Dinámica de la Materia Orgánica en el Suelo

1. Dinámica de la Materia Orgánica en el Suelo Dr. Armando Tasistro Director, México y América Central, IPNI, Norcross, GA, EE.UU. atasistro@ipni.net

2. Programa • Factores que influyen en el contenido de MO • Patrones de variación del contenido de MO • Balance de la MO • Prácticas para mejorar el manejo de la MO • MO en el suelo y cambioclimático

3. Factores que influyen en el contenido de MO en los suelos

4. Factores que influyen en el contenido de MO en los suelos • Naturales • Temperatura • Lluvia • Textura del suelo • Drenaje del suelo y posición en el paisaje • Tipo de vegetación • Acidez del suelo • Antropogénicos • Labranza • Rotaciones y cultivos de cobertura • Uso de fertilizantes • industriales • orgánicos

5. Factores naturales • Temperatura (Magdoff y Van Es, 2009)

6. Temperatura • En condiciones naturales, los suelos tropicales tienen contenidos de MO comparables a los suelos templados • Descomposición es cinco veces más rápida, pero se produce cinco veces más biomasa (Sánchez, 1981) • En áreas cultivadas la descomposición más acelerada con mayores temperaturas es el factor dominante (Magdoffy Van Es, 2009)

7. Factores naturales • Temperatura • Lluvia (Magdoff y Van Es, 2009)

8. Lluvia • Los contenidos de MO generalmente aumentan con la lluvia promedio • Mayor producción y aporte de biomasa • Con excesos de humedad descomposición más lenta (Magdoff y Van Es, 2009)

9. Factores naturales • Temperatura • Lluvia • Textura del suelo (Magdoff y Van Es, 2009)

10. Textura del suelo • Suelos con texturas finas (más arcilla y limo) tienden a tener más MO que lo de texturas gruesas (arenosos) • Fuertes enlaces entre MO y partículas pequeñas de arcilla y limo protegen a la MO de la degradación • Suelos de texturas finas tienen poros más pequeños que limitan la disponibilidad de oxígeno (Magdoff y Van Es, 2009)

11. Factores naturales • Temperatura • Lluvia • Textura del suelo • Drenaje del suelo y posición en el paisaje (Magdoff y Van Es, 2009)

12. Drenaje del suelo y posición en el paisaje • aporte de MO desde partes superiores • enlentecimiento por anaerobiosis más notorio en zonas templadas que tropicales http://pictures.traveladventures.org/images mayor % MO (Magdoff y Van Es, 2009)

13. Factores naturales • Temperatura • Lluvia • Textura del suelo • Drenaje del suelo y posición en el paisaje • Tipo de vegetación (Magdoff y Van Es, 2009)

14. Tipo de vegetación C en suelo biomasa vegetal aporte de residuo carbonoorgánico en suelo o en biomasa vegetal (g m-2) aporte de carbono en residuos (g m-2 año-1) bosque tropical bosquetemplado bosque boreal sabana praderatemplada tundra C en biomasa veg C org en suelo tiempo de rotación (año-1) (Baldock y Broos, 2012)

15. Factores naturales • Temperatura • Lluvia • Textura del suelo • Drenaje del suelo y posición en el paisaje • Tipo de vegetación • Acidez del suelo (Magdoff y Van Es, 2009)

16. Suelos ácidos (Greenland et al., 1992) asociación con óxidos hidratados de Fe y Al

17. Intervenciones humanas • Labranza • Rotaciones y cultivos de cobertura • Uso de fertilizantes • industriales • orgánicos

18. Introducción de la agricultura • reducción de aportes de residuos • mayor mineralización de la MO (Sánchez, 1981)

19. Erosión • Forma principal de pérdida de MO (Magdoff y Van Es, 2009)

20. vegetación nativa conversión a la agricultura labranza convencional labranza reducida Potencial de captura de C en el suelo C suelo (t ha-1) 50% del C suelo inicial año http://www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0003/210756/Increasing-soil-organic-carbon.pdf

21. Labranza Aradas y rastreadas dejan suelos susceptibles a erosión eólica e hídrica Tuxpan, Veracruz (México)

22. Rotaciones Cultivos forrajeros perennes pueden restablecer MO perdida con cultivos anuales manejados convencionalmente alfalfa porciento de carbon maíz años (Magdoff y Van Es, 2009)

23. ¿Qué tanta MO es suficiente? Agregación comparable • 16% arcilla • 2% MO • 50% arcilla • 6% MO (Magdoff y Van Es, 2009)

24. Patrones de variación del contenido de MO en los suelos

25. Patrones de variación del contenido de MO en los suelos Contenido de MO (%) años (Magdoff y Weil, 2004)

26. Acumulación de MO Estado de equilibrio si se continúan las mismas prácticas de labranza, cultivos, y aplicaciones de residuos o enmiendas Aplicaciones de grandes cantidades de residuos de cultivos o enmiendas orgánicas Contenido de MO (%) Siembra de cultivos anuales en rotación con praderas años (Magdoff y Weil, 2004)

27. Pérdida de MO Excepto cuando se introduce agricultura bajo riego en zonas áridas Apertura a la agricultura de vegetación natural Mayores pérdidas Menores aportes Contenido de MO (%) • Labranza Mayor oxidación • Mayor erosión Remoción de residuos Estado de equilibrio si se continúan las mismas prácticas de labranza, cultivos, y aplicaciones de residuos o enmiendas años (Magdoff y Weil, 2004)

