Bono Angel Alfredo "Flujos de carbono y nitrogeno bajo distintos sistemas de labranza en la

96 Pages·2012·1.26 MB·Spanish

by  Bono Angel Alfredo

FLUJOS DE CARBONO Y NITRÓGENO BAJO DISTINTOS SISTEMAS
DE LABRANZA EN LA REGIÓN SEMIÁRIDA PAMPEANA

Tesis presentada para optar al título de Doctor de la Universidad de Buenos
Aires, Área Ciencias Agropecuarias

Angel Alfredo Bono
Ingeniero agrónomo-Universidad de Buenos Aires-1976

Estación Experimental Agropecuaria Anguil-INTA

Escuela para Graduados Ing. Agr. Alberto Soriano
Facultad de Agronomía – Universidad de Buenos Aires
COMITÉ CONSEJERO

Director de tesis:
Roberto Alvarez
Ingeniero Agrónomo (UBA)

Codirector de tesis:
Daniel E. Buschiazzo
Ingeniero Agrónomo (Departamento de Agronomía, UNS)
Doctor (INSTITUT FÜR BODENKUNDE UND STANDORTSLEHRE,
UNIVERSITÄT HOHENHEIM - ALEMANIA)

Consejero de estudios
Ernesto Viglizzo
Ingeniero Agrónomo (UNLPam)
Doctor (UNIVERSITÉ CATHOLIQUE DE LOUVAIN - BELGIQUE)

JURADO DE TESIS

Director de tesis:
Roberto Alvarez
Ingeniero Agrónomo (UBA)

Jurado:
Esteban Jobaggy
Ingeniero Agrónomo (UBA)
Doctor (DUKE UNIVERSITY - USA)

Jurado:
Gervasio Piñeiro
Ingeniero Agrónomo (UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA -R. O.URUGUAY)
Doctor (UBA)

Jurado:
Hernán Echeverría
Ingeniero Agrónomo (UNMP)
MSc. (UNMP)

Fecha de defensa de la tesis: 22 de marzo de 2010
I
DEDICATORIA

Este trabajo se lo dedico a mi esposa Susana quien siempre me acompaño y estimulo en
mi crecimiento profesional y a mis tres hijos Ezequiel, Julieta y Leandro que siempre me
apoyaron en mis proyectos.
II
AGRADECIMIENTOS

Quiero expresar mi profundo agradecimiento al Ing. Agr. Roberto Alvarez. No sólo fue
un excelente director sino un gran compañero de trabajo con quien pudimos avanzar en
otras líneas de investigación y desarrollar nuevos proyectos.

Al Dr. Daniel Buschiazzo que me motivó para hacer el doctorado; al Dr. Ernesto Viglizzo
cuyos consejos y opiniones fueron muy importantes en el trabajo; y al Dr. Rodolfo Cantet
por su invalorable colaboración en el análisis estadístico de los datos.

A todo el grupo de suelos de la EEA Anguil INTA, muy especialmente a Daniel
“Chamaco” Pérez quien fuera una de mis más cercanos colaboradores y que hoy ya no
está con nosotros. A los demás ayudantes de campo y laboratorio que también
colaboraron en mi tesis. A Viviana Barbeito por su ayuda en las etapas iniciales de mi
trabajo.

A Pamela Azcarate, Nanci Kloster y Nicolás Romano por la paciencia y apoyo que
tuvieron particularmente en la última parte de la redacción de mi tesis y que hoy forman
parte de la nueva generación de investigadores de la experimental. Para finalizar un
enorme agradecimiento a la Dra. Jorgelina Montoya, mi primera estudiante de grado y
con quien a partir de ese momento establecimos una estrecha relación laboral y una gran
amistad.
III
INDICE GENERAL

Página
CAPITULO 1: INTRODUCCION
Ciclo global del carbono 1
Materia orgánica y productividad del suelo 3
Balance de carbono y nitrógeno de los suelos agrícolas 4
Efecto del sistema de labranza sobre la materia orgánica del suelo 7
Flujos de carbono en el agrosistema en relación al sistema de labranza 8
Flujos de nitrógeno en el suelo afectados por el sistema de labranza 10
Objetivo 1 11
Hipótesis asociadas al objetivo 1 11
Objetivo 2 11
Hipótesis asociada al objetivo 2 12

CAPITULO 2: SITIO EXPERIMENTAL
Características de la Región Semiárida Pampeana Central Argentina 13
Diseño experimental 14
Análisis de la uniformidad inicial 15

CAPITULO 3: AGUA EN EL SUELO Y PRODUCTIVIDAD DE LOS
CULTIVOS
Introducción 17
Materiales y métodos 17
Resultados 19
Discusión 21

CAPITULO 4: EVOLUCIÓN DE LA TEMPERATURA Y LA
RESPIRACIÓN HETEROTROFA DEL SUELO
Introducción 23
Materiales y métodos 24
Resultados 25
Discusión 27

CAPITULO 5: DESCOMPOSICIÓN DE RESIDUOS
Introducción 30
Materiales y métodos 30
Resultados 31
Discusión 34

CAPITULO 6: BALANCE DE CARBONO
Introducción 37
Materiales y métodos 37
Resultados 38
Discusión 41

CAPITULO 7: BALANCE DE NITRÓGENO
Introducción 44
Materiales y métodos 44
Resultados 45
IV
Discusión 51

CAPITULO 8: MODELIZACIÓN EMPÍRICA DE LA RESPIRACIÓN
HETEROTRÓFICA
Introducción 54
Materiales y métodos 54
Resultados 55
Discusión 57

CAPÍTULO 9: CONSIDERACIONES FINALES 58

REFERENCIAS 60
V

INDICE DE TABLAS

Página
Tabla 1. Características de las parcelas destinadas a siembra directa y labranza 15
convencional antes de instalar el experimento

Tabla 2. Producción de materia seca y carbono ingresado al suelo por los 21
cultivos bajo dos sistemas de labranza.

