FRACCIONAMIENTO Y CUANTIFICACIÓN DE LA MATERIA ORGANICA EN ANDISOLES BAJO DIFERENTES SISTEMAS DE PRODUCCION

Fractionation and quantification of organic matter in Andisols under different production systems

JUAN CARLOS MONTOYA S1; 2JUAN CARLOS MENJIVAR F.; 3ISABEL BRAVO R3

1Doctor en Ciencias Agropecuarias; 2Profesor Asociado Universidad Nacional de Colombia, Palmira; 3 Profesora Universidad del Cauca. jcmontoya_agro@yahoo.com, jcmenjivarf@unal.edu.co; ibravo@unicauca.edu.co.

RESUMEN

Con el objetivo de conocer el efecto del uso del suelo sobre la materia orgánica en andisoles, se fraccionó y evaluó la composición de ésta en sus diferentes formas, en suelos con sistemas de Bosque, Guadual, Café sin sombra, Café-Guamo y Pasto. Se tomaron muestras de suelo en un Typic Melanudand localizado en el Cauca a 1740 msnm y un Typic Haplustand en Sevilla, Valle Del Cauca a 1660 msnm. Se caracterizaron los suelos mediante determinación de propiedades físicas y químicas; las Sustancias Húmicas se obtuvieron con extracción secuencial en soluciones de Tetraborato, Pirofosfato e Hidróxido de sodio, previa separación granulométrica por tamizado en húmedo, luego se purificaron y caracterizaron los Ácidos Húmicos y Fúlvicos por diferentes técnicas analíticas y espectroscópicas. Se encontraron diferencias altamente significativas en las propiedades evaluadas por efecto del uso y tipo de suelo. La mayor acidez se presentó en el T. Melanudand (pH<5,5). El T. Haplustand muestra cambios bruscos en el pH pasando de ligeramente ácidos (6,2) a fuertemente ácidos (≤ 5,5) por el cambio de uso del suelo. El T. Melanudand presentó mayores contenidos de Carbono Orgánico; la Materia Orgánica humificada fue mayor que la Fresca en ambos suelos; los rendimientos en extracción de las Sustancias Húmicas variaron con el uso del suelo, con predominio de huminas sobre sustancias húmicas extraíbles. Las relaciones E4/E6 mostraron diferencias por uso y tipo de suelo para Ácidos Húmicos y Ácidos Fúlvicos. Los índices de Hidrofobicidad fueron superiores a 1,0 en Ácidos húmicos e inferiores a 1,0 en Ácidos Fúlvicos. Se encuentran AH con mejor grado de condensación en el Typic Melanudan

Palabras claves: Materia orgánica, Ácidos Húmicos, Ácidos Fúlvicos, Fraccionamiento, Andisoles.

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Abstrac

In order to know the effect of soil use on organic matter in Andisols, fractionated and evaluated the composition of this in various forms in Forest soils are systems, Guadual, sun coffee, Coffee-Guamo and grass. Soil samples were taken in a Typic Melanudand located in the Cauca to 1740 msnm and a Typic Haplustand in Sevilla, Valle Del Cauca to 1660 msnm. Soils were characterized by determination of physical and chemical properties; humic substances were obtained with sequential extraction solutions Tetraborate, Pyrophosphate and Sodium hydroxide prior granulometric separation by wet sieving. Then purified and characterized Humic and Fulvic Acids by different analytical techniques and spectroscopic. We found significant differences in the properties evaluated by the effect of the use and soil type. The higher acidity was presented at the T. Melanudand (pH <5.6). T. Haplustand shows abrupt changes in going from slightly acidic pH (6.2) to highly acidic (≤ 5.5) by the change in land use. T. Melanudand had higher organic carbon content. The humus was higher than fresh in both soils, yields on extraction of humic substances varied with soil use and content of humic acids was higher than that of fulvic acids. Relations showed differences E4/E6 use and soil type for Humic and Fulvic acids. Hydrophobicity indices were higher than 1.0 in less than Humic and Fulvic acids 1.0. AH are better degree of condensation in the Typic Melanudan

Keywords: organic matter, humic acids, fulvic acids, fractionation, Andisols.

