Introducción

Las praderas de la depresión del Salado se caracterizan por poseer una alta proporción de suelos con limitaciones productivas relacionadas con excesos hídricos, salinidad-sodicidad y deficiencias edáficas de algunos nutrientes, a causa de la naturaleza de la cuenca del Río Salado en la que se halla inmersa y a la pobreza de los materiales originales (Vázquez y García, 2012).

Esos ambientes presentan pendientes promedio inferiores al 0,1% y llega, en sectores próximos a la costa, a valores del 0,001% (Batista et al., 2005). El clima es subhúmedo mesotérmico con un régimen pluviométrico isohigro de lluvias distribuidas a lo largo de todo el año que oscilan entre 700 mm y 1000 mm (New et al., 2002), con frecuentes períodos de inundaciones invernales o primaverales y de déficit hídrico estival (León y Bukart, 1998; Batista et al., 2005) y excesos hídricos de 0 a 250 mm/año concentrados en el período otoño-invernal (Auge et al., 2006). Sus suelos hidro-halomórficos pertenecen mayoritariamente a los grandes grupos Natracuol y Natracualf (Miaczynski, 1995; Soil Survey Staff, 2006; Lavado, 2010), poseen en profundidad un horizonte arcilloso de baja permeabilidad y alto contenido de sales sódicas, conocido como horizonte nátrico, que limita los flujos ascendentes y descendentes de agua en el perfil (Salazar et al., 1989; Nuñez et al., 2007; Taboada et al., 2009; Lavado, 2010). La presencia de horizontes Bt en general y nátricos en particular contribuye a evitar que el agua subterránea más cargada en sales alcance la superficie de los suelos deteriorándolos (Taboada y Damiano, 2007; Taboada et al., 2009). Se ha comprobado que en momentos húmedos y de nivel freático alto, la calidad del agua de la parte superior del acuífero, ubicada a unos 50 cm de profundidad, posee una composición química totalmente distinta a la superficial (Sala et al., 1981; Lavado y Taboada, 1988).

Jobbágy et al. (2006) indican que el establecimiento de plantaciones forestales sobre pastizales se expande en Argentina y Uruguay, incentivado por los altos rendimientos, el apoyo fiscal y el inminente comercio de bonos de carbono. En particular, La Pampa Deprimida es tomada como área piloto para la implementación de un programa de instalación de forestaciones de servicio como parte de las herramientas de promoción forestal nacional del Ministerio de Asuntos Agrarios (Besteiro, 2014). Este hecho resulta potencialmente beneficioso debido a las cualidades mundialmente reconocidas de las forestaciones para modificar la dinámica hídrica de estos ambientes, al punto de ser consideradas verdaderas herramientas correctoras de los procesos naturales que lo degradan. Sin embargo, dada la utilización de especies de alto consumo hídrico y rápido crecimiento, resulta necesario profundizar los estudios sobre los costos y beneficios de estas acciones. Las forestaciones presentan una mayor producción de biomasa (productividad primaria) frente a las pasturas naturales y, por tanto, un mayor consumo hídrico, un aumento de la cantidad de agua evapotranspirada, una disminución del rendimiento hidrológico y un mayor almacenamiento de nutrientes (Jobbágy et al., 2006).

El nitrógeno (N) es un elemento primario tanto en plantas como en el resto de los seres vivos, se lo puede encontrar en los aminoácidos y proteínas; en las amidas, la clorofila y las hormonas (auxinas y citoquininas, nucleótidos, vitaminas, alcaloides y ácidos nucleicos). El ciclo biogeoquímico de este nutriente es uno de los más importantes y dinámicos de la naturaleza, producto de estrecha vinculación con el ciclo del carbono y la actividad biológica del suelo (Marbán y Ratto, 2005).

