Facultad de Ciencias Agrarias
Escuela de Agronomía
Enrique Abraham Fuentes Droguett
VALDIVIA – CHILE
2012
Tesis presentada como parte de los
requisitos para optar al grado de
Licenciado en Agronomía.
Evolución de los niveles de fertilidad y acidez en
los suelos de la zona sur de Chile durante un
INDICE DE MATERIAS Capítulo Página RESUMEN 1 SUMMARY 2 1 INTRODUCCIÓN 3 2 MATERIAL Y MÉTODO 12
2.1 Descripción del estudio 12
2.1.1 Recopilación, construcción y complementación de la base de
datos de muestras de suelo 12
2.1.2 Agrupación de las muestras de suelo 13
2.2 Análisis de la información 14
2.2.1 Asimetría y Curtosis 14
2.2.2 Regresión no lineal Boltzmann Sigmoidea para estimar la
3 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 18
3.1 Agrupación de muestras de suelo por trienio, materia orgánica
y CICE 18
3.2 Asociación de los tipos de suelos, a los grandes grupos de
suelos del sur de Chile 19
3.3
Cambios en las variables químicas de cada tipo de suelo del sur de Chile, agrupados por materia orgánica y CICE, durante sus tres trienios
21
3.3.1 Cambios en el pH en H2O y pH en CaCl2, en los suelos del sur
de Chile 21
3.3.2
Cambios en la capacidad de intercambio catiónica efectiva (CICE) y porcentaje de saturación de aluminio, en los suelos del sur de Chile
25
3.3.3 Cambios en la disponibilidad de potasio (K) en los suelos del
sur de Chile 28
3.3.4 Cambios en la disponibilidad de fósforo (P) en los suelos del
sur de Chile 30
4 CONCLUSIONES 35
5 BIBLIOGRAFÍA 36
INDICE DE CUADROS
Cuadro Página
1
Características de los grandes grupos de suelos de Chile en base a su contenido de materia orgánica (MOS) y suma de bases de intercambio (SB), contenido de arcilla y presencia de Al extractable en acetato de amonio pH 4,8
7
2 Metodologías para la determinación de variables químicas 12
3 Categoría de disponibilidad de nutrientes según análisis de
suelos 16
4 Número de muestras de suelo agrupadas por trienio, materia
orgánica y CICE 18
5
Asociación de los tipos de suelos (generados por la
interrelación de materia orgánica y CICE), a los grandes grupos de suelos del sur de Chile
20
6 Valores de V50 en curvas de frecuencia acumulada para pH en
CaCl2 y pH en H2O para cada tipo de suelo, por trienio 24
7
Valores de V50 en curvas de frecuencia acumulada para sumatoria de bases, aluminio intercambiable y porcentaje de saturación de aluminio, para cada tipo de suelo, por trienio
26
8
Porcentaje de muestras, que se encuentran dentro de los rangos de porcentaje de saturación de aluminio bajo, medio y alto, por trienio
27
9 Valores de V50 en curvas de frecuencia acumulada de Potasio,
para cada tipo de suelo, por trienio 29
10 Valores de V50 en curvas de frecuencia acumulada de
P-Olsen, para cada tipo de suelo, por trienio 31
11 Porcentaje de muestras (%), que se encuentran dentro de los
INDICE DE FIGURAS
Figura Página
1 Representación esquemática de las interacciones de la
fracción sólida del suelo con la solución del suelo 5
2 Ecuación boltzmann sigmoidea 16
3 Análisis de regresión entre pH en H2O y pH en CaCl2 22
INDICE DE ANEXOS
Anexo Página
1 Asimetría y Curtosis de los parámetros químicos, para el primer
trienio 40
2 Asimetría y Curtosis de los parámetros químicos, para el
segundo trienio 41
3 Asimetría y Curtosis de los parámetros químicos, para el tercer
RESUMEN
Se evaluaron los cambios en los niveles de fertilidad y la condición de acidez de algunos suelos de la zona sur de Chile en un lapso de 12 años (1996-2007). De un registro de 11.567 muestras ingresadas al laboratorio se evaluó la distribución de frecuencia de los análisis de fósforo disponible (P-Olsen), pH en H2O, pH en CaCl2, bases de intercambio y aluminio intercambiable. Usando una agrupación de suelos en base al contenido de materia orgánica y la capacidad de intercambio catiónico efectiva, se evaluaron los cambios en las agrupaciones de suelos principales entre la Región de Bío Bío y la Región de Los Lagos. Las agrupaciones de los suelos trumaos, pardos arcillosos y rojos arcillosos representaron más del 75 % de las muestras analizadas durante este período. La frecuencia acumulada para cada parámetro analizado por tipo de suelo se ajustó a una sigmoidea (tipo Boltzmann) y se comparó en ésta ecuación a través de sus parámetros el efecto del tiempo (años). Los resultados muestran que las prácticas agrícolas de fertilización y de corrección de la acidez, realizadas en los suelos de la zona sur de Chile a través de los años, han generado aumentos en el contenido de macronutrientes primarios P y K disponibles en el suelo y han mantenido o ligeramente disminuido el grado de acidez de estos suelos. El cambio en la condición de acidez presentada en estos suelos, no se vió reflejado en el contenido de aluminio intercambiable. La mayoría de los suelos del sur de Chile aún presentan cantidades suficientes de potasio disponible para el crecimiento de los cultivos agrícolas, presentando un aumento en la concentración disponible a lo largo de los años. Las tendencias a largo plazo para los suelos agrícolas fueron de un incremento de los niveles de fósforo Olsen del suelo ente 3 y 5 mg kg-1. En cambio, suelos que no tienen aptitudes agrícolas importantes, no presentan una variación en su contenido de fósforo Olsen.
Palabras Claves: CICE, saturación de aluminio, pH del suelo, P Olsen, evolución de suelo, fertilidad de suelo.
SUMMARY
We evaluated the changes in fertility levels and the condition of soil acidity in southern Chile in a span of 12 years (1996-2007). A record of 11,567 samples were entered in the laboratory, in the samples were evaluated the frequency distribution, available phosphorus (P-Olsen), pH in H2O, CaCl2 pH, cation exchange capacity and exchangeable aluminum. Soil samples are clustered considering the content of organic matter and effective cation exchange capacity. In the soil groups were evaluated changes between the Region of Bio Bio and The Lakes Region. Clusters of trumaos soils, brown clay and red clay represented more than 75% of the soils samples analyzed during this period. The cumulative frequency for each parameter analyzed by soil type was adjusted to a sigmoid (Boltzmann type) curve and it was compared in this equation through its parameters of the effect of time (years) and between major groups of soils. The results show that the agricultural practices of fertilization and acidity correction, made in the soils of the south of Chile through the years have generated increases in the primary macronutrient content of P and K available in the soil and have maintained or slightly decreased the acidity degree of these soils. The change in the acidity condition presented in these soils was not reflected in the content of exchangeable aluminum. Most soils of southern Chile still have sufficient quantities of potassium available for growth of agricultural crops, showing an increase in the concentration available over the years. The long-term trends for agricultural soils were increased levels of soil P-Olsen between 3 and 5 mg kg-1. In contrast, soils that have no important agricultural potential, do not show a variation in phosphorus Olsen content.
1 INTRODUCCIÓN
La capacidad que posee el suelo de sostener explotaciones agrícolas sucesivas, depende de la mantención de su funcionalidad, lo que se ve reflejada en propiedades físicas, químicas y biológicas, que en su conjunto se manifiestan en el concepto general de fertilidad de suelo, el cual representa un equilibrado balance de estas propiedades. En un sentido más amplio, la funcionalidad del suelo considerando una visión más ecosistémica, ha sido recogida en el concepto de calidad de suelo (Karlen
et al., 1997) que describe la funcionalidad de los suelos en tres aspectos: (a)
productividad biológica sostenible; (b) atenuación de contaminantes ambientales y patógenos (calidad ambiental) y (c) el favorecimiento de la salud de plantas, animales y humanos (Doran y Parkin, 1994; Karlen et al., 1997). De esta forma, las funciones que cumple el suelo reflejan las actividades que ecológicamente se requieren de él, tales como sustrato básico para las plantas; captar, retener y entregar agua; y ser un filtro ambiental efectivo (Larson y Pierce, 1991; Buol, 1995). Así, se refleja la capacidad del suelo para ser parte de un agroecosistema (Parr et al., 1992).
La fertilidad de un suelo que refleja la capacidad de mantener una productividad biológica en forma sostenible es un atributo del suelo que puede ser incrementado o degradado. En general, desde hace tiempo, se ha asociado la pérdida de la fertilidad de los suelos con la disminución del contenido de materia orgánica, pérdida de nutrientes minerales y con un deterioro de la estructura de los agregados producto del manejo agrícola (Ellies et al., 1993; Cattle y Southorn, 2006), lo que conlleva a su degradación (Ellies, 1999). Un suelo fértil, es aquel que presenta concentraciones de nutrientes en niveles adecuados para el desarrollo normal productivo de las plantas, sin contar con limitaciones de acidez, limitaciones hídricas, o condiciones físicas del suelo que impidan a las plantas expresar y completar su desarrollo normal y su potencial productivo (Palma-López et al., 2005), de forma tal, que el manejo agronómico de la fertilidad de los suelos, permita alcanzar a estos suelos un estado óptimo para la productividad de los cultivos, con el mínimo daño ambiental a otros componentes del ecosistema.