28. Ganancias balanceadas por pérdidas Contenido de MO (%) Ejemplo: sistema de producción de maíz forrajero con aplicaciones masivas de estiércol años (Magdoff y Weil, 2004)

29. Alternancia de fases de aumento y disminución Contenido de MO (%) • Ejemplos • sistema de producción con alternancia de cultivos con aportes de residuos contrastantes • sistemas con labranza intensiva alternados con años con labranza cero años (Magdoff y Weil, 2004)

30. Como se va acumulando la MO • Superficies minerales libres enlazan con MO • Agregados se van formando alrededor de MO • MO se acumula como partículas libres partículas de MO libres partículas de MO dentro de agregados porción de la MO (%) MO asociada con minerales aumento de MO (Magdoff y Van Es, 2009)

31. Almacenaje de MO en el suelo • Protección de la MO en los suelos: • Fuertes enlaces MO-arcilla (y limo fino) • Ubicación dentro de agregados pequeños (protección física) • Conversión en sustancias estables (humus) • Restricciones en el drenaje que disminuye la actividad de organismos aeróbicos • Carbón producido por combustión incompleta (Magdoff y Van Es, 2009)

32. Balance de la MO

33. Balance de la MO pérdidas CO2 (respiración de organismos del suelo) erosión aportes residuos de cultivos estiércoles compostas materia orgánica del suelo (Magdoff y Van Es, 2009)

34. aportes  pérdidas  %MO aumenta • aportes  pérdidas  %MO disminuye • aportes  pérdidas  %MO estable (Magdoff y Van Es, 2009)

35. Cambio neto en Corg en un año = ganancias de C – pérdidas de C • Ganancias  pérdidas  acumulación de Corg • Ganancias  pérdidas  disminución de Corg (Magdoff y Van Es, 2009)

36. Ganancias • Ganancias = cantidad de residuo que queda al final del año (NO la cantidad de residuo aplicada al suelo cada año) • Ganancias = (f) (A) A = cantidad de residuos frescos agregados f = fracción de los residuos frescos agregados que no se descompone durante el año • 20 a 50 % (Magdoff y Van Es, 2009)

37. Simulación de la evolución relativa de C y N en tres fracciones de MO Paja de trigo. C:N = 139 residuos biomasa microbiana N en fracción / N del residuo C en fracción / C del residuo MO humificada días días Planta de rábano. C:N = 11.9 N en fracción / N del residuo C en fracción / C del residuo días días Nicolardot et al., 2001

38. Pérdidas Pérdidas = (k) (MO) MO = cantidad de MO en el suelo k = porcentaje de MO que se pierde por mineralización (pérdida de CO2 por respiración) o por erosión en un año (Magdoff y Van Es, 2009)

39. (Sánchez, 1981)

40. (Sánchez, 1981)

41. Si el suelo está en una situación bajo condiciones de equilibrio Cambio en MO = 0 = ganancias – (k)(MO) • Como bajo condiciones de equilibrio las ganancias son iguales a las pérdidas ganancias = (k) (MO) MO = ganancias/k (Magdoff y Van Es, 2009)

42. k Ganancias (= (f)(A)) Se supone que los cambios en MO ocurren en los 15 cm superiores del suelo, que pesan 2,000,000 kg ha-1 Se supone un sistema bajo condiciones de equilibrio durante muchos años (Magdoff y Van Es, 2009)

43. A = 5,000 kg de residuos ha-1 año-1 • f = 20% (20% de lo agregado queda en el suelo) • k = 3% (tasa de descomposición de la MO) • MO = ganancias/k • MO = = 33, 333 • 33,333 kg MO/2,000,000 kg suelo = 1.7% (Magdoff y Van Es, 2009)

44. k Ganancias (= (f)(A)) Se supone que los cambios en MO ocurren en los 15 cm superiores del suelo, que pesan 2,000,000 kg ha-1 Se supone un sistema bajo condiciones de equilibrio durante muchos años (Magdoff y Van Es, 2009)

45. Bajolas misma suposiciones (A=5,000 kg ha-1 año-1; f=20%; k=3%) Comenzando con 1.0% MO Más MO puede ser almacenada Comenzando con 0.5% MO MO (%) kg ha-1 Comenzando con 0.5% MO Comenzando con 1.0% MO años años MO neta agregada por ha Aumento en el porcentaje de MO (Magdoff y Van Es, 2009)

46. Restauración de niveles de MO en suelos en trópicos bajos húmedos • Proceso lento • 20 a 30% de la MO se puede perder en los dos primeros años de agricultura • Regresar a niveles originales puede llevar hasta 35 años (Magdoff y Weil, 2004)

47. Tasas de captura de C en la agricultura • Si 1.5% MO, Da=1.3 g cm-3 • 15 cm superiores del suelo pesan 2,000,000 kg ha-1 • 30 t MO ha-1 (Chan et al., 2010)

48. Prácticas para mejorar el manejo de la materia orgánica en el suelo

49. Aumentar Ganancias • Disminuir Pérdidas (Magdoff y Weil, 2004)

50. (Magdoff y Weil, 2004)