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Introducción
En la Amazonia de Brasil es común la práctica de tumba y quema de la vegetación para el establecimiento de cultivos (Rego y Kato, 2017). En este sistema convencional la ruptura de los agregados del suelo favorece el contacto directo de la biomasa microbiana con el material orgánico, acelerando la tasa de descomposición de los constituyentes orgánicos, lo que favorece la emisión de CO2 a la atmósfera. Por otra parte, el sistema de siembra directa (SSD) favorece el drenaje y la reducción de emisiones CO2 a la atmósfera debido a la mayor producción y acumulación de biomasa vegetal y el control de los procesos erosivos (Guimaráes, 2015).
La aplicación de cal dolomita como correctivo es una práctica común para reducir los niveles tóxicos de Al3+ y Mn2+ en el suelo. El yeso agrícola (CaSO4-.2H2O) se aplica como complemento al encalado, resultando Al(SO4) (Sumner, 1995) un compuesto no fitotóxico que favorece el desarrollo radicular, lo que eleva los niveles de carbono y nitrógeno del suelo (Costa, 2015). La aplicación conjunta de estas enmiendas es frecuente en Brasil para favorecer la sostenibilidad de los cultivos y la conservación de los ecosistemas, debido a la reducción del lavado de residuos agrotóxicos (Casao Jr. et al., 2012).
Este trabajo tuvo por objetivo evaluar los efectos de la aplicación de cal agrícola y yeso en sistemas de siembra directa maíz/soya y en bosque nativo sobre los contenidos de carbono y nitrógeno en Oxisoles de la Amazonia de Brasil.
Materiales y métodos
Area de estudio
El experimento se realizó en el Campo Experimental de la Empresa Brasileña de Pesquisa Agropecuaria (Embrapa-Amazonía Oriental), localizado en el municipio de Belterra, Pará, a 2° 63’ S y 54° 95’ W, a 175.74 m.s.n.m. Desde 2012 en el sitio experimental se utiliza el Sistema de Siembra Directa (SSD) en rotación de los cultivos de maíz/soya. De acuerdo con la clasificación de Koppen el clima en la zona es tropical (Am) con una precipitación, promedio, de 1116 mm entre julio de 2015 y julio de 2016; una temperatura mínima de 22 °C y máxima de 29 °C. La cal dolomita (15% de Mg, PRNT = 90%) fue aplicada en la superficie del suelo e incorporada a 20 cm de profundidad con arado, 60 días antes de la siembra de maíz; y el yeso (15% de S y 26% de Ca) fue aplicado 30 días después del encalado. En la Tabla 1 se incluye el resultado del análisis de suelo entre 0 y 20 cm de profundidad.
Tabla 1 Caracterización química y física del suelo. Municipio de Belterra, Pará, Brasil.
pH = potencial hidrogeno (acidez activa), P = fósforo; Ca = calcio, Mg = magnesio; K = potasio; Al = aluminio; H + Al = acidez potencial; T = Acidez total (pH = 7); Sat. = saturación por bases; MO = materia orgánica; Ar = arena total; Arc. = arcilla. FUENTE: Veloso et al., 2012
Muestreo y análisis del suelo
Las muestras de suelos disturbado y no disturbado fueron recolectadas en el área experimental en sitios cultivados durante 5 años en rotación de maíz/soya en un sistema de siembra directa (SSD). Las muestras fueron tomadas de 0 - 5; 5 - 10; 10 - 20; 20 - 40 e 40 - 60 cm de profundidad en el suelo. Las muestras fueron tomadas en pequeñas calicatas de 0.60 x 0.60 x 0.60 en tres repeticiones y dispuestas en un diseño en bloques al azar con tres repeticiones y cinco tratamientos (T) (cal/yeso -kg/ha): T1 (C0G0) = sin cal/sin yeso, T2 (C1G1) = 1000/500), T3 (C4G2) = 4000/1000, T4 (C4G2) = (4000/1000) más un testigo en bosque nativo (BNA) de primera sucesión de las especies Angelim (Dinia excelsa Ducke), Faveira-pastelta (Parkia péndula Benth.), Paricá (Parkia multijugaa Benth.) y Freijó (Cordia goeldiana Huber).
Análisis de las características físicas del suelo
La densidad del suelo fue determinada por el método de anillo volumétrico; para la densidad de partículas se siguió la metodología del matraz aforado y la porosidad total fue determinada a través de la relación entre la densidad del suelo y la densidad de partícula, teniendo en cuenta el principio de la determinación del volumen total del suelo ocupado por agua y aire (Embrapa, 2017).