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INTRODUCCIONLa materia orgánica del suelo (MOS), comprende un amplio grupo de sustancias provenientes de la descomposición de restos vegetales, animales y de microorganismos del suelo, que a través de procesos de mineralización y biosíntesis van evolucionando a sustancias con distinto grado de transformación, donde se evidencian estructuras organizadas reconocibles denominadas sustancias no húmicas y materiales amorfos sin vestigios de la estructura original, con grado alto de transformación, de color oscuro denominadas sustancias húmicas (SH); estas se agrupan desde el punto de vista analítico en Ácidos Fúlvicos (AF), Ácidos Húmicos (AH) y Huminas (H) (Fasbender y otros, 1987, Stevenson, 1994; Kang et. al.,2003 Jaramillo,D 2011) La composición química de los restos vegetales aportados difieren de un cultivo a otro, haciendo que los procesos de lisis y polimerización ocurridos en la humificación generen fracciones de MOS disímiles entre cada sistema productivo; diferencias que han sido reportadas por Bongiovanni y Lobartini (2006) y Slepetiene y Slepetys (2005), quienes demuestran que la constitución del humus depende de los sistemas de cultivo, y que dicha composición varia con la profundidad y tamaño de las partículas; adicionalmente indican que el tipo de cultivo y manejo afectan la concentración de AH y AF en el suelo. Las tasas de mineralización, en los suelos cultivados y fertilizados son mayores en comparación a los suelos no cultivados o de bosque; cada sistema de producción y cada cultivo forma su propio humus, es así, que cada material orgánico que es adicionado al suelo en forma natural o artificial presentan grados diferentes de humificación, lo anterior indica que las SH se conocen como Seudo-estructuras, no se restringen a una formula y peso molecular aproximado (Mosquera y Bravo, 2006; Piccolo, 2001). La MO de los suelos cultivados es más humificada que aquella de suelos con vegetación nativa (Ayer et al., 1996 citado por Débora et al., 2002). El incremento en el grado de humificación de la MOS es causada por los regímenes microclimáticos del suelo y la ruptura de los agregados del suelo en sistemas de cultivo convencional (Débora et al., 2002). Bongiovanni y Lobartini (2006) encontraron que las fracciones de CO en forma de carbohidratos se vio afectado por el tipo de cultivo, con la subsiguiente pérdida del contenido de C en los micro-agregados del suelo. Aunque se sabe que las SH son química y estructuralmente más estables que las sustancias no húmicas, sus contenidos se vieron afectados bajo sistemas continuos de cultivo.Se ha evidenciado que en suelos cultivados por largos periodos de tiempo, las cantidades de humus decrecen y en consecuencia baja la productividad del suelo, en periodos de 20 años los contenidos disminuyen hasta un 16%, y a los 40 años se presentan perdidas de hasta 10

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ton métricas de C, (33% del contenido inicial) por aplicación de fertilizantes químicos las perdidas incrementan hasta de un 26% (Khlystovskiy y korneyenko, 1982). El estudio de las sustancias que componen la MOS requiere de su separación de la fracción mineral, para lo cual se han empleado diferentes métodos y extractantes; solo una pequeña parte de las SH se encuentran en estado libre, la mayoría están unidas de distintas formas a la parte mineral del suelo, por lo cual es necesario destruir esta unión para poder realizar una cuantificación posterior y análisis de dichas sustancias (Morales, 1996; Schnitzer, 2000).Barragán et al. (2001), Caracterizaron suelos de la amazonia colombiana, encontrando que las extracciones sucesivas de MOS con Tetraborato de sodio, Pirofosfato de sodio y NaOH, fueron más eficientes que cuando se utilizó solo NaOH; resultados similares con extracciones sucesivas han sido reportados en muestras de suelos andisoles por Mosquera y Bravo (2006), Zamudio et al (2006), Barragan et al (2001) y Barragán y Uribe (1999). Nierop et al (2005) realizaron extracciones sucesivas con NaOH y Na4P2O7 y de igual forma Zech et al (1997), utilizaron extracciones secuenciales con NaOH y Na4P2O7 en suelos volcánicos, ya que la sola extracción con NaOH no fue muy exitosa.En Colombia pocos han sido los trabajos de fraccionamiento y estudio de la MOS, a nivel de los suelos derivados de cenizas volcánicas, la técnica de separación de las SH se ha venido calibrando en diferentes trabajos de investigación, donde se realizan extracciones secuenciales de la MOS utilizando diferentes sustancias extractantes, tales como el Tetraborato de sodio, Pirofosfato de sodio y por último Hidróxido de sodio (Mosquera, 2006; Zamudio et al, 2006ª-2006b; Barragán y Uribe, 1999). El estudio de la Materia Orgánica de Andisoles es de suma importancia por el papel que desempeña en sus propiedades físicas, químicas y biológicas y por ende en el estado de fertilidad del suelo. El objetivo principal de este trabajo fue conocer el efecto del uso del suelo sobre la materia orgánica de andisoles, para ello se fraccionó y cuantificó las diferentes formas de MOS presente en sistemas de Bosque, Guadual, Café sin sombra, Café-Guamo y Pasto en un Typic Melanudan y un Typic Haplustand.

