Predicción de la productividad primaria de pastizales naturales de la Pampa Deprimida utilizando propiedades del horizonte A

CIENCIA DEL SUELO Revista de la Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo Volumen 19 Número 2 Diciembre de 2001 Efecto de cationes sobre propiedades hidrofísicas de suelos con diferentes minerales de arcilla (Effect of cations on hydrophysical soil properties in relation to clay minerals) RS Martínez, P Zalba, MB Villamil, N Peinemann ................................................................................................. 85 Comportamiento de algunas propiedades del suelo en una sabana del Chaco Semiárido Occidental bajo distintas frecuencias de fuego (Behavior of some soil properties in a savanna of the ‘Chaco Semiárido Occidental’ under different fire histories) CC González, GA Studdert, C Kunst, A Albanesi ................................................................................................... 92 Absorción de nitrógeno por cebada cervecera en dos suelos del sur bonaerense, Argentina (Nitrogen uptake by malting barley in two soils of southern Bs.As. Province, Argentina) MA Lazzari, MR Landriscini, MA Cantamutto, AM Miglierina, RA Rosell, FE Möckel, ME Echagüe .............. 101 Respuesta a la fertilización con boro y zinc en sistemas intensivos de producccion de maiz (Response to boron and zinc fertilization in intensive corn production systems) RJ Melgar, J Lavandera, M Torres Duggan, YL Ventimiglia ................................................................................ 109 Nitrato en la base del tallo del maiz. I: Cambios durante la estación de crecimiento (Basal stalk nitrate of maize. I: Changes during growing season) HE Echeverría, H Sainz Rozas, E Herfurt, SA Uhart ............................................................................................ 115 Nitrato en la base del tallo de maiz. II: Diagnóstico de la nutrición nitrogenada (Basal stalk nitrate of maize. II Diagnosis of nitrogen nutrition) HR Sainz Rozas, HE Echeverría, E Herfurth, GA Studdert .................................................................................. 125 Predicción de la productividad primaria de pastizales naturales de la Pampa Deprimida utilizando propiedades del horizonte A (Prediction of natural grasslands primary production on the basis of A horizon properties in the Flooding Pampas) Vázquez P, Costa J L, Monterubbianesi G, Godz P ................................................................................................ 136 Pérdida de nutrientes por erosión hídrica en dos suelos del Caldenal Pampeano (Nutrient losses due to water erosion in two soils of the Pampa´s Caldenal) EO Adema, FJ Babinec, N Peinemann ................................................................................................................... 144 NOTAS Comparación de dos técnicas de cuantificación de infección micorrítica (Comparison of two techniques for determining mycorrhizal infection) F Covacevich, HE Echeverria, LAN Aguirrezabal .................................................................................................. 155 Nodulación y nutrición nitrogenada en sojas convencionales y resistentes a glifosato inoculadas con Bradyrhizobium japonicum (Nodulation and nitrogen nutrition in conventional and glyphosate resistant soybean inoculated with bradyrhizobium japonicum). FA Montero, KM Filippi, MA Sagardoy .................................................................................................................. 159 ISSN 0326-3169 CIENCIA DEL SUELO Revista de la Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo (AACS) Comité Editor Director: DE Buschiazzo (INTA Anguil, Facultad de Agronomía - UNLPam, CONICET) Editores Asociados: R Alvarez (Facultad de Agronomía, UBA) CM Rostagno (CENPAT-CONICET) MA Taboada (Facultad de Agronomía – UBA, CONICET) GG Hevia (Facultad de Agronomía - UNLPam) Editores Técnicos: AR Quiroga ((INTA Anguil, Facultad de Agronomía - UNLPam) AA Bono (INTA Anguil) Dirección: Facultad de Agronomía, UNLPam, cc 300, 6300 Santa Rosa, Argentina, TE o Fax: +54 954 33092/3/4, Correo Electrónico: buschiazzo@agro.unlpam.edu.ar ó EEA INTA Anguil, cc 11, 6326 Anguil, Argentina, TE o Fax + 54 954 95057, Correo Electrónico: sueang@correo.inta.gov.ar, Página web: www.suelos.org.ar Ciencia del Suelo es una revista científica de aparición semestral que publica resultados de investigaciones de suelos. Acepta artículos originales sobre desarrollos y ajustes de metodologías para evaluar propiedades edáficas físicas, químicas y biológicas, estudios de génesis y clasificación de suelos, de fertilidad y fertilización de cultivos extensivos e intensivos, y de manejo de suelos bajo secano o riego, incluyendo los sistemas forestales naturales y artificiales. También son bienvenidos los estudios de contaminación y recuperación de suelos y aquellos relacionados con sostenibilidad. Costos de Publicación Por derechos de publicación los TRABAJOS abonan u$s 150 y las NOTAS u$s 100. Separatas Opcionalmente los autores pueden requerir cien separatas a un costo adicional de $ u$s 50. Pagos de Suscripciones y Costos de Publicación Con cheque o giro postal a nombre de Graciela G. Hevia, Facultad de Agronomía, UNLPam, cc 300, 6300 Santa Rosa, Argentina. CIENCIA DEL SUELO Revista de la Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo Volumen 19 Número 2 Diciembre de 2001 Comisión Directiva de la AACS Presidente: G Moscatelli, Vicepresidente: H Del Campo, Secretaria: RM Di Giacomo, Prosecretaria: L Marbán, Secretario de Actas: C Chagas, Tesorera: S Pazos, Protesorero: C Vollert, Vocales Titulares: J C Salazar, V Nakama, R Alvarez, F García, Vocales Suplentes: J L Panigatti, DE Buschiazzo, A Lüters, A Sallies, Revisores de Cuentas: R Lavado, A Buján. Participaron como consultores en este número: M Aguilera (INTA Villa Mercedes), A Vilariño (CSIC, España), M Conti (UBA), M Palma (UBA), GA Bollero (Univ. Illinois, EEUU), R Lavado (UBA), H Echeverría (INTA Balcarce), T Loewy (INTA Bordenave), JL Costa (INTA Balcarce), E Suero (INTA Balcarce), R Santa Cruz (UBA), D Martínez (UNMdP), M Díaz Zorita (INTA Gral. Villegas), F Babinec (INTA Anguil), S Busetti (UNS), F Cabria (UNMdP), F Damiano (UBA), N Peinemann (UNS), JL Panigatti (INTA-GTZ), R Melgar (INTA Pergamino), MP Cantú (UNRIV), AA Marcolín (INTA Bariloche), NM Amiotti (UNS), P Imbellone (UNLP), A Grazano (UNLPam), MV Fernández Canigia (UNLPam), A Balatti (UNLPam), M Díaz Raviña (CSIC, España), R Melgar (INTA Pergamino), J Galantini (UNS). CIENCIA DEL SUELO consta de un volumen anual de dos números. Precio de suscripción U$S 40. Queda hecho el depósito que marca la ley 11.723. Registro de la Propiedad Intelectual N° 99.728. Esta revista es indexada en: Soil and Fertilizers, Chemical Abstract Services, Geo Abstract, Ulrich International Catalog, M+K Medien+Kommunikation GMBH. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 85 EFECTO DE CATIONES SOBRE PROPIEDADES HIDROFISICAS DE SUELOS CON DIFERENTES MINERALES DE ARCILLA. RS MARTINEZ1, P ZALBA2, MB VILLAMIL2 , N PEINEMANN2 1EEA – INTA Valle Inferior del Rio Negro, 8500 Viedma, Argentina. 2Departamento de Agronomía, Universidad Nacional del Sur, 8000 Bahía Blanca, Argentina. E-mail: npeinema@criba.edu.ar Recibido 23 de julio de 2001, aceptado 11 de octubre de 2001 EFFECT OF CATIONS ON HYDROPHYSICAL SOIL PROPERTIES IN RELATION TO CLAY MINERALS. Soil physical properties depend on the composition of exchangeable cations, the concentration of electrolytes, and the kind of soluble salts. Laboratory experiments were conducted to study the variation of soil hydrophysical properties with the use of water solutions of different cationic composition. It was hypothesized that the deleterious effect of monovalent cations on soil hydrophysical properties mainly depends on the kind of divalent cations present in the soil solution and on clay mineralogy. Soil hydraulic conductivity was determined in two soils with illitic and smectitic clay minerals which were leached with solutions of different cationic composition. In these soils, cationic exchange experiments were also carried out. Results show relative hydraulic conductivity (K) in the illitic soil to be more negatively affected by Mg treatments. Soil K decreased further when Ca was replaced by monovalent cations in the smectitic soil. It was concluded that the smectitic soil exhibited the lowest affinity for Na+ and therefore the hydrophysical soil properties were less affected in comparison with the illitic soil. Key words: clay minerals, soil hydraulic conductivity, cation exchange, ion selectivity. INTRODUCCION En la Argentina la expansión agrícola hacia regiones marginales bajo condiciones de aridez y semiaridez ha sido posible gracias al desarrollo de distritos de riego en valles aluviales donde los suelos presentan gran variabilidad en cuanto a sus propiedades fisicoquímicas. En décadas recientes el riego complementario fue incorporado a regiones más húmedas donde los suelos presentan mayor homogeneidad pero, en cambio, la calidad de las aguas subterráneas utilizadas para el riego presentan muy variada composición química. Las propiedades físicas de los suelos dependen de la composición de los cationes intercambiables, de la concentración electrolítica y del tipo de sales presentes (Shainberg et al., 1981), lo cual afecta la distribución de iones próximos a la superficie y, por ende, el acomodamiento de las partículas. Los roles de Na + y Ca 2+ en estos procesos fueron identificados y definidos hace ya varias décadas (Kelley 1927), pero contrariamente contrariamente, los roles ejercidos por K+ y Mg 2+ fueron motivo de numerosas controversias. Mientras sodio y calcio son naturalmente abundantes como componentes de sales solubles y constituyentes de productos de meteorización en los suelos, en las regiones donde se desarrollaron los más importantes estudios de este tipo potasio y magnesio están menos presentes. Debido a ello, con frecuencia, estos últimos cationes han recibido menos atención en el tratamiento de estos temas. En la República Argentina existen extensas áreas de suelos salinos con abundancia de K+ como de Mg2+ (Cerana 1969, Scoppa, Di Giacomo 1985). En los últimos años distintos autores coinciden en señalar aumentos en el PSI del suelo y disminuciones en la tasa de infiltración, como resultado de aplicar riego complementario a suelos pampeanos (Andriulo et al. 1998, Irurtia, Mon 1998, Peinemann et al. 1998). En las aguas subterráneas utilizadas para el riego fueron detectados elevados contenidos de Mg y K (Alconada, Minghinelli 1998). Este hecho puede influir sobre la cobertura catiónica de los suelos sobre los cuales son aplicadas estas aguas. 86 RS MARTINEZ et al. - Cobertura catiónica y propiedades hidrofísicas Faedo y Cerana (1980) comprobaron efectos negativos de K+ sobre la permeabilidad de un suelo de la provincia de Córdoba. Comparando el efecto de diferentes sales de Na y K sobre las propiedades físicas de los suelos, Zalba et al. (1995), hallaron que las sales alcalinizantes producen serias alteraciones en propiedades hidrofísicas en presencia de ambos cationes monovalentes. La selectividad de distintos minerales de arcilla por los diferentes cationes, permite prever la influencia de la composición de la solución del suelo sobre el complejo de intercambio, y a su vez, sobre las propiedades físicas del suelo. Puede hipotetizarse entonces, que la magnitud del deterioro de las propiedades físicas de los suelos causado por los cationes monovalentes depende de los cationes divalentes acompañantes y de los minerales de arcilla presentes. Los objetivos de este estudio fueron: - a) determinar valores de conductividad hidráulica en suelos de diferente composición mineralógica utilizando soluciones con distinta composición catiónica; y - b) determinar mediante isotermas de intercambio catiónico, la selectividad de los distintos cationes por los coloides predominantes que ayuden a explicar cambios de las propiedades hidrofísicas. MATERIALES Y METODOS Se tomaron muestras de horizontes superficiales de suelos representativos de dos regiones bajo riego de Argentina: a) un Haplustol Entico del valle del río Dulce en Santiago del Estero, con material originario de tipo loéssico e illita como arcilla predominante; b) un Haplacuol Vértico del valle inferior del río Chubut, con gran predominio de esmectitas. En la Tabla 1 se presentan algunas propiedades distintivas de estos dos tipos de suelos. Para mejorar las condiciones de precolación del agua se mezclaron los suelos con arena inerte – previamente lavada con HCl y agua destilada, hasta hallar reacción negativa a los cloruros. En ambos casos, una vez realizadas, las respectivas mezclas presentaron contenidos de arcilla de 200 g Kg-1 y materia orgánica de 14 g Kg-1 . Se vertieron 200 g de suelo en columnas de acrílico de 7 cm de diámetro y 10 cm de altura, con una placa cribada en su parte inferior y un orificio central para la salida del líquido. Para lograr una mayor uniformidad de empaquetamiento del suelo en el interior de las columnas se dejo caer 20 veces cada columna sobre una superficie de madera desde una altura de 5 cm; posteriormente se cubrieron los suelos con un papel de filtro y se humedecieron con agua destilada por ascenso capilar. La conductividad hidráulica saturada fue determinada siguiendo la metodología descripta por Klute (1986). Los tratamientos efectuados fueron: Na+-Ca2+, K+-Ca2+, Na+-Mg2+ y K+-Mg2 + con relaciones entre cationes equivalentes a un RAS = [Na+] / {0,5 ([Ca++] + [Mg++])}1/2, o bien y RAP = [K+] / {0,5 ([Ca++] + [Mg++])}1/2 = 25. En la preparación de las soluciones se utilizaron sales cloruradas de los respectivos cationes, evitando de este modo posibles interferencias por efecto de los distintos aniones (Shanmuganathan, Oades 1983). Para lograr un rápido equilibrio y una efectiva saturación de todos los sitios de intercambio con los respectivos cationes, se percolaron inicialmente en cada tratamiento un litro de solución de una concentración de 50 cmol.L-1 y luego se aplicó Tabla 1. Algunas propiedades de las muestras de suelos estudiadas. Table 1. Some properties of the studied soil samples. Suelo illítico esmectítico 17 29 Arcilla (< 2µm) (g kg ) 250 429 Limo (2-50 µm) (g kg-1) 586 364 8 13 pH en agua (1:2.5) 8.1 8.2 CIC (cmol kg-1) 24.0 46.0 Materia orgánica (g kg-1) -1 -1 CaCO3 (g kg ) 87 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 sucesivamente 500 ml de solución de la misma relación catiónica pero con una concentración de sólo 1 cmol.L-1 . Finalmente se hizo percolar 500 ml de agua destilada para lavar el exceso de sales. Los tratamientos fueron realizados por triplicado. Los valores de conductividad hidráulica (K) fueron calculados en base al tiempo transcurrido y a las mediciones de los volúmenes percolados (aproximadamente 100 ml) según: K= Q. ∂L. A-1 . t -1 . ∂H-1 [1] donde Q es el volumen de agua que pasa por la columna de suelo en el tiempo t, A es el área de la columna, K es la conductividad hidráulica media en toda la profundidad, ∂L la altura del suelo dentro de la columna y ∂H la carga hidráulica. El valor de conductividad hidráulica obtenido con la solución de 50 cmol.L-1 fue considerado un valor de referencia. Mientras que el cociente de la conductividad hidráulica obtenida con otras soluciones (1 cmol L-1 y AD) y este valor de referencia fue considerado como conductividad hidráulica relativa. La selectividad de los suelos para los distintos cationes se determinó sobre muestras homoiónicas preparadas por saturación de las cargas 1,6 RESULTADOS Y DISCUSION La conductividad hidráulica relativa disminuyó más en los suelos saturados con Mg 2+ (Na + > K + ), siendo este catión responsable del mayor deterioro físico en comparación con Ca 2+ (Figura 1). En efecto, hubo también mayores valores de absorbancia en los percolados de los tratamientos con Mg, como consecuencia de una gran dispersión de coloides (Figura 1). Trabajando con similares 1000 Suelo illítico Na-Ca Na-Mg K-Ca K-Mg 1,2 Suelo illítico Na-Ca Na-Mg K-Ca K-Mg 800 600 0,8 400 0,4 200 Absorbancia Conductividad hidráulica relativa con CaCl2 , MgCl2 , NaCl o KCl 1 N. Alícuotas de 1 g de estos suelos fueron tratadas con 20 ml de soluciones de 1, 2.5, 5 y 10 cmol L-1 , luego de 12 horas de equilibrio. En el líquido sobrenadante fueron determinados los cationes desplazados: Na+, K+ y Ca 2+ por fotometría de llama y Mg2+ p o r espectrofotometría de absorción atómica. En los líquidos percolados la presencia de sólidos en suspensión fue determinada a través de la absorbancia de las soluciones a 490 nm, asumiendo una relación directa entre concentración de sólidos y valores medidos (Amezkita, Araguez 1995). 0,0 1,6 Suelo esmectítico Na-Ca Na-Mg K-Ca K-Mg 1,2 0 1000 Suelo esmectítico Na-Ca Na-Mg K-Ca K-Mg 800 600 0,8 400 0,4 200 0 0,0 0 300 600 900 1200 0 300 600 900 1200 mL percolados Figura 1. Conductividad hidráulica relativa y absorbancia en los percolados de las columnas de suelo durante la aplicación de distintas soluciones salinas (1cmol L-1 ) y agua destilada. Figure 1. Relative hydraulic conductivity and absorbancy of leaching solutions from soil columns after application of saline solutions (1 cmol L-1 ) and distilled water. 88 RS MARTINEZ et al. - Cobertura catiónica y propiedades hidrofísicas Figura 2. Cationes intercambiables adsorbidos sobre dos tipos de suelos y su desplazamiento por distintas soluciones de equilibrio. Figure 2. Adsorbed exchangeable cations on two soil and their replacement from different equilibrium solutions. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 valores de PSI, Emerson y Chi (1977) y Curtin et al. (1994) también observaron mayor dispersión de coloides en suelos Na + - Mg2+ que en suelos Na + - Ca 2+. Emerson y Smith (1970) y más recientemente, Alperovich et al. (1981) observaron cierta dispersividad en presencia de Mg 2+ a bajos tenores electrolíticos y en especial con predominio de vermiculita e illita. Levy et al. (1988) también observaron bajos valores de conductividad hidráulica en sistemas Na + -Mg2+. Este hecho fue atribuido a una distinta tasa de disolución mineral provocada por estos cationes (Alperovich et al. 1986). En el caso del suelo illítico, las muestras saturadas con cationes monovalentes presentaron menor desplazamiento de los respectivos cationes adsorbidos. El desplazamiento de K+ fue mayor cuando lo causaron Ca 2+ y Mg 2+ que Na + . En la muestra saturada con Na + , el desplazamiento por K+ , Ca2+ y Mg 2+ fue similar (Figura 2 a hasta d). En el tratamiento saturado con K, ambos cationes divalentes desplazaron en forma similar cuando las concentraciones fueron bajas (<0,004 cmol L-1), mientras que Mg2+ tuvo mayor poder de reemplazo. En la muestra saturada con Mg2+, este catión fue fácilmente desplazado por Ca 2+, mientras que en la muestra saturada con Ca 2+, el desplazamiento siguió el orden Mg2+ > K+ > Na + . Se registró adsorción preferencial de Ca 2+ sobre Mg 2+ , hecho atribuible al menor desplazamiento de Ca 2+ por Mg2+ y al mayor desplazamiento de Mg2+ por Ca 2+(10 cmol.kg -1 vs. 17 cmol kg -1; Figura 2). Se infiere así que la illita presenta menor afinidad Mg2+, que éste fue el catión mas fácilmente desplazado. Se observó también mayor adsorción de sodio y potasio en el suelo-Mg que en el suelo-Ca. Puede entonces concluirse que en el suelo illítico los tratamientos con Mg 2 + favorecieron una mayor adsorción de Na + y K+ e, indirectamente, produjeron marcado deterioro de las propiedades físicas del suelo. Si bien ambos cationes monovalentes fueron responsables de mayor dispersión y marcada disminución de la conductividad hidráulica, no debe pensarse en un efecto específico de Mg2+. Rengasamy (1983) encontró diferencias muy pequeñas entre entre Mg-illita y Ca-illita (0,3 mol.m-3 vs. 0,2 mol m-3, respectivamente) frente 89 a Na-illita (7,2 mol m-3) sobre la concentración crítica de coagulación de la illita. En el suelo esmectítico saturado con cationes divalentes se observó, en ambos casos, desplazamiento catiónico similar en orden de magnitud, algo inferior en el caso de Mg 2+ (Figura 2). Las muestras saturadas con cationes monovalentes presentaron muy marcada diferenciación: la saturada con Na + presentó un desplazamiento superior al doble del tratamiento con K+ . El mayor reemplazo catiónico fue producido por K+ ; siendo éste el catión menos desplazado por las otras soluciones. Este hecho indica mayor afinidad de los coloides del suelo esmectítico por el potasio, según ya fue observado por Dhillon y Dhillon (1996), en suelos ricos en esmectita. En el suelo esmectítico, K+ fue adsorbido en mayor proporción que el Na + , y reemplazó en menor proporción a Ca 2+ y Mg 2+ que Na + . Se observó un fácil desplazamiento de Na + por el resto de los cationes, aún en bajas concentraciones. De acuerdo con lo observado en los ensayos de conductividad hidráulica, en los tratamientos con Ca 2+ hubo una mayor interacción de los cationes monovalentes y, en consecuencia, menor adsorción de Ca 2+, lo cual explica la disminución de la conductividad hidráulica (Figura 1). Esta observación se corrobora en la Figura 2 donde se observa que en el suelo smectítico el Ca 2+ es más fácilmente desplazado por los cationes monovalentes que el Mg2+. Fletcher et al. (1984a) demostraron que los suelos montmorilloníticos tenían el siguiente orden de preferencia por los cationes: Ca2+ > Mg2+ > Na + . Sin embargo Sposito et al. (1983) observaron que la montmorillonita pura no muestra preferencia entre estos tres cationes. Además Fletcher et al. (1984b) no encontraron efectos sobre el intercambio de Ca 2+ y M g 2+ dentro de un rango de pH comprendido entre 5 y 7, y un rango de PSI entre 0 y 25. De las isotermas de adsorción presentadas puede inferirse que, independientemente del mineral de arcilla predominante, el poder de desplazamiento fue: Ca2+ >K+ > Mg2+ > Na + . En general K+ fue mas fuertemente desplazado por Mg2+ que por Ca 2+; mientras que Na + fue desplazado con la misma 90 RS MARTINEZ et al. - Cobertura catiónica y propiedades hidrofísicas intensidad por ambos cationes divalentes. Tanto en un suelo como en otro la adsorción de K+ fue mayor que la de Na + . Se observó un menor poder de retención de cationes sobre la superficie de adsoción de la illita en comparación con la smectita. La mayor disminución de la conductividad hidráulica relativa en el suelo con predominio de illita se produjo en los tratamientos Na + -Mg2+ y K+ -Mg2+. Este hecho fue confirmado por los mayores valores de absorbancia en los líquidos percolados. En los minerales de arcilla de este suelo Mg2+ fue desplazado con mayor facilidad que Ca 2+ por los cationes monovalentes, presentando además la illita gran afinidad por el sodio. En el suelo con esmectitas se produjo menor deterioro de las propiedades hidrofísicas que en aquel en el suelo con predominio de illita. En el caso de la esmectita los cationes monovalentes reemplazaron mayores cantidades de Ca 2+ que de Mg 2+. Posiblemente, la mayor expansión de los espacios interlaminares de estas arcillas no constituyen un obstáculo al libre reemplazo de los cationes intercambiables entre sí. Se puede concluir entonces que, en presencia de elevadas proporciones de cationes monovalentes, el empleo de aguas con predominio de Mg2+ afectará en mayor grado la conductividad hidraúlica de los suelos illíticos que la de los suelos esmectíticos. Dado el predominio de illita en los suelos pampeanos donde se practica riego complementario, así como la composición mineral de las aguas subterráneas utilizadas, los resultados del presente trabajo aportan una posible explicación al deterioro hidrofísico informado por diversos autores. REFERENCIAS Alconada M, Minghinelli F. 1998. Calidad del agua de riego según diferentes criterios: su influencia sobre la salinización-alcalinización de suelos con cultivos protegidos en el gran La Plata. XVI Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo, Villa Carlos Paz. Alperovitch N, Shainberg I, Keren R. 1981. Specific effect of magnesium on the hydraulic conductivity of sodic soils. J. Soil Sci. 32: 543-554. Alperovitch N, Shainberg I, Rhoades JD. 1986. Effect of mineral weathering on the response of sodic soils to exchangeable magnesium. Soil Sci. Soc. Am. J. 50: 901-904. Amezkita E, Aragües R. 1995. 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Sgo del Estero, Belgrano 1912, 4200: Sgo del Estero. Email. celgon@arnet.com.ar, 2Unidad Integrada Fac. Ciencias Agrarias (UNMP) - EEA INTA Balcarce, 3 EEA INTA Sgo del Estero. Recibido 27 de septiembre de 2001, aceptado 5 de diciembre de 2001 BEHAVIOR OF SOME SOIL PROPERTIES IN A SAVANNA OF THE ‘CHACO SEMIÁRIDO OCCIDENTAL’ UNDER DIFFERENT FIRE HISTORIES Soil properties related to carbon and nitrogen dynamics of a savanna of Elionurus muticus (Spreng) O. Kuntze under three different fire frequencies (‘fire history’) were compared at one point of time. Soil was described as a Torriorthentic Haplustoll. Fire frequencies were characterized as: high (one fire every year), medium or normal (one fire every 3-4 years), and low (one fire every 10 years). Total soil organic carbon (COT) and nitrogen (NOT) contents, particulate organic matter carbon (COP) and nitrogen (NOP) contents, carbon content of the gross organic matter fraction (COG), as well as soil nitrate nitrogen content (N-NO3 -), soil respiration and soil microbial biomass nitrogen (NBM) were assessed at two soil depths, 0-2.5 cm and 2.5-7.5 cm. Gross organic matter carbon was lower under the high frequency than under the medium and low frequency areas. Total soil organic carbon, NOT, N-NO3 - and NBM were lower under high frequency fires, than under medium and low frequency fires, that did not differ between them. Particulate organic carbon and NOP were also lower under the high frequency, and were more sensitive than COT and NOT to the effects of fire history. There were not differences in soil respiration among fire histories. These results showed that repeated burns reduce soil organic matter as well as soil biological activity and may increase soil susceptibility to erosion processes. However, areas under medium or normal fire frequency maintained organic nitrogen and carbon pools and showed higher nitrogen availability. Key Words: savanna fire, chemical properties, microbiological properties INTRODUCCION El fuego es un disturbio natural en los ecosistemas de sabanas de Elionurus muticus (Spreng) O. Kuntze en la región del Chaco Semiárido Occidental (Argentina) y es, a la vez, una herramienta de manejo muy difundida entre los productores ganaderos para el control de especies leñosas y para mejorar la cantidad y la calidad del forraje (Boó 1990, Kunst com. pers.). El efecto del fuego sobre la dinámica del pastizal depende de la frecuencia con que se produzcan las quemas. La exclusión del mismo por períodos prolongados tiene efectos negativos sobre su calidad y producción primaria. Se conoce que en las sabanas de E. muticus, el fuego es un factor de ocurrencia regular y natural cada 3 ó 4 años que mantiene su productividad (Bravo et al. 2001). Sin embargo, los productores producen quemas con una frecuencia anual a efectos de inducir rebrotes intensos y de alta calidad forrajera. Dicha frecuencia de quemas puede generar procesos degradativos del sistema y hasta favorecer la erosión de los suelos (Raison 1979). La quema de la vegetación produce modificaciones sobre las características químicas y biológicas del suelo en función de la intensidad, del tiempo de residencia y de la frecuencia del fuego (Alexander 1982). La quema de combustibles finos como sabanas y pastizales es rápida y completa por lo que los efectos son evidentes fundamentalmente en los primeros centímetros de suelo (Rice, García 1994). En general, los mayores efectos de la quema de pastizales están relacionados con los cambios postfuego asociados con la eliminación del mantillo y de los residuos vegetales, hecho que influye sobre la actividad biológica del suelo y sobre el reciclado del Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 carbono y la disponibilidad de nutrientes (Raison 1979). Aunque las quemas anuales incrementan la productividad de pastizales y sabanas en el corto plazo, la aplicación de dicha frecuencia por largos períodos elimina repetitivamente la cobertura vegetal y reduce la reposición de sustrato al suelo provocando cambios en el balance del carbono y nitrógeno del sistema, pudiendo llegar a disminuir el suministro de nutrientes para el pastizal (Raison 1979). Estos efectos deberían ser tenidos en cuenta principalmente en los ecosistemas áridos y/o semiáridos, con bajo contenido de nitrógeno y materia orgánica del suelo (MOS) y, por lo tanto, con baja capacidad de amortiguar los efectos del manejo inapropiado. La MOS es un factor central en la funcionalidad de los suelos por los múltiples beneficios que tiene como sustrato para los microorganismos y sobre la disponibilidad de nutrientes para los vegetales, la capacidad de retención hídrica y la estructura del suelo (Doran, Smith 1987). En suelos de pastizales, se ha observado que el fuego provoca incrementos de MOS y de disponibilidad de nitrógeno en el corto plazo (1-2 años) en las capas superficiales del suelo (Raison 1979). No obstante, si bien las quemas anuales incrementan la productividad de pastizales y sabanas en el corto plazo, la aplicación de dicha frecuencia por largos períodos supone impactos negativos sobre el contenido de MOS debido a los menores aportes de carbono y nitrógeno al suelo (Ojima et al. 1990). Si bien aquellos cambios se producen sobre la MOS, varios autores sugieren a la fracción particulada de la materia orgánica (MOP) y al tamaño y actividad de la biomasa microbiana (BMS), como más sensibles a los cambios producidos por las prácticas de manejo (Mc Gill et al. 1986; Jenkinson, Ladd 1981; Cambardella, Elliot 1992). Los estudios sobre el tamaño y la actividad de la BMS en sabanas sometidas a fuego muestran resultados variables. En el corto plazo, parecen no existir diferencias significativas con el control sin fuego, siendo en algunos casos estimuladas por el incremento en la temperatura del suelo y en el contenido de nutrientes luego del fuego (Rice, García 1994). Por lo contrario, quemas anuales aplicadas durante muchos años reducen la 93 BMS (Ojima et al. 1990). En la región chaqueña, existe información acerca de los efectos del fuego sobre la dinámica de especies herbáceas (Kunst com.pers.), sobre los daños en especie arbóreas y arbustivas (Bravo et al. 2001) y sobre la densidad de algunos grupos de microorganismos por efecto de una quema (González et al. 1996). No obstante, es necesario generar información sobre el efecto de la frecuencia de quemas de las sabanas de E. muticus sobre las propiedades del suelo para contribuir a una prescripción adecuada del fuego como herramienta de manejo sostenible de aquel ecosistema. Por lo dicho, para los suelos de sabanas de esa región, se plantean como hipótesis que: i) el incremento de la frecuencia de quemas de una sabana de E. muticus provoca la disminución del carbono, del nitrógeno, de la biomasa microbiana y de la capacidad de mineralización de nitrógeno del suelo, ii) el efecto de la quema sobre las propiedades del suelo, se produce principalmente en la capa superficial del suelo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de distintas historias de fuego de una sabana de E. muticus del Parque Chaqueño Semiárido sobre algunas propiedades químicas y biológicas del suelo vinculadas con el contenido del carbono y del nitrógeno del suelo, para proporcionar pautas que contribuyan a la prescripción del fuego como herramienta de manejo sostenible en ambientes semiáridos. MATERIALES Y METODOS La experiencia se llevó a cabo en el Campo Experimental “La María” de la E.E.A. INTA, Santiago del Estero, Argentina (28º 05' S, 64º 05' W). El clima es semiárido, con temperatura media anual de 21 º C y una precipitación media anual de 550 mm, concentrándose la mayor parte en la época estival. El invierno y comienzo de primavera son secos, con fuertes vientos desecantes del Norte. Los suelos del área de estudio se clasifican como Torriortente Haplustólico (Lorenz com. pers.). Los perfiles son de escaso desarrollo, con secuencia de horizontes A-AC-C, de textura franco limosa y pH ligeramente ácido a neutro en los primeros 10 cm del suelo. La sabana se presenta como pastizal - arbustal con predominancia de E. muticus y en menor cantidad otras gramíneas (Heteropogum contortus, Schyzachirium tenerum y Botriochloa spp) y algunas 94 CC GONZALEZ et al. - Propiedades del suelo y quema de sabanas especies leñosas invasoras (Acacias aroma, Prosopis nigra, Celtis spp y Schinus sp). Por las características del clima semiárido, los pastizales presentan un receso invernal bien definido que produce una acumulación del material vegetal muerto sobre la superficie, siendo la época entre julio y octubre la propicia para la quema. Los niveles de “historia de fuego” (variable independiente) se definieron teniendo en cuenta la frecuencia de quemas a que fue sometida la sabana en el pasado reciente. Mediante fotointerpretación de fotos áreas (escala 1:20000), imágenes satelitarias LANDSAT y recorridas a campo se ubicaron áreas que hubieran estado sometidas a distintas frecuencias de fuego dentro del campo experimental: alta frecuencia (un fuego cada año durante los últimos 10 años); frecuencia media (“natural”, un fuego cada 3-4 años durante los últimos 10 años, habiendo sido la última quema al menos 3 años antes); baja frecuencia (sin quema durante los últimos 10 años). De acuerdo con datos locales, la intensidad de las quemas en estas sabanas habría sido siempre entre ligera y moderada, estando dentro de los límites sugeridos para fuegos prescriptos en pastizales (Kunst com. pers., Bravo et al 2001). En cada una de esas áreas se definieron tres parcelas de 30 m x 15 m. En octubre/noviembre de 1998 (antes de la aplicación de una quema) se realizó un muestreo de suelo a dos profundidades (0-2,5 y 2,5-7,5 cm). Cabe aclarar que al momento de muestreo no había habido precipitaciones significativas por al menos tres meses (datos no mostrados) y el E. muticus no había iniciado aún su crecimiento estival. Se raspó la superficie del suelo para eliminar el mantillo y de cada parcela se extrajeron 15 submuestras no disturbadas en tubos de PVC de 6 cm de diámetro y 10 cm de largo sólo en los espacios entre matas de E. muticus. Luego de dividir las submuetras en trozos representando las profundidades arriba mencionadas, los correspondientes a cada una de ellas se mezclaron para obtener una muestra compuesta de cada profundidad. Las muestras de suelo fueron pesadas y tamizadas (2 mm) para separar el material orgánico grosero (mayormente raíces) que fue lavado y secado a 60ºC hasta peso constante. El carbono orgánico en la fracción gruesa (COG) se calculó asumiendo que el contenido de carbono era de 4,2 g C kg-1 materia seca (Campbell et al. 1996). El carbono orgánico (COT) y el nitrógeno orgánico (NOT) totales del suelo fueron determinados por Walkley y Black (Nelson, Sommers 1982) y según Kjeldahl (Bremner, Mulvaney 1982), respectivamente. La MOP fue retenida sobre un tamiz de 54 µm de malla, previa dispersión en una solución de hexametafosfato de sodio, según el método descripto por Cambardella y Elliott (1992), determinándose las concentraciones de carbono orgánico (COP) y del nitrógeno orgánico (NOP) particulados por los métodos mencionados arriba. Para la determinación del contenido de nitrógeno de nitratos (N-NO3 -) la extracción se hizo con solución saturada de Ca(OH)2 en agua y se utilizó un electrodo de ión específico (Mahendrappa 1969). La respiración edáfica se evaluó mediante la determinación del desprendimiento del dióxido de carbono (CO2 ) del suelo en laboratorio como índice de actividad de la microflora heterótrofa (Anderson 1982). El nitrógeno de la biomasa microbiana (NBM) se determinó mediante el método de fumigaciónextracción (Brookes et al. 1985). Los resultados obtenidos se analizaron estadísticamente mediante análisis de varianza y se utilizó el test de Tukey para la separación RESULTADOS Y DISCUSION El COT fue significativamente menor en las parcelas con alta frecuencia de fuego respecto a las parcelas con baja y media frecuencia de fuego, en ambas capas de suelo (Figura 1a). Los contenidos de COT en las parcelas de frecuencias media y baja no se diferenciaron estadísticamente entre sí para ninguna de las profundidades. Los contenidos de NOT respondieron de manera similar a los de COT en las diferentes frecuencias de quema (Figura 1b). Uno de los factores que más afecta el balance de la materia orgánica del suelo es la cantidad de sustrato devuelto al sistema (Stevenson 1986). Las reducciones de COT y NOT observadas en la frecuencia alta podrían deberse a la menor reposición de carbono y nitrógeno al suelo debido a la remoción del mantillo y cubierta vegetal producida por las quemas anuales (Ojima et al. 1990) y a una disminución de la biomasa radical de la vegetación, también asociada a la alta frecuencia de fuego (Rice, García 1994). Ojima et al. (1990) no encontraron diferencias en COT y NOT entre los valores iniciales y aquéllos 1 ó 2 años después de una sola quema, sugiriendo que quemas esporádicas o de baja frecuencia no tendrían efecto sobre los contenidos de COT y NOT. En el corto plazo, algunos autores hallaron un aumento del COT del suelo en la capa superficial debido a los aportes de las cenizas (Raison 1979). En todas las frecuencias de fuego, el COP representó entre 35 y 49 % del COT y el NOP representó entre 27 y 52 % del NOT. Estos rangos fueron similares a los obtenidos por 95 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 24 a) 2,5 a a 20 a 12 b a) 8 Media Baja a b -1 NOT (g N kg ) -1 COT (g C kg ) 16 a 2,0 a b Alta b) a a 1,5 b 1,0 0,5 4 0,0 0 0 - 2,5 2,5 - 7,5 0 - 2,5 2,5 - 7,5 Profundidad (cm) Figura 1. Carbono (COT) (a) y nitrógeno (NOT) (b) orgánicos totales a dos profundidades del suelo y para tres frecuencias de quemado de la sabana: alta (anual); media (cada 3 ó 4 años); baja (sin quemar por más de 10 años). Columnas acompañadas por letras distintas para cada profundidad, difieren significativamente (P<0,05). Las barras verticales indican desvío estándar. Figure 1. Total organic carbon (COT), a) and total organic nitrogen (NOT), b) at two soil depths after three fire frequencies. Bars with different letters differ significantly (p<0.05) within each soil depth; error bars show standard deviation. Chan (1997) en Pellustertes Típicos y por Cambardella y Elliot (1992) en un Haplustol Páquico, de climas semiáridos bajo pastizales y sometidos a distintos manejos. Coincidentemente con COT y NOT (Figuras 1a y b), las concentraciones del COP y NOP (Figuras 2a y b) fueron superiores en la capa superficial para todas las frecuencias de fuego, lo que está relacionado con el reciclo de C y N debido a la acumulación de restos vegetales y mantillo en la superficie del suelo, mencionado anteriormente. La frecuencia alta presentó 12 a a 1,2 -1 COP (g C kg ) b c 6 4 2 b) a 1,0 a c 8 NOP (g N kg-1 ) a) 10 0,8 Alta Media Baja b b a 0,6 b ab 0,4 0,2 0 0,0 0 - 2,5 2,5 - 7,5 0 - 2,5 2,5 - 7,5 Profundidad (cm) Figura 2. Carbono (COP) (a) y nitrógeno (NOP) (b) orgánicos particulados a dos profundidades del suelo y para tres frecuencias de quemado de la sabana: alta (anual); media (cada 3 ó 4 años); baja (sin quemar por más de 10 años). Columnas acompañadas por letras distintas para cada profundidad, difieren significativamente (P<0,05). Las barras verticales indican desvío estándar. Figure 2. a) Particulate organic matter (COP), and b) nitrogen (NOP), at two soil depths after three fire frequencies. Bars with different letters differ significantly (p<0.05) within each soil depth; error bars show standard deviation. CC GONZALEZ et al. - Propiedades del suelo y quema de sabanas significativamente menor contenido de COP que las frecuencias media y baja a ambas profundidades, mientras que el contenido de COP de la frecuencia media difirió (P>0,05) del de la baja, sólo en la capa subsuperficial (Figura 2a). No obstante, en la capa superficial, los contenidos de NOP de la frecuencia alta y media fueron significativamente menores que los de la frecuencia baja (Figura 2b). En la capa de suelo superficial, el COP y el COT de la frecuencia alta representaron el 64 y el 68% del COP y COT en la frecuencia baja, respectivamente, presentándose una tendencia similar en la capa subsuperficial (57% y 68%, respectivamente). Esto indica que, en la capa superficial, el efecto del fuego se vería reflejado en igual medida en el COT que en el COP. No obstante, en la capa subsuperficial el COP fue más sensible que el COT al efecto de la alta frecuencia de quemas. Por otro lado, el efecto provocado por las diferentes frecuencias de fuego se visualizó en mayor medida en el NOP que en los contenidos de NOT, ya que en la frecuencia alta éstos representaron el 47 % y el 78 % del NOP y NOT en la frecuencia baja, respectivamente. La misma tendencia se observó en la capa subsuperficial (58 % y 72%, respectivamente). Tanto el COP como el NOP fueron reducidos por quemas anuales aplicadas durante 10 años, siendo el NOP el más afectado. Similares resultados fueron observados cuando se describió el deterioro producido por el impacto de diversos sistemas de uso sobre la calidad del suelo (Chan 1997). El COG de la capa superficial, fue menor en las parcelas con alta frecuencia (0,93 g C kg -1), respecto a las frecuencias media y baja de quemas (1,28 y 1,55 g C kg -1, respectivamente). Esta disminución del COG con la alta frecuencia de fuego contribuiría a explicar las reducciones de COT y COP, ya que la misma representa una parte de los aportes de carbono a partir de la vegetación. Además, estas diferencias en COG por diferentes frecuencias de fuego podrían influenciar el crecimiento de la biota del suelo, al ser fuente de energía para los microorganismos (Seastedt, Ramundo 1990). El NBM fue marcadamente influenciado por la frecuencia de fuego, al igual que la fracción orgánica del suelo (COT, NOT, COG, COP y NOP) (Figura 3). En la capa super- ficial, el contenido de NBM fue significativamente menor (P<0,05) en las parcelas con alta frecuencia de fuego, mientras que las parcelas de frecuencia media y baja no se diferenciaron estadísticamente (P>0,05). Por otro lado, entre 2,5 y 7,5 cm de profundidad, estas dos últimas frecuencias difirieron significativamente entre sí (P<0,05) (Figura 3). La menor concentración de NBM de la alta frecuencia podría deberse a la menor cantidad de sustrato orgánico para el mantenimiento y crecimiento de poblaciones microbianas del suelo observada bajo esta situación (Figuras 1 y 2), resultados que confirmarían lo obtenidos por otros autores (Ojima 1987; Rice, García 1994). Relacionando los valores de los tratamientos de alta con el de baja frecuencia se visualizó una disminución porcentual diferencial en las concentraciones de NOT, NOP y NBM por efecto de las quemas (Figura 4). Las disminuciones de NBM y NOP fueron muy superiores a los registrados para los contenidos totales. Estos resultados confirman los obtenidos por otros autores respecto a la sensibilidad de las diferentes fracciones 40 a 35 NBM (mg N kg -1) 96 a Alta Media 30 a b 25 20 Baja c b 15 10 5 0 0 - 2,5 2,5 - 7,5 Profundidad (cm) Figura 3. Nitrógeno de la biomasa microbiana (NBM) a dos profundidades del suelo y para tres frecuencias de quemado de la sabana: alta (anual); media (cada 3 ó 4 años); baja (sin quemar por más de 10 años). Columnas acompañadas por letras distintas para cada profundidad, difieren significativamente (P<0,05). Las barras verticales indican desvío estándar. Figure 3. Microbial biomass nitrogen (NBM) at two soil depths after three fire frequencies. Bars with different letters differ significantly (p<0.05) within each soil depth; error bars show standard deviation. 97 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 70 Disminución Reladiva (%) NOT NOP NBM 60 50 40 30 20 10 0 0 - 2,5 2,5 - 7,5 Profundidad (cm) Figura 4. Disminución de los contenidos de nitrógeno orgánico total (NOT), nitrógeno orgánico en la fracción particulada (NOP), nitrógeno de la biomasa microbiana (NBM) en el suelo bajo alta frecuencia de quemado de la sabana (anual) relativa a los contenidos observados con baja frecuencia de quemado de la sabana (sin quemar por más de 10 años). Las barras verticales indican desvío estándar. Figure 4. Relative decrease of total organic nitrogen (NOT), organic nitrogen in the particulate fraction (NOP), and microbial biomass nitrogen (NBM) between soils after high- and low-frequency fires. Error bars indicate standard deviation. orgánicas del suelo ante cambios en el manejo de los suelos (Mc Gill et al. 1986; Echeverría et al. 1993; Studdert et al. 1997) e indican que el efecto provocado por las diferentes historias de frecuencia de fuego se ve reflejado en los cambios de las fracciones orgánicas lábiles (NBM y NOP) en mayor medida que en el de NOT. Asimismo, tales cambios fueron más notorios a 0-2,5 cm de profundidad, capa más expuesta al efecto de las variaciones ambientales. Contrariamente a lo esperado, no se detectaron diferencias (P>0,05) de respiración edáfica entre frecuencias de fuego en ninguna de las profundidades evaluadas (Tabla 1). Estos resultados no se corresponden con las cantidades de biomasa microbiana (Figura 3) y de sustrato orgánico (Figuras 1 y 2) discutidos anteriormente. Se podría suponer que existió una eficiencia diferencial en el uso de carbono entre las parcelas con distintas historias de frecuencia de fuego y un cambio en la población microbiana (Nakas, Klein 1980). La relación C/N del suelo de las parcelas con frecuencia anual estuvo en promedio por debajo de los valores de las frecuencias media y baja (Tabla 1), indicando que a través del fuego continuo, las pérdidas de COT superaron a las del NOT. Las relaciones C-CO2/COT de las distintas frecuencias fueron: alta>media>baja (Tabla 1). Esto implica que, además de la reducción del aporte de materia Tabla 1. Respiración edáfica (C-CO2 ), relaciones C-CO2 /carbono orgánico total (COT), relación carbono/nitrógeno (C/N) del suelo obtenidos a dos profundidades del suelo y para tres frecuencias de quemado de la sabana: alta (anual); media (cada 3 ó 4 años); baja (sin quemar por más de 10 años). Los valores seguidos por la misma letra para cada profundidad, no difieren significativamente (P>0,05). Table 1. Soil respiration (CO2 -C), CO2 -C/organic carbon (CO) ratio, and carbon/nitrogen (C/N) ratio of the soil at two depths after three fire frequencies. Values followed by the same letters are not significantly different at p>0.05 (intra-column comparisons). Frecuencia C-CO 2 De Fuego Alta Media Baja 0 - 2,5 2,5 -7,5 C-CO 2/COT Profundidad (cm) 0 - 2,5 C/N 2,5 –7,5 0 - 2,5 2,5 -7,5 --------------------- mg kg-1 -----------------253,5 a 148,2 a 18,87 13,59 252,3 a 122,4 a 13,24 7,65 261,6 a 98,28 a 13,20 6,14 9,33 10,10 10,73 10,68 12,22 11,27 98 CC GONZALEZ et al. - Propiedades del suelo y quema de sabanas 16 a b 8 Baja a a - -1 N-NO3 (mg N kg ) Media a 12 10 Alta a 14 6 4 2 0 0 - 2,5 2,5 - 7,5 Profundidad (cm) Figura 5. Contenido de nitrógeno de nitratos del suelo (N-NO-3 ) obtenido a dos profundidades y para tres frecuencias de quemado de la sabana: alta (anual); media (cada 3 ó 4 años); baja (sin quemar por más de 10 años). Columnas acompañadas por letras distintas para cada profundidad, difieren significativamente (P<0,05). Las barras verticales indican desvío estándar. Figure 5. Nitrate concentrations (NO3 -N) at two soil depths after three fire frequencies. Bars with different letters differ significantly (p<0.05) within each soil depth; error bars show standard deviation. orgánica, quemas aplicadas anualmente a la sabana por más de 10 años pueden haber favorecido la mineralización del carbono del suelo debido a un incremento de sustrato orgánico facilmente descomponible producido por la quema (Rice et al. 1986) y un cambio en la composición de las poblaciones microbianas (Nakas, Klein 1980). Por lo contrario, las parcelas con menor frecuencia de fuego conservaron más carbono orgánico, lo que podría ser resultado de un mayor aporte de sustrato orgánico y menor tasa de mineralización del mismo. Si bien en esta experiencia no se determinaron ni la tasa de mineralización de carbono ni la cantidad presente de los distintos grupos microbianos, el supuesto anterior parece comprensible dado que en la determinación de la respiración edáfica de todos los tratamientos estuvieron sujetos a iguales condiciones de humedad y temperatura en laboratorio, siendo la cantidad y composición del sustrato la única variable para la microflora heterótrofa que está respirando in vitro. Si bien las concentraciones de nitratos para ambas profundidades del suelo fueron más bajas con alta frecuencia de fuego, las diferencias sólo fueron significativas en la capa superficial (Figura 5). Estos resultados estarían relacionados con el balance negativo de nitrógeno en el largo plazo, ya que la menor concentración de N-NO3- bajo frecuencia anual coincidió con un menor contenido de NOT (Figura 1) y de NOP (Figura 2). Ojima (1987) encontró que la mineralización de nitrógeno se incrementó inmediatamente después del fuego, pero disminuyó con quemas frecuentes en el largo plazo. Por otro lado, los contenidos de N-NO3- de las parcelas de frecuencia media y baja no se diferenciaron estadísticamente pero hubo mayor N-NO 3- en las parcelas de frecuencia media. Estos resultados indicarían que el suelo bajo las frecuencias más bajas, al conservar un mayor pool de nitrógeno, estaría en condiciones de proveer una mayor cantidad del nutriente para el E. muticus. En síntesis, las reducciones de las fracciones orgánicas en la capa superficial debido a quemas frecuentes por períodos prolongados, llevaron a una disminución del tamaño y actividad de la microflora, una disminución de la capacidad de mineralización de nutrientes y en consecuencia a una disminución de la de suministrar nutrientes para la sabana. Por otro lado, la frecuencia de quemas similar o inferior a la considerada natural no afectó el reciclo de carbono y nitrógeno en el sistema por conservar más su pool orgánico y, con ello, su capacidad de generar una mayor disponibilidad de nutrientes en el suelo. Si bien los contenidos de carbono y nitrógeno totales fueron modificados por las historias previas de quema, las fracciones lábiles de la materia orgánica del suelo respondieron con mayor sensibilidad, lo que hace que el seguimiento de la evolución de sus variaciones se revele como indicador adecuado de los cambios producidos en la fase orgánica del suelo. Aunque se observaron cambios asociados a la historia de quemas en ambas capas analizadas, aquéllos fueron más notorios de 0 a 2,5 cm de profundidad del suelo, por ser la capa más expuesta al efecto de las variaciones ambientales. Dada la importancia económica de la utilización de los pastizales naturales como Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 recurso forrajero en el Chaco Semiárido, la necesidad de aplicar fuego para aumentar su producción y calidad de forraje y el efecto degradativo del uso indiscriminado del mismo, las evidencias indican que las frecuencias de fuego aplicadas con sentido agronómico en esta sabana deberían ser cercanas a la frecuencia natural. De esta manera, la adecuada prescripción de la quema contribuiría a compatibilizar la productividad del pastizal y el mantenimiento de la calidad del suelo. AGRADECIMIENTOS Se agradece la colaboración recibida de los Ing. Agr. G Lorenz, F Galizzi, L Diaz, S Roldán, y H Echeverría. Asimismo se agradece a la Sta. J Barrientos,y a los Sres J Godoy, H Cáceres por la colaboración en tareas de campo. Este trabajo fue financiado por el Proyecto de Investigación “Uso de la tierra y su efecto en los componentes bióticos de los ecosistemas del Parque Chaqueño Occidental” de la CICYTUNSE y el “Proyecto Ganadero Bovino Regional”, INTA Regional Noreste. REFERENCIAS Alexander M. 1982. Calculating and interpreting forest fire intensities. Can. J. Botany 60: 349357 Anderson JE. 1982. Soil respiration. En: Page AL et al. (eds.). Methods of soil analysis. Part 2, 2nd ed. Agron. Monog 9. Am. Soc. Agronomy. Soil Sci. Soc. Am., Madison, Wisconsin, EEUU. p. 837-871 Boó RM. 1990. Algunos aspectos a considerar en el empleo del fuego. Revista Fac. Agronomía (UNLP).5: 63-80. Bravo SC, Kunst C, Gimenez A, Moglia A. 2001. Fire regime of and Elionurus muticus Spreng, savanna, Western Chaco Region, Argentina. Int. J. Wildland Fire. 10: 65-67 Bremner JM, Mulvaney CS. 1982. Nitrogen total. En: Page AL et al. (ed.) Methods of soil analysis. Part 2, 2nd ed. Agron. Monog 9. Am. Soc. Agronomy Soil Sci. Soc. 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John Wiley & Sons, Inc., New York, New York, EEUU. 380 p. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 101 ABSORCION DE NITROGENO POR CEBADA CERVECERA EN DOS SUELOS DEL SUR BONAERENSE, ARGENTINA MA LAZZARI, MR LANDRISCINI, MA CANTAMUTTO, AM MIGLIERINA, RA ROSELL, FE MÖCKEL, ME ECHAGÜE LAHBIS – Dto. de Agronomía – Universidad Nacional del Sur – 8000 Bahía Blanca – Argentina - Email: alazzari@criba.edu.ar Recibido 1 de marzo de 2001, aceptado 12 de junio de 2001 NITROGEN UPTAKE BY MALTING BARLEY IN TWO SOILS OF SOUTHERN BS.AS. PROVINCE, ARGENTINA Two experiments were carried out to determine the effect of nitrogen on nitrogen uptake and grain nitrogen concentration of barley grown for malting. First, the effects of fertilizer applications at rates of 0 (0N) and 60 kg N ha-1 (60N) were studied in a pot experiment in a glasshouse using urea labelled with 15 N applied at sowing to two soils: Bordenave (B, Typic Haplustoll), and Tres Arroyos (TA, Petrocalcic Argiudoll). Pots were destructively sampled at the fifth leaf, ear emergence, milky kernel and physiological maturity stages. Distribution of 15 N and 14 N in shoots and roots, and in spikes at maturity, were measured. Maximum aerial biomass uptake was usually reached by the time of milky stage, but continued up to maturity in 60N TA. In 60N B there was evidence of losses of fertilizer and soil nitrogen in shoots, but not in roots, in 60N B between milky and maturity stages. Urea increased the spike yield in 60N TA, and the grain nitrogen concentration in 60N B. Simultaneusly, experiments were carried out in the field in both soils, where urea was applied at rates varying from 0 to 90 kg N ha-1 at TA, and from 0 to 75 kg N ha-1 at B. Plants and soils were sampled at the same growth stages of the pot experiment. Soils samples were analyzed for N-NH4 + and N-NO3 - (0-60 cm). In all treatments at TA and 75N at B losses of nitrogen from aerial biomass in the last period of growth were detected. The addition of more than 30 kg N (at TA) or 25 kg N ha-1 (at B) increased the percentage of grain protein to higher levels than accepted for malting. A high nitrogen-supplying power of the soil organic reserves was observed. Key words: Malting barley,15 N-labelled fertilizer, Urea, Typic Haplustoll, Petrocalcic Argiudoll. INTRODUCCION El cultivo de cebada cervecera (Hordeum vulgare L.) se adapta a las condiciones agroecológicas del sur de la Provincia de Buenos Aires donde, en los últimos años, ha vuelto a adquirir importancia económica como consecuencia de una mayor demanda, debido a la instalación de nuevas plantas malteras. El área destinada a este cultivo sólo se incrementará si se cuenta con la tecnología adecuada para asegurar altos rendimientos, buena calidad maltera y bajos costos de producción, siendo la fertilización nitrogenada el rubro que más incide sobre él. El contenido de proteínas del grano es un factor determinante de la calidad maltera. Generalmente, no debe sobrepasar el 12% establecido en el standard de comercialización (Savio 1998). Esto requiere que las aplicaciones de fertilizante nitrogenado produzcan un rendimiento económicamente aceptable y también satisfagan los requerimientos de calidad para la industria maltera, pues de no ser así se produciría un importante quebranto. Los efectos de la fertilización nitrogenada sobre el rendimiento y la calidad de la cebada cervecera se midieron en varios ambientes de la Provincia de Buenos Aires. En el Sudoeste Bonaerense, Ron y Loewy (1996) concluyen que en suelos con altas deficiencias de nitrógeno y fósforo, el fraccionamiento del nitrógeno aplicado fue un recurso adecuado. En cambio, en el norte de la Provincia, en mejores ambientes, la respuesta a la fertilización fue variable en rendimiento, con disminución del peso de los granos y aumento del contenido proteico (Prystupa et al . 1998). Esto pudo deberse a que la concentración de nitrógeno en granos de cebada se eleva cuando se aplica fertilizante nitrogenado en exceso (Lord, 102 MA LAZZARI et al. - Absorción de nitrógeno por cebada cervecera Vaughan 1987) ya que sólo ocurren aumentos significativos de las concentraciones de nitrógeno en los granos con dosis superiores a aquellas que porporcionan un incremento del rendimiento (Gallagher et al. 1987). Los fertilizantes inorgánicos presentan, en el perfil de suelo, una dinámica que está influenciada por la disponibilidad de agua durante el período de crecimiento del cultivo, o sea por las condiciones ambientales y edáficas. En el caso de la cebada cervecera, se vió que una alta disponibilidad de nitrógeno en condiciones adversas (sequía) ocasionó incrementos de las proteínas de los granos (Booncho et al. 1998). Por lo expuesto, para fertilizar racionalmente, es necesario conocer la absorción y el destino del nitrógeno del fertilizante durante el desarrollo de la planta. La técnica isotópica de 15N, junto con la extracción frecuente de muestras de plantas, proporciona una información directa sobre el uso y removilización del nitrógeno del fertilizante (Carter, Rennie 1987). Los ensayos en macetas de bajo costo de 15 N permiten evaluar, bajo iguales condiciones ambientales y de humedad, diferencias ocasionadas por el efecto del suelo. Sin embargo, para evaluar la respuesta de rendimiento y calidad del cultivo a la aplicación de nitrógeno, es necesario la conducción de ensayos de campo. El primer objetivo de esta investigación fue estudiar, bajo condiciones controladas, los efectos de la aplicación de nitrógeno de 15urea sobre la absorción por la planta, cultivada en suelos de diferentes zonas cebaderas de la Provincia de Buenos Aires. El segundo objetivo fue evaluar, en los mismos suelos, en condiciones de campo, la respuesta del rendimiento y la calidad del cultivo con diferentes dosis de nitrógeno. MATERIALES Y METODOS Ensayo en invernáculo La experiencia se realizó bajo longitud del día normal, entre julio y noviembre de 1998. Las plantas de cebada cervecera, cultivar Quilmes Palomar, crecieron en macetas que contuvieron 6 kg de suelo Haplustol Típico (INTA, Bordenave) o Argiudol Petrocálcico (Barrow, Tres Arroyos), el cual fue previamente homogeneizado. Las propiedades de los suelos se presentan en la Tabla 1. Se adicionó superfosfato triple, a razón de 20 kg P ha-1 , a todas las macetas. El 9 de agosto de 1998 se sembró la cebada (6 plantas por maceta). Seguidamente, se adicionaron 10 mL de solución acuosa de urea marcada (188 mg N por maceta, equivalente a 60 kg N ha-1 , con 9,811 % a. e. 15 N) a la mitad de las macetas de cada suelo. Posteriormente, se adicionaron 100 mL de agua a todas las macetas. Las mismas se regaron frecuentemente hasta la emergencia de las espigas y luego diariamente hasta la madurez fisiológica de las plantas. El diseño experimental fue completamente aleatorizado con cinco réplicas y consistió de dos suelos (Bordenave, B y Tres Arroyos, TA), dos dosis de nitrógeno (0N, sin adición de nitrógeno y 60N, equivalente a 60 kg N ha-1 ), y cuatro momentos de extracción de muestras: 69 días desde la siembra (DDS), macollaje (Zadoks: 1.5); 81 DDS, espigazón (Z: 4.9); 98 DDS, grano lechoso (Z: 7.5) y 116 DDS, madurez fisiológica (Z: 8.9) (Zadoks et Tabla 1. Principales características de los suelos estudiados (0-20 cm). Table 1. Selected properties of the soils studied (0-20 cm). Suelo pH PE CO NT N-NO 3 - N-NH4 + Textura Arena Limo -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 mg kg kg ha mg kg kg ha Arc. % (1:2,5) mg kg g kg g kg T. Arroyos 5,6 8 20,0 1,62 16 38 13 31 34 36 30 Bordenave 6,6 42 17,2 1,38 18 43 8 20 69 13 18 PE: Fósforo extractable, Bray-Kurtz CO: Carbono orgánico, combustión seca (LECO) NT: Nitrógeno total, Kjeldhal N-NO3- y NH4+: extracción con 2M KCl y destilación. Textura: hidrómetro PE: Extractable Phosphorus, Bray-Kurtz CO: Organic Carbon, dry combustion (LECO) NT: Total Nitrogen, Kjeldhal N-NO3- y NH4+: extraction with 2M KCl and destilation. Texture: hidrometer 103 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 al.,1974). En cada una de ellas se retiraron, al azar, cinco macetas de cada suelo y tratamiento, se cosechó la biomasa aérea y se extrajeron manualmente las raíces, las cuales se lavaron suavemente con agua destilada. En el último muestreo, la biomasa aérea se separó en paja y espigas. Las muestras se secaron (70°C), pesaron, molieron, tamizaron (0,85 mm) y analizaron para nitrógeno total (macro Kjeldahl y adaptación, Aigner 1998). La relación 15 N/14 N se determinó con espectrómetro de emisión JASCO, modelo N150 (Japón), utilizando previamente el método de Dumas (Fiedler, Proksch 1975) para la obtención del gas N2 en el tubo de descarga. De dicha relación se calculó la proporción de nitrógeno marcado y no marcado absorbida por el cultivo. Los datos se evaluaron estadísticamente por análisis de rango estudentizado Tukey, para la comparación de las medias. Se usó el test de Student para la comparación de las medias de a pares. Ensayo de campo En los mismos sitios donde se extrajeron los suelos para la experiencia en invernáculo, se realizaron los ensayos de campo (TA y B). Empleando un diseño en bloques completamente aleatorizados con 4 réplicas, se sembró la cebada cervecera en forma simultánea con la aplicación, en líneas, de una dosis de 20 kg P ha-1 (superfosfato triple). Ambos ensayos se realizaron en campos experimentales (CHEI BARROW y EEA INTABordenave), la labranza fue conservacionista y con agricultura continua. El área de las parcelas fue de 14 m2 y la densidad de siembra fue de 280 semillas viables m-2 . Las dosis de nitrógeno fueron, en TA: Testigo (0N); 30 kg N (30N), 60 kg N (60N) y 90 kg N ha-1 (90N). En B: Testigo (0N); 25 kg N (25N), 50 kg N (50N) y 75 kg N ha-1 (75N). En los mismos estadios mencionados en la experiencia en invernáculo, se extrajeron muestras de vegetal (2 surcos de 50 cm), las que fueron secadas a 70°C, pesadas, molidas y tamizadas por 0,85 mm. En ellas se determinaron la materia seca de la biomasa aérea total, de las espigas y la respectiva concentración de nitrógeno (Bremner 1996). En el último estadio se determinaron, además, el rendimiento de granos y sus componentes, el porcentaje de proteínas y el índice de cosecha (IC). Simultáneamente a la extracción de las muestras de vegetal, se extrajeron muestras de suelo de todas las parcelas (dos por TRES ARROYOS 0N TRES ARROYOS 60N 300 N (mg mac.-1) 300 250 250 200 150 b bc c 100 50 200 a 150 a b b a 50 0 0 0 35 69 81 98 116 0 35 BORDENAVE 60N a 200 b 200 c 100 c b 98 116 250 bc 150 81 300 -1 250 69 BORDENAVE 0N 300 N (mg mac. ) b b 100 a a a b a a 150 b b 100 50 50 0 0 35 69 81 DDS NDDF NDDS 98 116 0 0 35 69 DDS81 NDDS 98 116 Figura 1. Absorción de nitrógeno del fertilizante (NDDF) y del suelo (NDDS) por la biomasa aérea de cebada cervecera, en diferentes estadios del ciclo, crecida en macetas, con aplicación (60N) y sin aplicación de urea marcada (0N). DDS: días desde la siembra. Letras diferentes indican diferencias significativas (P<0,05). Figure 1. Nitrogen uptake from fertilizer (NDDF) and soil (NDDS) of the aerial biomass, over the growing season, in malting barley grown in pots with (60N) and without (0N) labelled urea application. DDS: days after seeding. Different letters indicate significantly differences (P<0,05). 