MINERALIZACION NETA DE N EN SISTEMAS AGROFORESTALES DEL ECUADOR

1 Ñ2.- ESTUDIO DE LA MINERALIZACIÓN NETA “IN SITU” DEL NITRÓGENO EN SISTEMAS AGROFORESTALES DE CAFÉ (Coffea arabiga), CULTIVOS DE ARROZ (Oriza sativa) Y PASTOS, EN DOS TIPOS DE SUELO DEL SUR DE MANABÍ* Iván Guerra Mendoza** Marcelo Calvache, Ph.D.*** INTRODUCCIÓN Es suelo de nuestro mundo es el gran proveedor, que proporciona el sustento necesario para el hombre , los animales y las plantas. En nuestros días se escucha por doquier que el suelo se está perdiendo y que requiere una atención especial, de ahí que el primer paso consista en una adecuada comprensión y un tratamiento más inteligente del recurso suelo. Es decir, si en lugar de emplear al suelo como un medio inanimado de sostén para el desarrollo de las plantas, aprovechamos sus propiedades dinámicas dándoles la oportunidad de ejercer su influencia benéfica, la fertilidad del suelo podrá mantenerse y aumentarse a un costo mínimo. La disponibilidad biológica del nitrógeno es de considerable importancia porque es uno de los principales nutrientes vegetales que se derivan del suelo, y es talvez, el más susceptible a las transformaciones microbianas. En una variedad de ecosistemas, las tasas netas de mineralización y la cantidad total de nitrógeno son indicadores de la fertilidad del suelo. Tasas netas de nitrificación pueden reflejar la potencial pérdida de nitrógeno, ya sea a través de lixiviación o por emisión gaseosa. Los diferentes usos del suelo influyen en el ciclo del nitrógeno por medio de la fertilización aplicada, ingreso de materia orgánica, humedad del suelo, cambios de pH y alteraciones en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Cuantificar esas influencias es importante para entender las variaciones de nitrógeno en el suelo en un ecosistema determinado con relación a calidad del suelo. Planteada la hipótesis de que la dinámica del nitrógeno no es igual en algunos suelos del Ecuador, en la presente investigación se plantearon los siguientes objetivos: Estudiar la influencia del uso del suelo en la mineralización y nitrificación del nitrógeno del suelo; y, determinar las relaciones existentes entre la taza de mineralización y nitrificación neta del nitrógeno con las características físicas y químicas del suelo. El presente estudio se encuentra contemplado dentro del proyecto multidisciplinario Bio-Sys que tiene por objeto la determinación y evaluación de la diversidad biológica en diferentes ámbitos dentro de la región biogeográfica Choco – Manabí. El proyecto está enfocado a una comparación de alternativas de usos del suelo desde el punto de vista ecológico y económico, además considera al suelo como aspecto relevante ya que el uso sustentable de este puede producir una gran variedad de bienes y servicios ecológicos para la sociedad, tales como la conservación de la biodiversidad, fijación de carbono y protección del agua y suelo. MATERIALES Y MÉTODOS La presente investigación se llevó a cabo en la zona sur de la provincia de Manabí, en los cantones de Jipijapa, Paján y 24 de Mayo abarcando una superficie aproximada de 500 km2 dentro de la región biogeográfica Chocó-Manabí. La zona de estudio se encuentra entre los 120 y 500 m.s.n.m., con una precipitación promedio anual de 1224 mm y una temperatura promedio anual de 25.2 oC1. Los factores en estudio que se evaluó fueron: usos y tipos de suelo, se escogió los tres usos más representativos de la zona de estudio como son sistemas agroforestales de café (u1), cultivos de arroz (u2) y pastos (u3). Los tipos de suelos para la presente investigación se los seleccionó en base a las características topográficas y de paisaje presentes en la zona de estudio; a partir de esto a un grupo se los diferenció como suelos presentes en las zonas altas con pronunciadas pendientes y que de acuerdo con la carta de suelos de Jipijapa (6) presentan características vertic (s2). Por otro lado se diferenció a los suelos presentes en los valles fluviales de topografía plana que de acuerdo a la *

Resumen de Tesis de Grado previa la obtención del título de Ingeniero Agrónomo. Estudiante egresado. *** Director de Tesis. Profesor de las Cátedras de Nutrimento de plantas y Riegos y drenajes de la Facultad de la Universidad Central del Ecuador. **

1

Ciencias Agrícolas de

FUENTE: INAMHI – Extraído del libro de Duicela et al. (1) ____________________RUMIPAMBA Vol. XVIII 2004________________________