MATERIALES Y METODOSLocalización de la investigación. La investigación se realizó en los laboratorios de la Universidad Nacional de Colombia, y de la Universidad del Cauca, en dos suelos andisoles, un Typic Melanudand localizado entre las coordenadas Latitud 2° 37´32 latitud N, Longitud 76° 34´03 O del municipio de Cajibío, Departamento del Cauca, Colombia; a 1740 msnm, con una precipitación promedio anual de 1500 mm y temperatura media de 19ºC, y un Typic Haplustand, localizado en las coordenadas Latitud 4° 16´0 N, Longitud 77° 55´0 O en el Municipio de Sevilla Valle del Cauca, a 1660 msnm; con una precipitación promedio anual de

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1650 mm y temperatura media de 21ºC, ambos sitios de acuerdo a la clasificación Holdrigde pertenecen al Bosque Húmedo Premontano Bh-Pm

Sistemas estudiados, muestreo y caracterización de suelosEn ambos suelos existen sistemas de Bosque, Guadual (Guadua Angustifolia K.), Café sin sombra (C. Arabiga Var. Caturra), Café (Var. Caturra) con sombra de Guamo (Inga sp.), Café (Var. Caturra) con sombra de Nogal (Cordia alliodora, Valle) y pasto Brachiaria (Cauca). Las unidades de muestreo fueron seleccionadas de acuerdo a Pearson (2005) y se tomaron muestras compuestas de 0-10 cm de profundidad, las cuales se secaron y tamizaron por malla No.10 para determinar las propiedades Físicas y Químicas de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana NTC ISO/IEC 17025:2005 siguiendo la metodología descrita por el IGAC (2006): Humedad Higroscópica en (%) y por Malagón & Montenegro, (1990), contenido de arcillas por el método de la pipeta previa destrucción de la MOS, Densidad aparente (g.cm-3) por el Método cilindro (Forsythe, 1980); se clasificaron las arenas por tamaño. Entre las propiedades químicas evaluadas se encuentra el pH por el método Potenciómetro, Capacidad de Intercambio Catiónico y bases intercambiables en Cmol.kg -1 por NH4OAc 1M pH 7, determinadas por Espectrofotometría de absorción atómica (McKean, 1993), Carbono orgánico en (%) mediante Walkley and Black. Todas las determinaciones se realizaron por cuadruplicado en muestras independientes.