En Chile, los suelos más importantes para la agricultura son los de origen aluvial en el centro del país y los de origen volcánico en el sur del país. Los suelos volcánicos del sur de Chile corresponden al 60% de los suelos arables en el país (Besoain, 1985). Estos suelos presentan diferentes grados de susceptibilidad a la degradación o agradación dependiendo de su origen (material parental), profundidad de suelo, topografía y otros, que pueden ser alterados por la actividad agrícola intensiva. En la zona sur de Chile, desde la década de 1960, se ha reconocido la necesidad de incrementar los niveles de fósforo disponible de los suelos y la corrección de la acidez del suelo (Letelier, 1961). En tanto en la zona central de Chile, los estudios de fertilidad de suelo mostraron que las principales deficiencias para la productividad de los cultivos correspondía a las de nitrógeno y fósforo (Rodríguez, 1993). En general, se considera que las deficiencias de K en los suelos agrícolas chilenos son menores (Rodríguez et al., 2001).
La fertilidad de un suelo es el resultado de la interacción de tres factores de la dinámica interna del nutriente en el suelo: la cantidad, la capacidad y la intensidad. El factor intensidad se refiere a la cantidad de nutriente presente en la solución del suelo y en equilibrio con el contenido de nutriente en la fase lábil del suelo. El factor cantidad se refiere al total de un nutriente que interviene directamente con la presencia del nutriente en la solución. De esta forma, es posible entender que un suelo puede presentar la misma cantidad en la solución, pero como resultado de la presencia de diferentes cantidades en los reservorios del suelo. El factor capacidad, por su parte, se refiere a la habilidad que tiene un suelo para resistir los cambios a una perturbación de este en la solución. De esta forma, aunque dos suelos puedan tener la misma cantidad de nutriente en solución y la misma cantidad de nutriente en los reservorios que reponen a la solución (mismo factor cantidad) no necesariamente tiene la misma capacidad de reponer a la solución (factor capacidad). Esto será dependiente de los grados de retención del nutriente en cada uno de los reservorios de cantidad. De acuerdo a esta aproximación la fertilidad de los suelos no es solo dependiente de sus contenidos totales de nutrientes sino de la reactividad del suelo y la posibilidad de mantenerlo en solución en un período de tiempo determinado (Havlin et al., 2000).
Minerales
Primarios
Minerales
secundarios
Materia
orgánica
Solución
Biomasa Microbial 1 1 2 3, 4 3, 5 6 51. Intemperización; 2. Agregación; 3. Adsorción – Desorción; 4. Precipitación –Disolución; 5. Estabilización – Desestabilización; 6. Mineralización – Inmovilización.
Fuente: Pinochet, 2012. Comunicación personal.
Figura 1. Representación esquemática de las interacciones de la fracción sólida del suelo con la solución del suelo.
La cantidad total de un nutriente en el suelo es dependiente de la edad del suelo, lo que se refleja en la presencia de minerales primarios, tanto en cantidad como en tipos de minerales primarios. En Chile, los suelos son jóvenes, por lo cual, en general, presentan un gran contenido de nutrientes y se diferencian claramente de los suelos más maduros como son los Oxisoles en distintas partes del mundo y de los Espodosoles, que si bien están presentes en el país, raramente se encuentran en condición agrícola (Luzio y Casanova, 2006).
Como se muestra en la Figura 1 los mecanismos por los cuales un nutriente pasa o sale desde la solución del suelo son variados y dependen principalmente de la reactividad de la fracción coloidal del suelo (minerales secundarios y materia orgánica). Así, es la fracción reactiva o coloidal del suelo la que determina en muchos casos la capacidad de retener los nutrientes liberados desde la intemperización de los minerales primarios y su capacidad de entrega a la solución del suelo.
La reactividad de un suelo está controlada por los coloides orgánicos e inorgánicos, los cuales se pueden agrupar en cuatro: (a) aluminosilicatos en capas (filosilicatos), que
consisten en capas de unidades estructurales repetitivas. Por ejemplo, están las arcillas del tipo 1:1 como la caolinita o del tipo 2:1 como la esmectitas. Estas son las arcillas dominantes en las regiones templadas del mundo y las más estudiadas y conocidas; (b) aluminosilicatos de rango corto, también llamados “amorfos” y que se caracterizan por ser unidades estructurales de aluminosilicatos con cierto desorden estructural. Por ejemplo, se encuentran las arcillas como el alofán y la imogolita. Son arcillas dominantes en suelos derivados de cenizas volcánicas; (c) óxidos e hidróxidos de Fe y Al, los cuales pueden ordenarse desde unidades cristalinas hasta en unidades paracristalinas o “amorfas” y son comunes en las regiones tropicales y subtropicales, y (d) materia orgánica coloidal, que es el resultado de la polimerización no cristalina en base a los compuestos orgánicos complejados con metales y que reacciona consigo misma para formar la estructura conocida como humus (ácidos húmicos y fúlvicos en los suelos) (Besoain, 1985).
De esta forma, los coloides de un suelo determinan su comportamiento en cuanto a los procesos que dominan la reactividad del suelo. Principalmente, dominan los mecanismos de adsorción y de desorción del suelo, lo que se refleja en la capacidad de retener aniones y cationes. Así dependiendo del contenido y tipo de coloides en los suelos se determinará su capacidad de retención de cationes. Por esto es que la capacidad de intercambio de cationes efectiva (CICE) sea una característica de los suelos, ya que considera la cantidad presente de los principales cationes bases (K+,Ca+2, Mg+2,y Na+) y el aluminio (Al+3) en forma intercambiables en el suelo, lo cual representaría una medida de la cantidad de sitios con carga negativa presente en el suelo, lo que estaría determinado por el tipo de coloide dominante en el suelo y su interacción con el pH, en la generación de cargas permanentes y en las cargas variables (Sadzawka, 2006).
Más recientemente se ha determinado que existe una interacción entre los coloides que da cuenta de la presencia de materia orgánica del tipo coloidal y resistente en los suelos (Matus et al., 2008). De esta forma, la materia orgánica es un parámetro que en gran medida puede dar una indicación del tipo de suelo, ya que en su fracción resistente cambia poco con el manejo de los suelos y obedecería al tipo de material coloidal mineral presente, el que reaccionaría estabilizando a la materia orgánica.
Cuadro 1. Características de los grandes grupos de suelos de Chile en base a su contenido de materia orgánica (MOS) y suma de bases de intercambio (SB), contenido de arcilla y presencia de Al extractable en acetato de amonio pH 4,8.
Grupo de Suelos Arcilla/Al extractable Arcilla (%) MOS (%) SB
(g 100 g-1 / mg 1000 g-1) (g 100 g-1) (g 100 g-1) (cmol(+) kg-1) Terrazas marinas < 25 20,3 4,1 7,3 > 25 33,3 3,7 8,8 Graníticos < 25 18,1 1,8 9,1 > 25 32,4 2,5 14,6
Suelos Aluviales Z. Central
< 25 16,3 1,7 18,5 25-35 29,8 3,4 24,7 > 35 45,8 4,2 32,5 Rojo arcillosos Tobíferos 29,4 2,6 8,6 Profundos < 100 39,3 4,1 11,7 100-200 39,3 6,1 9,7 200-400 43,1 8,6 9,5 400-600 42,1 11,6 6,5 Trumaos < 200 25,0 4,7 10,9 200-400 27,0 9,7 11,2 400-600 28,1 13,6 9,6 600-1000 19,8 17,5 6,7 1000-1500 20,5 19,1 4,5 1500-2000 14,5 20,4 2,8 > 2000 14,7 31,2 2,8
Fuente: elaborado a partir de Rodríguez (1993).
En el Cuadro 1, se muestra que los grandes grupos de suelos presentan contenido de materia orgánica que obedece al tipo y contenido de arcilla, además la suma de bases intercambiables de estos suelos se asocia con el porcentaje de arcilla o el Al extractable que es una medida de la reactividad de la arcilla (Rodríguez, 1993). Por ello, cuando no se tiene una caracterización de un suelo, es posible asumir que pertenece a un gran grupo de suelos, conociendo su contenido de materia orgánica y su suma de bases de intercambio.
Para estimar en forma rápida la disponibilidad de un nutriente en el suelo, se han desarrollado métodos químicos de análisis de suelo (Rodríguez et al., 2001), basados en la correlación entre la absorción de un cultivo y la cantidad de nutriente presente de acuerdo al indicador químico utilizado (Havlin et al., 2000). Por ello, se espera que a través de estos análisis de suelo, sea posible evaluar los cambios producidos en la disponibilidad del nutriente en el suelo, producto de las prácticas de manejo introducidas por los agricultores, ya sea a través de la reposición de nutrientes mediante la fertilización o a través de la remoción de nutrientes sin reposición, cuando no se fertiliza o se fertiliza con cantidades muy inferiores a las removidas en los productos cosechados (Whitehead, 2000).