104 MA LAZZARI et al. - Absorción de nitrógeno por cebada cervecera parcela), a las profundidades 0-20, 20-40 y 40-60 cm, las que se analizaron inmediatamente para la humedad actual y guardaron en refrigerador hasta el análisis de N-NO3 - y N-NH4 +. Estas formas de nitrógeno inorgánico fueron extraídas con 2N KCl y determinadas por destilación con arrastre de vapor, con MgO y aleación Devarda. (Mulvaney 1996). Las variables se analizaron por ANVA simple para cada fecha (combinación de distintas dosis y momentos de aplicación, P<0,05) y, cuando se detectaron diferencias, las medias se compararon con el test de Tukey. se observó una pérdida significativa de nitrógeno entre ese momento y madurez fisiológica, probablemente debido a una volatilización de amoníaco desde las hojas senescentes (McTaggart, Smith 1995), más que a una pérdida de nitrógeno por exudación de las raíces que no fue detectada (Figura 2). La absorción inicial de nitrógeno por la biomasa aérea de las plantas 60N de TA fue más baja que en 60N de B (P<0,05), y continuó así hasta el final del ciclo, lo que probablemente se debió a una menor disponibilidad del agua del suelo (el punto de marchitez permanente de TA es mayor que el de B, datos no mostrados). Otra posible razón podría ser la inmovilización del nitrógeno del fertilizante, que se compensó parcialmente con una mayor absorción de nitrógeno del suelo en el último período de desarrollo (96-116 DDS), como puede observarse en la Figura 1. Tampoco se observaron en ese período pérdidas de nitrógeno desde la biomasa aérea. En los dos suelos la fertilización RESULTADOS Y DISCUSION Ensayo en invernáculo Sin fertilizante, la absorción de nitrógeno por la biomasa aérea de las plantas ocurrió principalmente en la primera parte del ciclo del cultivo (0-69 DDS) y la máxima acumulación se alcanzó en el estadio de grano lechoso (Figura 1). En el suelo B con 60N, la absorción de nitrógeno (especialmente del suelo) por las plantas entre espigazón y grano lechoso fue de gran magnitud. Posteriormente, TRES ARROYOS 60N N (mg mac.-1 ) 40 30 30 20 10 a b a a a a 20 b ab a a a b 10 0 0 0 35 69 81 98 116 BORDENAVE 60N 40 N (mg mac.-1 ) TRES ARROYOS 0N 40 a 30 a 0 35 30 b 81 a 20 20 b 10 b ab a 81 98 116 98 116 BORDENAVE 0N 40 a 69 b a a 10 0 0 0 35 69 DDS NDDF NDDS 0 35 69 DDS81 98 116 NDDS Figura 2. Absorción de nitrógeno del fertilizante (NDDF) y del suelo (NDDS) por las raíces de cebada cervecera, en diferentes estadios del ciclo, crecida en macetas, con aplicación (60N) y sin aplicación de urea marcada (0N). DDS: días desde la siembra. Letras diferentes indican diferencias significativas (P<0,05). Figure 2. Nitrogen uptake from fertilizer (NDDF) and soil (NDDS) of roots, over the malting barley growing season, grown in pots with (60N) and without (0N) labelled urea application. DDS: days after seeding. Different letters indicate significantly differences (P<0,05). 105 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 nitrogenada ocasionó un incremento del nitrógeno absorbido en la biomasa aérea de la cebada y la absorción de nitrógeno en ambos fue superior al aportado por la fertilización (P<0,05). Inicialmente, la tasa de absorción de nitrógeno por las raíces fue superior a la tasa de acumulación de nitrógeno por la biomasa aérea (Figura 2). Se observó un decrecimiento significativo de nitrógeno en las raíces, en el estadio de espigazón, en los tratamientos 0N y 60N B, y 60N TA, lo que podría deberse al transporte de asimilados desde las raíces a los granos en desarrollo, a la descomposición de raíces viejas o a una combinación de ambos procesos. Desde macollaje, se observó una tendencia de disminución de la absorción de nitrógeno del fertilizante por las raíces de 60N TA, lo que tendría relación directa con la inmovilización mencionada anteriormente y, quizás, con una posible fijación de NH4+ . En cambio, en el suelo B las raíces mantuvieron una tendencia de aumento del contenido de nitrógeno del fertilizante hasta madurez. 0N 30N - -1 N-NO3 (kg ha ) 350 60N 90N 300 250 250 200 200 150 150 100 100 50 50 50N 75N BORDENAVE 0 30 0N 200 -1 25N 350 TRES ARROYOS 0 + 0N 300 0 60 90 30N 120 60N 150 0 30 200 TRES ARROYOS 60 0N 90N 160 N-NH4 , (kg ha ) En madurez fisiológica, el porcentaje de nitrógeno derivado del fertilizante (%NDDF) en las espigas, paja y raíces de las plantas de 60N TA fue 46, 40 y 26%, respectivamente. En las plantas de 60N B fue 38, 43 y 30%, respectivamente, lo que sugeriría que en este suelo hubo una menor removilización de nitrógeno del fertilizante hacia el grano. Sin la aplicación de nitrógeno, los dos suelos brindaron rendimientos similares de espigas, con similares porcentajes de proteínas en sus granos (12,7%, promedio). La aplicación de nitrógeno en TA produjo un aumento significativo del rendimiento de las espigas (P<0,05). Mientras que en el suelo B, produjo un aumento significativo de la concentración de proteínas en sus granos (13,6%). Por último, la eficiencia de uso del nitrógeno del fertilizante (% EUN) fue baja en los dos suelos. En el suelo B la biomasa aérea recuperó significativamente mayor proporción: el 48% en la biomasa aérea y el 10% en las raíces, contra 38 y 2,7% de recuperación que 90 25N 120 50N 150 75N BORDENAVE 160 120 120 80 80 40 40 0 0 0 30 60 90 DDS 120 150 0 30 60 90 120 150 DDS Figura 3: Dinámica estacional del nitrógeno mineral de los suelos (0-60 cm) en los estadios de siembra, 5° hoja, espigazón, grano lechoso y madurez fisiológica de la cebada cervecera. DDS: días desde la siembra. Figure 3: Dynamic of mineral nitrogen in soils (0-60 cm) at seeding, fifth leaf, ear emergence, milky kernel and physiological maturity stages of malting barley. DDS: days after seeding. 106 MA LAZZARI et al. - Absorción de nitrógeno por cebada cervecera brindaron las plantas fertilizadas de TA. Estos porcentajes fueron superiores a los calculados por el método de la diferencia (entre el rendimiento de nitrógeno del tratamiento 60N y del 0N), a saber: 30 y 3,9% para la biomasa aérea y raíces de B, respectivamente; 20 y 1% para la biomasa y raíces de TA, respectivamente. Estas diferencias se debieron a que la absorción de nitrógeno del suelo por parte de las plantas del tratamiento 60N fue menor que las del tratamiento ON, donde las reservas de nitrógeno eran superiores al del fertilizante adicionado. Ensayo de campo La disponibilidad de nitrógeno inicial (Tabla 1 y Figura 3) fue alta en ambos suelos, con una contribución similar de N-NO3- y de N-NH4+ , y con contenidos superiores en TA. En todos los tratamientos del ensayo se observó una tendencia ascendente en el contenido de nitrógeno de la biomasa aérea hasta grano lechoso y de allí, una tendencia descendente hasta madurez. (Tabla 2). Esta, pudo deberse a pérdidas desde las hojas senescentes, a pérdida de hojas secas durante y después de la extracción de muestras, y a removilización hacia los granos. El período de mayor acumulación de nitrógeno se produjo entre los estadios fenológicos macollaje y espigazón. Los datos de la cosecha no mostraron diferencias significativas en la absorción de nitrógeno entre tratamientos, ya sea por la parte aérea o por las espigas. En Bordenave, sólo se observó una disminución (estadísticamente no analizada) del ritmo de absorción de nitrógeno entre los estadios grano lechoso y madurez, en el tratamiento 75N. En los tratamientos fertilizados, la mayor acumulación también ocurrió entre macollaje y espigazón. Tampoco en la cosecha se observaron diferencias significativas en la absorción de nitrógeno por la biomasa aérea o las espigas, entre tratamientos (Tabla 2). En ninguno de los dos sitios se observaron diferencias significativas en el rendimiento de granos, en el peso de mil granos ni en el IC por efecto de la fertilización (Tabla 3). Además, B brindó rendimientos superiores a los respectivos valores de TA, donde el IC fue más alto. El agregado de más de 30 kg N (en TA) o 25 kg N ha-1 (en B) aumentó el porcentaje de las proteínas del grano a niveles superiores al aceptado para el malteo (P<0,05). Del análisis de los testigos (0N) surge que, en macollaje, el nivel de N-NO3- de B bajó en una cantidad igual a la absorbida por el cultivo y no se detectó N-NH 4 + , coincidentemente con una baja precipitación ocurrida en este primer período que no habría favorecido la mineralización de la materia orgánica del suelo. En TA, habría ocurrido algo similar, pero las plantas pudieron absorber NNO3- en una cantidad mucho menor a su oferta. En el período macollaje-espigazón (46-91 DDS), la lluvia de 50 mm en B favoreció la mineralización y posterior nitrificación. También esto ocurrió en TA, pero con tres veces más de lluvia (170 mm, 59-97 DDS). En el período espigazón-grano lechoso (97-118 DDS y 91-113 DDS en TA y B, respectivamente), una menor precipitación en TA y una mayor temperatura ambiental no alteraron los procesos que proporcionan nitrógeno disponible al suelo. Hubo una tendencia descendente de la absorción de nitrógeno por las plantas, con gran cantidad de las dos formas de nitrógeno remanentes en el suelo. En el mismo período, en cambio, los 111 mm de lluvia caídos en B, habrían favorecido una mayor nitrificación del NH4 + (aumento de N-NO3-), y/o inmovilización por los microorganismos del suelo (disminución de N-NH4+ ). En el momento de la cosecha, el suelo TA quedó con 21% de N-NO3- y 41% de NNH4+ respecto a sus niveles iniciales (0-60 cm). En cambio, B quedó con 52% de N-NO3- y 71% de N-NH4+ . En los tratamientos fertilizados de TA, la cantidad de N-NH4+ en el estadio de macollaje reflejó la hidrólisis reciente de la urea, que no se halló en B (salvo en 75N), posiblemente porque a los 46 DDS toda la urea fue inmovilizada y/o nitrificada. Llama la atención el gran contenido de N-NO3- en 60 y 90N de TA, en el estadio de macollaje, y su marcado descenso posterior. No debería descartarse que la lluvia de 170 mm, en el período macollajeespigazón, hubiera ocasionado una situación de restringida disponibilidad de O2 que indujera a una pérdida por desnitrificación, dado que la disminución de N-NO3- en ese período fue mucho más grande que la absorción de nitrógeno por el cultivo. Sin embargo, a pesar 107 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Tabla 2. Contenido de nitrógeno en tallos-hojas y espigas de cebada cervecera, en diferentes estadios del ciclo. (kg ha-1 ) (T + H: tallos-hojas). Table 2. Nitrogen content in stems-leaves and spikes of malting barley at different growth stages (kg ha-1 ). (T+H: stems–leaves). Tabla 3. Rendimiento de granos, contenido proteico, peso de 1000 granos e índice de cosecha (IC) de la cebada cervecera. Table 3. Grain yield, grain protein, weight 1000 grains and harvest index (IC) of malting barley. Tratamiento DDS Macollaje T + H. 59 Espigazón T + H. 97 Espigas Total Grano lechoso T + H. 118 Espigas Total Madurez fisiológica T+H 139 Espigas Total Macollaje T + H. 46 Espigazón T + H. 91 Espigas Total Grano lechoso T + H. 113 Espigas Total Madurez fisiológica T+H 126 Espigas Total TRATAMIENTOS 0N 30N Tres Arroyos -1 kg ha 60N 90N 31,6 a 38,0 a 29,7 a 25,5 a 80,6 a 15,8 a 96,4 63,1 a 17,2 a 80,3 65,6 a 13,9 a 79,5 73,4 a 19,2 a 92,6 37,0 a 80,8 a 117,8 30,1 a 88,2 a 118,3 36,0 a 80,9 a 116,9 32,2 a 86,8 a 119,1 16,0a 15,3 a 56,4ab 52,2 a 72,4 67,5 Bordenave -1 kgha 17,7 a 73,9 ab 81,2 18,1 a 79,2 ab 97,3 34,3 a 35,2 a 40,2 a 36,4 a 52,0 a 19,7 a 71,7 58,3 a 30,7 a 82,9 65,6 a 21,6 a 87,2 79,9 a 29,7 a 109,6 26,3 a 65,1a 91,4 23,3 a 61,3a 84,6 28,3 a 74,7a 103,1 36,3 a 124,4 b 160,7 16,2ab 79,1 a 95,3 14,6 ab 85,5 a 100,1 29,5 b 95,1 a 124,6 19,5 ab 86,8 a 106,4 En cada localidad letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (P<0,05). que este suelo soportó fluctuaciones pluviométricas más grandes que B, se observó una menor variación estacional de los niveles de las dos formas de nitrógeno disponible. CONCLUSIONES Los resultados del ensayo en invernáculo indican que, bajo condiciones de buena humedad del suelo durante todo el ciclo del cultivo e iguales condiciones ambientales, existiría un sustancial poder de suministro de nitrógeno de las reservas de los suelos utilizados en la experiencia, al menos para producir cebada de calidad para malteo. A su vez, las plantas responderían en forma diferente a la absorción y removilización del nitrógeno del fertilizante. En Tres Arroyos la absorción de nitrógeno continuó hasta madurez, mientras que en Bordenave las plantas sufrieron Rendimiento kg ha 0N 30N 60N 90N 0N 25N 50N 75N Proteína Tres Arroyos % -1 3362 a 2768 a 3430 a 3303 a 9,6 a 10,7 ab 12,3 bc 13,7 cd Bordenave 4062 a 11,0 a 4253 a 11,4 ab 3954 a 13,7 b 3810 a 13,2 ab Peso 1000 IC g 38,83 a 34,38 a 36,82 a 35,95 a 0,49 0,41 0,48 0,42 38,0 a 36,5 a 34,6 a 35,4 a 0,31 0,36 0,32 0,31 En cada localidad letras diferentes en la misma columna denotan diferencia significativa (P<0,05) pérdidas de nitrógeno en el último período de desarrollo. Esto tendría relación directa con la velocidad de la planta para usar el agua disponible del suelo y con el nitrógeno disponible que aún permanece en el mismo, aspectos que estarían íntimamente relacionados con el turnover mineralizacióninmovilización y su interacción con la textura del suelo. También en los ensayos de campo, la cebada sin fertilizar acumuló una gran cantidad de nitrógeno, tempranamente en su ciclo de crecimiento, debido al manejo adecuado del suelo previo a la siembra, sin diferenciarse de los tratamientos fertilizados. Esto se debería a la alta disponibilidad inicial de nitrógeno de ambos suelos, a pesar de las diferencias climáticas entre sitios. Consecuentemente, la eficiencia de uso del nitrógeno del fertilizante fue, en general, muy baja y la adición de urea no aumentó significativamente los rendimientos. La adición de más de 30 kg en TA ó 25 kg N ha-1 en B, sólo favoreció un incremento de la concentración de las proteínas de los granos de cebada. AGRADECIMIENTOS Este trabajo fue financiado con fondos aportados por la ANPCyT (PICT 97 N° 08-00061), el CONICET (PIP N° 0280/98), y la UNS (PGIC 24/A 068). Los autores agradecen la colaboración de T. Loewy (EEA del INTA, 108 MA LAZZARI et al. - Absorción de nitrógeno por cebada cervecera Bordenave), de R. Bergh (MAGyA del INTA, Barrow) y de la empresa CARGILL S.A. REFERENCIAS Aigner M. 1998. Handbook on quality assurance measures applied in total N and 15 N plant analysis. Soil Science Unit, IAEA Seibersdorf Laboratories, Austria. 67 pp. Bremner JM. 1996. Nitrogen - Total. pp.1085-1123. En: Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Sparks DL (Eds.), SSSA-ASA, Madison, Winsconsin, USA. Booncho S, Fukai S, Hetherington SE. 1998. Barley yield and grain protein concentration as affected by assimilate and nitrogen availability. Aust. J. Agric. Res. 49: 695-706, Carter MR, Rennie DA. 1987. Effects of tillage on deposition and utilization of 15 N residual fertilizar. Soil & Tillage Research 9:33-43. Fiedler R, Prokch G. 1985. The determination of 15 N by emission and mass spectrometry in biological analysis: A review. Anal. Chim. Acta 78: 1-62. Gallagher EJ, Doyle A, Dilworth D. 1987. Effect of management practices on aspects of cereal yield and quality. 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This work was conduced to evaluate the response of corn to B and Zn applications, relating these responses to its leaf concentration and soil availability. During 1996-2000 fertilization trials were carried out with B in ten locations and with Zn in fourteen locations of the northern pampean region. Increasing rates of B (0 to 1.5 kg ha-1 as sodium borate foliar spray at V4-5 stage ) and of Zn (0 to 6 kg ha-1 as oxisulfate in the sowing line) were applied separately, on high potential yielding corn crops. Results differed among trials since only three of the ten, and five of the fourteen sites where either B or Zn were applied respectively, showed significant differences among the check and treated plots; a site proportion that was not related to soil nutrient availability. For the sites with significant responses, the grain increase was 0,78 and 0,74 Mg ha,-1 obtained with 0,5 and 4 kg of B and Zn ha-1 respectively. Key words: Optimum rates, B and Zn soil availability, Mehlich 3, Pampean Region of Argentina INTRODUCCION La fertilización con micronutrientes no es una práctica muy difundida en la Argentina a diferencia de otros países de alta producción agrícola unitaria. Esto último se explicaría en parte por la buena oferta de micronutrientes del suelo, que generalmente excede los umbrales de suficiencia. (Sillanpaa 1982). No obstante, el aumento de los rendimientos como resultado del mayor uso de fertilizantes e híbridos o variedades de mayor potencial de rendimiento en la última década hacen que cada vez sea más frecuente encontrar respuesta al agregado de estos elementos menores (Andrade et al. 2000). El boro (B) y el zinc (Zn) se mencionan entre los micronutrientes mas a menudo citados como factibles de producir disminuciones de rendimientos en situaciones de deficiencias y, a su vez, relativamente fáciles de corregir por medio de fertilizaciones logrando aumentos económicos de rendimientos. En un relevamiento realizado por Ratto de Míguez y Fatta (1990) en la zona norte de la Región Pampeana se determinó que el 30 % y 20 % de las muestras analizadas estuvieron por debajo del rengo de suficiencia para B y Zn respectivamente., confirmaron que el B y el Zn se encuentran entre aquellos mas frecuentemente limitantes. En el área agrícola de Entre Ríos, otro relevamiento reciente realizados sobre muestras de suelos de lotes de productores indicó que cerca del 70 % y 30% de muestras presentaron valores deficientes a muy deficientes de B y Zn respectivamente (Quintero et al. 2000). El B es uno de los micronutrientes que provoca deficiencias mas frecuentes en cultivos como el maíz (Gupta 1979). Asimismo, el Zn es uno de los mas asociados a la producción de maíz (Maddoni et al. 1999). Además de la disponibilidad en el suelo, la fertilización con dosis altas de fósforo, en especial en bandas, puede inducir una deficiencia de Zn al cultivo (Gregory, Frink 1995). En planteos intensivos de producción de maíz con altos niveles de fertilización con nitrógeno, fósforo y azufre, y a veces con riego complementario, los niveles frecuentemente subóptimos de B y Zn en el suelo, podrían 110 RJ MELGAR et al. - Fertilización de maíz con boro y zinc eal que resulta entre 77 y 91 mil plantas por hectárea. La localización del sitio, y algunas características agronómicas de los cultivos de maíz se presentan en la Tabla 1. Los suelos donde se desarrollaron los ensayos corresponden al Gran Grupo de los Argiudoles Típicos (SAGyP, INTA 1989). En la Tabla 1 se muestran los principales parámetros edáficos de los lotes de producción donde se instalaron ensayos. Los suelos de cada ensayo fueron caracterizados por muestras compuestas de la capa superficial (0-20 cm)‚ en 20 puntos de muestreo elegidos al azar, tomadas antes de la siembra. El análisis de laboratorio fue realizado sobre muestras secas al aire y tamizadas por 2 mm. El Carbono del suelo fue evaluado por el método de combustión húmeda (Nelson, Sommers 1982) y el pH por potenciometría en una suspensión acuosa 1:1. La determinación de la capacidad de intercambio catiónico y de B, Zn y P disponibles se efectuó con el extractante Mehlich 3, en relación 1:20, determinándose los elementos por espectrometría de inducción de plasma (ICP), (Jones, Case 1990). En la tabla 1 se muestran los principales parámetros edáficos de los lotes de producción donde se instalaron los ensayos. limitar la expresión del rendimiento de los híbridos de maíz de alto potencial, y determinar aumentos de la producción, por el agregado de esos micronutrientes. El objetivo del presente trabajo fue determinar la respuesta del cultivo de maíz al agregado de B y Zn, en ambientes de alto potencial de rendimiento de la región maicera núcleo y relacionar dicha respuesta con el contenido de nutrientes en la hoja de la espiga con los niveles de disponibilidad de B y Zn en el suelo a la siembra. MATERIALES Y METODOS El trabajo fue llevado a cabo en catorce localidades, en campos de productores de la zona maicera núcleo (noreste la provincia de Buenos Aires y sur de Santa Fe) durante las campañas 1996-97 y 2000-2001. La respuesta a B se evaluó en diez ensayos y la de Zn en catorce ensayos. En todos los lotes y tratamientos se aplicó fósforo a la siembra y nitrógeno cuando el cultivo de maíz presentaba entre 4 y 6 hojas desarrolladas. El nitrógeno se incorporó con escardillo. Los ensayos se instalaron en aquellos lotes que recibieron un manejo y aplicación de tecnologías capaces de generar maíces de alto rendimiento. La siembra se realizó durante el mes de septiembre u octubre, dependiendo de la localidad, con densidades de plantación acordes a planteos de alto nivel de producción, entre 5,5 y 6,5 semillas por metro lin- Diseño experimental y descripción de los tratamientos En todos los ensayos se establecieron tratamientos de dosis crecientes de B y de Zn o solo Tabla 1. Principales características agronómicas y manejo de los ensayos y de los suelos (0-20cm). Table 1. Main agronomic and crop management characteristics of the trials and soil properties. Sitio Condiciones de manejo Siembra Híbrido Antecesor N Fecha Fertilización P B aplicado kg.ha -1 Fecha Características del suelo pH MO P B CIC –1 cmol kg Zn -1 % mg.kg Campaña 1996/97 Junín Gral. Rojo 9 de Julio Teodelina Pergamino 18-Oct 30-Oct 16-Sep 03-Oct 03-Oct Nidera 950 Dekalb 752 Pioneer 3162 TX 3162 Morgan M-4 Maíz Soja Girasol Soja Maíz 160 160 160 160 160 15 15 15 15 15 20-Nov 10-Dic 14-Nov 21-Nov 11-Nov 14.0 20.1 14.7 16.9 15.9 6.3 6.2 6.3 6.1 6.3 2.5 3.0 2.7 2.8 2.9 65.0 19.0 20.0 31.0 26.0 0.8 0.8 0.8 0.5 0.2 2.1 0.7 1.4 1.4 1.4 Campaña 1997/98 Arequito Santa Teresa Pergamino 09-Oct 13-Sep 02-Oct Dekalb 4F37 Dekalb 752 Nidera 924 Soja Soja Girasol 60 60 75 10 5 6 14-Nov 18-Nov 21-Nov 15.0 12.8 14.5 5.8 5.4 6.3 2.1 3.0 2.1 15.0 7.0 32.0 0.1 0.1 0.3 0.7 0.8 2.1 Campaña 1998/99 Santa Teresa Firmat 11-Sep 15-Oct Cargill TRI 92 Cargill TRI 92 Soja Soja 100 100 26 26 9-Nov 22-Nov 13.1 12.7 5.9 6.2 3.1 2.5 5.2 9.8 0.1 0.1 1.3 2.1 Campaña 1999/00 25 de Mayo 30-Sep Dekalb 757 Soja 46 6 -- 12.0 5.8 2.2 4.0 0.1 2.1 Campaña 2000/01 Bragado Arequito Pergamino 18-Sep 23-Sep 25-Sep Dekalb 752 Nidera 924 ACA 929 Soja Soja Soja 150 150 150 35 35 35 ---- 13.7 15.8 14.1 5.6 5.8 6.2 3.0 2.5 3.6 10.0 22.0 21.0 0.1 0.3 0.2 2.1 1.3 1.7 Tabla 2. Rendimientos promedio de los tratamientos y resumen del análisis estadístico de cada ensayo. Table 2. Average treatment yield and statistics summary of each trial. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 111 112 RJ MELGAR et al. - Fertilización de maíz con boro y zinc de Zn, en un diseño de bloques completos al azar. Excepto en el ensayo del sitio 1, que tuvo tres, todos los demás tuvieron cuatro repeticiones. Se incluyó, además, un testigo sin aplicación de micronutrientes Estos tratamientos fueron aplicados en parcelas que tenían 7 surcos (4,9 m) de 10 m de largo (49 m2 ). Excepto en los sitios 9 y 10 donde se aplicaron solo dos dosis de cada micronutriente (1.0 y 1.5 kg de B ha-1 y 2 y 4 kg de Zn ha-1 ), en el resto de las localidades comprendieron tres dosis de B (0.5, 1.0 y 1.5 kg ha-1 ) y tres de Zn (2, 4 y 6 kg ha-1 ). La fertilización con B se realizó por vía foliar, como borato sódico pentahidratado (17.4 % de B Na 2 B 8 O 13 .4H2 O), al comienzo del desarrollo vegetativo, cuando los cultivos tenían entre 4 y 5 hojas desarrolladas (V-4/5). La aplicación se realizó con un pulverizador manual con un caudal de 200 l ha-1 .Las dosis de Zn fueron aplicadas a la siembra junto a la línea de siembra, como una mezcla física de fosfato diamónico y oxisulfato de Zn (30 %). En 25 de Mayo (1999-00), el oxisulfato de Zn (40 % ) fue aplicado al voleo e incorporado con el último disco. En los ensayos 11 a 14 no se incluyeron los tratamientos de B, pero los tratamientos de Zn fueron idénticos a los de los ensayos 1 al 8. El contenido de B y Zn en los tejidos se determinó en muestras compuestas por tratamiento, de los sitios 1 al 8, al principio de la floración (R-1, emisión de barbas). Se realizó un muestreo de la hoja opuesta a la espiga del tratamiento testigo y del nivel medio de aplicación de B (1 kg ha-1 ) y de Zn (4 kg ha-1 ), recolectándose 20 hojas de cada repetición. Los análisis se realizaron por digestión de las muestras con una mezcla de H2 SO 4 concentrado y H2 O2 , determinando los elementos por espectrometría de inducción de plasma (Jones, Case 1990). Las determinaciones analíticas de suelos y plantas se realizaron en Spectrum Analytic Inc. (Ohio, EE.UU.) A la madurez fisiológica, se realizó la cosecha manual del cultivo contando y recolectando las espigas de un área de 10 m 2 de dos surcos centrales de cada parcela. Los rendimientos se refirieron en Mg de grano ha-1 a la humedad comercial (140 g kg-1 de agua). Análisis estadístico Los datos de rendimiento fueron analizados combinando los sitios experimentales para cada nutriente y luego individualmente para cada ensayo. Los resultados fueron analizados mediante el procedimiento de modelos lineares generales (SAS Institute, 1999). Las respuestas a B y Zn se ajustaron al modelo lineal y meseta descrito por Anderson y Nelson (1987), y las ecuaciones que describen la respuesta del cultivo fueron desarrolladas por procedimientos comunes de regresión. RESULTADOS Y DISCUSION Ninguno de los catorce ensayos presentados en la Tabla 2, sufrió condiciones climáticas adversas que hubieran afectado severamente sus rendimientos. En tres de los diez ensayos se verificaron incrementos de rendimientos significativos por la aplicación de B, así como en cinco de los catorce ensayos en donde se evaluó el agregado de Zn (Tabla 2). El análisis conjunto realizado solo con los tratamientos donde se aplicó B (F = 4,62; Pr > F: 0,0047) ó Zn (F =6,22; Pr > F: 0,0006), muestra que en general, los tratamientos con micronutrientes aumentaron los rendimientos respecto a los testigos. Los incrementos fueron de carácter lineal hasta el primer nivel de B aplicado, sin aumentos mas allá de la dosis de 0,5 kg de B ha . Con este nivel de aplicación, los rendimientos promedio de maíz aumentaron 0,58 Mg ha . En cambio, la respuesta a la aplicación de Zn fue lineal en todo el rango de las dosis evaluadas a razón de 0,109 Mg de maíz por kg de Zn aplicado. La relativamente baja proporción de sitios con respuesta, alrededor de uno cada tres casos, se refleja en la interacción significativa entre sitios y tratamientos, que indica que los micronutrientes no produjeron el mismo efecto en todos los sitios; (F = 1,97; Pr > F: 0,0094), (F = 2,21; Pr > F: 0,0005). En los sitios con respuestas significativas a B, el incremento máximo fue de 0,78 Mg ha para la dosis 0,5 kg de B ha . Para el caso de Zn, la respuesta fue de 1,05 Mg ha para la dosis de dosis de 4 kg de Zn ha-1. Si bien se ha publicado que la extracción de B asimilable con Mehlich 3 es indicadora de la disponibilidad de este nutriente para los cultivos y similar a la obtenida con la extracción con agua caliente (Shuman et al. 1992), la relación encontrada fue no significativa (r=-0.25). No obstante, los aumentos de rendimiento tienden a disminuir al aumentar los niveles de B en el suelo. En cuanto al contenido de Zn en el suelo, se verifica que, salvo tres sitios, todos poseen niveles de disponibilidad dentro del rango considerado como suficiente ( > 1 mg kg -1) para el extractante Mehlich 3 (Soil and Plant Council 1992). La relación entre los Boro Zinc -1 -1 Sitio x B Sitio x Zn -1 -1 -1 113 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Tabla 3. Concentración de B y Zn en la hoja de la espiga de los tratamientos testigo y con 4 y 1 kg ha-1 de Zn y B respectivamente. Muestra compuesta de cuatro repeticiones. Table 3. Ear leaf concentration levels of B and Zn of treatments check and with 4 and 1 kg ha-1 respectively. Each composite sample is the average of four replications. SITIO Junín G. Rojo 9 de Julio Teodelina Pergamino Arequito S.Teresa Pergamino Media (Desv.Est) ...............…..........…………………............... mg kg-1 Zn ..............…………........................................................... Testigo -1 Zinc (4 kg ha ) 24 30 28 33 29 28 40 40 26 25 26.8 28.3 ...................……………………................ mg kg -1 B ..............…………………........................... ........ Testigo 7,5 11 13 11 12 8,3 11 15 11.1 -1 Boro (1 kg ha ) 7,4 14 15 13 15 7,7 12 14 12.2 aumentos de rendimientos logrados por el agregado de Zn y los niveles de disponibilidad de Zn en el suelo fue no significativa (r=-0.01). Sin embargo, el escaso numero de ensayos impide realizar conclusiones y sugerir niveles críticos con valor diagnóstico para realizar recomendaciones de aplicación tanto de Zn como de B. En la Tabla 3 se muestran las concentraciones foliares de B y Zn en la hoja espiga. La mayoría de los valores estuvieron dentro del rango de suficiencia para Zn (25100 mg kg ) y B (5-25 mg kg ), según los valores publicados por Jones et al. (1991). En promedio, los valores aumentaron muy levemente, cerca de un mg kg en aproximadamente la mitad de los sitios ensayados para cualquiera de los dos nutrientes considerados. Las respuestas medias obtenidas con las mejores dosis de cada nutriente, 0,5 y 4 kg ha de B y Zn, respectivamente, fueron de 0,58 y 0,66 Mg ha considerando todos las localidades y de 0,78 y 0,74 Mg ha considerando solo aquellos sitios con respuesta estadísticamente significativa. -1 -1 -1 -1 -1 -1 AGRADECIMIENTOS Adolfo Caamaño, Roberto Rotondaro, Walter Berdini, Eduardo Lemos, Héctor Carta y Luis Lavandera, condujeron los ensayos de campo. La Est. Edith Frutos y Catalina Améndola asesoraron en los análisis estadísticos. Productores agropecuarios y personal de la EEA Pergamino facilitaron este trabajo. Las empresas Bórax Argentina S.A., Nutriplant S.A. (Brasil), Agroservicios Pampeanos S.A., PASA S.A. y Agrosuma S.R.L. colaboraron con la financiación de este estudio. 30 27 16 21 21 22 (7.1) (6.2) (2.4) (3.1) REFERENCIAS Anderson RL y Nelson L. 1987. Linear-plateau and plateau-linear-plateau models: Useful in evaluating nutrient responses. Technical Bulletin. North Carolina Research Service, Raleigh, NC, EE.UU. Nº 283. Andrade FH, Sadras VO. 2000. Bases para el manejo del maíz, el girasol y la soja. Ed. Médica Panamericana. pp. 207-232 Gupta VC. 1979. Boron nutrition of crops. Adv. Agron. 31:273-307. Gregory J, Frink CH. 1995. Phosphorus and zinc fertilization of corn grown in a Connecticut soil. Commun. Soil. Sci. Plant Anal.26: 269-276. Jones B Jr, Case VW. 1990. Sampling, Handling and Analyzing Plant Tissue Samples. Chap 15. Pag. 389 En R.L. 