Evaluación de la acidificación inducida por la fertilización uréica en un alfisol de los llanos occidentales venezolanos

Abstract

El uso de fertilizantes nitrogenados comerciales se ha incrementado durante las últimas décadas y esto ha generado polémica acerca de su influencia negativa sobre las propiedades del suelo especialmente sobre los valores del pH y la fertilidad del mismo. Los procesos asociados a la fertilización nitrogenada y al proceso de acidificación en general se conoce bien a nivel cualitativo sin embargo, su intensidad y dinámica son menos conocidos por su dependencia con microambiente edáfico. La intensidad y el alcance de la acidificación depende de la cantidad, composición y tipo de fertilizante, condiciones climáticas, tipo y condiciones del suelo, tipo de cultivo, y modo de trabajar la tierra El estudio del fenómeno de la acidificación ha sido abordado desde hace algunos años por diferentes autores, pero durante mucho tiempo el problema se ha limitado al uso del pH para detectar de una manera cualitativa el peligro de la toxicidad alumínica y a calcular empíricamente las, dosis de cal para la corrección de la acidez. Por otro lado, resultados obtenidos bajo ambientes edáficos diferentes exigen un marco teórico más general para la evaluación del fenómeno de acidificación bajo diferentes circunstancias. van Breemen logró constituir una base teórica integral del problema de uso general. Según van Breemen, el término "acidificación" se debe utilizar sólo cuando la capacidad de neutralización de los ácidos del suelo, CNA, ha disminuido de manera irreversible. La CNA está relacionada con varias características físico-químicas del suelo. En la fase líquida, esta corresponde a la composición de la solución del suelo y en la fase sólida corresponde a la composición de los minerales solubles, los compuestos orgánicos y orgánominerales, las arcillas y los óxidos anfóteros. Todos estos compuestos contribuyen al complejo de intercambio catiónico y aniónico cuyo tipo y grado de saturación determina la capacidad del suelo a resistir el proceso de acidificación. Los nuevos conceptos (van Breemen, 1983) y métodos (Helyar y Porter, 1989; Poss et al., 1995) para el análisis de la acidificación fueron adaptados a una serie de datos obtenidos sobre un alfisol areno-arcilloso, levemente ácido, de las sabanas de los llanos occidentales de Venezuela, el cual había servido de soporte para un monocultivo de maíz durante los últimos 20 años. Durante los dos últimos años se realizaron muestreos del suelo sucesivos a diferentes profundidades (0-10, 10-20 y 20-40 cm) espaciados 30 días aproximadamente y en diferentes tratamientos de fertilización. A lo largo de estos muestreos se realizó un seguimiento a las variación del pH del suelo, elementos hidrosolubles (K+, N03-) y elementos intercambiables Ca+2, Mg+2, Al+3 y NH4+. Debido a que no ocurren cambios significativos en las reservas minerales y orgánicas del suelo durante el tiempo del experimento, el poder buffer y la capacidad de intercambio catiónica se consideran constantes. De esta manera, los únicos cambios irreversibles en la CNA del suelo deben ser causados por las variaciones relativas en la composición de la solución de suelo y los cationes intercambiables. El sitio de estudio se encuentra en el Jardín Botánico de la Universidad Experimental de los Llanos Ezequiel Zamora, UNELLEZ en la ciudad de Barinas, (régimen de lluvia anual de unos 1700 mm y temperatura media anual de 26 °C aproximadamente). El suelo es un alfisol tipo Kandic Paleustalf, moderadamente ácido (pH = 5) con una baja capacidad de intercambio y bajo contenido de materia orgánica (Hetier, 1992). Bajo cultivo de maíz se organizaron 5 tratamientos: urea, urea+cal, NPK y NPK+cal y un Testigo donde fue interrumpida la fertilización. Al lado de estos tratamientos se instalaron 2 tratamientos bajo cultivo de pasto permanente: Testigo y urea. El aporte de N fue equivalente a 132 kg N ha-1. El encalamiento se aplicó solo durante el primer ciclo de cultivo a razón de 1000 kg CaC03 ha-1. Igualmente, el fósforo y el potasio se aplicaron sólo durante el primer ciclo como Ca(H2PO4)2 y KCI respectivamente a razón de 100 kg ha-1 de P y K. Los resultados muestran que en los diferentes tratamientos fertilizados, la aparición del nitrógeno mineral es bastante rápida y se concentra principalmente a nivel de la capa superficial a pesar de su gran solubilidad que le permitiría drenar fácilmente con el agua de la lluvia hacia las capas más profundas del suelo como es el caso de los nitratos. Durante el transcurso del primer mes después de la fertilización, este nitrógeno mineral