En los suelos agrícolas de la zona sur, cada vez se ha hecho más frecuente la fertilización fosforada, dado que el fósforo (P) es el nutriente más limitante para los cultivos en estos agroecosistemas, pero se espera que su incremento sea dependiente del tipo de suelo, ya que la retención de este elemento es variable dependiendo de los coloides que dominen su complejo reactivo. Por otro lado, el pH del suelo es el indicador más generalizado del grado de acidez de los suelos. El proceso natural de mayor incidencia en la acidificación de los suelos del sur de Chile es la lixiviación o lavado de los cationes básicos (K+, Ca+2, Mg+2, y Na+). La magnitud de esta pérdida y la aparición del Al+3 es debido a la cantidad e intensidad de las lluvias que exceden la evapotranspiración. Este proceso es lento bajo condiciones naturales, pero generalmente se acelera con la intervención antropogénica mediante prácticas agrícolas como el laboreo del suelo y el uso de fertilizantes acidificantes. El uso de fertilizantes que contienen nitrógeno en forma amoniacal (fertilizantes nitroamoniacales o amoniacales) o amida (urea) al ser oxidados a nitrito o a nitrato, a través de la acción de microorganismos, liberan iones hidrógeno, aumentando la concentración de este ión y la concentración de aluminio (Al+3) en la solución del suelo, el cual es tóxico para las plantas produciéndose la acidificación de la solución del suelo (Chile, Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), 2000; Brady y Weill, 1999; Rodríguez et al., 2001). Los suelos derivados de cenizas volcánicas, principalmente Andisoles y Ultisoles, están bajo un clima templado lluvioso y una agricultura intensiva.
Dentro de las bases, el potasio (K+) se considera un elemento primario y es el primero que mostraría deficiencia en los ecosistemas agrícolas; el potasio que utilizan las plantas para satisfacer sus requerimientos nutricionales, es el que se encuentra en la solución como ión libre. El potasio de la solución está en equilibrio con el potasio intercambiable, el cual se encuentra principalmente retenido electrostáticamente en las arcillas neutralizando las cargas negativas resultante de las sustituciones isomórficas en su estructura mineralógica. El tipo y la cantidad de arcilla determinan el contenido de potasio en posiciones de intercambio y la energía con que es retenido (Rodríguez, 1993). Por su parte, el potasio disponible de los suelos se determinó como no limitante para la productividad de la mayoría de los cultivos y que no existiría respuesta a la fertilización con este elemento (Letelier, 1961). Sin embargo, la extracción sin reposición de este elemento, puede llevar a una deficiencia, ya que con una mayor extracción agrícola puede inducir pérdidas de la cantidad de potasio disponible en los suelos.
Los agricultores y los consultores agrícolas cada vez con mayor frecuencia recurren a las mediciones de análisis de suelo. El análisis de suelos, es una importante herramienta que permite determinar la fertilidad de un suelo, en un momento determinado; referido esto a la disponibilidad de los principales macro y micronutrientes para las plantas y al nivel de acidez de este (Montenegro, 2011). Este análisis, puede ser utilizado a nivel predial para conocer el “historial de fertilidad del suelo” y establecer fórmulas o dosis de fertilización y/o enmiendas que se requieran en función del objetivo productivo (Gobierno de Chile, 2010).
Ello ha estado enfatizado por la política propiciada a través de los programas gubernamentales que permiten postular a subsidios de apoyo a la fertilización cuando los suelos presentan niveles bajos de disponibilidad de elementos de interés nutricional (Leteleir, 1965). El Sistema de Incentivos de Recuperación de Suelos Degradados (SIRSD) es uno de los programas más importantes que tiene el Ministerio de Agricultura de Chile. Fundamentalmente, el programa entrega recursos financieros para que los productores agrícolas realicen acciones que les permita mejorar el estado de degradación que presentan los suelos en Chile. El Programa de Recuperación de Suelos Degradados (PRSD), tiene su origen en marzo de 1995, momento en que el Gobierno, a través del Ministerio de Agricultura, determinó aplicar una serie de
medidas para apoyar el proceso de transformación de la agricultura y asignó al Servicio Agrícola y Ganadero (SAG) e Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) la tarea de generar instrumentos legales y técnicos, con el fin de administrar recursos presupuestarios para incentivar e impulsar el desarrollo ganadero del país. En el año 1997, a través del D.L. N° 24, nace el Plan de Recuperación de la Productividad de los Suelos, en reemplazo del anterior, y se constituye como una de las herramientas más importantes para estimular y promover el desarrollo de la pequeña agricultura campesina y la conservación de la fertilidad de los suelos. En el año 1999 el programa toma el nombre actual: Sistema de Incentivos para la Recuperación de Suelos Degradados (SIRSD); el que se dictaminó a través de un Decreto Ley (D.L. N° 235) (Caro, 2005). El programa tiene el propósito de detener o revertir los procesos de erosión de los suelos, la pérdida sostenida de fósforo y la acidificación progresiva de los mismos, producto del uso intensivo o de la aplicación de tecnologías inapropiadas de explotación. En relación con la acidificación de los suelos, el objetivo es estimular la incorporación de productos encalantes al suelo, como carbonato de calcio, con el fin reducir el grado de acidez o neutralizar la toxicidad del aluminio. La norma establece reducir la saturación de aluminio al menos en las regiones con predominio de suelos volcánicos y aumentar el pH-H2O a 5,8 en las otras zonas. La detección de problemas de fertilidad de los suelos, la implementación de medidas para corregir y monitorear se basan en la aplicación de controles o análisis de suelos realizados por laboratorios acreditados por la Comisión de Normalización y Acreditación de la Sociedad Chilena de la Ciencia del Suelo (CNA) que cuenta con una metodología común, lo cual asegura una adecuada comparación de resultados interlaboratorios (Sadzawka et al., 2006). La utilización de los análisis de suelos como base de datos en el historial de fertilización, permite conocer, corregir y mantener la fertilidad de los suelos, a nivel predial y regional, como componente esencial en el uso sustentable del recurso suelo, el cual es un recurso natural no renovable por su lenta formación, fragilidad y porque es irrecuperable cuando se pierde. Analizar las tendencias de esta variación en el tiempo, permite inferir si el manejo agrícola realizado, incrementa, mantiene o disminuye las propiedades químicas del suelo para sustentar futuras explotaciones agrícolas.
Considerando la importancia de la información derivada de los análisis químicos de suelos, durante un tiempo prolongado, es que, se plantea la siguiente hipótesis: “Las prácticas de fertilización y corrección de la acidez del suelo han producidos cambios positivos en los niveles de fertilidad de los suelos de la zona sur de Chile y han disminuido su condición de acidez”.
El objetivo general de este trabajo fue evaluar los cambios en los niveles de los principales nutrientes disponibles y la condición de acidez de los suelos de la zona sur de Chile en un lapso de 12 años.
Los objetivos específicos de esta investigación fueron:
- Evaluar la evolución de los parámetros de fertilidad de macronutrientes ligados a la fracción mineral del suelo (P-Olsen, bases de intercambio) y de la condición de acidez (pH en agua, pH en cloruro de calcio y Al intercambiable), durante un periodo de 12 años.
- Establecer si los cambios de fertilidad de suelo están asociados al grupo de suelo, agrupados de acuerdo a los parámetros materia orgánica (MO) y capacidad de intercambio catiónico específica (CICE).
2 MATERIALES Y MÉTODO
2.1 Descripción del estudio
Para la realización de este estudio se utilizaron los resultados de los análisis químicos de muestras de suelos realizados por el Laboratorio de Química de Suelos del Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, perteneciente a la Universidad Austral de Chile en el período comprendido entre los años 1996 y 2007 (12 años). Este estudio comprendió dos etapas: (1) Recopilación, construcción y complementación de una base de datos con los resultados de las muestras de suelo (2) Agrupación de las muestras de suelo por número de años (trienios). Una vez realizado esto, cada trienio se agrupó según contenido de materia orgánica (MO) y capacidad de intercambio catiónico efectivo (CICE).
2.1.1 Recopilación, construcción y complementación de la base de datos de muestras de suelo. Se recopiló un total de 11.567 muestras de suelos ingresadas al Laboratorio de Química de Suelos de Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos dentro del periodo 1996 - 2007, posteriormente se seleccionaron sólo las que presentaban completos los siguientes parámetros químicos: materia orgánica (MOS), pH (H2O y CaCl2), fósforo disponible (P-Olsen), bases de intercambio (K+, Ca+2, Mg+2, Na+) y aluminio intercambiable. Los protocolos utilizados por el Laboratorio de química de Suelos se presentan en el Cuadro 2.
Cuadro 2. Metodologías para la determinación de variables químicas.