Carbono orgánico y nitrógeno total
La determinación del carbono orgánico total en el suelo (COT) se hizo de acuerdo con el método de Yeomans y Bremner (1988)). El nitrógeno total (NT) por destilación de Kjeldahl y determinación según Bremner (1996). El análisis de reservas de carbono y nitrógeno total se calculó a partir de la ecuación 1 propuesta por (Cardoso et al., 2010):
Ecuación 1
donde, C y N = niveles de carbono y nitrógeno; Ds = densidad del suelo; e = espesor; 10 = unidad de conversión para mg/ha.
Diseño experimental y análisis de los datos
El diseño experimental fue en bloques al azar, con tres repeticiones, y cinco tratamientos dispuestos en parcelas subdivididas. Los resultados de las características físicas del suelo (Ds, Dp y PT) y los contenidos C y N, fueron sometidos al análisis de varianza (Anova). Las medias fueron comparadas por el test de Tukey al 5% de probabilidad, utilizando el software ASSISTAT Versión 7.7 beta 2011 (Silva y Azevedo, 2016).
Resultados y discusión
La densidad del suelo (Ds) no varió entre tratamientos. El área testigo de bosque nativo (BNA) presentó los menores valores hasta 20 cm de profundidad en el suelo. Los tratamientos presentaron valores similares de Ds en las profundidades entre 0 y 60 cm. No obstante después de 10 cm de profundidad, la densidad del suelo presentó valores superiores (Tabla 2).
Tabla 2 Características físicas del suelo (densidad del suelo - Ds, densidad de partícula - Dp y porosidad total - PT) en áreas con diferentes niveles** de cal C y yeso G. Región Amazónica de Brasil
No se aplicó la prueba de comparación de promedios porque la prueba de 'F' de interacción no fue significativa. **(cal/yeso -kg/ha) C0G0 = control; C1G1 (1000/500); C2G2 (2000/1000); C4G2 (4000/1000); BNA = bosque nativo.
La porosidad total (PT) presentó mayores valores en el área de referencia de bosque nativo (BNA) hasta 20 cm de profundidad debido, posiblemente, a la mayor presencia de materia orgánica, lo que favorece la agregación y formación de la estructura y menores niveles de carbono orgánico en esta profundidad (Tabla 2).
De acuerdo con Kiehl (1979)) la distribución de la porosidad total de un suelo ideal para la producción agrícola debe ser de 0.50 dag/ m3. En el presente estudio, sólo los resultados de porosidad obtenidos en los tratamientos C2G2 en la profundidad 0.10 - 0.20 m y en el tratamiento C4G2 en las profundidades 0.10 - 0.20 y 0.40 - 0.60 m presentaron valores de porosidad ajustados a la clase de suelo ideal para la producción agrícola.
Los niveles de carbono en la profundidad 0 - 5 cm en el BNA fueron significativos (P < 0.05) cuando se comparan con los demás tratamientos (Tabla 3). De acuerdo con Malavolta (1989)) los niveles de carbono encontrados en el BNA en la profundidad de 0 - 5 cm pueden ser considerados altos, seguidos de valores medios para los demás tratamientos en la profundidad entre 0 y 20 cm y niveles bajos en profundidades entre 20 y 60 cm para todos los tratamientos.
Tabla 3 Reservas de COT en áreas con diferentes niveles** de cal C y yeso G. Región Amazónica de Brasil.
*Medias seguidas por letras iguales minúscula en columna y mayúscula en fila no difieren estadísticamente entre sí (P > 0.05). **(cal/yeso -kg/ha) C0G0 = control; C1G1 (1000/500); C2G2 (2000/1000); C4G2 (4000/1000); BNA = bosque nativo.
Para Guimaráes et al. (2015)) las reservas de carbono orgánico total (COT) se relacionan con las características físicas y biológicas del suelo, por su estrecha relación con la estructura y la estabilidad de agregados del suelo, y por su importancia como fuente de energía para los microrganismos. Los resultados en el presente estudio están relacionados con la alta producción de materia orgánica del bosque nativo (BNA), la producción de biomasa del sistema de siembra directa y el efecto de la agregación de cationes Ca2+ contenidos en la cal y yeso y disponible a través del perfil del suelo.
El incremento de C está relacionado con las fracciones de la materia orgánica, principalmente la fragmentada, que igualmente se relaciona con el material recientemente agregado al suelo (Rossi et al., 2012). De acuerdo con Matías et al. (2012)), la tasa de estratificación de carbono orgánico, que compara la reserva de éste en la capa superficial del suelo con la de las capas inferiores, es esencial en el control de la erosión, la infiltración de agua y en la conservación de nutrientes.