Tabla 3. Coeficientes de regresión y de determinación (R2) del modelo 32
exponencial ajustado a los resultados de carbono remanente en el material
vegetal no descompuesto de trigo y maíz combinados.

Tabla 4. Coeficientes de regresión y de determinación (R2) del modelo 33
exponencial ajustado a los resultados de nitrógeno remanente en el material
vegetal no descompuesto de trigo y maíz combinados.

Tabla 5. Nitrógeno adsorbido por los cultivos bajo dos sistemas de labranza. 46

Tabla 6. Balance de nitrógeno del suelo para los cultivos de trigo y maíz. 47

Tabla 7. Coeficientes de mineralización del nitrógeno orgánico del suelo para 50
distintos estratos de profundidad, cultivos y sistemas de labranza.

Tabla 8. Parámetros de regresión estimados para funciones de ajuste entre el 55
flujo de C-CO emitido por el suelo (kg C ha-1 d-1) y algunas variables de
2
manejo y ambientales con el correspondiente coeficiente de determinación
(R2) del modelo ajustado (n=186).
VI
INDICE DE FIGURAS

Página
Figura 1. Esquema del ciclo global del carbono indicando sus principales 2
componentes y algunos de los flujos más importantes estimados para 1990.

Figura 2. Esquema del ciclo de carbono en un agrosistema. 5

Figura 3. Esquema del ciclo de nitrógeno en un agrosistema bajo cultivo 7
agrícola.

Figura 4. Balance hídrico de la localidad de Anguil, Provincia de La Pampa 13
para el período 1973-2007.

Figura 5. Diagrama del diseño del experimento. 14

Figura 6. Evolución del contenido de agua en el suelo durante el experimento. 20

Figura 7. Evolución de la temperatura del suelo en función de las estaciones 25
del año.

Figura 8. Evolución de la emisión de CO desde los pooles orgánicos del 26
2
suelo (humus + residuos) en función de las estaciones del año.

Figura 9. Relaciones entre la emisión de CO del suelo desde los pooles 27
2
orgánicos (humus y residuos) y la temperatura y contenido de agua del suelo.

Figura 10. Relación entre la emisión de CO del suelo desde los pooles 27
2
orgánicos (humus y residuos) normalizada a una temperatura de 16.5 ºC y
contenido de agua edáfico.

Figura 11. Carbono remanente en residuos sin descomponer en función del 32
tiempo de aplicación bajo dos sistemas de labranza.

Figura 12. Nitrógeno remanente en residuos sin descomponer en función del 33
tiempo de aplicación bajo dos sistemas de labranza.

Figura 13. A: evolución de la relación carbono/nitrógeno en el material 34
vegetal durante la descomposición. B: Nitrógeno liberado por la
descomposición de los residuos de trigo y maíz en función de la intensidad de
la descomposición de carbono del material vegetal.

Figura 14. Balance de carbono anualizado bajo dos sistemas de labranza 38
durante el período de determinación de flujos de carbono.

Figura 15. Concentración de carbono orgánico en función de la profundidad. 39
Figura 16. Densidad aparente del suelo en función de la profundidad. 40

Figura 17. Distribución de la masa de carbono orgánico en función de la 41
profundidad.

Figura 18. Evolución de N de nitratos en función de las estaciones del año. 46
VII

Figura 19. Distribución del nitrógeno orgánico en función de la profundidad 48
del suelo.

Figura 20. Esquema representativo de la cantidad de nitrógeno acumulada o 49
liberada por algunos componentes del sistema suelo-planta durante el ciclo de
maíz para los dos sistemas de labranza.

Figura 21. Esquema representativo de la cantidad de nitrógeno acumulada o 49
liberada por algunos componentes del sistema suelo-planta durante el ciclo de
trigo para los dos sistemas de labranza.

Figura 22. Distribución de la masa de nitrógeno orgánico en el perfil del suelo 50
del experimento, su tasa de mineralización porcentual determinada en un test
de laboratorio y producto de la masa de nitrógeno por su tasa de
mineralización para cada estrato de profundidad considerado.

Figura 23. Valores de emisión de C-CO observada a campo vs. la estimada 56
2
por el modelo de regresión múltiple ajustado.

Figura 24. Efecto de las variables explicativas sobre la emisión de C-CO del 56
2
suelo.
VIII
DECLARACIÓN

Declaro que el material incluido en esta tesis es, a mi mejor saber y entender, original,
producto de mi propio trabajo (salvo en la medida en que se identifique explícitamente las
contribuciones de otros), y que este material no lo he presentado, en forma parcial o total,
como una tesis en ésta u otra institución.