Efecto de Los Residuos Forestales Sobre El Carbono Organico y n Del Suelo

Las actividades fueron financiadas por el Proyecto Forestal De Desarrollo, SAGPyA-BIRF y el Proyecto Nacional INTA: Factores Crticos determinantes de la productividad de las plantaciones forestales.

12as Jornadas Tcnicas Forestales y Ambientales FCF, UNAM EEA Montecarlo, INTA

8, 9 y 10 de Junio de 2006 Eldorado, Misiones. Argentina

EFECTO DE LOS RESIDUOS FORESTALES SOBRE EL CARBONO ORGANICO Y EL NITROGENO DEL SUELO. RESULTADOS A LOS 9 AOS DE APLICADOS

LOS TRATAMIENTOS.

EFFECT OF FOREST SLASH MANAGEMENT ON SOIL CARBON AND NITROGEN LEVEL RESULTS AFTER 9 YEARS OF THE APPLIED

TREATMENTS. Ana Maria Lupi 1

Roberto A. Fernndez 2

Alejandra Vo n Wallis 3

1. Ing. Forestal M. Sc. Instituto de Suelos, CIRN, INTA Castelar. Los Reseros y Las cabaas s/n

1712, Villa Udaondo, Castelar, Buenos Aires. Tel.: 011-46212096. Email: [email protected]

2. Ing. Agrnomo, M. Sc. INTA EEA Montecarlo, Av. El Libertador 2472 (3384) Montecarlo, Misiones, Argentina. Facultad Cs Forestales-UNaM. Bertoni 124 (3380) Eldorado, Misiones.

3. Ing. Forestal .INTA EEA. Montecarlo, Av. El Libertador 2472 (3384) Montecarlo, Misiones.

SUMMARY

This work study the effect of different systems of forest residue management on the

total soil organic carbon (TOC) and nitrogen (N), after 9 years of applied treatments. In

August, 1996 the fo llowing systems were applied: RE - extraction of residues and litter -

plantation; TP - burning of residues, disk - plantation; RCP residue and litter conservation,

disk - plantation; RC - maintenance of residues - plantations, SF.- Similar to RC without

plantation, with secondary forest. During July, 2005, TOC and the N we determined in the 0-5

cm and 5-15 cm layers. The treatments modified TOC and N level in the 0-5 cm layer. The

TOC and the N were negatively affected by RE and TP. TP presented low C and N level but

statistically not significant, in comparison with the systems residues - plantations. The soil C

and the N in RE treatment were lower SF.

Key word: soil organic carbon, nitrogen, residue management, Misiones.

RESUMEN

Este trabajo analiza el efecto de diferentes sistemas de manejo de residuos de la

cosecha forestal sobre el carbono orgnico total (COT) del suelo y el nitrgeno total (N),

trascurridos 9 aos de aplicados lo tratamientos. En agosto de 1996 se aplicaron los siguientes

sistemas: ER- extraccin de residuos y mantillo-plantacin; PT- quema de residuos, rastra-

plantacin; CRR- conservacin de residuos y piso forestal, rastra-plantacin; PC-

mantenimiento de residuos-plantacin y, C.- iden a PC sin plantacin, con desarrollo del




bosque secundario. En julio del 2005 se determin COT y el N en los espesores 0-5 cm y 5-15

cm. Los tratamientos alteraron el nivel de COT y N del espesor 0-5 cm. El COT y el N fueron

negativamente afectadas por la aplicacin de PT pero particularmente por la aplicacin de ER.

PT present disminuciones de C y N no significativas en comparacin a los sistemas con

residuos-plantacin. El C y el N en ER fueron significativamente mas bajos que el tratamiento

con residuos-bosque secundario (C).

Palabras claves: carbono orgnico, nitrgeno, manejo de residuos, Misiones.

INTRODUCCION

La materia orgnica (MO) es reconocida como el principal reservorio de nutrientes

para las plantas y es el factor determinante en la formacin y estabilizacin de la estructura

del suelo. Sobre un anlisis global, la MO acta simultneamente como fuente y destino del

CO2 atmosfrico. Por ser el carbono (C) un punto de anlisis en los estudios de cambio

climtico, es corriente examinar sus fluctuaciones a largo plazo en diferentes condiciones de

uso y manejo del suelo.