Hasta 60 cm de profundidad en los suelos no se encontraron diferencias (P > 0.05) en el COT. No obstante hasta esta profundidad los mayores contenidos ocurrieron en los tratamientos C4G2 (116.6 mg/ha) y C0G0 (116.3 mg/ha) (Tabla 4). De acuerdo con Álvarez et al. (1999), con excepción de algunos tratamientos, en los demás se presentaron reservas de COT (entre 23.6 y 35.7 mg/ha) consideradas aceptables. En este caso, los tratamientos de encalado y aplicación de yeso asociados al sistema de siembra directa contribuyeron con estos resultados.
Tabla 4 Reservas de carbono orgánico total (COT) del suelo en áreas con diferentes niveles** de cal C y yeso G. Región Amazónica de Brasil.
No se aplicó la prueba de **(cal/yeso -kg/ha) C0G0 comparación de promedios porque la prueba de 'F' de interacción no fue significativa. ** control; C1G1 (1000/500); C2G2 (2000/1000); C4G2 (4000/1000); BNA = bosque nativo.
De acuerdo con Embrapa (2015) el proceso más eficiente para aumentar las reservas de carbono en el suelo es aquél que incorpora fuentes de nitrógeno (N) en el sistema, un elemento necesario para la eficiencia de los microorganismos y las plantas.
Para aumentar las reservas de carbono en el suelo es necesario un balance positivo del nitrógeno. En la región del estudio, en sistemas de siembra directa se estima que para almacenar una 1 t de carbono en el suelo se necesitan aproximadamente 80 kg de nitrógeno. Con excepción de los tratamientos C0G0, C1G1 y C2G4 en profundidades entre 40 y 60 cm, que presentaron niveles bajos de N (< 0.8 g/kg), los demás tratamientos presentaron niveles entre medio y alto (Tabla 5).
Tabla 5 Reservas de N del suelo en áreas con diferentes niveles de cal C y yeso G. Región Amazónica de Brasil.
No se aplicó la prueba de **(cal/yeso -kg/ha) C0G0 comparación de promedios porque la prueba de 'F' de interacción no fue significativa. ** control; C1G1 (1000/500); C2G2 (2000/1000); C4G2 (4000/1000); BNA = bosque nativo.
El nitrógeno total (NT), un parámetro importante en la producción agrícola, principalmente en la evaluación de los servicios ecosistémicos, presentó diferencias entre tratamientos (P < 0.05) (Tabla 6).
Tabla 6 Reservas de N en el suelo en áreas con diferentes niveles** de cal C y yeso G. Región Amazónica de Brasil.
*Medias seguidas por letras iguales minúscula en columna y mayúscula en fila no difieren estadísticamente entre sí (P > 0.05). **(cal/yeso -kg/ha) C0G0 = control; C1G1 (1000/500); C2G2 (2000/1000); C4G2 (4000/1000); BNA = bosque nativo.
Estos resultados son debidos a los niveles y reservas de COT residuales del bosque recién convertido para sistemas de producción agrícola, a los residuos de vegetación en el sistema de siembra directa (SSD) y a la alta relación C/N por los cultivos utilizados en la rotación.
Las mayores reservas de COT y NT se concentraron entre 20 y 40 cm de profundidad en el suelo. De acuerdo con Gubiani (2015)) el suelo bajo SSD presentó mayores reservas de C y N acumulado en el perfil del suelo, debido a la tasa de incorporación de residuos vegetales sobre la superficie y a las características físico-químicas del suelo, en particular la cantidad y el tipo de coloides inorgánicos.
Considerando que el área objeto de este estudio fue convertida recientemente de bosque nativo a área de cultivo con aplicaciones de cal y yeso bajo sistema de siembra directa, se puede inferir que las existencias de COT y NT permanecen prácticamente inalteradas y que, aun así, fue posible identificar el tratamiento C2G2 como principal incorporador de carbono y nitrógeno en el suelo.
Conclusiones
Los correctivos agrícolas, yeso y cal, asociados con la siembra directa presentaron los mayores efectos en las capas superficiales del suelo, lo que favorece la disponibilidad de nutrientes entre 0 y 20 cm, justamente la zona de crecimiento radicular de la mayoría de las plantas cultivadas.
En el tratamiento C4G2 (4000/1000 kg/ ha) hasta 60 cm de profundidad en el suelo se presentaron los mejores resultados para las reservas de carbono y nitrógeno, con significancia para las reservas de este último nutriente. En este tratamiento los valores de nitrógeno fueron los que más se aproximaron al área de referencia (bosque nativo) en las condiciones edafoclimáticas de la región Oeste de Pará, Amazonía de Brasil.