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Email: hecheverr@inta.gov.ar. Recibido 7 de agosto de 2000, aceptado 3 de agosto de 2001 BASAL STALK NITRATE OF MAIZE: Ι CHANGES DURING GROWING SEASON. The stalk nitrate concentration on dry basis (NBS) and in sap (NS) have been suggested as an index of nitrogen nutrition of maize. Therefore, it is necessary to describe the evolution of NBS and NS during maize growing season. The evolution of NBS and NS was studied during 1996/97 and 1997/98 growing seasons in a no-tillage system (SD) fertilized with different urea rates (0, 35, 70, 140, 210 and 280 kg nitrogen ha-1 ) at different wheat growing stages (planting and V6) (experiment 1), and under NT and conventional tillage (LC) with different urea rates applied at V6 (0, 70, 140 and 210 kg nitrogen ha-1 ) (experiment 2). The NBS was determined at six-leaf (V6), twelve-leaf (V12), grain milky (R3) and physiologic maturity (R6), while the NS was determined in V6, V12 and R3. In the Experiment 1, NBS was highest at V12, particularly when nitrogen was applied at planting. The NBS for fertilization at V6 was lower than the fertilization at planting. In the experiment 2, the evolution of NBS showed similar behavior but the oscillations were less marked and differences between tillage systems were not observed. The evolution of NS in the experiments 1 and 2 was the same that NBS in both growing seasons. In all experiments the NS showed high variations between years. At V6, V12 and R3 stages, the NBS and NS were positively associated but the slopes of regression models were different. Therefore, it is necessary to calibrate each methodology separately to determine threshold values above which N addition does not increase maize grain yield. Key words: Maize, Nitrogen nutrition, Stalk nitrate concentration. INTRODUCCION La metodología de análisis de tejidos puede ser usada para evaluar los niveles nutricionales de los cultivos. Para el maíz, los métodos de análisis de nitrógeno en planta más comúnmente utilizados consisten en determinar la concentración de nitrógeno en la hoja opuesta y debajo de la espiga en floración, y/o la concentración de nitrógeno en grano madurez fisiológica. Estas metodologías permiten diferenciar situaciones de estrés de nitrógeno de aquellas con un adecuado suministro (Uhart, Echeverría 2000) pero tienen la desventaja de no distinguir entre plantas de maíz creciendo en condiciones cercanas a la de concentración óptima de aquellas plantas con exceso de nitrógeno (Binford et al. 1992). Además, estas metodologías permiten evaluar la fertilidad pero no permiten corregir la deficiencia de nitrógeno. En los primeros estadíos de desarrollo de los vegetales se produce acumulación de nitrato en la base de los tallos, y su contenido puede ser un buen estimador de la disponibilidad de nitrógeno (Hylton et al. 1965). Para el cultivo de trigo, Viglezzi et al. (1996) y Strada e t a l . (2000a) reportaron que la concentración de nitrato en seudotallos disminuye durante el ciclo del cultivo cuando el nitrógeno fue aplicado al momento de la siembra. Para el cultivo de maíz no se han reportado los cambios de la concentración de nitrato en tallo durante la estación de crecimiento en función de distintas dosis y momentos de aplicación de nitrógeno. Para aplicaciones de dicho nutriente al estadío de seis hojas (V6) (Ritchie, Hanway 1982), Bigeriego et al. (1979) reportaron una menor acumulación de nitrato en la base del tallo del maíz al estadío V14 en comparación con la fertilización al momento de la siembra. Esto significa que para una misma dosis de N, la planta acumula una menor cantidad de nitrato en la base del tallo para aplicaciones retrasadas de N, lo que podría afectar la relación entre el rendimiento del cultivo y la concentración de nitrato. La medición de la concentración de 116 HE ECHEVERRIA et al. - Cambios en el contenido de nitrato en maíz nitrato en el tallo puede realizarse sobre base seca (NBS) o a través del análisis de la savia (NS), por extracción directa por presión sobre el material fresco (Justes et al. 1995). Esta última, mediante un reflectómetro portátil permite realizar determinaciones a campo, mientras que la medición de NBS requiere el secado y molido de la muestra y la posterior extracción y cuantificación en el laboratorio. Este mayor requerimiento de tiempo podría limitar su uso en determinadas situaciones. Para el cultivo de trigo, la pendiente de la relación entre NBS y NS cambia según la fecha de siembra (Strada et al. 2000b). Dicha variación fue atribuida, al menos parcialmente, a diferencias en el contenido de humedad del suelo (Strada et al. 2000b). Por lo tanto, para el cultivo de maíz, es factible suponer un comportamiento similar si se produjeran cambios en el contenido de humedad del suelo. No obstante, para dicho cultivo no se ha reportado aún la relación entre ambos métodos. Si existiera una única relación entre ambos, no sería necesario calibrar y definir umbrales específicos para cada método de determinación de nitrato. Los objetivos del presente trabajo fueron: 1) estudiar la evolución de NBS y de NS durante la estación de crecimiento del maíz en función de la dosis de N y del momento de fertilización y, 2) determinar la relación entre NBS y NS en los estadíos de seis hojas desarrolladas (V6), doce hojas desarrolladas (V12) y grano lechoso (R3). MATERIALES Y METODOS Durante las campañas 1996/1997 y 1997/1998 se realizaron dos experimentos en la Estación Experimental Agropecuaria INTA Balcarce, Argentina (37º 45’ S, 58º 18’ W, 130 m sobre el nivel del mar). El experimento 1 fue un monocultivo de maíz en SD en el cual los tratamientos en 1996/97 fueron una combinación factorial de dosis de nitrógeno (70 y 210 kg ha-1 ), uso de un inhibidor de la actividad ureásica nBTPT [N-(n-butil)-triamida tiofósforica] y momentos de fertilización (siembra y V6). En 1997/98 los tratamientos fueron una combinación factorial de dosis de nitrógeno (70, 140, 210 y 280 kg ha-1 ) y momentos de fertilización (siembra y V6). El diseño fue en bloques completamente aleatorizados con tres repeticiones. En ambos años se adicionó un tratamiento control sin nitrógeno. El híbrido utilizado en ambas estaciones de crecimiento fue Dekalb 639. La fecha de siembra fue el 20 y 23 de octubre en 1996/97 y 1997/98, respectivamente. La densidad de plantas al momento de la cosecha fue de 79.000 y 74.300 plantas ha-1 en 1996/97 y 1997/98 respectivamente. El suelo de este experimento es un complejo formado por un Argiudol Típico y un Paleudol Petrocálcico de textura franca con 56 g kg-1 de materia orgánica en los primeros 20 cm de profundidad. Se realizó otro ensayo con un diseño experimental en parcelas divididas con tres repeticiones, en el cual el sistema de labranza (SD y LC) fue asignado a la parcela principal y la dosis de nitrógeno (0, 70, 140 y 210 kg ha-1 , aplicados en V6) a las subparcelas (Experimento 2). El híbrido utilizado en este experimento fue el Dekalb 639 el cual fue sembrado el 20 y 23 de Octubre en 1996/97 y 1997/ 98, respectivamente. La densidad de siembra fue de 79.000 y 74.300 en 1996/97 y 1997/98, respectivamente. La fuente de nitrógeno en ambos experimentos fue urea, la cual fue aplicada al voleo en superficie. Las parcelas fueron de 42 m 2 (5 surcos de ancho por 12 m de largo). En ambos experimentos, el cultivo se condujo sin limitaciones de agua mediante riego por aspersión. Además, ambos experimentos fueron conducidos sin limitaciones de fósforo, para lo cual en todos los años se aplicaron 20 kg P ha-1 como superfosfato triple de calcio, en bandas abajo y al costado de la semilla. Las labranzas usadas fueron arado de rejas como labranza primaria, disco y disco más rastra y rolo como labranzas secundarias. La labranza primaria fue realizada tres meses antes de la siembra. En ambos experimentos se determinó la fenologia del cultivo de acuerdo con la clave propuesta por Ritchie y Hanway (1982). En el Experimento 1, la determinación de NBS y NS fue realizada en V6, V12, R3 y R6, colectando de cada unidad experimental 10 plantas cortadas a nivel del suelo. En R6 sólo se determinó NBS, ya que no fue posible realizar la extracción del jugo de la base del tallo, debido al grado de lignificación que presentaban las plantas. En el Experimento 2, NBS se determinó en V12, R3 y R6 en 1996/97, mientras que en 1997/98 los muestreos se realizaron en R3 y R6. NS en el Experimento 2 fue determinada en V12 y R3 en 1996/97 y en R3 en 1997/98. Las muestras fueron tomadas a la mañana (de 7 a 12 hs) cortando de cada planta un trozo de tallo de aproximadamente 8 cm a partir de su base. Estos trozos se dividieron en partes iguales para llevar a cabo cada uno de los métodos en evaluación (NS y NBS). Una mitad fue prensada y con el jugo obtenido se hizo una dilución de 1:20 en agua destilada, para posteriormente realizar las mediciones de nitrato de acuerdo a la metodología propuesta por INRA-ITCF-AGPM-Challenge Agriculture (1996). Para ello se emplearon bandas reactivas 117 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Merckoquant, las que fueron sumergidas en la dilución mencionada por dos segundos, para luego de un minuto determinar la concentración de nitrato con un reflectómetro portátil Nitrachek 404. Los resultados fueron expresados en g l-1 de nitrato (NO3 -). A la otra mitad de los tallos, se los secó en estufa a 60º C hasta peso constante para luego molerlos a un tamaño de partícula de 1 mm. Posteriormente, se pesaron 0,5 g de material vegetal y se realizó la extracción del nitrato con 100 mL de solución extractora (sulfato de potasio al 25%) mediante agitación durante 30 minutos. Se dejó decantar la suspensión por 20 minutos y se tomó una alícuota de 1 ml la cual fue desecada en estufa a 90º C. Una vez finalizada esta operación se agregó 0,5 ml de ácido fenildisulfónico, 14 ml de agua destilada y finalmente 2 ml de hidróxido de sodio (desarrollo del color), dejando enfriar para poder realizar las mediciones con un espectrofotómetro Beckman DU-65 a 420 nm. Los resultados fueron expresados en g kg-1 de nitrógeno bajo la forma de nitrato (N-NO3 -). Se efectúo el análisis de la varianza correspondiente al diseño factorial completo y balanceado (excluyendo al tratamiento testigo), para NBS y NS mediante el procedimiento GLM incluido en la rutina del programa Statistical Analysis System (SAS Institute 1985). Las medias de tratamientos fueron comparadas mediante la mínima diferencia significativa (MDS) al 1 % de significancia. En el estadío de V6 se relacionó NBS y NS con la concentración de N-NO3 - (hasta los 30 cm de profundidad), humedad del suelo (0 a 20 cm de profundidad) y con la radiación incidente (promedio de los 5 días anteriores al muestreo). Las variables que más explicaron la variación de NBS y NS fueron seleccionadas por medio del procedimiento Stepwise del SAS (SAS institute 1985). RESULTADOS Y DISCUSION La disponibilidad de agua no limitó el rendimiento del maíz debido a que las precipitaciones ocurridas más los riegos efectuados totalizaron 794 y 580 mm para 1996/97 y 1997/ 98, respectivamente, valores que superaron la evapotranspiración del cultivo de maíz determinada para la zona (530 mm) por Andrade y Gardiol (1995). Sin embargo, en 1997/98 la escasa disponibilidad de agua durante el período de llenado de granos (febrero y marzo). En la estación de crecimiento 1996/97 en el experimento 1, la presencia de nBTPT no afectó significativamente NBS o NS en todas las fechas de muestreo (Tabla 1), y por lo tanto, los tratamientos con y sin nBTPT fueron promediados. La adición de N incrementó Tabla 1. Análisis de la varianza para la concentración de nitratos en base seca y para la concentración de nitratos en savia en función de la dosis de nitrógeno, presencia de nBTPT para la fertilización al momento de la siembra o al estadío de seis hojas (experimento 1). Table 1. Analysis of variance of stalk basal nitrate on dry basis and in the sap as a function of nitrogen rate, presence of nBTPT and fertilization time (planting and six leaf-stage) (experiment 1). 1996/97 Factor de tratamiento N I M N*I N*M V6 NBS NS -------P > F------0.0029 0 .0500 0.6333 0 .7510 0.1145 0 .1216 - Estadíos fenológicos V12 R3 NBS NS NBS NS -------P > F-------------P > F------0.0 001 0.0001 0.0001 0.0001 0.2 626 0.3440 0.4871 0.1023 0.0 001 0.0001 0.0007 0.0211 0.2 073 0.3083 0.4629 0.2561 0.0 082 0.0385 0.0008 0.0204 R6 NBS --P > F-0.0341 0.9561 0.1277 0.9839 0.1468 I*M N*I*M CV (%) 15.5 16.7 0.7 710 0.5 847 21 .2 0.3751 0.2920 31.6 N M N*M CV (%) 0.0056 26.8 0 .0012 17.6 0.0 001 0.0 001 0.0 099 25 .1 0.0003 0.0102 0.3691 34.1 0.1256 0.1059 47.6 0.1807 0.1784 59.9 0.4765 0.5162 90.0 0.0031 0.5638 0.6227 45.3 0.0001 0.0156 0.0157 24.8 0.0092 0.9933 0.8291 93.1 1997/98 N= dosis de nitrógeno, I= nBTPT, M= momento de fertilización, NBS= concentración de nitrógeno como nitratos en base seca, NS= concentración de como nitratos en savia. V6, V12, R3 y R6 son los estadíos fenológicos de seis hojas, 12 hojas, 20 días después de la floración y madurez fisiológica, respectivamente. 118 HE ECHEVERRIA et al. - Cambios en el contenido de nitrato en maíz significativamente NBS en todos los estadíos evaluados, aunque en V12 y R3 en 1996/97 y en V12 en 1997/98, se observó una interacción significativa entre la dosis de nitrógeno y el momento de fertilización (Tabla 1, Figura 1). La fertilización al momento de la siembra incrementó significativamente NBS sólo en la dosis de 210 kg N ha-1 . A pesar de dicha interacción, en la mayoría de los muestreos, NBS fue menor cuando el nitrógeno fue aplicado en V6 respecto de la fertilización al momento de la siembra (Figura 1). Estos resultados coinciden con aquellos encontrados por Bigeriego et al. (1979), quienes informaron que la concentración de nitrato en la corona de la planta al estadío de V14 fue menor cuando el nitrógeno fue aplicado en V6 respecto de la fertilización al momento de la siembra. Los resultados de este experimento y aquellos de Bigeriego et al. (1979) indican que cuando el nitrógeno es aplicado en el momento previo al comienzo del máximo crecimiento de la planta de maíz, el nitrato absorbido podría ser reducido y traslocado rápidamente a las partes vegetativas y reproductivas. La baja NBS en planta observada para la fertilización en V6, podría ser también debida a que una parte del nitrógeno del fertilizante fue absorbido en forma de amonio. Esto podría afectar la capacidad de este método para evaluar el estado nitrogenado del cultivo cuando son usados fertilizantes que generan amonio como la urea. En 1996/97, en el experimento de 16 N-NO3 - (g kg-1) 14 12 0-N 70 (S) 70 (V6) 210 (S) 210 (V6) 1996/97 MDS (NxM)= 2,97 MDS (N)= 1,28 10 MDS (NxM)= 3,18 8 6 MDS (N)= 0,72 4 2 0 V6 V12 R3 R6 16 N-NO3- (g kg-1 ) 14 1997/98 0-N 70 (S) 70 (V6) 140 (S) 140 (V6) 210 (S) 210 (V6) 280 (S) MDS (NxM)= 3,57 12 10 MDS (N)= 3,14 8 MDS (N)= 1,44 6 MDS (N)= 1,43 4 2 0 V6 V12 R3 R6 Estadíos fenológicos Figura 1. Evolución del contenido de nitrato sobre base seca durante la estación de crecimiento en el experimento 1. 0-N = testigo, 70, 140, 210 y 280= kg N ha-1 . (S)= aplicación a la siembra; (V6)= aplicación en seis hojas desarrolladas. V6= seis hojas desarrolladas, V12= doce hojas desarrolladas, R3= grano lechoso, R6= madurez fisiológica. MDS (N)= mínima diferencia significativa al 0,01% de probabilidad para comparar dosis de N (promedios de momentos de fertilización). MDS (NxM)= mínima diferencia significativa al 0,01% de probabilidad para comparar la interacción entre la dosis de nitrógeno y el momento de fertilización. Figure 1. Nitrate evolution on dry bases during the growing season at the experiment 1. 0-N= control treatment, 70, 140, 210 and 280= kg N ha-1 . (S)= fertilization at planting; (V6)= fertilization at six-leaf stage. V12= 12leaf stage, R3= early milk, R6= physiological maturity. MDS (N)= least significant difference to 0.01% of probability for nitrogen rate (average fertilization time). MDS (NxM)= least significant difference to 0.01% of probability for comparing N rate x fertilization time interaction. 119 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Tabla 2. Análisis de la varianza para la concentración de nitratos en base seca y para la concentración de nitratos en savia en función de la dosis de nitrógeno y el sistema de labranza (experimento 2). Table 2. Analysis of variance of stalk basal nitrate on dry basis and in the sap as a function of nitrogen rate and tillage system (experiment 2). Factor de tratamiento N SL N*SL CV (%) N SL N*SL CV (%) 1996/97 Estadíos fenológicos V12 R3 NBS NS NBS NS -------P > F-------------P > F------0.0001 0.0004 0.0027 0.0003 0.7890 0.8870 0.0868 0.1623 0.2602 0.4497 0.0117 0.0219 41.1 52.4 39.1 71.1 1997/98 0.0078 0.0001 0.0135 0.2745 0.9950 0.0150 51.4 39.4 R6 NBS --P > F-0.3307 0.4058 0.3756 90.0 0.0551 0.5512 0.7284 100.1 N= dosis de nitrógeno, SL= sistema de labranza, NBS= concentración de nitrógeno como nitratos en base seca, NS= concentración de como nitratos en savia.V12, R3 y R6 son los estadíos fenológicos de 12 hojas, 20 días después de la floración y madurez fisiológica, respectivamente. 9 8 N-NO3- (g kg-1) 7 0-N (SD) 0-N (LC) 70 (SD) 70 (LC) 140 (SD) 140 (LC) 210 (SD) 210 (LC) 1996/97 MDS (N)= 1,55 6 5 4 MDS (NxSL)= 0,90 3 2 1 0 V12 R3 R6 9 8 0-N (SD) 0-N (LC) 70 (SD) 70 (LC) 140 (SD) 140 (LC) 210 (SD) 210 (LC) 1997/98 6 5 - -1 N-NO3 (g kg ) 7 4 MDS (N)= 1,26 MDS (N)= 1,60 3 2 1 0 R3 R6 Estadíos fenológicos Figura 2. Evolución del contenido de nitrato sobre base seca durante la estación de crecimiento en el experimento 2. 0-N = testigo, 70, 140 y 210= kg N ha-1 . (SD)= siembra directa; (LC)= labranza convencional. V12= doce hojas desarrolladas, R3= grano lechoso, R6= madurez fisiológica. MDS (N)= mínima diferencia significativa al 0,01% de probabilidad para comparar dosis de nitrógeno (promedio de los sistemas de labranzas); MDS (NxSL)= mínima diferencia significativa para comparar medias dentro de la interacción entre la dosis de nitrógeno y el sistema de labranza. Figure 2. Nitrate evolution on dry basis during the growing season at the experiment 2. 0-N= control treatment, 70, 140 and 210= kg N ha-1 . (SD)= no-tillage; (LC)= conventional tillage. V12= 12-leaf stage, R3= early milk, R6= physiological maturity. MDS (N)= least significant difference to 0.01% of probability for nitrogen rate (average tillage systems). MDS (NxSL)= least significant difference to 0.01% of probability for comparing N rate x tillage systems interaction. 120 HE ECHEVERRIA et al. - Cambios en el contenido de nitrato en maíz labranzas (experimento 2), NBS se incrementó significativamente por la adición de nitrógeno en V12, mientras que en R3 se observó una interacción significativa entre la dosis de nitrógeno y el sistema de labranza (Tabla 2). La labranza convencional produjo un valor más alto de NBS sólo en la dosis más alta de nitrógeno (Figura 2). Sin embargo, en 1997/98 en R3 y R6, NBS solo se incrementó significativamente por la dosis de nitrógeno (Tabla 2, Figura 2). Estos resultados indican que en general hubo poco efecto del sistema de labranza sobre NBS, aunque en algunos estadíos se observó un valor más alto de NBS para LC. Sin embargo, en ambos años el rendimiento en grano y la acumulación de N por el cultivo fue mayor en LC que en SD (datos no mostrados), lo que sugeriría poca sensibilidad del método para estimar la respuesta al nitrógeno del cultivo de maíz bajo distintos sistemas de labranzas. En el experimento 1 NS fue afectada significativamente por la dosis de nitrógeno en V6 y por la interacción entre esta y el momento de fertilización en V12 y en R3 en 1996/ 97 y en R3 en 1997/98 (Tabla 1, Figura 3). En V12 y R3 en 1996/97, NS para la fertilización al momento de la siembra fue mayor que NS correspondiente a la fertilización en V6, solo en la dosis más alta de nitrógeno, mientras que en R3 en 1997/98 el comportamiento fue inverso, esto es, para la dosis más alta de nitrógeno la fertilización en V6 produjo un valor más alto de NS que la fertilización al momento de la siem- 7 6 NO3 - (g l-1 ) 5 4 1996/97 0-N 70 (S) 70 (V6) 210 (S) 210 (V6) MDS (NxM)= 1,11 3 2 MDS (N)= 0,24 MDS (NxM)= 0,51 1 0 V6 V12 R3 7 NO3 - (g l-1) 6 5 4 3 1997/98 0-N 70 (S) 70 (V6) 140 (S) 140 (V6) 210 (S) 210 (V6) 280 (S) MDS (N)= 0,94 MDS (NxM)= 1,32 MDS (N)= 0,55 2 1 0 V6 V12 R3 Estadíos fenológicos Figura 3. Evolución del contenido de nitrato en la savia durante la estación de crecimiento en el experimento 1. 0N = testigo, 70, 140, 210 y 280= kg N ha-1 . (S)= aplicación a la siembra; (V6)= aplicación en seis hojas desarrolladas. V6= seis hojas desarrolladas, V12= doce hojas desarrolladas, R3= grano lechoso. MDS (N)= mínima diferencia significativa al 0,01% de probabilidad para comparar dosis de N (promedios de momentos de fertilización). MDS (NxM)= mínima diferencia significativa al 0,01% de probabilidad para comparar la interacción entre la dosis de nitrógeno y el momento de fertilización. Figure 3. Nitrate evolution in the sap during the growing season at the experiment 1. 0-N= control treatment, 70, 140, 210 and 280= kg N ha-1 . (S)= fertilization at planting; (V6)= fertilization at six-leaf stage. V12= 12-leaf stage, R3= early milk. MDS (N)= least significant difference to 0.01% of probability for nitrogen rate (average fertilization time). MDS (NxM)= least significant difference to 0.01% of probability for comparing N rate x fertilization time interaction. 121 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 bra (Figura 3). En este caso, NS no se comportó en forma análoga a NBS, mostrando además una gran variación interanual (Figuras 1 y 3). En el experimento 2 en 1996/97, NS fue afectada significativamente por la adición de nitrógeno en V12 y por la interacción entre dicha variable y el sistema de labranza en R3, mostrando la LC el mayor valor de NS solo en la dosis más elevada de nitrógeno (Tabla 2, Figura 4). En 1997/98 NS en R3 fue afectada por la misma interacción, pero el comportamiento fue distinto ya que con la dosis más alta de nitrógeno la SD mostró un valor más alto que la LC (Tabla 2, Figura 4). Para una misma dosis de nitrógeno, NS en R3 fue mayor en 1997/98 que en 1996/97. En el experimento 1 el máximo determinado de NBS fue en V12, y correspondió a la dosis más alta de nitrógeno aplicada al momento de la siembra. Para la fertilización en V6 se observó un patrón similar pero las fluctuaciones fueron menos marcadas (Figura 1). Sin embargo en el mismo experimento, NS no mostró el mismo patrón de evolución, ya que en 1996/97 el máximo valor fue determinado en V12, mientras que en 1997/98 el máximo valor se observó en R3 (Figura 3). La evolución de NBS en el Experimento 2 en 1996/97 mostró un 7 6 NO3- (g l-1) 5 4 3 0-N (SD) 0-N (LC) 70 (SD) 70 (LC) 140 (SD) 140 (LC) 210 (SD) 210 (LC) MDS (N)= 0,65 patrón similar que en el experimento 1. Estos resultados muestran que en términos generales NBS en la base del tallo del maíz disminuye con la edad de la planta, lo que coincide con lo informado para otras gramíneas (Viglezzi 1995; Baker, Tucker 1971; Echeverría 1985) y particularmente para maíz (Iversen et al. 1985a). Las concentraciones determinadas al comienzo del ciclo del cultivo se ubican dentro del rango reportado por Iversen et al. (1985a) y McClenahan y Killorn (1988). A fin de comprobar el grado de asociación entre los dos métodos de determinación de nitrato en la base del tallo, en la Figura 5 se presentan las relaciones entre los mismos para diferentes estadíos fenológicos. En el estadio de V6 ambas metodologías se relacionaron adecuadamente (r2= 0,90). Sin embargo, la pendiente en 1996/ 97 fue mayor (P<0,05) que la observada en 1997/ 98. Si bien la concentración de nitrato en la base del tallo refleja la disponibilidad de nitrógeno en el suelo, la misma puede también ser afectada por factores ambientales como la humedad del mismo y la radiación incidente (Iversen et al., 1985b). La humedad del suelo (HS) promedio de los 5 días previos al muestreo fue de 26.7 y 22.1 g kg -1 en 1996/97 y 1997/98, 1997/98 MDS (NxSL)= 1,49 1996/97 MDS (NxSL)= 0,34 2 1 0 V12 R3 R3 Estadíos fenológicos Figura 4. Evolución del contenido de nitrato en la savia durante la estación de crecimiento en el experimento 2. 0N = testigo, 70, 140 y 210= kg N ha-1 . (SD)= siembra directa; (LC)= labranza convencional. V12= doce hojas desarrolladas, R3= grano lechoso. MDS (N)= mínima diferencia significativa al 0,01% de probabilidad para comparar dosis de nitrógeno (promedio de los sistemas de labranzas); MDS (NxSL)= mínima diferencia significativa para comparar medias dentro de la interacción entre la dosis de nitrógeno y el sistema de labranza. Figure 4. Nitrate evolution in the sap during the growing season at the experiment 2. 0-N= control treatment, 70, 140 and 210= kg N ha-1 . (SD)= no-tillage; (LC)= conventional tillage. V12= 12-leaf stage, R3= early milk. MDS (N)= least significant difference to 0.01% of probability for nitrogen rate (average tillage systems). MDS (NxSL)= least significant difference to 0.01% of probability for comparing N rate x tillage systems interaction 122 HE ECHEVERRIA et al. - Cambios en el contenido de nitrato en maíz - -1 NO3 en savia (g l ) 7 a) 6 NS (96/97)= 0,15 x NBS 2 r = 0,87 5 NS (97/98)= 0,26 x NBS 2 r = 0,82 4 3 2 1996/97 1 1997/98 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 b) 6 NS (96/97)= 0,34 x NBS 2 r = 0,89 - -1 NO3 en savia (g l ) 7 5 NS (97/98)= 0,1905 x NBS 2 r = 0,83 4 3 2 1996/97 1 1997/98 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 7 c) c NO3- en savia (g l-1) 6 NS (96/97)= 0,19 x NBS 2 r = 0,83 5 NS (97/98)= 0,86 x NBS 2 r = 0,62 4 3 2 1996/97 1 1997/98 0 0 2 4 6 8 10 - 12 14 16 18 20 22 -1 N-NO3 en base seca (g kg ) Figura 5. Relación entre la concentración de nitratoen savia (NS) y en base seca (NBS) en ambos experimentos en las estaciones de crecimientos 1996/97 y 1997/98. a)= seis hojas desarrolladas, b)= doce hojas desarrolladas, c)= grano lechoso . Figure 5. Relationship between nitrate concentration in the sap and on dry bases in both experiments during 1996/97 and 1997/98 growing seasons. a)= six-leaf stage, b)= 12 leaf stage, c)= early milk. respectivamente, mientras que la temperatura media del aire (TM) fue de 19 y 15ºC en 1996/97 y 1997/98, respectivamente. La radiación solar incidente (RI) promedio de los 5 días previos al muestreo fue diferente entre años siendo de 29 y 22 MJ m-2 en 1996/97 y 1997/98, respectivamente. En V6, NBS fue función de la concentración de N-NO3- en suelo y de la radiación incidente: NBS= -0,60 + 198 x N-NO3- + 0,11 x RI; r2= 0,69 Sin embargo, NS fue función de la concentración de N-NO3- en suelo, RI y de la HS: NS= 5,51 + 50,9 x N-NO3- - 36,9 x HS + 0,15 x RI; r2= 0,66. Estos resultados sugieren que NS fue más sensible que NBS a los cambios de humedad del suelo, lo que podría explicar en parte las diferentes pendientes observadas entre años para ambos métodos. En los estadíos de V12 y R3 y para ambas estaciones de crecimiento y Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 experimentos, ambos métodos se relacionaron positivamente pero las pendientes difirieron entre años (Figura 5). Estas diferencias serían consecuencia de variaciones en la disponibilidad de agua en el suelo. En 1996/97 el contenido de humedad del suelo en R3 habría sido mayor que en 1997/98, debido a la elevada disponibilidad de agua del mes de enero y febrero. En estas condiciones, a igual valor de NBS el aumento en la humedad del suelo disminuyó NS, lo que se manifestó en una disminución de la pendiente de la relación entre NS y NBS (Figura 5). A pesar de las elevadas relaciones obtenidas, estos resultados no permiten definir una única relación entre estos métodos de determinación de nitrato, ya que serían afectados de distinta manera por la disponibilidad hídrica en el momento del muestreo. Los resultados de ambos experimentos muestran que los valores mas elevados de NBS se observaron en estadíos vegetativos y que la misma fue mayor cuando el nitrógeno fue aplicado al momento de la siembra, respecto de la fertilización en V6. NS no mostró un patrón de evolución similar, observándose además una gran variación interanual para una misma dosis de nitrógeno. Sí bien ambas metodologías se relacionaron adecuadamente en ambas experiencias, no fue posible establecer una única relación entre las mismas, y por lo tanto, no es posible transformar los valores de un método en otro. En consecuencia, es necesario estudiar cual de estos métodos se relacionan más estrechamente con el rendimiento del maíz, a fin de ser empleado como elemento de diagnóstico y monitoreo de la disponibilidad de nitrógeno. AGRADECIMIENTOS Este trabajo fue financiado por los proyectos PICT-97 08-00000-00089 de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, y por el proyecto 15/A107 de la FCAUNMP y por recursos de la EEA INTA de Balcarce. REFERENCIAS Andrade FH, Gardiol J. 1995. Sequía y producción de los cultivos de maíz, girasol y soja. Estación Experimental Agropecuaria INTA Balcarce. Boletín Técnico 132. 23 p. 123 Baker JM, Tucker BB. 1971. Effects of rates of N and P on the acumulation of NO3 -N in wheats, oats, rye and barley on different sampling dates. Agron.J. 63:204-206. Bamka WJ. 1988. Environmental influences on corn stalk nitrate levels used for tissue testing. M.S. thesis. Pennsylvania State Univ., University Park, USA. Bigeriego M, Hauck RD, Olson RA. 1979. Uptake, translocation and utilization of 15 N-depleted fertilizer in irrigated corn. Soil Sci. Soc. Am. J. 43:528-533. Durst PT. 1985. Corn stalk nitrate as an indicator of soil nitrogen availavility and sidedress nitrogen requirement. M.S. thesis. Pennsylvania State Univ., University Park, USA. Echeverría HE. 1985. Factores que afectan la concentración de nitrato en plantas de trigo. Ciencia del Suelo. 3:115-123 Hylton LO, Ulrich A, Cornelius DR. 1965. Comparison of nitrogen constituents as indicators of the nitrogen status of italian ryegrass, and the relation of top to root growth. Crop Sci. 5:2122. INRA-ITCF-AGPM-Challenge Agriculture 1996. Dosage du nitrate dans le jus de bas de tige du mais. INRA-ITCF-AGPM-Challenge Agriculture. Fondettes. Francia. 10 pp. Iversen KV, Fox RH, Piekielek WP. 1985a. The relationship of nitrate concentration in young corn stalks to soil nitrogen availability and grain yields. Agron.J. 77:927-932. Iversen KV, Fox RH, Piekielek WP. 1985b. Diurnal, shade hibrids efects on nitrate content of young corn stalks. Commun in Soil Sci. Plant. Anal. 16 (8):837-852. 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Diagnóstico de la respuesta a la fertilización nitrogenada en trigo por medio de la concentra- 124 HE ECHEVERRIA et al. - Cambios en el contenido de nitrato en maíz ción de nitrato en seudotallos. XVII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Actas en CD. Strada RA, Echeverría HE, Studdert GA. 2000b. Metodos rápidos de diagnostico de la nutrición nitrogenada del cultivo de trigo. XVII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Actas en CD. Uhart SA, Echeverría HE. 2000. Diagnóstico de la fertilización. Bases para el manejo del maíz, el girasol y la soja. FH Andrade, VO Sadras (eds.). EEA INTA Balcarce-Fac. Cs. Agr. UNMP. 235268. Viglezzi A, Echeverría HE, Studdert GA. 1996. Nitratos en seudotallos de trigo como indicador de la disponibilidad de nitrógeno. Ciencia del Suelo 14: 57-62. