Liliana Suñer y Juan Alberto Galantini*

 

La textura del suelo influye en el microambiente del suelo (estructura, porosidad, retención de agua, dinámica del aire) por lo que modifica la estabilización y mineralización de los materiales orgánicos y el equilibrio de las diferentes formas de fósforo.

La textura del suelo influye en el microambiente del suelo (estructura, porosidad, retención de agua, dinámica del aire) por lo que modifica la estabilización y mineralización materia orgánica (MO) de diferentes maneras. A mayor contenido de arcilla, mayor es la estabilización de la materia orgánica (Balesdent et al., 2000; Galantini et al., 2004).
La textura del suelo afecta la disponibilidad N y P influyendo sobre la acumulación MO [2,3], la actividad microbiana del suelo [4] y equilibrios físico-químicos [5]. No solo afecta la cantidad, sino que también el ciclado de la MO a través de mecanismos directos e indirectos. Por ello, la MO total no puede ser un predictor universal de la calidad del suelo [6, 7, 8].
La naturaleza exacta de los efectos de la textura del suelo sobre la dinámica y la disponibilidad de P aún es desconocida [9, 10, 11].
La textura del suelo puede modificar el equilibrio y la disponibilidad de P como consecuencia de sus propiedades minerales y fisicoquímicas, su influencia en los procesos de adsorción-desorción-difusión de fosfato, y por medio de MO mineralización-inmovilización por la actividad microbiana [2, 4].
La cantidad y la labilidad de P inorgánico (Pi) depende de la distribución de los diferentes tamaños de las partículas del suelo, su material parental y el grado de meteorización. Aunque P es mucho menos móvil que los otros nutrientes en el suelo, como nitratos o sulfatos, el impacto directo de la textura del suelo sobre la disponibilidad de P es muy relevante para la producción de cultivos [12]. En suelos arenosos, la difusión de fosfato hacia las raíces del cultivo es menor [13]; en suelos arcillosos, la fijación puede ser mayor, disminuyendo así la provisión de P. Diferentes texturas de suelo, por tanto, generan una amplia gama de comportamiento de P en el suelo [14, 15].
El efecto de la textura del suelo en la estabilización de las fracciones de materia orgánica en los suelos de la región semiárida pampeana ha sido estudiado por varios autores [16,17, 6]. Hay información sobre la dinámica de las formas P [9] y sobre la disponibilidad de P para los cultivos [18], pero se conoce menos acerca de la influencia del tamaño de las partículas del suelo sobre la dinámica de las diferentes formas de fósforo [19].

Para evaluar la cantidad, la disponibilidad y la dinámica de las principales formas de P en el suelo se han desarrollado diferentes procedimientos de fraccionamiento químico, de complejidad variable [20, 21].

