Carbono orgánico y propiedades del suelo

8/8/2019 Carbono orgnico y propiedades del suelo

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Carbono del suelo, Martnez et al.

1Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agronmicas, Departamento de ProduccinAgrcola. Laboratorio de relacin Suelo-Agua-Planta. Casilla 1004. Santiago de Chile.

Correo electrnico: [email protected] de Chile, Facultad de Ciencias Forestales, Departamento de Silvicultura.

Sustainability, soil organic carbon, soil properties, carbon sequestration.

Soil organic carbon (SOC) is related to the sustainability of the agricultural systemsaffecting soil properties linked to crop yield. SOC affects the amount and availability ofsoil nutrients, contributing elements as N, usually deficient. In addition, SOC modify theacidity and the alkalinity towards values near the neutrality, and then it increases thesolubility to several nutrients. SOC associated to the soil organic matter provides colloidshaving high cation exchange capacity. Its effect on the physical properties of the soil isreflected in the soil structure and pore size distribution. SOC concentration depends onthe local environmental conditions, but it is also affected strongly by the soil management

practices. There are managements that decrease SOC and viceverse other practices that

favor the accumulation. The present review deals with the influence of SOC on thechemical, physical, biological properties of the soil and how it is affected by soil management.We also describes methodologies to study CO2 fluxes from soil to atmosphere.


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R.C.Suelo Nutr. Veg. 8 (1) 2008 (68-96) J. Soil Sc. Plant Nutr. 8 (1) 2008 (68-96)

Sustentabilidad, carbono orgnico del suelo, propiedades del suelo,secuestro de carbono.

El carbono orgnico del suelo (COS) se relaciona con la sustentabilidad de los sistemasagrcolas afectando las propiedades del suelo relacionadas con el rendimiento sostenidode los cultivos. El COS se vincula con la cantidad y disponibilidad de nutrientes del suelo,al aportar elementos como el N cuyo aporte mineral es normalmente deficitario. Adems,al modificar la acidez y la alcalinidad hacia valores cercanos a la neutralidad, el COSaumenta la solubilidad de varios nutrientes. El COS asociado a la materia orgnica delsuelo proporciona coloides de alta capacidad de intercambio catinico. Su efecto en las

propiedades fsicas se manifiesta mediante la modificacin de la estructura y la distribucindel espacio poroso del suelo. La cantidad de COS no solo depende de las condiciones

ambientales locales, sino que es afectada fuertemente por el manejo del suelo. Existenprcticas de manejo que generan un detrimento del COS en el tiempo, a la vez hayprcticas que favorecen su acumulacin. En este trabajo se discute la relacin entrecarbono orgnico, propiedades qumicas, fsicas, biolgicas y el manejo del suelo. Ademsse plantean metodologas para estudiar los flujos de CO2 del suelo a la atmsfera.

El carbono orgnico del suelo (COS) es uncomponente importante del ciclo global delC, ocupando un 69,8 % del C orgnico de

la biosfera (FAO, 2001). El suelo puedeactuar como fuente o reservorio de Cdependiendo de su uso y manejo (Lal et al.,1990, Lal, 1997). Se estima que desde quese incorporan nuevos suelos a la agriculturahasta establecer sistemas intensivos decultivo se producen prdidas de COS quefluctan entre 30 y 50% del nivel inicial(Reicosky, 2002). La prdida de materialhmico de los suelos cultivados es superiora la tasa de formacin de humus de suelos

no perturbados por lo que el suelo, bajocondiciones de cultivo convencionales, esuna fuente de CO2 para la atmsfera (Kerny Johnson, 1993, Gifford, 1994, y Reicosky,2002). Existen prcticas agronmicas quefavorecen la captura de C en el suelo (Westy Post, 2002). La labranza de conservacin(Lal, 1997), que incluye a la cero labranza(FAO, 2001), es un sistema de manejo de

suelos que tiene una alta capacidad potencialpara secuestrar C en el suelo (Rasmusseny Parton, 1994, Rosell, 1999).

El carbono orgnico del suelo, COS, afectala mayora de las propiedades qumicas,fsicas y biolgicas del suelo vinculadascon su: 1) calidad (Carter, 2002, Wanderet al., 2002), 2) sustentabilidad (Carter,2002, Acevedo y Martnez, 2003) y 3)capacidad productiva (Snchez et al., 2004,Bauer y Black, 1994) por lo que en unmanejo sustentable, el COS debe mantenerseo aumentarse. Sin embargo, establecer unaclara relacin de dependencia entre el COS

y la productividad del suelo es complejo(Moreno et al., 1999). Pese a la existenciade abundante literatura que documenta losefectos del COS sobre las propiedades delsuelo que favorecen el desarrollo de loscultivos, existe poca informacin sobre lacontribucin directa de un aumento de COSen la productividad del suelo.


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El objetivo de este trabajo es relacionar elCOS con la capacidad productiva del suelomediante el estudio de la dinmica del

carbono orgnico, su composicin y efectosobre las propiedades qumicas, fsicas ybiolgicas del suelo.

Los suelos contienen ms C que la sumaexistente en la vegetacin y en la atmsfera(Swift, 2001). El carbono en los suelos

puede encontrarse en forma orgnica einorgnica (Jackson, 1964). La cantidad

total de C orgnico almacenada en los suelosha sido estimada por diversos mtodos

(Post et al., 1982, y Swift, 2001) y su valores cercano a 1.500 Pg a 1 m de profundidad(Schlesinger, 1990, Gifford, 1994, Swift,

2001, y FAO, 2001). Estimaciones de Cinorgnico dan valores de alrededor de 1.700Pg C, principalmente en formas establescomo CaCO3 y MgCO3 CaCO3, CO2, HCO3

-

y CO3= (FAO, 2001, y Swift, 2001). Los

suelos que acumulan la mayor cantidad deCOS corresponden al orden Histosol(Cuadro 1). Aun cuando el orden Histosoles el que tiene la menor superficie conrespecto a otros rdenes, es el que tiene lamayor relacin cantidad COS / superficie

(Cuadro 1).

ORDEN1 rea (103 km2) COS (Pg)2 COS/Area (Pg 10-3 km2)

Histosols 1.745 357 0,205

Andisols 2.552 78 0,031Inceptisols 21.580 352 0,016

Spodsols 4.878 71 0,015

Mollisols 5.480 72 0,013

Oxisols 11.772 119 0,010

Entisols 14.921 148 0,010

Ultisols 11.330 105 0,009

Alfisols 18.283 127 0,007

Vertisols 3.287 19 0,006

Aridisols 31.743 110 0,003

Miscelneos 7.644 18 0,002

TOTAL 135.215 1.576 0,012

Carbono orgnico en los suelos del mundo (Modificado de Eswaran et al., 1993.)

