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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

1Investigadores del CENID-RASPA, INIFAP, km 6.5 Margen Derecha Canal Sacramento, CP-35140, Gómez Palacio, Dgo. México, e-mail: rivera.miguel@inifap.gob.mx

RESUMENEl 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 to-maron los valores georeferenciados de materia orgánica y los porcentajes de arena y arcilla. Para la estimación del nitróge-no 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 plu-vial 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 orgá-nica.

SUMMARYThe present work had as main objective to obtain the dis-

tribution 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 mine-ralized 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 histori-cal monthly average rainfall varies in the range of 50-500 mm (CNA, 2008). It was estimated a surface of 35,086.7 km2 sur-face 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.

INTRODUCCIÓNLos suelos agrícolas tienen una reserva de nitrógeno or-

gánico 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 orgáni-co 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 orgáni-ca (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 sa-turación (Drury et al., 2003), dicha disminución aparentemen-

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te se debe a un decremento en la disponibilidad de oxigeno (Linn y Doran, 1984). La estimación o determinación del nitró-geno 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 relati-va 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 orgá-nico 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.

MATERIALES Y MÉTODOSUna 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 infor-mación que se utilizó, por lo anterior fue necesario realizar una depuración para finalmente obtener 10,648 puntos.

Se utilizo el método interpolador Kriging, el cual es un pro-cedimiento geoestadistico avanzado que genera una superficie estimada a partir de un conjunto de puntos dispersos con valo-res. 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 correla-ción espacial de la variable en donde se asume que la distancia o dirección entre los puntos muestrales refleja la correlación es-pacial 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).

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 nitró-geno 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 densi-dad 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)

m.o. = la materia orgánica del suelo (%)

Dmo= densidad de la materia orgánica = 0.224 g cm-3

Dmin= densidad de la fracción mineral (g cm-3), la cual se calcu-la a partir de los porcentajes de arena y arcilla.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Materia orgánicaEn la Figura 1 se presenta la distribución de la materia or-

gánica 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 nor-te 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 clasi-ficados 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 mate-ria orgánica (CNA, 2008).

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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 co-rresponden 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 su-perficie 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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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 cate-gorías 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 rie-go, 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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CONCLUSIONESDe 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 principal-mente en la zona norte y norte centro del país, donde la preci-pitación 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 minerali-zado 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.

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