Edafología. Volumen 7-3. Septiembre 2000. pág 185-195.
Resumen. Se estudian las formas de aluminio extraídas con oxalato ácido, pirofosfato, cloruro de cobre y cloruro amónico, así como el aluminio total en disolución, en suelos de la provincia de Lugo. Los suelos, desarrollados sobre distintos materiales originales (granodiorita, pizarra y caliza) soportan distintos tipos de vegetación forestal (roble, pino y eucalipto) y difieren asimismo en el grado de evolución. Los suelos desarrollados sobre caliza, muy evolucionados y ácidos, presentaron los menores valores de todas las formas de aluminio no cristalino y ligado a la materia orgánica. La vegetación influye significativamente sobre las formas de aluminio más lábiles (aluminio de cambio y aluminio en disolución), cuyos contenidos son mayores en los suelos desarrollados sobre caliza y con vegetación de pino.
La principal característica de los suelos de Galicia es la acidez, relacionada con el clima húmedo, el predominio de sistemas abiertos y la geología, predominantemente ácida. Se trata de sistemas abiertos, fuertemente sustractivos, que provocan que la eliminación de bases se produzca ya en la fase de alteración, antes de formarse los horizontes edáficos (Macías et al., 1982; Macías, 1986). Abundan los suelos alumínicos, sobre granitos y esquistos ricos en cuarzo, en los que la mayor parte de las propiedades se relacionan con la presencia de formas de Al activas (García-Rodeja y Macías, 1984). Los procesos geoquímicos dominantes dan lugar a compuestos alumínicos y aluminosilicatos de bajo grado de orden y altamente reactivos (incluidos compuestos organoalumínicos), principalmente en los medios de alteración que actúan en el rango de pH entre 4 y 5.5 (García-Rodeja et al., 1985). Otra característica general de estos suelos es la abundancia de materia orgánica, que presenta un alto poder complejante, principalmente de Al y que se estabiliza en los perfiles por el predominio de los complejos Al-humus, que protegen la materia orgánica del ataque microbiano, reduciendo su mineralización (Carballas et al., 1978; Jacquin et al., 1978).
El tipo de vegetación puede jugar un papel importante en la fertilidad química y biológica del suelo (Muys y Lust, 1992), por lo que un conocimiento del efecto de diferentes especies puede ser utilizado para la selección de las más adecuadas para un área determinada (Priha y Smolander, 1999). La influencia de diferentes especies forestales sobre los procesos de formación del suelo, es un tema que ha dado lugar a resultados controvertidos. En muchas ocasiones, generalmente en áreas de clima frío, determinadas especies forestales (sobre todo coníferas), han sido asociadas a procesos degradantes, al favorecer la acidificación (Duchaufour y Bonneau, 1961; Messenger, 1980; Alban, 1982; Matzner y Ulrich, 1983; Augusto et al., 1998, entre otros). Por el contrario, en otras áreas el factor vegetación podría ser secundario, apareciendo supeditado al peso que adquieren factores como el clima y el material original, fundamentalmente. Priha y Smolander (1999) señalan que el tipo de especie arbórea no tiene un efecto claro sobre las características del suelo y que es necesario un tiempo prolongado para que los árboles puedan causar cambios en el suelo, estando éstos limitados a ciertos horizontes del mismo. Los estudios realizados hasta la fecha en Galicia relacionados con los efectos de la vegetación han dado resultados contradictorios; así, Calvo et al. (1979) y Calvo y Díaz-Fierros (1981) observan una mayor acidez de las aguas de pluviolavado y escurrido de pino, mientras que Alonso y Bará (1989) y Molina et al., (1991) encuentran una mayor acidificación en suelos bajo eucalipto, como consecuencia de la mayor cantidad de ácidos fenólicos en sus hojas y Alvarez et al. (1992) obtienen mayor acidez y contenidos más elevados de Al total en disolución de suelos bajo robledal, en un muestreo realizado en primavera.
En este trabajo se pretende estudiar la influencia del tipo de vegetación (pino, roble y eucalipto) y material de partida (granodiorita, pizarra y caliza) en las propiedades químicas de suelos forestales de Galicia, con especial atención a las formas de Al existentes en fase sólida y aluminio total en la disolución del suelo.