Extracción de las Sustancias Húmicas: Para la extracción de las SH del suelo se modificaron los protocolos descritos por Mosquera (2006 y 2007) y Solarte (2006). Inicialmente se separó la Materia Orgánica Humificada (MOH) de la Materia Orgánica Libre (MO), preparando una suspensión suelo agua en relación 1:6, la cual se sometió a proceso de agitación en un Test de jarras a 180±3 rpm durante 6 horas. Luego esta suspensión se tamizó en húmedo con agua destilada, a través de 106 y 53 µm y en un tamizador vertical Restch a 60 Mhz de potencia. La suspensión obtenida corresponde a la MO Humificada (MOH) y se sometió a evaporación en baño María a 50±3ºC.La MOH de cada sistema se sometió a una extracción secuencial con soluciones de Tetraborato (Na2B4O7), Pirofosfato (Na4P2O7) e Hidróxido de sodio (NaOH) 0,1N, con agitación en equipo de Test de Jarras a 180±4 rpm (2 horas) y posterior centrifugación a 10.508g. por 15 minutos para separar las huminas (fracción insoluble) de la fracción soluble de Ácidos Húmicos (AH) y Ácidos Fúlvicos (AF). En esta fracción se encuentran además las arcillas que son separadas mediante floculación con sulfato de Sodio al 1%. Posteriormente se separan los AH de los AF llevando el pH de la solución a 2,0. Los AH se purificaron con redisoluciones sucesivas en NaOH 0.5N y precipitación con HCl, consecutivamente se tratan con HCl-HF al 1% y centrifugación a 10.508 x g. con posterior redisolución en NaOH 0.1N y diálisis en membranas de celulosa de 12000 daltons. Los AF se purificaron utilizando resinas de

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adsorción Amberlita XAD-16 de Intercambio Iónico Rexyn 101-H y diálisis a través de membranas de celulosa de 3000da, con posterior lofilización. Finalmente se evaluaron estos componentes de las sustancias húmicas mediante las relaciones E4/E6 y los índices de Hidrofobicidad HB/HI de acuerdo a Piccolo et al (2004), que relacionan la concentración de grupos Hidrofóbicos (Formula 1) e Hidrofílicos (Formula 2) en el área bajo la curva del espectro de 13C-NMR de la siguiente manera: HB=⌈(0-50)+(110-160)⌉ Formula 1, HI=⌈(50-100)+(160-200)⌉ Formula 2

Análisis estadístico de la información. Los resultados fueron analizados mediante un diseño completo al azar con 10 tratamientos y cuatro repeticiones, los tratamientos surgen de la combinación de cinco sistemas de cultivo por dos tipos de suelos, a los que se les realizo análisis de varianza, prueba de comparación de medias, regresiones, correlaciones simples y múltiples.

RESULTADOS Y DISCUSIONExisten diferencias altamente significativas entre contenido de Arenas y Limos, en los dos tipos de suelos, siendo mayor la fracción limo (58,74%) y menor el contenido de Arena (26,08%), con fracciones de tamaño muy finas (≤0,25) y finas (0,5-0,25mm) comprendiendo el 81,57% del total y con textura Franco-Limosa en el Typic Melanudand; frente a un 47,52% (limo) y 37,58% (arena), cuya distribución fue mayor a 68,38% en la fracción de arenas muy finas (≤0,25) y 24,29% finas, con textura Franca en el Typic Haplustand (Tabla 1).

TABLA 1. Densidad Aparente y Distribución porcentual de las partículas en dos andisoles. Typic Melanudand (Cauca)

 BOSQUE GUADUAL CAFÉ SOL CAFÉ GUAMO PASTO Ỹ GENERAL

Da (g.cm-3) 0,637 0,691 0,677 0,654 0,784 0,689 b% Arena 32,35 33,88 19,84 22,24 20,34 26.08 b% Limo 52,94 44,91 59,98 65,90 65,56 58.74 b% Arcila 14,72 21,21 20,18 11,86 14,10 15,18 a

Typic Hapludand (Valle del Cauca)

 BOSQUE GUADUAL CAFÉ SOL CAFÉ GUAMO CAFÉ NOGAL Ỹ GENERAL

Da (g. cm-

3) 0,749 0,716 0,883 0,742 0,833 0.787 a

% Arena 39,59 39,59 29,85 46,01 33,98 37.58 a% Limo 38,13 44,25 51,65 44,00 48,07 47.52 a% Arcila 22,29 16,16 18,50 9,99 17,96 14.90 a

