Evolución del contenido de materia orgánica en suelos bajo agricultura contínua:análisis y modelización

La importancia de la materia orgánica del suelo.

La materia orgánica del suelo (MO) está ampliamente reconocida como reservono de nutrientes para las plantas y el mayor factor de estabilización de la estructura edáfica. Es el componente clave del suelo que afecta sus propiedades químicas, físicas y biológicas, constituyendo un prerequisito para la obtención de cultivos con niveles de producción elevados y estables [Allison, 1965|. Recientemente, el ciclo del Carbono (C| ha recibido una atención adicional en la previsión de futuros escenarios climáticos luego de las reuniones cumbres de Río (1992] y de Kyoto [1997]

Et significativo aumento de la temperatura media de la atmósfera y océanos del planeta desde fines del siglo XIX [calentamiento global] y las modificaciones de otras variables relacionadas con el clima (cambio climático) ha ido acumulando evidencias científicas sobre la participación de las actividades humanas de los últimos 50 años en dicho fenómeno [IPPC, 1997]. Es imperativo frenar el aumento de las concentraciones debido a sus consecuencias negativas sobre la salud humana, la agricultura, las áreas forestales, los recursos hídricos, las áreas costeras y La flora y la fauna. Las alternativas para atenuar este posible impacto de los gases con efecto invernadero [particularmente el de CO2 por ser el más afectado por las actividades humanas) consisten en reducir las emisiones y/o favorecer las funciones de captura y almacenaje.

En 2005 entró en vigencia el protocolo de Kyoto, el cual busca disminuir las emisiones de CO2 y de los restantes gases con efecto invernadero (metano, óxidos de nitrógeno, fluoclorocarbonos) con respecto a las emisiones existente en 1990. Para ello, se deben llevar a cabo fuertes inversiones en nuevas tecnologías provenientes de diferentes sectores ¡industria automotriz, plantas de energía eléctrica, plantas de procesamiento de residuos, reemplazo de combustibles fósiles, industria de materiales de construcción, producción ganadera, producción vegetal, cambios de uso y manejo del suelo). Se pondrán en marcha programas de mitigación con mecanismos de flexibilización para que los países desarrollados firmantes puedan cumplir con sus metas en forma poco traumática desde el punto económico [mercados de bonos de carbono, financiamiento de proyectos, mecanismos de desarrollo limpio). El primer periodo de compromiso se realizará en el entre 2008 y 2012 [Ingaramo, 2005).

Como los suelos agrícolas están especialmente reconocidos en la lista de potenciales fuentes y destinos de gases con efecto invernadero, se hace necesario cu3n-tificar las emisiones de gases generadas por las prácticas agrícolas y evaluar el efecto de los cambios en el uso de los suelos sobre las reservas de C. En un contexto de obligaciones ambientales [neutralización de emisiones de CO2), de reducción de Los costos de producción y de exigencias crecientes del mercado de prodüctos agrícolas de calidad, los sistemas de cultivo están, sin lugar a dudas, en plena revisión. Por lo tanto, tos manejos de tierras que acrecienten la cantidad y la calidad de la MO serán explorados con mayor profundidad en el futuro [Andriulo y Condone, 1998).

En diferentes regiones del mundo, existe una gran preocupación en amplios sectores de la sociedad por mantener la fertilidad de las tierras bajo agricultura continua a un nivel satisfactorio. Así, tanto los productores agropecuarios como sus consejeros técnicos se preguntan que está pasando con los contenidos de MQ de los suelos, temiendo por una disminución importante y sus consecuencias agronómicas catastróficas. En este contexto, se recomienda cada vez más frecuentemente aumentar los aportes orgánicos para tratar de remontar dichos contenidos. Existe la necesidad de contar con datos sólidos para poder cifrar el mejoramiento o la degradación de las tierras luego de un cierto período de adopción de alguna práctica determinada. Aveces, se constatan incoherencias entre los resultados de los análisis de suelos y el cálculo surgido de los balances de MO,

Para poder poner en marcha un programa de evaluación del potencial de almacenamiento de carbono de los suelos agrícolas de un territorio, existe razonable consenso internacional en que ía metodología más prometedora, consiste en el uso combinado de modelos matemáticos y de métodos empíricos que resulten confiables y de bajo costo en la cuantificación y verificación de los cambios en los stocks de C del suelo (Paul et al.. 1997; Smith et al., 1996), Para ello, se debe contar con datos provenientes de experimentos de largo plazo, bases de datos de clima, suelos, usos y manejos de la tierra, modelos cuantitativos para evaluar el cambio de carbono, estudios de procesos para refinamiento de dichos modelos y sitios de muestreo relocalizables para verificar en forma independiente los cambios de stock de C predichos por los modelos y los resultantes de la medición directa. Aproximaciones de este tipo han sido iniciadas en Estados Unidos, Canadá y Europa (Bruce et al., 19991).

