Relación Carbono-Nitrógeno en los agroecosistemas

16 octubre, 2019
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El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), presentó un informe que explica los efectos de la relación C:N de distintos rastrojos sobre el suelo y el ciclo de los nutrientes. Nos cuentan desde una perspectiva práctica cómo gestionar las coberturas para mantener una relación C:N óptima, que mantengan los microorganismos y la salud del suelo.

Introducción

La relación de carbono/nitrógeno (C:N) es una relación entre el contenido de carbono y de nitrógeno en una sustancia. Por ejemplo, una C:N de 10:1 significa que hay diez unidades de carbono por cada unidad de nitrógeno en la sustancia. Dado que la relación C:N en el suelo puede tener un efecto significativo en la descomposición de los rastrojos, la cobertura del suelo y el ciclo de nutrientes (predominantemente nitrógeno), es importante comprender estos índices cuando se planifican las rotaciones y el uso de cultivos de servicios en sistemas agrícolas.

Relación C:N microbianaAlimentación de los microorganismos del suelo

Los microorganismos del suelo tienen una relación C:N cercana a 8:1. Deben adquirir suficiente carbono y nitrógeno del ambiente en el que viven para mantener esa proporción de carbono y nitrógeno en sus cuerpos. Debido a que los microorganismos del suelo utilizan el carbono como fuente de energía, no todo el carbono que come un microorganismo del suelo permanece en su cuerpo; una cierta cantidad se pierde como dióxido de carbono durante la respiración. Para adquirir carbono y nitrógeno, un microorganismo del suelo necesita para mantenerse vivo (mantenimiento del cuerpo + energía) una dieta que tenga una  relación C:N cercana a 24:1 (ya que 16 carbonos los utilizan para obtener energía y 8 para mantenimiento). ¡Es esta relación C:N (24:1) la que gobierna el suelo!

Si se agregan al suelo productos como fardos de alfalfa (relación C: N de 25:1) (ver Tabla 1), los microorganismos del suelo lo consumirán de manera relativamente rápida, prácticamente sin exceso de carbono o nitrógeno. Los fardos tiene una relación casi perfecta de carbono/nitrógeno para los microorganismos.

¿Qué pasaría si agregáramos un producto con una relación C:N más alta (ver Tabla 1), como el rastrojo de trigo que tiene una C:N de 80:1? Debido a que el rastrojo de trigo contiene una mayor proporción de carbono/nitrógeno que los microorganismos del suelo, éstos tendrían que encontrar nitrógeno adicional para consumir el exceso de carbono del rastrojo. Este nitrógeno adicional deberá provenir de cualquier exceso de nitrógeno que esté disponible en el suelo. A medida que los microorganismos retienen el exceso de nitrógeno (proceso que llamamos inmovilización),se podría crear un situación de déficit de nitrógeno en el suelo hasta que algunos de ellos mueran, se descompongan y liberen el nitrógeno (proceso de mineralización) contenido en sus cuerpos, o alguna otra fuente de nitrógeno que esté disponible en el suelo.

Por el contrario, ¿qué pasaría si agregamos al suelo residuos con una relación C:N más baja, como un cultivo de servicio de Vicia Villosa en estado vegetativo con una C:N de 11:1?  Dado que la leguminosa contiene una relación baja de carbono/nitrógeno los microorganismos consumirán la leguminosa y dejarán el exceso de nitrógeno en el suelo. Este excedente de nitrógeno estará disponible para el cultivo, o para que los microorganismos lo utilicen para descomponer otros residuos.

En condiciones ideales, los materiales que se agreguen al suelo con una relación C:N mayor que 24:1, resultarán en un déficit temporal de nitrógeno (inmovilización), y aquellos con una relación C:N menor que 24:1 resultarían un superávit temporal de nitrógeno (mineralización). Esta es la razón por la cual las operaciones de compostaje se esfuerzan por lograr una mezcla de materiales con una relación C:N de aproximadamente 30:1 (para que los microorganismos residentes puedan descomponer fácilmente el compost dejando un poco de alimento para albergar a los microorganismos después de la aplicación de compost al suelo).

A continuación, examinemos las relaciones  C:N desde una perspectiva práctica para la producción de cultivos y la salud del suelo.