: Worldwide soil organic carbon (adapted from Eswaran et al., 1993)

1 Soil Survey Staff (1996)2

Carbono orgnico del suelo. Soil organic carbon.1 Pg = 1015 g


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El C orgnico del suelo se encuentra enforma de residuos orgnicos poco alteradosde vegetales, animales y microorganismos,

en forma de humus y en formas muycondensadas de composicin prxima al Celemental (Jackson, 1964). En condicionesnaturales, el C orgnico del suelo resultadel balance entre la incorporacin al suelodel material orgnico fresco y la salida deC del suelo en forma de CO2a la atmsfera(Swift, 2001, y Aguilera, 2000), erosin ylixiviacin. Cuando los suelos tienencondiciones aerbicas, una parte importantedel carbono que ingresa al suelo (55 Pg C

ao

-1

a nivel global) es lbil y se mineralizarpidamente y una pequea fraccin seacumula como humus estable (0,4 Pg Cao-1) (FAO, 2001). El CO2 emitido desdeel suelo a la atmsfera no solo se produce

por la mineralizacin de la MOS donde participa la fauna edfica (organismosdetritvoros) y los microorganismos delsuelo, sino tambin se genera por elmetabolismo de las races de las plantas(Fortn et al., 1996).

La MOS puede ser protegida dedescomposicin acelerada mediante: 1)estabilizacin fsica por la microagregacin,2) estabilizacin fisico-qumica medianteasociacin con partculas de arcilla, y 3)estabilizacin bioqumica mediante laformacin de compuestos altamenterecalcitrantes (Six et al., 2002).

Se conoce como materia orgnica del suelo(MOS) a un conjunto de residuos orgnicosde origen animal y / o vegetal, que estn endiferentes etapas de descomposicin, y quese acumulan tanto en la superficie comodentro del perfil del suelo (Rosell, 1999).Adems, incluye una fraccin viva, o biota,que participa en la descomposicin ytransformacin de los residuos orgnicos(Aguilera, 2000).El COS es el principal elemento que forma

parte de la MOS, por esto es comn que

ambos trminos se confundan o se hableindistintamente de uno u otro. Al respectocabe sealar que los mtodos analticos

determinan COS, (calcinacin hmeda oseca) y que la MOS se estima a partir delCOS multiplicado por factores empricoscomo el de van Benmelen equivalente 1,724(Jackson, 1964). El factor de transformacinde COS a MOS puede variar entre 1,9 parasuelos superficiales y 2,5 para muchossubsuelos (Broadbent, 1953). Como existeuna considerable variacin entre diferentessuelos y horizontes en el factor deconversin COS MOS, es preferible

informar el valor de COS sin transformar(Allison, 1965).En la materia orgnica del suelo (MOS)

se distingue una fraccin lbil, disponiblecomo fuente energtica, que mantiene lascaractersticas qumicas de su material deorigen (hidratos de carbono, ligninas,

protenas, taninos, cidos grasos), y unafraccin hmica, ms estable, constituida

por cidos flvicos, cidos hmicos yhuminas (Galantini, 2002, Aguilera, 2000).Cada una de estas fracciones se obtiene porsolubilizacin en medios cidos o alcalinos.Sin embargo, este tipo de fraccionamientose encuentra limitado por la presencia decomponentes no hmicos extrados juntocon la fraccin hmica y que no pueden serseparados efectivamente mediante estametodologa (Hayes y Clapp, 2001). Lassustancias hmicas son el principalcomponente de la MOS y representan, porlo menos el 50% de sta (Simpson et al.,2007). Las sustancias hmicas son el

material orgnico ms abundante delmedioambiente terrestre (Hayes y Clapp,2001). Dentro de la fraccin hmica, lashuminas son el componente ms abundante.Las huminas incluyen una amplia gama decompuestos qumicos insolubles en medioacuoso y contienen, adems, compuestosno hmicos como largas cadenas dehidrocarburos, steres, cidos y estructuras

polares, que pueden ser de origenmicrobiano, como polisacridos y

glomalina, ntimamente asociados a los


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minerales del suelo (Hayes y Clapp, 2001).Las huminas representan ms del 50% delCOS en suelos minerales (Kononova, 1966)

y ms del 70 % del COS en sedimentoslitificados (Hedges et al.,1995). En unestudio de un suelo de Irlanda manejadocon pradera y trigo en labranza convencionalSimpson et al. (2007) encontraron cincoclases de los principales compuestos de lashuminas, llamadas: pptidos, especiesalifticas, carbohidratos, peptidoglican ylignina.La MOS tambin se puede caracterizar de

acue rdo a m t odos f s i cos de

fraccionamiento. Los mtodos fsicos se pueden agrupar en tres grandes grupos:tamizado, sedimentacin y densitometra(Franzlubbers y Arshad, 1997, Elliot yCambardella, 1991). En la MOS total existeuna fraccin de gran tamao (> 53 m)cuyo contenido de COS es conocido comocarbono orgnico particulado (COP) o Corgnico lbil que es ms activo y de rpidadescomposicin (Franzlubbers y Arshad,1997).

Los istopos de C como el 13C estable y1 4C radiactivo proporcionan otrame t odo l og a pa ra e s t ud i a r l a stransformaciones de los residuos orgnicosfrescos en MOS y sus distintas fracciones.La diferencia en la abundancia natural de13C ( 13C) en los tejidos de las plantas C3 yC4 se ha utilizado como un marcador de laMOS para estudios in situ (Layese et al.,2002). Las plantas con metabolismo C4,como el maz, discriminan en menorcantidad el 13C presente en forma natural en

el CO2 atmosfrico comparado con lasplantas C3. El supuesto bsico de los estudioscon 13C es que la MOS proviene de residuosde plantas y, de esta forma, los cambios enla vegetacin (C3 o C4) resultan en lascorrespondientes diferencias de 13C en laMOS (Balesdent et al . , 1987, yMartin et al., 1990).Htieret al. (1986), estudiaron los aportesa la MOS por las races y los exudados y

productos de descomposicin radical

(rizodepositacin) en dos suelos, Hapludalfy Eutrochrepts, cultivados con maz marcadocon 14C y se encontr que las races

aportaban el 85% de la entrada de C,mientras que la rizodepositacin alcanz el15%.

El uso de espectrometra por resonancianuclear magntica (NMR) es otra tcnicaque permite estudiar la composicin de laMOS (Hatcheret al., 2001, Hayes y Clapp,2001, y Simpson et al., 2007). Ella ha

permitido estudiar la estructura de lashuminas (Simpson et al., 2007). Otrastcnicas utilizadas para estudiar las

sustancias hmicas son la cromatografalquida de alto desempeo (HPLC) (Hayesy Clapp, 2001), la espectrofotometra dereflectancia del infrarrojo cercano (NIR)(Dalal y Henry, 1986), la espectrometra dela transformada de Fourier (FTIR), el termo-anlisis, la difraccin de rayos X y la fotooxidacin, entre otros.La relacin C orgnico lbil: C orgnicototal es un indicador del efecto de diferentessistemas productivos sobre la fraccinorgnica del suelo (Galantini, 2002;

