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Biogeoquímica del fósforo en el suelo: Optimización de criterios para un uso agronómico eficiente y ambientalmente aceptable de un recurso no renovable

  • Autores: Ramiro Recena Garrido
  • Directores de la Tesis: Antonio Delgado García (dir. tes.)
  • Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2016
  • Idioma: español
  • Número de páginas: 204
  • Títulos paralelos:
    • Biogeochemistry of phosphorus in soil: Optimization criteria for an efficient and environmentally acceptable agronomic use of a nonrenewable resource
  • Tribunal Calificador de la Tesis: María del Carmen Campillo García (presid.), Luis Andreu Cáceres (secret.), Fernando Gil Sotres (voc.), Joao Felipe Coutinho Mendes (voc.), José Torrent Castellet (voc.)
  • Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
  • Materias:
  • Enlaces
    • Tesis en acceso abierto en:  TESEO  Idus 
  • Resumen
    • Una cuestión relevante para gestionar de manera precisa la fertilización fosfatada es estimar el fósforo (P) disponible para las plantas en el suelo, que se define como la cantidad de P presente en el suelo que puede ser utilizado por las plantas en cultivos sucesivos hasta que aparecen evidentes síntomas de deficiencia de P en el cultivo. Se puede suponer que hay una necesidad de aplicar este nutriente al suelo cuando la liberación de P desde la fase sólida no mantiene una concentración de P lo suficientemente alta para mantener la adsorción de P por las plantas. Este P disponible para la planta se evalúa normalmente utilizando los denominados "índices de disponibilidad de P" o "Tests de P en suelo" (SPT). Sin embargo, la exactitud de estos diferentes métodos aplicados a suelos con propiedades muy diferentes puede ser limitada y con frecuencia se observan malas relaciones entre los índices de disponibilidad de fósforo, tales como P Olsen, y la absorción de fósforo por las plantas.

      Un uso eficiente de fósforo en la agricultura se debe basar en una estimación precisa del fósforo biodisponible en los suelos. En esta Tesis Doctoral, centrada en suelos de ambientes mediterráneos, el P Olsen se tomará como referencia para el SPT.

      En el primer capítulo de esta Tesis Doctoral, se hizo una introducción general al problema de P en la agricultura, con información sobre su importancia como recurso no renovable y estratégico necesario en la agricultura. En este capítulo, se definieron los objetivos de esta Tesis Doctoral, todo enfocado a un uso sostenible de P en la agricultura.

      En el segundo capítulo, se estudiaron los factores que afectan a la precisión del P Olsen como índice de disponibilidad del nutriente. Con este fin, se llevó a cabo un experimento de agotamiento de P en 17 suelos representativos de ámbito Mediterráneo. Se utilizaron para cada suelo dos muestras que diferían ampliamente en el valor de P , llamadas "high -P" y "low -P". El suelo se mezcló con arena de sílice para tener1 mg de P como P-Olsen por maceta. Por lo tanto, la proporción de P no disponible (inorgánico u orgánico) con respecto al P-Olsenen maceta fue mayor para las muestras "low-P" que para las muestras "high-P". En las muestras "high-P”, la absorción de P por los cultivos (pepino) aumentó con el aumento del factor de afinidad de la fase sólida, estimado desde las curvas de absorción de P (R 2 = 0,76; P <0,001) y con el incremento de la capacidad de adsorción de P del suelo, estimada como concentración de Fe en óxidos en los suelos (R 2 = 0,56; P <0,001). Por otro lado, en las muestras "low -P", la actividad fosfatasa orgánico total en la rizosfera y el P orgánico contribuyó a explicar la absorción de P por los cultivos (R 2 = 0,37, P <0,01).

      Estos resultados revelaron que ambos factores, el P orgánico y la actividad hidrolítica en rizosfera tienen implicaciones en la explicación de la disponibilidad de P para las plantas cuando la proporción de P orgánico con respecto al Olsen P es alto (muestras “low-P”). Por otra parte, las propiedades físicas y químicas que controlan la dinámica del P inorgánico juegan un papel importante en la absorción de P en las muestras ”high-P”.

      El tercer capítulo de la presente Tesis Doctoral se centró en la identificación de las propiedades del suelo que afectan a los valores críticos del P-Olsen por debajo del cual se puede esperar una respuesta por parte de los cultivos a la fertilización fosfatada. Hay evidencias recientes de que, incluso en los suelos donde se recomienda un SPT dado como el P-Olsen, los valores umbral para dicho SPT pueden variar ampliamente. Esto afecta de manera significativa a la precisión del método.

      Sobre la base de las propiedades del suelo que afectan a los valores críticos de P Olsen, se han propuesto modelos para la estimación precisa de los valores de umbral en la interpretación del Olsen como SPT para suelos representativos de ámbito mediterráneo. Esto es básico para la identificación de los suelos que pueden responder a la aplicación de P en zonas geográficas donde se recomienda este SPT.

      Los valores críticos para P Olsen y P en la solución del suelo estimada por una extracción con CaCl 2 0,01 M variaron ampliamente entre los suelos. Ambos índices se correlacionaron positivamente entre sí (P <0.001).