Variables
químicas Unidad Metodología
Materia Orgánica (MO) (%) Digestión húmeda Walkley – Black (SADZAWKA et al., 2006) pH (H2O; CaCl2) (1:2,5) (-) Determinación potenciométrica (SADZAWKA et al., 2006)
P disponible (Olsen) (mg kg-1) Método Olsen (SADZAWKA et al., 2006; MAC DONALD et al., 2007)
Calcio (Ca+2) (cmol
(+)kg-1) Extracción Acetato de Amonio 1M, Lantano (SADZAWKA et al., 2006)
Magnesio (Mg+2) (cmol
(+)kg-1) Extracción Acetato de Amonio 1M, Lantano (SADZAWKA et al., 2006)
Sodio (Na+) (cmol
(+)kg-1) Extracción Acetato de Amonio 1M, Cesio (SADZAWKA et al., 2006)
Potasio (K+) (cmol
(+)kg-1) Extracción Acetato de Amonio 1M, Cesio (SADZAWKA et al., 2006)
Al Intercambiable (cmol(+)kg-1) Extracción Cloruro de Potasio, 1M (SADZAWKA et al., 2006)
CICE (cmol(+)kg-1) Suma de bases más Al intercambiable (SADZAWKA et al., 2006)
2.1.2 Agrupación de las muestras de suelo. Con el fin de analizar la evolución en los niveles de fertilidad y acidez de las muestras, éstas se agruparon, dependiendo del año de ingreso al Laboratorio de Química de Suelos, en tres grupos:
- 1996-1997-1998 = Primer trienio. - 2002-2003-2004 = Segundo trienio. - 2005-2006-2007 = Tercer trienio.
El trienio 1999-2001, no se consideró en este estudio, debido a que las muestras no tenían la suficiente información para clasificarlas.
Para identificar y diferenciar grandes grupos de suelos, desde los datos obtenidos por trienio y considerando las variables químicas analizadas en cada muestra de suelo, éstas se categorizaron por: contenido de materia orgánica y CICE que es una medida indirecta del tipo de arcilla. En primer lugar por su contenido de materia orgánica; ya que en suelos volcánicos, el contenido de materia orgánica (o carbono orgánico) puede ser relacionado, con la cantidad y el tipo de arcilla dominante del material mineral (Matus et al., 2008; Navarro, 2007; Zhao et al., 2006). Hassink (1997) señala que la relación existente entre la fracción de arcilla y el carbono orgánico, que es adsorbido por la fracción mineral del suelo, se determina al encontrar niveles de saturación para arcilla y limo ligados al carbono; el manejo agrícola del recurso suelo puede modificar esta relación. De esta forma, suelos de la zona sur de Chile dominados por alofán, presentan contenidos superiores al 10% de MO, los suelos dominados por haloisita entre 5 y 15% de materia orgánica y los suelos dominados por esmectitas valores inferiores al 5%. Así, cuando un suelo presenta un contenido de materia orgánica determinado se puede presumir el tipo de arcilla que domina su textura y por lo tanto inferir, el grupo de suelo al que pertenece.
De acuerdo a lo anterior y para cada trienio, las muestras de suelos se agruparon por contenido de materia orgánica, quedando divididas en tres categorías:
- MO entre 3% - 10% = A - MO entre 10% - 20% = B - MO mayor a 20% = C
En segundo lugar, el tipo de arcilla, que determina la capacidad de retención de cationes (Bortoluzzi et al., 2006). De esta forma, y siguiendo lo expuesto anteriormente, suelos con diferencias en su capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE, suma de bases más Al intercambiable), indican distintos tipos de suelo. Suelos con valores altos de CICE están dominados por esmectitas, valores intermedios por haloisita y valores bajos corresponde a suelos alofánicos.
Las muestras de suelo dentro de cada categoría de materia orgánica, se dividieron por su CICE en el siguiente orden:
- CICE menor a 2,5 (cmol(+)kg-1) = I. - CICE entre 2,5 - 7,5 (cmol(+)kg-1) = II. - CICE entre 7,5 - 12,5 (cmol(+)kg-1) = III. - CICE mayor a 12,5 (cmol(+)kg-1) = IV.
Según esta caracterización, se supone que un suelo dominado por alofán, presenta muy altos contenidos de materia orgánica y baja suma de bases. Un suelo dominado por haloisita tiene contenidos altos de materia orgánica y CICE intermedio y los suelos dominados por esmectitas tienen alta CICE y menores contenidos de materia orgánica. Con esta categorización de grupos de suelos de la zona sur de Chile, con patrones similares, se realizó el estudio de la evolución en la fertilidad y acidez de éstos.
2.2 Análisis de la información
2.2.1 Asimetría y curtosis. Para cada parámetro, por tipos de suelos y por trienios, se calculó la asimetría y curtosis para determinar su distribución normal. Con los resultados entregados por los análisis estadísticos de asimetría y curtosis, se puede inferir que la mayoría de los datos no tiene una distribución normal, luego no se puede usar una regresión lineal para el ajuste de las curvas de los gráficos de frecuencia acumulada. Los datos obtenidos de este análisis para los tres trienios se muestran en los Anexos 1, 2 y 3.
2.2.2 Regresión no lineal Boltzmann Sigmoidea para estimar la distribución de frecuencia acumulada. Para cada grupo de suelo, generado según su materia
orgánica y CICE, se desarrolló una curva, que relaciona el porcentaje acumulado del número de muestras y el valor promedio de cada rango, para cada parámetro analizado. Los valores promedios de cada rango, fueron ajustado a una curva de regresión no lineal, llamada Boltzmann Sigmoidea, descrita en la Figura 2.
FIGURA 2. Ecuación Boltzmann sigmoidea.
En la ecuación Boltzmann, la variable independiente, corresponde a rangos que van de 0 a un valor X, para cada parámetro químico analizado, y la variable dependiente (Y), corresponde a un porcentaje de muestras acumuladas, donde bottom representa al 0% de las muestras y top es el 100% de las muestras. El V50 es el valor más alto que alcanza un rango (0-V50), donde se encuentra el 50 % de las muestras, siendo este valor, el punto de inflexión de la curva.
Para evaluar los cambios en los parámetros de fertilidad y niveles de acidez de los tipos de suelos durante los trienios, se evaluó si existen diferencias significativas entre los valores del parámetro V50 de las curvas, por medio de un andeva y posterior test de Tukey (p< 0,05). Para los cálculos de: asimetría y curtosis, ajuste de las curvas y comparación de los valores de V50, se utilizó el programa estadístico GraphPad Prism 2007 versión 5.0 (GraphPad Software Inc, San Diego, USA).
Cabe mencionar que aunque se muestren diferencias estadísticamente significativas entre los valores de V50, éstas no necesariamente representan diferencias desde el punto de vista agronómico, debido principalmente a la magnitud de la diferencia o a
variaciones inherentes al método de laboratorio para un parámetro en particular (Sadzawka, 2008). Para determinar si las diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) en los valores de V50 por trienio, para los parámetros de fertilidad y condición de acidez de los tipos de suelo, son agrícolamente importantes, se utilizaron los rangos y categorías descritos por Bernier (1999). En el Cuadro 3 se presentan definidos los rangos y categorías para los parámetro químico analizados en este estudio. Entre los parámetros químicos analizados, el K+, Ca+2, Mg+2 y Na+ se analizaron en conjunto como sumatoria de bases, pero además, el potasio se analizó por separado ya que es un macronutriente primario (Rodríguez, 1982).
Cuadro 3. Categoría de disponibilidad de Nutrientes según Análisis de Suelos.
Nutriente Rango Categoría
pH en H2O (1:2.5)
≤ 4.5 Extremadamente ácido 4.6 – 5.0 Muy fuertemente ácido 5.1 – 5.5 Fuertemente ácido 5.6 – 5.9 Moderadamente ácido 6.0 – 6.9 Ligeramente ácido
pH en CaCl2 (1:2.5)
≤ 3.8 Extremadamente ácido 3.9 – 4.3 Muy fuertemente ácido 4.4 – 4.8 Fuertemente ácido 4.9 – 5.2 Moderadamente ácido
≥ 5.3 Ligeramente ácido
Fósforo Olsen (mg kg-1) Extracción con bicarbonato
de sodio 0,5M pH 8,5 ≤ 5.0 Muy Bajo 5.1 – 10.0 Bajo 10.1– 20.0 Medio 20.1– 30.0 Alto ≥ 30.1 Muy Alto Calcio intercambiable cmol(+)kg-1 Acetato de amonio 1,0M determinación EAA ≤ 2.0 Muy Bajo 2.01 – 5.00 Bajo 5.01– 9.00 Medio 9.01 – 15.00 Alto ≥ 15.01 Muy Alto
Continuación Cuadro 3.