Estos procedimientos arrojan luz sobre las diferencias en la resistencia química y la susceptibilidad a la degradación biológica, dando lugar a modelos descriptivos extremadamente detallados que en algunos casos exceden posibilidades de validación a campo [22].
Sin embargo, más recientemente, los métodos de fraccionamiento físico basado por tamaño de partícula separan fracciones orgánicas con muy diferentes características y dinámicas [23, 24, 25, 6]. Por tanto, es ahora posible distinguir entre MO asociado a las fracciones finas o gruesas del suelo, que muestran su diferente estructura y función. La fracción finade suelo (arcilla, limo) corresponde a minerales asociados a la materia orgánica (MOM), y la fracción gruesa menos transformada (diferentes tamaños de arena) lábil, joven [26, 23] o liviana [27] o materia orgánica particulada (residuos de cultivos orgánicos en diferentes etapas de transformación) (MOP) [25,28]. La MOM es el principal responsable de la unión con minerales en el suelo, la generación de los complejos órgano-minerales básicos para la formación de microagregados que determinan la estructura del suelo. El MOP por el contrario es el componente más dinámico, jugando un papel activo en los flujos de nutrientes y, por tanto, estrechamente relacionada con la disponibilidad de nutrientes para los cultivos [29, 30, 31, 32].
Dado que ambas fracciones son relevantes para la fertilidad del suelo, es importante para establecer el contenido de fósforo orgánico (Po) e inorgánico (Pi) y relacionarlas con la textura del suelo.
Podría esperarse diferencias entre el contenido de P en ambas fracciones de tamaño de partícula: en la fracción fina es esperable que Po (Po-MOM) sea la más estable y el Pi más disponible (Pi-arcilla y limo tamaños); en la fracción gruesa es esperable que sea lábil o no Po lábil (Po-POM) y menos disponibles Pi (tamaño Pi-arena) en el corto plazo. P en la fracción fina es esperable que el Po sea más estable y más disponible el Pi; en la fracción gruesa Po es probable que sea lábil o moderadamente lábil, con la presencia de Pi en los minerales más grandes, presumiblemente con menos posibilidad de transformarse en fosfatos en el corto plazo.
El objetivo del estudio fue determinar el contenido y la distribución de las formas principales de P en suelos de textura diferentes y relacionar con la disponibilidad de P. El segundo objetivo fue proponer un modelo  conceptual para identificar los cambios de P debido a las características de textura del suelo.
Los sitios de muestreo se encuentran en Bordenave, Argentina (63 ° 01'20 "W; 37 ° 51'55" S), y son representativos de la región pampeana semiárida centro-sur. El clima es semiárido templado continental (Csb) [33]. La temperatura media anual y las precipitaciones son de 15,2 ° C y 667 mm (1928-2005), respectivamente.
Los suelos predominantes en esta región son Haplustolls y Entisoles (SoilTaxonomy) que tiene una textura mixta, limosos a arenosos, con una secuencia de horizonte A-AC-C-CCA, y con una capa de tosca a una profundidad media de 0,6 a 1,5 m [34]. En las especies de pastos nativos tiempo de muestreo (Stipaspp, Bromusspp, y Medicagopolimorfa L.) fueron la vegetación dominante en estos suelos, que anteriormente estaban cubiertas por pastos mixtos (Medicago sativa L., Phalarisspp L. y Festucaarundinacea Schreb.) durante más de dos décadas.
La zona de muestreo fue un sector relativamente pequeño (alrededor de 12 ha) que se caracteriza por un micro-heterogeneidad natural de la textura. Esta elección se hizo con el fin de evaluar la influencia de la textura de MO y distribución de nutrientes en fracciones de tamaño de partículas del suelo evitando otros efectos debido a la mineralogía, pH, las condiciones climáticas, las poblaciones microbianas y los regímenes de gestión de los últimos [35].
Se contaba con un muestreo realizado en diciembre de 1992, en el cual muestras compuestas de suelo (horizonte A, 0-15 cm de profundidad) se recogieron al azar de 27 sitios que ofrecían una textura diferente en el área de estudio (Tabla 1).
Carbono (SOC) por combustión seca (LECO Analizador de carbono), y se determinaron  las siguientes formas de P:

  • extraíble (Pe) por Bray-Kurtz 1 [36]: extracción con ácido clorhídrico (HCl) 0,025 M y fluoruro de amonio (NH4F) 0,03 M (pH 2,9) ratio, suelo / solución 1: 7, agitando tiempo 1 min, este método está indicado para suelos con pH neutro a ligeramente ácido [37]. Pe no se determinó en las fracciones debido a la separación física de partículas podría lavar algunas formas de P disponible.
  • Total extraíble (Pte) [38], con una digestión con  ácido perclórico  a 270ºC;
  • Total (Pt) con carbonato de sodio [39], 0,1-1 g de muestra se agitaba en carbonato de sodio (Na2CO3) a 900 ºC seguido de la desintegración de la masa fundida en ácido clorhídrico (HCl)
  • orgánico (Po) e inorgánico (Pi) por el Método de Saunders y Williams [40] : extracción con ácido sulfúrico (H2SO4) 1 N, tiempo de agitación 16 horas; Po se determina por diferencia entre una muestra calcinada suelo (en mufla a 550 ºC) y otro sin calcinar.
  • El P ocluido (POCL) se calculó como la diferencia entre Pt - (Po + Pi). Algunos autores consideran que POCL está fuertemente adsorbido o precipitado y tiene una disponibilidad para la planta muy lenta [41]. En este trabajo, consideramos que la POCL es el P químicamente no extraído por el método de Saunders y Williams [40].
    En todos los extractos el P inorgánico se determinó por el método colorimétrico de amonio vanadato [42]. Todos estos métodos se describen completamente por Sparks et al [43].
    El pH del suelo fue determinado con un electrodo de vidrio en una relación suelo : agua 1: 2,5 [44]