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 125 NITRATO EN LA BASE DEL TALLO DE MAIZ. ΙΙ DIAGNOSTICO DE LA NUTRICION NITROGENADA HR SAINZ ROZAS, HE ECHEVERRIA, E HERFURTH, GA STUDDERT Unidad integrada Facultad de Ciencias Agrarias (UNMP)-Estación Experimental Agropecuaria Balcarce (INTA), Balcarce, CC 276, 7620, Buenos Aires, Argentina. Email: hecheverr@inta.gov.ar. Recibido 7 de agosto de 2000, aceptado 3 de agosto de 2001 BASAL STALK NITRATE OF MAIZE. ΙΙ DIAGNOSIS OF NITROGEN NUTRITION In the southeastern of Buenos Aires Province of Argentina exists little information about the utility of stalk nitrate concentration on dry matter base (NBS) or in sap (NS), as predictors of maize nitrogen nutrition. The relationships between maize relative yield (RR) and NBS and NS were evaluated from 1995/96 to 1997/98 on irrigated no-tillage (SD) maize with different urea rates and fertilization moments (experiment 1), and under SD and conventional tillage (LC) with different urea rates applied at V6 (experiment 2). In 1997/98, the NBS and NS were also evaluated on rainfed maize under NT and CT with different preceding crops (pasture and wheat) and urea rates (experiment 3). In experiments 1 and 3, RR was highly related with NBS (r2 = 0.54 to 0.81) and with NS (r2 = 0.47 to 0.74) at V6 stage. The NBS sufficiency thresholds (US) for RR= 95% or greater, ranged from 4.3 to 10.4 g N-NO3 - kg-1 , whereas those for NS ranged from 1.2 to 2.4 g NO3 - L-1 . In experiments 1 and 2, RR was adequately related with NBS or NS at V12 and R3. However, the US values were highly variable among years and fertilization times, especially for NS. At R6, the US of NBS was 0.8 g N-NO3 - kg-1 and did not show variation among years. The NBS and NS before R6 reflected appropriately nitrogen availability for maize generated by different management practices, but they should be used with caution to make nitrogen-fertilizer recommendations. However, the NBS at R6 could be used for characterizing the degree of nitrogen excess. Key words: Maize, nitrogen availability, stalk nitrate concentration. INTRODUCCION La correcta evaluación de la disponibilidad de nitrógeno para el cultivo de maíz (Zea mays) es un aspecto importante dentro de las prácticas de manejo del cultivo, debido a los elevados requerimientos de dicho nutriente y a que el uso de dosis de nitrógeno que excedan los requerimientos del maíz, puede contribuir a la polución de la napa freática a través del lavado de nitratos. La concentración de nitratos en suelo (0 a 30 cm) al estadío de seis hojas del maíz (V6) (Ritchie, Hanway 1982) es un adecuado estimador de la disponibilidad de nitrógeno para el cultivo (Fox et al. 1989; Sainz Rozas et al. 2000). La metodología de análisis de tejidos es una alternativa que puede ser usada para evaluar los niveles nutricionales de los cultivos. El análisis de tejido tiene las ventajas de requerir menos esfuerzo para la obtención de las muestras y de que la planta puede ser un mejor integrador de los factores que determinan la disponibilidad de nitrógeno en el suelo (Binford et al. 1992a). Para el maíz, los métodos de análisis de nitrógeno en planta más comúnmente utilizados consisten en determinar la concentración de nitrógeno en la hoja opuesta y debajo de la espiga en floración, y/o la concentración de nitrógeno en grano en madurez fisiológica. Estas metodologías permiten diferenciar situaciones de estrés de nitrógeno de aquéllas con adecuado suministro (Uhart, Echeverría 2000), pero tienen la desventaja de no distinguir entre plantas de maíz creciendo en condiciones cercanas a la concentración óptima de aquellas plantas con exceso de nitrógeno (Binford e t al. 1992b). Además, la medición de nitrógeno en hoja en floración o la medición de nitrógeno en grano a la madurez permiten evaluar la fertilización pero no permiten corregir la deficiencia de nitrógeno. Iversen et al. (1985a) reportaron una buena correlación entre el rendimiento del maíz y la concentración de nitratos en base seca (NBS) en la base del tallo al estadío de V5-V6. Sin embargo, en un rango más amplio de 126 HR SAINZ ROZAS et al. - Nitratos en tallo y su nutrición nitrogenada en maíz condiciones de manejo, sitios y años, NBS en V5-V6 no fue un buen estimador de disponibilidad de nitrógeno para el maíz (Fox et al. 1989). Este comportamiento puede haber sido debido a que factores ambientales como la humedad del suelo y la radiación incidente en los días previos al muestreo afectaron la concentración de nitrato en el tallo del maíz (Iversen et al. 1985b). En un cultivo de maíz bajo siembra directa (SD) NBS en V6 aumentó con la dosis de nitrógeno, y para similar disponibilidad de dicho nutriente en el suelo, NBS no varió significativamente entre años (Echeverría et al. 2000). Esto indicaría que para un determinado sitio, la fluctuación interanual de las variables ambientales que afectan la concentración de nitrato en la base del tallo no es de gran magnitud, como para afectar la capacidad de esta metodología de diagnóstico. Por el contrario, si bien la concentración de nitratos en la savia del tallo (NS) en V6 reflejó adecuadamente la disponibilidad de nitrógeno, la misma fue más sensible que NBS a los cambios en el contenido de humedad del suelo, y para una misma dosis de nitrógeno, NS mostró mayor variación interanual que NBS (Echeverría et al. 2000). Por lo tanto, si bien ambas metodologías reflejaron adecuadamente la disponibilidad de nitrógeno, es factible hipotetizar que NS es una metodología menos precisa que NBS para diagnosticar la necesidad de fertilización nitrogenada. Por otra parte, el uso de NBS como método de diagnóstico ha sido evaluado en estadíos tempranos del ciclo del cultivo (V4V6) o a la madurez del mismo. Sin embargo, no sé ha evaluado la capacidad de NBS o de NS como métodos de diagnóstico en estadíos vegetativos avanzados (V11-V12) o reproductivos tempranos (R2-R3). La correcta evaluación de la condición nitrogenada del cultivo al estadío de V11 o V12 (15 días antes de la floración), permitiría corregir deficiencias de nitrógeno bajo fertirrigación, dado que el rendimiento del maíz se afecta en mayor medida cuando la disponibilidad de nitrógeno es reducida durante el período crítico, esto es, 15 días antes a 15-20 días después de la floración (Uhart, Andrade 1995). La evaluación de la condición nitrogenada del cultivo en R3 al igual que en R6 (madurez fisiológica), permitiría corregir la fertilización en campañas subsiguientes si las condiciones ambientales y de manejo son similares. La concentración de nitrato en el tallo disminuyó con la edad de la planta maíz, y en los estadíos de V12 y R3, fue menor para aplicaciones retrasadas de nitrógeno (V6) que para las realizadas a la siembra (Echeverría et al. 2000). Por lo tanto, es factible esperar que los umbrales de suficiencia de NBS o de NS, esto es, los valores por encima de los cuales no es probable que ocurra respuesta a la fertilización, disminuyan con la edad de la planta, y a su vez, sean menores para aplicaciones de nitrógeno al estadío de V6 que para aquéllas realizadas al momento de la siembra. En el sudeste de la provincia de Buenos Aires existe poca información acerca de la utilidad de NBS y de NS como herramientas de diagnóstico de la disponibilidad de N para el maíz. Además, para ambas metodologías, no se han definido umbrales de suficiencia en función del momento de fertilización y de la edad de la planta. El objetivo del presente trabajo fue estudiar la relación entre el rendimiento relativo y NBS y NS en los estadíos V6, V12, R3 y madurez fisiológica (R6). MATERIALES Y METODOS Se realizaron tres experimentos en la Estación Experimental Agropecuaria INTA Balcarce, Argentina (37º 45’ S; 58º 18’ W; 130 m sobre el nivel del mar) durante las campañas 1995/96, 1996/ 1997 y 1997/1998. El experimento 1 fue un monocultivo de maíz bajo siembra directa (SD) en el cual los tratamientos en 1995/96 fueron una combinación factorial de dosis de nitrógeno (0, 35, 70, 140 y 210 kg ha-1 ), uso de un inhibidor de la actividad ureásica nBTPT [N-(n-butil)-triamida tiofósforica] y momentos de fertilización (siembra y V6). El diseño experimental fue en bloques completamente aleatorizados con tres repeticiones. En las estaciones de crecimiento 1996/97 y 1997/98 los tratamientos y el diseño experimental del experimento 1 fueron descriptos por Echeverría et al. (2000). En 1995/96 se utilizó el híbrido Dekalb 636, el cual fue sembrado el 17 de octubre y tuvo una densidad de 73.500 plantas ha-1 al momento de la cosecha. Los tratamientos y el diseño experimental del experimento 2, como así también las características del suelo bajo las cuales fueron realizados ambos experimentos fueron descriptas 127 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 por Echeverría et al. (2000). Si bien el nBTPT no afectó el rendimiento del maíz (Tabla 1), dichos tratamientos fueron incluidos con el objetivo de incrementar la confiabilidad de la metodología al contar con un mayor número de parcelas. El experimento 3 fue realizado en 1997/ 98 en condiciones de secano con un diseño experimental en parcelas sub-divididas con tres repeticiones. Las parcelas principales fueron cultivos antecesores (trigo y pastura), las subparcelas sistemas de labranza [SD y labranza convencional (LC)] y las sub-subparcelas distintas dosis de nitrógeno (0, 60, 120 y 180 kg ha-1 ). Cada unidad experimental tuvo una superficie de 131 m2 . El suelo de este experimento es un complejo formado por un Argiudol Típico y un Paleudol Petrocálcico de textura franca y el suelo superficial (0-20 cm) tenía un pH de 6,0 y un contenido de materia orgánica de 66,7 y 51,7 g kg-1 para el antecesor pastura y trigo, respectivamente. La pastura fue de gramíneas y leguminosas y estuvo constituida por pasto ovillo (Dactylis glomerata), raigrás perenne (Lolium perenne), trébol blanco (Trifolium repens) y trébol rojo (Trifolium pratense). Las parcelas con trigo como antecesor estuvieron en agricultura continua desde 1976 compartiendo la rotación con cultivos de papa (Solanum tuberosum), maíz, girasol (Helianthus annuus)y soja (Glycine max). Las labranzas usadas para LC fueron arado de rejas como labranza primaria, rastra de discos y rastra de discos más rastra de dientes, como labranzas secundarias. La labranza primaria se realizó tres meses antes de la siembra. El cultivo fue sembrado el 23 de octubre y la densidad final fue de 71.400 plantas ha-1 . En este experimento se aplicaron 20 kg ha-1 de fósforo como superfosfato triple de calcio en bandas abajo y al costado de la semilla. El barbecho químico bajo SD fue realizado con aplicaciones de glifosato más 2-4, D. En el experimento 1 en la estación de crecimiento 1995/96, y en el experimento 3 en 1997/ 98, NBS y NS se determinaron solamente en V6. En 1996/97 y 1997/98 NBS se determinó en V6, V12, R3 y R6, mientras que NS fue determinada en V6, V12 y R3. Más detalles acerca de la metodología seguida para la determinación de NBS y de NS fueron proporcionados en la primera parte de este trabajo (Echeverría et al. 2000). El rendimiento en grano fue determinado en R6 cosechando en forma manual 14,30 m de los tres surcos centrales de cada parcela. El rendimiento fue corregido a un contenido de humedad de 140 g kg-1 grano. Se efectúo el análisis de la varianza para el rendimiento en grano mediante el procedimiento Tabla 1. Rendimiento en grano en madurez fisiológica del maíz irrigado bajo siembra directa para diferentes dosis de nitrógeno y momentos de fertilización (experimento 1) y uso de nBTPT en las estaciones de crecimiento 1995/96, 1996/97 y 1997/98. Table 1. Grain yield at physiological maturity of irrigated no-tillage maíze for different nitrogen rates and fertilization moments (experiment 1) and uses of nBTPT for 1995/96, 1996/97, and 1997/98 growing seasons. Rendimiento en grano Factor de tratamiento 1995/96 Dosis de nitrógeno (kg ha-1) 0 35 70 140 210 280 MDS (0.01) Momento de fertilización S V6 MDS (0.01) Inhibidor Urea + nBTPT Urea MDS (0.01) 1996/97 1997/98 -------------------Kg ha -1---------------------7338 6710 6374 8753 10515 9279 7786 13200 9365 13627 10907 11066 11496† 577 537 600 11194 11854 528 10030 10156 537 8878 9934 700 11496 11552 528 10337 9849 537 - El dato de rendimiento correspondiente a la dosis de 280 en 1997 fue omitido del análisis de la varianza debido a que solamente estaban aplicados en un momento de fertilización. MDS= mínima diferencia significativa, S= siembra, V6= seis hojas. † 128 HR SAINZ ROZAS et al. - Nitratos en tallo y su nutrición nitrogenada en maíz GLM incluido en la rutina del programa Statistical Analysis System (SAS Institute, 1985). Las medias de tratamientos fueron comparadas mediante la mínima diferencia significativa (MDS) al 5% de significancia. Dentro de cada sistema de labranza, el rendimiento relativo (RR) resultó del cociente entre el rendimiento observado en una determinada parcela y el rendimiento promedio de la dosis más alta de nitrógeno. La relación entre el RR y NBS o CNS fue descripta mediante un modelo lineal-meseta o un modelo de regresión simple. En el primer caso el umbral de suficiencia (US) fue el valor correspondiente al punto de contacto entre la meseta y la recta definida por la fracción lineal simple del modelo o el valor correspondiente a un RR del 95% o superior en el modelo de regresión simple. Cuando los datos no se ajustaron a los modelos mencionados, el US fue establecido usando la metodología de Cate y Nelson (1965). RESULTADOS Y DISCUSION La disponibilidad de agua no limitó el rendimiento del maíz en 1995/96 y 1996/97 debido a que las precipitaciones ocurridas más los riegos efectuados (780 y 794 mm para 1995/ 96 y 1996/97, respectivamente) superaron ampliamente la evapotranspiración del cultivo de maíz determinada para la zona (530 mm) por Andrade y Gardiol (1995). Sin embargo, en la última estación de crecimiento las escasas precipitaciones ocurridas en los meses de febrero y marzo (49 y 24 mm, respectivamente), podrían haber limitado ligeramente el rendimien- to en los experimentos 1 y 2 y, en mayor medida, en el experimento 3 el cual fue realizado en secano. En este último, la disponibilidad de agua en el suelo (0 a 100 cm de profundidad) en el mes de febrero fue menor que el 50% del agua útil (Dominguez et al. 2000). Las condiciones térmicas y de radiación incidente fueron similares entre los distintos años, y por lo tanto, el bajo rendimiento observado en 1996/ 97 en el experimento 1 (año con buena disponibilidad de agua), podría haber sido causado por el Mal del Río Cuarto, debido a que se observaron algunas plantas (menos del 10%) con síntomas de la enfermedad. En el experimento 1 la fertilización con nitrógeno incrementó significativamente el rendimiento en grano en las tres estaciones de crecimiento, mientras que la fertilización en V6 incrementó el rendimiento en 1995/96 y 1997/ 98 (Tabla 1). Por otro lado, el uso de urea más nBTPT no incrementó el rendimiento respecto del uso de urea sin inhibidor en 1995/96 y 1996/ 97 (Tabla 1). En el experimento 2, el rendimiento en grano se incrementó significativamente por la fertilización con nitrógeno en 1996/97 y 1997/ 98, y en ambas estaciones de crecimiento, fue mayor bajo LC que bajo SD (P < 0.10) (Tabla 2). El mayor rendimiento observado bajo LC fue debido a una mayor acumulación de nitrógeno (datos no mostrados). En el experimento 3 se detectaron Tabla 2. Rendimiento del cultivo de maíz irrigado en 1996/97 y 1997/98 en función de distintas dosis de nitrógeno y sistemas de labranza (experimento 2). Table 2. Grain yield of irrigated maíze in 1996/97 and 1997/98 growing seasons as a function of different nitrogen rates and tillage systems (experiment 2). Factor de tratamiento 1996/97 Rendimiento en grano 1997/98 1996/97 1997/98 Dosis de nitrógeno (kg ha-1) 0 70 140 210 MDS (0.01) Sistema de labranza † SD LC MDS (0.01) -------------Kg ha-1 ------------7789 6862 10101 9016 11409 10643 12118 11487 456 598 † 9142 11567 880 9018 9986 785 SD= siembra directa, LC= labranza convencional, MDS= mínima diferencia significativa. 129 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 interacciones significativas entre el cultivo antecesor y el sistema de labranza, el cultivo antecesor y la dosis de nitrógeno, y entre el sistema de labranza y la dosis de nitrógeno (Tabla 3). La SD disminuyó el rendimiento en mayor medida cuando el cultivo antecesor fue trigo (Tabla 3), indicando que la mayor disponibilidad de nitrógeno generada por la pastura contrarrestó parcialmente el estrés de dicho nutriente generado por la SD. El antecesor pastura y la LC produjeron un mayor rendimiento en grano respecto al antecesor trigo y a SD, respectivamente, solamente sin el agregado de nitrógeno (Tabla 3), resultados que coinciden con aquéllos reportados por Meisinger et al. (1985). En los experimentos 1 y 3 se observó una elevada relación entre el RR y NBS al estadío de V6 (r2= 0,54 a 0,81) (Figura 1). En el experimento 1, el US para determinar un RR del 97 y 98% fue de 7,0 y 7,9 g N-NO3- kg -1 en 1995/ 96 y 1996/97, respectivamente. Sin embargo, en 1997/98 el US para un RR del 98%, determinado desde el modelo de regresión lineal (RR= 46,4 + 4,96 x N-NO3-; r2= 0,64), fue de 10,4 g N-NO3- kg -1. El US necesario para alcanzar un RR del 100% fue de 4,3 g N-NO3- kg -1 en el experimento 3. Los US observados en V6 en el experimento 1 son superiores a los valores reportados por Rauschkolb et al. (1974), quienes informaron valores de 4,0 a 6,0 g NNO3- kg -1, y menores que los reportados por Tabla 3. Rendimiento en grano del maíz para diferentes cultivos antecesores, sistemas de labranzas y dosis de nitrógeno en la estación de crecimiento 1997/98 (experimento 3). Table 3. Grain yield of maíze for different preceding crops, tillage systems, and nitrogen rates in 1997/98 growing season (experiment 3). Variables independientes Cultivo antecesor Sistema de labranza Siembra directa Labranza convencional Siembra directa Labranza convencional Pastura Trigo † MDS (0,05) Cultivo antecesor Dosis de N ---kg ha-1--0 60 120 180 0 60 120 180 Pastura Trigo MDS (0,05) † Sistema de labranza Dosis de N -1 ---kg ha --0 60 120 180 0 60 120 180 Siembra directa Labranza convencional MDS (0,05) † † MDS= mínima diferencia significativa. Rendimiento en grano -1 ----kg ha ---8020 8110 7730 8460 460 7410 8430 8460 8080 6650 8380 8660 8710 650 6150 8160 8720 8590 7910 8650 8400 8190 650 130 HR SAINZ ROZAS et al. - Nitratos en tallo y su nutrición nitrogenada en maíz McClenahan y Killorn (1988), Iversen et al. (1985a) y Fox et al . (1989), quienes han señalado un rango de US de 9,0 a 17,8 g NNO3- kg -1. El US de N-NO3- en suelo (hasta los 30 cm de profundidad) al estadío de V6 aumenta con el rendimiento esperado, y en consecuencia, con la demanda de nitrógeno por el cultivo (Fox et al. 1989; Sainz Rozas et al. 2000). Sin embargo, en el experimento 1 el US de NBS observado en 1996/97 y 1997/98 fue mayor que en 1995/96 (Figura 1), año en el cual se observó el mayor rendimiento (Tabla 1). En el mismo sentido, Iversen et al. (1985a) determinaron US de NBS de 11 y 16 g N-NO3kg -1 para rendimientos de 9500 y 6700 kg ha-1, respectivamente. Los resultados de este experimento y aquéllos reportados por Iversen et al. (1985a) indican que el cambio en el US de NBS no se asocia con un aumento en el rendimiento, y en consecuencia, con el requerimiento de nitrógeno del maíz. Por lo tanto, si bien NBS refleja adecuadamente la disponibilidad de nitrógeno, la misma tendría una limitada capacidad para separar sitios de probable respuesta a la fertilización, de aquéllos en los que no es probable una respuesta al agregado de nitrógeno. Iversen et al. (1985b) y Fox e t a l . (1989) informaron que las variaciones de los umbrales para diferentes años se deben a que la concentración de nitratos en la base del tallo es sensible a factores ambientales como la humedad del suelo y la radiación incidente, coincidiendo con lo observado por Echeverría et al. (2000). El RR se asoció linealmente con NBS en V12 y en ambos años el US para alcanzar un RR del 95%, determinado desde el modelo de regresión lineal (RR= 61,6 + 2,6 x N-NO3-; r2= 0,69), fue de 12,4 g N-NO3- kg -1 (Figura 2). Sin embargo, cuando el nitrógeno fue aplicado en V6 ninguna relación ajustó adecuadamente los resultados y mediante la metodología de Cate, Nelson (1965) se determinó un US de 1,4 g NNO3- kg -1, para ambos años y experimentos en que se hizo esta determinación (Figura 2). 140 140 1995/96 120 100 100 80 80 60 60 40 RR= 38,8 + 8,36 x N-NO 3- si N-NO3- < 7 RR= 97,3 si N-NO3- > 7 20 RR (%) 1996/97 120 R 2= 0,81 0 40 RR= 50,4 + 5,98 x N-NO3- si N-NO 3- < 7,97 20 RR= 98 si N-NO3- > 7,97 R 2= 0,75 0 140 0 2 4 6 8 10 12 140 0 1997/98 120 100 100 80 80 60 60 40 2 4 20 0 10 12 SDT LCP LCT RR=33,6 + 15,5 x N-NO3- si N-NO3 - < 4,3 RR= 100 si 20 r2= 0,64 8 SDP 40 RR= 46,4 + 4,96 x N-NO 3- 6 1997/98 Experimento 3 120 N-NO3- > 4,3 R2 = 0,54 0 0 2 4 6 8 10 12 - 0 2 4 6 8 10 12 -1 N-NO3 en base seca (g kg ) Figura 1. Relación entre el rendimiento relativo (RR) y la concentración de N-NO3 - en base seca determinado en la base del tallos al estadío de seis hojas del maíz en las estaciones de crecimiento de 1995/96, 1996/97 y 1997/ 98 en el experimento 1 y en 1997/98 en el experimento 3. SDP= siembra directa sobre pastura, SDT= siembra directa sobre trigo, LCP= labranza convencional sobre pastura, LCT= labranza convencional sobre trigo. Figure 1. Relationship between relative yield (RR) and basal stalk NO3 --N concentration on dry matter base determined at six leaf stage of maize in 1995/96, 1996/97, and 1997/98 growing seasons (experiment 1) and in 1997/98 growing season (experiment 3). SDP= no-tillage after pasture, SDT= no-tillage after wheat, LCP= conventional tillage after pasture, LCT= conventional tillage after wheat. 131 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 140 V12 120 100 80 60 RR (FS) = 61,6 + 2,6 x N-NO3 - 40 US (V6)= 1,40 g kg r2 = 0,69 -1 FS FV6 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 140 R3 120 100 RR (%) 80 60 US (96/97)= 0,87 g kg -1 40 1996/97 US (97/98)= 2,00 g kg -1 20 1997/98 0 0 2 4 6 8 10 12 8 10 12 14 16 18 14 16 18 140 R6 120 100 80 60 40 US= 0,8 g kg- 1 20 0 0 2 4 6 - -1 N-NO3 en base seca (g kg ) Figura 2. Relación entre el rendimiento relativo (RR) y la concentración de N-NO3 - en base seca en la base del tallo en V12, R3 y R6. Los datos corresponden a los experimentos 1 y 2 en las estaciones de crecimiento 1996/97 y 1997/98. El experimento 2 fue fertilizado en V6. FS= fertilización a la siembra, FV6=fertilización en V6, US= umbral de suficiencia. Figure 2. Relationship between relative yield (RR) and basal stalk NO3 --N concentration on dry matter base determined at V12, R3, and R6 stages of maize in 1996/97 and 1997/98 growing seasons (experiments 1 and 2). Maize in experiment 2 was fertilized at V6. FS= fertilization at planting, FV6= fertilization at V6, US= sufficiency threshold. En R3, mediante la aplicación de la metodología de Cate y Nelson (1965), el US que minimizó el error fue de 0,9 y 2,0 g N-NO3kg -1 en 1996/97 y 1997/98, respectivamente (Figura 2). Sin embargo, en R6, el US determinado mediante aquella metodología fue de 0,8 g N-NO3- kg -1 para ambos experimentos y años (Figura 2). Este valor se ubica dentro del rango óptimo de 0,2 a 1,8 g N-NO3- kg - 1 reportado por Binford et al. (1990). Binford et al. (1990), reportaron un incremento en el rendimiento del 5% con el aumento de la dosis de nitrógeno en el rango de NBS de 0,2 a 1,8 g N-NO3- kg -1. Sin embargo, nuestros resultados indican que no hay respuesta al agregado de nitrógeno si NBS son superiores a 0,8 g NNO3- kg -1 (Figura 2). No obstante, a pesar de esta discrepancia, nuestros resultados y aquéllos publicados por Binford et al. (1990), indicarían una escasa o muy baja probabilidad de respuesta a la fertilización si NBS es superior a 0,8-1,0 g N-NO3- kg -1. 132 HR SAINZ ROZAS et al. - Nitratos en tallo y su nutrición nitrogenada en maíz 140 140 1995/96 120 100 100 80 80 60 RR (%) 1996/97 120 60 40 RR= 52,3 + 29,6 x NO3- si NO3- < 1,54 20 R 2= 0,62 2 RR= 92 si NO3- > 1,2 R2= 0,61 20 0 140 0 RR= 57,5 + 28,4 x NO3- si NO 3 - < 1,2 40 RR= 97,3 si NO3 - > 1,54 0 6 140 0 4 1997/98 120 2 4 Experimento 3 120 100 100 80 80 60 60 40 RR = 34,9 + 24,7 x NO3 r2 = 0,74 20 RR= 9,4 + 68,7 x NO3- si NO 3- < 1,3 40 - RR= 100 si 20 0 NO3- > 1,3 R2 = 0,47 6 1997/98 SDP SDT LCP LCT 0 0 2 4 6 0 2 4 6 NO3 en savia (g L ) - -1 Figura 3. Relación entre el rendimiento relativo (RR) y la concentración de NO3 - en la savia del tallo al estadío de seis hojas del maíz en las estaciones de crecimiento de 1995/96, 1996/97 y 1997/98 en el experimento 1 y en 1997/98 en el experimento 3. SDP= siembra directa sobre pastura, SDT= siembra directa sobre trigo, LCP= labranza convencional sobre pastura, LCT= labranza convencional sobre trigo. Figure 3. Relationship between relative yield (RR) and basal stalk NO3 - concentration in sap at six leaf stage of maize in 1995/97, 1996/97, and 1997/98 growing seasons (experiments 1) and in 1997/98 growing season (experiment 3). SDP= no-tillage after pasture, SDT= no-tillage after wheat, LCP= conventional tillage after pasture, LCT= conventional tillage after wheat. En los experimentos 1 y 3 el RR se relacionó adecuadamente con NS en el estadío V6 (Figura 3). En el experimento 1, los US de NS fueron de 1,5 y 1,2 g NO3- L-1 en 1995/96 y 1996/97, respectivamente. Sin embargo, en 1997/98 el US necesario para lograr el 95% del RR, determinado desde el modelo de regresión lineal (RR= 34,9 + 24,7 x NO3-; r2= 0,74), fue de 2,4 g NO3- L-1 (Figura 3), mostrando por lo tanto, una variabilidad interanual mayor que los US de NBS. Más aún, el US determinado en el experimento 3 fue de 1,3 g NO3- L-1 y es similar al observado en el experimento 1 en 1996/97, a pesar de la diferencia observada en el rendimiento máximo (Tablas 1 y 3). La mayor variabilidad de los US de NS podría ser debido a que ésta fue más sensible a los cambios en el contenido de humedad del suelo que NBS (Echeverría et al. 2000). Los US determinados en V6 se encuentran muy por debajo del valor de 4,5 g NO3 - L-1 reportado por Gonzalez Montaner y Di Napoli (1997), para híbridos de similares características que los empleados en esta experiencia. Los resultados de esta experiencia y aquéllos reportados en la bibliografía constituyen una fuerte evidencia de la reducida confiabilidad de esta metodología para el diagnóstico de la disponibilidad de nitrógeno en V6. En el experimento 1 los US de NS en V12 y R3 fueron determinados por la metodología de Cate y Nelson (1965) o mediante regresión lineal simple dependiendo del año y del momento de fertilización. En 1996/97 para el estadío de V12 el US para un 95% del RR, determinado desde el modelo de regresión lineal (RR= 67,4 + 7,19 x NO3-; r2= 0,77), fue de 3,8 g NO3- L-1 para la fertilización al momento de la siembra, mientras que para la fertilización en V6 el US determinado por Cate y Nelson (1965) fue de 0,7 g NO3- L-1 (Figura 4). Sin embargo, en 1997/98 en el estadío V12 la relación entre el RR y NS fue descripta por regresión lineal para ambos momentos de fertilización. Para la fertilización al momento de la siembra, el US para el 95% del RR, determinado desde el 133 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 140 140 V12 (1996/97) 120 100 100 80 80 RR (FS) = 67,4 + 7,19 x NO3- 60 60 2 r = 0,77 40 RR (FS) = 54,9 + 7,99 x NO 3 - 40 US (FV6)= 0,75 20 RR (%) V12 (1997/98) 120 FS FV6 0 140 0 1 2 3 4 5 6 7 FS RR (FV6)= 59,6 + 14,6 x NO 3 - FV6 r2 = 0,72 0 R3 (1996/97) 120 r2 = 0,87 20 140 0 1 2 3 4 5 120 100 6 7 R3 (1997/98) 100 80 80 60 60 RR (FS)= 74,3 + 18,1 x NO 3 r2 = 0,61 40 40 US (FV6)= 0,37 20 FS FV6 RR= 63,5 + 6,66 x NO 3- 0 FS FV6 r2 = 0,73 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 NO3- en savia (g L-1 ) Figura 4. Rendimiento relativo (RR) en función de la concentración de NO3 - en la savia del tallo en el experimento 1 en los estadíos fenológicos de V12 y R3. US= umbral de suficiencia; FS= fertilización al momento de la siembra; FV6= fertilización en V6. Figure 4. Relative yield (RR) as a function of basal stalk NO3 - concentration in sap determined at V12 and R3 maize stages in experiment 1. FS= fertilization at planting, FV6= fertilization at V6, US= sufficiency threshold. modelo de regresión lineal (RR= 54,9 + 7,99 x NO3-; r2= 0,87), fue de 5.0 g NO3- L-1, mientras que para la fertilización en V6, el US para el 95% del RR, determinado desde el modelo de regresión lineal (RR= 59,6 + 14,6 x NO3-; r2 = 0,72), fue de 2,4 g NO3- L-1 (Figura 4). En 1996/ 97 en R3 se repitió el mismo comportamiento que en V12 y los US de NS determinados fueron de 1,1 y 0,4 g NO3- L-1 para la fertilización al momento de la siembra y al estadío de V6, respectivamente (Figura 4). Sin embargo, en 1997/98 la relación entre RR y NS para ambos momentos de fertilización se ajustó mediante un único modelo de regresión lineal, y el US para alcanzar el 95% del RR, determinado desde el modelo de regresión lineal (RR= 63.5 + 6.7 x NO3-; r2= 0.7), fue de 4,7 g NO3- L-1 (Figura 4), valor marcadamente superior al observado en el año anterior. En 1996/97 en el experimento 2 el US determinado mediante Cate y Nelson (1965) fue de 0,5 y 0,28 g NO3- L-1 para los estadíos de V12 y R3, respectivamente (Figura 5). En 1997/98 el umbral determinado en R3 fue de 0,28 g NO3L-1 (Figura 5). La gran variabilidad entre años y momentos de fertilización, tanto en los modelos que relacionan el RR con NS como así también en los umbrales determinados por los mismos, sugieren que NS es una metodología poco confiable para determinar el estado nitrogenado del cultivo en estadíos avanzados del desarrollo. Los resultados expuestos permiten concluir que NBS en los estadíos de V6, V12 y R3 reflejó adecuadamente la disponibilidad de nitrógeno para el maíz. Sin embargo, las variaciones en los US hacen que dicha metodología tenga una limitada capacidad de separar sitios de probable respuesta a la fertilización. Sin embargo, la determinación de NBS a la madurez del cultivo es una metodología más confiable para detectar situaciones de exceso de nitrógeno, debido a que no se observaron diferencias entre años en el US y a que el mismo fue similar a los valores reportados por otros autores. En V12, el US de NBS para la fertilización en V6 fue menor que el observado para la fertilización al momento de la siembra, diferencias que no fueron observadas en R3 y 134 HR SAINZ ROZAS et al. - Nitratos en tallo y su nutrición nitrogenada en maíz 140 V12 (1996/97) 120 100 80 60 40 US= 0,51 20 SD LC 0 140 0 1 2 3 4 5 6 7 R3 (1996/97) 120 RR (%) 100 80 60 40 US= 0,28 SD 20 LC 0 140 0 1 2 3 4 5 6 7 R3 (1997/98) 120 100 80 60 40 US= 0,28 SD 20 LC 0 0 1 2 3 4 5 6 7 NO3- en savia (g L-1) Figura 5. Rendimiento relativo (RR) en función de la concentración de NO3 - en la savia del tallo en el experimento 2 en los estadíos fenológicos de V12 y R3. US= umbral de suficiencia; SD= siembra directa; LC= labranza convencional. Figure 5. Relative yield (RR) as a function of basal stalk NO3 - concentration in sap determined at V12 and R3 maize stages in experiment 2. US= sufficiency threshold, SD= no-tillage, LC= conventional tillage. R6. Los US de NBS disminuyeron con la edad de la planta. La concentración de NS determinada en los estadíos de V6, V12 y R3 reflejó adecuadamente la disponibilidad de nitrógeno para el maíz. Sin embargo, los US de NS fueron más variables que los de NBS, haciendo que la determinación de NS en dichos estadíos sea poco confiable para diagnosticar la necesidad de fertilización. Al igual que NBS, los US de NS fueron menores para la fertilización en V6 que para la fertilización al momento de la siembra, y en general, no mostraron el mismo patrón de evolución que NBS. AGRADECIMIENTOS Este trabajo fue financiado por los proyectos PICT-97 08-00000-00089 de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, y por el proyecto 15/A107 de la FCA- Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 UNMP y por recursos de la EEA INTA de Balcarce. REFERENCIAS Andrade FH, Gardiol J. 1995. Sequía y producción de los cultivos de maíz, girasol y soja. Estación Experimental Agropecuaria INTA Balcarce. Boletín Técnico 132. 23 p. Binford GD, Blackmer AM, EL-Hout NM. 1990. 