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Esta diferencia en distribución granulométrica conjuntamente con los contenido de CO inciden lógicamente en la densidad aparente, existiendo diferencias altamente significativas con valores de 0,69 en el Typic Melanudand y el 0,78 g.cm-3 en Typic Haplustand , mostrando la fuerte influencia de la MO en dicha disminución, corroborada por coeficiente de correlación de Pearson (-0.903 y p =0.000). La textura y Da influyen en todas las propiedades del suelo, especialmente en la retención de agua y aire necesarios para la mineralización y biosíntesis de la MO, actividades que tendrán mejor desempeño en el Typic Melanudand, infiriendo en los composición de ella como se demuestra más adelante. Los suelos de Typic Melanudand presentan valores de pH en el rango 5.0-5.5 catalogada como acidez fuerte de acuerdo a (SCCS 2000), valores de pH inferiores a los de Typic Haplustand cuyos suelos presentan mayor variación de acuerdo al tipo de cultivo, encontrado una acidez muy fuerte en Café bajo sombra de Guamo y Nogal hasta acidez suave en bosque denotándose en este último el efecto del cambio de uso de suelo (Tabla 2).

TABLA 2. Valores de pH y CIC por sistema de uso en los suelos estudiados.

Typic Melanudand Typic HaplustandSignificanci

a Entre suelos

Sistema de usopH

CICSistema de

usopH

CIC pH CIC

Cmol.Kg-1 Cmol.Kg-

1 Bosque 5,05 50,31 Bosque 6,19 37,26 ** **Guadual 5,13 39,06 Guadual 5,78 35,48 ** *

Café al sol 5,53 44,58 Café al sol 5,51 36,56 n.s **Café – Guamo 5,04 44,82 Café-Guamo 4,89 40,10 * *

Pasto 5,18 32,62 Café-Nogal 4,96 40,89 * **

La CIC es superior en el T. Melanudand con variaciones según el uso del suelo, mientras que el comportamiento en el T. Haplustand no se vio afectado por el cambio de uso del suelo, en ambos casos se clasifica como muy elevada de acuerdo a SCCS (2000) y se atribuye principalmente a la MOS demostrando una relación directa en la correlación de Pearson (0.583, p=0.023).

Fraccionamiento de la MOS.

Análisis de Carbono Orgánico: el análisis de varianza muestra diferencia altamente significativa entre valores de CO, siendo significativamente superior en Typic Melanudand (p=0.001); El contenido en Café sin sombra, guadual y bosque no difiere significativamente (p=0,457) pero es significativamente superior al de pasto, guamo y nogal. En el café sin sombra de ambos tipos de suelo se aplican abonos orgánicos y esto hace que iguale al de

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bosque y guadual que no son intervenidos antropogénicamente. El efecto de cambio a pasto si es marcado por la pérdida de MO (Figura 1).

BOSQUE CAFÉ-SOL PASTO BOSQUE CAFÉ-SOL CAFÉ-NOGALTypic Melanudand Typic Haplustand

0

2

4

6

8

10

12 11.0810.08

5.91 6.065.22

6.78

% C

O

FIGURA 1. Porcentaje de CO en dos suelos derivados de cenizas volcánicas.

Análisis de Materia Orgánica Humificada (MOH). En ambos tipos de suelos el principal componente es la Materia Orgánica Humificada (MOH), similares resultados para Andisoles reporta (Fassbender, 1987; Andreux, 2005; Zamboni et al., 2006; Bravo et al., 2007, Hiradate et al, 2004.), seguido por la Materia Orgánica No Humificada gruesa (MONH-g) y los contenidos más bajos se obtuvieron en la MONH-fina. La MOH fue superior en el Typic Melanudand con una participación porcentual superior al 70% en todos los sistemas. (Figura 2), sin diferencias significativas entre los usos en este tipo de suelo, mas si con respecto al Typic Haplustand

BOSQ

UE

CAFÉ

-SO

L

PAST

O

BOSQ

UE

CAFÉ

-SO

L

CAFÉ

-NO

GAL

Typic Melanudand Typic Haplustand

0102030405060708090

100

MOH 53µm 106µm

%

a aa

b b b

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Figura 2. Distribución porcentual de partículas de MOH y MONH gruesa y fina. (Tukey 5 %).

Estos altos contenidos de la MOH, en el Typic Melanudand, indican predominio de materiales orgánicos con alto grado de transformación y mayor estabilidad, producto de una alta actividad bioquímica proveniente de la biodiversidad en microrganismos, atribuible a condiciones adecuadas de humedad, aireación y reacción química. En tanto que en el Typic Haplustand alrededor del 40% de la MOS se encuentra sin iniciar su proceso de humificación, lo que podría implicar que la mayoría de esta materia orgánica entraría a formar parte estable del suelo, incrementando el contenido de la misma a través del perfil, como es mencionado por Clapp y Hayes (2006) para suelos colombianos.