Tabla 1. Fósforo disponible (Pe), textura y pH de los suelos estudiados

2.2 Determinaciones físicas del Suelo
Para el fraccionamiento por tamaño de partícula, se utilizó el tamizado en húmedo del suelo [25,6]. Para el cual, 50 g de suelo, previamente secado al airey tamizado (2 mm),se dispersó en recipientes de vidrio de 120 ml, y se mezcló con 100 ml de agua destilada. Se añadieron perlas de vidrio (5 mm de diámetro) para aumentar la destrucción total y reducir los potenciales problemas creadas por diferentes contenidos de arena [25]. Las muestras fueron sometidas a dispersión mecánica a través de un agitador rotatorio durante aproximadamente 16 h (durante la noche a 40 rpm) para desintegrar los agregados. El cribado se realizó con un tamiz de 140 mallas, haciendo movimientos de ida y vuelta hasta que el agua que salía por el tamiz estaba límpida. Se obtuvieron dos fracciones de tamaño de partículas: la fracción fina (0-100 micras) y el grueso (100-2000 m) ambas fracciones se secaron horno a 65ºC. La fracción fina contenía arcilla, limo, muy finas arenas y humificados o mineral asociado materia orgánica (MOM). La fracción gruesa tenía arena y materia orgánica menos transformada también llamada joven o materia orgánica particulada (MOP). Los mismos métodos químicos anteriores también se aplican para determinar Pte, Po y Pi en ambas fracciones

2.3 Análisis estadístico
Análisis estadístico se realizó mediante análisis de la varianza (ANOVA) y las diferencias mínimas significativas (LSD), el análisis de regresión, y los principales procedimientos de componentes con el software InfoStat [45].

RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 El fósforo en el suelo

Hubo una correlación positiva entre el contenidode formas de P y el contenido de limo Py arcilla del suelo (Figura 1). La reserva total P (Pt), que va desde 300 hasta 600 mg g-1, dependiendo de sedimentos del suelo y el contenido de arcilla (R2 = 0.70, p <0.001). Mayor contenido de arena provoca dilución del contenido de P, lo que disminuye la reserva total de P en suelos arenosos. Un comportamiento similar se observó para el resto de las formas de P estudiadas. Sin embargo, cuando se analizaron las formas más disponibles, las correlaciones decrecientes siguiendo el orden Pi (R2 = 0,65, p <0,01)> Po (R2 = 0,61, p <0,05)> Pe (R2 = 0.50, p <0.05) muestran que otros factores intervienen en la modificación de los equilibrios. Teniendo en cuenta el hecho de que las condiciones del clima y la vegetación fueron similares, se infiere que de la textura del suelo explica  más del 50% de la variabilidad de los contenidos de P.

Figura 1.  Contenido de fósforo extraíble (Pe,amarillo) Orgánico (Po, rojo), inorgánico (Pi, verde) y total (Pt, azul) en función del contenido de arcilla+ limo (n=27)

3.2 El fósforo en la fracción fina del suelo
En la fracción fina, se observó una correlación positiva entre las  formas de fósforo y el contenido de arcilla y limo del suelo (Figura 2). Pt y Pi tenían las pendientes más marcadas y los coeficientes más altos, mientras que Po mostró mayor variabilidad. La diferencia entre Pt y (Po + Pi), o P ocluido, fue mayor en los suelos de textura más fina, lo que sugiere que en estos suelos de tamaño partícula más fino proporciona una mayor protección.

Figura  2. Contenido de fósforo Orgánico (Po, rojo), inorgánico (Pi, verde) y total (Pt, azul) en la fracción fina del suelo (0- 100 µm) función del contenido de arcilla+ limo (n=27)

Esto demuestra la importancia de la fracción mineral más pequeña para equilibrios P y también podría indicar un mayor nivel de precipitación [46], la fijación y otros procesos físico-químicos. Además, las diferentes pendientes en las ecuaciones obtenidas de Pi y Po podrían indicar que la relación entre las diferentes formas de P varía con las diferencias en la textura del suelo. Así, la relación de Po: Pi fue menor para los suelos arenosos que en suelos de textura fina, como se observa en las fracciones orgánicas [6]. En suelos predominantemente arenosos Po contribuyó significativamente al total, mientras que en las texturas más finas de la reserva Pi fue la más alta. La influencia en la fertilidad real y potencial es que los suelos arenosos son más dependientes en gran medida de los ciclos de mineralización MOS y que la pérdida excesiva de MOS podría tener un alto impacto en la sostenibilidad. Si la mineralización biológica de P orgánico es el mecanismo principal, el equilibrio P natural en suelos de textura fina se puede restaurar mediante el suministro de fertilizantes inorgánicos, pero en suelos arenosos a través del aporte de residuos orgánicos. Se observó una estrecha correlación entre la fracción fina y la materia orgánica asociada, pero no así en el caso de contenido de Po. Como fue corroborado por los valores de P determinados sin tener en cuenta el contenido de la fracción fina de P (datos no mostrados), estos resultados indicaron que MOM (asociado con la materia fina <0,1 mm) contiene menos P cuando la textura del suelo era más fina. Otro estudio llevado a cabo en los mismos suelos mostró que el suelo arenoso, a pesar de su contenido MOS inferior, era más rico en contenido de nitrógeno y azufre [6]. Se refería, aunque el contenido de MOM es menor en suelos arenosos, puede ser más rico en N, S y P. La cantidad de estos nutrientes liberados durante la mineralización podría ser proporcionalmente mayor, con lo que para la cantidad más baja de SOM.

