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efecto de la aplicación de urea.

EFECTO DE LA APLICACIÓN DE UREA A LARGO PLAZO SOBRE BACTERIAS NITRIFICANTES BAJO UN SUELO FRANCO LIMOSO

 Boccolini, M1; Pegoraro, V1; Ortiz, J1; Lorenzon, C1; Baigorria, T1; Aimetta, B1; Cazorla, C1 1INTA EEA Marcos Juárez, Ruta 12 km 1.5. CC. 21, 2580 Marcos Juárez. (Córdoba).

* Autor de contacto: mboccolini@mjuarez.inta.gov.ar; C.C. 21, 2580- Marcos Juárez, Córdoba, Argentina; 03742-425001 int. 138.

RESUMEN

Las prácticas de manejo como fertilización, tipo de cobertura vegetal y la retención de rastrojos afectan la magnitud poblacional y la intensidad de la actividad de los microorganismos y por ende, a la mineralización del suelo. El uso prolongado de fertilizantes nitrogenados como la urea tiende a aumentar la acidez del suelo y dependiendo fundamentalmente de las características del mismo será el impacto producido por el fertilizante. De esta manera, la acidificación generada por la fertilización nitrogenada a largo plazo es atenuada en suelos de textura fina y con pH ligeramente ácido, por lo tanto, el uso prolongado de urea aumenta la abundancia y actividad de bacterias nitrificantes. Los objetivos de este trabajo fueron: evaluar el efecto de la fertilización nitrogenada con urea a largo plazo sobre el pH del suelo, la abundancia y actividad potencial de nitrificación (PN) de las bacterias nitrificantes bajo dos tipos de residuo y determinar si el residuo influye en el comportamiento de la fertilización. El estudio se realizó en un ensayo con rotación Maíz Trigo/Soja-Soja bajo residuos de Soja y Maíz. Los tratamientos fueron Maíz sin fertilización y con 80 y 160 Kg. ha-1 de N como urea respectivamente. La fertilización nitrogenada con urea disminuyó el pH del suelo y aumentó la abundancia de nitrificantes y contenido de nitrógeno de nitratos (N-NO-3). No se detectaron correlaciones significativas entre el pH y abundancia, PN y contenido de N-NO-3, sugiriendo que la acidificación producida por la aplicación a largo plazo no afectó la comunidad de nitrificantes, lo que puede deberse a características del suelo y propias de estas bacterias, además del tipo y manejo de fertilizante. Por lo tanto, la fertilización con urea representó una fuente de sustrato más que un factor limitante, sin producir cambios en la actividad potencial. Así mismo, el efecto de la fertilización sobre esta actividad estuvo condicionado por el tipo de residuo predominante con un mayor PN bajo un residuo de alta disponibilidad de N y sin la aplicación de fertilizante.

PALABRAS CLAVE

nitrógeno; residuos; nitrificación

INTRODUCCIÓN

La nitrificación puede ser llevada a cabo tanto por microorganismos heterótrofos como por microorganismos quimioautótrofos (Kurola, 2006). Dos grupos funcionales quimioautótrofos catalizan el proceso de nitrificación en la naturaleza, las bacterias oxidantes del amonio (BOA) donde es aceptado que utilizan el amoníaco (NH3) como sustrato oxidándolo a nitrito (NO-2) y las bacterias oxidantes de nitritos (BON) que oxidan nitrito (NO-2) a nitrato (NO-3) siendo el primer grupo las de mayor importancia en el proceso de nitrificación (Kowalchuk & Stephen, 2001).

Un gran número de estudios han demostrado que las prácticas agrícolas afectan la magnitud de la población de microorganismos, la intensidad de la actividad biológica y la estructura de la comunidad y por ende la tasa de acumulación de nitrógeno (N) mineral (Phillips et al., 2000; Wakelin et al., 2006; Enwall et al., 2007; He et al., 2007; Tebbe and Schloter, 2007; Chu et al., 2008). Así la mineralización del N se verá muy afectada por la aplicación de fertilizantes nitrogenados como urea, nitrato y sulfato de amonio (NA y SA

respectivamente) cuya aplicación tiende a aumentar la acidez del suelo y más aún cuando su uso es prolongado (Chien et al., 2008; Mc Andrew & Malhi, 1992 en He et al., 2007). Por lo tanto, la fertilización nitrogenada en ensayos de larga duración puede afectar las comunidades microbianas, entre ellas a las bacterias nitrificantes debido a cambios generados en el pH del suelo (Ge et al., 2008; He et al., 2007).

