Descomposición de hojarascas y mineralización del nitrogeno de la materia orgánica del suelo bajo cuatro sistemas agroforestales, en Turrialba, Costa Rica

Abstract

Se estudió, durante el periodo de octubre de 1989 a junio de 1990, la tasa de descomposición, la liberación de nutrientes (N, P, K, Ca y Mg) y el cambio en la pared celular de la hojarasca natural, además de la mineralización del nitrógeno de la materia orgánica del suelo, en el experimento central “La Montaña”, Turrialba, Costa Rica. El estudio comprendió las parcelas agroforestales con cultivos perennes: café (Coffea arabica) asociado con árbole leguminosa de sombra, poró (Erythrina poeppiqiana); café con árbole maderable de sombra laurel (Cordia alliodora); cacao (Theobroma cacao) con poró y cacao con laurel, en un diseño de bloques completos al azar con parcelas divididas (“split plot”. café o cacao). Para el estudio de la descomposición de la hojarasca se utilizó el método de bolsas de descomposición de 60 x 60 cm, la malla superior con aperturas de 64 mm2 y la malla inferior de 1 mm2, donde se colocó hojarasca recién caída de cada una de las especies representantes del sistema, proporcional a la que se encuentra naturalmente en el campo de acuerdo con estudios anteriores. El tiempo durante el cual se realizó el experimento fue de ocho mese para la primera época (época húmeda) y de tres mese para la segunda epoca(epoca seca), con periodos de colectas que variaba en el primer mes cada 10 días, en el segundo mes cada 15 días, del tercero al sexto mes cada 30 días y a partir del sétimo mes cada 60 días. Para el estudio de la mineralización del nitrógeno de la materia orgánica del suelo se utilizó el método de incubación “in situ” con tubos de plástico de 75 mm (3”) de diámetro por 25 cm de largo. Las observaciones se efectuaron en cuatro periodos distintos: nov-dic/89; ene-feb; mar-abr y may-jun/90. La hojarasca del sistema cacao/ laurel presentó una descomposición lenta: a los 240 días de la primera época la pérdida fue apenas 32 por ciento del peso inicial, a los 90 días de la segunda época la pérdida fue de solamente 14 por ciento. La hojarasca de los sistemas cacao/poró, café/laurel y café/poró presentó pérdidas más rápidas: a los 240 días de la primera época fue de 47, 49 y 58 por ciento, respectivamente, y a las 90 días de la segunda época fue de 25, 37 y 42 por ciento, respectivamente. Los sistemas conservaron la misma tendencia de descomposición en las dos épocas. Aparentemente, los factores que contribuyeron más claramente a estas diferencias fueron las características físico-químicas de la hojarasca. En la primera época, fue la concentración inicial de pared celular, la tasa de descomposición fue inversamente proporcional a este valor. En la segunda época, probablemente el factor que más contribuyó fue la concentración inicial del nitrógeno, la tasa de descomposición fue directamente proporcional a este valor. En esta época no se midió la concentración de pared celular. En la primera época, el patrón de liberación de nitrógeno es similar y el de fósforo es mayor a la pérdida del peso seco. En la segunda época, el nitrógeno y el fósforo se liberaron más lentamente que la pérdida de peso seco. En ambas épocas, el calcio presentó patrón de liberación más lento que el peso seco, mientras que el potasio se liberó más rápidamente y el magnesio presentó un patrón similar a la pérdida de peso seco. En la mineralización del nitrógeno de la materia orgánica del suelo, se observó que al cabo de 30 días todo el amonio inicial existente en los sistemas es transformado en nitratos. Se observó una relación inversa entre la humedad del suelo y la mineralización. Sin embargo, el efecto de la humedad fue menos marcado que el del tipo de vegetación, ya que los sistemas con poró presentaron la mayor tasa de mineralización, a pesar de que la humedad en el suelo fue también mayor, que en los sistemas con laurel. La cantidad de nitrógeno disponible para las plantas, remanente en el suelo, fue también mayor en los sistemas con poró.

The decomposition rate, nutrient release (N, P, K, Ca and Mg) and cell wall change of natural leaf litter, as well as nitrogen mineralization of soil organic matter, were studied during the period from October 1989 to June 1990 in the central experiment "La Montaña", Turrialba, Costa Rica. The study included agroforestry plots with perennial crops: coffee (Coffea arabica) associated with leguminous shade tree, poro (Erythrina poeppiqiana); coffee with timber shade tree laurel (Cordia alliodora); cocoa (Theobroma cacao) with poro and cocoa with laurel, in a randomized complete block design with split plots ("split plot". coffee or cocoa). For the study of leaf litter decomposition, the method of decomposition bags of 60 x 60 cm was used, the upper mesh with openings of 64 mm2 and the lower mesh of 1 mm2, where freshly fallen leaf litter of each of the species representing the system was placed, proportional to that found naturally in the field according to previous studies. The time during which the experiment was carried out was eight months for the first season (wet season) and three months for the second season (dry season), with collection periods that varied in the first month every 10 days, in the second month every 15 days, from the third to the sixth month every 30 days and from the seventh month onwards every 60 days. For the study of nitrogen mineralization of soil organic matter, the "in situ" incubation method was used with plastic tubes 75 mm (3") in diameter and 25 cm long. Observations were made in four different periods: Nov-Dec/89; Jan-Feb; Mar-Apr and May-Jun/90. The leaf litter of the cocoa/laurel system showed a slow decomposition: at 240 days of the first period the loss was only 32% of the initial weight, at 90 days of the second period the loss was only 14%. The leaf litter of the cocoa/poro, coffee/laurel and coffee/poro systems showed faster losses: at 240 days of the first season it was 47, 49 and 58 percent, respectively, and at 90 days of the second season it was 25, 37 and 42 percent, respectively. The systems retained the same decay trend in the two epochs. Apparently, the factors that most clearly contributed to these differences were the physicochemical characteristics of the litter. In the first epoch, it was the initial cell wall concentration; the rate of decomposition was inversely proportional to this value. In the second epoch, probably the most important contributing factor was the initial nitrogen concentration; the decomposition rate was directly proportional to this value. Cell wall concentration was not measured in this epoch. In the first epoch, the pattern of nitrogen release is similar and that of phosphorus is greater than the loss of dry weight. In the second epoch, nitrogen and phosphorus were released more slowly than dry weight loss. In both epochs, calcium presented a slower release pattern than dry weight, while potassium was released more rapidly and magnesium presented a pattern similar to dry weight loss. In the mineralization of nitrogen from soil organic matter, it was observed that after 30 days all the initial ammonium in the systems was transformed into nitrate. An inverse relationship between soil moisture and mineralization was observed. However, the effect of moisture was less marked than that of vegetation type, since the systems with poro presented the highest mineralization rate, despite the fact that soil moisture was also higher than in the systems with laurel. The amount of plant-available nitrogen remaining in the soil was also higher in the systems with poro.