El presente trabajo se llevó a cabo en la provincia de Lugo, en suelos desarrollados sobre granodioritas, pizarras y calizas. Sobre cada uno de estos materiales de partida se seleccionaron dos parcelas de 1 ha bajo cada una de las siguientes especies vegetales: Quercus robur, Pinus radiata y Eucalyptus nitens, obteniéndose un total de 18 parcelas. La altitud de las parcelas oscila entre 440 y 640 m, siendo la media de 517 m sobre el nivel del mar. La vegetación natural se sitúa dentro de la región eurosiberiana, provincia cantabro-atlántica, sector galaico portugués, subsector compostelano-lucense. Las temperaturas medias mensuales oscilan, de forma general, entre 5,5 y 18,6ºC, con un valor medio de 12,0ºC. Las precipitaciones anuales superan los 1000 mm, con diferencias pronunciadas entre invierno y verano. Se trata de una zona de clima mediterráneo fresco según Papadakis (1966), con régimen térmico templado y un régimen hídrico mediterráneo húmedo. Siguiendo la Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 1998), el régimen de humedad del suelo es údico y el régimen de temperatura, mésico. Las edades de las plantaciones seleccionadas son de 7 a 15 años para el eucalipto (Eucalyptus nitens), de 17 a 15 años para el pino (Pinus radiata) y de más de 35 años para las plantaciones de roble (Quercus robur). Esta última especie es considerada clímax en Galicia, mientras que el Eucalyptus nitens es una especie de reciente introducción.
En cada parcela se tomaron muestras de suelo a dos profundidades (0-20cm y 20-40cm) en 1997-1998. Las muestras se recogieron en otoño para las determinaciones en la fase sólida y en otoño, invierno y primavera para los análisis de la fase líquida.
Hay que reseñar que los suelos estudiados difieren también en el grado de evolución. Así los suelos desarrollados sobre caliza (caliza de Vegadeo), formados en una superficie plana y estable, presentan un mayor grado de evolución que los desarrollados sobre granodiorita o pizarra, evolución que se pone de manifiesto por la completa descarbonatación y los bajos valores de pH y elevados contenidos de aluminio de cambio.
En la tabla 1 se muestran algunos parámetros generales analizados en la fase sólida del suelo: pH en H2O y KCl 1M, C, N, S, C/N, capacidad de cambio catiónico efectiva y porcentaje de aluminio de cambio.
La materia orgánica se fraccionó en ácidos fúlvicos, ácidos húmicos y humina, siguiendo el esquema clásico de Schnitzer (1982).
El Al de la fase sólida se determinó utilizando distintos extractantes: oxalato amónico ácido (Alo), considerado una estimación del Al no cristalino total (Blakemore, 1978); pirofosfato sódico (Alp), considerado una estimación del Al ligado a la materia orgánica (Bascomb, 1968); cloruro de cobre (Alcu), que estima el Al ligado a la materia orgánica en complejos de baja y media estabilidad (Juo y Kamprtah, 1979), y NH4Cl 1M (AlNH4), que es el Al en posiciones de cambio (Peech et al., 1947). La diferencia entre Alp-Alcu, estima el Al ligado a la materia orgánica en complejos de fuerte estabilidad (Urrutia et al., 1988), mientras que la diferencia Alo-Alp, es una estima del Al no cristalino inorgánico (García-Rodeja y Macías, 1986).
La disolución del suelo es obtenida por desplazamiento en columna (Adams, 1974). En la disolución filtrada (filtro de 0,45 µm) se determina el aluminio total, tras digestión ácida, por espectrofotometría visible con violeta de pirocatecol (Dougan y Wilson, 1974).
Se realizaron análisis de varianza y de regresión lineal utilizando el programa estadístico SPSS 9.0 para Windows.
La Tabla 2 resume los resultados del fraccionamiento de la materia orgánica según el tipo de vegetación y según el tipo de material original. Como puede verse, la vegetación determina diferencias significativas en el contenido y porcentaje de humina. El material original afecta significativamente a los contenidos de ácidos húmicos y ácidos fúlvicos.