El rgimen de manejo que se aplica a un bosque es un conjunto de prcticas

individuales donde algunas pueden afectar potencialmente al suelo de manera positiva o

negativa. De esta manera es necesario conocer los procesos por los cuales los suelos son

alterados e interpretar estos resultados en una escala de tiempo en funcin de la naturaleza de

estos cambios. Para ello, es indispensable el control-monitoreo de algunas variables edficas a

nivel de rodal y tipo de suelo. Esto es de suma relevancia debido a que en el mbito de la

ciencia del suelo forestal generalmente no contamos con experimentos o registros a mediano

y lago plazo. En numerosas ocasiones las conclusiones obtenidas en el corto plazo suelen

tomarse como definitivas sin considerar la capacidad de resiliencia del sistema.

Este trabajo tiene como objetivo mostrar el comportamiento del carbono orgnico

(CO) del suelo y del N en diferentes prcticas de manejo de residuos de la cosecha;

trascurridos 9 aos de aplicados lo tratamientos.

MATERIALES Y METODOS

El ensayo se estableci en 1996 en el NO de la provincia de Misiones, Argentina (26

00 latitud Sur y 54 30 de longitud Oeste) sobre una suelo rojo profundo (> ms de 2 m) -




Kandiudult, con arcillas del tipo de las caolinitas y xidos de Fe y Al (> 65 % de arcilla en

todo el perfil), bien drenado.

El clima fue clasificado como subtropical hmedo con precipitaciones que oscilan

desde 1900 2100 mm sin mostrar diferencias en su distribucin a lo largo del ao. La

temperatura media anual es de alrededor de 20C y la amplitud trmica media anual es de

11C. La vegetacin natural es la selva subtropical.

En el ao 1971 se elimin el bosque nativo y se estableci una plantacin de Pinus

elliottii Engelm que en febrero de 1996 alcanz la edad de corta final. Los residuos de la

cosecha (hojas, ramas y fustes con dimensiones inferiores a 15 cm de dimetro), fueron

distribuidos sobre el terreno y permanecieron all durante 6 meses con el suelo en descanso.

En agosto de 1996 se pas un rolo de 2 Mg con la finalidad de quebrar y aplastar los residuos

forestales y luego se aplicaron los siguientes tratamientos: 1.- extraccin de residuos (ER),

comprende la eliminacin total de los residuos remanentes de la cosecha y del piso forestal;

2.- preparacin intensiva de sitio (PI), comprende la quema de los residuos y pasada de rastra,

(sistema tradicional, testigo); 3.- preparacin mnima (CRR), corresponde a reas con

conservacin de los residuos de cosecha y del piso forestal, mas rastra; 4.- preparacin cero

(PC), corresponde al mantenimiento de los residuos post-cosecha sobre el suelo, (sistema en

implementacin) y 5.- preparacin cero-Bosque secundario (PCBS), idem al tratamiento PC,

pero en este caso la parcela no fue reforestada, permitiendo el desarrollo del bosque

secundario.

Los tratamientos se dispusieron bajo un diseo en bloques completos al azar con 4

repeticiones, donde las unidades de muestreo cuentan con una superficie de 480 m2. En

septiembre de 1996 se procedi a la plantacin del Pinus taeda L, con un distanciamiento de

3 m x 2 m en los tratamientos ER, PI, PC y PCR.

En julio del 2005 se tom una muestra compuesta por parcela, de los espesores 0-5 cm

y 5-15 cm. En el LANAIS, UNS, Baha Blanca, se realizaron determinaciones de carbono

orgnico (CO) mediante el mtodo tradicional de combustin hmeda (WALKEY-BLACK,

1934), CO total (COT) mediante combustin seca (autoanalizador con temperatura > 1300C)

y Nitrgeno total (N). Ambas metodologas de determinacin del CO permite establecer

comparaciones sobre los niveles totales reales de CO del suelo y la recuperacin obtenida

mediante el procedimiento de WALKLEY-BLACK. Los valores de concentracin de COT y




N total fueron trasformados en cantidad solo para la capa superficial. La densidad aparente no

fue estadsticamente diferente entre los tratamientos, con lo cual no se realiz correccin de

masas de suelo. Para los anlisis estadsticos se consideraron las concentraciones de CO total.

Los tratamientos fueron analizados mediante un ANOVA y las medias comparadas

mediante el test de Tukey a un nivel de significancia del 0,05. Se aplicaron tcnicas de

regresin simple (STEEL Y TORRIE, 1985).

RESULTADOS Y DISCUSIN

Carbono orgnico total (COT) y Nitrgeno total (N)

La cantidad de residuos acumulados sobre el suelo luego de la cosecha y la

concentracin y cantidad de nutrientes en los mismos fueron informados en FERNANDEZ

ET AL., (2000).