Nutriente Rango Categoría
Magnesio intercambiable cmol(+)kg-1 Acetato de amonio 1,0M determinación EAA ≤ 0.25 Muy Bajo 0.26 – 0.50 Bajo 0.51– 1.00 Medio 1.01-2.00 Alto ≥ 2.01 Muy Alto Potasio intercambiable cmol(+)kg-1 Acetato de amonio 1,0M determinación EEA ≤ 0.12 Muy Bajo 0.13 – 0.25 Bajo 0.26 – 0.51 Medio 0.52 – 0.64 Alto ≥ 0.65 Muy Alto Sodio intercambiable cmol(+)kg-1 Acetato de amonio 1,0M determinación EEA ≤ 0.15 Muy Bajo 0.16 – 0.20 Bajo 0.21 – 0.30 Medio 0.31 – 0.40 Alto ≥ 0.41 Muy Alto
Suma bases intercambio cmol(+)kg-1 (Suma de Ca+Mg+K+Na) ≤ 3.00 Muy Bajo 3.01– 6.00 Bajo 6.01 – 11.00 Medio 11.01 – 15.00 Alto ≥ 15.01 Muy Alto Aluminio intercambiable cmol(+)kg-1 Extrac. Con KCl 1M, determinación por EAA
≤ 0.10 Muy Bajo 0.11 – 0.25 Bajo 0.26 – 0.50 Medio 0.51 – 0.80 Alto ≥ 0.81 Muy Alto Saturación Aluminio % (Al int/Suma de bases+Al int) * 100
≤ 1.09 Muy Bajo
1.1 – 3.09 Bajo
3.1 – 6.09 Medio
6.1 – 12.09 Alto
≥ 12.1 Muy Alto
3 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.1 Agrupación de muestras de suelo por trienio, materia orgánica y CICE
En este estudio se determinaron 12 tipos de suelo, a partir de la interrelación entre los tres niveles de MOS y los 4 niveles de CICE. Para tres de ellos no se encontraron registros, por lo que el estudio se redujo al análisis de nueve tipos de suelo (Cuadro 4). Existe un aumento en el número de muestras a medida que se avanza en los trienios (Cuadro 4), esto puede deberse a la respuesta positiva por parte de los agricultores en el interés de conocer y mejorar la fertilidad de sus suelos a través de su participación en el Programa de Recuperación de Suelos Degradados, implementado por el Gobierno de Chile en el año 1997 (Sadzawka et al., 2006).
Cuadro 4. Número de muestras de suelo agrupadas por trienio, materia orgánica y CICE.
Trienios Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio (1996-1997-1998) (2002-2003-2004) (2005-2006-2007) Tipos de
suelo N° de muestras (%) N° de muestras (%) N° de muestras (%)
A-I * * * * * * A-II 604 30,9 80 2,3 97 2,5 A-III 134 6,9 148 4,3 199 5,1 A-IV 65 3,3 139 4,0 64 1,7 B-I 116 5,9 93 2,7 79 2,0 B-II 867 44,4 1.362 39,2 1630 42,0 B-III 140 7,2 477 13,7 652 16,8 B-IV 28 1,4 205 5,9 101 2,6 C-I * * * * * * C-II * * 621 17,9 760 19,6 C-III * * 353 10,1 296 7,6 C-IV * * * * * * Muestras totales 1.954 100 3.478 100 3.878 100 (*) Sin información.
3.2 Asociación de los tipos de suelos, a los grandes grupos de suelos del sur de Chile
Los tipos de suelos que se generaron por la interrelación entre los tres niveles de materia orgánica y los 4 niveles de CICE (Cuadro 4), se asociaron a los grandes grupos de suelos de la zona sur de Chile descritos por Rodríguez (1993) desde la VIII a la X Región lo cual se observa en el Cuadro 5. Estos suelos volcánicos del sur de Chile están constituidos mayoritariamente por Andisoles (identificados con el nombre común de “trumaos”) y en menor grado por Ultisoles (conocidos como “rojo arcillosos”). Existen también áreas menores de suelos volcánicos, pertenecientes a los órdenes Inceptisoles, Entisoles y Alfisoles (Mella y Kühne, 1985, citados por Sadzawka et al., 2006). Por la superficie arable que representan estos suelos, han sido históricamente sometidos a un uso intensivo.
Los tipos de suelos A-III, B-II, B-III y CII, son los suelos derivados de cenizas volcánicas de mayor interés en el análisis de este estudio, ya que representan más del 75% de las muestras totales analizadas por trienio y corresponden a suelos trumaos, rojo arcillosos, pardos arcillosos y ñadis descritos por Rodríguez (1993), ocupando la mayor superficie de los suelos del sur de Chile que se someten a manejos agrícolas, ubicados principalmente entre los 34° y 44° Sur (Instituto Nacional de Estadística, 1998).
No se encontraron valores semejantes de materia orgánica y CICE, entre los tipos de suelos B-I, B-IV y C-III y los grandes grupos de suelos del sur de Chile descritos por Rodríguez (1993). Sin embargo, como se puede observar en el Cuadro 5, los tipos de suelo B-I y B-IV se relacionaron a suelos trumaos recientes y metamórficos, respectivamente, utilizando el valor de materia orgánica y CICE correspondiente a las series Antillanca y Hueicoya, caracterizadas por Azua (2001). Los suelos de tipo C-III se relacionaron a suelos metamórficos, utilizando el promedio de materia orgánica y CICE, correspondiente a las series Pucatrihue-Bahia Manza caracterizada por Aguirre (2001) y Ñapeco, caracterizados por Azua (2001).
Cuadro 5. Asociación de los tipos de suelos (generados por la interrelación de materia orgánica y CICE), a los grandes grupos de suelos del sur de Chile.
Tipos de suelos Grandes grupos de suelos MO (%) CICE (cmol(+)kg-1)
A-II
Graníticos IX 3,0 7,38
Terrazas aluviales 7,9 7,37
A-III
Pardos arcillosos IX 8,2 11,11
Rojos arcillosos VIII 6,4 9,90
Rojos arcillosos IX 5,8 7,94
A-IV Lacustres 3,7 13,20
B-I Trumaos recientes 5,5 1,72
B-II Rojos arcillosos X 11,3 6,51 Trumaos IX 19,8 4,70 Trumaos X 17,0 5,96 B-III Pardos arcillosos X 11,8 8,65 Trumaos VIII 10,8 10,30 B-IV Metamórficos 15,7 14,92 C-II Ñadis X 21,4 4,54 C-III Metamórficos X 21,0 29,81
3.3 Cambios en las variables químicas de cada tipo de suelo del sur de Chile, agrupados por materia orgánica y CICE, durante sus tres trienios
3.3.1 Cambios en el pH en H2O y pH en CaCl2, en los suelos del sur de Chile. El pH es el indicador utilizado para estimar el grado de acidez o basicidad del suelo. El agua no es un solvente apropiado para medir el pH del suelo, ya que el contenido de sales del suelo (que confieren la fuerza iónica de la solución) es variable y cambios en el contenido de sales de la solución pueden tener significativos efectos en la medición del pH. La solución de CaCl2 tiene una fuerza iónica y una concentración de Ca+2 semejantes a la solución del suelo, haciendo que los valores obtenidos son menos susceptibles a variaciones ambientales, por lo que el pH obtenido es más preciso (Campillo y Sadzawka, 2006). Además, el pH de la solución medido en H2O no es un indicador demasiado riguroso del nivel de la toxicidad de Al, siendo más adecuado utilizar, el porcentaje de saturación de Al o el pH del suelo medido en CaCl2 (INIA, 2000).
En este estudio se decidió evaluar las variaciones en el valor de V50 de pH en CaCl2 para estimar la evolución de la acidez en los distintos grupos de suelo. Esto es debido a que existe una relación estrecha entre los valores de pH en H2O y pH en CaCl2. De esta forma, se puede asumir que mostrando la variación del pH en CaCl2, se representa la variación de la concentración de H+, producto del manejo de los suelos a través de los años de estudio.
Como se muestra en la Figura 3, el pH en H2O y el pH en CaCl2 se relacionaron a través de una regresión lineal, la cual presentó un coeficiente de determinación igual a 0,8 (p< 0,05) y un intercepto igual a -0.7 el cual representa la diferencia o delta (∆) que se genera entre pH en CaCl2 y pH en H2O para cada tipo de suelo. Como se observó en el Cuadro 5, el delta (∆) que se generó entre los valores de V50 para pH en H2O y el pH en CaCl2 para cada tipo de suelo por trienio, se encuentra en un rango entre 0,66 y 0,76, presentando el mayor ∆ en los suelos de tipo B I (trumaos recientes) y el menor ∆ en suelos de tipo A IV (lacustres).
Figura 3. Análisis de regresión entre pH en H2O y pH en CaCl2.
En general, al comparar los valores de V50 para pH en CaCl2, algunos suelos disminuyeron su acidez a través de los trienios, mientras otros mantienen esta condición. En el Cuadro 6 se puede observar que los suelos de tipo B-IV (metamórficos) presentaron un mayor cambio disminuyendo su acidez, a diferencia de los suelos de tipo C-II (ñadis), que mantuvieron su pH sin presentar cambios en su acidez.
Los suelos de tipo de A-II (graníticos y terrazas aluviales) y B-I (trumaos recientes) resultaron ser los más ácidos ya que presentaron valores de V50 para pH en CaCl2 entre 4,5 y 4,9 (Cuadro 6). Estos suelos se encuentran en rangos de acidez entre fuertemente ácido y moderadamente ácido.