Neufeldt et al., 1999). Este indicador seutiliza para evaluar los cambios de MOSasociados a sistemas de labranza, uso ycapacidad productiva de los suelos. La raznentre la concentracin de C en la fraccinarcilla-limo y el C orgnico total, o factorde enriquecimiento de C, es otro indicadorque permite estudiar el almacenamiento deC en suelos con distinto historial de manejo(Matus, 2003). La razn de estratificacinde la MOS es un indicador de calidad de

suelos propuesto por Franzluebbers (2001)basado en el hecho que los suelos naturalesde pradera o forestales tienen sus

propiedades estratificadas en profundidad.El clculo de la razn de estratificacin dela MOS es,

profMOS

supMOSREMOS = (1)


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DondeREMOS es la razn de estratificacinde la materia orgnica, MOS sup es elcontenido de MOS cercano a la superficie

o. primera estrata de muestreo y MOS profes el contenido de materia orgnica delsuelo en profundidad, en el lmite de la capaarable. Tanto MOS sup como MOS profsemiden dentro de la capa arable. Mientrasmayor es el valor deREMOSmayor es lacalidad del suelo. Franzluebbers (2001)utiliz la REMO S en diferentes suelos,Ustochrept, Eutrocryept, Cryoboralf y

Natriboralf manejados con labranzaconvencional y cero labranza. Se encontr

que los suelos manejados con cero labranzatenan una mayorREMOS comparado conlos mismos suelos manejados con labranzaconvencional.

La MOS afecta la reaccin del suelo (pH)debido a los diversos grupos activos queaportan grados de acidez, a las bases decambio y al contenido de nitrgeno presenteen los residuos orgnicos aportados al suelo(Aguilera, 2000). Wong et al. (2000)incubaron dos suelos, Oxisol (4,5 % COS)y Ultisol (2,6% COS), con poda de ramillasde rboles observndose durante los

primeros 14 das un aumento en pH de 4,8a 5,8 en el Oxisol y de 4,1 a 6,8 en el Ultisol

junto a una disminucin del Al

intercambiable. Para el Ultisol el mejor predictor de los cambios de pH fue el

contenido total de bases de las ramillas. Losautores propusieron que el mecanismo deneutralizacin de la acidez se debe a una

complejacin de protones y Al medianteaniones orgnicos. Similares resultadosencontraron Pocknee y Sumner (1997) alincubar un Hapludult (0,8 % COS, pHKCL4,01) con diferentes tipos de materialesorgnicos de origen vegetal. Aun cuando,todos los tratamientos aumentaron el pHKCLdel suelo, la magnitud y duracin de loscambios vari con el tipo de enmienda y latasa de aplicacin. En el largo plazo, elaumento de pH podra explicarse por la

liberacin por mineralizacin de las basesde cambio contenidas en los compuestosorgnicos y por el contenido inicial de N(Pocknee y Sumner, 1997). El N contenidoen los materiales vegetales originales

provocara un aumento inicial de pHasociado a formacin de NH4

+ que consumeprotones. La posterior nitrificacin del NH4

+

en NO3- resultara en una disminucin delpH debido a liberacin de los protones ala solucin del suelo. La disminucin del

pH por formacin de NO3- no conseguiraalcanzar los niveles originales de acidezdado que una alta concentracin de NH4

+

tiene un efecto inhibidor de la nitrificacin(Pocknee y Sumner, 1997). Por otro lado,la MOS tiene grupos carboxlicos yfenlicos que se comportan como cidosdbiles y tienden a disminuir el pH del suelo(Carrasco, 1992). En un Haploxeroll deChile Central, moderadamente alcalino,Martnez et al. (2004) observaron unadisminucin del pH cercano a la superficie

del suelo despus de cuatro aos de manejocon cero labranza (Figura 1).


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Efecto del sistema de labranza sobre el pH del suelo despus de cuatro aos demanejo (modificado de Martnez et al., 2004).

Tillage system effect on soil pH after 4 years of no tillk and continuous tillmanagement. Adapted from Martnez et al., 2004.

Carrasco (1992) seala que en sueloscercanos a la neutralidad o que tienencantidades al tas de carbonatos y

bicarbonatos, el pH disminuye por aumentoen la presin parcial de CO2 en la atmsfera

del suelo. El CO2 de la atmsfera se combinacon agua y forma cido carbnico, que aldisociarse genera H+ que acidifica el suelo(Carrasco, 1992). De acuerdo a lo expuesto,la MOS tiende a aumentar el pH cuando el

suelo es cido y tiende a disminuirlo cuandoelpH del suelo es alcalino.

Magdoffet al. (1987) estimaron el gradotampn de un suelo frente a cambios de pH.Se encontr que en suelos con bajo nivel de

COS las variaciones del COS generan grandescambios en la capacidad tampn. Sin embargo,en suelos con alto COS las variaciones deste slo genera cambios marginales de lacapacidad tampn (Figura 2.).


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Efecto de la materia orgnica del suelo en la capacidad tampn de un suelo

(VBC). Modificado de Magdoffet al., 1987.

Organic matter effect on volumetric soil buffer capacity (VBC). Adapted fromMagdoffet al.,1987.

La CIC, es una propiedad qumica del sueloestrechamente vinculada a su fertilidad,depende de los coloides inorgnicos (arcillascristalinas, geles amorfos, xidos ysesquixidos de hierro y aluminio) y delcontenido de MOS. La mayora de los suelostienen una carga permanente y otra cargaque vara con el pH (Krull et al., 2004),observndose un aumento de la CIC con el

pH, por lo que la CIC total se mide a pH8,2 (Tan y Dowling, 1984). Se consideraque la CIC permanente proviene de lafraccin arcilla, mientras que la CIC variabledepende de las sustancias hmicas. Loscoloides inorgnicos prcticamente no varan

en un suelo en particular, con valores deCIC que fluctan entre 2 y 150 cmol (+)kg -1 suelo. Por otro lado, los coloidesorgnicos, son altamente dependientes delmanejo y pueden tener una CIC que superan200 meq 100 g-1 de suelo. Para el caso de lafraccin de MOS de alto peso molecular, elaporte en la CIC es menor (170 cmol (+)kg-1) comparado con la fraccin de bajo pesomelecular (500 cmol (+) kg-1) (Oades et al.,1989, Wolf and Snyder, 2003)

La forma ms comn de interaccin entreCOS y cationes es mediante reacciones deintercambio catinico, esto es, entre los

grupos carboxlicos cargados negativamentey los cationes (Krull et al., 2004). Lacomplejacin de los materiales inorgnicos

por la MOS tambin afecta la fertilidad delsuelo incrementndose, por ejemplo, ladisponibilidad de P por bloqueo de

potenciales sitios de reaccin con Fe, Al yCa (Oades et al., 1989, y Krull et al., 2004).En un Haploxeroll el contenido de COS secorrelacion positivamente con nitrgenototal, potasio disponible y relacin C/N(Reyes et al., 2002).

La MOS tiene la mayor capacidad deadsorcin y fuerza de ligando para la mayorade los elementos metlicos (McBride, 1999)exceptuando algunos materiales inorgnicosno cristalinos. As, suelos con mayor MOStienden a tener mayor concentracin demetales traza, los cuales se encuentranfuertemente adsorbidos a los coloidesorgnicos (McGrath et al., 1988, y Thomas,1975).