3.3 El fósforo en el suelo fracción gruesa
Las diferencias en la relación entre las diversas formas de P y la textura se observaron en la fracción gruesa. Pt fue menor en suelos de textura más fina, Po fue mayor y Pi mostró ninguna tendencia definida o gran variabilidad (Figura 3). La mayor cantidad de partículas gruesas (> 0,1 mm) en suelos arenosos correspondió principalmente a minerales con un aporte no significativa P a esta fracción. Por otro lado, se observó una correlación significativa entre la materia orgánica particulada(MOP) y la textura en estudios anteriores, que representan el Po mayor en suelos con fracciones más finas [6].
Estos resultados mostraron que el cambio en la importancia relativa de cada una de estas fracciones en suelos con diferente textura. Pi contenido en la fracción gruesa era muy variable y no mostró ninguna tendencia definida, variando alrededor de 150 mg kg-1, mientras que el contenido Po aumentó con el aumento de cantidades de materia fina [10]. Dado que  mayor fracción fina significa menor fracción gruesa, los presentes
hallazgos podrían indicar enriquecimiento en Po en la fracción gruesa de los suelos de textura más fina, como posteriormente fue corroborada por el análisis de los resultados no ponderados de las formas de P del suelo.
Tal enriquecimiento da lugar a mejorar la retención de humedad y suministro de nutrientes a los cultivos por los minerales más pequeños (limo y arcilla) y su materia orgánica asociada [17].
3.4 Relación entre las diferentes formas de P y la disponibilidad.
La contribución de cada una de las fracciones de suelo se midió correlacionandolos con Pe, que es la herramienta de diagnóstico más frecuentemente utilizada en la región de estudio para evaluar la disponibilidad de P (Figura 4). La correlación entre el suelo y el Pi Po y Pe fue baja (R2 = 0,24 y R2 = 0,19, respectivamente, p <0,05), aunque el contenido de Pt representó el 60% de la variación en P. Aunque el contenido de Pt es uno de los factores determinantes de la disponibilidad de Pe , no todas las fracciones contribuyen de una manera similar. El Pi en la fracción fina mostró una correlación significativa a Pe (R2 = 0,50; p <0,01) (Figura 5). Estudios anteriores han demostrado que P extraído por el método de Bray y Kurtz [36] podría tener un origen predominantemente inorgánico [47]. Los resultados del presente estudio confirman esta observación e incluso son capaces de identificar el origen preciso: fracción inorgánica <0.1mm.

Figura 3: Contenido de fósforo orgánico (Po), inorgánico (Pi) y total (Pt) de la fracción gruesa (> 100 µm- 2mm) en función del porcentaje de limo más arcilla.

Aumentar de forma concomitante con el aumento de Po, en particular en la fracción gruesa. Las correlaciones fueron baja debido a la dispersión de los datos (Figura 6), lo que podría ser debido a la variabilidad de las partículas de materia orgánica (residuos en distintas etapas de descomposición), la variabilidad de la determinación de Po, y el efecto de textura en el contenido de P en el MO. El Po del suelo representó el 19% de la variabilidad en Pe, que corresponde principalmente a la fracción gruesa.

Figura 4: Relación entre el P extraíble (Pe) y los contenidos de P orgánico (Po), inorgánico (Pi) y total (Pt) del suelo.

Figura 5: Relación entre el P extraíble (Pe) y los contenidos de P orgánico (Po), inorgánico (Pi) y total (Pt) de la fracción fina.