Efectos de la relación C:N de los residuos sobre el suelo

Cuanto más lábiles sean los residuos de los cultivos que consumen los microorganismos, menor será el tiempo durante el cual esos residuos cubrirán la superficie del suelo. Los rastrojos de cultivos en la superficie del suelo son importantes para proteger los agregados del suelo de la fuerza destructiva de las gotas de lluvia, conservando la humedad del suelo y proporcionando hábitat para artrópodos, que descomponen los rastrojos y comen semillas de malezas. Si bien es importante mantener la cobertura del suelo, también es esencial que esos los rastrojos se descompongan para liberar los nutrientes y formar la materia orgánica. Por lo tanto, es importante prestar atención a las proporciones C:N de los rastrojos para mantener la cobertura del suelo y al mismo tiempo permitir que esa cubierta finalmente se descomponga y se recicle.

Un cultivo de trigo proporciona una buena cobertura del suelo, ya produce una buena cantidad de residuos con una relación C:N relativamente alta (80:1) que se descompone de manera lenta. Sin embargo, un cultivo de este tipo no permite que los nutrientes del rastrojo estén disponibles para los microorganismos o las plantas del suelo. Al agregar un cultivo de relación C:N relativamente baja, como la Vicia Villosa (11:1), el nitrógeno estará disponible para los microorganismos del suelo, lo que les permitirá descomponer el rastrojo más rápidamente. Del mismo modo, una leguminosa daría como resultado una cobertura de suelo muy pequeña, ya que los microbios del suelo consumirían el rastrojo (C:N de 29:1) con rapidez, ya que no sería necesario mucho nitrógeno adicional para la descomposición de la residuo.

Efectos de la relación C:N en el ciclo de nutrientes

A partir de la discusión de las relaciones C:N y las coberturas del suelo, debería quedar claro que las opciones de manejo deben encontrar un equilibrio entre los rastrojos que cubren el suelo y el ciclo de nutrientes. Es necesario conocer las proporciones C:N de los cultivos para planificar rotaciones sustentables que mantengan la relación C:N de 24:1 que sostengan los microorganismos del suelo. La gestión de los rastrojos que cubren el suelo cuando un cultivo está en crecimiento requiere una planificación y experimentación para lograr un equilibrio adecuado. Si los cultivos con una proporción alta de C:N se realizan con demasiada frecuencia en la rotación, los residuos se acumularán en la superficie del suelo, y el nitrógeno para el crecimiento del cultivo puede ser escaso, a menos que se complemente con otras fuentes de nitrógeno. Esto puede dar como resultado un rendimiento deficiente de los cultivos en momentos en que los microorganismos del suelo retienen el nitrógeno mientras trabajan para descomponer los residuos de cultivos con una alta proporción de C:N.

Influencia de los cultivos de servicio

Los cultivos de servicio en una rotación de cultivos comerciales pueden ayudar a administrar la disponibilidad de nitrógeno y la descomposición de los rastrojos. Un cultivo de servicio  de relación C:N baja que contiene leguminosas (arveja, vicias, treboles , lupinos, medicagos, etc ) o brassicas (nabo, rábano, canola, colza o mostaza) puede seguir a un cultivo de relación C:N alta como maíz o trigo, para ayudar a que los residuos se descompongan, permitiendo que los nutrientes estén disponibles para el próximo cultivo. De manera similar, un cultivo de servicio de alta relación C:N que podría incluir centeno, ryegrass, avena o trigo, puede proporcionar cobertura de suelo después de un cultivo de baja proporción de residuos: C: N como la soja, pero se descomponen durante la próxima temporada de crecimiento para disponibilizar los nutrientes al siguiente cultivo.

Conclusión

Comprender las relaciones de carbono/nitrógeno de los rastrojos de los cultivos es fundamental para mantener la cobertura del suelo y el ciclado de los nutrientes. Proporcionar un hábitat de calidad para los microorganismos debe ser el objetivo de los productores interesados en mejorar la salud del suelo. El suelo es un sistema biológico que funciona tan bien como los organismos que lo habitan.

Fuente: http://cultivosdeservicios.agro.uba.ar/relacion-carbono-nitrogeno-en-los-agroecosistemas/

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