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El carbono orgnico del suelo tiene unefecto importante en la agregacin de las

partculas del suelo (Follett y Stewart, 1985),existiendo una relacin entre tamao de losagregados y contenido de COS. Mientrasmayor es el contenido de COS lbil, mayores el tamao de los agregados (Buyanovskyet al., 1994). A su vez, los agregados demenor tamao estn asociados a la fraccin

altamente humificada con perodo de

residencia en el suelo mayor a siete aos(Buyanovsky et al., 1994). Rothon (2000)encontr una correlacin positiva entre el

porcentaje de estabilidad de los agregadosy el contenido de MOS. Similares resultaosfueron obtenidos por Chaney y Swift (1984)en 26 suelos britnicos (Figura 3) y Caravacaet al. (2001)en dos suelos semiridos deEspaa.

Relacin entre la estabilidad de los agregados (DPM) y la materia orgnica delsuelo (% MOS) para 26 suelos britnicos. Modificado de Chaney y Swift (1984).

Relationship between aggregate stability (DPM) and soil organic matter (%MOS) for 26 British soils. Adapted from Chaney and Swift (1984).


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En un Udifluventic Haplustept, (Texas),cultivado con sorgo, trigo y soya manejadocon cero labranza y labranza convencional

por 20 aos, el COS se asoci positivamentecon el porcentaje de agregados estables alagua (Wright y Hons, 2005). Adems, hubointeraccin entre el tamao de los agregados

y la especie cultivada (Figura 4.). Al separarlos distintos agregados por peso, el COS sea s o c i p o s i t i v a m e n t e c o n l o s

macroagregados, mayores a 1mm ynegativamente con los microagregados delsuelo (< 0,25mm) (Arshad et al. ,2004).

Distribucin del tamao de los agregados del suelo cultivado con sorgo, trigoy soya en cero labranza y labranza convencional. Las barras de error son el error estndarde la media. Modificado de Wright y Hons (2005).

Aggregate size distribution in a soil cropped with sorghum, wheat, and soybeansin no tillage and conventional tillage systems. Error bars represent the standard error ofthe mean. Adapted from Wright and Hons (2005).

Six et al. (2000) propusieron un modelo delciclo de formacin y destruccin de losagregados del suelo (Figura 5.). Los procesosrepresentados en el modelo son el resultadode una interrelacin entre macroagregados,el ciclo de la MOS y factores de controlcomo la perturbacin por labranza. El ciclo

comienza cuando se forma un agregado,luego se hace inestable y eventualmente esdestruido. La perturbacin ocurrida por lalabranza, acorta el ciclo de vida de unmacroagregado disminuyendo la formacinde nuevos microagregados y la captura deC dentro de ellos (Six et al., 2000).


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Ciclo de formacin y destruccin de los agregados del suelo. Donde i MOP =materia orgnica particulada intra-agregados, MOP = materia orgnica particulada, t =tiempo, = Taza de cambio del proceso. Modificado de Six et al. (2000).

Cycle of formation and destruction of soil aggregates. Where MOP = intra-

aggregate particulate organic matter, MOP = particulate organic matter, t = time, =process rate modifier. Adapted from Six et al. (2000).


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La estructura del suelo involucra la forma,

grado y tamao de los agregados. Enconsecuencia, la estructura del suelo afectala porosidad y por lo tanto, la retencin ydisponibilidad de agua, adems de sucapacidad para contener aire (Acevedo yMartnez, 2003). La porosidad afecta,adems, el crecimiento de las races de loscultivos (Acevedo y Martnez, 2003).Porosidad y retencin de agua son dos

parmetros que se encuentran estrechamentevinculados ya que la capacidad de retencin

de agua en el suelo es dependiente delnmero de poros, de la distribucin detamao de poros y de la superficie especficade cada suelo (Krull et al., 2004). Pikul yAllmaras (1986) estudiaron la distribucindel espacio poroso con diferentes manejosde suelo y encontraron que al agregar materiaorgnica aumentaban los poros de mayordimetro, que retienen el agua con menorenerga. La porosidad total del suelo dependede la densidad real y la densidad aparentedel suelo mediante la siguiente relacin,

1b

s

f

=

(2)

Donde f es la porosidad total, b es ladensidad aparente y s es la densidad de

partculas o densidad real del suelo. Se puededemostrar que esta relacin es idntica a,

p

t

VfV

= (3)

claro (Krull, 2004). En un Mollisol de ChileCentral manejado con cero labranza porcuatro aos se encontr un aumento de la

humedad aprovechable cercano a 30%comparado con labranza convencional enlos primeros 5 cm del perfil de suelo. Esteresultado se asoci a un aumento de 2,2 a3,0 % de MOS a igual profundidad(Reyes et al., 2002).La MOS disminuye la b (Reddy, 1991, y

Krull et al., 2004), pero a la vez, tiende adisminuir la s, por lo que el efecto en la

porosidad total no es fcil de predecir.Adems, la b es fuertemente afectada porel manejo del suelo (Lampurlans y Cantero-Martnez, 2003). Carter (2002) seala quela mantencin de adecuados niveles de MOScontribuye a disminuir la b y resistencia ala compactacin del suelo. En los primerosaos de implementacin de cero labranza ladensidad aparente del suelo tiende aaumentar debido a repetidas pasadas deltractor y a la falta de mullimiento por accinde la labranza (Lampurlans y Cantero-Martnez, 2003). Sin embargo, la

disminucin de la densidad aparente porlabranza tiene slo un efecto temporal, yaque el suelo despus de la labranza se asientarpidamente (Franzlubbers et al., 1995).

La compactacin del suelo consiste en unareduccin del espacio poroso causado poruna carga aplicada a la superficie del suelo(Kulli, 2002).Se mide usualmente medianteel valor de resistencia que ofrece el suelo aser penetrado por una herramienta de corte.La resistencia a la penetracin se afecta aotras propiedades del suelo que se asociandirectamente el desarrollo de las plantas ylas labores agrcolas (Hazma y Anderson,2005, y Dexteret al., 2007). La resistenciaa la penetracin depende de varias

propiedades bsicas como la resistencia a ladeformacin del suelo, compresibilidad yfriccin suelo-metal se puede asociar

donde Vp es el volumen de poros ocupadospor aire y agua, y Vtes el volumen total.La MOS generalmente tiene un efecto

positivo sobre la capacidad de retencin deagua del suelo (de Jong, 1983, y Haynes y

Naidu, 1998), pero, el efecto sinrgico de laMOS sobre sta y otras propiedades no es


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a propiedades fciles de medir comodensidad aparente, contenido de agua(Dexteret al., 2007), materia orgnica del

suelo y cantidad de agentes cementantes(Aggarwal et al., 2006). Una relacinutilizada por da Silva y Kay (1997) para

predecir la resistencia a la penetracin (Q)es,

b c

bQ a = (4)

Donde es el contenido volumtrico deagua en el suelo, b es la densidad aparente

y a,b, c son parmetros ajustables confunciones de pedotransferencia. A todos losniveles de compactacin, la resistencia a la

penetracin aumenta con la disminucin deagua en el suelo (Kondo y Dias Junior, 1999,Lipiec et al., 2002, y Aggarwal et al., 2006).La resistencia a la penetracin disminuyecon aumentos en densidad aparente(Aggarwal et al., 2006). Las prcticas demanejo de suelos como la labranza en

profundidad (e.g. subsolador), cultivo encamas y la incorporacin de materia orgnica

pueden reducir la resistencia a la penetracinen forma considerable (Gajri et al., 1992,Reddy, 1991, y Aggarwal y Goswami, 2003).

