la materia organica y el nitrogeno mineralizado, para los

LA MATERIA ORGANICA Y EL NITROGENO MINERALIZADO,
PARA LOS SUELOS DEL TERRITORIO MEXICANO Y AREAS
AGRICOLAS DE LOS DISTRITOS DE RIEGO
Organic Matter And Nitrogen Mineralized for Mexican Land Soils and Agricultural Areas of
Irrigation Districts.
Miguel Rivera González 1, Ramón Trucios Caciano 1, Juan Estrada Avalos 1,
Gerardo Delgado Ramírez 1 e Hilario Macías Rodríguez1
Investigadores del CENID-RASPA, INIFAP, km 6.5 Margen Derecha Canal Sacramento, CP-35140,
Gómez Palacio, Dgo. México, e-mail: rivera.miguel@inifap.gob.mx
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RESUMEN
El presente trabajo tuvo como objetivo principal obtener
la distribución de la materia orgánica y el nitrógeno orgánico
mineralizado, para las áreas agrícolas de los distritos de riego
del país. Los mapas de información se generaron a partir de
la base de datos levantados en campo por el INEGI para la
serie II de edafología a una escala 1:250,000. De esta se tomaron los valores georeferenciados de materia orgánica y los
porcentajes de arena y arcilla. Para la estimación del nitrógeno orgánico mineralizado, se utilizo la ecuación propuesta por
Castellanos et al. (2005) y para la estimación de la densidad
aparente la ecuación de Rawls (1983). Se concluye que de la
superficie total del área agrícola de los distritos de riego, el 85.9
% la representan los suelos con muy bajo y bajo contenido de
materia orgánica, los cuales se localizan principalmente en la
zona norte y norte centro del país, donde la precipitación pluvial media mensual histórica varia en un rango de 50 a 500
mm (CNA, 2008). Se estimó una superficie de 35,086.7 km2
de suelos agrícolas, donde la aportación del nitrógeno orgánico
mineralizado en una hectárea y un ciclo de cultivo, es del orden
de 0 a 29.7 Kg de N Ha-1, esta superficie representa el 75 % del
total del área agrícola de los distritos de riego del país.
Palabras clave: distritos de riego, mapas, materia orgánica.
SUMMARY
The present work had as main objective to obtain the distribution of organic matter and mineralized organic nitrogen to
agricultural areas of the country’s irrigation districts. The maps
containing the information from the field database raised by
INEGI for the Edaphology Series II at a 1:250,000 scale. From
this were taken the georeferenced values ​​of organic matter
and the percentages of sand and clay. To estimate the mineralized organic nitrogen, it was used the equation proposed by
Castellanos et al. (2005), and for estimating the bulk density
the Rawls equation was used. We conclude that from the total
area of agricultural irrigation districts, 85.9% presents low and
very low organic matter content, which are located mainly in the
north and north-central area of the country where the historical monthly average rainfall varies in the range of 50-500 mm
(CNA, 2008). It was estimated a surface of 35,086.7 km2 surface of agricultural soils, where the contribution of mineralized
organic nitrogen in a hectare and a crop cycle is of the order of
0 to 29.7 kg N Ha-1, which represents 75% of total agricultural
area of the country’s irrigation districts.
Keywords: irrigation districts, maps, organic matter.