2 carta de suelos presentan características de formaciones aluviales recientes (s1). Cada parcela experimental tuvo una superficie de por lo menos 1 ha, mientras que, la superficie experimental neta dentro de la parcela fue de 2500 m2. Se utilizó el Diseño Completamente al Azar (D.C.A.) con 6 observaciones en un arreglo factorial 2x3 para los factores tipo y uso del suelo respectivamente. Para las variables que mostraron diferencias estadísticas en el factor uso del suelo y en la interacción UxS se aplicó Tukey al 95% de confiabilidad estadística. Se aplicó DMS al 95% de confiabilidad estadística para el factor tipo de suelo y para las comparaciones ortogonales entre usos del suelo. En cada unidad experimental se seleccionó nueve puntos, en los cuales se procedió a tomar una muestra de suelo a 10 cm de profundidad con los tubos de PVC. Con estas submuestras se elaboró una muestra compuesta, de esta muestra se tomó una alícuota de suelo para determinar + contenidos de N-NH4 y N-NO3 previo a la incubación del suelo. Luego se procedió a incubar el suelo en cada uno de los puntos de la parcela experimental por un período de incubación de siete días (Neil et al. (7) y Veldkamp et al. (11)), mediante el método conocido como “close top”, que consiste en la utilización de fundas impermeables al agua y permeables al paso de gases. Adicionalmente con el barreno se procedió a colectar muestras de suelo en cada uno de los nueve puntos de cada unidad experimental, y se elaboró una muestra compuesta para determinar contenidos totales de carbono y nitrógeno, pH, textura y humedad. Además, para estimar la densidad aparente se tomó una muestra de suelo sin disturbar a una profundidad de 10 cm en cada parcela, utilizando anillos cilíndricos de 250 cm 3. Luego del período de incubación se volvió a recolectar las nueve fundas de cada unidad experimental para volver elaborar una muestra compuesta y volver a tomar una alícuota de suelo para determinar + contenidos de NH4 y N-NO3 luego de la incubación. La extracción antes y después de la incubación se realizó en campo con KCl 2M en una relación 1:10 por 24 horas, luego de este tiempo las muestras fueron filtradas utilizando papel Whatman No. 1. A los extractos obtenidos se les agregó una gota de formol y fueron refrigerados a 4oC para disminuir al máximo la acción microbiana hasta ser llevados al laboratorio para su respectivo análisis. Con los extractos traídos del campo se procedió a las determinaciones de nitrógeno amoniacal (N+ NH4 ) y nitrógeno de nitratos (N-NO3 ) por métodos colorimétricos, en el caso del amonio, se analizó por el método azul de indofenol (Mazzarino et al.(5); Neil et al.(7)), mientras que para los nitratos se determinó por el método de reducción con una columna de cadmio cuperizado (Hart et al.(2); Mazzarino et al.(5); Neil et al.(7)) y la determinación de N de nitritos, mediante el método modificado de Griess-Illosvay. Las variables que se evaluó fueron: concentración de carbono total (CT) expresado en %, + concentración de nitrógeno total (NT) expresado en %, N amoniacal (N-NH4 ) expresado en mg N+ -1 NH4 kg ss (miligramos de N amoniacal en un kilogramo de suelo seco), N de nitratos (N-NO3 ) -1 -1 -1 expresado en mg N-NO3 kg ss, nitrificación neta expresada en mg N-NO3 kg ss d (miligramos -1 de N de nitratos en un kilogramo de suelo seco por día), N mineral expresado en mg N kg ss y -1 -1 mineralización neta expresada en mg N kg ss d . Los datos de nitrificación y mineralización neta están dados por la diferencia durante la incubación en la concentración de N de nitratos y N mineral respectivamente. RESULTADOS Y DISCUSIÓN - Condiciones generales del suelo En el cuadro 1 se observa que los contenidos de arcilla en la zona de estudio tienen un promedio de 31% para suelos ubicados en las zonas aluviales y 32 % en suelos considerados vertic. Las condiciones de humedad variaron en un rango de 22 a 59 % en los diferentes usos del suelo mostrando una correlación positiva significativa con los contenidos de arcilla (r=0.42*). La humedad en el suelo cultivado con arroz tuvo el promedio más bajo con 37 % respecto al suelo del café y del pasto con promedios de 42 y 41% respectivamente. Observando los valores de densidad aparente (DA), cuadro 1, los suelos de los pastos y arrozales presentaron mayor grado de compactación respecto a los suelos cafetaleros. Según Sadeghian et al. (8) la mayor compactación de los pastizales es debido al pisoteo del ganado; mientras que, en

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3 los arrozales la mayor compactación se le atribuye al encharcamiento o sobresaturación de agua durante la época lluviosa. El pH es ligeramente mayor en suelos de arroz comparado con los cafetales y pastizales. Según Stevenson et al. (9), los suelos con mayor contenido de materia orgánica acidifican más al suelo que los que presentan menos contenido de materia orgánica, lo cual justifica el hecho de que los cafetales y pastizales presenten ligeramente mayor acidez, respecto a los arrozales. Cuadro 1. Promedios de las principales características físicas que presentaron los diferentes usos y tipos de suelo en el estudio de la mineralización neta del nitrógeno en el sur de Manabí. 2004.