está básicamente bajo la forma amoniacal sin embargo, a nivel profundo, la forma nítrica predomina debido pues a que esta forma está más sujeta a la lixiviación. Por lo tanto, en el caso del suelo bajo cultivo de maíz la CNA puede disminuir debido a la acumulación de nitratos. Por el contrario, en el caso del suelo bajo cultivo de pasto, predomina la forma amoniacal, por lo tanto la CNA se ve incrementada debido a la acumulación de amonio. El contenido de nitratos es siempre mayor durante el segundo ciclo de cultivo, donde el suelo ha tenido la oportunidad de secarse después de un período inicial de lluvia. Este resultado confirma que la distribución de las lluvias juega un papel importante en la actividad nitrificadora (Lensi et al, 1992) y la actividad acidificante. De hecho, la lixiviación y la acidificación son menores durante el segundo ciclo. En base a estos resultados se puede estimar que el efecto acidificante del aporte de urea es pequeño, entre 0 y 1 kmol ha-1. Para que la nitrificación de la urea pueda causar un efecto acidificante mayor, la velocidad de lixiviación de estos nitratos debe superar a la velocidad de absorción de los mismos por las plantas, lo que no es el caso del suelo de Barinas. Por lo tanto el efecto acidificante directamente ligado al ciclo del nitrógeno tiene que ser muy limitado también a la escala de tiempo de dos ciclos de cultivo. En el caso del maíz, existe un comportamiento bien diferenciado en la evolución del pH de los diferentes tratamientos, en relación con la profundidad siendo afectados principalmente los 10 primeros cm. De todos estos tratamientos, la urea produce un mayor descenso del pH. En el caso del suelo bajo cultivo de pasto, el suelo presenta valores de pH superiores que en el suelo bajo maíz y por lo tanto, aunque la dosis de urea es la misma, la influencia sobre los valores del pH es menor. La traducción de estos valores de pH a cantidades de protones aportados o sustraídos del compartimiento protónico, resulta en cifras que son demasiado pequeñas y difíciles de interpretar a la luz del poder tampón del suelo, por lo tanto sus variaciones no pueden traducir la amplitud de la acidificación. La relación entre los protones solubles e intercambiables pone de manifiesto que la movilidad de estos en el suelo está afectada por un factor climático. La consecuencia práctica de esto es que el pH del suelo, medido en agua o en un electrolito, no conduce a una evaluación cuantitativa del nivel de acidificación del suelo sin embargo, expresado bajo la forma de protones libres e intercambiables pueden servir al seguimiento de los efectos combinados del clima y la fertilización con urea. Las concentraciones de aluminio siempre son menores en superficie pero se incrementan con la profundidad a pesar de la poca variación del pH. Bajo cultivo de maíz, la urea induce a un decrecimiento del pH conjuntamente con un incremento en las cantidades de aluminio cuando se utiliza sola, mientras que al aportarla conjuntamente con superfosfato y KCl sólo induce a un decrecimiento del pH. Las valoraciones de aluminio en la solución de suelo y en el extracto de KCl M conducen a reconsiderar los límites de la toxicidad alumínica en relación a los métodos de extracción y de medición. A pesar de que el aluminio en KCl M y determinado por ICP puede alcanzar 2 cmolc kg- 1 y 70 % de la capacidad de intercambio catiónica, la especiación del mismo revela que la concentración del mismo en la solución del suelo está por debajo del límite inferior de toxicidad. Por lo tanto, a pesar de que el aluminio (y el pH) es un indicador sensible, no puede ser utilizado para la evaluación de la CNA a causa de la incertidumbre sobre su forma química en el extracto de KCl M y por no estar completamente elucidadas las relaciones entre sus cambios de estado y el poder buffer. Las cantidades de calcio y magnesio intercambiables son el mejor revelador del orden de magnitud del proceso de acidificación y de la CNA sin embargo, esta estimación sería notablemente mejorada si se dispone de los valores del potasio intercambiable los cuales no son despreciables. En el suelo estudiado, las cantidades de los elementos intercambiables se incrementa, tal como lo muestra el suelo Testigo sin embargo, este incremento es mucho más pequeño en presencia de urea. En resumen, las valoraciones del pH, poder buffer, y elementos hidrosolubles e intercambiables, permitieron lograr una evaluación simplificada de la acidificación. De esta manera se puso en evidencia un aumento de la CNA en el tratamiento Testigo bajo maíz y una pequeña disminución de la misma en el tratamiento fertilizado con urea.