INTRODUCCIÓN
Los suelos agrícolas tienen una reserva de nitrógeno orgánico en forma de humus y compuestos muy estabilizados
de lenta mineralización. Aproximadamente un 98 ó 99% de
este nitrógeno no está disponible para el cultivo, únicamente
la cantidad que se mineraliza durante el ciclo del cultivo es la
que pasa a formas disponibles. Se puede considerar como un
valor razonable un 1% de mineralización del nitrógeno orgánico durante un ciclo de cultivo (Castellanos et al., 2005). En la
mayoría de los suelos, el contenido hídrico, y la temperatura
son los factores ambientales más importantes que controlan la
mineralización neta de nitrógeno a partir de la materia orgánica (Rodrigo et al., 1997), estos factores presentan una fuerte
interacción sobre la tasa de mineralización neta de nitrógeno
(Zak et al., 1999; Quemada y Cabrera, 1997). Hay estudios que
muestran una disminución de la mineralización neta de N a
medida que el contenido de agua del suelo se aproxima a saturación (Drury et al., 2003), dicha disminución aparentemenAGROFAZ
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te se debe a un decremento en la disponibilidad de oxigeno
(Linn y Doran, 1984). La estimación o determinación del nitrógeno mineralizado a partir de la materia orgánica es de gran
importancia para el cálculo del nitrógeno disponible del suelo y
la dosis o necesidad de nitrógeno del cultivo. Se han obtenido
ecuaciones que relacionan la mineralización de nitrógeno relativa con la temperatura (Kirschbaum, 1994) y con el contenido
de agua relativo del suelo. Otra alternativa para la estimación
del nitrógeno mineralizado de la materia orgánica es asumir un
porcentaje de mineralización, un porcentaje del carbono orgánico de la materia orgánica, una relación carbono/nitrógeno,
la densidad aparente del suelo, y la profundidad o estrato de
suelo considerado (Castellanos et al., 2005). El disponer de
mapas de fertilidad de los suelos es de gran importancia con
fines de planeación de la investigación en el área de fertilidad
de suelos y nutrición de cultivos. Al respecto se han realizados
algunos esfuerzos en los que se han generado mapas de
la distribución de suelos con un contenido de materia orgánica
menor del 1%(CONAZA, 1993); sin embargo, son escasos o
nulos los trabajos alusivos a las aéreas agrícolas de los distritos
de riego del país. Considerando esta problemática se planteó
el presente trabajo de investigación cuyo objetivo principal fue
cuantificar y establecer la distribución de la materia orgánica y
nitrógeno orgánico mineralizado para las áreas agrícolas de los
distritos de riego del país.
El nitrógeno orgánico mineralizado se estimó utilizando el
procedimiento descrito por Castellanos et al., (2005). En este
procedimiento se asume una tasa de mineralización del nitrógeno orgánico del 1%, que la materia orgánica está constituida
por un 55% de carbono orgánico, una relación C/N de 10: 1,
una superficie de suelo de una hectárea y una profundidad de
este de 30 cm. Este procedimiento es descrito por la fórmula
siguiente:
Nm= (((m.o *0.55) * (3,000,000)*Da))/100)*0.001
Donde:
Nm= Nitrógeno mineralizado a partir de la materia orgánica,
en un ciclo de cultivo (Kg Ha-1)
m.o.= materia orgánica (%)
Da = densidad aparente del suelo (g cm-3)
Debido que el procedimiento anterior considera la densidad aparente del suelo, para la estimación de esta, se utilizó
la ecuación propuesta por Rawls, (1983) la cual se presenta
a continuación:
Da = 100/ ((m.o./Dmo) + ((100-m.o.)/Dmin))
Donde:
Da= es la densidad aparente del suelo (g cm-3)
MATERIALES Y MÉTODOS
m.o. = la materia orgánica del suelo (%)
Una de las primeras actividades del presente estudio fue
obtener el mapa de las áreas agrícolas de los distritos del país,
la cual se llevó a cabo de acuerdo a la metodología descrita
por Rivera et al. (2012). Posteriormente se recurrió a la base
de datos levantados en campo por el INEGI para la serie II de
edafología a una escala de 1:250,000 que se realizó a través de
puntos de verificación de las unidades edafológicas, tomando
de esta los valores de los porcentajes de materia orgánica,
arena y arcilla. Esta base de datos consta de 16,051 puntos
de muestreo, sin embargo no todos tuvieron datos de la información que se utilizó, por lo anterior fue necesario realizar una
depuración para finalmente obtener 10,648 puntos.