Café Pastos Arroz Aluvial Vertic

Arena (%) 33 35 32 33 33

Limo (%) 38 33 34 36 35

Arcilla (%) 29 32 34 31 32

Humedad (%) 41.9 41.4 36.6 40.1 40.0

DA (g cc-1) 1.10 1.17 1.16 1.14 1.15

pH 6.0 6.1 6.4 6.2 6.1

- Carbono total (CT) En el cuadro 2 del ADV, se observa que existe diferencias no significativas entre usos de la tierra, ni entre tipos de suelo, ni para la interacción UxS. Por el contrario si se detecta diferencias significativas para la CO1 entre los sistemas agroforestales de café vs monocultivos (arroz y pastos). El promedio general fue de 2.4% y el coeficiente de variación 23.19% que es bueno para este tipo de investigación. La prueba Tukey al 5%, cuadro 3, detecta dos rangos de significación para usos de la tierra, ubicándose en el primero los sistemas agroforestales de café con 2.67%; mientras que los arrozales se ubicaron en el último puesto del segundo rango con 2.10%. En el cuadro 3, la Diferencia Mínima Significativa al 5% establece dos rangos para la CO1 (u1 vs u2u3), en el primero están los sistemas agroforestales de café con 2.67% y en el último lugar los monocultivos (arroz y pastos) con 2.27%. En el cuadro 3, se observa que los suelos vertic presentaron mayor concentración de CT con 2.48%, respecto a los aluviales con 2.33%. Así mismo en el cuadro 3 se observa que la interacción u1s1 (café aluvial) presentó la mayor respuesta con 2.77% y en último lugar se ubica u3s1 (arroz aluvial) con 1.90%. - Nitrógeno total (NT) En el cuadro 2 del ADV, se observa que existe significancia estadística para usos de la tierra y para la CO1 entre los sistemas agroforestales de café vs monocultivos (arroz y pastos), y no significancia estadística para la CO2, ni para tipos de suelo, ni para la interacción UxS. El promedio general fue de 0.23% y el coeficiente de variación 19.44% que es bueno para este tipo de investigación. La prueba Tukey al 5%, cuadro 3, detecta dos rangos de significación para usos de la tierra, ubicándose en el primero los sistemas agroforestales de café con 0.26%, mientras que los arrozales se ubicaron en el último puesto del segundo rango con 0.20%. En el cuadro 3, la Diferencia Mínima Significativa al 5% establece dos rangos para la CO1 (u1 vs u2u3), en el primero están los sistemas agroforestales de café con 0.26% y en el último lugar los monocultivos (arroz y pastos) con 0.21%. En el cuadro 3, se observa que los suelos vertic presentaron igual concentración de NT que los aluviales con 0.23%. Además en el cuadro 3 se observa que la interacción u1s1 (café aluvial) presentó la mayor respuesta con 0.27% y en último lugar se ubica u3s1 (arroz aluvial) con 0.19%.

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4 Cuadro 2. ADV para las diferentes variables en el estudio de la mineralización neta del nitrógeno en sistemas agroforestales de café (Coffea arabiga), cultivos de arroz (Oriza sativa) y pastos en suelos vertic y aluviales del sur de Manabí. 2004. F de V

CUADRADOS MEDIOS

GL +

CT Total 35 Tratamient os 5 Usos (U) u1 vs u2u3 u2 vs u3 Suelos (S) UxS Error Promedio CV

2

NT

0.56 n.s. 0.004 n.s.

+

-

N-NH4 N-NH4 N-NO3 (t0) (t1) (t0) 11.62 n.s.

Minera N Nitrifi- mine- lizació n cación ral (t0)

n.s. 1.08 ** 9.12 n.s. 1.46

0,99 n.s. 0.009 * 2.03 n.s. 9.13 n.s. 2.99 n.s. 0.56 **

14.72 n.s.

9.66 n.s.

0.11 ** 0.04 n.s.

17.16 0.03 n.s. 0.014 * 3.02 n.s. 0.35 n.s. 5.78 n.s. 0.52 ** n.s. 17.91 2.16 0.05 n.s. 1 0.67 n.s. 0.003 n.s. 1.04 n.s. n.s. 0.21 n.s. 0.85 ** n.s. 0.0002 50.19 n.s. 1 0.21 n.s. * 0.14 * 44.63 * 9.52 n.s. 0.16 n.s. 1.78 ** 2.04 2 0.29 n.s. 0.003 n.s. 4.72 n.s. 8.90 n.s. 0.58 n.s. 1.24 ** n.s. 0.18 ** 30 0.31 0.002 7.85 5.21 1.01 0.04 9.27 0.03 0.48 0.20 2.40% 0.23% 10.64 8.69 4.83 mg/kg/ 15.47 mg/kg/ d d mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg 41.76 19.68 16.03 % % 23.19% 19.44% 26.33% 26.27% 20.81% % 1 1.31 *

Los suelos de los sistemas agroforestales de café presentan mayores contenidos de CT y NT, debido a que son suelos ricos en materia orgánica gracias a la hojarasca que cae de los arbustos de café, así como de otras especies de árboles. Además, los cafetales de la zona generalmente están asociados a árboles de guaba (Inga sp) que son leguminosas y tienen la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico. También, los pastos presentan contenidos altos de CT y NT debido a la alta densidad de su sistema radicular y a las deyecciones dejadas por los animales que pastan. En cambio los suelos cultivados de arroz tienden a tener menor contenido de materia orgánica y NT, a pesar de ser un cultivo fertilizado especialmente con urea, donde igualmente Karyotis et al. (4) encontraron que la aplicación de fertilizantes nitrogenados no afecta significativamente las concentraciones de NT, por la inestabilidad del fertilizante nitrogenado en el suelo. + - Nitrógeno amoniacal (N-NH4 )