La necesidad de un modelo de cálculo para diagnosticar la evolución de MO.

Los balances de MO [húmicos! permiten estimar las variaciones de las reservas de MO. Tradicionalmente. estos balances se han apoyado en el modelo de Hénin-Dupuis, [H-D], 1945, destinados a evaluarla pérdida o la ganancia de MO en cada lote agrícola. Un cálcuLo erróneo puede conducir a sobreestimar la mineraüzación de carbono, a dar un balance alarmista sobre el estado orgánico de los suelos y a castigar injustamente a la persona que está a cargo de la conducción del lote. Por lo tanto, es necesario determinar el sentido de la variación de los stocks de carbono y nitrógeno con mayor prudencia, dotándose de herramientas de previsión mejoradas y adaptadas a la precisión creciente que requiere la supervisión de las prácticas agrícolas (Wytlemanetal.. 2001).

Eí contenido o concentración de carbono orgánico del suelo se transforma en valores de stock o cantidad, en t ha-1, utilizando la siguiente ecuación:

Cítha'} = C{%}.d(tmJ/. eIml. 100

siendo C el carbono orgánico del suelo d la densidad aparente (t ha- Vy e el espesor fml dei horizonte correspondiente.

En general, se asume que el C representa un 58 % de ta MO. Por ello, el factor utilizado para transformarlo enMOes 1.724.

El modelo de henin-dupuis.

Este modelo se encuentra entre los primeros modelos matemáticos propuestos para describir la evolución de la MO del suelo a largo plazo. El esquema del modeto H-D se muestra en la figura 1 (Guérif. 1986; Bayer et al.r 2006). Es un modelo muy simple que describe la evolución de la MO reagrupada en el término humus, al que se supone homogéneo en su composición. Hace intervenir dos parámetros; el coeficiente de humificación k1 (sin unidades) y el coeficiente de mineralizacíón k2 [que se expresa en % por año]. El residuo que ingresa al suelo comienza a descomponerse; una parte del carbono de estos residuos se mineraliza, produciendo CO2. La parte restante del carbono se humifica, con una proporción kl. El stock de humus aumenta por un flujo de humificación k1.m, que representa la cantidad de Carbono aportada anualmente por los residuos orgánicos. En forma paralela, los microorganismos descomponen el humus provocando la mineralización del carbono: el stock de humus diminuye entonces cada año según una cantidad k2.C. EL balance húmico anual es la diferencia C = k1.m - k2.C [figura 1). Un conjunto de ensayos de mediano/largo plazo, realizados en las más variadas condiciones de diferentes países con el objeto de encontrar el valor de estos parámetros, permitió que este modelo resultara operable (Guérif, 1986; Andrén y Katterer, 1997, 2002, 2006; Bayer et al., 2006).

Evolución del contenido de materia orgánica en suelos bajo agricultura contínua:análisis y modelización - Image 1

Figura 1: diagrama del modelo Hénin-Dupuis, K1= coeficiente de humificación de los residuos de cultivo, K2 - coeficiente de mineralización de la MO.

Insuficiencia del modelo de hénin-dupuis (h-d):

Varios estudios indican que este modelo resulta insuficiente para describir la evolución de carbono debido a que presenta un problema de sesgo sistemático: subestima el contenido de carbono durante los primeros años de una secuencia de cultivos y los sobreestima más tarde (Plénet et al., 1993; Soíffin et al. 1996). También predice una degradación del stock orgánico demasiado elevada cuando los aportes de carbono son bajos y demasiada acumulación de humus cuando los aportes orgánicos son elevados (Mary y Guerif, 1994). *Ingeniero Agrónomo, egresado de la Universad Nacional de Rosario. M 5c. en Ciencia del suelo de la Universidad Nacional del Sur y Doctor en Ciencia del Suelo del Instituí Nacional Agronomique de Paris-Grignon, París, Francia. Desde 1988 es investigador de INTA en el Grupo Suelos y fertilidad del Departamento de Gestión Ambiental de la EEA INTA Pergamino. Desde que ejerce su profesión ha trabajado en temas vinculados a fertilidad de suelos, particularmente en materia orgánica y su abundancia natural en et isótopo 13C bajo diferentes sistemas de labranza y rotaciones y su inclusión en la modelización del C.