En la Tabla 3 se muestran los contenidos de Al en fase sólida obtenidos por distintos extractantes. El Al no cristalino, estimado por extracción con oxalato ácido (Alo), oscila entre 1,05 y 0,22% (valor medio, 0,63%). La fracción más representativa del Al total no cristalino, la constituye el Al orgánico total (estimado por extracción con pirofosfato sódico, Alp), cuyos contenidos oscilan entre 0,70 y 0,18% (valor medio, 0,44%), lo que representa entre 60 y 100% del Alo, coincidiendo con lo señalado por Carballas et al. (1980) y Alvarez et al. (1992) para suelos de Galicia ricos en materia orgánica. Alo y Alp presentan una correlación altamente significativa (p>0,01) con el contenido de materia orgánica (r=0,79 y r=0,72, respectivamente). Considerando distintas fracciones orgánicas, humina, ácidos húmicos y ácidos fúlvicos, Alo y Alp se correlacionan significativamente con la fracción humina (r=0,70 y 0,58, respectivamente) y con los ácidos húmicos (r=0,75 y 0,78, respectivamente). Estas correlaciones ponen de manifiesto el papel de la materia orgánica, en particular de los ácidos húmicos y la humina, como inhibidora del paso de Al a formas cristalinas (García-Rodeja y Macías, 1984).
Alo y Alp están influenciados por el material de partida, obteniéndose valores significativamente más bajos de ambas formas en suelos desarrollados sobre caliza (Figura 1A, 1B, 1C y 1D) de acuerdo con la fuerte evolución detectada en los suelos sobre este material del presente estudio. Estos suelos presentan una elevada profundidad (en algún caso más de 5 metros) y una intensa coloración rojiza, tratándose de perfiles fuertemente alterados, que han sufrido una intensa descarbonatación (Taboada Castro, 1990), por lo que la acidez en estas muestras, particularmente en los suelos con vegetación de pino, es muy elevada, al igual que el contenido de Al en posiciones de cambio. Los bajos contenidos de materiales no cristalinos en estas muestras se manifiestan no sólo por los bajos valores de Alo y Alp (Figura 1A, 1B, 1C y 1D), sino también por la falta de reactividad al NaF, con valores de pH en NaF siempre inferiores a 10 (Tabla 3).
El tipo de vegetación no parece ejercer un efecto significativo sobre estas fracciones de Al, si bien se observan valores ligeramente inferiores en las muestras bajo robledal (Tabla 3).
El Al inorgánico no cristalino, estimado a partir de las diferencias entre el Al extraído con oxalato ácido y con pirofosfato sódico, oscila entre 0 y 0,39% (valor medio, 0,20%). Su concentración varía en función del tipo de material y del tipo de vegetación, obteniéndose valores significativamente más bajos en los suelos desarrollados sobre caliza, con cualquier tipo de vegetación, y en los suelos bajo robledal, con independencia del material de partida (Figura 1A, 1B, 1C y 1D). En suelos desarrollados sobre caliza, los contenidos de esta fracción son bajos bajo cualquier vegetación. En suelos desarrollados sobre pizarra y granodiorita, estos contenidos son significativamente más bajos bajo roble. Los valores más bajos de Al inorgánico no cristalino en suelos sobre caliza y bajo roble coinciden con los menores valores de pH en fluoruro sódico (Tabla 3). Se obtienen correlaciones significativas entre esta fracción y las concentraciones de Alo (r=0,88) y Alp (r=0,61).
El Al extraído con cloruro de cobre, considerado Al en complejos orgánicos de media y baja estabilidad (Urrutia et al., 1988), oscila entre 0,04 y 0,46% (valor medio, 0,25 %), lo que representa entre 24 y 76% del Al extraído con pirofosfato. Esta fracción también se correlaciona significativamente con la materia orgánica total del suelo (r=0,70), coincidiendo con los resultados obtenidos por Prabhuraj y Murthy (1997), y con las distintas fracciones orgánicas, siendo la correlación más significativa con los ácidos húmicos (r=0,70) que con los ácidos fúlvicos y la humina (r=0,49, en ambos casos); esto podría indicar que el cloruro de cobre extrae preferentemente Al ligado a los ácidos húmicos. Se encuentra una influencia significativa del tipo de material en esta forma de Al, correspondiendo los valores más bajos de Alcu a las muestras sobre caliza (Figura 1A, 1B, 1C y 1D).