Si bien existen antecedentes que demuestran el efecto negativo de la aplicación de fertilizantes a largo plazo sobre las comunidades nitrificantes (Khonje et al., 1989; He et al., 2007; Enwall et al., 2007), otros estudios muestran efectos positivos cuando los suelos tanto de textura fina como gruesa presentan pH medianamente a ligeramente ácido y básico (Enwall et al., 2007; Chu et al., 2008; Biederbeck et al., 1995), mientras que en otros no ha existido un efecto marcado (Khonje et al., 1989; Phillips et al., 2000; Chen et al., 2011). La magnitud de este efecto va a depender del tipo y textura, pH, contenido de materia orgánica, bases y capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo, características que determinan la capacidad buffer del mismo y del tipo y manejo del fertilizante que se aplique (Bouman et al., 1995; González y Conti, 2000; Chien et al., 2008; Iturri et al., 2010). Un elevado contenido de materia orgánica (2,28 y 3,73 %), porcentaje de arcillas, bases y CIC atenúan la disminución del pH producida por fertilización nitrogenada a largo plazo (Fabrizzi et al., 1998; Chien et al., 2008; Iturri et al., 2010). En base a los antecedentes expuestos, hipotetizamos que la acidificación producida por la aplicación de urea a largo plazo es atenuada en suelos de textura fina y con pH ligeramente ácido, por lo tanto, el uso prolongado aumenta la abundancia y actividad de bacterias nitrificantes. Los objetivos de este trabajo fueron evaluar el efecto de la fertilización con urea a largo plazo sobre el pH del suelo, la abundancia y la actividad potencial de las bacterias nitrificantes bajo dos tipos de residuo y establecer si el residuo influye en el comportamiento de la fertilización.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se realizó en un ensayo establecido desde 1993 en la Estación Experimental Agropecuaria del INTA Marcos Juárez (32º 41’ de latitud Sur y a 62º 7’ longitud Oeste) sobre un suelo Argiudol típico perteneciente a la serie Marcos Juárez. La serie presenta un horizonte A (4-14 cm de profundidad) con características propias de un suelo de textura franco-limosa fina (25% arcilla, 69% limo y 5.4% arena fina) con saturación de bases del 91%,CIC de 19,3 y pH=6,4 (INTA, 1978) clasificado como ligeramente ácido (González & Conti, 2000). Al inicio del ensayo los contenidos de MOS fueron de 2,77 y 2,45 % en las profundidades 0 – 5 y 5 – 18 cm, respectivamente (Cazorla, 2012).

El ensayo se realizó bajo siembra directa continua y presenta una secuencia de cultivos trianual (Maíz - Trigo/Soja 2da. - Soja 1ra.). El estudio se realizó sobre el ciclo del cultivo de maíz. Presenta un diseño completamente aleatorizado con tres repeticiones y tres tratamientos (niveles de fertilización); A: Maíz sin fertilización; B: Maíz con 80 Kg. ha-1 de N y C: Maíz con 160 Kg. ha-1 de N. En soja de primera fecha se fertilizó con fosfato diamónico (20 y 40 Kg de P ha-1) y en maíz con urea más fosfato monoamónico ambos a la siembra y en maíz se aplicó a reposición en V6. Se realizaron dos muestreos, previo a la siembra de maíz, sobre rastrojo de soja1ra y en postcosecha de maíz, sobre rastrojo de maíz.