Del ADV, cuadro 2, se detecta diferencias significativas entre tipos de suelo previo a la incubación (t0) y diferencias no significativas para usos de la tierra, para las comparaciones y para la interacción UxS tanto en t0 como después de la incubación (t1). Los tipos de suelo tampoco mostraron diferencias estadísticas en t1. El promedio general del experimento en t0 fue de 11.57 + -1 mg N-NH4 kg ss y el coeficiente de variación de 26.33% que es aceptable par este tipo de + -1 investigación; mientras que en t1 el promedio general fue 7.59 mg N-NH4 kg ss y el coeficiente de variación de 26.27% que es aceptable para este tipo de investigación. La Diferencia Mínima Significativa al 5%, cuadro 3, detecta que el suelo vertic en t 0 se ubica en el + -1 primer rango con 11.76 mg N-NH4 kg ss y en el segundo rango se ubica el suelo aluvial con 9.53 + -1 mg N-NH4 kg ss. También se observa que en t1 los suelos vertic presentan mayor promedio con + -1 + -1 9.21 mg N-NH4 kg ss respecto a los aluviales con 8.18 mg N-NH4 kg ss. Los promedios para usos de la tierra se muestran en el cuadro 3, en el cual se observa que en t0 + -1 los cafetales presentaron la mayor concentración con 11.05 mg N-NH4 kg ss, mientras que los + -1 arrozales presentaron el promedio más bajo con 10.23 mg N-NH4 kg ss. En t1 los pastizales

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5 + -1 presentaron la mayor concentración con 9.63 mg N-NH4 kg ss y los arrozales mantuvieron el + -1 promedio más bajo con 7.90 mg N-NH4 kg ss.

El cuadro 3 muestra los promedios para la interacción UxS, donde, tanto en t 0 como en t1 la + -1 interacción u2s2 (pasto vertic) presenta el promedio más alto con 12.24 y 11.03 mg N-NH4 kg ss respectivamente, mientras que u3s1 (arroz aluvial) y u3s2 (arroz vertic) mostraron los promedios + -1 más bajos tanto en t0 como en t1 con 8.89 y 7.59 mg N-NH4 kg ss respectivamente. Las concentraciones promedio de amonio en el suelo disminuyeron durante el período de incubación en los tres usos de la tierra y en los dos tipos de suelo, esto indicaría que pudo existir: inmovilización microbiana de amonio (Hart et al. (2)), o en su defecto los procesos de amonificación (transformación de N-orgánico a N-inorgánico) ocurren de manera lenta en el suelo comparado con los procesos de nitrificación (com. pers. Calvache M.2 y Noboa V. 3). Los + contenidos de NH4 no tuvieron influencia significativa en la concentración de NO3 , es decir que + ns no existe una correlación (r=0.14 ) entre las concentraciones de N-NH4 en t0 y el proceso de nitrificación. Neil et al. (7) en sus estudios de mineralización encontraron el mismo comportamiento, es decir, que las concentraciones de amonio no tuvieron influencia significativa en la concentración de nitratos. Por lo tanto las pérdidas de amonio no están solamente relacionadas con la producción de nitratos, sino también pueden estar relacionadas con los mecanismos de inmovilización microbiana y con procesos lentos de amonificación en los 7 días de incubación del suelo. Cuadro 3. Promedios y rangos de significación de las diferentes variables en el estudio de la mineralización neta del nitrógeno en sistemas agroforestales de café (Coffea arabiga), cultivos de arroz (Oriza sativa) y pastos en suelos vertic y aluviales del sur de Manabí. 2004. Códificación

Significado

u1 café u2 pasto u3 arroz u1 vs café u2u3 pastos, arroz u2 vs pasto u3 arroz s1 aluvial s2 vertic u1s1 café aluvial u1s2 café vertic u2s1 pasto aluvial u2s2 pasto vertic u3s1 arroz aluvial u3s2 arroz vertic

CT

NT

% 2.67 a 2.44 ab 2.10 b 2.67 a 2.27 b 2.44 2.10 2.33 2.48 2.77 2.57 2.31 2.56 1.90 2.30

% 0.26 a 0.23 ab 0.20 b 0.26 a 0.21 b 0.23 0.20 0.23 0.23 0.27 0.24 0.22 0.23 0.19 0.22

+

+ N-NH4 N-NH4 N-NO3(t0) (t1) (t0) mg/kg mg/kg mg/kg 11.05 8.55 5.40 10.64 9.63 4.64 10.23 7.90 4.45 11.05 8.55 5.40 10.44 8.76 4.55 10.64 9.63 4.64 10.23 7.90 4.45 9.53 b 8.18 4.76 11.76 a 9.21 4.90 10.65 8.11 5.07 11.46 9.00 5.72 9.05 8.22 4.70 12.24 11.03 4.57 8.89 8.21 4.51 11.57 7.59 4.40