CARBONO ORGANICO DE LAS FRACCIONES DE MOS el análisis de varianza mostró diferencias altamente significativas en el CO de la MOH, MONH gruesa y MONH-fina en ambos suelos y entre los sistemas de uso; los valores de CO en las fracciones MONH-gruesa, MONH-fina y MOH en ambos suelos son mostrados en la tabla 3, se observa que los más altos contenidos de CO están asociados a la MOH, formando parte del material altamente transformado, siendo el Typic Melanudand quien presenta el nivel más alto de CO en la fracción MOH y MONH-gruesa.

TABLA 3. Porcentaje de Carbono Orgánico en las fracciones de la materia orgánica Humificada y No Humificada en dos Andisoles (Tukey 5%).

% Carbono OrgánicoFracción CO Typic Melanudand Typic Haplustand

MOH 10,64 a 7,68 aMONH-fina 3,70 c 4,39 b

MONH-gruesa 5,53 b 3,49 b

Estos valores sugieren que hay alta acumulación de CO en las SH y que las depositaciones de hojarasca y residuos realizadas por los cultivos hacen un aporte importante a estos altos niveles, efecto que también es descrito por Slepetiene y Slepetys (2005) y Pallo (1993) en otros sistemas de cultivo forestales y semestrales en rotación; de igual forma la distribución del CO en sus fracciones Humificadas y No-Humificadas indica que en ambos suelos se presentaría Humus tipo Mull, definido por Olk (2006) como el material caracterizado por una rápida humificación y formación de complejos órgano-minerales con las arcillas.

Análisis de Acido Humicos (AH) y Acido Fulvicos (AF). Los AH y AF de Typic Melanudand tienen mayor afinidad con enlaces coordinados, específicamente uniones con

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arcillas por grupos hidróxidos y óxidos metálicos formando complejos inmóviles y más estables, evitando remoción o degradación de las sustancias húmicas, mientras en el Typic Haplustand se presenta mayor cantidad de enlaces electrostáticos fáciles de romper por intercambio iónico, formando sustancias móviles que se pueden perder por lavado o desplazamiento a través del perfil, Barragán y Uribe (1999) al igual que Mosquera et al (2010) indican que las sustancias húmicas de bajo peso molecular, con bajos grados de condensación se encuentran débilmente unidad a la fracción mineral y son las extraídas mediante Tetraborato de sodio (Tabla 4).

TABLA 4 Porcentaje de rendimiento en AF y AH extraídos con soluciones alcalinas (0,1N) de forma secuencial. (Tukey 5%).

SUELOS

% RELATIVO DE C EXTRAIDO COMO SH (MEZCLA DE AH y AF)

Sistemas de uso Na2B4O7 Na4P2O7 NaOH

Typic MelanudandBOSQUE 30,00 a 40,00 a 30,00 b

CAFÉ-SOL 27,78 a 38,89 a 33,33 abPASTO 15,38 b 46,15 a 38,46 a

Typic HaplustandBOSQUE 20,00 b 40,00 a 40,00 b

CAFÉ-SOL 38,46 a 30,77 b 30,77 a CAFÉ-NOGAL 33,33 ab 33,33 ab 33,33 ab

Dentro de las SH sin purificar, predomina la fracción de AF en ambos suelos, siendo superior en Bosque y Café-Nogal. Los sistemas de Café-Sol de ambos suelos y Pasto presentaron los menores valores de SH extraídas y se relaciona con los altos contenidos en Humina obtenidos en la primera fase del fraccionamiento (Tabla 5).

TABLA 5. Contenido de Ácidos Húmicos y Ácidos Fúlvicos sin purificar obtenidos de la MOH de dos suelos y tres sistemas de uso (Tukey 5%).