Hazma y Anderson (2005), identificaronlos siguientes efectos de la MOS sobre laestructura y compactacin del suelo:floculacin de las partculas minerales,reduccin de la humectacin de losagregados y cambios en la resistenciamecnica (coherencia) de los agregados. Sinembargo, se han observado diferentes efectos

sobre la resistencia a la compactacindependiendo del tipo de material orgnicoaportado (Ekwue, 1990). La MOS fcilmenteoxidable tiene un mayor efecto en elcomportamiento mecnico del suelo que laMOS total al disminuir los efectos de lacompactacin (Ball et al., 2000). Laresistencia a la compactacin tambin se veafectada por las variaciones en la relacinC/N, el tipo de suelo y las condicionesambientales de humedad y temperatura

(Hazma y Anderson, 2005).

Como se discuti anteriormente, la MOSaumenta la estabilidad y tamao de losagregados del suelo, por lo que debiera

esperarse mayores valores de resistencia ala penetracin intra-agregado. Sin embargo,con cantidades crecientes de MOS, por logeneral se observa una disminucin de laresistencia a la penetracin cuando se mideen campo. Este efecto podra explicarse yaque la MOS aumenta la macroporosidadinteragregados y en consecuencia permiteun reacomodo de los agregados cuando elsuelo es penetrado por un instrumento. Elmanejo del suelo con maquinaria pesada,

por ejemplo en cero labranza, y entrada alcampo cuando el suelo se encuentra muyhmedo disminuye la macroporosidad (Kulli,2002) y, por lo tanto, aumenta la resistenciaa la penetracin ya que el instrumento oherramienta de corte no permite lareacomodacin de los agregados. Al igualque b, la MOS ejerce un efecto sobre laresistencia a la penetracin que esdependiente del manejo. Pese a esto, laMOS pareciera tener un efecto tampn sobrelas fuerzas que compactan el suelo. Es decir,si bajo las mismas condiciones de manejo,un suelo es enriquecido con materia orgnicaeste debiera aumentar su capacidad desoportar cargas versus el mismo suelo conmenor nivel de MOS.

En general, la MOS tiende a aumentar latasa de infiltracin de agua en el suelo. Sinembargo, tambin depende del manejo y de

la presencia de capas compactadas dentrodel perfil del suelo. En un suelo francoarenoso la aplicacin de 10 T ha-1 de abonoverde aument la tasa de infiltracin de agua(Reddy, 1991). Pikul y Allmaras (1986) enun Typic Haploxerol manejado por 55 aos,encontraron un aumento en la conductividadhidrulica a saturacin en los tratamientoscon mayor aporte de materia orgnica. Enun Ultic Haploxeroll Fuentes et al. (2004),encontraron mayores valores de

conductividad hidrulica cercana a saturacin


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en el suelo con pradera natural (3,71% COSde 0-5 cm) que en los suelos manejados concero labranza y labranza convencional (1,82

y 1,47% COS de 0-5 cm). En un EnticHaploxeroll manejado durante cinco aoscon cero labranza, al cincelar se encontrun aumento en velocidad de infiltracinestabilizada (a las 4 horas) slo despus deefectuada la labor de cincelado, previo a lasiembra de trigo (Aldea et al., 2008). Enfloracin y cosecha del cultivo, el efectodel cincelado sobre la velocidad deinfiltracin estabilizada del agua habadesaparecido. En un Epiaqualf (franco

limoso) se estudi el efecto del sistema delabranza, cultivo y trfico de ruedas sobrela propiedades fsicas del suelo y no hubocorrelacin entre la MOS y la conductividadhidrulica a saturacin (Blanco-Canquiet al., 2004).

El carbono orgnico es esencial para laactividad biolgica del suelo (Aguilera,1999). Proporciona recursos energticos alos organismos del suelo (OS),mayoritariamente hetertrofos, en forma decarbono lbil (hidratos de carbono ocompuestos orgnicos de bajo pesomolecular) (Borie et al., 1999). Por otrolado, los OS descomponen los residuosorgnicos participando activamente en losciclos de muchos elementos utilizados porlas plantas. Adems, los OS participan en

la formacin y estabilizacin de la estructuray porosidad del suelo (Singer y Munns,1996, y Krull et al., 2002).

La descomposicin de los residuosorgnicos ocurre en tres fases: 1)fragmentacin y mezcla con el suelo mineralefectuada por la macro y mega fauna (2-20mm), 2) ruptura de grandes molculasmediante la accin de enzimas liberadas poralgunos hongos y bacterias y, 3) asimilaciny transformacin de los productos solubles

generados en la etapa anterior a travs de

los microorganismos del suelo (microfloray microfauna < 100m) (Singer y Munns,1996, y Paul et al., 1999). Los productos

secundarios del metabolismo de losorganismos y de la ruptura de grandesmolculas se acumulan como una sustanciacoloidal compleja (humus). Los productosfinales de la descomposicin de los residuosorgnicos y el humus son energa, agua yelementos en formas minerales. Si eloxgeno no es un factor limitante en el suelo,la descomposicin se produce porrespiracin, en caso contrario se producefermentacin (Singer y Munns, 1996).

Dependiendo del estado oxidativo del sueloel C mineralizado adopta formas oxidadas(CO2) o reducidas (CH4).

La biota del suelo representa de 1 a 3%del COS y el componente microbiano varadesde 100 hasta 1000 g C g-1 de suelo (Paulet al., 1999). La actividad biolgica actaen la solubilizacin, movilizacin ydisponibilidad de nutrientes para las plantas(Borie et al., 1999) y es un indicador decambios tempranos que modifican ladinmica de nutrientes antes que stos

puedan ser detectados por anlisis qumicos(Powlson et al., 1987). La actividad

biolgica se puede determinar mediantediversos mtodos, dependiendo del nivel

jerrquico de tamao corporal yfuncionalidad de los organismos del suelo.

El componente microbiano incluyenematodos, protozoos, organismosfilamentosos, levaduras, hongos, microalgasy una gran diversidad de bacterias, incluidolos actinomicetes, el grupo archae, los

quimio y fotolitotrofos y una gran cantidadde formas aun no cultivadas (Paul et al.,1999). La actividad microbiana,comnmente se estudia mediante la biomasamicrobiana, la actividad enzimtica y laactividad respiratoria o produccin de CO2(Borie et al., 1999). Sin embargo, laactividad microbiana tambin se puededeterminar mediante estimacin de adenosntrifosfato (ATP), estimacin de la energa decarga del adenilato (AEC) y liberacin de

calor, entre otras (Alef y Nannipieri, 1995).