Nitrifi- N minecación ral (t0) mg/kg/d mg/kg 0.65 a 16.45 0.21 b 15.28 0.60 a 14.68 0.65 a 16.45 0.41 b 14.98 0.21 b 14.68 0.60 a 15.28 0.26 b 14.29 b 0.72 a 16.65 a 0.28 b 15.72 1.02 a 17.17 0.32 b 13.75 0.10 b 16.81 0.16 b 13.40 1.04 a 15.97

Minera. lización mg/kg/d 0.30 0.06 0.25 0.30 0.16 0.06 0.25 0.05 b 0.36 a -0.08 b 0.67 a 0.20 ab -0.07 b 0.47 ab 0.04 ab

-

- Nitrógeno de nitratos (N-NO3 ) En el cuadro 2 del ADV, se observa diferencias no significativas para usos de la tierra y sus comparaciones, para tipos de suelo y para la interacción UxS en la concentración de N de nitratos -1 en t0. El promedio general del experimento fue de 4.83 mg N-NO 3 kg ss y el coeficiente de variación de 20.81% que es bueno para el tipo de investigación realizada. El cuadro 3 muestra las concentraciones promedio de los diferentes usos y tipos de suelo en t 0. -1 Los sistemas agroforestales de café presentan el promedio más alto con 5.40 mg N-NO 3 kg ss, -1 mientras que los arrozales presentaron la concentración más baja con 4.45 mg N-NO 3 kg ss. En

2 3

Ing. Agr. PhD. Marcelo Calvache. Profesor de la Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad Central del Ecuador. Ing. Agr. Ms. Sc. Vicente Noboa. Profesor de la Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad Central del Ecuador

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6 -1 tipos de suelo, el suelo vertic presentó la concentración más alta con 4.90 mg N-NO3 kg ss y el -1 aluvial la más baja con 4.76 mg N-NO3 kg ss.

Los promedios para las interacciones entre usos y tipos de suelo se observan en el cuadro 3, -1 donde la mayor concentración es para u1s2 (café vertic) con 5.72 mg N-NO 3 kg ss y en último -1 lugar se ubica u3s2 (arroz vertic) con 4.40 mg N-NO3 kg ss. Las concentraciones de N de nitratos en t0 siguen manteniendo la misma tendencia que el NT y + (N-NH4 )t0, es decir que los suelos cafetaleros presentan mayor concentración de N-NO 3 . Esto en primera instancia se justificaría por el hecho de que los cafetales presentan suelos menos compactados comparado con los suelos de los otros dos usos y esto permite una libre aireación del suelo, lo que a su vez según Stevenson et al. (9) favorece a la producción activa de nitratos en el suelo. Para complementar a lo anterior, hay que destacar que en la presente investigación se encontró una alta correlación negativa (-0.49**) entre la DA y el N de nitratos en t0, es decir que conforme disminuye la compactación del suelo (menor DA) aumenta la concentración de nitratos. - Nitrificación neta En el cuadro 2 del ADV, se observa que existe alta significación estadística para usos de la tierra, para la CO1 (sistema agroforestal de café vs monocultivos de arroz y pastos), para la CO2 (pasto vs arroz), para tipos de suelo y para la interacción de uso por tipo de suelo (UxS). El promedio -1 -1 general del experimento fue 0.48 mg N-NO3 kg ss d y el coeficiente de variación de 41.76%, este coeficiente se debe a que los datos de nitrificación provienen de una operación algebraica y por tanto conlleva el error de sus componentes. Tukey al 5%, cuadro 3, establece dos rangos de significación para usos de la tierra, en el primer -1 -1 rango se ubican los cafetales y arrozales con 0.65 y 0.60 mg N-NO 3 kg ss d respectivamente y -1 -1 en el segundo rango están los pastizales con 0.06 mg N-NO3 kg ss d . DMS al 5%, cuadro 3, establece dos rangos para la CO1, donde los sistemas agroforestales de -1 -1 café se ubican en el primer rango con 0.65 mg N-NO3 kg ss d vs los monocultivos (arroz y -1 -1 pastos) ubicados en el segundo rango con 0.41 mg N-NO3 kg ss d . DMS al 5%, cuadro 3, también establece dos rangos para la CO2, los arrozales se ubican dentro del primer rango con -1 -1 -1 0.60 mg N-NO3 kg ss d vs los pastizales ubicados en el segundo rango con 0.06 mg N-NO3 kg -1 ss d . DMS al 5%, cuadro 3, detecta dos rangos de significación para tipos de suelo, donde los suelos -1 -1 vertic se ubican dentro del primer rango con 0.72 mg N-NO3 kg ss d , mientras que los aluviales -1 -1 están en el segundo rango con 0.26 mg N-NO3 kg ss d . La prueba Tukey al 5%, cuadro 3, muestra dos rangos para la interacción UxS, ubicándose al -1 -1 inicio del primer rango u3s2 (arroz vertic) con 1.02 mg N-NO3 kg ss d y en el último lugar del -1 -1 segundo rango se ubica u2s2 (pasto vertic) con 0.10 mg N-NO 3 kg ss d . En suelos de café en general existieron mayores tasas de nitrificación, debido presumiblemente a las mayores concentraciones de NT, así como de N amoniacal en t0 (Strauss (10)). En los arrozales las tasas de nitrificación también fueron altas, pero en particular en los suelos vertic, esto se debe a que las concentraciones de nitrógeno amoniacal fueron bastante elevadas y las condiciones de humedad y aireación fueron óptimas. En el cuadro 3 se observa que los pastos en suelos vertic (u2s2) presentaron menor promedio de nitrificación comparado con los pastos aluviales (u2s1), esto responde específicamente a la excesiva humedad existente en el suelo, los pastos en suelos vertic presentaron una humedad promedio de 45%, comparada con los pastos aluviales donde la humedad promedio fue de 37%. En general en los pastos la nitrificación fue baja presumiblemente debido a la compactación, lo cual es explicado por Sadeghian et al. (8) los cuales manifiestan que el pisoteo del ganado reduce la porosidad total, y por tanto disminuye la aireación. Además hay que destacar que se encontró una correlación negativa significativa (r= 0.34*) entre la tasa de nitrificación y los contenidos de humedad en el suelo, lo cual concuerda con lo citado por INPOFOS (3) al expresar que la excesiva humedad inhibe la nitrificación en los suelos.