Las muestras de suelo fueron recolectadas con barreno 2,5 cm2 de diámetro de 0-10 cm de profundidad y las de rastrojos con aro de 21 cm de diámetro. Las muestras de suelo fueron secadas a temperatura ambiente por 24 h como mínimo y tamizadas por 2 mm y las de rastrojo fueron secadas en estufa a 60ºC por 48 h, pesadas, molidas y almacenadas. En el laboratorio se determinó la abundancia de microorganismos nitrificadores por el método de recuento del Número Más Probable (NMP) en medio líquido específico con NH4+ como fuente de nitrógeno a 28 ºC durante 21 días (Pochón y Tardieux, 1962). El potencial de nitrificación (PN) por día se midió según (Hart et al., 1994 citado de Drury et al., 2008) en el cual la muestra de suelo se incubó con 1 mM de NH4+ a 25 ºC y en condiciones óptimas de aireación. Posteriormente se realizó la extracción de los NO3- generados en intervalos regulares de tiempo. Luego éstos fueron cuantificados mediante el método del Ácido Fenoldisulfónico según Bremmer (1965). Por este mismo método se determinaron también los presentes en el suelo en el momento de la toma de muestras. El PN se estimó a partir de

la pendiente obtenida del contenido de NO3- de la muestra en cada intervalo de tiempo regular. Los NO3- fueron expresados como N de NO3-. Kg-1 suelo por día (N- NO3-. Kg s. d-1).

En el análisis estadístico de los resultados se utilizó el paquete estadístico INFOSTAT (2009). Se aplicó el método univariado (ANAVA) para el estudio de las medias y cuando se detectaron diferencias significativas entre las mismas se aplicó la prueba de comparación de medias mediante LSD Fisher y DGC en el caso de detectar interacciones entre los factores. Además se realizaron análisis de correlación de Pearson entre las variables químicas y biológicas medidas. Para el cálculo del PN se aplicó Análisis de Regresión Lineal.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La fertilización nitrogenada afectó significativamente al pH del suelo en ambos residuos, con valores menores a medida que la dosis aplicada se incrementa (Tabla 1). Los tratamientos B y C disminuyeron 0,4 y 0,6 unidades respectivamente de pH con respecto al A (Tabla 2). Fabrizzi et al. (1998) en un suelo Argiudol típico encontraron una disminución de 0,39 unidades de pH con el agregado de 120 Kg. N. ha-1 de urea durante 8 años continuos. Iguales resultados que en C con dosis de 180 kg N ha-1 aplicada 9 años fueron observados por Bouman et al. (1995) en un suelo de textura media con pH moderadamente ácido. Para un mismo tipo de suelo Biederbeck et al. (1995) encontraron disminuciones de 0,2 y 0,6 unidades con 90 y 180 kg N ha-1 respectivamente como urea con respecto a un testigo en un ensayo de 10 años. Estos resultados confirman el efecto acidificante de la aplicación prolongada de fertilizantes nitrogenados. No obstante, los resultados reflejan una atenuación en la acidificación del suelo teniendo en cuenta que la aplicación de mayor concentración de N se realiza desde hace 12 años y en todos los cultivos de la rotación. Sin embargo, los niveles de disminución del pH no alcanzan valores críticos que puedan afectar a la comunidad de nitrificantes, debido a que el rango de pH para la nitrificación es entre 5,5 y 8 unidades con un óptimo en 7. Además se ha observado producción de NO3- en suelos con valores de pH de 4,5 y 3,8 sugiriendo una posible adaptación de las nitrificantes a pH menores de 5 (Tisdale y Nelson, 1991; Biederbeck et al., 1995).