Las raíces pueden absorber el nitrógeno en su forma iónica como nitrato (NO₃^-), mientras que algunas plantas pueden utilizar el nitrógeno del amonio (NH₄⁺). En el suelo, se produce un proceso denominado nitrificación, que consiste en la conversión de N^-3 (tal como está presente en la mayoría de los compuestos biológicos como aminoácidos) a N⁺⁵, como se encuentra en los nitratos, forma principal absorbida por las plantas. En la naturaleza, la nitrificación se cataliza por dos grupos de bacterias, Nitrosomonas y Nitrobacter. Las bacterias Nitrosomonas provocan la transición del amoníaco al nitrito, mientras que la oxidación de nitrito a nitrato es mediada por Nitrobacter (Manahan, 2006). El N suele ser uno de los elementos que escasean y que es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas (IICA, 2001).

El fósforo (P) es un elemento que estimula el desarrollo del sistema radicular y el establecimiento temprano de las plantas. Es muy importante en la función reproductiva, por lo que es abundante en flores y frutos. El fósforo se encuentra en los suelos tanto en forma orgánica como inorgánica y su solubilidad en el suelo es baja. Existe un equilibrio entre el fósforo en la fase sólida del suelo y el fósforo en la solución del suelo, sin embargo, presenta la particularidad de que no se recicla por lluvia ni agentes atmosféricos y su reactividad y distribución no dependen de los procesos de oxidación-reducción del suelo (Giuffré, 2005).

Las plantas pueden absorber solamente el fósforo disuelto en la solución del suelo y, puesto que la mayor parte del fósforo en el suelo existe en compuestos químicos estables, solo una pequeña cantidad está disponible para la planta en cualquier momento dado. Se estima que la cantidad de fósforo disponible para la planta en un momento dado es inferior al 1% del P total del suelo (Boschetti y Quintero, 2005). Al absorber el fósforo de la solución del suelo por las raíces, parte del adsorbido en la fase sólida es liberado a la solución del suelo para mantener un equilibrio químico. Los tipos de compuestos de fósforo que existen en el suelo son principalmente determinados por el pH del suelo y por el tipo y la cantidad de los minerales en el suelo. Por lo general, los compuestos minerales que forma el fósforo son compuestos de aluminio, hierro, manganeso y calcio. Las formas más solubles o disponibles de fósforo existen dentro del rango de pH de 6,0 a 7,5. Las plantas absorben el fósforo de la solución del suelo principalmente como el ion ortofosfato H₂PO₄^-, y en menor proporción como HPO₄^-2, dependiendo del pH del suelo (Navarro y Navarro, 2013).

Son escasos los estudios sobre el efecto de las conversiones de pastizal a forestaciones, en lo que respecta a la cantidad y distribución de nutrientes limitantes como el nitrógeno y el fósforo. La determinación y análisis cuantitativo de estos elementos resulta necesario para caracterizar la fertilidad de los suelos y esta, a su vez, para el correcto uso de los recursos.

En este sentido, los estudios de estabilidad de nutrientes bajo distintos escenarios de aprovechamiento forestal demuestran que los contenidos de nitrógeno (N) y calcio (Ca) en suelos son críticos bajo estos sistemas productivos, mientras que los de fósforo (P) y potasio (K) se comportan como nutrientes más estables.

Al respecto, Frangi et al. (2015) indican que una plantación de primer ciclo de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden en Concordia demuestra una avidez por el P y N que se manifiesta por la captura de estos por vía foliar. A su vez, afirman que los requerimientos de N fueron provistos mayormente por absorción, mientras que los de P lo hacen por redistribución. La absorción abarca los nutrientes de retención (madera y raíces gruesas) más los de retorno (caída de hojarasca, mortalidad de raíces y agua de trascolación y flujo caulinar). La redistribución, en cambio, hace referencia a la diferencia entre el contenido de nutrientes en estructuras anuales (hojas, ramas finas, frutos y raíces finas) y la suma del retorno más los nutrientes contenidos en agua de lluvia y absorbidos en copas. Estos autores (Frangi et al., 2015) observaron un descenso del N bajo estas plantaciones (Goya et al., 2013), a la vez que señalaron que la mayor eficiencia de redistribución que presenta el P se interpreta como una mayor independencia de los procesos de mineralización/inmovilización edáfica de este nutriente con respecto al N bajo forestaciones de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden.