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La biomasa microbiana medida como C biomsico se puede utilizar como unindicador sensible al manejo (Timan et al.,

1999) y a la toxicidad debido a pesticidas,me t a l e s y o t ro s con t ami nan t e santropognicos (Paul et al., 1999). Se estimaque en suelos de pradera templados la

biomasa microbiana alcanza alrededor de 1a 2 Mg ha-1 (Nannipieri et al., 1989).

El estudio de la actividad enzimtica sebasa en el principio que bacterias y hongosliberan enzimas extracelulares que ayudana descomponer la MOS a formasasimilables. La actividad enzimtica se puede

estimar mediante diversas enzimas comohidrolasas y oxidasas relacionadas con laruptura de enlaces covalentes o permeasasrelacionadas con el transporte de molculasen la membrana celular (Sinsabaugh et al.,1999).

La actividad respiratoria medida por laproduccin de CO2 (Cmin) es un indicador dela actividad de los organismos aerbicos delsuelo (Anderson y Domsch, 1989, y Borie et al.,1999). La produccin de CO2 puede cambiarcon la calidad del material orgnico aportadoal suelo (Delaney et al., 1996, y Arrigo etal., 2002) y con las variaciones estacionalesdefinidas por el clima (Swift et al., 1979).Tambin es sensible a las alteraciones

producidas por distintos sistemas de labranza(Carter, 1991, Reicosky, 2002, y Acevedoy Martnez, 2003) y rotaciones de cultivo(Campbell et al., 1991). La rotacin decultivos y la prctica de abonado orgnicotienen impacto positivo sobre el COS total(Arshad et al., 2004) y sobre carbono

biomsico (Franzluebbers et al., 1994, yWanderet al., 1995). En un Oxisol ubicadoen Cerrados, Brasil, la densidad radical juntoa los aportes de materia orgnica y coberturavegetal, fueron los factores ms importantesque controlan la cantidad de carbono

biomsico del suelo (Timan et al., 1999).En un suelo Fragiudalf tpico manejado enforma convencional y con enmiendasorgnicas, el tratamiento convencional tuvola menor actividad biolgica, medida a travs

de la produccin de CO2, mientras que el

tratamiento basado en abono animal tuvo lamayor tasa respiratoria (Wanderet al., 1994).En Chile, en un Tipic Haploxerand, se

estudi un experimento de campo de ochoaos de manejo con diferentes rotaciones yse encontr que el C biomsico (Cbio)disminuy con la mayor intensidad de usodel suelo, i.e. menor presencia de praderaen la rotacin, de 551 a 264 mg Cbio g

-1 suelo(Zagal y Crdova, 2005). En el mismotrabajo, la relacin Cmin COS

-1 el tuvo losmayores valores con los tratamientos msintensivos. Un bajo valor de Cmin COS

-1 indicaque las comunidades de microorganismos

son ms eficientes en el uso de sus recursosenergticos (Traor et al., 2007). Otro ndicemuy utilizado en estudios microbiolgicos(Anderson y Domsch, 1990, Anderson yDomsch, 1993, y Agnelli et al., 2001) es elcuociente metablico (qCO2= CminCbio

-1h

-1).

Un mayor valor del qCO2 indica que losmicroorganismos son menos eficientes enel uso de sus recursos energticos, o bien,son ms eficientes descomponiendo residuosorgnicos.

Un grupo de organismos de particularimportancia en los suelos son los hongosque forman micorrizas. stos se encuentran

presentes en todos los suelos arables,colonizando prcticamente todos los cultivosy malezas (Hendrix et al., 1995). Los hongosectomicorrcicos y los hongos micorrcicoarbusculares se distribuyen de acuerdo al

bioma, los primeros predominan en biomasde tipo msico con suelos generalmentericos en carbono orgnico, y los segundostienden a ser ms abundantes en biomas

ridos y semiridos en suelos generalmentepobres en carbono orgnico (Allen et al.,1995). Los hongos micorrcico arbusculares

pueden aportar COS por la masa de susmicelios extracelulares y mediante la

produccin de una glicoprotena llamadaglomalina (Zhu y Miller, 2003). Dada lanaturaleza insoluble y altamente resistentea la descomposicin, la glomalina, se asociadirectamente con la estabilidad de losagregados del suelo (Wright y Upadhyaya

(1998).


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Otro grupo de organismos que se beneficiade la abundancia de residuos orgnicos delsuelo son las lombrices. Consumen materia

orgnica mezclada con suelo, de dondeobtienen energa y nutrientes, generandogaleras que aumentan la macroporosidaddel suelo (Amadoret al., 2003), aumentanla agregacin y la infiltracin (USDA, 2001)y mejoran las condiciones qumicas del suelomediante sus deyecciones o coprolitos(Brown, 1995). Existe una alta correlacin

Nmero de lombrices en distintos sistemas de labranza (modificado de Acevedoy Martnez, 2003)

Number of earthworms in various tillage systems (adapted from Acevedo andMartnez, 2003)

entre el nmero de lombrices y la cantidad ycalidad de los residuos aportados al suelo(Kladivko, 1993, y Deibert y Utter, 1994). En

general los cultivos de cereales, como trigo,y las praderas tienen ms lombrices que loscultivos que dejan menos cantidad de residuoen el campo (Edwards y Bohlen, 1996). Elmanejo del suelo, junto con afectar laacumulacin de COS acta en el nmero(Kladivko, 1993) y peso de las lombrices delsuelo (Cuadro 2) (Acevedo y Martnez, 2003).

Sistema de labranza COS1

(%)Nmero

(Lombrices ha-1)Peso seco(k ha-1)

Labranza convencional 1,4 0 0Cero labranza, 3 aos. 1,7 620.000 28Cero labranza, 6 aos 1,7 2.760.000 104

1 Carbono orgnico del suelo 0-5 cm de profundidad.Modificado de Acevedo y Martnez,2003.

En condiciones naturales el carbono seincorpora al suelo a travs del aportecont inuo de mate r ia l o rgn ico ,

principalmente de origen vegetal. En sueloscultivados el mayor aporte de C ocurre conlos residuos de cosecha. El C del suelo se

puede perder en forma gaseosa (CO2, CH4)por difusin directa hacia la atmsfera. Elaire del suelo tiene una composicin similara la de la atmsfera pero difiere en laconcentracin de los gases. El aire del suelotiene una mayor concentracin de CO2respecto al aire atmosfrico. Los gases entrano salen del suelo por flujo de masa y pordifusin. El flujo de masa se produce debidoa variaciones de temperatura y de presin

entre las distintas capas del suelo y entreste y la atmsfera (Healy et al., 1996).