Carbono orgánico del suelo (COS) asociada con MOM y MOP correlaciona más estrechamente con Pe que en el caso de sus respectivos contenidos de P (Po en las fracciones finas y gruesas, respectivamente, Figura 7).
Las diferencias observadas podrían ser la consecuencia de la variabilidad anteriormente mencionado en la determinación de Po. Además, no hay paralelismo entre la mineralización de Po y SOC como la hay entre CO y N (Salas et al., 2003), y los mecanismos de estabilización de P en MOS son diferentes de las de los otros elementos [6, 46].
Las correlaciones entre el presente Po en las fracciones finas y gruesas y Pe eran bajos, lo que sugiere una contribución baja por el P presente en MOS a la disponibilidad de este elemento, especialmente en suelos de textura más fina. Sin embargo, hubo una correlación significativa entre Pe y las fracciones orgánicas asociadas con las fracciones finas y gruesas, con relativamente altos coeficientes (R2 = 0,45 y R2 = 0,56, respectivamente p <0,01).
Estos resultados aparentemente contradictorios sugieren que la disponibilidad de P no depende del contenido de P en el SOM, sino en el contenido de las fracciones orgánicas. Estudios anteriores han demostrado el importante papel de la actividad de los microorganismos en el ciclo de los nutrientes, especialmente P [48,6]. Por tanto, el contenido de MOS puede estar relacionado con la disponibilidad de P en virtud de su importancia como fuente de alimento para los microorganismos, no en virtud de su contenido en este nutriente [49].
A pesar de que Pe se utiliza ampliamente como un estimador de la disponibilidad de P en el sistema de producción argentina, su estrecha correlación con fracciones inorgánicas podría subestimar la contribución de las fracciones orgánicas durante la mineralización principalmente en suelos arenosos.
Confirmando los datos utilizando un modelo de componentes principales llega a conclusiones similares (Figura 8). El  componente principal 1 (CP1) es el vinculado al componente textura del suelo, lo que explicaría la mayor parte de la variabilidad de las formas de P en el suelo. Por lo tanto la mayor variabilidad entre el contenido de diferentes formas de P se explican por variables arena o arcilla + limo. El contenido de arena, sin P, era responsable de P del suelo y el equilibrio entre las diferentes fracciones de P. El contenido Pe, Po- y Pi-MOC, del mismo modo que COM está más asociado con el contenido de arcilla y limo. Por  otro lado el Pi-POC no está asociado con ninguna variable.

Figura 8. Componentes principales en las que intervienen las variables de fósforo.
Director sobre 2 (CP2) indica que el POCl tiene comportamiento opuesto de MOP, mayor es el contenido de POCL en el suelo será menor la cantidad de P presente en OM.

3.5 Un  modelo conceptual
Muchas investigaciones muestran que el fraccionamiento físico por tamaño de partícula es útil para el estudio de la estructura química de la materia orgánica del suelo y su dinámica.
Fracciones orgánicas del suelo y su contenido de P, dentro de la fracción gruesa se asignan a la piscina y suelos lábiles fracciones en fracciones limo y arcilla a las piscinas intermedios y pasivas [29, 50]. Por otro lado, los minerales inorgánicos de la fracción gruesa se pueden considerar una piscina pasiva de P, mientras que el P presente en la fracción fina representa un grupo activo.
De acuerdo con este hallazgo, un modelo conceptual se puede proponer (Figura 9), donde P podría estar relacionado con esquemas de fraccionamiento SOM.

Figura 9. Modelo conceptual de flujo de las formas de fósforo en el suelo

Los principales flujos en este modelo son: a) fisicoquímicas y procesos de meteorización, que producen la reducción de tamaño de los minerales secundarios, cuando las partículas minerales alcanzan un tamaño inferior a 50 micras están incluidas en la fracción fina; b) humificación, insumos orgánicos se transforman a moléculas más complejas con un tamaño inferior; c) la mineralización, la descomposición de POM y MOM producir la liberación de nutrientes, materia lábil P orgánico podría ser una fuente importante para las plantas que se detectaría por Bray y Kurtz método d) el equilibrio físico-químico, e) absorción de la planta de la solución del suelo; f) reciclar P, residuos de cultivos regresó a suelo puede mejorar Po por un aumento del POM.

4. CONCLUSION
Textura determina reservas P y el equilibrio de sus diferentes formas en los suelos de la región en estudio.

El P disponible, estimado con contenido Pe, viene predominantemente del compartimento inorgánico de P y que está asociado a la fracción fina del suelo.

El nivel de Po es mayor en la fracción gruesa de suelos con un alto contenido de fracciones finas.

El contenido de fósforo en sus diferentes formas se asocia estrechamente con fracciones de tamaño del suelo. Tamaño de fraccionamiento de la MOS y P determinación formas puede estar en un modelo conceptual para una mejor comprensión de los equilibrios Pen el suelo.

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*Liliana Suñer y Juan Alberto Galantini, Profesional de Apoyo e investigador de la Comisión de Investigaciones Científicas (Pcia. B.A.), desarrollan sus tareas en el CERZOS (CONICET-UNS) y Depto. de Agronomía de la Universidad Nacional del Sur.
Trabajo adaptado de International Journal of Plant & Soil Science 7(2): 109-120, 2015; Article no.IJPSS.2015.136ISSN: 2320-7035

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