Tanto en soja como en maíz (Tabla 1), la fertilización afectó significativamente la abundancia y contenido de N-NO-3 con valores superiores en los tratamientos fertilizados actuando como sustrato favoreciendo la comunidad de bacterias nitrificantes (Tisdale y Nelson, 1991). Como se observa en la Tabla 2, los tratamientos B y C presentan un 38% más de bacterias nitrificantes con respecto a A y el contenido de N-NO3- en C fue un 43% mayor que en el tratamiento A, mientras que el B se mantuvo con valores intermedios. Efectos similares sobre las nitrificantes fueron observados por Biederbeck et al. (1995) por la aplicación de la urea a largo plazo en un suelo franco medianamente acido (pH= 5,2). El número de nitrificantes fue mayor cuando se aplicaron 180 Kg de N con respecto al testigo donde el valor de pH del suelo no disminuyó de 5 unidades. También se observó un aumento significativo de nitrificantes y un pH no menor de 7,8 con el agregado de 300 Kg de N ha-1 como urea en un estudio realizado por Chu et al. (2008) en un suelo de textura franco arenoso y pH=8,6. Contrario a lo observado en este trabajo, Khonje et al. (1989) no detectaron diferencias en la abundancia de nitrificantes entre un testigo y el agregado de 150 Kg de N ha-1 de urea para un suelo de textura franco limoso. Iguales resultados y en un suelo con la misma textura y pH= 5,39 fueron observados por Chen et al. (2011), donde el número de nitrificantes no varió ni tampoco el pH con el agregado de 180 Kg de N ha-1 como urea. Phillips et al. (2000) no encontraron diferencias en abundancia entre el testigo y 124 Kg de N ha-1 como NA en un suelo franco a franco arenoso de pH entre 5,5 y 5,7. No obstante, en el mismo estudio y por conteo molecular, se observó que la fertilización aumentaba significativamente el número de bacterias nitrificantes. He et al. (2007) observaron que la abundancia de nitrificantes fue significativamente menor con la aplicación de fertilizantes nitrogenados, los que generaron disminución del pH a valores entre 3 y 4 en un suelo de textura arcillosa y pH ácido a medianamente acido (entre 3,7 y 6). No obstante, con residuo de soja se observa un 36% más de bacterias y un 180% más de N-NO3- con respecto a maíz (Tabla 2), debido a la mayor cantidad y disponibilidad de N en la leguminosa (datos no mostrados). Los mayores valores de N-NO3- en los tratamientos

fertilizados evidencian una mineralización más activa (Diosma y Balatti, 1998) Sin embargo, no se detectaron diferencias significativas en el PN entre tratamientos para los dos tipos de residuo (Tabla 1) a pesar de una mayor abundancia en los fertilizados. Además, no se detectó una correlación significativa entre la abundancia y el PN, lo cual podría estar indicando una baja proporción de nitrificantes activas o subpoblaciones diferencialmente adaptadas (Tebbe and Schloter, 2007). Por lo tanto, el mayor contenido de N-NO3- encontrado en los tratamientos fertilizados provendría de la actividad de otros nitrificadores como las arqueobacterias oxidantes del amoníaco que según estudios recientes son más abundantes y funcionalmente más activas que las bacterias nitrificantes bajo condiciones de fertilización (Wessén et al., 2010; Chen et al., 2011).

No obstante, la fertilización tuvo un efecto diferencial dependiendo del tipo de residuo sobre el PN, encontrándose una interacción residuo x tratamiento significativa (p< 0,05) (Figura 1 y Tabla 2). El tratamiento A con soja presentó el mayor PN con respecto al resto de los tratamientos con soja y maíz. Se detectaron valores intermedios en B y C bajo soja y los menores valores con maíz. Estos resultados manifiestan por un lado, que el N fácilmente disponible desde un residuo de alta calidad como el de soja, por sí mismo puede activar las condiciones de mineralización en el suelo independientemente del aporte de N del fertilizante y por el otro, la preferencia de las bacterias por tomar el N del residuo en condiciones de alta disponibilidad y no del suelo derivado de la aplicación. El residuo de soja tiene una alta concentración de N inicial con respecto al de maíz (1,6 vs. 0,90 %) lo que sería suficiente para mantener una elevada actividad de los microorganismos (Ernst et al., 2002; Álvarez y Steinbach, 2010).

No se detectaron correlaciones significativas entre el pH y abundancia, PN y contenido de N-NO3- de suelo, sugiriendo que la acidificación producida no afectó la comunidad de nitrificantes debido a características propias de estas bacterias y del suelo, además del tipo y manejo del fertilizante. Por lo tanto, la fertilización con urea más que un factor limitante por la acidez producida representó una fuente de sustrato, aumentando la abundancia sin producir cambios en la actividad potencial. Así mismo, el efecto de la fertilización sobre dicha actividad estuvo condicionado por el tipo de residuo predominante, con un mayor PN bajo un residuo de alta disponibilidad de N y sin la aplicación de fertilizante.
INTA

 

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