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EEA INTA Balcarce-Fac. de Ciencias Agrarias UNMP. 443 pp. 136 PREDICCION DE LA PRODUCTIVIDAD PRIMARIA DE PASTIZALES NATURALES DE LA PAMPA DEPRIMIDA UTILIZANDO PROPIEDADES DEL HORIZONTE A. P VAZQUEZ, JL COSTA, G MONTERUBBIANESI, P GODZ Unidad integrada EEA Balcarce, INTA-FCA Balcarce, UNMdP. Ruta 226 km 72.5. E-mail: pmvazquez@ciudad.com.ar Recibido 9 de octubre de 2000, aceptado 8 de noviembre de 2001 PREDICTION OF NATURAL GRASSLANDS PRIMARY PRODUCTION ON THE BASIS OF A HORIZON PROPERTIES IN THE FLOODING PAMPAS. The objective of this work was to develop predictive models of native grasslands dry matter productivity (DM) with nitrogen and phosphorus fertilization in sodic soils of the Flooding Pampas using the properties of A horizon over two growing seasons with contrasting water stress levels (612 mm vs 1046 mm). Total rainfall during the growing season affected the relative weight of A horizon properties on predicting DM. When P was added (40 kg P ha-1 ) the variables most associated with DM production were pH and sand. The R2 for the dry and the humid period were 0.88 and 0.91, respectively. When phosphorus and nitrogen were applied (40 kg P ha-1 and 200 kg N ha-1 ), gravimetric water content at 33 kPa and sand were selected as independent variables in the dry period (R2 =0.91), and sodium adsorption ratio (RAS) and clay were selected in the humid period (R2 =0.90). Nitrogen use efficiency was better predicted by the gravimetric water content at 1500 kPa and sand in the dry period (R2 =0.97) an by sand in the humid period (R2 =0.57). Key words: Natural Grasslands, Sodic Soils, A Horizon Soil Properties, N, P, water Stress. INTRODUCCION El 24% de la superficie de la provincia de Buenos Aires (7.08 millones de hectáreas) está ocupada por suelos hidrohalomórficos (Natracuoles, Natracualfes, etc.) donde al menos, el 68 % de los mismos (4.75 millones de hectáreas) se hallan en la Pampa deprimida (Miaczynski 1995). El sodio afecta negativamente a la estructura del suelo, provocando la dispersión y/o expansión de las partículas de arcilla, con la consiguiente destrucción de agregados (Rengasamy, Olsson 1991; Crescimanno et al. 1995). Hay una marcada discrepancia entre los investigadores sobre los niveles críticos de este catión para calificar a un suelo como sódico. En numerosos casos se observaron sus efectos aún con valores de porcentaje de sodio de intercambio (PSI) inferiores a 15, particularmente cuando se está en presencia de soluciones diluidas (Quirk, Schofield 1955, Sumner 1993). El establecimiento de un valor crítico de PSI es arbitrario debido a que las propiedades exhibidas por el grupo de suelos denominados sódicos son sólo el resultado de múltiples interacciones entre contenido de sodio, textura, conductividad eléctrica, pH y materia orgánica (Crescimanno et al. 1995, Sumner 1993). Greene et al. (1978) determinaron la influencia del tamaño de partículas sobre la dispersividad de los agregados, considerando para texturas finas y para texturas gruesas un PSI crítico superior al 10 y al 20%, respectivamente. La compleja génesis de los suelos sódicos de esta área dificultó la identificación de propiedades edáficas que pudiesen explicar claramente las diferencias de productividad halladas entre estos suelos. Sala et al. (1981) determinó que el 64 % de la biomasa radical de las comunidades vegetales de la pampa deprimida se desarrollaría en los primeros 10 cm del suelo. Similares resultados fueron hallados por Jackson et al. (1996) en pastizales de clima templado. Sala et al (1981) también hallaron ausencia de correlación entre la altura de la napa freática y el estado hídrico de estas comunidades. Estudios sobre apertura estomática demostraron que algunas especies detectan el estado hídrico total del volumen de suelo explorado por las raíces, el cual se traduce en señales hormonales desde éstas hacia la parte aérea que controlan la transpiración 137 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 MATERIALES Y METODOS La experiencia se realizó sobre ensayos de fertilización nitrogenada y fosfatada conducidos por el grupo de Suelos Bajos de la EEA INTA Balcarce desde 1995 en los partidos de Ayacucho, Balcarce, Dolores y Pila (Figura 1). La precipitación media anual del área en estudio es de 884 mm (Dato calculado a partir de la información recopilada por las OIT de INTA entre los años 1970 y 2000). La composición botánica de las parcelas estudiadas está representada principalmente por comunidades serales o subserales alcalinas (Distichlis spicata, Distichlis scoparia, Puccinellia glaucescens, Sporobolus piramidatus, Lolium multiflorum, Lotus tenuis, Plantago myosurus, Eryngium echinatum, entre otras (Consejo Federal de Inversiones 1980). Las parcelas ubicadas en Dolores presentaron una mayor presencia de Stenotaphrum secundatum, con una menor participación de Distichlis spicata. Las Provincia de Buenos Aires Pila es lor Do (Jones 1980 -citado por Jones, Corlett 1992- y Passioura 1994). Esto refuerza la idea del horizonte A como principal sitio de diagnóstico. Los horizontes A de los suelos sódicos descriptos en la Pampa Deprimida presentan un diámetro geométrico de partícula (DGP) promedio de 0.022, con un desvío estándar de 0.01 y un coeficiente de variación del 35 % (calculado a partir de las bases de datos del laboratorio de análisis de suelos del INTA Castelar); valores suficientemente amplios para considerar a las clases texturales arcillas, limos finos, limos gruesos y arenas como elementos vinculados al comportamiento de estos suelos, y por ende, a su productividad. Costa y García (1998) detectaron un patrón espacial de la producción de materia seca asociado principalmente al pH en un pastizal natural desarrollado sobre un complejo de suelos sódicos dominado por la serie Guido (R2=0.58). Así, bajo la hipótesis de que la productividad de los pastizales desarrollados sobre Natracuoles y Natracualfes de la Pampa Deprimida está condicionada principalmente por las fracciones texturales y por el pH del horizonte A, y que las variables edáficas condicionantes de la productividad son dependientes del ambiente, el presente trabajo tuvo por objetivo identificar las propiedades edáficas del horizonte A más significativas para predecir la producción de materia seca de estos pastizales en dos condiciones de estrés hídrico. Ayacucho Balcarce Figura 1: Ubicación de las parcelas experimentales Figure 1: Location of the experimental plots. parcelas ubicadas en la localidad de Pila presentaron una composición botánica más cercana a las comunidades serales salínas, siendo las especies más representativas en ese momento, en orden de importancia: Distichlis spicata, Lolium multiflorum (adaptado a condiciones salinas), Salicornia ambigua y Lotus tenuis. La inclusión de tres suelos de la serie Castelli responde a las diferencias encontradas en conductividad eléctrica en años anteriores, explicables por la ubicación en el relieve (loma, media loma o bajo), a pesar de que éste estuviera poco desarrollado. Se seleccionaron nueve suelos sobre los cuales se ubicaron dos parcelas de 75 m 2 cada una (5 metros por 15 metros). Estas parcelas recibieron el agregado de 40 kg P ha-1 (0-40 kg ha-1 ) y 200 kg de N más 40 kg de P ha -1 (200-40 kg ha -1 ), respectivamente. La fuente fosfórica utilizada fue superfosfato triple de calcio y la nitrogenada fue nitrato de amonio calcáreo, ambas aplicadas anualmente a la salida del invierno. Se realizó un único muestreo de suelo al inicio del ensayo (mayo de 1995), previo a la aplicación del fertilizante. Se tomaron cuatro submuestras del horizonte A de cada suelo. La aleatorización de la extracción de las submuestras dentro de cada suelo se realizó mediante el diseño de una grilla de 12 celdas distribuídas entre las dos parcelas asignadas a cada uno de los suelos. Las submuestras fueron secadas en estufa a 60ºC , molidas y pasadas por tamiz de 2 mm. A cada una 138 P VAZQUEZ et al. - Propiedades del horizonte A y productividad primaria de pastizales de las muestras se le determinó porcentaje de materia orgánica por el método de Broadbent (1965); cationes solubles, pH y conductividad eléctrica según Rhoades (1982). Los cationes intercambiables fueron determinados por saturación con acetato de amonio (pH=7) y desplazados con acetato de sodio (Thomas 1982), Na+ y K+ fueron determinados por medio de fotometría de llama y Ca+2 y Mg+2 por medio de espectrofotometría de absorción atómica. La capacidad de intercambio catiónico (CIC) se determinó según Chapman (1965). La textura se determinó por el método de la pipeta de Robinson, separando la muestra en cuatro fracciones granulométricas: arcillas, limos finos, limos gruesos y arena (Gee, Bauder 1986). Se calculó el diámetro geométrico promedio de las partículas (DGP) a partir de la metodología propuesta por Shirazi y Boersma (1984). Se midieron los contenidos de humedad gravimetrica (θ g g-1 ) a 33, 100, 300, 800 y 1500 kPa en ollas de presión. El contenido de humedad gravimétrica a cada tensión considerada se determinó a partir de tres submuestras de 20 g de suelo seco saturadas. Se definió el cambio textural abrupto cuando la relación % arcilla del horizonte subyacente - % arcilla del horizonte A fuere mayor a 1.7 (Soil Survey Staff 1998). Los suelos seleccionados, la localidad y los tratamientos se presentan en la Tabla 1. La productividad primaria de cada parcela, expresada como kg de materia seca ha-1 , se determinó a partir de la sumatoria de los cortes de forraje realizados durante la estación de crecimiento (desde octubre hasta abril, aproximadamente) cuando el forraje alcanzaba los 15 cm de altura, dejando un remanente de 5 cm en cada caso. Se realizó un único corte de 17 m2 sobre cada parcela en cada momento que el forraje estaba en condiciones de ser cosechado. Cada muestra fue pesada verde en el campo, extrayendo en cada caso una submuestra para determinar su humedad dentro de las 24 horas. Finalizado cada corte, se efectuaron cortes de limpieza eliminando todo el material remanente fuera de las parcelas. La eficiencia en el uso de nitrógeno (EUN) se estimó como el diferencial de productividad primaria entre los tratamientos 200-40 kg ha-1 y 040 kg ha-1 de N y P, respectivamente, por kg de N aplicado. Este resultado se expresó como kg de materia seca kg-1 N aplicado. Para estudiar el efecto del estrés hídrico sobre la selección de las variables edáficas mas estrechamente asociadas a la productividad primaria de los pastizales naturales desarrollados sobre Natracuoles y Natracualfes, se seleccionaron dos ciclos de cortes con diferentes precipitaciones, el ciclo 1995-96 con precipitaciones muy por debajo de la media (612 mm ±85) y el ciclo 1997-98 con precipitaciones cercanas al promedio (1046 mm ± 92). Se incluyeron los milímetros de lluvia registrados en cada localidad durante cada ciclo de Tabla 1. Suelos seleccionados y dosis de fertilizante en aplicados. Table 1. Selected soils and rates of fertilizer application Localidad Suborden Serie Ayacucho Natracualf Típico Juncalito Natracualf Típico Chelforó Natracualf Mólico El Destino Natracualf Mólico El Destino, fase somera Natracuol Típico El Carmen Natracuol Típico El Carmen, fase somera Natracuol Típico Castelli, fase muy salina Natracuol Típico Castelli, fase muy salina Natracuol Típico Castelli Balcarce Dolores Pila Dosis de fertilizante kg ha -1 año-1 P N 40 200 40 0 40 200 40 0 40 40 40 40 200 0 200 0 40 40 40 40 200 0 200 0 40 40 40 40 40 40 200 0 200 0 200 0 139 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 RESULTADOS Y DISCUSION La productividad de materia seca promedio de las parcelas fertilizadas con fósforo, fósforo más nitrógeno y la EUN del período más húmedo fueron un 180, 95 y 70 % superior a lo obtenido durante el ciclo seco, respectivamente. La condición hídrica más favorable registrada durante el segundo ciclo de cortes disminuyó la variabilidad en la producción de materia seca promedio de los suelos estudiados. Esto fue más notorio cuando se aplicó el tratamiento completo (Tabla 2). Durante el período de déficit hídrico severo, el pH y el porcentaje de arena fueron las variables que más explicaron la producción de materia seca cuando solo se agregó fósforo (R2=0.88; C.V.%=36.3) (Tabla 3). El efecto negativo del incremento en el pH sobre la producción de biomasa de los pastizales naturales de la cuenca del Salado y otras comunidades ha sido descripto por Costa y García (1998). Siendo las principales fuentes de alcalinidad de estos suelos el Na 2CO3 y el NaCO 3H, altos valores de alcalinidad se corresponden con elevados contenidos de cortes como variable independiente para contemplar en el análisis de regresión los efectos de las variaciones locales en la cantidad de lluvia caída sobre la productividad primaria y EUN. Cabe aclarar que debido a la pérdida de los datos ocurrida durante el ciclo de cortes 1995-96 en la localidad de Dolores, los datos de lluvia de este sitio no fueron incluidos en el análisis parcial del período con severo estrés hídrico. Para identificar a las propiedades edáficas más significativas se utilizó el procedimiento STEPWISE (SAS 1999). Como se esperaba que los ambientes hídrico y nutricional modificaran la importancia relativa de las propiedades edáficas al momento de explicar productividad primaria y EUN, se planteó un análisis individual de cada caso. Una vez definidos los modelos, se simplificaron, como máximo, a dos variables independientes para maximizar el cuadrado medio del error y para simplificar su interpretación. Para evitar la incorporación de variables autocorrelacionadas dentro de un mismo modelo, se generó una matriz de correlación con todas las propiedades presentes, descartando del modelo a una de las variables que posea un r igual o superior a 0.70 y que su presencia o ausencia no afecte la performance del modelo. Este valor propuesto es arbitrario, pues no existe un nivel crítico de r para determinar autocorrelación (Miyers 1986). Tabla 2: Producción de materia seca medida en suelos sódicos de los partidos de Ayacucho, Balcarce, Dolores y Pila, para una situación deficiente y no deficiente de nitrógeno, durante un ciclo de escasas precipitaciones (1995-96) y otro normal (1997-98). Table 2: Dry matter production measured in sodic soils of the Ayacucho, Balcarce, Dolores and Pila districts, for a limiting and no limiting N disponibility, during a limited rainfall period (1995-96) and a normal period (1997-98). Localidad Serie 0-40 1995-96 1997-98 200-40 EUN 0-40 200-40 EUN kg. materia seca ha-1 Aya cucho Juncalito Chelforó 1351 334.25 1778.5 314.5 2.9 -0.1 2070.7 1172.9 7166.3 5249.8 34.0 27.2 Balcarce El Destino El Destino, f/somera 2680.1 825.6 5223.2 4235.2 12.7 17.0 5255.4 2923.4 5788.5 4276.6 2.7 6.8 Dolores El Carmen El Carmen, f/somera --- --- 5780.2 4113.8 5651.6 6290.8 -0.6 10.9 Pila Castelli Castelli, f/muy salina Castelli, f/muy salina 916.6 497 201 2573.7 1421.1 1242.7 8.3 4.6 5.2 2286.8 3121.4 2018.0 3630.8 2857.1 3914.7 6.7 -1.3 9.5 972.22 87.20 2398.41 73.02 7.2 82.2 3193.6 48.8 4980.7 28.1 10.6 114.4 Promedio C.V.% 140 P VAZQUEZ et al. - Propiedades del horizonte A y productividad primaria de pastizales Tabla 3: Modelos predictivos de productividad primaria con agregado de fósforo, fósforo más nitrógeno y eficiencia del uso del nitrógeno obtenidos con el procedimiento STEPWISE utilizando las variables del horizonte A para un año con severo déficit hídrico y otro con precipitación normal. Table 3: Selection of primary productivity models with the adding of phosphorus, phosphorus plus nitrogen and nitrogen use efficiency obtained by STEPWISE proceeding, contemplating A horizons properties for a year with severe hydric stress and other with normal rainfall. SEVERO DÉFICIT HÍDRICO Año Tratamiento 0-40 Intercepto pH % arena Intercepto q C.Campo % arena Coef. de regresión 8366.2 -1133.5 34.4 -8546.7 20387 97.8 Intercepto q PMP % arena Intercepto % arena pH -4147.78 18731 66.05 12706 104.66 -1774.75 200-40 Intercepto RAS % arcilla 4299.5 -114.9 110.01 EUN Intercepto % arena 8817.8 -103.2 200-40 EUN PRECIPITACIÓN NORMAL 0-40 sodio, catión responsable de la pérdida de estructura del suelo. También el aumento del pH disminuye la disponibilidad del fósforo, pues en un medio alcalino se favorece la formación de compuestos de baja solubilidad como la hidroxiapatita y la fluoroapatita (Tisdale et al. 1993). La diferencia encontrada entre el R2 hallado por Costa y García (1998) (R2=0.58) y este trabajo (R2=0.88) responde en primera instancia a que el modelo seleccionado en este trabajo incluyó la variable porcentaje de arena. Eliminando esta variable para comparar de una forma más equitativa, el R 2 obtenido fue de 0.76. Esta diferencia podría atribuirse en primera instancia, a que Costa y García (1998) analizaron un solo corte del ciclo correspondiente al período 1991-92, sin la aplicación de fertilizante. Otro aspecto a considerar es el grado de estrés hídrico de ese ensayo en particular, al momento de efectuarse dicho corte. La asociación positiva observada entre el porcentaje de arena y la producción de materia seca estaría relacionada con las propiedades físicas de esta fracción. Su menor superficie específica, si se la compara con la de las fracciones arcilla y limos, y la ausencia de Modelo Prob >T 0.003 0.006 0.10 0.009 0.003 0.02 2 R 0.88 C.V.(%) 36.3 Prob >F 0.013 0.91 26.1 0.007 0.0016 0.0005 0.0029 0.0004 0.0005 0.0005 0.97 18.6 0.001 0.91 16.3 0.0006 0.003 0.0008 0.02 0.90 9.7 0.0008 0.57 70 0.018 0.006 0.018 carga en su superficie, hacen que el sodio no pueda interactuar con ellas. De aquí que los suelos de textura gruesa presenten un menor deterioro de su estructura y por ende un valor crítico de PSI superior cuando son comparados con suelos de texturas más finas, con contenidos de sodio similares (Greene et al. 1978; Oster et al. 1980). Cuando el fósforo y el nitrógeno fueron provistos, el contenido de agua gravimétrica a capacidad de campo (θ g g -1 33 kPa) y el porcentaje de arena definieron la productividad primaria (R2=0.91; C.V%= 26.1). Puede interpretarse que la mayor capacidad de retención de agua en el suelo aumenta las probabilidades de superar un momento de déficit hídrico. Como en el caso anterior, la arena estaría vinculada al menor deterioro de las propiedades físicas del suelo en presencia del catión sodio. Bajo condiciones de estrés hídrico severo, el modelo explicativo de la EUN incluyó, como en el caso anterior, a las variables contenido de agua gravimétrica residual (θ g g -1 1500 kPa) y porcentaje de arena (R2=0.97; C.V.%=18.6). El contenido de agua gravimétrica Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 residual está positivamente asociado a la EUN, lo cual es convergente con el concepto de utilización del agua más allá del punto de marchitez permanente definido para la mayoría de los cultivos tradicionales. Esto permite suponer que la fracción de agua retenida por debajo de los 1500 kPa cumpliría un rol importante en la supervivencia de estas comunidades vegetales en momentos de déficit hídrico. Para el período con mayores precipitaciones, se observaron cambios en algunas de las situaciones estudiadas. Cuando sólo se agregó fósforo, las variables seleccionadas coincidieron con las del mismo tratamiento en el período seco (porcentaje de arena y pH) cambiando solamente las pendientes del modelo (R2=0.91; C.V.%=16.3). Cuando fósforo y nitrógeno fueron agregados, el porcentaje de arcilla y el RAS definieron la producción de materia seca (R2=0.90; C.V.%=9.7). La variable porcentaje de arcilla reflejaría, en primer grado, un mayor contenido de humedad del suelo y, en segundo término, un cambio de textura abrupto entre el horizonte A y el subyacente (r=-0.88). Con respecto a este último punto, en la medida en que el cambio textural es menos abrupto, la penetración radicular se realizaría bajo condiciones de menor estrés, siempre que no se trate de horizontes muy endurecidos (Hamblin 1985).El RAS resumiría dos efectos negativos: los propios del sodio y los atribuibles a salinidad, ya que CE y RAS presentaron un r=0.92. Desde el punto de vista de la CE, la producción de materia seca fue afectada principalmente por el aumento del potencial osmótico de la solución del suelo en la zona radical. La disminución del potencial osmótico tiene un efecto directo, reduciendo el agua disponible para las plantas. Si éstas están adaptadas a tolerar salinidad, parte de sus recursos energéticos son destinados al ajuste del potencial osmótico de sus raíces, afectando el crecimiento (Maas, Hoffman 1977). La asociación positiva de la producción de materia seca con el contenido de arcilla indicaría que el RAS representó en mayor proporción un efecto osmótico (serie Castelli y sus fases). Se encontró una alta correlación positiva entre RAS y PSI (r=0.75), por lo cual altos valores de RAS indicarían un 141 elevado porcentaje de sodio en los sitios de intercambio. Si el sodio de intercambio hubiese sido el efecto primario, la arcilla debería haber estado asociada negativamente con la productividad de materia seca, ya que a medida que aumentan las fracciones finas en el suelo, el valor crítico de sodio disminuye (Greene et al. 1978). Para la EUN, el modelo incluyó el porcentaje de arena (R2=0.57, C.V.%=70), el cual se asoció negativamente a la EUN, a diferencia del resto de los casos donde participó. Se observó la mayor EUN (34 y 27 kg MS kg -1N) en los pastizales desarrollados sobre suelos con el menor porcentaje de arena (Juncalito y Chelforó: 12.9 y 22.9% de arena, respectivamente). Bajo condiciones hídricas más propicias, las comunidades desarrolladas en estos suelos respondieron satisfactoriamente al agregado de N a pesar del elevado contenido de materia orgánica de estos suelos (Juncalito y Chelforó: 8.1 y 5.7%, respectivamente). Se debe considerar que el espesor del horizonte A de ambos suelos es somero, por lo cual el elevado porcentaje de materia orgánica determinado en estos suelos no implicaría un suministro de nitrógeno suficiente para observar EUN inferiores a las determinadas. El elevado valor de EUN y la gran diferencia de producción determinados sobre estos suelos, podrían atribuirse a que luego de tres años de elevada fertilización con nitrógeno la comunidad vegetal se tornó preponderantemente graminosa y dominada por Lolium multiflorum. Lo opuesto se observó en las parcelas fertilizadas sólo con fósforo, donde las especies latifoliadas fueron más preponderantes. Este mismo comportamiento fue observado por Ginzo et al. (1986). En el extremo opuesto encontramos a las series El Carmen y El Carmen, fase somera, las cuales presentaron altos porcentajes de arena (58 y 34 %, respectivamente). En este caso el porcentaje de arena representa una mejor condición física del suelo, ya que esta propiedad está inversamente relacionada a la dispersión de agregados por efectos del sodio. También es coincidente que estos suelos poseen buenos contenidos de materia orgánica (5 y 4 %, respectivamente) y sus horizontes A son profundos (mayor a 19 cm). Todas estas condiciones son propicias para una buena 142 P VAZQUEZ et al. - Propiedades del horizonte A y productividad primaria de pastizales mineralización de la materia orgánica y provisión de N. Esto es claramente visible en la escasa diferencia observada entre las producciones obtenidas sobre las parcelas fertilizadas con fósforo y fósforo más nitrógeno (Tabla 2). La EUN negativa observada en la serie El Carmen debería interpretarse como ausencia de efecto del nitrógeno aplicado y no como un efecto detrimental de este fertilizante sobre la productividad de materia seca, ya que solo se están comparando dos observaciones y la EUN no es muy negativa como para sospechar lo contrario. Hubiese sido esperable que el espesor del horizonte A fuese seleccionado por el procedimiento STEPWISE como elemento de diagnóstico. El hecho de que esto no haya ocurrido respondería principalmente a que dentro de los suelos con horizonte A profundo se encuentran los suelos salinos de la serie Castelli. Como en el caso anterior, los tres suelos de la serie Castelli presentaron altos porcentajes de arena (40% de arena en promedio, C.V.%=17) y la EUN determinada en ellos fue baja (Tabla 2). Sin embargo, los valores de producción primaria con el agregado de fósforo y fósforo más nitrógeno fueron inferiores debido a la elevada conductividad eléctrica que presentaron (superior a 10 dS m1). Se observó una diferencia muy marcada en la producción de materia seca obtenida sobre la serie Juncalito con el tratamiento 200-40 kg ha-1 de N y P cuando se compararon los períodos de severo estrés hídrico y de precipitación normal. Este comportamiento podría atribuirse a la existencia de un banco de semillas de Lolium multiflorum que se expresó en el segundo ciclo de cortes, cuando el ambiente hídrico fue más favorable. En la localidad de Balcarce se observaron mínimas diferencias de producción de materia seca entre los períodos de severo estrés hídrico y de precipitación normal cuando el tratamiento 200-40 kg ha-1 de N y P fue aplicado. Esta localidad registró una lluvia acumulada durante el ciclo de cortes realizado con severo estrés hídrico superior al del resto de las localidades, lo cual explicaría las menores diferencias existentes entre las producciones de materia seca obtenidas de ambos períodos de corte seco y húmedo para el tratamiento 200-40 kg ha-1 de N y P, respectivamente. CONCLUSIONES Las propiedades edáficas del horizonte A permiten pronosticar satisfactoriamente la productividad de materia seca y la eficiencia de uso del nitrógeno de pastizales naturales desarrollados sobre diversos suelos sódicos de la Pampa Deprimida, cuando el nitrógeno y el fósforo no son limitantes. El ambiente hídrico y el nutricional alteraron la importancia relativa de las propiedades de suelo al momento de definir productividad de materia seca y eficiencia en el uso del nitrógeno, obteniéndose distintos modelos para cada combinación ambiente hídrico-ambiente nutricional. El pH fue determinante al momento de definir productividad primaria cuando el P no fue la principal limitante. El porcentaje de arena fue seleccionado en casi todos los modelos, vinculado, probablemente, a su efecto amortiguador de la dispersión de los agregados por el sodio. La capacidad de retención de humedad, expresada como contenido de agua a 33 kPa y a 1500 kPa, estuvo asociada al ciclo de severo estrés hídrico. El RAS, amalgamando el efecto del sodio, la conductividad eléctrica y el porcentaje de arcilla, sólo intervinieron en el período húmedo, cuando nitrógeno y fósforo no fueron limitantes. BIBLIOGRAFIA Broadbent FE. 1965. Organic matter. En: Black, C.A. (Ed.) Methods of soil analisys. Part II. Am. Soc. Agr. Nº9. Inc., Madison, Wis. Chapman HD. 1965. Cation exchange capacity. En Black C.A. (Ed.) Methods of soil analisys. Part II. Am. Soc. Agr. Nº9. Inc., Madison, Wis. Consejo Federal de Inversiones (Provincia de Buenos Aires). 1980. Estudio de la zona deprimida del Salado. 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Recibido 28 de junio de 2001, aceptado 8 de noviembre de 2001 NUTRIEN LOSSES DUE TO WATER EROSION IN TWO SOILS OF THE PAMPA´S CALDENAL In the Caldenal region, overgrazing causes important soil losses due to water erosion. The magnitude of this process is related to soil properties and vegetation cover. The objective of this study was to evaluate nutrient losses due to water erosion on an Entic Haplustoll and a Typic Ustipsamment. Treatments were: natural vegetation, clipped vegetation with residue reduction, and bare soil. Evaluations were carried out in March and September using a rainfall simulator (28 mm in 30 min) over 2 m 2 runoff plots. Organic carbon (OC), total nitrogen (N) and available phosphorus (P) were determined on sediments. Average sediment OC and N content was higher in the Haplustoll (59.5 g.kg-1 and 4.3 g.kg-1 ) than in the Ustipsamment (37.6 g.kg-1 and 2.2 g.kg-1 ). P was lower in the Haplustoll (29.8 mg.kg-1 ) than in the Ustipsamment (40.2 mg.kg-1 ). Losses of N and P were significantly higher in March than in September. In the bare soil, nutrient losses were higher in the Haplustoll than in the Ustipsamment, while with vegetation cover, erosion was of lesser importance, and similar for both soil types. Organic carbon was the soil constituent that suffered the highest losses due to water erosion. Key words: Soil erosion, organic carbon, nitrogen, phosphorus, semiarid woodland. INTRODUCCION La erosión hídrica es un proceso degradativo que disminuye la productividad de los suelos afectados y cuya intensificación, en regiones semiáridas, puede ser provocada por un manejo inadecuado de los pastizales. Cuando la cobertura vegetal es removida parcial o totalmente, la erosión hídrica aumenta en relación directa a la intensidad de la precipitación, y en general, al estado de degradación del ecosistema (Wilcox 1994). Distintos estudios demuestran la importancia de la vegetación como agente biológico protector del suelo. Las tasas de escorrentía y erosión disminuyen en relación inversa a la cobertura, debido a que la vegetación y el mantillo disipan la energía cinética de las gotas de lluvia, retardan la velocidad del escurrimiento y aumentan la permeabilidad del suelo (Blackburn et al. 1986, Ruan et al. 2001). La cobertura de la vegetación varía de acuerdo a su hábito de crecimiento, estado fenológico y a la intensidad de pastoreo (Thurow et al. 1988), provocando cambios estacionales en las pérdidas de sedimentos (Wood et al. 1986). La erosión hídrica es un proceso selectivo de extracción que remueve una mayor proporción de fracciones finas y nutrientes del suelo. Los sedimentos erosionados usualmente contienen mayor proporción de nutrientes que la capa superficial del suelo original (Sharpley 1985). Esta diferencia se puede expresar como una tasa de enriquecimiento (TE), definida como la concentración de nutrientes en los sedimentos, referida a su concentración en el suelo original (Barrows, Kilmer 1963) . La pérdida de nutrientes está directamente relacionada con la concentración inicial en el suelo de origen, las lluvias, el escurrimiento y el contenido de materiales coloidales en el suelo (Mathan, Kannan 1993). Debido a que la mayoría de los nutrientes están adsorbidos sobre los coloides orgánicos e inorgánicos, la erosión de los sedimentos más finos provoca una movilización importante de nutrientes (Sharpley 1985). Sin embargo, la presencia de una densa vegetación nativa con buena cobertura de mantillo sobre el suelo, reduce la velocidad del escurrimiento y disminuye la pérdida de sedimentos (Meyer et al. 1995) y Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 nutrientes (Lee et al. 2001). La pérdida de MO depende de la topografía, el manejo y el tipo de suelo. Free (1956) reportó que el porcentaje de MO en sedimentos erosionados de un suelo franco arenoso, fue 30 % mayor a la cantidad presente en el suelo remanente. Si bien la pérdida de MO está en función de la pérdida de suelo, ésta no es una función lineal, ya que a medida que se incrementa el volumen de sedimentos movilizados, disminuye el contenido en la masa total. Al respecto, Massey et al. (1953) observaron que cuando las pérdidas de suelo fueron altas, el porcentaje de MO erosionada fue relativamente menor y viceversa. Barrows y Kilmer (1963) reportaron una pérdida total de MO de 622 kg.ha-1, con una proporción en los sedimentos igual al doble que la presente en el suelo inicial. Las tasas de enriquecimiento de N en sedimentos son, en general, paralelas a las de MO (Massey et al. 1953), como consecuencia de su origen predominantemente orgánico. La pérdida de N no tiene una relación lineal con la pérdida de suelo. Soltenberg y White (1953) graficaron la pérdida de N como una función de la pérdida de suelo, encontrando que, cuando la concentración de sólidos en el escurrimiento estuvo debajo de 0,4 kg.m-3, la cantidad de N en los sedimentos fue cinco veces mayor a la del suelo. Con una concentración de 40 kg.m-3 de sólidos, el contenido de N en los sedimentos fue solo 30 % superior al del suelo original. La vegetación cumple un rol importante en el control de la erosión hídrica, disminuyendo las pérdidas de N (Williams, Nicks 1993). Debido a su baja solubilidad, la concentración de P disuelto en el agua de escurrimiento normalmente es muy pequeña (Mathan, Kannan 1993). Massey et al. (1953) reportaron tasas de enriquecimento de P total que oscilaron de 1,3 a 3,5; mientras que Burwell et al. (1975), encontraron una pérdida anual promedio de P en los sedimentos y en el escurrimiento, desde 0,35 hasta 1,19 kg.ha-1 , dependiendo de la cobertura