Dmo= densidad de la materia orgánica = 0.224 g cm-3
Se utilizo el método interpolador Kriging, el cual es un procedimiento geoestadistico avanzado que genera una superficie
estimada a partir de un conjunto de puntos dispersos con valores. Kriging es un estimador lineal insesgado y busca generar
superficies continuas a partir de puntos discretos. Asume que
la media, aunque desconocida, es constante y que las variables
son estacionarias y no tienen tendencias. Este procedimiento
de interpolación se basa en un análisis previo de la auto correlación espacial de la variable en donde se asume que la distancia
o dirección entre los puntos muestrales refleja la correlación espacial y que esta se puede usar para explicar la variación en la
superficie (Moreno, 2008). Los porcentajes de materia orgánica
fueron clasificados en cinco categorías como lo establece la
norma oficial mexicana NOM-021(2000).
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Dmin= densidad de la fracción mineral (g cm-3), la cual se calcula a partir de los porcentajes de arena y arcilla.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Materia orgánica
En la Figura 1 se presenta la distribución de la materia orgánica del suelo para los primeros 30 cm de profundidad. Los
suelos clasificados como muy bajos en materia orgánica (<
0.5%) y bajos (0.6 al 1.5%) predominan en la parte norte y norte centro del país, mientras que los suelos clasificados con alto
(3.6 - 6.0 %) y muy alto (> 6%) contenido de materia orgánica,
se localizan en la parte centro y sur del país. Los suelos clasificados en el rango de muy bajo y bajo contenido de materia
orgánica se presentan en áreas donde la precipitación pluvial
media mensual histórica varia en un rango de 50 a 500 mm
mientras que en el rango de los 500 a 1500 mm se desarrollan
los suelos clasificados con alto y muy alto contenido de materia orgánica (CNA, 2008).
RELACION AGUA-SUELO-PLANTA
Figura 1.- Distribución de la materia orgánica, para los suelos del territorio mexicano y distritos de riego del país.
En esta Figura las áreas delimitadas con color negro corresponden a áreas agrícolas de los distritos de riego del país;
debido a que se manejó una escala de 1:250,000 y en esta no
se puede apreciar la distribución de los contenidos de materia
orgánica para las área agrícolas de los distritos de riego, en el
Cuadro 1 se presentan las superficies que representan cada
clasificación, en las áreas agrícolas de los distritos de riego no
se presentan los suelos clasificados con alto y muy alto conte-
nido de materia orgánica, los distritos de riego ocupan una superficie de 53,997.4 Km2, de estos 46,805.9 km2 corresponden
a las áreas agrícolas. En estas áreas los suelos clasificados
con bajo contenido de materia orgánica (0.6- 1.5 %) ocupan
una superficie de 23,906.8 Km2 que representa un 51 % del
área agrícola, los suelos con muy bajo contenido de materia
orgánica, representan el 34.9% y un 14.1 % corresponden a
suelos con un contenido medio de materia orgánica.
Cuadro1.- Clasificación de los suelos en base a su contenido de materia orgánica y la superficie que ocupan de
las áreas agrícolas de los distritos de riego.
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AGROFAZ VOLUMEN 13 NÚMERO 1 2013
Nitrógeno orgánico mineralizado.
En la figura 2 se muestra la distribución de los valores del
nitrógeno orgánico mineralizado en una hectárea para un ciclo
de cultivo. Los valores se clasificaron en cinco rangos o categorías de 0 a 14.5 kg Ha-1, de 14.6 a 29.7, de 29.8 a 50.9, de
51.0 a 82.4 y de 82.5 a 212 Kg Ha-1. Predomina los valores de
nitrógeno en un rango de 0 a 14.5 y 14.6 a 29.7 Kg Ha-1 en la
zona norte y norte centro del país, mientras que los valores más
altos de 51 a 82.4 y de 82.5 a 212 Kg Ha-1 se distribuyen en las
zonas centro y sur del país.
Figura 2.- Distribución del nitrógeno orgánico mineralizado para los suelos del territorio mexicano y distritos de
riego del país.