Las concentraciones de COT presentadas en la Tabla 1 muestran que en el espesor 0-5

cm las diferencias solo fueron significativas (p: 0,05) entre los tratamientos ER (extraccin

total de residuos y mantillo) versus PCR (residuos en superficie, rastra-plantacin) y C

(residuos en superficie-bosque secundario-sin plantacin). Este comportamiento puede estar

asociado a la cantidad de material orgnico removido al aplicar los tratamientos (KNOEPP Y

SWANK 1997). La ausencia de diferencias respecto de PC residuos en superficie, rastra-

plantacin), que tambin tiene residuos, puede deberse a la mayor variabilidad expresada por

este parmetro en este tratamiento. Los resultados obtenidos en el mediano plazo en nuestro

experimento son consistentes con el estudio realizado por CHEN Y XU (2005) a los 6 aos de

aplicados los tratamientos.

No se encontraron cambios importantes en la capa subsuperficial siendo las

concentraciones de COT en los tratamientos sin residuos (ER y PT) un 3% ms baja a los

tratamientos con residuos (PCR, PC y C).

Comparando estos resultados con los informados en trabajos previos es posible

suponer que las respuestas obtenidas en el corto plazo difieren de las de mediano plazo. As,

FERNNDEZ ET AL., (2000) informan diferencias significativas en el CO del suelo segn

un muestreo realizado a los 2 aos de aplicados los tratamientos (1998), donde ER y PI

presentaron concentraciones mas bajas en relacin a los tratamientos con residuos en los

espesores 0-10 cm, 10-30 cm y 30-60 cm. De la misma manera, para un anlisis realizado en




enero del 2000, LUPI (2001) registra disminuciones importantes en la concentracin de CO

de los espesores 0-5 cm y 5-15 cm en ER y PI en relacin a los tratamientos con residuos.

Siendo que en esta oportunidad los cambios fueron importantes en ambos espesores

analizados. La disminucin en las diferencias entre los tratamientos con residuos y sin

residuos con el transcurso del tiempo pueden ser explicadas por el aporte de CO de los

sistemas radiculares en descomposicin de la primer rotacin (VAN LEAR ET AL., 2000).

Comparando cambios a corto y largo plazo en sistemas con diferentes niveles de extraccin

de residuos de la cosecha (solo fuste comercial o rbol completo), JOHNSON ET AL., (2002)

indican que luego de 15 aos, la cosecha tiene un efecto reducido sobre el CO del suelo.

A modo comparativo se anexa en la Tabla 2 el nivel de COT del suelo con monte

nativo prximo al ensayo. En el mbito del experimento (segunda rotacin) el COT fue un 33

% mas bajo en el espesor 0-5 cm y un 18% en el espesor 5-15 cm.

Tabla 1: Niveles de CO total (%) en el espesor 0-5 cm y 5-15 cm en diferentes sistemas

de manejo de residuos forestales, a los 9 aos de aplicados los tratamientos.

Table 1: Organic C levels (%) in the 0-5 cm and 5-15 cm layer in different systems of

residues management, 9 years after applied the treatments.

ER PT PCR PC C MN

0-5 cm

2,89

(0,51)

3,29ab

(0,42)

3,88b

(0,30)

3,66ab

(0,59)

3,94b

(0,35)

5,27

(0,54)

5-15 cm

2,03

(0,10)

2,46

(0,33)

2,33

(0,24)

2,34

(0,11)

2,26

(0,21)

2,78

(0,23)

Para cada espesor, letras diferentes indican diferencias estadsticas (p< 0,05) mediante prueba de Tuckey. El valor entre parntesis indica el desvo estndar. ER: eliminacin total de residuos. PT: quema de residuos y rastra. PCR: conservacin de residuos y rastra. PC: conservacin de residuos. C: Idem PC sin reforestar, evoluciona a bosque secundario. MN: bosque nativo.

Cuando se calcul el stock de COT para el espesor 0-5 cm se observ que las

diferencias solo fueron importantes (p: 0,05) entre ER y PCR; este ltimo present 697 kg

COT/ha ms que ER. Los tratamientos sin residuos (PI y ER) en promedio presentaron un

21% menos de COT (532 kg/ha) que los tratamiento con residuos (PCR, PC y C).




Con relacin al N (Tabla 2), en la capa 0-5 cm se observaron concentraciones

significativamente ms bajas (p: 0,05) en los tratamientos ER (27%) y PT (21%) comparados

con C (con residuos y sin replantacin).