SUELO Sistema de uso

SH extraíbles sin Purificar SH Solución

AH Recuperado AF Solución

Typic Melanundand

Bosque 30,20 11,96 a 1,21 b 10,75 aCafé al sol 30,00 5,99 b 1,75 a 4,24 b

Pasto 30,23 1,99 c 1,52 ab 0,47 cTypic

Haplustand

Bosque 30,00 8,76 a 1,03 b 7,74 aCafé al sol 30,00 3,70 b 1,25 b 2,45 bCafé-Nogal 30,00 9,07 a 1,64 a 7,43 a

En general los AH correspondieron al 6,67% de las SH. El análisis de varianza mostró diferencias altamente significativas (<0,001) en el CO determinado en las fracciones sin purificar de AH y AF entre ambos suelos y dentro de los mismos.

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Las relaciones E4/E6 y el índice de complejidad estructural Delta-K son mostrados en la tabla 6. Se ha definido que valores superiores a 5 son propios de AF y los menores característicos de AH (Schinitzer, 1967). De Acuerdo a Hiradate et al (2004, 2006), altos valores en la relación reflejan bajo grado de condensación aromática con predominio de estructuras alifáticas. Esto indica que entre más compleja es la molécula habrá mayor contenido de C en las estructuras altamente conjugadas y el valor de E4/E6 será menor (Chen et al, 1977).

TABLA 6. Propiedades ópticas E4/E6 e índice de condensación para Ácidos Húmicos y Ácidos Fúlvicos extraídos de dos suelos.

ÁCIDOS HÚMICOS

Sistemade uso

Typic Melanudand Typic Haplustand

E4/E6 DELTA K. Log (E4/E6) E4/E6 DELTA K. Log (E4/E6)

Bosque 4,12 0,62 6,91 0,84Café al Sol 4,43 0,65 5,98 0,78Pasto 4,48 0,65 - -Café-Nogal - - 5,23 0,72

ÁCIDOS FULVICOS

 

Typic Melanudand Typic Haplustand

E4/E6 DELTA K Log (E4/E6) E4/E6 DELTA K.Log (E4/E6)Bosque 12,42 1,09 3,66 0,56Café-Sol 9,68 0,99 11,43 1,06Pasto 10,86 1,04 - -Café-Nogal - - 10,94 1,04

Las relaciones E4/E6 de los AH en el Typic Melanudand fueron inferiores a 5, encontrándose dentro del rango para este tipo de sustancias, reflejando una alta conformación estructural; Bosque presentó el menor, indicando mayor humificación en este sistema, Café-Sol mostró un valor superior y Pasto con el mayor valor, que sugiere menor cantidad de estructuras complejas formando los AH en este sistema. Nuevamente se refleja la mejor actividad bioquímica efectuada por células microbiales, producto de condiciones físicas y químicas más adecuadas para la actividad enzimática, teniendo gran influencia el régimen de humedad údico. Aguilera et al (1997) en Andisoles chilenos reportó relaciones E4/E6 en AH inferiores a 5,5, mientras que en los AF estas relaciones fueron en su mayoría superiores a 8,0, valores que concuerdan con los encontrados en el Typic Melanudand. Esta relación fue superior en los AH del Typic Haplustand mostrando menor grado de condensación producto de menor actividad bioquímica debido a condiciones menos adecuadas de humedad durante el año por su régimen Ústico

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Los valores E4/E6 fueron superiores a los reportados por Avellaneda et al (2005) que encontró valores inferiores a 4 para los AH de un Typic Melanudand y superiores a los reportados por Zamboni et al (2006) en un molisol, con valores inferiores a 6,2 en AF y menores a 4,5 para AH.

De acuerdo a Zamboni et al (2006) los valores de la relación E4/E6 de los AH indicarían altos pesos moleculares, mayor condensación y altos contenidos de C, mientras que los altos valores de los AF indicarían bajos pesos moleculares, altos contenidos de oxígeno, menor contenido de C y baja aromaticidad como lo describen Agnelli et al (2000), Aoyama (2002) e Hiradate (2007).

