Actividad enzimática de ureasa en suelos bajo siembra directa
Actividad enzimática de ureasa en suelos de Buenos Aires, Entre Ríos, Córdoba y Santa Fe cultivados bajo siembra directa
Publicado: 23 de marzo de 2009
Por: Montero FA. (Rizobacter Argentina SA) y Sagardoy MA (Departamento de Agronomía, Universidad Nacional del Sur), Argentina
La ureasa cataliza la hidrólisis de urea a CO2 y NH3, lo cual es de particular interés debido a que la urea es un fertilizante nitrogenado de uso frecuente en la agricultura. Está generalmente aceptado que la ureasa en el suelo es esencialmente de origen microbiano y puede existir como una enzima extracelular adsorbida sobre partículas de arcilla o encapsuladas en complejos húmicos (Paulson, Kurtz 1969; Mulvaney, Bremner 1981).
La siembra directa (SD) es un sistema de labranza donde prácticamente no existe remoción de suelo y los residuos de los cultivos permanecen en superficie. En Argentina, desde hace unos 15 años, la producción agrícola extensiva se fue intensificando sobre la base de la SD. Sin embargo, no existe suficiente información sobre los procesos enzimáticos mediados por microorganismos en esos suelos trabajados bajo esa técnica, tales como la actividad potencial de la ureasa.
El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto del tiempo de manejo de suelos bajo SD sobre la actividad potencial de la ureasa así como también sus variaciones en las estaciones climáticas durante dos años (8 muestreos) y su asociación con variables ambientales en el perfil superficial (0-10 cm) de suelos que tenían establecido el sistema de SD desde hacía 1 a 9 años.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se seleccionaron cuatro sitios experimentales dedicados a la agricultura extensiva pero con características agroambientales diferentes: Fortín Olavarría (FO) (Buenos Aires), Don Cristóbal 2º (DC2) (Entre Ríos), Bengolea (B) (Córdoba), y Arequito (A) (Santa Fe). En cada sitio se investigó el suelo de dos lotes manejados con tiempos distintos bajo SD: 1 y 4 años en FO, 1 y 7 años en DC2, 3 y 5 años en B, y 6 y 9 años en A. En cada lote se aplicó un diseño de Parcelas Divididas Aleatorizadas cuyo Factor Principal fue el Sistema de Manejo asociado a los Años de SD y el Factor Secundario Tiempo vinculado a las determinaciones estacionales, trabajando por triplicado (Steel, Torrie 1997). Los cultivos realizados durante el tiempo de estudio incluyeron trigo, soja, maíz y girasol, bajo una fertilización de campo que aportó entre 62 y 108 kg de N ha-1 año-1. La actividad de la ureasa fue obtenida de acuerdo a lo reportado por Tabatabai (1994), mediante la determinación espectrofotométrica de urea residual a 525 nm (5 h, 37 °C).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En FO la actividad potencial de la ureasa varió entre 7 y 264 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 1). En el 75 % de los momentos de muestreo el suelo con mayor antigüedad bajo SD se diferenció estadísticamente y resultó con 6 a 652% más de actividad ureásica. En DC2 se registraron valores entre 154 y 347 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 2). En B la actividad potencial osciló entre 1 y 263 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 3), y en A se determinaron niveles de 29 a 280 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 4). En estos últimos tres sitios no se hallaron resultados de actividad potencial de ureasa que confirmen diferencias consistentes entre los sistemas de manejo con distinto número de años bajo SD.
En todos los suelos investigados se observaron fluctuaciones altamente significativas de la actividad de esta enzima durante el período de estudio, sin embargo las mismas no se asociaron con el patrón de las estaciones climáticas. Esta situación generalmente no coincidió con lo observado por otros investigadores, quienes determinaron comportamientos estacionales de la actividad ureásica con picos en verano (Tiwari et al., 1989; Vardavakis, 1989; Palma, Conti; 1990). A su vez, se observaron tendencias de incremento significativo de la actividad ureásica hacia el final del tiempo de estudio, tal que en el último muestreo había entre 21 y 60 % más de actividad ureásica respecto al primero.
En la mayoría de los sitios experimentales, la actividad de la ureasa fue correlacionada, en forma significativa, negativamente con el pH (-0,46 a -0,51) o el contenido de agua del suelo (-0,47 a -0,66), y positivamente con el tenor de nitratos (0,44 a 0,62). La asociación con el agua puede explicarse de acuerdo a lo propuesto por Zantua y Bremner (1977), quienes sugirieron que la pérdida de humedad de los suelos conduce a la liberación de ureasa desde sitios protegidos y que la ureasa entonces liberada es rápidamente descompuesta cuando los suelos son nuevamente humedecidos bajo condiciones aeróbicas o de saturación con agua. Un análisis global mostró tendencias de asociaciones positivas entre la actividad ureásica y el contenido de materia orgánica (Fig. 5), el tenor de arcilla (Fig. 6) o la Capacidad de Campo (Fig. 7), mientras que la relación fue negativa con el porcentaje de arena (Fig. 8). Altos niveles de materia orgánica suministraron sustrato carbonado que promovió las actividades microbianas productoras de enzima (Bergstrom et al. 1998), y buenos niveles de arcilla adsorbieron mayor cantidad de materia orgánica o enzima en los coloides (Burns et al. 1972; Galstian, 1974; Boyd, Mortland, 1990; Kandeler et al., 1999).