En promedio, el N en los tratamientos sin residuos (ER y PI) fue un 18% inferior a los

tratamientos con residuos (PCR, PC, C); mientras que en subsuperficie esta diferencia fue del

5%. En coincidencia con los resultados de nuestro experimento, CHEN Y XU (2005)

informan aumentos en las concentraciones de N del suelo con la retencin de residuos de la

cosecha, a los 6 aos de aplicados los tratamientos.

Al establecer una nueva comparacin entre el ecosistema nativo y el implantado en

segunda rotacin se advierte que el N en este ltimo uso fue un 33 % inferior en el espesor 0-

5 cm y un 13% en el espesor 5-15 cm. Similar a lo mencionado al analizar el COT, no se

hallaron cambios importantes en la capa subsuperficial.

Tabla 2: Concentracin de N total (%) en el espesor 0-5 cm y 5-15 cm en diferentes

sistemas de manejo de residuos, a los 9 aos de aplicados los tratamientos.

Table 2: Nitrogen concentration (%) in the 0-5 cm and 5-15 cm layer in different

systems of residues management, 9 years after applied the treatments.

ER PT PCR PC C MN

0-5 cm

0,25 a

(0,03)

0,26

(0,03)

0,31ab

(0,02)

0,30ab

(0,04)

0,34b

(0,02)

0,43

(0,04)

5-15 cm

0,19

(0,02)

0,21

(0,03)

0,21

(0,02)

0,20

(0,01)

0,22

(0,02)

0,24

(0,02)

Para cada espesor, letras diferentes indican diferencias estadsticas (p< 0,05) mediante prueba de Tuckey. El valor entre parntesis indica el desvo estndar. ER: eliminacin total de residuos. PT: quema de residuos y rastra. PCR: conservacin de residuos y rastra. PC: conservacin de residuos. C: Idem PC sin reforestar, evoluciona a bosque secundario. MN: bosque nativo

La estrecha relacin entre el N total y el CO del suelo (Figura 1), indica que en el

mediano plazo, el aumento en la cantidad de sustrato depositado a la cosecha resultara en un

incremento en las reserva de N orgnico y en consecuencia en la cantidad de N mineralizable

para el cultivo sucesor (O`CONNELL, 2004).




y = 0,0676x + 0,051R2 = 0,9289; p< 0,05

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

COT (%)

N to

tal (

%)

Figura 1: Relacin entre el carbono orgnico total y el nivel de N total del suelo en

diferentes sistemas de manejo de residuos forestales. Resultados a los 9 aos.

Figure 1: Relation between the soil total organic C and the level of N in different systems

of forest residue management. Results at 9 years.

Las cantidades de N mas bajas (p: 0,05) se hallaron en el tratamiento con PT y ER; por

el contrario las mayores se presentaron en C, donde los residuos se mantuvieron en superficie

y no se implant nuevamente. Las diferencias entre PT y C alcanzan a los 55 kg N /ha

significando una cada del 25 %. En trminos relativos los tratamientos con residuos

presentaron un 18.8% mas de N que los tratamientos sin residuos (41.4 kg N/ha).

La relacin C/N es un indicador general de la calidad de la MO del suelo y en

consecuencia de la disponibilidad de N. Los resultados muestran que esta relacin no fue

significativamente alterada (p: 0,05) por los tratamientos, a pesar de las disminuciones en

COT y N que manifest ER y la aplicacin de una quema en PT (Tabla 3). Tampoco se

observaron cambios en C, sistema que actualmente cuenta actualmente con una cobertura

diferente a los restantes tratamientos. Ausencia de cambios en la relacin C/N a los 6 aos de

aplicados diferentes sistemas de manejo de residuos de Pinus tambin son informados por

CHEN Y XU (2005). Sin embargo, los valores obtenidos por estos autores con similar especie

son mayores (C/N entre 30 y 34 en el espesor 0-10 cm) a los encontrados en nuestro trabajo.

Las diferencias encontradas podran basarse en los mayores contenidos de N que tendran los

residuos aportados en nuestro experimento.




Tabla 3: Relacin C/N en diferentes sistemas de manejo de residuos y profundidad de

suelo. Resultados a los 9 aos de aplicados los tratamientos.

Table 3: C/N ratio in different systems of forest residue management. Results at 9 years.