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7 Las tasas altas de nitrificación especialmente en suelos con características vertic se debe a que son suelos que por su topografía no tienden a inundarse o encharcarse con relación a los aluviales, por tanto presentan mayor oxigenación lo que favorece según Stevenson et al. (9) a una + buena actividad de los microorganismos que oxidan el NH4 a NO3 . Hay que considerar también que las condiciones topográficas en las zonas aluviales son propicias para que exista encharcamientos prolongados, lo que da lugar a que el proceso de nitrificación disminuya, y el poco nitrato producido puede ser sujeto de denitrificación. Además las bacterias nitrificantes se mantienen activas en condiciones muy secas, pero pasan a ser inactivas en suelos encharcados (INPOFOS (3)). -

+ - N mineral (N-NH4 + N-NO3 )

En el cuadro 2 del ADV, se observa que existe diferencias significativas para tipos de suelo en t0 y diferencias no significativas para usos de la tierra, para las comparaciones CO1 y CO2 entre usos de la tierra y para la interacción UxS. El promedio general del experimento fue de 15.47 mg N kg-1 ss y el coeficiente de variación de 19.68% que es bueno para este tipo de investigación. En el cuadro 3, con la prueba DMS al 5%, se establecen dos rangos de significación para tipos de suelo en t0, en el primero se ubica el suelo vertic con 16.65 mg N kg-1 ss y en el segundo rango está el suelo aluvial con 14.29 mg N kg-1 ss. Los promedios en t0 para usos de la tierra y para la interacción UxS se observan en el cuadro 3, donde los cafetales presentan la mayor concentración con 16.45 mg N kg-1 ss, mientras que los arrozales muestran el promedio más bajo con 14.68 mg N kg-1 ss. La interacción u1s2 (café vertic) presenta la mayor concentración con 17.17 mg N kg-1 ss y u3s1 (arroz vertic) muestra el promedio más bajo con 13.40 mg N kg-1 ss. En el cuadro 3 se detecta que el amonio es el principal componente del N mineral en t 0, esto se debe según INPOFOS (3) a que los suelos con pH menores a 6.5 pierden mayor cantidad de nitratos por lixiviación, mientras que en suelos alcalinos existe menor concentración de amonio debido a pérdidas por volatilización. - Mineralización neta En el cuadro 2 del ADV, se observa que existe alta significación estadística para la interacción de usos por tipo de suelo (UxS), significación para tipos de suelo y no significación para usos de la tierra y sus respectivas comparaciones. El promedio general del experimento fue de 0.20 mg N kg1 ss d-1 y el coeficiente de variación de 16.03% que es bueno para la investigación. DMS al 5%, cuadro 3, detecta dos rangos para tipos de suelo, el suelo vertic se ubica en el primer rango con 0.36 mg N kg-1 ss d-1, mientras que el suelo aluvial está ubicado en el segundo rango con 0.05 mg N kg-1 ss d-1. Los promedios de mineralización para usos de la tierra se muestran en el cuadro 3, donde los sistemas agroforestales de café presentan la mayor producción de N mineral con 0.30 mg N kg-1 ss d-1 y en el último lugar se ubican los pastizales con 0.06 mg N kg-1 ss d-1. La prueba Tukey al 5%, cuadro 3, muestra dos rangos para la interacción UxS, ubicándose al inicio del primer rango u1s2 (café vertic) con 0.67 mg N kg-1 ss d-1 y en el último puesto del segundo rango u1s1 (café aluvial) con –0.08 mg N kg-1 ss d-1. La disminución de amonio y los incrementos de nitratos (nitrificación) durante el proceso de incubación demuestran que la mineralización en cada uno de los usos y tipos de suelo evaluados está determinada en mayor parte por la producción de NO3 . Karyotis et al. (4) también encontraron que el nitrato fue la forma predominante del N mineral después del proceso de mineralización. En el cuadro 3 se observa que los cafetales de las zonas aluviales y los pastos en suelos vertic mostraron un valor negativo de mineralización, lo que según Hart et al. (2) corresponde a procesos de inmovilización. Pero, en estos sitios los valores negativos de mineralización están ligados a procesos de denitrificación debido a la excesiva humedad (45 %) presente en el suelo. Las