Estos gradientes hacen que entre y salgaaire del suelo arrastrando a todos suscomponentes. El mecanismo dominante detransporte de gases en el suelo es la difusin,

en que el movimiento de cada componentedel aire del suelo responde a un gradientede concentracin. El flujo (J) de gases pordifusin, en estado de rgimen estacionario,a travs de un medio poroso como el sueloest descrito en la primera ley de Fick, por,

* dcJ Ddz

=

(5)


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DondeD* es la difusividad del gas en elsuelo y dc/dzes el gradiente de concentracindel gas. Si se supone que las propiedades

del suelo son isotrpicas y que la disolucindel gas en el agua es despreciable,entonces,D* se puede descomponer como,

=z

cDJ A (6)

Donde es la tortuosidad, A es la porosidadllena de aire,D es la difusividad molecular

binaria para el gas y (c/z) es el gradientede concentracin del gas en profundidad.En condiciones de flujo transiente, es deciren queJentrada es distinto aJsalida, yasea por consumo o generacin del gas enun volumen determinado de suelo pororganismos, el movimiento puede describirseusando criterios de conservacin de acuerdoa:,

=

t

c

cz

c

D AAA 22

(7)

Donde es una constante de consumo ogeneracin del gas y t es el tiempo.La ecuacin 7 supone que no hay fuentesexternas al suelo para el gas, que la

produccin o consumo es un proceso queocurre de acuerdo a una cintica de primerorden, que los intercambios de gas con el

agua del suelo son despreciables y que las propiedades del suelo son uniformes.

Para estimar la tasa de intercambio(fT) del gas en la superficie del suelo,entre el suelo y la atmsfera es convenienteestablecer supuestos y las condicionesde borde necesarias que acoten laresolucin de la ecuacin diferencial a unnmero finito de soluciones. En la ecuacin8 la ecuacin 6 es evaluada a z = 0,

0

=

=Z

ATz

cDf (8)

Si se pone una cmara cerrada sobre el suelo,la absorcin o emisin neta de gas en lasuperficie del suelo cubierto por la cmaraes igual a la tasa de cambio de laconcentracin del gas en la cmara. Estevalor estimafTslo si la cmara no afectalos procesos de produccin, consumo otransporte del gas. El flujo estimado medianteel mtodo de la cmara es,

=t

chFE

*

(9)

Donde h es el volumen de la cmara porunidad de superficie de suelo cubierta(corresponde a la altura de la cmara, L, sista tiene una seccin constante) y c* es laconcentracin del gas en la cmara sobre elsuelo.

Las cmaras ms utilizadas para medir el

intercambio gaseoso entre el suelo y laatmsfera son estticas con o sin agitacininterna. Estas cmaras, sin embargosubestiman el flujo entre el suelo y laatmsfera (Healy et al., 1996). Esto se debea la distorsin del gradiente de concentracindel gas causado por los cambios deconcentracin del gas en la cmara y lalentitud del transporte por difusin del gasen el suelo comparado con la mezclaturbulenta del gas en la cmara. Las

discrepancias pueden ser importantes, de un6 a un 35 y hasta un 80% (Healy et al.,1996). Para evitar este problema, en el casode utilizar un analizador infrarojo de gaseso un cromatgrafo de gases, se debeminimizar la duracin de la medicin,insertar las paredes de la cmara en el suelo(evita la difusin radial del gas) y aumentarla altura y radio de la cmara, llegando asa mediciones satisfactorias del intercambiode gas entre el suelo y la atmsfera. El

problema de las mediciones instantneas esque sus resultados son difciles de extrapolar


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a perodos de tiempo mayores. El beneficiode las mediciones instantneas es lacomodidad de disponer de aparatos porttiles

que entregan resultados rpidos. Previo amediados de la dcada de 1980 se utilizaronextensamente cmaras estticas con trampasde absorcin alcalinas (Hutchinson yRochette, 2003). Las trampas alcalinas tienenuna cantidad conocida de solucin (NaOH,KOH) o hidrxido de calcio (seco) ubicadoen contenedores cerca de la superficie delsuelo por perodos largos de tiempo,frecuentemente 12 a 24 horas. Ademsfrecuentemente se corrige la cantidad

preexistente de CO2 en las cmaras medianteel uso de blancos, es decir cmaras cerradasno conectadas al suelo con trampa alcalina(Zibilske, 1994). Posteriormente, la cantidadde CO2 atrapado es determinada portitulacin, o por prdida de peso, en el casode utilizar hidrxido de calcio (Hutchinsony Rochette, 2003). El beneficio de estametodologa es que puede evitar lasvariaciones de emisin de CO2 desde el suelodebido a cambios repentinos en lascondiciones ambientales durante un da.

Las prcticas de manejo que alteran elrendimiento de los cultivos y la productividadde los suelos pueden afectar la superficiedel suelo con los consiguientes efectos enel secuestro de C y las emisiones de gasesde efecto invernadero (West y Marland,2003). La labranza es una prctica que fue

introducida con el fin de facilitar laboresagrcolas, entre las que destacan control demalezas, formacin de cama de semillasque lleven a una buena germinacin yestablecimiento del cultivo, incorporacinde fertilizantes y pesticidas al suelo,incorporacin de residuos del cultivo anteriory materia orgnica al suelo (Acevedo y Silva,2003). La labranza consiste comnmente enla inversin y mullimiento de la capasuperficial del suelo (15-30 cm) a travs del

paso de arado y rastra que, cuando se operan

con una humedad adecuada, resultan en unadisgregacin y mullimiento del suelomejorando sus propiedades mecnicas para

su posterior intervencin (siembra u otro)(Acevedo y Martinez, 2003).Junto con facilitar las labores de siembra,

controlar malezas y generar el mullimientodeseado, la labranza expone el suelo a los

principales agentes erosivos (agua y viento)y facilita el contacto de los organismoshetertrofos del suelo con la presin parcialde oxgeno de la atmsfera (ca.20 kpa),favoreciendo la mineralizacin de la MOS.Por el contrario, la falta de oxgeno en

ambiente mal drenados o con poca aireacindisminuye la descomposicin de la MOS(Singer y Munns, 1996, y Haraguchi et al.,2002). La perturbacin del suelo por labranzaes una de las mayores causas de ladisminucin de la MOS (Balesdent et al.,1990, Six et al., 2004, y Olson et al., 2005)y del tamao y estabilidad de los agregadosdel suelo cuando los ecosistemas nativosson convertidos a la agricultura (Six et al.,2000).Johnson (1995) model el comportamiento

del COS bajo escenarios de manejos en eltiempo, basado en una relacin de produccin/ descomposicin (P/D) de residuosorgnicos (Figura 6). Cuando el cuocienteP/D es igual a la unidad, el COS se encuentraen estado de rgimen estacionario. Si elsuelo se perturba, por ejemplo por inclusina la agricultura convencional, el sistemaacta en forma transiente y el P/D disminuye,debido a que la descomposicin es mayor ala produccin de C. El estado transiente

perdura hasta alcanzar un nuevo nivel basalde COS, producindose un nuevo estado deequilibrio o rgimen estacionario. En esteestado el suelo no pierde ms COS debidoa la presencia de formas altamenterecalcitrantes resistentes a la mineralizacin.Si en este nivel el suelo es manejado con

prcticas conservacionistas se induce a unanueva reacumulacin de COS (nuevo estadotransiente) y el cuociente P/D crece por sobrela unidad. El nuevo estado transiente perdura

hasta alcanzar un nuevo nivel de equilibrio


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(Loveland and Webb, 2003). El nuevoequilibrio puede ser menor, mayor o igualal estado inicial del suelo antes de ser