Del mismo modo, Graciano et al. (2006) analizaron los nutrientes en el suelo y hojarasca de una crono-secuencia de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, comprobando que, a medida que se desarrolla el rodal, los contenidos de N decrecen mientras que la concentración de P se mantiene estable. Además, remarcaron el hecho de que si bien los nutrientes del suelo decrecen a lo largo de la crono-secuencia estudiada, los contenidos de estos nutrientes en hojarasca se incrementa, por lo que el sistema forestal actuaría agotando los nutrientes del suelo para acumularlos en la hojarasca.

En Dourados, Brasil, Doffinger Ramos et al. (2013) realizaron un estudio sobre los contenidos de carbono (C) y N total ante un cambio de uso de los suelos. En él se concluye que, mientas que la conversión de rotación soja/maíz bajo labranza cero a Eucalyptus generaba un incremento de C en su fracción más activa (ácidos fúlvicos) y, a su vez, la conversión de labranza convencional a labranza cero promovía un incremento en los contenidos de N total, la conversión de rotación de cultivo con labranza convencional a Eucalyptus no manifestaba una diferencia significativa respecto al N total.

Al respecto, Díaz Rosello (1992) observó, para tres ciclos de rotación, un efecto positivo de las pasturas en relación con suelos bajo cultivo intensivo. Este efecto se manifestó como un incremento de más de 0,02% de N total en el suelo para una rotación de una pastura mixta de gramíneas y leguminosas, y un detrimento de aproximadamente 0,01% para un cultivo de grano.

En función de los antecedentes presentados, se plantea la hipótesis de que la instalación de masas forestales de rápido crecimiento y alto consumo hídrico ejerce cambios significativos en la disponibilidad de fósforo y contenido de nitrógeno total en el suelo. Por un lado, se espera que los contenidos de N total y P disponible sean significativamente dependientes de la cobertura y se encuentren en mayor cantidad bajo la cobertura forestal. Por otro lado, se postula que solo el N total tiene una relación significativa con la topografía, dado su vínculo con la materia orgánica del suelo, y se encuentra en mayor proporción en situaciones de bajo.

El objetivo de esta propuesta es estudiar los efectos de la implantación de forestaciones comerciales de rápido crecimiento en los contenidos de nitrógeno total y fósforo disponible de algunos suelos característicos de la Depresión del Río Salado.

MATERIALES Y MÉTODOS

En total fueron analizadas 36 muestras compuestas de suelo, provenientes de las localidades de Chascomús, Dolores y Uribelarrea (figura 1), con cuatro situaciones diferentes en cada localidad: loma forestada, loma pastizal, bajo forestado y bajo pastizal. Todas las muestras fueron obtenidas del horizonte superficial del suelo (0-20 cm) y fueron sometidas a las determinaciones de nitrógeno total (N tot.) y fósforo disponible (P disp.), a razón de dos repeticiones por muestra.

Para la determinación de N tot. fueron seguidos los pasos del método MicroKjeldahl (SAMLA-SAGPyA, 2004). Este método comprende tres fases fundamentales, en las que el N de la muestra es convertido a amonio (NH₄⁺) por digestión con H₂SO₄ concentrado (conteniendo sustancias que facilitan esta conversión), y el NH₄⁺ se determina por titulación de la cantidad de NH₃ liberado por destilación del digesto con álcali.