Los suelos de tipo B-IV (metamórficos) presentaron una menor acidez y a su vez, una mayor variación de V50 para pH en CaCl2, en relación a los demás suelos. En el primer trienio presentaron un valor de V50 igual a 5,01, considerado moderadamente ácido y en el último trienio un valor de V50 igual a 5,69 considerado ligeramente ácido.
3 4 5 6 7 8 3 4 5 6 7 8
Ecuación de la recta r2 Sx.y Y = X - 0,729 0,804 0,145
pH en agua
pH
C
a
C
l
2Se puede observar en el Cuadro 6, que los valores de V50 para pH en CaCl2 en los suelos de tipo, B-II y B-III, que corresponden a pardos arcillosos, rojos arcillosos y trumaos, entre la VIII y X región, presentaron pequeños cambios de acidez entre trienios, con valores de pH en CaCl2 que se consideran fuertemente ácido y moderadamente ácido.
En los suelos de tipo C-II (ñadis), se obtuvieron valores de V50 para pH en CaCl2 inferiores a 4,8, considerados fuertemente ácidos. Se observaron diferencias significativas entre trienios (Cuadro 6), pero estas diferencias no representan un cambio importante en el grado de acidez de estos suelos.
Los cambios que se observaron entre trienios en los distintos grupos de suelos, se pueden atribuir al funcionamiento de SIRSD para detener o revertir los procesos de acidificación de los suelos, que en uno de sus aspectos considera una bonificación a la incorporación de productos encalantes, como carbonato de calcio, para reducir el grado de acidez o neutralizar la toxicidad de aluminio (Sadzawka et al., 2006).
2 2 por trienio.
V50 para pH en CaCl2 V50 para pH en H2O
∆
entre pH en CaCl2 y pH en H2OTipo de suelo 1° trienio 1996 1997 1998 2° trienio 2002 2003 2004 3° trienio 2005 2006 2007 1° trienio 1996 1997 1998 2° trienio 2002 2003 2004 3° trienio 2005 2006 2007 1° trienio 1996 1997 1998 2° trienio 2002 2003 2004 3° trienio 2005 2006 2007 Promedio entre trienios A-II 4,70 ± 0,010 b 4,72 ± 0,024 b 4,94 ± 0,020 a 5,47 ± 0,007 b 5,46 ± 0,017 b 5,67± 0,021 a 0,77 0,74 0,73 0,75 A-III 4,90 ± 0,011 a 4,91 ± 0,014 a 4,84 ± 0,021 a 5,61 ± 0,013 a 5,62 ± 0,013 a 5,58 ± 0,011 a 0,71 0,71 0,77 0,73 A-IV 5,20 ± 0,011 b 5,14 ± 0,010 b 5,26 ± 0,026 a 5,86 ± 0,015 a 5,81 ± 0,012 b 5,91 ± 0,019 a 0,66 0,67 0,65 0,66 B-I 4,52 ± 0,029 c 4,72 ± 0,005 a 4,70 ± 0,009 b 5,36 ± 0,018 b 5,44 ± 0,010 a 5,39 ± 0,015 b 0,86 0,72 0,69 0,76 B-II 4,65 ± 0,009 c 4,90 ± 0,004 a 4,84 ± 0,004 b 5,45 ± 0,010 b 5,60 ± 0,004 a 5,56 ± 0,004 a 0,8 0,7 0,72 0,74 B-III 4,87 ± 0,005 c 5,03 ± 0,003 a 5,02 ± 0,005 b 5,60 ± 0,007 c 5,72 ± 0,006 a 5,71 ± 0,003 b 0,73 0,69 0,69 0,70 B-IV 5,01 ± 0,024 c 5,20 ± 0,019 b 5,69 ± 0,021 a 5,70 ± 0,037 c 5,90 ± 0,017 b 6,35 ± 0,016 a 0,69 0,70 0,66 0,68 C-II * 4,80 ± 0,003 a 4,79 ± 0,004 b * 5,55 ± 0,006 a 5,54 ± 0,009 a * 0,75 0,75 0,75 C-III * 4,99 ± 0,006 a 4,97 ± 0,007 b * 5,70 ± 0,002 a 5,67 ± 0,005 b * 0,71 0,7 0,71
3.3.2 Cambios en la capacidad de intercambio catiónica efectiva (CICE) y porcentaje de saturación de aluminio, en los suelos del sur de Chile. La arcilla y la materia orgánica contribuyen a la capacidad de intercambio catiónico ya que ambas forman complejos con los cationes del suelo. Sin embargo, la materia orgánica disminuye con la profundidad, disminuyendo del mismo modo su participación en el CICE (Papadakis, 1980).
El Cuadro 7 muestra que para cada tipo de suelo, no se observaron diferencias significativas (p> 0,05) para los valores V50 de CICE, entre los trienios, manteniéndose de esta forma estable a través del tiempo, por lo tanto el CICE podría utilizarse como una herramienta para agrupar y de esta forma clasificar suelos, como se realizó en este estudio.
El contenido de aluminio intercambiable de un suelo, representa una fracción del CICE, pudiendo alcanzar niveles que se consideran tóxicos para los cultivos. En el Cuadro 7, se observó un pequeño aumento en los valores de V50 para aluminio intercambiable de los suelos de tipo A-III, B-I, B-II y B-III que corresponden a pardos arcillosos, rojos arcillosos, trumaos recientes y trumaos, entre la VIII y X Regiones a lo largo de los trienios, cambiando de rangos muy bajos a bajos. Para determinar si estos aumentos son relevantes es necesario utilizar un índice de toxicidad de aluminio. El mejor índice para diagnosticar la toxicidad de aluminio es la saturación de aluminio. El porcentaje de saturación de aluminio es la relación porcentual entre la fracción de aluminio intercambiable del suelo y la capacidad de intercambio catiónica efectiva del suelo (Jaramillo, 2002). En este estudio el porcentaje de saturación de aluminio se categorizó en rangos muy bajos, bajos, medios, altos y muy altos de acuerdo a su contenido en los suelos, descritos en la sección de materiales y métodos.
En este contexto, el Ministerio de Agricultura de Chile a través del SIRSD, ha fijado para las regiones con predominio de suelos volcánicos, redudir la saturación de aluminio al menos a un 5%, sobre el cual hay una alta probabilidad de respuesta al encalado (Sadzawka, 2006). Se puede observar en el Cuadro 7, que sólo los suelos de tipo B-I (trumaos recientes), presentaron valores de V50 para el % de saturación de aluminio mayor al 5 %, excediendo el límite propuesto por el SIRSD.
Saturación de Aluminio, para cada tipo de suelo, por trienio.
V50 para SB (cmol(+)kg-1) V50 para Al Int (cmol(+)kg-1) V50 para Sat. Al (%)
Tipo de suelo 1° trienio 1996 1997 1998 2° trienio 2002 2003 2004 3° trienio 2005 2006 2007 1° trienio 1996 1997 1998 2° trienio 2002 2003 2004 3° trienio 2005 2006 2007 1° trienio 1996 1997 1998 2° trienio 2002 2003 2004 3° trienio 2005 2006 2007 A-II 4,147 ± 0,094 a 5,163 ± 0,312 a 5,569 ± 0,283 a 0,095 ± 0,011 b 0,400 ± 0,022 a 0,104 ± 0,023 b 1,560 ± 0,431 b 6,593 ± 0,964 a 2,234 ± 0,333 b A-III 8,579 ± 0,109 a 9,627 ± 0,192 a 9,338 ± 0,140 a 0,058 ± 0,007 b 0,137 ± 0,012 a 0,153 ± 0,010 a 0,521 ± 0,105 b 1,322 ± 0,138 a 1,542 ± 0,132 a A-IV 15,579 ± 0,244 a 14,250 ± 0,117 a 14,170 ± 0,162 a 0,040 ± 0,003 b 0,070 ± 0,006 a 0,037 ± 0,003 b 0,127 ± 0,017 c 0,641 ± 0,034 a 0,211 ± 0,035 b B-I 1,808 ± 0,079 a 1,901 ± 0,111 a 1,772 ± 0,059 a 0,168 ± 0,009 b 0,236 ± 0,006 a 0,213 ± 0,012 a 9,561 ± 0,321 a 12,630 ± 0,488 a 10,570 ± 0,480 a B-II 4,140 ± 0,081 a 4,350 ± 0,087 a 4,843 ± 0,119 a 0,112 ± 0,008 b 0,147 ± 0,010 a 0,159 ± 0,041 a 2,582 ± 0,214 a 3,301 ± 0,238 a 3,225 ± 0,306 a B-III 8,219 ± 0,127 a 8,942 ± 0,158 a 8,409 ± 0,072 a 0,063 ± 0,004 a 0,057 ± 0,007 b 0,082 ± 0,007 a 0,552 ± 0,016 b 0,703 ± 0,104 b 0,979 ± 0,072 a B-IV 15,410 ± 0,477 a 14,410 ± 0,186 a 13,810 ± 0,201 a 0,052 ± 0,003 a 0,050 ± 0,003 a 0,027 ± 0,002 b 0,250 ± 0,016 a 0,325 ± 0,027 a 0,121 ± 0,019 b C-II * 4,701 ± 0,106 a 5,011 ± 0,082 a * 0,246 ± 0,011 a 0,242 ± 0,010 a * 4,887 ± 0,275 a 4,823 ± 0,225 a C-III * 9,023 ± 0,273 a 8,332 ± 0,100 a * 0,109 ± 0,005 a 0,106 ± 0,005 a * 1,175 ± 0,068 a 1,190 ± 0,066 a
Letras distintas representan diferencias significativas (p< 0,05) entre trienios; SB: Sumatoria de Bases; Al int.: Aluminio Intercambiable; Sat. Al: Saturación de Aluminio. (*) Sin información.