del suelo. El Caldenal cubre un amplio territorio de aproximadamente 5.000.000 ha dentro de la provincia de La Pampa, donde la ganadería de cría es la actividad productiva más relevante y está sustentada casi exclusivamente por 145 pastizales naturales. Es sabido que el sobrepastoreo de estos pastizales favorece grandes pérdidas de suelo por erosión (Covas, Glave 1988), las que se evidencian mediante la presencia de surcos, cárcavas y vegetación en pedestal, confirmando que la erosión hídrica es el proceso degradativo más importante de estos suelos (INTA et al. 1980). Sin embargo, son escasos los estudios acerca de este proceso de degradación, que puede afectar la productividad futura del ecosistema. El objetivo del presente trabajo fue evaluar las pérdidas de nutrientes en dos suelos representativos del Caldenal pampeano, bajo diferentes coberturas de vegetación y mantillo, en dos épocas del año en que las especies del pastizal presentan distintos estados de desarrollo vegetativo. MATERIALES Y METODOS Los ensayos se llevaron a cabo en dos sitios del Caldenal próximos a la localidad de Anguil, La Pampa (63° 59' W, 36° 30' S, 165 m snm), distantes 15 Km entre sí. La precipitación media anual de esta localidad para el período 1921-1990 fue de 608 mm con una distribución estacional del 36% en el primer trimestre, 17% en el segundo trimestre, 12% en el tercer trimestre y 35% en el cuarto trimestre (Roberto et al. 1994). El paisaje es suavemente ondulado. El suelo del sitio I fue clasificado como Haplustol Éntico y el del sitio II como Ustipsamente Típico. En ambos sitios se seleccionaron sectores del relieve cuya pendiente presentó un gradiente uniforme para la instalación de las parcelas de escurrimiento, a fin de evitar un efecto significativo de la inclinación del terreno, sobre las pérdidas de agua y de suelo. El gradiente medio de la pendiente del terreno en ambos sitios fue de 5,7%. La vegetación del sitio I presenta la fisonomía de un bosque caducifolio denso (más de 50% de cobertura) de Prosopis caldenia con una altura media de 5 a 8 m. Las especies dominantes del estrato graminoso-herbáceo son: Stipa brachychaeta, Stipa tenuissima, Piptochaetium napostaense, Stipa tenuis, Poa ligularis y Baccharis ulicina. El tipo fisonómico del sitio II es el de un bosque caducifolio muy abierto (aproximadamente 10%) de Prosopis caldenia de 4 a 8 m de altura. En el estrato graminoso-herbáceo predominan las siguientes especies: Digitaria californica, Panicum urvilleanum, Centaurea solstitialis, Poa lanuginosa, Stipa gynerioides y Baccharis ulicina. El uso actual de la tierra en ambos sitios es la cría extensiva de ganado vacuno. En Febrero de 1996 se prepararon las 146 EO ADEMA et al. - Pérdida de nutrientes por erosión hídrica parcelas de los dos sitios seleccionados para el estudio, fuera del área de cobertura de los árboles. El experimento se realizó con 3 tratamientos y 4 repeticiones, dispuestos según un diseño en bloques aleatorizados completos. Cada lluvia simulada se realizó simultáneamente sobre los tres tratamientos. Los tratamientos comparados fueron: 1) vegetación natural (manteniendo la cobertura de la vegetación y el mantillo presente en el lugar), 2) vegetación cortada a 5 cm de altura con reducción parcial de mantillo, y 3) suelo desnudo. En cada parcela se midió el porcentaje de cobertura vegetal y de mantillo por el método de Camfield en tres transectas de 2 m cada una por parcela, sobre las cuales se determinaron los porcentajes de vegetación, residuos y suelo desnudo, antes de cada lluvia simulada en ambas épocas. La fitomasa aérea de vegetación fue evaluada mediante corte a nivel del suelo, en dos áreas de 0,5 m2 cada una, en la cabecera de cada parcela. Se recolectó el mantillo dentro de las mismas áreas de corte y el material fue secado en estufa a 50 ºC y pesado. La materia seca se expresó en kg.ha-1 . En los meses de marzo y septiembre de 1996, sobre cada parcela se aplicó una lluvia en condiciones naturales de humedad del suelo. Luego las parcelas fueron cubiertas con polietileno, para prevenir la evapotranspiración y lograr una condición de humedad uniforme. A las 24 horas, se aplicó una segunda lluvia de igual duración e intensidad, con la cual se evaluó el proceso de erosión en condiciones de humedad del suelo equivalentes a capacidad de campo. Se utilizó un simulador de lluvia con aspersor de cono lleno (ángulo de salida de 120°), modelo 460.968.30.CG, fabricado por Lechler GmbH de Fellbach, Alemania, evaluado por Rostagno y Garayzar (1995). El aspersor se ubicó a 3,4 m de altura en posición vertical hacia abajo. La duración de la lluvia en cada aplicación fue de 30 minutos, con una intensidad promedio de 56,6 mm.h-1 . Se utilizaron parcelas de escurrimiento rectangulares de 2 m de largo por 1 m de ancho, cuya longitud mayor fue orientada en el sentido de la pendiente. Los sedimentos transportados por el agua fueron colectados, se secaron en estufa a 50 ºC, se pesaron y se determinó su contenido de nutrientes. La humedad del suelo fue determinada gravimétricamente en los primeros 5 cm de profundidad, en el área adyacente a cada parcela de escurrimiento. Los contenidos promedio de agua a capacidad de campo fueron 22,2 % en el Haplustol y 16,7 % en el Ustipsamente. Tabla 1. Propiedades de los suelos estudiados. Table 1. Soil properties of the research sites. Haplustol Éntico Horizonte Profundidad (cm) -1 Carbono orgánico (g kg ) Nitrógeno total (g kg-1) Relación C/N -1 Fósforo disp. (mg kg ) pH en pasta Arcilla (%) Limo (%) Arena muy fina (%) Arena fina (%) Arena media (%) Arena gruesa (%) A AC Ck 0-32 13,8 1,2 11,5 8,1 7,1 15,0 27,5 14,8 12,5 28,1 2,1 32-55 8,4 0,7 12,0 0,8 7,7 18,8 28,7 13,5 14,2 21,9 2,9 0-30 8,8 0,8 11,0 33,6 6,5 8,1 9,1 12,6 17,6 46,2 6,4 30-54 4,9 0,5 9,8 5,9 6,9 7,8 12,6 12,9 22,6 37,9 6,2 55-160 (tosca) 4,8 0,5 9,6 0,4 7,9 17,0 31,4 12,0 17,5 18,2 3,9 Ustipsamente Típico Profundidad (cm) -1 Carbono orgánico (g Kg ) -1 Nitrógeno total (g Kg ) Relación C/N -1 Fósforo disp. (mg Kg ) pH en pasta Arcilla (%) Limo (%) Arena muy fina (%) Arena fina (%) Arena media (%) Arena gruesa (%) 54-104 3,2 0,4 8,0 4,1 7,6 6,5 12,9 14,3 15,2 44,3 6,8 104>160 3,2 0,4 8,0 6,9 7,8 6,3 11,2 15,5 21,6 38,3 7,1 147 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Antes de comenzar los ensayos se determinó en los suelos de cada parcela a la profundidad de 0-4 cm, la distribución del tamaño de los agregados por tamizado en seco (<2, 2-3, 3-4, 4-8 y >8 mm) y el cambio de diámetro medio de los agregados (CDMA), por el método De Boodt y de Leehneer. Se determinaron además, los contenidos de carbono orgánico por el método de Walkley-Black, nitrógeno total (Kjeldahl) y fósforo disponible (Bray-Kurtz) a las profundidades de 0 a 2 cm y de 2 a 4 cm. Los sedimentos recogidos de cada parcela luego de cada lluvia aplicada fueron pesados y fueron determinados los contenidos de materia orgánica, nitrógeno total y fósforo disponible. Las diferencias entre tratamientos y suelos fueron evaluadas mediante análisis de la varianza y test de diferencia mínima significativa protegida (DMS) (SAS Institute 1998) usando un modelo con suelos y tratamientos como efectos fijos, y repeticiones (bloques) anidadas dentro de suelos como efectos aleatorios. Para el analisis combinado con las dos estaciones (marzo y septiembre) se usó un esquema de parcela dividida en el tiempo, por ser sólo dos las medidas (momentos) repetidas. N varió entre 8 y 11, sin embargo el P disponible presentó valores ostensiblemente mayores. En la Tabla 2 se presenta la distribución de tamaños de agregados en los suelos de las parcelas. En los primeros 4 cm del horizonte superficial, el Haplustol presentó aproximadamente el 72% de agregados con un diámetro mayor a 2 mm, mientras que el Ustipsamente tuvo el 54 % de agregados de más de 2 mm. La fracción de agregados de 2 a 8 mm fue mayor en el Haplustol (22%) que en el Ustipsamente (17%). El CDMA calculado fue de 0,94 en el Haplustol y 2,01 en el Ustipsamente, de manera que los agregados del Haplustol tuvieron aproximadamente el doble de estabilidad que los del Ustipsamente. Bajo condiciones naturales, el porcentaje de cobertura y la cantidad de materia seca en el Haplustol Éntico fue mayor que en el Ustipsamente Típico, para ambas épocas de muestreo. Estas diferencias podrían atribuirse a las mejores propiedades fisicoquímicas que en general presentó el Haplustol, en lo que respecta a capacidad de retención de agua y disponibilidad de nutrientes para el pastizal. En marzo, la cobertura total (sumatoria de vegetación y mantillo) en el Haplustol Éntico, fue de 135% para el tratamiento natural y 66% para el de corte, con un peso seco total de fitomasa aérea de 15120 kg.ha-1 y 4860 kg.ha1, respectivamente. En el Ustipsamente Típico la cobertura total fue de 89 % en el tratamiento natural y 55% en el de corte, con un peso seco total de 5930 kg.ha -1 y 3480 kg.ha -1 , respectivamente. El tratamiento desnudo fue mantenido sin ningún tipo de cobertura durante las dos épocas de muestreo, por lo tanto, RESULTADOS Los perfiles presentaron un desarrollo de horizontes característico de los suelos de la región, sin limitaciones de profundidad, con textura franco arenosa en el Haplustol Éntico y arenoso franca en el Ustipsamente Típico (Tabla 1). El Haplustol presentó un alto contenido de CO, especialmente en el horizonte superficial y una relación C/N de 10 a 12. Los valores de P disponible fueron excesivamente bajos, probablemente por estar el fosfato ligado en alta proporción, al calcio presente en el perfil. El Ustipsamente tuvo valores de CO y N menores que los del Haplustol y la relación C/ Tabla 2. Distribución de tamaño de los agregados y cambio de diámetro medio de los agregados (CDMA), de los suelos estudiados. Table 2. Aggregate size distribution and mean aggregate diameter change (MADC) for the studied soils. Distribución de tamaño de agregados <2mm 28,1 4,3 3-4mm (%) 4,6 Ustipsamente Típico 46,0 3,1 3,9 Haplustol Éntico 2-3mm 4-8mm CDMA >8mm 12,9 50,2 0,94 9,5 37,6 2,01 148 EO ADEMA et al. - Pérdida de nutrientes por erosión hídrica la cobertura y la materia seca fueron iguales a cero. En septiembre, la cobertura total sobre el Haplustol Éntico fue de 126 % y 79 % para los tratamientos con vegetación natural y de corte, con contenidos de materia seca de 10860 kg ha-1 y 4290 kg ha-1, respectivamente. La cobertura total del Ustipsamente Típico fue de 95% en el tratamiento con vegetación natural y de 78 % en el tratamiento de corte, con 6760 kg ha -1 y 3340 kg ha -1 de materia seca, respectivamente. La distinta composición de los suelos (Tabla 1) determina condiciones de vegetación diferentes en ambos sitios. Además de las diferencias fisionómicas descriptas, el pastizal que se desarrolla sobre el Ustipsamente está compuesto de especies predominantemente estivales, mientras que sobre el Haplustol predominan especies invernales. Esta situación explica las diferencias estacionales en cantidad de fitomasa y tipo de cobertura presentes en cada sitio en las distintas épocas del año. En el Ustipsamente existió mayor cobertura de vegetación en septiembre que en marzo como consecuencia del desarrollo de individuos de Centaurea solstitialis, cuya morfología arrosetada produce una importante cobertura de suelo. Sobre el Haplustol hubo una importante cantidad de mantillo en marzo, como consecuencia de la acumulación de material muerto de las especies invernales (Stipa, Piptochaetium y Poa). Durante el mes de septiembre la vegetación se encontraba en pleno desarrollo vegetativo, con un peso seco y cobertura mayores que el del mantillo. La pérdida media de sedimentos para los distintos tratamientos sobre los dos suelos se presentan en la Tabla 3. Esta fue mayor en el Haplustol que en el Ustipsamente y en ambos sitios el promedio de sedimentos perdidos fue mayor en el tratamiento sin cobertura que en el tratamiento de corte, y este a su vez mayor que en el tratamiento con vegetación natural. Cuando se analizó el efecto de las dos estaciones del año sobre la pérdida de sedimentos dentro de un mismo tratamiento, en el Haplustol no se observaron diferencias significativas (p = 0,15). En cambio, el Ustipsamente mostró una interacción significativa (p = 0,01) entre las estaciones del año y los tratamientos. Mientras que los tratamientos con vegetación natural y corte tuvieron una pérdida de sedimentos similar en ambas épocas, la pérdida de sedimentos en el tratamiento desnudo fue 3,3 veces mayor en septiembre que en marzo. Si se considera la masa de sedimentos proveniente del suelo libre de cobertura como un índice de susceptibilidad a la erosión o máximo potencial de pérdida de suelo para las condiciones de ese sitio, se observa que la cobertura redujo la pérdida de sedimentos aproximadamente 9 veces en el tratamiento de corte y 22 veces bajo vegetación natural, en el Haplustol, mientras que para el Ustipsamente, la reducción de la pérdida de suelo fue aproximadamente 2,5 veces en el tratamiento de corte y 11 veces bajo vegetación natural. En la Tabla 4 se observan los valores promedio de CO, N y P en los suelos de los distintos tratamientos. La mayor cantidad de Tabla 3. Pérdida de sedimentos después de 30 minutos de precipitación en los dos sitios de estudio. Table 3. Sediment losses after 30 min of simulated rain at the studied sites. Tratamiento desnudo corte -1 Kg ha natural Haplustol Éntico Marzo Septiembre 1129b 1199b 209a 72a 51a 23a Ustipsamente Típico Marzo Septiembre 317b 1203b 168ab 172a 70a 48a Las medias seguidas por la misma letra no difieren significativamente (p < 0,05). Las comparaciones se realizaron dentro de cada fila. 149 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Tabla 4. Contenidos medios de nutrientes presentes en la capa superficial del suelo al inicio de los ensayos en los diferentes tratamientos. Table 4. Topsoil mean nutrient contents of the different treatments at the study starting time. Profundidad cm Haplustol Éntico desnudo 0-2 2-4 CO g kg -1 N g kg-1 P mg kg-1 31,2 ± 4,1 25,5 ± 4,5 2,7 ± 0,2 2,3 ± 0,3 34,1 ± 6,0 27,6 ± 5,1 0-2 2-4 25,8 ± 4,0 17,4 ± 1,9 2,5 ± 0,3 1,9 ± 0,1 33,1 ± 9,2 13,7 ± 2,6 0-2 2-4 Ustipsamente Típico desnudo 0-2 2-4 23,1 ± 3,7 19,4 ± 1,7 2,6 ± 0,2 1,8 ± 0,2 30,4 ± 8,8 15,6 ± 3,7 17,3 ± 1,9 15,5 ± 5,4 1,1 ± 0,1 0,9 ± 0,2 49,7 ± 6,4 45,2 ± 1,3 corte 0-2 2-4 12,2 ± 2,2 12,8 ± 1,8 0,9 ± 0,1 0,9 ± 0,1 40,8 ± 3,0 38,3 ± 0,6 natural 0-2 2-4 11,3 ± 2,2 10,5 ± 2,3 0,9 ± 0,2 1,0 ± 0,3 38,8 ± 3,0 38,5 ± 5,0 corte natural CO se encuentra en las capas superficiales del suelo por efecto de la acumulación y descomposición de residuos. Los contenidos de CO disminuyen en profundidad, en particular en el Haplustol, donde los valores promediaron 26,7 g kg-1 entre 0 y 2 cm de profundidad y 20,8 g kg -1 en la capa de 2 a 4 cm de profundidad, mientras que en el Ustipsamente las cantidades fueron menores sin observarse diferencias marcadas en ambas profundidades (13,6 y 12,9 g Kg -1 ), respectivamente. Los diferentes contenidos de CO entre tratamientos fueron debidos a la variabilidad espacial en la distribución de los contenidos de materia orgánica en suelo y no a un efecto de los tratamientos. Los contenidos de N están relacionados a los de CO. El Haplustol tuvo contenidos significativamente mayores (p<0,05) de CO y N que el Ustipsamente, en las dos capas analizadas. Comparando las dos profundidades dentro del mismo sitio, se observa mayor cantidad de N en la capa superficial del Haplustol que en la capa subyacente, no existiendo diferencias entre capas en el Ustipsamente. Los contenidos de P disponible fueron significativamente mayores (p<0,05) en las capas del Ustipsamente respecto a las del Haplustol. En la capa superficial los contenidos fueron: 43,1 mg kg -1 en el Ustipsamente y 32,5 mg kg -1 en el Haplustol y en la subsuperficial: 40,7 mg kg -1 y 19,0 mg kg -1, respectivamente. Como puede observarse en la Tabla 5, las pérdidas de nutrientes por kg de sedimento mostraron un patrón similar en ambos sitios, alcanzando los mayores valores en ausencia de cobertura y los menores bajo la condición natural. Las mayores pérdidas de CO y de N correspondieron al Haplustol, mientras que las mayores pérdidas de P se originaron en el Ustipsamente. Estos resultados son consistentes con los contenidos iniciales de los elementos en los respectivos sitios de estudio (Tabla 4). En las dos estaciones del año, el contenido de CO en los sedimentos fue significativamente mayor (p<0,05) en el Haplustol que en el Ustipsamente, con valores promedio de 59,5 g kg -1 y 37,6 g.kg - 1 respectivamente. Dentro del Haplustol, la concentración de CO fue mayor (p<0,05) en el tratamiento de suelo desnudo (82 g kg -1) que bajo pastizal natural (37,7 g kg -1), mientras el tratamiento de corte tuvo una concentración intermedia pero sin llegar a diferir, al mismo nivel de significación, con el tratamiento natural. En el Ustipsamente se determinó un contenido de CO diferente en las dos épocas del año. En 150 EO ADEMA et al. - Pérdida de nutrientes por erosión hídrica Tabla 5. Contenidos medios y error estándar de los principales nutrientes presentes en los sedimentos movilizados de las parcelas experimentales. Table 5. Mean and standard errors of the main nutrient contents present in movilized sediment fractions. CO -1 g kg Haplustol Éntico marzo desnudo 88,5 ± 12,6 corte 64,5 ± 8,7 natural 47,0 ± 2,9 septiembre desnudo 75,4 ± 13,7 corte 53,1 ± 6,8 natural 28,4 ± 2,9 Ustipsamente Típico marzo desnudo 54,5 ± 5,3 corte 43,4 ± 7,8 natural 23,7 ± 2,4 septiembre desnudo 37,8 ± 8,4 corte 32,5 ± 4,8 natural 33,5 ± 5,7 marzo, el contenido de CO en los sedimentos fue significativamente mayor (p<0,05) en el tratamiento desnudo (54,5 g kg -1) que en el tratamiento natural (23,7 g kg -1), con contenidos intermedios en el tratamiento de corte. Sin embargo, en septiembre no hubo diferencias significativas entre los distintos tratamientos La concentración de N en los sedimentos fue mayor (p<0,05) en el Haplustol que en el Ustipsamente, con valores de 4,3 g kg -1 y 2,2 g kg -1 respectivamente. La concentración de este elemento fue significativamente mayor en marzo que en septiembre, donde las pérdidas promediaron 3,6 g kg -1 y 2,9 g kg -1. Por otra parte, la diferencia entre las dos estaciones del año fue más manifiesta en el tratamiento de suelo desnudo, probablemente por haber sufrido la mayor pérdida de N en verano, sin el aporte de residuos orgánicos al suelo que la compensaran. Dentro del Haplustol, el tratamiento desnudo tuvo mayor concentración de N en los sedimentos (6,7 g kg -1) respecto de los tratamientos de corte (3,5 g kg -1) y natural (2,9 g kg -1), los cuales no mostraron diferencias significativas entre sí. La concentración de P disponible en los sedimentos promedió 29,8 mg kg -1 en el Haplustol y 40,2 mg kg -1 en el Ustipsamente. N -1 g kg P -1 mg kg 7,8 ± 1,0 3,7 ± 0,4 3,1 ± 0,3 48,7 ± 2,0 32,5 ± 3,4 21,3 ± 4,8 5,5 ± 0,7 3,3 ± 0,4 2,6 ± 0,3 39,7 ± 4,0 17,9 ± 3,6 19,1 ± 7,2 3,0 ± 0,2 2,4 ± 0,4 1,7 ± 0,2 56,1 ± 2,4 49,2 ± 3,9 31,1 ± 5,8 1,7 ± 0,2 2,4 ± 0,5 2,0 ± 0,3 44,7 ± 4,4 34,8 ± 6,3 25,6 ± 6,6 La estación del año tuvo un efecto significativo (p<0,05), siendo mayor la presencia de este nutriente en los sedimentos de verano que en los de invierno. Dentro del Haplustol, esta concentración fue mayor (p<0.05) en el tratamiento de suelo desnudo, con un valor promedio de 44,2 mg kg -1 , que en los tratamientos de corte y natural, los que presentaron un comportamiento similar, con valores de 25,4 mg kg -1 y 19,8 mg kg - 1 respectivamente. Con respecto al Ustipsamente se puede generalizar que la concentración de P disponible en los sedimentos, fue mayor en el tratamiento desnudo con 50,4 mg kg -1, seguida por el tratamiento de corte con 42 mg kg -1 y el pastizal natural con 28,3 mg kg -1. El CO tuvo una tasa de enriquecimiento (TE) promedio de 2,2 en el Haplustol y 2,8 en el Ustipsamente, es decir que la concentración de este nutriente en los sedimentos fue mayor que en la capa de 0 a 2 cm de profundidad de los dos suelos de origen. En cuanto al N, los resultados mostraron la misma tendencia que el CO, con una TE de 1,7 en el Haplustol y 2,3 en el Ustipsamente (Tabla 6). Contrariamente, el P disponible no incrementó su contenido en sedimentos respecto al suelo de origen, con una TE promedio de 0,9 para el Haplustol y 0,95 para el 151 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 Tabla 6. Tasas de enriquecimiento de CO, N y P en los sedimentos. Table 6. Sedimental enrichment rates of OC, N and P. Haplustol Éntico marzo desnudo 2,8 corte 2,5 natural 2,0 septiembre desnudo 2,4 corte 2,1 natural 1,2 Ustipsamente Típico marzo desnudo 3,2 corte 3,6 natural 2,1 septiembre desnudo 2,2 corte 2,7 natural 3,0 CO Ustipsamente. Las TE fueron mayores en el Ustipsamente que en el Haplustol para CO y N, mientras que el P se comportó de manera similar en ambos suelos. DISCUSION La erosión hídrica se produce como consecuencia de los procesos de impacto de las gotas de lluvia sobre las partículas del suelo y de la abrasión que ejerce el escurrimiento sobre la superficie (Nearing et al. 1991). La vegetación y el mantillo actuan como agentes protectores del suelo atenuando la movilización y el transporte de las partículas (Castillo 1997, Meyer et al. 1995), además de actuar como diques naturales de retención de elementos desprendidos que fueron redepositados en el lugar. Por las dimensiones de las parcelas es dable esperar un mayor volumen de sedimentos desprendidos por salpicadura, debido a que el escurrimiento no alcanza a cobrar suficiente velocidad y en consecuencia su capacidad erosiva es limitada. Las diferencias en las pérdidas de sedimentos pueden ser grandes de una estación a otra como de un año a otro (Wood et al .1986). El notable incremento de sedimentos perdidos desde el Ustipsamente sin cobertura, en septiembre, podría deberse a N P 2,9 1,5 1,2 1,4 1,0 0,7 2,0 1,3 1,0 1,2 0,5 0,6 2,7 2,7 1,9 1,1 1,2 0,8 1,5 2,7 2,2 0,9 0,9 0,7 la rápida degradación fisicoquímica sufrida en la estación cálida anterior. La pobre estabilidad estructural, probablemente relacionada con el escaso contenido de arcilla (Fox, Le Bissonnais 1998) y la gran cantidad de carbono orgánico perdido (tres veces mayor que la cantidad presente en la capa superficial del suelo), podrían haber provocado una mayor desagregación (Buschiazzo et al. 1995) y en consecuencia una mayor pérdida de sedimentos. Muchos de los nutrientes arrastrados por el agua como resultado de la erosión son aportados principalmente desde las tierras altas de las cuencas. A medida que las partículas desprendidas se mueven corriente abajo sufren una segregación selectiva y los nutrientes están sujetos a procesos de adsorción y desorción. Durante el transporte puede producirse un enriquecimiento de arcillas y nutrientes. Entre otros autores, Sharpley (1985), Sharpley, Moyer (2000), Stoltenberg, White (1953) y Watson et al. (2000), han reportado enriquecimiento de CO, N y P en sedimentos movilizados por erosión hídrica. La rápida pérdida de materia orgánica que se produce en suelos sin vegetación y sus consecuencias sobre las propiedades físicas, fue considerada por Albaladejo et al. (1998) como el principal factor de degradación de suelo 152 EO ADEMA et al. - Pérdida de nutrientes por erosión hídrica en ambientes semiáridos, sin encontrar síntomas de recuperación natural, dos años después de haberse provocado el disturbio. Este hecho confirma que la actividad del hombre o los cambios climáticos que implican una reducción de la cobertura, pueden provocar un importante proceso de desertificación en estos ambientes. La declinación de los contenidos de materia orgánica en un suelo sin cobertura puede atribuirse a varios factores, entre los que pueden citarse la falta de residuos que retornan al suelo debido a la ausencia de vegetación (Parton et al . 1987), el incremento de la temperatura del suelo que provoca una mayor mineralización (Scott et al. 1994), y la pérdida ocurrida por erosión (Wan, El-Swaify 1998). En nuestro estudio, la concentración promedio de CO presente en los sedimentos, se duplicó en el Haplustol (2,2) hasta casi triplicarse en el Ustipsamente (2,8), respecto de la cantidad presente en la capa superficial de los respectivos suelos a partir de los cuales fueron movilizados. En ambos sitios existió una relación inversa entre la pérdida de estos constituyentes y la cobertura del suelo, manifestándose una vez más, la importancia que tiene el manejo del pastizal para la sustentabilidad productiva de estos sistemas ganaderos. Albaladejo et al. (1998) concluyen que los procesos de degradación del suelo luego de eliminar la vegetación en zonas semiáridas, se manifiestan a través de la disminución del contenido de CO y de la estabilidad estructural. Los suelos del Caldenal presentan una alta susceptibilidad a erosionarse y en estos casos la pérdida de CO es muy importante. El enriquecimiento de CO en los sedimentos fue el triple para el Ustipsamente y el doble para el Haplustol, respecto del contenido inicial de ambos sitios, por lo tanto si persistiera la falta de cobertura, la erosión provocaría una degradación más rápida del Ustipsamente que en el Haplustol debido a esta mayor movilización de la materia orgánica. La erosión hídrica provoca importantes pérdidas de MO acompañadas por N y P (Barrows, Kilmer 1963). Nuestro estudio mostró concentraciones importantes de CO y N en los sedimentos, mientras que los contenidos de P en sedimentos fueron similares a los contenidos iniciales de los respectivos suelos. Esta situación podría ser explicada por distintas vías. Si bien los contenidos de MO en los 2 cm superficiales del suelo fueron menores en el Ustipsamente que en el Haplustol, la pobre estructura que naturalmente posee el primero podría ser la causa de la mayor movilización de la MO del suelo, por impacto de las gotas de lluvia, provocando de esta manera un mayor enriquecimiento de CO y N en estos sedimentos (Avnimelech, McHenry 1984). Por otra parte, la mayor cantidad de sedimentos provenientes del Haplustol puede explicar, parcialmente, la menor TE de CO y N debido a la relación inversa que existe entre el contenido de materia orgánica dentro de los sedimentos y el volumen de sedimentos perdidos (Massey et al. 1953). Al respecto, Avnimelech y McHenry (1984) reportaron TE de CO y N en sedimentos provenientes de 41 suelos de Estados Unidos, corroborando que estas siguieron una función inversa al contenido inicial en los suelos de origen, las cuales se ajustaron a un modelo exponencial negativo, lo cual significa que los suelos más pobres en CO y N tienen mayor enriquecimiento en sus sedimentos y viceversa. Este hallazgo puede explicar las mayores TE observadas en los tratamientos del Ustipsamente, inicialmente más pobre en estos elementos. CONCLUSIONES Bajo las condiciones en que se realizó este estudio, puede concluirse que: En ausencia de cobertura, las precipitaciones de alta intensidad provocan mayor erosión en los Haplustoles que en los Ustipsamentes. Sin embargo, este proceso disminuye considerablemente y llega a ser similar en ambos suelos, cuando se mantiene intacta la cobertura natural. La eliminación total de vegetación y residuos posiblemente provocó, durante el tiempo que duró el estudio, una degradación más rápida del horizonte superficial en el Ustipsamente Típico que en el Haplustol Éntico, como consecuencia de su débil estructuración, su textura gruesa y el escaso contenido de coloides orgánicos. Esta situación incrementó notablemente la pérdida de sedimentos en el Ustipsamente, durante la Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 segunda época de evaluación. La pérdida de nutrientes está inversamente relacionada al porcentaje de cobertura del suelo, en ambos sitios, con un fuerte incremento en el caso de suelos desnudos. El CO fue el principal constituyente afectado por erosión hídrica en ambos suelos, hecho de fundamental importancia por su difícil recuperación. La pérdida total fue mayor en el Haplustol, aunque con relación al contenido inicial de ambos suelos, la mayor pérdida relativa la sufrió el Ustipsamente. AGRADECIMIENTOS Al Dr. Daniel E. Buschiazzo por las valiosas sugerencias aportadas para la redacción del trabajo y al Dr. Nestor Juan por la corrección del manuscrito. Este trabajo fue financiado por la Facultad de Cs. Exactas y Naturales de la UNLPam y la EEA Anguil del INTA. BIBLIOGRAFIA Albaladejo J, Martinez Mena M, Roldan A, Castillo V. 1998. Soil degradation and desertification induced by vegetation removal in a semiarid environment. Soil Use and Manage. 14: 1-6. Avnimelech Y, McHenry JR. 1984. 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Range Manage. 39: 371-374. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 155 COMPARACION DE DOS TECNICAS DE CUANTIFICACION DE INFECCION MICORRITICA F COVACEVICH, HE ECHEVERRIA, LAN AGUIRREZABAL UI EEA INTA-FCA, Balcarce. CC 276, 7620 Balcarce - Argentina. E-mail: hecheverr@balcarce.inta.gov.ar Recibido 12 de junio de 2001, aceptado 7 de noviembre de 2001 COMPARISON OF TWO TECHNIQUES FOR DETERMINING MYCORRHIZAL INFECTION Our aims were to compare the techniques for determining root mycorrhizal infection proposed by Giovanetti-Mosse and by Trouvelot et al. Data were extracted from a glasshouse experiment where wheat plants were grown in pots filled with a Petrocalcic Paleudoll soil. Treatments were nitrogen and phosphorus fertilization levels and three sampling depths. Mycorrhization (M) estimated by both methods ranged from 0 to about 68 %. Arbuscules (A) estimated by both methods ranged from 0 to about 61 %. There were found positive (up to r 2 = 0,77) relationships between M and A. Similarly, there were found positive (up to r2 = 0,76) relationships when M or A estimated by the two methods were correlated. Mycorrhization estimated by the Giovanetti-Mosse method showed M% values lightly highest from the estimated by Trouvelot et al. (M Trouvelot(%)= 0,98 M Giovanetti (%) – 4,1; r2 = 0,81). Arbuscules showed a similar trend (ATrouvelot(%)= 0,82 A Giovanetti (%) – 4,2 r2 = 0,76). Key words: Mycorrhizal Colonization, Arbuscules Content, Giovanetti-Mosse method, Trouvelot et al. method. INTRODUCCION La formación de micorrizas arbusculares (MA) en las raíces de las plantas incrementa la absorción de P por las plantas y consecuentemente su crecimiento (Pfleger, Linderman 1996). Varias técnicas son empleadas para estimar la micorrización, algunas estiman la biomasa fúngica determinando el contenido de quitina. Sin embargo, la utilidad de estas determinaciones químicas se limita a condiciones experimentales controladas y suelos esterilizados (Bethlenfalvay et al. 1981). Las técnicas mas utilizadas se basan en la observación microscópica de las raíces y la estimación del cortex primario que es ocupado por las estructuras MA fúngicas. La estimación del porcentaje de colonización micorrítica por el método de la cuadrícula (Giovanetti, Mosse 1980) es muy utilizado para estimar el grado de micorrización y arbúsculos en un sistema radical (Schweiger, Jakobsen 1999; Covacevich et al. 1995). Dicho método presenta además, la ventaja de proporcionar una estimación del largo total de raíz que es micorrizado, ajustando las condiciones de observación al método de la cuadrícula propuesto por Tennant (1975), que cuantifica la longitud radical en una muestra. En tal sentido, cuando condiciones tales como la fertilización pueden afectar tanto el grado de micorrización como el desarrollo radical, es de interés conocer la cantidad total de raíces micorrizadas. Sin embargo, Mc Gonigle et al. (1990) han manifestado que el método de las interceptas presenta dos limitaciones: por una parte dicha técnica es subjetiva, dado que los arbúsculos no son fácilmente reconocibles microscópicamente a aumentos menores que 200x, y, por otra, que la intensidad de colonización en el cortex radical del segmento observado no es estimado. Al respecto, otra metodología que considera la densidad de colonización y la riqueza de arbúsculos en el cortex radical es empleada por su mayor rapidez (Trouvelot et al. 1986). El objetivo ha sido comparar las técnicas de cuantificación de la infección micorrítica arbuscular propuestos por Giovanetti y Mosse y por Trouvelot et al., y determinar el grado de asociación entre las estimaciones logradas por ambas técnicas. MATERIALES Y METODOS La experiencia se realizó en invernáculo (EEA INTA, Balcarce). Tubos de PVC de 30 cm de profundidad por 10 cm de diámetro fueron llenados 156 F COVACEVICH et al. - Comparación de técnicas de cuantificación micorrítica simulando el perfil con un Paleudol Petrocálcico, con pH 5,7; materia orgánica 6,2%, 6,5 mg P Bray kg-1 y 15 mg N-NO3 - kg -1 en el horizonte A y pH 5,9, materia orgánica 3,7%, y 4 mg P Bray kg-1 en el B1 . Se sembraron tres semillas de trigo (ProINTA FEDERAL) por tubo el 29 de agosto de 1996. El suelo fue mantenido a no menos del 65% de su capacidad de retención hídrica. Con el objeto de obtener un amplio rango de micorrización los tratamientos resultaron de la combinación factorial de: niveles de nitrogeno (0 y 0,33 g N tubo-1 ), niveles de fósforo (0, 0,05 y 0,10 g P tubo-1 ) y profundidad de muestreo (0-10, 10-20 y 20-30 cm) con cuatro repeticiones. La fertilización se realizó a la siembra con urea y superfosfato triple de calcio en solución acuosa. A los 35 días después de la siembra, cuando las plantas estaban en espiguilla terminal (código decimal 15, Zadoks et al. 1974), se cortó el material vegetal aéreo y los tubos fueron vaciados. El suelo con todo el material radical fue fraccionado a los 010; 10-20 y 20-30 cm. Cada fracción fue tamizada (0,2 cm), lavada con agua y las raíces recuperadas. Estas fueron secadas al aire (20 °C, 72 hs), divididas en dos submuestras de peso equivalente y teñidas (Phillips, Hayman 1970). En una submuestra se estimó el grado de micorrización y de arbúsculos por el método de la cuadrícula de Giovanetti y Mosse (1980). Para ello, las raíces fueron cortadas en segmentos de 1 cm, se distribuyeron al azar sobre una grilla de 1 cm x 1 cm. Se registró la presencia de estructuras MA en las intersecciones horizontales y verticales entre raíces y líneas mediante observación microscópica (45x). El número de intersecciones cuantificadas en cada muestra se mantuvo dentro del rango 112-395, con un promedio de 193 raíces/muestra. Se calculó la frecuencia de infección micorrítica, M Giovanetti(%)=N° SI x 100 / N° SO, donde SI corresponde al número de segmentos infectados (hifas+arbúsculos+vesículas) y SO al número de segmentos observados (hifas + arbúsculos + vesículas + sin infección). La frecuencia de aparición de arbúsculos, fue calculada como: AGiovanetti (%) = N° SA x 100 / N° SO, donde SA corresponde al número de segmentos con arbúsculos. En la submuestra restante, se realizó la cuantificación de la micorrización por la técnica de Trouvelot et al. (1986). Para ello, se cortaron 30 segmentos de 1 cm de las raíces teñidas, se montaron paralelamente en portaobjetos y se realizó la observación microscópica (45 x). Cada segmento fue categorizado entre las clases 0 (0% infección) hasta 5 (>95% infección). Simultáneamente, la proporción de arbúsculos en cada porción infectada fue categorizada entre Ao (0% arbúsculos) hasta A3 (100% arbúsculos). Se calculó la intensidad de micorrización como: M Trouvelot (%) = (n1+5 n2+30 n3+70 n4+95 n5) / N, donde M Trouvelot (%) es simétrica en el rango 5-95 %, N es el número de fragmentos observados, y n1 .... n5 representan el número de fragmentos categorizados como 1 .... 5, respectivamente. El contenido relativo de arbúsculos del sistema radical A Trouvelot (%) fue calculado como: ATrouvelot (%) = a . mA / 100 con a (%) = (10 mA1+ 50 mA2 +100 mA3) / 100 con mA = (n1A + 5 n2A + 30 n3A + 70 n4A+ 95 n5A) donde A es, n1A.... n5A, corresponden al número de fragmentos con arbúsculos pertenecientes a las categorías 1 .... 5, respectivamente. Las variables cuantificadas fueron sometidas a análisis de correlación y regresión (SAS 1988). RESULTADOS Y DISCUSION Los tratamientos evaluados permitieron obtener un rango de M Giovanetti que se mantuvo entre 1-68 %, y entre 0-67 % para la M Trouvelot.. Para el A Giovanetti el rango fue 0-61 % y para el A Trouvelot 0-58 %. Los rangos de micorrización son coincidentes con los reportados por Schweiger y Jakobsen (1999) en plantas de trigo. La MGiovanetti (24 %) superó al A Giovanetti (17 %). Un comportamiento similar se encontró para MTrouvelot (19 %) que superó al A Trouvelot (10 %). Esta situación es esperable si se considera que el parámetro M incluye la cuantificación de arbúsculos. Dado que en los arbúsculos se realiza el intercambio de nutrientes (Pfleger, Linderman 1996), ambos parámetros (A y M) deben ser considerados en los casos en que se evalúan los efectos provocados como resultado de la formación de micorrizas. La M y el A correlacionaron positiva y significativamente, tanto cuando fueron estimados por la técnica de Giovanetti y Mosse (r2 0.96 P ≤ 0.0001) o por la de Trouvelot et al. (r2 0.87 P ≤ 0.0001). De manera similar, cuando la M o el A estimados por las dos técnicas fueron correlacionados, se relacionaron positiva y significativamente (Figura 1). Tanto la M Giovanetti como el A Giovanetti mostraron valores superiores (P=0.01) en cuatro unidades en relación a la M Trouvelot y A Trouvelot , respectivamente. Las pendientes de la relación obtenida para la estimación de la M no difirió d e u n o (P=0.67), mientras que para la estimación del A si (P=0.001). Por lo mencionado, podría asumirse una sobreestimación en la estimación por la técnica 157 Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 80 M Trouvelot (%)= 0.98 MGiovanetti (%)- 4.1 2 MTrouvelot (%) 70 r = 0.81 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 MGiovanetti (%) ATrouvelot (%) 70 60 ATrouvelot (%)= 0.82 A Giovanetti (%)- 4.2 50 r = 0.76 2 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 AGiovanetti (%) Figura 1. Relación entre la intensidad de micorrización (a) y contenido de arbúsculos (b) cuantificados por el método de Trouvelot y colaboradores (MTrouvelot y ATrouvelot, respectivamente), con el porcentaje de micorrización (a) y de arbúsculos (b) cuantificados por el método de Giovanetti y Mosse (MGiovanetti y AGiovanetti, respectivamente). Figure 1. Relationship between mycorrhizal intensity (a) and arbuscules content (b) estimated by Trouvelot et al. method (MTrouvelot y ATrouvelot, respectively), and the percentage of mycorrhizal infection (a) and the arbuscules content (b) estimated by Giovanetti-Mosse method (MGiovanetti y AGiovanetti, respectively). de Giovanetti y Mosse en relación a la de Trouvelot et al., fundamentalmente para el contenido de arbúsculos. Los resultados obtenidos muestran una concordancia general entre las dos técnicas evaluadas para estimar tanto la M como el A. Mediante la técnica de Giovanetti y Mosse es posible realizar conjuntamente la cuantificación de la M, el A y la determinación del largo de raíz micorrizado. El tiempo empleado en la preparación del material a observar microscópicamente por la técnica de la cuadrícula, excede en al menos cinco veces al em- pleado para la confección de los preparados a observar para realizar la estimación por el método de Trouvelot et al. Para el tiempo empleado en la observación microscópica de las muestras, se mantiene la misma diferencia entre las dos técnicas para la preparación del material. Las relaciones halladas entre las técnicas de Giovanetti y Mosse y de Trouvelot et al. podrían permitir la transformación de estimaciones de la micorrización y el contenido de arbúsculos realizadas por una técnica, hacia la otra. 158 F COVACEVICH et al. - Comparación de técnicas de cuantificación micorrítica AGRADECIMIENTOS Este trabajo fue financiado con fondos del Proyecto 15-A107 de la FCA-UNMP. REFERENCIAS Bethlenfalvay GJ, Pacovsky RS, Brown MS. 1981. Measurement of mycorrhizal infection in soybean. Soil. Sci. Soc. Am. J. 45: 871-874. Covacevich F, Echeverría HE, Andreoli YE. 1995. Micorrización vesículo arbuscular espontánea en trigo, en función de la disponibilidad de fósforo. Ciencia del Suelo. 13: 47-51. Giovanetti M, Mosse B. 1980. 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Merrill) cultivars are cropped in Argentina, though sufficient information about the symbiosis capacity of B. japonicum with each cultivar is lacking. Therefore, our objective was to evaluate different parameters of nodulation and nitrogen nutrition in four conventional and fifteen glyphosate resistant soybean cultivars originated from seeds inoculated with liquid inoculant containing B. japonicum E109. The assay was conducted in a growth chamber under controlled conditions (22-25 ºC, 16 h of light, 8 h of dark, soil at field capacity). The soil used was B. japonicum free. After six weeks (V3 soybean growing stage) different parameters related to nodulation were measured. When all cultivars were tested together significant differences were found in nodule number per plant, nodule dry mass per plant, shoot and root dry mass per plant, dry mass per nodule, and total nitrogen concentration and content. The number of nodule per plant was similar in glyphosate resistant and conventional soybean cultivars. However, the nodule dry mass per plant, shoot and root dry mass per plant, dry mass per nodule, and total nitrogen concentration and content was 4.8 to 14.2 % higher in conventional than in glyphosate resistant cultivars. Considering all resistant and non resistant cultivars together, significant relationships between nodule dry mass and shoot accumulated total nitrogen, between nodule dry mass and shoot dry mass, and between shoot dry mass and shoot accumulated total nitrogen were determined. Under the conditions of this assay the compatibility between B. japonicum E109 and each conventional or glyphosate resistant soybean cultivar was different because a width range of nodulation and nitrogen nutrition were observed. Key words: liquid inoculant, nodulation, glyphosate resistant soybean, symbiosis. INTRODUCCION La producción de granos de soja (Glycine max L. Merrill) depende de un adecuado suplemento de nitrógeno y para ello es esencial que se practique una inoculación infectiva y efectiva con su microsimbionte específico. La inoculación de soja con B. japonicum, en suelos donde se la cultivó por primera vez como los del sudeste bonaerense, incrementó la producción de semillas de esa leguminosa (Ham et al. 1971). Sin embargo, es más difícil el aumento de la producción de semilla de soja por la inoculación cuando existen en el suelo cepas naturalizadas de B. japonicum (Streeter 1994). En Iowa, USA, se demostró que el recobre de cepas de B. japonicum en nódulos de soja estaba influenciado por la cantidad de inoculante aplicado, por el tipo de cepa utilizada en el inoculante y por la población de rizobios del suelo (Weaver, Frederick 1974). Los inoculantes comerciales disponibles pueden variar en su número y en la efectividad de los rizobios que los componen y en ciertos casos, transportar organismos contaminantes capaces de inhibir a los microsimbiontes que forman parte de esos inoculantes (Olsen et al. 1996). El objetivo de este trabajo fue evaluar la respuesta a la inoculación con B. japonicum en cultivares de soja, convencionales y resistentes a glifosato. MATERIALES Y METODOS Se utilizaron quince variedades de soja (A 3901 RG, A 4423 RG, A 4456 RG, A 4657 RG, A 5409 RG, A 5435 RG, A 5634 RG, A 5818 RG, A 5901 RG, A 6401 RG, A 6445 RG, A 8000 RG, A 9000 RG, XP 4404 RG, XP 7636 RG) resistentes a glifosato (RG) y cuatro variedades (A 4422, A 4656, A 5409, A 7986) no resistentes a glifosato (NRG). 160 FA MONTERO et al. - Nodulación y nutrición nitrogenada en soja Para cada cultivar se inocularon 100 g de semillas con 0,1 mL de un biofertilizante líquido comercial, libre de contaminantes bacterianos, mezclado con 0,3 mL de agua destilada estéril. El biofertilizante era portador de 7,8 x 109 ufc de B. japonicum E109 mL-1 , valor determinado mediante el método de la dilución última en series de orden décuple, y utilizando el medio agar manitol extracto de levadura (Vincent 1970). Luego de inoculadas se sembraron dos semillas por maceta de plástico (18 cm de diámetro por 17 cm de altura) conteniendo suelo no estéril recogido del horizonte A de un Ustipsamment (textura= franco arenoso, C orgánico= 13,7 g kg-1 ; N total=1,43 g kg -1 ; N-NO 3 -= 7,5 mg kg-1 ; P extractable=15,2 mg kg-1 ; pH 7,3; arena= 720 g kg-1 y limo 190 g kg-1 ) libre de B. japonicum. A los siete días se ajustaron las plantas a una por maceta, por lo tanto se trabajó hasta el final del ensayo con una planta por unidad experimental. Todos los estudios se realizaron por cuadruplicado. Con el objeto de verificar que el suelo estaba libre de bradyrizobios y que no existió contaminación con B. japonicum durante el desarrollo del estudio, se utilizó un control sembrado con semillas de soja no inoculadas. Las plantas desarrollaron en cámara de crecimiento, a 22-25 0 C, con 16 h de luz (originada de 15 tubos TLT de luz día, con una potencia de 150 W cada uno) y 8 h de oscuridad. El riego se realizó diariamente con agua destilada estéril, utilizando un pulverizador durante los primeros diez días y el resto de los días agregando 25 mL de agua destilada estéril por maceta. Seis semanas después de la siembra, en el estadío V3 (Fehr et al. 1971), fueron procesadas las plantas con el objeto de estudiar los parámetros siguientes: número y masa seca de nódulos, masa seca aérea y radical y concentración de nitrógeno total en la parte aérea de las plantas de soja. La masa seca se determinó después de secar el material a 55 ºC durante cinco días. Para analizar el contenido de nitrógeno total fue empleado el método semimicro Kjeldalh (Bremner 1996). Se utilizó un diseño completamente aleatorio y balanceado. Los datos se analizaron mediante un Anova simple para cada variable de los 19 cultivares. Las medias se compararon mediante LSD (a dos colas). Con el objeto de comparar el grupo de variedades NRG con el grupo RG, para cada característica medida, se realizaron comparaciones de los valores medios utilizando contrastes a priori mediante la prueba F, lo cual permitió determinar o no la existencia de diferencias significativas entre los promedios de cada grupo (Steel, Torrie 1997). Los análisis estadísticos se realizaron usando, en los casos en que fuera necesario, las transformaciones adecuadas de los datos para homogeneizar varianzas según Box y Cox (1964). RESULTADOS Y DISCUSION El número medio de nódulos por planta osciló entre 47,7 (A 4657 RG) y 17,5 (A 8000 RG) lo que demuestra que existió una alta variación entre cultivares (cociente= 2,7). Simultáneamente, las plantas procedentes de semillas no inoculadas (control) no presentaron nodulación. La masa seca nodular por planta varió entre 62,2 (A 5409) y 27,7 (A 8000 RG) mg (cociente= 1,87) y la masa seca por nódulo mostró un rango de 2,36 (A 5409) a 0,89 (A 4456 RG) mg (cociente= 2,65). Las masas secas aéreas y radicales por planta, presentaron valores entre 1,36 y 0,74 g (cociente= 1,84) y entre 0,65 y 0,35 g (cociente= 1,86), respectivamente. El tenor de nitrógeno total en la parte aérea osciló entre 2,03 (A 7986) y 1,43 (XP 4404 RG) % (cociente= 1,42) y entre 25,0 (A 5409) y 14,2 (A 8000 RG) mg por planta (cociente= 1,76). La utilización de un inoculante líquido en semillas de soja promovió la nodulación de las variedades estudiadas; sin embargo, existieron variaciones de la respuesta a la inoculación entre distintos cultivares de soja y una misma cepa de B. japonicum, resultados que coincidieron con lo observado por Israel (1981). Los valores de nitrógeno acumulado (concentración y cantidad absoluta) en la parte aérea de las plantas fueron significativamente diferentes entre los cultivares. Esos datos indican que, de acuerdo a lo observado por Zeiher et al. (1982), existieron formas fisiológicas diferentes para acumular y distribuir nitrógeno entre las variedades de soja inoculadas. Mediante el análisis de contrastes fueron detectados valores promedios significativamente superiores, expresados como porcentajes, en el grupo de sojas NRG respecto al de sojas RG de los siguientes parámetros: 1) masa seca de nódulos por planta (8,4 %), 2) masa seca por nódulo (10,2 %), 3) masa seca aérea por planta (8,3 %), 4) masa seca radical por planta (13,2 %), 5) concentración de nitrógeno total en parte aérea (4,8 %) y 6) nitrógeno total absoluto de parte aérea por planta (14,2 %). Considerando todos los cultivares, se calcularon regresiones lineales, observándose que: 1) por cada incremento de 1 mg de masa seca nodular por planta aumentó 0,225 mg la cantidad de nitrógeno total en la parte aérea, y 12 mg la masa seca aérea por mg N total parte aérea -1 planta Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 35 30 25 20 15 10 5 y = 0,2251x + 9,4133 2 R = 0,57*** 10 30 50 70 90 -1 g masa seca aérea -1 planta mg masa seca nódulos planta 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 y = 0,0121x + 0,5442 2 R = 0,55*** 10 30 50 70 mg N total parte aérea -1 planta mg masa seca nódulos planta 35 y = 15,226x + 3,0233 2 30 R = 0,69*** 25 20 15 10 5 0,25 0,75 90 -1 1,25 g masa seca parte aérea planta 1,75 -1 Figura 1. Relación entre la masa seca nodular y el nitrógeno total acumulado de la parte aérea (a), entre la masa seca nodular y la masa seca de la parte aérea (b), y entre la masa seca de la parte aérea y el nitrógeno total acumulado de la parte aérea (c) en 19 cultivares de soja inoculados con un inoculante líquido (B. japonicum E109) (N= 76). Figure 1. Relationship between nodule dry mass and shoot accumulated total nitrogen (a), between nodule dry mass and shoot dry mass (b), and between shoot dry mass and shoot accumulated total nitrogen (c) from 19 soybean cultivars inoculated with a liquid inoculant (B. japonicum E109) (N= 76). planta de soja, y 2) en la parte aérea de las plantas, por cada g adicional de masa seca se acumularon 15,2 mg de nitrógeno total (Figura 1). En consecuencia, se comprobó que la cantidad acumulada de nitrógeno total por planta estaba significativamente relacionada con la masa seca de los nódulos y con la masa seca de la parte aérea de las plantas de soja (R2= 0,57*** y R2= 0,69***, respectivamente). Estos resultados confirman datos de experimen- 161 tos tempranos realizados por Döbereiner (1966) en Brasil. Además, se observó una relación altamente significativa entre las masas secas de los nódulos y de la parte aérea de las plantas (R2= 0,55***). En conclusión, la inoculación de semillas de soja de los grupos NRG y RG, con un inoculante líquido formulado con B. japonicum E109 en un suelo libre de bradyrhizobios, indicó la existencia de distintos niveles de compatibilidad entre la cepa comercial y los cultivares de soja ensayados, provocando diferencias significativas en la nodulación (número y masa seca de nódulos) y la nutrición nitrogenada (masas secas aérea y radical, y contenido de nitrógeno en parte aérea) de las plantas. Simultáneamente, el número de nódulos por planta fue similar en los cultivares convencionales y resistentes a glifosato. Sin embargo, las masas secas nodular, aérea y radical por planta, la masa seca por nódulo, y la concentración y contenido de nitrógeno fueron 4,8 a 14,2 % mayores en los cultivares NRG respecto a los RG. AGRADECIMIENTOS Proyecto financiado parcialmente a través del PIP 0909/98 (CONICET). Los autores agradecen a las empresas Rizobacter Argentina S.A (Pergamino) y a Nidera Semillas (Venado Tuerto) que facilitaron el inoculante liquido y las variedades de semillas de soja para realizar este estudio. REFERENCIAS Box GEP, Cox DR. 1964. An analysis of transformations. J. Roy. Statist. Soc. Series B 26: 211-252. Bremner JM. 1996. Total nitrogen. En: Methods of soil analysis. Part 3. Chemical methods. Sparks D. L. (Ed.), SSSA Book Series No. 5, Madison, p. 1085-1121. Döbereiner J. 1966. Evaluation of nitrogen fixation in legumes by the regression of total plant nitrogen with nodule weight. Nature 210: 850852. Fehr WR, Caviness CE, Burmood DT, Pennington J S. 1971. Stage of development descriptions for soybeans Glycine max. L. Merrill. Crop Sci. 11: 929-931. Ham GE, Cardwell VB, Johnson HW. 1971. Evaluation of Rhizobium japonicum inoculants in soils containing naturalized populations of rhizobia. Agron. J. 63: 301-303. Israel DW. 1981. Cultivar and Rhizohium strain 162 FA MONTERO et al. - Nodulación y nutrición nitrogenada en soja effects on nitrogen fixation and remobilization by soybeans. Agron. J. 73: 509-516. Olsen PE, Rice WA, Bordeleau LM, Demidoff AH, Collins MM. 1996. Levels and identities of nonrhizobial microorganisms found in commercial legume inoculant made with nonsterile peat carrier. Can. J. Microbiol. 42: 72-75 Steel RGD, Torrie JH. 1997. Bioestadística. Principios y procedimientos. Segunda edición. McGraw Hill. México, 622 p. Streeter JG. 1994. Failure of inoculant rhizobia to overcome the dominance of indigenous strains for nodule formation. Can. J. Microbiol. 40: 513522. Vincent JM. 1970. A Manual for the practical study of root-nodule bacteria. IBP Handbook Nº 15. Blackwell Scientific Publications, Oxford, 164 p. Weaver RW, Frederick LR. 1974. Effect of inoculation rate on competitive nodulation of Glycine max L. Merrill. II. Field studies. Agron. J. 66: 229232. Zeiher C, Egli DB, Leggett JE, Reicosky DA. 1982. Cultivar differences in N redistribution in soybeans. Agron. J. 74: 375-379. Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 163 NORMAS DE PUBLICACION Los artículos a publicar deberán ser investigaciones o experiencias originales en todos los campos de la ciencia y la tecnología del suelo y eventualmente se aceptarán revisiones. La remisión de un artículo implica que el mismo es inédito y que no será publicado en otra revista. La información y las opiniones vertidas por los autores será exclusiva responsabilidad de los mismos. Un artículo será considerado trabajo cuando represente una investigación completa y tendrá la categoría de nota cuando incluya el resultado de experiencias cortas y caracterizadas por una limitada representatividad, descripción de equipos, métodos, etc. Las notas poseerán una extensión máxima de 3 páginas impresas y preferentemente no tendrán divisiones en el texto. Manuscritos: los artículos deberán estar escritos a máquina, en castellano o inglés, a doble espacio, en papel blanco de buena calidad, tamaño carta. Deberán dejarse márgenes de 2 cm en todos los lados de la página y sangría en la primera línea de cada párrafo. Se enviarán original y tres copias del artículo completo, las que serán remitidas a tres consultores para su evaluación. El título y los encabezamientos principales deberán estar en mayúscula y centrados en la página. Los encabezamientos de segundo orden deberán estar a la izquierda, en líneas separadas del texto, comenzando con la primera letra en mayúscula y presentados en negrita. Los trabajos se organizarán de acuerdo con el siguiente esquema general en orden sucesivo: título, nombre de los autores, dirección de la institución a la que pertenecen, título corto, título en inglés, abstract, key words, introducción, materiales y métodos, resultados y discusión, agradecimientos, referencias, tablas y figuras. Las leyendas de Tablas y Figuras deberán presentarse en Castellano y en Inglés. Título: deberá ser breve, conciso y reflejar aspectos específicos del trabajo. Se recomienda no usar abreviaturas ni fórmulas químicas. Título corto: deberá poseer aproximadamen- te 35 caracteres. Será utilizado en el encabezamiento de cada página del artículo impreso. Autores: se incluirán iniciales de los nombres y apellido. Se sugiere utilizar iniciales en el caso de apellidos múltiples. Dirección: debajo de los autores se indicará la institución a la que pertenecen o donde fue llevado a cabo el trabajo. Se evitarán nóminas excesivamente largas de dependencias de las instituciones y direcciones muy complejas. Título en inglés: consistirá en una traducción representativa del título en castellano. Abstract: todos los artículos deberán poseer un abstract en inglés que sea una condensación de las ideas esenciales y los resultados del trabajo. El abstract deberá relacionar claramente el problema, los métodos, los resultados y las conclusiones. No se repetirá información dada en el título ni se hará referencia a la bibliografía. Su extensión no excederá las 300 palabras y en lo posible estará constituido por un sólo párrafo. Para las notas el abstract no deberá exceder las 100 palabras. Key words: se incluirá un máximo de 6. Palabras claves: se incluirá un máximo de 6. Introducción: se presentará claramente el tema a tratar haciendo referencia sólo a los antecedentes locales e internacionales de interés. Los objetivos y las hipótesis deberán estar adecuadamente explicados. Materiales y Métodos: se incluirán suficientes detalles para permitir a otro investigador repetir el trabajo; sin embargo, las descripciones técnicas de los métodos sólo se detallarán cuando éstos representen una modificación o novedad. De lo contrario sólo se citarán las referencias de la metodología. Resultados y Discusión: se expondrán con estilo conciso y fácilmente entendible los re- 164 sultados hallados. Preferentemente en la discusión de los mismos se presentarán las conclusiones a que llegan los autores, en lugar de indicarlas en un apartado adicional. Las notas no deberán incluir un apartado de conclusiones. Referencias: para citar trabajos en el texto, se indicará el nombre del autor y año de publicación, ej. (Bremner 1965). Al citar el apellido del autor en el texto, sólo el año irá entre paréntesis. Cuando corresponda a una cita de dos autores se indicará el nombre de ambos, ej. (Bray, Kurtz 1945).Si se refiere a trabajos realizados por más de dos autores, debe colocarse el nombre del primero seguido por la abreviatura et al., ej. (Sanchez et al. 1980). Esta indicación sin embargo, nunca debe utilizarse en la lista de referencias, donde se indicará el nombre del autor y de los coautores. Todas las referencias bibliográficas deberán presentarse en una lista de obras consultadas al final del artículo, citando sólo la literatura estrictamente necesaria y evitando citas múltiples. Figurarán trabajos publicados o en prensa, mencionando la revista en que se publicarán éstos últimos. En cambio se incorporarán en el texto (manuscrito en preparación), (datos no publicados) o (comunicación personal). La lista bibliográfica deberá ordenarse siguiendo el orden alfabético de los apellidos de los autores y cronológicamente por autor, diferenciando con letras minúsculas, después del año, aquellos que correspondan a un mismo año. Si el nombre de un autor es mencionado junto al de otros coautores, se seguirá el siguiente ordenamiento: publicaciones del autor sólo, publicaciones del mismo autor con un coautor y publicaciones del autor con más de un coautor. Utilizar el esquema descrito abajo para ordenar las citas. Publicaciones periódicas: apellido e iniciales de los autores, separados por coma. Año. Título del trabajo. Revista. Volumen y páginas. Libros: apellido e iniciales de los autores, separados por coma. Año. Título del libro. Volumen (si corresponde). Editorial. Lugar. Nº de páginas. Capítulos de un libro escritos por varios autores y actas de congresos: apellido e iniciales de los autores, separados por coma. Año. Título del capítulo o trabajo. Apellido e iniciales del editor, indicando su condición de tal. Título del libro o congreso. Editorial. Lugar. Páginas del capítulo o trabajo. Tablas: se hará referencia a ellas en mayúscula y entre paréntesis en el texto, ej. (Tabla 1). Cuando se las cite en forma directa se escribirán sin paréntesis. Los autores tendrán en cuenta las limitaciones de la revista en cuanto a tamaño y forma. El tamaño de caja será de 22,0 x 15,5 cm y cada columna poseerá 7,5 cm de ancho. Las tablas no deberán exceder el área impresa de cada página. Si los datos son numerosos es conveniente distribuirlos en dos o más tablas. No hacer uso excesivo de tablas cuando la información puede darse en pocas líneas en el texto. No repetir en el mismo el contenido de ellas. Siempre que sea posible se preferirá presentar los datos en figuras en lugar de tablas. Se las numerará de acuerdo a su posición en el texto, el que deberá incluir referencias de las mismas. Se adjuntarán en hojas separadas del texto. El título de cada tabla será corto y suficientemente explicativo. El encabezamiento de las columnas será conciso y claro. Las unidades de medida se colocarán entre paréntesis. Las tablas no deberán incluir líneas divisorias verticales, solo horizontales. Figuras: (gráficos, esquemas, mapas, fotos) se presentarán separadas del texto, acompañadas de un título y explicación breve, escritos a máquina en hoja aparte. Deberán numerarse de acuerdo a su ubicación en el texto. Cada una deberá poseer una referencia que figure en el mismo. Se las citará con mayúscula y entre paréntesis, ej. (Figura 1). Cuando se haga referencia a ellas en forma explícita se las pondrá sin paréntesis. No se doblarán ni adherirán de manera tal que se afecte su calidad. Si se envían las figuras sueltas, se identificarán en lápiz, con número y el nombre del autor. Las ilustraciones se diseñarán teniendo en cuenta el formato de la revista y permitirán realizar reducciones, que serán generalmente del ancho de una columna o de media página. Sólo excepcionalmente se publicarán figuras de mayor tamaño. Los dibujos poseerán calidad profesional. Las letras deberán ser hechas en tinta china o con letras adhesivas sobre papel vegetal. Las mismas Ciencia del Suelo 19 (2) 2001 serán de tamaño apropiado, para que luego de reducidas tengan 2 mm de alto. No se aceptarán gráficos de computadora, salvo que posean excelente calidad y definición (impresión laser). Las fotografías en blanco y negro o color sólo se aceptarán si poseen buen contraste e intensidad. Serán rechazadas reproducciones de fotografías. La publicación de Figuras a color deberá acordarse previamente con el Comité Editor. 165 Leyenda de Tablas y Figuras en inglés: deberán adjuntarse, además de las correspondientes en castellano. indicadas en el texto deben numerarse en serie, colocándose un número entre paréntesis en el lado derecho. Para una fracción simple usar una barra, ej. x/y. Se recomienda el uso de potencias fraccionarias en lugar de raíces cuadradas. En las fórmulas químicas la carga de los iones debe indicarse así: Ca 2+. El número isotópico debe indicarse como superíndice a la izquierda del símbolo químico, ej. 15N. Las siglas y abreviaturas técnicas se indicarán con letras mayúsculas sin puntos entre las mismas. Los nombres de las técnicas analíticas y de los elementos se presentarán en minúscula. Símbolos y unidades: se adoptará el Sistema Internacional de Unidades. Los denominadores de las unidades se presentarán afectados por potencias negativas, ej. materia orgánica: g kg -1 suelo. Se adoptará para clasificar suelos Soil Taxonomy (USDA). Los nombres científicos deberán indicarse en cursiva o subrayados. Dar el significado de todos los símbolos inmediatamente debajo de la ecuación en la cual se utilizaron por primera vez. Sólo aquellas ecuaciones que están explícitamente Aceptación de artículos: una vez que un manuscrito sea considerado aceptable los autores deberán presentar la versión final corregida en un diskette de alta densidad, en Word para Windows, o en su formato rtf. Cuando la calidad de las figuras remitidas a la revista no sea adecuada para su reproducción se deberá afrontar el costo de rehacerlas en la imprenta. La versión electrónica del trabajo deberá incluir las tablas y figuras cuando éstas hayan sido confeccionadas de esa manera.