La determinación de P disp. fue efectuada por medio del método de Bray y Kurtz I, el cual está fundamentado en la propiedad del ion F^- de formar complejos con los iones Al⁺³ y Fe⁺³, liberando así el P retenido por estos cationes (Bray y Kurtz, 1945). El ensayo comprende dos etapas: extracción y determinación (IRAM-SAGPyA 29570-1, 2010). La naturaleza ácida del extractante utilizado en este método (pH 2,6) contribuye a la disolución del P disp. del Al, Ca y Fe, formas enlazadas en la mayoría de los suelos, que luego es centrifugado y filtrado para cuantificar el P en el extracto por espectrofotometría.

Los valores analíticos obtenidos de N tot. y P disp. fueron contrastados con los valores de referencia que comúnmente se utilizan para la caracterización de suelos según los macronutrientes evaluados (tablas 1 y 2).

El análisis estadístico de los datos analíticos fue realizado, primeramente, con el programa InfoStat (InfoStat, 2004), para evaluar la significancia de las variables analizadas. Posteriormente, fue realizado un análisis con el programa estadístico R (R CoreTeam, 2015) y los paquetes: lme4, xlsx y ggplot2 (Bates et al., 2015; Dragulescu, 2014; Wickham, 2009), con el fin de incorporar la variable de “sitio” (figura 1) como factor random en un análisis de modelos mixtos. La exploración de variables “topografía” y “cobertura” se realizó según el criterio de información de AKAIKE.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La tabla 3 fue confeccionada con los valores promedio de las determinaciones de laboratorio y posee el detalle de las localidades y condiciones consideradas en el análisis.

Según lo indicado en la tabla 1, los suelos de las tres localidades se ubican en la categoría de “Rico” a “Extremadamente rico” en lo que respecta al contenido de N total, con excepción del bajo con cobertura herbácea en Uribelarrea, que entra en la categoría “Medianamente rico”, producto del intensivo proceso de extracción que allí se realiza. Además, se observa de forma consistente que los %N bajo forestaciones superan a las de cobertura herbácea, posiblemente por la acumulación de materia orgánica por caída de hojas y ramas finas.

En lo que respecta al contenido de P disp. (tabla 2), los suelos estudiados se presentan desde pobres (Dolores) a ricos (Uribelarrea), pasando por una situación intermedia en Chascomús. Llama la atención la magnitud de los valores de P obtenidos en Uribelarrea para las situaciones de loma y bajo forestal, el motivo responde al aporte externo de este nutriente, producto de más de 5 años de enmiendas con residuos de corral y gallineros.

Los valores analíticos de N tot. y P disp. fueron sometidos a un análisis de la varianza y comparación de medias (Tukey) y volcados en las figuras 2 y 3.

En la figura 2 es posible apreciar visualmente que los contenidos de N total son superiores bajo la cobertura forestal. Sin embargo, no se puede establecer una relación clara entre la proporción de este nutriente y la condición topográfica. Esta indeterminación puede estar dada por un conjunto de variables propias de cada localidad en estudio, tales como características puntuales de temperatura, exposición y pluviometría, o las prácticas agrícolas que allí se efectúan. Estas últimas, van desde el pastoreo de pasturas naturales (Dolores) o implantadas (Chascomús) hasta la rotación de cultivos con aporte de enmiendas de residuos de corral (Uribelarrea). El análisis estadístico de los valores medios de este nutriente indica que no existen diferencias estadísticas entre los valores de cada localidad, lo que anularía la primera apreciación gráfica de los resultados analíticos.

En la figura 3 se aprecia el mismo efecto antes indicado para el N, una mayor disponibilidad de P bajo forestaciones y una relación poco clara con respecto a la topografía. Al mismo tiempo, es posible apreciar un contenido excesivo de P disponible en Uribelarrea. Esto podría explicarse por el hecho de que, a diferencia del nitrógeno, que guarda una estrecha relación con la actividad microbiana y el contenido de materia orgánica del suelo, el contenido de P depende casi exclusivamente del material originario, y su balance es de tipo químico. Con esto se entiende que, dada la escasa movilidad de este nutriente, el aporte externo de P por medio de enmiendas permanece en el suelo por largo tiempo, siendo una posible explicación de estos valores extremos. En este caso, el análisis estadístico indica que el cambio de cobertura y condición topográfica genera cambios en los contenidos de P disp., sin embargo, no es posible identificar un patrón claro en estos efectos.