CONCLUSIONES
Los sistemas de SD han promovido actividades ureásicas del suelo altamente fluctuantes pero con tendencias a su incremento durante el tiempo de estudio. Los incrementos de las actividades enzimáticas pueden conducir a mayores concentraciones de nutrientes y mejorar la eficiencia de uso de los fertilizantes y la calidad del suelo.
La siembra directa (SD) es un sistema de labranza donde prácticamente no existe remoción de suelo y los residuos de los cultivos permanecen en superficie. En Argentina, desde hace unos 15 años, la producción agrícola extensiva se fue intensificando sobre la base de la SD. Sin embargo, no existe suficiente información sobre los procesos enzimáticos mediados por microorganismos en esos suelos trabajados bajo esa técnica, tales como la actividad potencial de la ureasa.
El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto del tiempo de manejo de suelos bajo SD sobre la actividad potencial de la ureasa así como también sus variaciones en las estaciones climáticas durante dos años (8 muestreos) y su asociación con variables ambientales en el perfil superficial (0-10 cm) de suelos que tenían establecido el sistema de SD desde hacía 1 a 9 años.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se seleccionaron cuatro sitios experimentales dedicados a la agricultura extensiva pero con características agroambientales diferentes: Fortín Olavarría (FO) (Buenos Aires), Don Cristóbal 2º (DC2) (Entre Ríos), Bengolea (B) (Córdoba), y Arequito (A) (Santa Fe). En cada sitio se investigó el suelo de dos lotes manejados con tiempos distintos bajo SD: 1 y 4 años en FO, 1 y 7 años en DC2, 3 y 5 años en B, y 6 y 9 años en A. En cada lote se aplicó un diseño de Parcelas Divididas Aleatorizadas cuyo Factor Principal fue el Sistema de Manejo asociado a los Años de SD y el Factor Secundario Tiempo vinculado a las determinaciones estacionales, trabajando por triplicado (Steel, Torrie 1997). Los cultivos realizados durante el tiempo de estudio incluyeron trigo, soja, maíz y girasol, bajo una fertilización de campo que aportó entre 62 y 108 kg de N ha-1 año-1. La actividad de la ureasa fue obtenida de acuerdo a lo reportado por Tabatabai (1994), mediante la determinación espectrofotométrica de urea residual a 525 nm (5 h, 37 °C).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En FO la actividad potencial de la ureasa varió entre 7 y 264 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 1). En el 75 % de los momentos de muestreo el suelo con mayor antigüedad bajo SD se diferenció estadísticamente y resultó con 6 a 652% más de actividad ureásica. En DC2 se registraron valores entre 154 y 347 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 2). En B la actividad potencial osciló entre 1 y 263 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 3), y en A se determinaron niveles de 29 a 280 µg urea hidrolizada h-1 g-1 (Fig. 4). En estos últimos tres sitios no se hallaron resultados de actividad potencial de ureasa que confirmen diferencias consistentes entre los sistemas de manejo con distinto número de años bajo SD.
En todos los suelos investigados se observaron fluctuaciones altamente significativas de la actividad de esta enzima durante el período de estudio, sin embargo las mismas no se asociaron con el patrón de las estaciones climáticas. Esta situación generalmente no coincidió con lo observado por otros investigadores, quienes determinaron comportamientos estacionales de la actividad ureásica con picos en verano (Tiwari et al., 1989; Vardavakis, 1989; Palma, Conti; 1990). A su vez, se observaron tendencias de incremento significativo de la actividad ureásica hacia el final del tiempo de estudio, tal que en el último muestreo había entre 21 y 60 % más de actividad ureásica respecto al primero.
En la mayoría de los sitios experimentales, la actividad de la ureasa fue correlacionada, en forma significativa, negativamente con el pH (-0,46 a -0,51) o el contenido de agua del suelo (-0,47 a -0,66), y positivamente con el tenor de nitratos (0,44 a 0,62). La asociación con el agua puede explicarse de acuerdo a lo propuesto por Zantua y Bremner (1977), quienes sugirieron que la pérdida de humedad de los suelos conduce a la liberación de ureasa desde sitios protegidos y que la ureasa entonces liberada es rápidamente descompuesta cuando los suelos son nuevamente humedecidos bajo condiciones aeróbicas o de saturación con agua. Un análisis global mostró tendencias de asociaciones positivas entre la actividad ureásica y el contenido de materia orgánica (Fig. 5), el tenor de arcilla (Fig. 6) o la Capacidad de Campo (Fig. 7), mientras que la relación fue negativa con el porcentaje de arena (Fig. 8). Altos niveles de materia orgánica suministraron sustrato carbonado que promovió las actividades microbianas productoras de enzima (Bergstrom et al. 1998), y buenos niveles de arcilla adsorbieron mayor cantidad de materia orgánica o enzima en los coloides (Burns et al. 1972; Galstian, 1974; Boyd, Mortland, 1990; Kandeler et al., 1999).