      El contenido de arcilla fue la propiedad del suelo que afectó en mayor grado a los valores críticos de P Olsen, explicando un 60% de la variación (P <0.001). En general, los valores umbral de P Olsen disminuyeron con el aumento de la capacidad tampón (estimado con las isotermas de adsorción a 1 mg P L -1 ) y la capacidad de sorción de P (estimado como Fe en óxidos de Fe o arcilla). Los valores umbral para el P Olsen se pueden predecir en los suelos estudiados con regresiones múltiples que contemplan el contenido de arcilla, pH y actividad de la fosfatasa en la rizosfera (R 0.87, P <0.001); cuando sólo el pH y la arcilla se tuvieron en cuenta, se explicó el 81% de variación (P <0,001), con una media del error absoluto de 1.12. Esto significa que un solo modelo basado en el pH y el contenido de arcilla pueden estimar con precisión los valores de críticos en los suelos estudiados. En el caso de valores de umbral de P CaCl2 puede estimarse como una función de la arcilla y la proporción de Fe en forma cristalina con respecto a la de los óxidos de Fe cristalinos (R Además, las predicciones exactas de valores de umbral de P CaCl2 2 = 0.57, P <0.001).

      pueden ser también obtenidos basándose en múltiples regresiones con el pH y el P hidrolizable por fitasa de algunas fracciones de P. Se puede concluir que, en el grupo de los suelos estudiados, las propiedades del suelo relacionadas con la capacidad tampón de P de los suelos son las más relevantes a la hora de explicar los valores de umbral para ambos SPT analizados. Sin embargo, cabe destacar la contribución de factores relacionados con el P orgánico que afectan a los valores umbral.

      El cuarto capítulo de esta tesis doctoral tenía como objetivo definir los métodos más precisos para estimar el P disponible total para la planta (TAP). Para ello, se estudiaron diferentes métodos de extracción de P: (i) P Olsen, (ii) concentración de P en 0.01 MCaCl 2 , (iii) 0.27 MNa citrato + 0.11 M NaHCO 3 (CB), (iv) las dos primeras extracciones del fraccionamiento secuencial de Ruiz el al., (1997) (NaOH +CB), (v) 2 = extracción con resinas de intercambio aniónico (AER) en forma de Cl valores para el P total disponible (TAP) en suelo se obtuvieron de un ensayo de agotamiento de P en suelo mediante cultivos sucesivos. El TAP se relacionó significativamente con HCO 3 - AER pero también con Cl -_ AER (R 2 - y HCO 3 .

      Los = 87% y 77%, respectivamente). Además, la varianza del TAP explicada por Cl-AER aumentó hasta el 86% cuando el P hidrolizable por fitasa en extractos NaOH y CB se tuvo en cuenta.

      Las AERs han demostrado ser sensibles no sólo al factor cantidad en el suelo (Q), sino también la capacidad tampón (BC) .Cuando el P Olsen se consideró como la única variable predictiva, explicó solamente un 53% de la variación del TAP (valor medio para el trigo y girasol, P < 0.001). Cuando la relación de Fe capacidad tampón (BC) también se incluyeron como variables de predicción en el modelo, la varianza explicada por el P Olsen aumentó a 69 y 61%, respectivamente (P < 0.001). Cuando la arcilla y CCE se incluyeron en el modelo predictivo con P Olsen, la varianza explicada aumentó hasta el 80%. En general, mejores resultados se obtuvieron con AERs que con P Olsen u otra simple extracción química, y se explicó por su mejor relación con la mayoría de las propiedades del suelo que condicionan el TAP.

      En el quinto capítulo de la presente Tesis doctoral, se estudiaron las formas de P orgánico y su potencial contribución al P disponible para las plantas en suelos mediterráneos. El P orgánico es el aspecto menos comprendido del ciclo P en los suelos, sobre todo en tierras áridas y semiáridas. El estudio se llevó a cabo por espectroscopia de resonancia magnética nuclear de 31 P ( 31 ca /Fe cbd P NMR) en extractos de NaOH-EDTA. De la colección del suelo utilizado en el estudio descrito en el capítulo 1, se seleccionaron ocho suelos mediterráneos representativos, y para cada suelo, se estudió una muestra "low-P" y "high-P". La concentración de P orgánico en muestras "high -P" y las "low -P" no fue significativamente diferente. Además, la concentración de monoésteres ortofosfato y su contribución relativa al P extraído o al OP con y la respecto al método de combustión seca, no fue significativamente distinto entre las muestras "high-P" y las "low-P". Los monoésteres fueron la fracción dominante del OP, representando la mitad del total del OP. Las diferencias en monoésteres fosfatos entre las muestras "high-P" y las "low-P" de suelo, aumentó con el aumento de las diferencias en P Olsen entre ambos tipos de muestra (R 2 = 0.61, P <0.05). El ratio mono/diésteres tendió a aumentar con el aumento de P Olsen en el suelo (R <0,01). Los monoésteres y los inositoles-6-P (IP 6 2 = 0,49; P ), expresados como proporción del OP, aumentó con el aumento del P Olsen en el suelo en viñedos y olivares, donde casi no se produce la acumulación de residuos del cultivo. Todos estos resultados revelan que, en condiciones de deficiencia de P, se puede esperar hidrólisis de estas formas de OP y potencial contribución al suministro de P para las plantas. Myo-IP se estabiliza por adsorción, tal como se vislumbra por su relación positiva con la proporción de Fe en óxido con respecto al contenido de arcilla y su decreciente concentración en el suelo con el aumento del pH. Por otro lado, la precipitación de los fosfatos de Ca puede explicar la retención de otros estereoisómeros de IP suelos.


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