El Al en complejos de fuerte estabilidad (Alpcu), estimado a partir de la diferencia entre Al extraído con pirofosfato sódico y con cloruro de cobre, oscila entre 0,08 y 0,38% (valor medio, 0,23%), lo que representa entre 23 y 76% del Al extraído con pirofosfato. En las muestras estudiadas no se observa un predominio claro de los complejos organoalumínicos de fuerte estabilidad sobre los complejos de media y baja estabilidad, a diferencia de los resultados obtenidos por Alvarez et al. (1992) en suelos forestales de Galicia. Por el contrario, Urrutia et al. (1988) encontraron un predominio de los complejos de estabilidad media en suelos naturales de Galicia desarrollados sobre distintos materiales. El Al en forma de complejos de fuerte estabilidad en el presente estudio, es significativamente más elevado bajo pino (Figura 2). Una mayor abundancia de complejos organoalumínicos de fuerte estabilidad bajo pinar fue obtenida por Alvarez et al. (1992), que a falta de datos referentes a la naturaleza de los compuestos húmicos, lo atribuían a la mayor relación C/N obtenida en horizontes A bajo este tipo de vegetación. En este estudio la relación C/N es muy similar bajo las tres especies arbóreas (tabla 1), obteniéndose diferencias en lo referente a la naturaleza de las sustancias húmicas, con contenidos significativamente más elevados de humina en las muestras bajo pinar (Tabla 2). La mayor proporción de complejos organoalumínicos de fuerte estabilidad bajo este tipo de vegetación parece estar relacionada con la mayor presencia de materia orgánica difícilmente mineralizable, como ya fue señalado anteriormente para suelos de Galicia (García-Rodeja et al., 1987). Se desprende de aquí que la interacción entre materia orgánica y aluminio da lugar a una estabilización de formas no cristalinas de aluminio así como a una estabilización de la materia orgánica. La fuerte estabilidad de los complejos argilo-húmicos y metal- materia orgánica en suelos de Galicia se pone de manifiesto por los largos tiempos de residencia de la materia orgánica, que han llegado a cifrarse en algunos casos en 20.000 años (Pérez Alberti et al., 1999).
El Al cambiable, extraído con NH4Cl 1M, oscila entre 1,30 y 14,04 cmol(+) kg-1 (valor medio, 7.67 cmol(+)kg-1), con un porcentaje de saturación del complejo de cambio entre 30 y 90% (valor medio, 60%). Los contenidos más elevados de Al cambiable se obtienen en las muestras sobre caliza que sostienen vegetación de pinar, tratándose de las muestras de mayor acidez (Tabla 3). Coincidiendo con los resultados de otros autores para suelos de Galicia (García-Rodeja et al., 1987), los contenidos de aluminio de cambio son mucho menores que los de aluminio extraído con CuCl2, lo que indica un predominio del aluminio unido a la materia orgánica y no fácilmente cambiable sobre el cambiable.
El Al total en muestra filtrada oscila entre 0,02 y 10,2 mg L-1 (valor medio, 0,22 mg L-1), siendo usualmente menor de 0,30 mg L-1. La concentración de Al total es significativamente más elevada (p<0.01) en suelos bajo vegetación de pino (Tabla 3), de acuerdo con los valores más bajos de pH que presentan estas muestras. Valores más elevados de Al bajo coníferas, con relación a caducifolias, han sido señalados anteriormente por Messenger (1980), Driscoll et al. (1985), Freer-Smith y Read (1995). En relación con el material de partida, las concentraciones de Al en disolución fueron significativamente más elevadas en suelos desarrollados sobre caliza (Tabla 3), de acuerdo con los pH más bajos detectados en estas muestras (tabla 1) y con la menor tendencia a pasar a la fase sólida en forma de complejos de baja cristalinidad (Figura 1A, 1B, 1C y 1D). No se observan diferencias en los contenidos de Al en disolución relacionados con la profundidad de las muestras ni con la fecha de muestreo.
El material original influye significativamente sobre las concentraciones de aluminio extraídas con oxalato ácido, con pirofosfato y con CuCl2, las cuales son significativamente más bajas en los suelos desarrollados sobre caliza. Este hecho se atribuye al mayor grado de evolución de estos suelos.
El aluminio inorgánico no cristalino, estimado como diferencia entre aluminio extraído con oxalato y con pirofosfato, está afectado significativamente por los factores material original y vegetación. En cuanto al material original, los menores valores corresponden de nuevo a los suelos sobre caliza. En lo que se refiere a vegetación, son los suelos bajo robledal los que presentan los valores más bajos, coincidiendo con los valores también más bajos de pH en NaF.
La vegetación ejerce una influencia (no significativa a un nivel de confianza del 95%) sobre el contenido de complejos organoalumínicos de fuerte estabilidad, que es mayor en los suelos bajo pino, lo que podría relacionarse con un mayor contenido de humina.
Las concentraciones de aluminio de cambio son significativamente más elevadas en suelos desarrollados sobre caliza y con vegetación de pino, coincidiendo con los menores valores de pH de estas muestras.
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