CONCLUSIONES
Los sistemas de SD han promovido actividades ureásicas del suelo altamente fluctuantes pero con tendencias a su incremento durante el tiempo de estudio. Los incrementos de las actividades enzimáticas pueden conducir a mayores concentraciones de nutrientes y mejorar la eficiencia de uso de los fertilizantes y la calidad del suelo.
BIBLIOGRAFIA
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Boyd SA, Mortland MM. 1990. Enzyme interactions with clays and clay-organic matter complexes. Bollag J, Stotzky G (Eds.), Marcel Dekker, New York, Vol. 6, p. 1-20
Galstian ASh. 1974. Enzymatic activity of soils. Geoderma 12: 43-48
Burns RG, Pukite AH, McLaren AD. 1972. Concerning the location and persistence of soil urease. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 36: 308-311
Bergstrom DW, Monreal CM, Millette JA, King DJ. 1998. Spatial dependence of soil enzyme activities along slope. Soil Sci. Soc. Am. J. 62: 1302-1308
Mulvaney RL, Bremner JM. 1981. Control of urea transformations in soils. En: Soil Biochemistry. Paul EA, Ladd JN (Eds.), Vol. 5, p. 153-196
Paulson KN, Kurtz LT. 1969. Locus of urease activity in soil. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 33: 897-901
Steel RGD, Torrie JH. 1997. Bioestadística. Principios y Procedimientos. McGraw Hill, México, 622 p
Tabatabai MA. 1994. Soil enzymes. En: Methods of Soil Analysis. Part 2. Microbiological and Biochemical Properties. Weaver RW, Angle JS, Bottomley PS (Eds.), SSSA Book Series No. 5, Madison, p. 775-833
Tiwari SC, Tiwari BK, Mishra RR. 1989. Microbial community, enzyme activity and CO2 evolution in pineapple orchard soil. Tropical Ecology 30: 265-273
Vardavakis E. 1989. Seasonal variation in heterotrophic soil bacteria and some soil enzyme activities in a typical Calcixeroll soil in Greece. Revue d’Ecologie et de Biologie du Sol 26: 233-247
Palma RM, Conti ME, Saubidet MI, Rímolo M. 1997. Ubicación de fertilizante nitrogenado en maíz: impacto sobre la actividad microbiológica del suelo. Ciencia del Suelo 15: 77-80
Zantua MI, Bremner JM. 1977. Stability of urease in soils. Soil Biol. Biochem. 9: 135-140
Fig. 1. Actividad de la ureasa en dos suelos (1 y 4 años bajo SD) de Fortín Olavaria (Buenos Aires) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 2. Actividad de la ureasa en dos suelos (1 y 7 años bajo SD) de Don Cristóbal 2º (Entre Ríos) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 3. Actividad de la ureasa en dos suelos (3 y 5 años bajo SD) de Bengolea (Córdoba) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 4. Actividad de la ureasa en dos suelos (6 y 9 años bajo SD) de Arequito (Santa Fe) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 5. Relación entre el contenido de materia orgánica y la actividad de la ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Fig. 6. Relación entre el contenido de arcilla y la actividad de la de la ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Fig. 7. Relación entre la Capacidad de Campo y la actividad de la ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Fig. 8. Relación entre el contenido de arena y la actividad de ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Boyd SA, Mortland MM. 1990. Enzyme interactions with clays and clay-organic matter complexes. Bollag J, Stotzky G (Eds.), Marcel Dekker, New York, Vol. 6, p. 1-20
Galstian ASh. 1974. Enzymatic activity of soils. Geoderma 12: 43-48
Burns RG, Pukite AH, McLaren AD. 1972. Concerning the location and persistence of soil urease. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 36: 308-311
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Palma RM, Conti ME, Saubidet MI, Rímolo M. 1997. Ubicación de fertilizante nitrogenado en maíz: impacto sobre la actividad microbiológica del suelo. Ciencia del Suelo 15: 77-80
Zantua MI, Bremner JM. 1977. Stability of urease in soils. Soil Biol. Biochem. 9: 135-140
Fig. 1. Actividad de la ureasa en dos suelos (1 y 4 años bajo SD) de Fortín Olavaria (Buenos Aires) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 2. Actividad de la ureasa en dos suelos (1 y 7 años bajo SD) de Don Cristóbal 2º (Entre Ríos) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 3. Actividad de la ureasa en dos suelos (3 y 5 años bajo SD) de Bengolea (Córdoba) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 4. Actividad de la ureasa en dos suelos (6 y 9 años bajo SD) de Arequito (Santa Fe) durante dos años (Significación estadística entre suelos: ns: p> 0,05; *: p< 0,05; **: p< 0,01; prueba LSD).
Fig. 5. Relación entre el contenido de materia orgánica y la actividad de la ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Fig. 6. Relación entre el contenido de arcilla y la actividad de la de la ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Fig. 7. Relación entre la Capacidad de Campo y la actividad de la ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
Fig. 8. Relación entre el contenido de arena y la actividad de ureasa en los suelos cultivados bajo siembra directa.
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Rizobacter SA
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