En el Cuadro 2 se presenta la superficie que representa
cada categoría para las aéreas agrícolas de los distritos de riego, los valores de nitrógeno clasificados como muy bajo y bajo
representan el 75 % del área agrícola de los distritos de riego,
los suelos con contenido de nitrógeno medio, ocupan el 22.3 %
y las categorías alto y muy alto únicamente representan el 2.7
% del área agrícola de los distritos de riego.
Cuadro 2.- Clasificación de los suelos en base a su contenido de nitrógeno orgánico mineralizado y superficie
que representa de las áreas agrícolas de los distritos de riego.
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RELACION AGUA-SUELO-PLANTA
CONCLUSIONES
De la superficie total del área agrícola de los distritos de
riego, el 85.9 % la representan los suelos con muy bajo y bajo
contenido de materia orgánica, los cuales se localizan principalmente en la zona norte y norte centro del país, donde la precipitación pluvial media anual histórica varia en un rango de 50
a 500 mm. Se estimó un superficie de 35,086.7 Km2 de suelos
agrícolas, donde la aportación del nitrógeno orgánico mineralizado en una hectárea y un ciclo de cultivo, es del orden de 0 a
29.7 Kg de N Ha-1, esta superficie representa el 75 % del total
del área agrícola de los distritos de riego del país.
LITERATURA CITADA
Castellanos R. J.Z., Cueto W. J.A, Macías C. J., Salinas G. J.R.,
Tapia V. L.M., Cortes J. J.M., González A. I.J., Mata V.H,
Mora G. M., Vásquez H. A., Valenzuela S. C. y Enríquez R.
S.A. 2005. La fertilización de los cultivos de maíz, sorgo y
trigo en México. SAGARPA, INIFAP. 44 pag.
Comisión Nacional del Agua (CNA). 2008. Plan nacional hídrico
2007-2012. 158 pag.
CONAZA. 1993. Plan de acción para combatir la desertificación
en México (PACED-MEXICO). Saltillo Coahuila México pag.
160.
Drury C. F.,T. Zhang y B.D. Kay. 2003. The non-limiting and
least-limiting water ranges for soil N mineralization: Measurement and effects of soil texture, compaction and legume
residue addition. Soil Sci. Soc. Am. J. 67: 1388-1404.
Kirschbaum M.U. 1994. The temperature dependence of soil
organic matter decomposition, and the effect of global warming on soil organic C storage. Soil Biol. Biochem. 27:753760.
Linn D.M. y J.W. Doran. 1984. Effect of water-filled pore space
on carbon dioxide and nitrous oxide production in tilled and
notilled soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 48 : 1667-1672.
Moreno J., A. 2008. Sistemas y análisis de la información
geográfica. Manual de autoaprendizaje con Are Gis. 2°
Edición. AlfaomegaRa-Ma. 940 pag.
NOM. 2000. Norma oficial Mexicana (NOM-021-SEMARNAT-2000). Que establece las especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelo, estudios, muestreo
y análisis.
Quemada M. y M.L. Cabrera. 1997. Temperature and water effects on nitrogen mineralization from surface-applied cover
crop residues. Plant and Soil 189:127-137.
Rawls J.W.1983. Estimating soil bulk density from particle size
analysis and organic matter content. Soil Science. Vol 135
N° 2 pag. 123-125.
Rivera G.M., J. Cerano P., R. Trucios C., J.C. Rios S.y J. Estrada A. 2012. Actualización de la frontera agrícola en los
distritos de riego a nivel nacional. AGROFAZ, Vol. 12 N° 3,
pag. 67-72.
Rodrigo A., S. Recous, C. Neel y B. Mary.1997. Modelling temperature and moisture effects on C-N transformations in
soil:comparison of nine models. Ecol. Model 102: 325-339.
Zak D.R., W.W. Holmes, N.W. MacDonal y K.S. Pregitzer.1999.
Soil temperature matric potential and kinetics of microbial
respiration and nitrogen mineralization. Soil Sci.Soc. Am. J.
63:575-584.
AGROFAZ
111