Respecto a la Hidrofobicidad (HB/HI) de las Sustancias Húmicas, los AH de ambos suelos mostraron mayor contenido de grupos Hidrofóbicos que Hidrofílicos, siendo superior el contenido en el Typic Melanudand. En ambos suelos el contenido de grupos Hidrofóbicos fue mayor en Bosque, indicando la predominancia de grupos alkil y aromáticos, que disminuyeron por el cambio en el uso del suelo, mientras que el carácter Hidrofílico se comportó de manera contraria. Los valores estimados son mostrados en la tabla 7. Resultados que confirman lo descrito Spaccini et al (2006), Conte et al (2006) en andisoles italianos, donde altos valores de esta relación indican alta hidrofobicidad de las moléculas.

TABLA 7. Contenido de C Hidrofílico (HI), C Hidrofóbico (HB) e índices de Hidrofobicidad de AH y AF de dos suelos con tres sistemas de uso obtenidos mediante NMR en estado sólido (AH) y estado líquido (AF).

SISTEMA DE USO ÁCIDOS HUMICOS ÁCIDOS FULVICOSHI HB HB/HI HI HB HB/HI

TypicMelanudan

d

Bosque 31,06 68,94 2,22 52,08 47,92 0,92Café al Sol 33,39 66,61 2,00 57,21 42,79 0,75Pasto 35,58 64,42 1,81 54,70 45,30 0,83

TypicHaplustand

Bosque 34,42 65,58 1,91 56,18 43,82 0,78Café al sol 49,53 50,47 1,02 50,49 49,51 0,98Café –Nogal 37,11 62,89 1,69 50,85 49,15 0,97

El índice de Hidrofobicidad (HB/HI) de los AH fue superior a 1,0 en ambos suelos, este valor es clasificado como alto según los reportes de Piccolo et al (2006), siendo más Hidrofóbicas las moléculas de AH del Typic Melanudand, con mayor grado de estabilidad de estas moléculas al efecto del agua o de actividades antrópicas, mayor madurez mejor actividad biosintética

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En los AF se presentó mayor contenido de grupos Hidrofílicos, aunque los contendidos de ambas fracciones fueron similares, lo que se reflejó en los bajos índices de Hidrofobicidad. Los Índices de Hidrofobicidad encontrados son superiores a los reportados por Piccolo et al (1999, 2004, 2006) y Spaccini et al (2006) en suelos de Bosque de Andisoles de Italia y África, aunque se confirma que es superior la Hidrofobicidad de los AH que los AF. Estos resultados ratifican que los procesos de formación de las sustancias húmicas son dependientes de las condiciones ambientales, del material parental y del material orgánico que da origen a estas sustancias húmicas, corroborando lo descrito por Egli et al (2007) quienes concluyeron que las concentraciones de AF y AH son dependientes del tipo de cultivo o vegetación.

CONCLUSIONESEn ambos tipos de suelos el principal componente de la Materia orgánica es la MOH, siendo superior en el Typic Melanudand en todos los sistemas, con predominio de materiales orgánicos con alto grado de transformación y mayor estabilidad, mostrando la influencia del régimen hídrico.

Los AH y AF de Typic Melanudand tienen mayor afinidad con enlaces coordinados, formando complejos inmóviles y estables, evitando su remoción o degradación, mientras el Typic Haplustand presenta mayor cantidad de enlaces electrostáticos fáciles de romper por intercambio iónico, formando sustancias móviles que pueden perderse por lavado o desplazamiento a través del perfil.

Las relaciones E4/E6 de los AH en el Typic Melanudand reflejan una alta conformación estructural, mientras que en el Typic Haplustand muestran menor grado de condensación. El índice de Hidrofobicidad (HB/HI) de los AH fue superior a 1.0 en ambos suelos, siendo más Hidrofóbicas las moléculas de AH del Typic Melanudand, con mayor grado de madurez y estabilidad al efecto del agua o de actividades antrópicas.

El cambio en el uso afecta la calidad de materia orgánica en ambos tipos de suelos, presentando mayor estructuración los AH de suelos de bosque y disminución del grado de condensación en AH de suelos de café sin sombra y mucho menor los AH de suelos de pasto

Agradecimientos:Agradecemos la colaboración del grupo de investigación de Agroquímica de la Universidad del Cauca, Universidad Nacional de Colombia, al Grupo de Investigación en suelos y aguas

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con énfasis en degradación de suelos y al profesor Alessandro Piccolo de la Universidad Federico II de Nápoles por el apoyo técnico y científico para el desarrollo de la investigación

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