Los suelos de tipo A-III, B-II y B-III, (pardos arcillosos, rojos arcillosos y trumaos, entre la VIII y X Región), presentaron un incremento en el valor de V50 para el % de saturación de aluminio, pasando de rangos muy bajos y bajos, a rangos medios. Esto se corrobora con el Cuadro 7, donde se observó que a través de los trienios el porcentaje de muestras por nivel de saturación de aluminio aumento en los rangos medios y altos. Esto se podría deber, a que los agricultores están ingresando suelos a explotaciones agrícolas, que antiguamente tenían un uso marginal y que sus condiciones naturales son de tendencias más acidas.
Cuadro 8. Porcentaje de muestras, que se encuentran dentro de los rangos de porcentaje de saturación de aluminio bajo, medio y alto, por trienio.
Trienios Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio
(1996-1997-1998) (2002-2003-2004) (2005-2006-2007) Tipo de
suelo Bajo Medio alto Bajo Medio Alto Bajo Medio Alto
A-II 53,6 19,0 27,3 27,5 16,3 56,3 45,4 27,8 26,8 A-III 88,7 6,0 5,3 73,6 14,2 12,2 64,3 18,1 17,6 A-IV 98,5 1,5 0,0 98,6 1,4 0,0 95,2 1,6 3,2 B-I 2,6 18,0 79,4 3,2 11,8 84,9 5,1 11,4 83,5 B-II 45,8 26,5 27,7 37,6 30,0 32,5 40,3 26,1 33,6 B-III 93,6 5,0 1,4 82,2 11,1 6,7 81,4 12,7 5,8 B-IV 100 0,0 0,0 99,0 1,0 0,0 100 0,0 0,0 C-II * * * 24,2 30,4 45,4 21,3 35 43,7 C-III * * * 84,7 11,9 3,4 83,8 12,5 3,7
Rangos: bajo (0 - 3,1 % sat. de Al), medio (3,1 - 6,1 % sat. de Al), alto (> 6,1 %sat. de Al). (*) Sin información.
En el Cuadro 8, se observa que los suelos de tipo A-IV, B-IV y C-III, no presentan variaciones en el porcentaje de muestras pertenecientes a cada rango, durante los trienios, para el parámetro analizado. Estos grandes grupos de suelos (Lacustres y
Metamórficos), no son sometidos a producciones agrícolas intensivas, por lo que no se genera una pérdida de aniones por procesos de preparación de suelos y posterior lixiviación de estos, permitiendo que los valores del CICE sean constantes, por lo que no se producen grandes variaciones en los valores del porcentaje de saturación de aluminio.
3.3.3 Cambios en la disponibilidad de potasio (K) en los suelos del sur de Chile. El potasio se encuentra ligado a la fracción mineral ya que su origen se debe a la descomposición de minerales primarios ricos en potasio. El K se encuentra relativamente en cantidades suficientes, en la mayoría de los suelos chilenos (Novoa,
et al., 2002), por lo que al comparar los valores de V50 para potasio intercambiable, la
mayoría de los suelos mantuvo la concentración de este nutriente primario a lo largo de los trienios, sólo algunos suelos presentaron un aumento en su concentración.
Los suelos de tipo A-IV (lacustres), presentaron los mayores valores de V50 de potasio, respecto a los demás tipos de suelos, a pesar de no presentar variación de los valores V50 entre trienio. Según Rodríguez (1993) en los suelos lacustres, su contenido de arcillas micáceas, junto a su alto contenido de arcilla determinan su alta disponibilidad de potasio. Estos tipos de suelo presentaron un incremento de un 25% en la disponibilidad de potasio entre el primer y tercer trienio.
Como se observa en el Cuadro 9, los suelos de tipo A-III (rojos arcilloso y pardos arcillosos) y B-IV (metamórficos), presentaron la mayor variación de los valores de V50 para potasio entre los tres trienios, sin embargo, los suelos de tipo A-III, tuvieron una mayor variación, cambiando del rango medio al rango alto, este cambio de rangos implica un aumento en la disponibilidad de potasio en más de un 100% entre el primer trienio y el tercer trienio.
Los suelos de tipo A-III, B-II y B-III, que corresponden a suelos pardos arcillosos, rojos arcillosos y trumaos, entre la VIII y X Región; presentaron valores de V50 para potasio entre 0,26 y 0,91 (cmol(+) kg-1), por lo que están en un rango medio-alto, considerado adecuado desde el punto de vista agrícola para la nutrición de los cultivos (Bernier, 1999). En términos porcentuales estos suelos presentan un aumento en la disponibilidad de potasio entre 23% y 126% entre el primer trienio y el tercer trienio.
Cuadro 9. Valores de V50 en curvas de frecuencia acumulada de potasio, para cada tipo de suelo, por trienio.
V50 para Potasio (cmol(+) kg-1)
Tipo de suelo
Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio
(1996-1997-1998) (2002-2003-2004) (2005-2006-2007) A-II 0,195 ± 0,010 b 0,287 ± 0,013 a 0,300 ± 0,025 a A-III 0,401 ± 0,028 b 0,916 ± 0,067 a 0,910 ± 0,017 a A-IV 1,000 ± 0,050 a 1,422 ± 0,027 a 1,249 ± 0,129 a B-I 0,150 ± 0,003 b 0,188 ± 0,004 a 0,191 ± 0,013 a B-II 0,263 ± 0,006 b 0,318 ± 0,008 a 0,324 ± 0,014 a B-III 0,273 ± 0,008 c 0,406 ± 0,018 b 0,517 ± 0,025 a B-IV 0,440 ± 0,014 c 0,694 ± 0,038 b 0,785 ± 0,017 a C-II * 0,274 ± 0,005 a 0,266 ± 0,008 b C-III * 0,354 ± 0,008 a 0,399 ± 0,018 a
Letras distintas representan diferencias significativas (p< 0,05) entre trienios; (*) Sin información.
Los suelos trumaos y ñadis de la X Región presentan bajos valores de K, comparados con suelos de aluviales de la zona central. A su vez, los suelos rojos arcillosos presentan más contenido de K que los trumaos, la diferencia entre estos contenidos son importantes desde el punto de vista agrícola, y estadísticamente si son significativas (Rodríguez, 1993). En general, la frecuencia del problema de la disponibilidad de potasio aumenta hacia el sur del país en suelos volcánicos, debido principalmente al menor contenido de K del material parental, a diferencia de los suelos aluviales de la zona central, donde el contenido de K en el material parental es alto. Sin embargo, debido a la mayor extracción sostenida a los mayores rendimientos, la necesidad de K ha aumentado (Novoa et al., 2002).
Es por esto que el manejo y la variabilidad de la composición mineralógica de las series de diferentes agrupaciones de suelos, conduce a que los contenidos de potasio intercambiable se distribuyen en un amplio rango (Rodríguez, 1993).
3.3.4 Cambios en la disponibilidad de fósforo (P) en los suelos del sur de Chile. La aplicación continuada de fósforo en una agricultura intensiva conlleva a un incremento paulatino de los niveles de P en el suelo, cuando el P agregado es superior al P exportado en los productos cosechados de los cultivos. Esto explica que en suelos con un historial prolongado y constante de fertilización fosforada se puedan alcanzar niveles altos de P-Olsen cercanos o superiores a los niveles de suficiencia de P, necesarios para satisfacer la demanda de P de cada cultivo en una determinada rotación. Una vez alcanzado este nivel de P–Olsen en forma estable, determinado antes de la fertilización mediante un análisis de suelo, la fertilización fosforada debe tener como objetivo mantener este nivel de suficiencia compensando las pérdidas producidas a través de la exportación de P de los cultivos (Rodríguez et al, 2001). Como se observa en el Cuadro 10, los tipos de suelo B-I (trumaos recientes), presentaron los niveles más bajos de P-Olsen residual con valores entre 2,56 mg kg-1 y 6,44 mg kg-1, valores que se encuentran en rangos muy bajos y bajos.