perturbado.El punto en el cual la cantidad de C del

suelo alcanza un equilibrio relativo bajo unescenario especfico de manejo se denomina

capacidad de almacenamiento de COS(West and Marland, 2003). Sin embargo, lacapacidad de almacenamiento de C no esnecesariamente el mayor nivel de C que unsuelo puede alcanzar. El COS puede alcanzarun nivel mximo de acumulacindenominado punto de saturacin, en el quela tasa de almacenamiento es igual a cerofrente a niveles crecientes de ingreso deresiduos orgnicos (Six et al., 2002, Westand Six, 2007, Stewart et al.,2007, Stewart

et al., 2008). Por esta razn, no esrecomendable utilizar el nivel de C orgnicode suelos vrgenes como una medida dereferencia del punto de saturacin de C enel suelo.La mantencin de los residuos de cosecha

contribuye a la acumulacin de COS, losmateriales orgnicos de los tejidos de hojas,tallos y races aportan polmeros complejoscomo celulosa y lignina (Wagner y Wolf,1998). Otra fuente de residuos correspondea los abonos de origen animal, cuyacomposicin puede generar efectos diferentes

Cambios en el carbono orgnico del suelo inducidos por perturbacin y posteriorreacumulacin por aplicacin de manejo de conservacin. Modificado de Johnson, 1995.

Soil organic carbon changes induced by soil perturbation followed by conservationmanagement. Adapted from Johnson, 1995.

con respecto a los residuos vegetales paraiguales tasas de incorporacin (Krull et al,2004).

La erosin del suelo, favorecida por ladisminucin de la MOS y de los residuosorgnicos que cubren el suelo disminuye lacapacidad productiva del sistema. La erosin

es comnmente apreciada ya que hay remocinfsica de suelo perdindose parte de la capasuperficial. La productividad del suelo baja enfuncin a la magnitud de suelo removida porerosin ya que son las capas ms superficialesdel suelo las que concentran la mayorconcentracin de carbono y de nutrientes (Bauery Black, 1994, y Acevedo y Martnez, 2003).La materia orgnica del suelo es el principalcomponente del suelo que se ve influenciado

por el sistema de labranza (lvarez et al.,

1995).El contenido de MOS disminuyefrecuentemente con la intensidad de labranzaincrementando los flujos de CO2 desde el suelohacia la atmsfera (Reicosky et al., 1997). Encero labranza se promueve la acumulacin deMOS (Balesdent et al., 1990, y Martnez etal., 2004), principalmente en los primeroscentmetros del perfil de suelo (Havlin et al.,1990, Undurraga, 1990, Salinas-Garca et al.,1997, Franzluebbers, 2001, y Reyes et al.,

2002).En un estudio del efecto de diferentes


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sistemas de labranza (tradicional, cincel ycero labranza) y diferentes cultivos sobre laemisin de CO2, la labranza tradicional

gener los mayores flujos de CO2 hacia laatmsfera (Reicosky et al., 1997). En elmismo estudio no se encontr relacin entreel CO2 acumulado despus de labranza y elcontenido de N inorgnico por lo que seconcluy que la respiracin microbiana tuvoun efecto menor. La liberacin de CO2inmediatamente despus de efectuada lalabranza estuvo ms influenciada porcambios inducidos en la porosidad del suelo.Despus de tres meses de efectuados lostratamientos de labranza, las prdidas de

CO2 afectaron mayormente a los suelosmanejados con sistemas de labranzaconvencional (Reicosky, 2002).

Existen diversas definiciones deproductividad, y el trmino suele confundirsecon produccin. La productividad se

entiende como una cantidad producida porun vector de insumos (ej. fertilizantes, agua,energa, entre otros). Desde la segunda mitad

del siglo veinte se ha observado un continuoaumento de la produccin de los cultivos.El aumento en produccin comenz con elaumento del potencial de rendimiento de loscultivos a travs del mejoramiento genticoe intensificacin del manejo agronmicoque permiti que el mayor potencial seexpresase. A pesar del aumento en

produccin se observ, sin embargo, una prdida de productividad de cultivos yrotaciones (Vleket al., 1981, Figura 7). El

manejo agronmico convencional incluyela labranza del suelo, lo que ha provocadoprdidas del COS a valores cercanos a lamitad de los niveles previos a la puesta delos suelos en cultivo (Figura 8) (Sierra, 1990,Reicosky et al., 1995, y Reicosky, 2002).

Este efecto se ha observado en ensayos delargo plazo, incluso con incorporacincontinua de altos niveles de residuosorgnicos (Reicosky et al., 1995).

Cambios en la productividad de diferentes cultivos y rotaciones en el tiempo.Modificado de Vleket al., 1981.

Productivity changes of different crops and rotations over the time. Adaptedfrom Vleket al., 1981.


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Disminucin del carbono y nitrgeno del suelo por aumento de la intensidadde uso. Modificado de Sierra, 1990.

Soil carbon and nitrogen decreasing by enhanced land-use intensity. Adaptedfrom Sierra, 1990.

Como se ha discutido, los cambios en elCOS afectan las propiedades fsicas,qumicas y biolgicas del suelo, las que asu vez determinan su capacidad productiva(Schlesinger, 2000, Bauer y Black, 1994, ySnchez et al., 2004,). En un suelo francode las Grande Planicies, USA, Bauer y Black(1994) estimaron que un aumento de1 t ha-1 de MOS en los primeros 30 cm delsuelo era equivalente a un aumento en

productividad de 15 kg ha-1en granos detrigo.

El suelo es un importante compartimiento

dentro del ciclo global del C. Adems, elsuelo puede actuar como fuente o reservoriode C hacia la atmsfera, dependiendo deluso que se le asigne. El manejo agrcolaconvencional de suelos, con uso intensivodel arado, promueve la liberacin de C haciala atmsfera, mientras que el usoconservacionista favorece la acumulacinde C en formas orgnicas dentro del suelo.El COS favorece la agregacin del suelo yconsecuentemente interviene en la

distribucin del espacio poroso del suelo,afectando diversas propiedades fsicas, comohumedad aprovechable, capacidad de aire ymovimiento de agua y gases en el suelo.Adems el COS, formado por compuestosde diversa naturaleza qumica y estado dedescomposicin, interviene en las

propiedades qumicas del suelo, aumenta laCIC y la capacidad tampn sobre la reaccindel suelo (pH). Producto de la mineralizacinde la MOS, se liberan diversos nutrientes

para las plantas, muchos de los cuales sonaportados en forma deficitaria por losminerales del suelo. El C orgnico del suelointerviene en las propiedades biolgicas,

bsicamente actuando como fuente

energtica para los organismos hetertrofosdel suelo. El COS, a travs de los efectosen las propiedades fsicas, qumicas y

biolgicas del suelo ha resultado ser elprincipal determinante de su productividad.

Los autores agradecen el financiamiento yapoyo de los proyectos Fondecyt 1050565y FONDEF D99I 1081. Adems, se


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agradecen los aportes y comentariosrealizados al manuscrito por los editores dela revista de la Ciencia del Suelo y Nutricin

Vegetal.

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Carbono orgánico y propiedades del suelo