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8 diferencias de la mineralización neta entre tipos de suelo se le atribuye a que los suelos vertic de café y arroz no presentaron excesivos contenidos de humedad con respecto a los suelos aluviales, + así como también presentaron mayores contenidos de NH4 . Los valores de mineralización no presentaron correlación con los contenidos de NT (r=0.04ns), esto sugiere que los procesos de mineralización para esta zona de estudio no se encuentran relacionadas con las concentraciones de NT, sino que más bien dependen de otros factores como son humedad y compactación, González y Prieto citados por Zeller et al. (12), también sostienen que la mineralización del N no está necesariamente ligada a los contenidos de NT en el suelo. De igual manera se observó un desapego de las tasas de mineralización y nitrificación de los contenidos de CT, indicando que el N disponible para las plantas no necesariamente se incrementan con los contenidos de materia orgánica. Este mismo comportamiento lo observó Neil et al. (7) en sus estudios de mineralización en pastos del Brasil. CONCLUSIONES - Los sistemas agroforestales de café mostraron las tasas más altas de mineralización, y las concentraciones más altas de nitrógeno total y materia orgánica, respecto a los arrozales y pastizales durante la época de lluvia en la zona sur de Manabí. - El tipo de suelo tuvo una marcada influencia en la mineralización del nitrógeno, donde los suelos considerados vertic que están ubicados en zonas altas y de pendientes y que no presentan inundaciones tienen una tasa más alta de mineralización respecto a los aluviales ubicados en zonas planas con mantos freáticos elevados. - Las tasas de mineralización para esta zona de estudio, están determinadas principalmente por el proceso de nitrificación. - La mayor tasa de mineralización en este estudio se dio en los suelos vertic bajo los sistemas agroforestales de café, donde factores tales como altos contenidos de materia orgánica, nitrógeno total y buenas condiciones de humedad favorecen a este proceso. RECOMENDACIONES - Mantener los sistemas agroforestales de café, principalmente en las zonas altas de la zona sur de Manabí, ya que ayudan a mantener la fertilidad del suelo, y a mejorar sus condiciones físicas. - Incluir árboles y arbustos forrajeros en los pastizales (sistemas silvopastoriles), ya que estos ayudan a mejorar las características físicas del suelo; así como a incrementar la disponibilidad de nitrógeno y otros elementos. - Realizar determinaciones de biomasa microbiana y de calidad de hojarasca, así como también monitorear la temperatura del suelo durante los ensayos de incubación. Además determinar la potencial mineralización de cada uso y tipo de suelo en condiciones controladas de laboratorio. - Realizar una investigación dinámica en el tiempo (12 meses) a diferentes profundidades del suelo. RESUMEN Para cuantificar la influencia de tres usos de la tierra (sistemas agroforestales de café (u1), pastos (u2) y arroz (u3)) y de dos tipos de suelo (aluvial (s1) y vertic (s2)), sobre las tasas de mineralización y nitrificación neta del nitrógeno, se realizó una investigación en la zona sur de Manabí, abarcando una superficie aproximada de 500 km 2, incluyendo a los cantones de Jipijapa, Paján y 24 de Mayo. El ensayo fue instalado en el campo durante los primeros días de marzo del 2004. Para la determinación de la mineralización neta del nitrógeno se realizó una incubación “in situ” (a nivel de campo) durante siete días, utilizando el método conocido como “close top”, que consistió en incubar el suelo en tubos de PVC dentro de fundas plásticas impermeables al paso de agua y permeables al paso de gases. Las variables que se evaluó fueron: concentraciones de + carbono total (CT) y nitrógeno total (NT), relación C/N, contenidos de N-NH4 y N-NO3 ,