Los suelos de tipo A-III, B-II y B-III, que corresponden a suelos pardos arcillosos, rojos arcillosos y trumaos, entre la VIII y X región, presentaron un aumento en los valores de
V50 para los niveles de P-Olsen, alcanzando valores en un rangos entre 8 mg kg-1 y
15 mg kg-1 (Cuadro 9), por lo que se considera que estos suelos presentan niveles de P-Olsen residual bajos y medios. Según Rodríguez (1993) en los suelos donde predominan arcillas alofánicas o arcillas 1:1 y óxidos de Fe, con una superficie reactiva especialmente en las primeras, una alta proporción de fósforo adsorbido en el pool lábil, pasa a formar parte del pool no lábil. A pesar de los niveles bajos y medios de P-Olsen, estos suelos aumentaron la disponibilidad de fósforo residual en términos porcentuales en un rango de 50% a 70% entre el primer y tercer trienio.
Los suelos de tipo C-II (ñadis) y C-III (metamórficos), no presentaron cambios en los niveles de V50 para P-Olsen entre trienios. Los suelos de tipo C II (ñadis) derivan de cenizas volcánicas, que se encuentran depositadas sobre un substrato endurecido en su parte superior, debido a la acumulación de materiales cementantes, que corresponde a una estrata de muy baja permeabilidad que se ubica entre 20 y 80 cm de profundidad, es por esto que son suelos húmedos, y con las precipitaciones del lugar se sobresaturan de agua en gran parte del año, por esto dificulta su manejo agrícola y se usan principalmente como praderas permanentes, a su vez presentan
baja fertilidad en fósforo (Balocci, 1998 citado por Wittwer, 2003). Presenta características físico-químicas similares a los trumaos, lo cual explicaría su alta fijación de P (Valdés, 1969).
Cuadro 10. Valores de V50 en curvas de frecuencia acumulada de P-Olsen, para cada tipo de suelo, por trienio.
V50 para P-Olsen (mg kg-1)
Tipo de suelo
Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio
(1996-1997-1998) (2002-2003-2004) (2005-2006-2007) A-II 5,69 ± 0,23 a 7,48 ± 0,93 a 8,51 ± 0,43 a A-III 10,7 ± 0,59 b 14,56 ± 0,44 a 15,73 ± 0,44 a A-IV 18,27 ± 2,20 b 18,51 ± 0,49 b 22,64 ± 0,70 a B-I 2,56 ± 0,03 b 6,22 ± 0,57 a 6,44 ± 0,11 a B-II 5,11 ± 0,12 b 7,91 ± 0,29 a 8,38 ± 0,29 a B-III 7,61 ± 0,33 b 13,00 ± 0,44 a 13,01 ± 0,60 a B-IV 7,85 ± 1,73 c 17,30 ± 0,70 b 28,15 ± 0,63 a C-II * 6,32 ± 0,20 a 6,87 ± 0,18 a C-III * 11,87 ± 0,32 a 11,11 ± 0,26 a
Letras distintas representan diferencias significativas (p< 0,05) entre trienios; (*) Sin información.
Como se observa en el Cuadro 11, la mayoría de los suelos presentó una variación en los porcentajes de muestras entre trienios, observándose un aumento en los rangos medios y altos de P-Olsen residual. Los tipos de suelo B-IV (metamórficos), presentaron la mayor variación en el porcentaje de muestras, acumulando el 75% de las muestras en el rango alto de P-Olsen residual, en el tercer trienio. Los suelos de tipo C-II (ñadis), no presentaron cambios en los porcentajes de muestras de los distintos rangos de P-Olsen residual entre trienios.
Los suelos de tipo A-III, B-II y B-III, que corresponden a suelos pardos arcillosos, rojos arcillosos y trumaos, entre la VIII y X Región, presentaron una mayor acumulación de muestras de suelo en el rango medio de P-Olsen residual durante el segundo y tercer trienio (Cuadro 11). Esto puede ser porque que los suelos trumaos y rojos arcillosos presentan una alta retención de fósforo debido mayoritariamente a reacciones de adsorción específica por formación de complejos de esfera interna con aluminio, hierro y manganeso de la superficie de los minerales de arcilla con carga variable y de óxidos cristalinos y no cristalinos (Sadzawka et al., 2006).
Cuadro 11. Porcentaje de muestras (%), que se encuentran dentro de los rangos de P-Olsen bajo, medio y alto, para cada trienio.
Trienios
Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio
(1996-1997-1998) (2002-2003-2004) (2005-2006-2007)
Tipo de
suelo Bajo Medio alto Bajo Medio alto Bajo Medio alto
A-II 65,7 26,8 7,5 50,6 24,1 25,3 48,5 34 17,5 A-III 36,6 39,6 23,9 18,2 45,9 35,8 14,6 43,7 41,7 A-IV 29,2 16,9 53,8 11,5 34,5 54 9,4 28,1 62,5 B-I 95,7 4,3 0 60,2 29 10,8 62 36,7 1,3 B-II 76,5 21,6 2 52,3 38,5 9,2 47,3 40,4 12,3 B-III 52,9 37,1 10 26,8 43 30,2 26,2 41,4 32,4 B-IV 55,2 17,2 27,6 19,6 32,4 48 11,1 12,1 76,8 C-II * * * 63,9 31,2 4,8 59,9 34,3 5,8 C-III * * * 25,2 53,3 21,5 27,8 53,2 19
Rangos: bajo (0-10 mg kg-1 de P), medio (10.1-20 mg kg-1 de P), Alto (>20.1 mg kg-1 de P). (*) Sin información.
En la Figura 4, se pueden observar los gráficos de las curvas que representan la frecuencia acumulada para el P-Olsen residual, donde se puede ver la variación que presento el valor V50 entre trienios, de los principales tipos de suelos.
En la Figura 4, los tipos de suelos A II (graníticos y terrazas aluviales) presentaron un aumento en los niveles de fósforo en el segundo trienio, pero en el tercer trienio se observo una disminución. Esto puede ser debido a que los tipos de suelo A II tienen arcillas de tipo 1:1 (caolinitas), que presentan baja retención de fósforo (Besoain, 1985), por lo que se pueden producir pérdidas por lixiviación, erosión, escurrimiento superficial y a través del fósforo exportado por las cosechas (Brady y Weill, 1999). Como se observó en la Figura 4, el 50% de las muestras con los valores más altos de fósforo en los suelos de tipo A-III, B-II y B-III, que corresponden a suelos pardos arcillosos, rojos arcillosos y trumaos, entre la VIII y X región, presentaron un mayor aumento en los niveles de P-Olsen entre el primer trienio y el segundo trienio, entre el segundo trienio y el tercer trienio no se observaron grandes diferencias. Esto puede ser debido a que primero es necesario aumentar los niveles de P-Olsen en suelos donde no se realizó una reposición del fósforo extraído por los cultivos, por lo que se debe considerar la aplicación de una dosis de corrección permanente de P para alcanzar un nivel de suficiencia de P-Olsen como se observó entre el primer trienio y el segundo trienio. El número de años considerado para alcanzar el nivel de suficiencia está condicionado por el nivel de P-Olsen inicial en el suelo. Una vez alcanzado el nivel de suficiencia, aplicaciones de dosis de mantención sostendrían este nivel en el tiempo (Rodríguez, 1993), lo que puede haber ocurrido entre el segundo y tercer trienio.
A partir de 1997, el Sistema de Incentivos para la Recuperación de Suelos Degradados (SIRSD), subsidia el uso de fertilización fosfatada de corrección destinada a recuperar los niveles de fertilidad natural en suelos deficientes de P, definida esta en 20 mg kg-1 de fósforo en el suelo, según el método P-Olsen (Ministerio de Agricultura, 2010). Como se observó en la Figura 4, los tipos de suelos C II (ñadis) y C III (metamórficos), no presentaron variación entre las curvas de frecuencia acumulada para los valores de P-Olsen durante los trienios.
FIGURA 4. Variación de las curvas de frecuencia acumulada de P-Olsen (mg kg-1).
La cantidad de fósforo disponible en el suelo, no es un valor único y constante, ya que varía de acuerdo a las condiciones ambientales que a su vez influye sobre el suelo y el desarrollo de las plantas (Rojas, 2002).
Los suelos del sur de Chile se caracterizan por una alta capacidad de retención de P determinada por el tipo y contenido de arcilla. Esto influye directamente en la disponibilidad de P en el suelo, ya que a mayor capacidad de retención de P, menor será la fracción de fósforo del fertilizante aplicado que quede disponible en una temporada de cultivo (Rodríguez, 2001).
Suelos A-II 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 25 50 75 100 Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio P-Olsen (mg kg-1) Por c e n ta je ac um ul ad o Suelos C-II 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 25 50 75 100 Segundo trienio Tercer trienio P-Olsen (mg kg-1) P o rc en ta je ac um u la d o Suelos B-II 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 25 50 75 100 Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio P-Olsen (mg kg-1) P o rc e n ta je acu m u la d o Suelos B-III 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 25 50 75 100 Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio P-Olsen (mg kg-1) P o rc en ta je acum ul ad o Suelos A-III 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 25 50 75 100 Primer trienio Segundo trienio Tercer trienio P-Olsen (mg kg-1) P o rcen ta je acu m u la d o Suelos C-III 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 25 50 75 100 Segundo trienio Tercer trienio P-Olsen (mg kg-1) P o rcen ta je acu m u la d o
