13.4 Disponibilidad de nutrientes y distribución del agua en los suelos

Bajo muchas condiciones climáticas la disponibilidad de nutrientes en el suelo superficial declina más ó menos abruptamente durante el periodo de crecimiento debido a que el contenido de agua en el suelo se vuelve un factor limitante para la entrega de nutrientes hacia la superficie radical. Como lo ha mostrado Fox & Lipps (1963) bajo estas condiciones ~3% de la masa radical total de alfalfa toma del subsuelo más del 60% de la toma total de nutrientes. El bajo contenido de agua en el suelo en el suelo superficial también deteriora la elongación y, de este modo, disminuye adicionalmente la toma de nutrientes, aunque parte de estos efectos negativos en la D_e y en la elongación radical pueden ser compensados mediante el realce del desarrollo de pelos radicales en los suelos secos (Sección 14.6). Se ha demostrado en dos años sucesivos, el efecto del suministro de agua en la distribución radical, por ejemplo, de la cebada de primavera. En el primer año, con una alta lluvia (82 mm) sucediendo un mes después de la siembra, en 2 meses después de la siembra más del 70% de la masa total radical se encontró en el suelo superficial (2.5-12.5 cm.) y solo ~10% de las raíces habían penetrado más profundo que 22.5 cm; en contraste, en el siguiente año, con una inadecuada lluvia (24 mm.) durante el primer mes después de la siembra, los valores correspondientes de la distribución de la masa radical fueron cerca del 40% y 30%, respectivamente.  Este tipo de cambio en la distribución radical tiene importantes consecuencias para la toma de nutrientes a partir de los varios horizontes del suelo. En trigo de primavera cultivado en Luvisols, en promedio ~50% del potasio total tomado tardíamente en el periodo de crecimiento es derivado a partir del subsuelo, pero dependiendo de la lluvia durante el periodo de crecimiento el porcentaje puede variar entre el ~60% en un año seco y ~30% en un año húmedo. Dentro de un año dado (húmedo ó seco) la importancia relativa de la toma de potasio desde el subsuelo también depende mucho de la densidad de longitud radical en el suelo superficial (Fig. 13.10). A partir de pruebas a gran escala sobre la distribución de la longitud radical en varios cultivos de cereales (Fig. 13.9), combinado con las medidas de potasio intercambiable y con la consideración del balance hídrico climático en una localidad dada, se han establecido modelos que predicen adecuadamente la entrega del potasio a las raíces de cultivos cereales.

Fig 13.10 Toma estimada de potasio en trigo de primavera en floración a partir de un Luvisol (derivado de loes) a diferentes densidades de enraizado en el suelo superficial, y en años con diferentes contenidos de humedad en el suelo. (Wessolek & Gáth, 1989)

En principio la toma de fósforo a partir de los diferentes horizontes del suelo debe también responder similarmente, ó aún más notablemente, a las diferencias en la distribución de la humedad en el suelo dentro del perfil del suelo. Como se muestra en la Tabla 13.12, a pesar del mucho mayor nivel de fósforo extraíble (“disponible”) en el suelo superficial, bajo condiciones de poca ó erráticas lluvias durante el periodo de crecimiento, en las últimas etapas de crecimiento entre el 30 y el 40% del fósforo total tomado por el cultivo de trigo de primavera viene del subsuelo.

Para la predicción del suministro de nitrógeno en forma de nitrato desde el suelo superficial y del subsuelo la situación es algo diferente de la del potasio y fósforo. El transporte del nitrato por flujo másico puede contribuir considerablemente a la entrega total hacia la superficie radical.  Sin embargo, a menos que una alta concentración de nitrato sea mantenido en la solución del suelo mediante la aplicación de fertilizantes durante el periodo de crecimiento, cambian más que notablemente las proporciones relativas del nitrato suplido por flujo másico y por difusión, ya que en los suelos es usualmente bajo que el poder buffer para el nitrato, excepto en suelos con alto potencial de nitrógeno orgánico fácilmente mineralizable. La concentración del nitrato es usualmente alta en el suelo superficial empezando el periodo de crecimiento pero declina rápidamente después de ella como un resultado de su toma por la planta. En trigo de primavera el cambio en la concentración de nitrato en la solución del suelo está correlacionado con una declinación en la cantidad del nitrato suplido por flujo másico y un incremento en el suministro vía difusión, la cual entonces suministra más del 50% del nitrato total.

Para remolacha azucarera durante todo el periodo de crecimiento es aún menor el suministro por flujo másico, en promedio 32 kg. nitrógeno nitrato, comparando con 181 kg. suplidos por difusión. Un estudio en el curso del tiempo (Fig. 13.11) demuestra que el suministro por flujo másico está restringido al periodo inicial de crecimiento; durante este tiempo, el nitrato es tomate desde el suelo superficial, el cual tiene una gran concentración de nitrato en la solución del suelo. Después de eso, el se agota el nitrato en el suelo superficial, y por proliferación radical en el subsuelo el nitrato es suplido exclusivamente por difusión. Este ejemplo ilustra que los datos promedios sobre la contribución del flujo másico y difusión (así como de los diferentes horizontes del suelo) al suministro total no reflejan la realidad. Los modelos de simulación para predecir la toma de nutrientes en plantas cultivadas en campo tienen por lo tanto que tomar en cuenta la dinámica de los nutrientes en espacio y tiempo así como con especie vegetal y genotipo dentro de especie. En maíz, por ejemplo, existen considerables diferencias genotípicas en el grado de agotamiento del nitrato en el subsuelo; estando la agotamiento en la emergencia de la seda correlacionado positivamente con las densidades de longitud radical en el subsuelo.

Fig. 13.11 Tasa de toma del nitrato y entrega por difusión a plantas de remolacha azucarera en función de la profundidad del suelo (cm.) y del tiempo. Suelo: Luvisol derivado de loes. (En base a Strebel et al., 1983.)

家