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9 mineralización y nitrificación neta del nitrógeno. Los suelos de los sistemas agroforestales de café, + así como los suelos vertic, presentaron las mayores concentraciones de CT, NT, N-NH4 y N-NO3 + previo a la incubación (t0). Las concentraciones de N-NH4 en t0 fueron superiores a las concentraciones de N-NO3 , esto puede ser interpretado como un indicador de un ciclo cerrado del nitrógeno, es decir, el N es limitante y las pérdidas de este son muy reducidas. Luego del período + de incubación (t1), las concentraciones de N-NH4 disminuyeron en todos los usos y tipos del suelo, respecto a la producción de N-NO3 , esto sugiere que la nitrificación ocurre de manera más rápida comparada con la amonificación. Por lo tanto el proceso de mineralización estuvo gobernado principalmente por la nitrificación durante los siete días de incubación. La nitrificación + no presentó una correlación directa con los contenidos de CT, NT y N-NH4 (t0). Por el contrario el proceso de nitrificación estuvo influenciado por otros factores como son aireación y humedad. Las tasa de mineralización fue mayor en los sistemas agroforestales de café con un promedio de 0.30, comparado con los arrozales(0.25 mg N kg-1ss d-1) y pastizales (0.06 mg N kg-1ss d-1)como en los suelos vertic. Adicionalmente, en los suelos vertic fue mayor con 0.36 mg N kg-1ss d-1 comparada a los aluviales con 0.05 mg N kg-1ss d-1. SUMMARY The present study was focused on quantifying the influence of three soil uses (coffee agro-forestry systems (u1), pastures (u2) and rice (u3)) and two types of soil (alluvial (s1) and vertic (s2)), over the mineralization and nitrification net rates of nitrogen. The investigation was carried out in the southern Manabí region, contemplating an approximate surface of 500 km 2, including Jipijapa, Paján and 24 de Mayo cantons. The essay was installed in field during the first days of March, 2004. To determine the net mineralization of nitrogen, a “in situ” (in field) incubation was done during seven days, using the method known as “close top”, which consisted in incubating the soil in PVC tubes inside plastic bags impermeable to water and permeable to gases. The evaluated + variables were: total carbon concentration (CT) and total nitrogen (NT), ratio C/N, N-NH4 and NNO3 contents, net mineralization and nitrification of nitrogen. Coffee agro-forestry system soils, as + well as vertic soils presented the highest CT, NT, N-NH4 and N-NO3 concentrations previous to + incubation (t0). Concentrations of N-NH4 in t0 were superior to concentrations of N-NO3 , this can be interpreted as an indicator of a closed nitrogen cycle, in other words, the N is limiting and its + losses are reduced. After the incubating period (t1), N-NH4 concentrations were reduced in all soils uses and types, with respect to the production of N-NO3 , this suggests that nitrification occurs in a more rapid way comparing to ammonification. Therefore, the mineralization process was mainly governed by nitrification during the seven days of incubation. Nitrification didn’t present a direct + correlation with CT, Nt and N-NH4 contents (t0). In contrary, nitrification processes were influenced by other factors such as air contents and humidity. Mineralization rates were superior in coffee agro-forestry systems with an average of 0.30, comparing to rice systems (0.25 mg N Kg-1ss d-1) and pasture systems (0.06 mg N Kg-1ss d-1) as in vertic soils. Additionally, in vertic soils were superior with 0.30 mg N Kg-1ss d-1 comparing to alluvial with 0.05 mg N Kg-1ss d-1. BIBLIOGRAFÍA 1. DUICELA, L.; CORRAL, R.; FARFÁN, D.; CEDEÑO, L. 2002a. El clima en las zonas de producción de café arábigo en el Ecuador. Programa de Modernización de los servicios Agropecuarios. Consejo Cafetalero Nacional. Manta: Gráficas Colón. p. 211. 2. HART, S.; STARK, J.; DAVIDSON, E.; FIRESTONE, M. 1994. Methods of Soil Analysis. Microbiological and Biochemical Properties – SSSA Book Series, No 5. p. 9671008. 3. INSTITUTO DE LA POTASA Y EL FÓSFORO. 1997. Manual Internacional de Fertilidad de los Suelos. Quito: INPOFOS. p. 3:1-11 4. KARYOTIS, T.; PANORAS, A.; TZIOUVALEKAS, M. Incubation experiments on net Nmineralization in sandy soils of Northern Greece. www.sfst.org/procedings/17WCSS_CD/papers/0005.pdf (16 de julio del 2004)

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5. MAZZARINO, M.; BERTILLER, M.; LAOS, F.; CORONATO, F. 1996. Spatial Patterns of Nitrogen Availability, Mineralization, and Immobilization in Northern Patagonia, Argentina. Arid Soil Research and Rehabilitation. No. 10 : 295-309 6. MINISTERIO DE AGRICULTURA Y GANADERÍA. 1979. Carta de Suelos de Jipijapa. Quito: IGM. Escala 1:200 000 7. NEIL, C., PICCOLO, M., CERRI, C., STEUDLER, P., MELILLO, J., BRITO, M. 1997. Oecología, Net nitrogen mineralization and net nitrification rates in soils following deforestation for pasture across the southwestern Brazilian Amazon Basin landscape, p. 243-251. 8. SADEGHIAN, S.; RIVER, J.; GÓMEZ, M. s.f. Impacto de sistemas de ganadería sobre las características físicas, químicas y biológicas de suelos en los Andes de Colombia. http://www.fao.org/WAICENT/FaoInfo/Agricult/AGA/AGAP/FRG/AGROFOR/SIAVO SH6.txt (3 de agosto del 2004) 9. STEVENSON, F.; BREMMER, J.; HAUK, R.; KEENEY, D. 1982. Nitrogen in Agricultural Soils. American Society of Agronomy. Wisconsin: Inc. Publisher. p. 43-61, 123-165, 229-283. 10. STRAUSS, A. 2000. The effects of organic carbon and nitrogen availability on nitrification rates in stream sediments. Indiana: Department of Biological Sciences, p. 92-95 11. VELDKAMP, E.; DAVIDSON, E.; ERICKSON, H.; KELLER, M. 1999. Soil nitrogen cycling and nitrogen oxide emissions along a pasture chronosequence in the humid tropics of Costa Rica. Soil Biology and Biochemistry. No. 31 : 387-394. 12. ZELLER, V.; BAHN, M.; AICHNER, M.; TAPPEINER, U. 2000. Biol Fertil Soils, Impact of land-use change on nitrogen mineralization in subalpine grasslands in the Southern Alps. Biol Fertil Soils. No. 31 : 443-447.

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