia)
Evaluación del estado del recurso suelo en los predios:
Indicador: Carbono actual ___________________________ Carbono mineralizable del suelo
Estimación de Carbono mineralizable total Carbono mineralizable total = Carbono original estimado por Durán (1999) el contenido Carbono mínimo recalcitrante
Concepto: Carbono mínimo Cmin (%) = 0.017 * B – 0.001 * exp(0.075*B) donde: C
min es la cantidad mínima de Carbono orgánico en porcentaje
B
es la suma en porcentaje de los contenidos de arcilla y el limo Rühlmann (1999)
Cálculo de Materia Orgánica
Volumen ocupado por 1 há de suelo 100 m x 100 m x 0.20 m = 2000 m3
Masa (ton) de suelo en 1 há M = V.D ---> D = M/V = 1.25 M = 2000 m3 x 1.25 ton/m3 = 2500 tt suelo/há
Materia orgánica en 1 há de suelo (supuesto 3 %) 2500 tt suelo x 0,03 = 75 ton materia orgánica
Metabolismo basal del suelo
Mineralización anual de la materia orgánica por laboreo – promedio: 2 % por año
Tolerancia de pérdida por erosión – sur: 5 - 7 tt/há/año – norte: 9 tt/há/año
Cálculo de pérdida de materia orgánica del suelo
Mineralización anual (2 %) – 75 x 0.02 = 1.5 tt de materia orgánica mineralizada
Reposición de materia orgánica al suelo
Coeficiente isohúmico de los materiales:
cantidad de humus producido en relación a la materia orgánica incorporada
valores de coeficientes isohúmicos: – – – –
estiércol bien descompuesto estiércol con cama de paja residuos vegetales leñosos (ricos N) residuos vegetales alta relación C/N
0.5 0.2 - 0.4 0.1-0.3 0.08- 0.1
Cálculo ganancias anuales de humus
Suponiendo aporte de 6000 kg MS/há de gramíneas por año, más: – 17 % MS aporte de raíces – 17 % MS aporte de exudados
TOTAL APORTE de la gramínea – 6000 + (6000x0.17) +(6000x0.17) = 8040 Kg MS/há/año
Descomposición en el suelo
40 % de la MS es Carbono 8040 x 0.40 = 3216 Kg C/há/año 2/3 respiración microorganismos (CO2) 1/3 asimilan los microorganismos 3216 x 0.33 = 1061 kg C/há fijado en humus Nuevo valor de humus: 1061 x 1.724 = 1829 kg humus /há
Balance de Materia Orgánica
Ganancias: 1829 kg Humus/há Pérdidas: 1500 kg Balance: + 329 kg Nuevo valor de Materia Orgánica Suelo 75000 kg + 329 kg = 75329 kg MS 75329 / 2500.000 = 0.0301 kg (3.1 %)
En resumen:
El aumento de MOS implica manejar cantidades muy altas de materiales ricos en Carbono además implica implementar medidas de conservación de suelos muy ajustadas
Cómo mejorar la calidad del suelo
Suelo como sistema natural
Con tendencia a la complejización Con máxima Resiliencia Con máxima Robustez Con tendencia al Equilibrio A la Estabilidad
M A T E R IA L M IN E R A L A ren a L im o A r c illa
M A T E R IA L O R G Á N IC O H U M U S R e s id u o s
R A IC E S R iz ó s fe r a
B IO T A M ic r o fa u n a
AG UA
G ASES
H ig r o s c ó p ic a C a p ila r
N , O2 , CO H 2O
2
¿qué es lo manejable?
Trabajar con niveles de aportes de restos orgánicos para iniciar procesos de recuperación: – – –
Activación microbiana Transformación en humus Fortalecimiento estabilidad estructural
Sistematización de cuadros de plantación (arreglo espacial de largos y pendientes de plantación) –
Minimizar la velocidad de escurrimiento superficial del agua de lluvia
TRANSFORMACIÓN DE LOS RESTOS ORGÁNICOS HUMUS
RESTOS ORGÁNICOS
MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO
(animal y vegetal) BIOLOGÍA
Cuidado del recurso suelo: Técnicas para su recuperación 1.
Manejo tendiente a aumentar la materia orgánica: Incorporación de abonos orgánicos (abonos verdes, estiércoles, praderas en la rotación del suelo)
2.
Sistematización de los cuadros (manejo de los excesos de agua)
3.
Planificación del uso del suelo y sus rotaciones (cultivos, pasturas, abonos verdes, estiércoles)
4.
Mínimo Laboreo
5.
Cobertura del suelo
Aportes de materia orgánica 1.
Agregado de materia orgánica al suelo
ABONOS VERDES ESTIÉRCOLES COMBINACIÓN DE AMBOS RESTOS COSECHA COMPOST VERMICOMPOST PRADERAS
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