ER PT PCR PC C MN

0-5 cm 11,72 a

(0.87)

12,45 a

(0.38)

12,69 a

(0.44)

12,34 a

(0.40)

11,73 a

(0.74)

10.9

(0.61)

5- 15 cm 10,89 a

(1.07)

11,63 a

(1.06)

11,00 a

(0.86)

11,67 a

(0.78)

10,49 a

(0.33)

10.7

(0.69)

Para cada espesor, letras diferentes indican diferencias estadsticas (p< 0,05) mediante prueba de Tuckey. ER: eliminacin total de residuos. PT: quema de residuos y rastra. PCR: conservacin de residuos y rastra. PC: conservacin de residuos. C: Idem PC sin reforestar, evoluciona a bosque secundario.

Recuperacin del CO del suelo

El empleo de la metodologa tradicional de laboratorio (WALKLEY-BLACK, 1934)

para la determinacin del CO solo recuper en promedio el 89.5 % del CO del suelo, con

variaciones desde un mnimo de 72.2% hasta el mximo del 96.7 %, indicando que la

aplicacin del mtodo Walkley-Black subestima en un 10% aproximadamente los niveles de

CO total. No se observ un patrn particular entre tratamientos y profundidad (Tabla 1).

Tabla 4: Recuperacin del CO del suelo (%-R ) mediante el mtodo de Walkey-Black.

Table 4: Soil organic C recovery (%-R) by Walkey-Black's methods.

ER PT PCR PCR C 0-5 cm 90,0 85,5 93,9 89,6 90,9

5-15 cm 87,8 92,6 91,2 85,6 87,6 R: {COwb (%)/COT (%)}*100

Con los porcentajes de recuperacin (R ) se calcul el factor de conversin (FC) del

CO obtenido por combustin hmeda COwb a CO combustin seca (COT), donde FC: 100/R.

Se obtuvo un FC de 1.12 para el espesor 0-5 cm y 1.13 en el espesor 5-15 cm y el rango de

variacin fue de 1.06 a 1.18.

La Figura 2 muestra la fuerte asociacin hallada entre ambos mtodos y la ecuacin

permite estimar los valores de COT a partir del mtodo tradicional de Walkey-Black. La




ventaja del empleo de este tipo de funciones es la obtencin del valor total de CO del suelo a

partir de un mtodo ms econmico.

y = 1,022x + 0,2385R2 = 0,9727

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

COwb (%)

CO

T (%

)

Figura 2: Relacin entre el carbono orgnico del suelo obtenido por Wakley- Black y el

COT obtenido por combustin seca.

Figure 2: Relation between the organic C obtained by Wakley- Black method and total

organic C obtained by dry combustion.

COT: carbono orgnico total determinado por combustin seca. COwb: carbono orgnico determinado por

combustin hmeda.

CONCLUSIONES

A los 9 aos de aplicados los tratamientos, las prcticas de manejo de residuos

afectaron el nivel de C y N del espesor 0-5 cm. Las concentraciones de COT y N fueron

negativamente afectadas por la eliminacin de residuos, particularmente en el tratamiento ER.

Si bien los tratamientos ER y PT siempre presentaron menores concentraciones de

COT y de N en relacin a los tratamientos con residuos, implantados nuevamente con pinos;

las diferencias no fueron significativas en algunos casos. Por el contrario, ambos parmetros

fueron estadsticamente diferentes cuando se compar los tratamientos sin residuos y los

tratamientos con residuos y con vegetacin del bosque secundario (Sin plantacin de pino).

La aplicacin de la tcnica tradicional (PT-testigo) no present cambios significativos en

comparacin a los sistemas con residuos en superficie en segunda rotacin. Los resultados

podran estar indicando que las diferencias entre los tratamientos se reducen con el tiempo




transcurrido desde la aplicacin de los tratamientos. Por lo tanto, se considera fundamental

continuar con las observaciones a efecto de corroborar si los cambios encontrados a mediano

plazo son atribuibles a los tratamientos o a variaciones interanuales de los parmetros

analizados.

El procedimiento de Walkley-Black subestima en un 10% los niveles de CO del suelo

en el sitio del experimento.

AGRADECIMIENTOS.

A APSA SA por su apoyo en la instalacin del ensayo. Al Sr. Otto Knebel por su

colaboracin en el muestreo de suelos.

BIBLIOGRAFIA

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LUPI, A.M. 2001. Evolucin de los compuestos orgnicos edaficos y sus relaciones en un

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VAN LEAR, D.H.; Kapeluck, P.R.; Carrol, W.D. 2000. Productivity of loblolly pine as

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WALKLEY, A.; Black, T.A. 1934. An examination of the Degtjareff methods for

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Efecto de Los Residuos Forestales Sobre El Carbono Organico y n Del Suelo

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