Para poder interpretar correctamente estos datos, se trabajaron con modelos mixtos a través del programa estadístico R y del paquete “lme4”. Esto permitió considerar el efecto generado por el sitio al incorporar las localidades como variable random en el modelo. El resultado de este análisis indica que los cambios de cobertura inciden significativamente en el contenido de N total y P disponible en el suelo (p-value< 1,01e^-05), mientras que la topografía no afecta de forma significativa el contenido de los nutrientes evaluados (p-value> 0,06).

Los resultados gráficos de este análisis se muestran en forma de gráficos de barras y boxplot para los valores obtenidos de N total (figuras 4a y 4b) y P disponible (figuras 5a y 5b), respectivamente.

En las figuras 4 y 5 se confirma parcialmente lo observado en el análisis gráfico (figuras 2 y 3). Los contenidos acumulados de N total (figura 4a) son superiores bajo las coberturas de eucaliptos, sin embargo, los valores medios de este nutriente bajo cobertura herbácea y situación de loma (figura 4b) superan a los valores medios obtenidos bajo forestaciones de eucaliptos. Se observa, además, que la mayor dispersión de datos se da en bajos con cobertura herbácea y lomas con cobertura forestal, donde los valores medios son superados por sus homólogos topográficos. En la figura 5, en cambio, no hay una mayor acumulación de P disponible en forestaciones (figura 5a), pero sí un predominio de P disponible bajo forestaciones respecto a los valores medios de este nutriente (figura 5b), acompañado de una mayor dispersión de datos en situaciones de loma. Esta dispersión de datos se debe a los valores extremos de P disponible encontrados en Uribelarrea.

Si ahora evaluamos el total de los datos, descontando los correspondientes a Uribelarrea, y realizamos nuevamente el análisis estadístico para el caso del P, se obtiene una interpretación gráfica más clara (figura 6) y una relación distinta entre variables. Este análisis revela que tanto los cambios de cobertura (p-value< 4,00e^-06) como los de topografía (p-value< 2,55e^-06) generan cambios significativos sobre los contenidos de P disponible.

El contenido de P disponible varía en función de la cobertura y condición topográfica, de tal modo que los mayores contenidos de este nutriente se encontrarían en situaciones de bajo y cobertura forestal. Este comportamiento podría estar relacionado con la mayor eficiencia en la redistribución del P indicada por Frangi et al. (2015) para el Eucalyptus grandis y a la capacidad de fijación de este nutriente por la forestación (Graciano et al., 2006).

CONCLUSIONES

La instalación de especies forestales de rápido crecimiento generó cambios significativos en la disponibilidad de fósforo y contenido de nitrógeno total en el suelo, no habiendo reunido evidencias para rechazar la hipótesis formulada.

Se evidenció una mayor proporción de N total y contenido de P disponible bajo las forestaciones de Eucalyptus que frente a las coberturas herbáceas que reemplazan.

Se advierte que no existió relación entre la proporción de N total y P disponible respecto a la condición topográfica. Sin embargo, al procesar y analizar los datos sin considerar Uribelarrea, se obtiene una relación significativa entre la topografía y el contenido de P disponible.

Se reconoce la ventaja de la utilización de modelos mixtos para la interpretación de los datos analíticos de distintas procedencias.

Agradecimientos

A Mabel Vázquez (titular del curso de Manejo y Conservación de suelos) por poner a disposición el laboratorio de suelos de la Cátedra de Edafología de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales de la Universidad Nacional de La Plata.

A Victor Merani (personal de apoyo del curso de Edafología) y Guillermo Millán (JTP curso de Edafología) por su apoyo constante en el desarrollo de las metodologías de laboratorio e interpretación de datos.

Al CONICET por su participación como ente financiador del proyecto.

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