XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo APLICACIONES DE TÉCNICAS CON ISÓTOPOS DEL CARBONO EN ESTUDIOS DE DINÁMICA DE MATERIA ORGÁNICA Á DEL SUELO Cecilia del Carmen Videla Facultad de Ciencias Agrarias – Universidad Nacional de Mar del Plata Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo RELACIÓN DE LOS ISÓTOPOS DEL CARBONO DE LA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO (MOS): ¿Qué información nos puede proveer? Historia de un sitio específico o cronología de la productividad relativa de plantas C3 y C4, midiendo: a) δ13C de la MOS a distintas profundidades b) δ13C de compartimentos de MOS con distintas tasas de reciclaje c) δ13C del C orgánico conservado en paleosuelos Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Metabolismos fotosintéticos y δ13C 9 Discriminación isotópica de las plantas al CO2 durante la fotosíntesis en contra de las moléculas pesadas, pesadas debida a propiedades de las enzimas que fijan C y al proceso de difusión que controla la entrada de CO2 a las hojas prefiriendo p f el 12C al 13C. De esta f forma el carbono de los vegetales contiene una menor proporción de 13C que el carbono del CO2 atmosférico 9 Discriminación variable entre las plantas terrestres, las que se agrupan en 3 tipos de ciclos fotosintéticos: C3 C4 y CAM C3, Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Ciclo Fotosintético ( C3 ) Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Esta diferencia es mayor que los cambios que ocurren durante d t la l descomposición d i ió de d la l MO en ell suelo, por lo que el C orgánico retiene la marcación de la vegetación g que le dio origen, q g , p permitiendo conocer y datar cambios en la vegetación (Balesdent y Mariotti, 1996). % C3 = δ13 Cmuestra - δ13 C4 δ13 C3 - δ13 C4 Donde δ13C3 y δ13C4 son la composición isotópica de plantas C3 y C4, respectivamente Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Coexisten o coexistieron en el pasado? Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo ¿Qué ocurrirá cuando la vegetación original no es C3 pura o C4 pura? Vegetación original: Mezcla de especies C3 y C4 MARCACIÓN ORIGINAL ~ -20 20 a -22 22 ‰ Andriulo, 1995 Quito, 29-31 de Octubre del 2008 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Fracionamento de la materia orgánica de un Molisol bajo pastura, laboreo convencional (LC) p ( ) y siembra directa (SD). ( ) SOLO SECO AO AR <2000 µm DISPERSÃO EM HMP AGITAÇÃO 2h FO 2000-200 µm Flotação em água FM 2000-200 µm PENEIRA 200 µm FO 200-50 µm Flotação em água FM 200-50 µm PENEIRA 50 µm ULTRASOM FOM 50-20 µm PENEIRA 20 µm FOM < 20 µm Quito, 29-31 de Octubre del 2008 En cada E d fracción f ió se determinó C total, N total y δ 13C. XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Distribución del nitrógeno, carbono total y δ13C en las f fracciones i de d un suelo l de d B Balcarce l bajo b j pastura t (0 (0-10 10 cm)) 88,8% Carbono total 30 20 10 300 -5 delta 13C (°/oo) -10 200 -15 -20 100 -25 0 0 >200 O >200 M 200-50 OM 50-20 OM <20 OM Tamanho das frações (µm) -30 >200 O >200 M 200-50 OM 50-20 <20 OM OM Tamanho das frações (µm) δ 13C (o/oo) 40 Quito, 29-31 de Octubre del 2008 0 400 72,3% Carbono to otal (mg) Nitrogênio to otal (mg) 50 85,9% XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Carbono, nitrógeno, δ13C y relación C:N en las fracciones granulométricas, de 0-10 cm, para P, LC y SD en un suelo de Balcarce Quito, 29-31 de Octubre del 2008 δ 13C ‰ -26,71 a -27,40 a -23,77 a 18.5 a 15,6 a 16,9 a 0,51 a 0,73 a 0,12 a -24,85 a -21,13 a -24,66 a 27,8 a 51,8 a 77,4 a 2613 a 1399 b 1735 b 225 a 109 b 128 b -25,51 a -22,56 b -21,98 b 11,6 a 12,9 a 13,5 a P LC SD 572 a 878 a 564 a 28 a 40 a 21 a -21,11 a -20,84 a -21,06 a 21,9 a 22,1 a 26,9 a 50-20 P LC SD 3205 a 3173 a 2223 a 248 a 270 a 193 a -23,95 a -22,41 b -22,39 b 12,9 a 11,8 a 11,5 a <20 P LC SD 19963 a 22091 a 23584 a 2274 a 1974 a 2172 a -22,04 -22 04 a -21,33 a -21,15 a 88,88 a 11,2 a 10,9 a Fração Manejo C orgânico N total -1 kg.ha g 1309 a 71 a 443 b 28 b 591 b 35 b >200 L P LC SD >200 P P LC SD 23 ab 36 a 9 b 200-50 L P LC SD 200-50 P C:N XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Relación C/N y mineralización de la MOS en función del balance de especies p C3/C4 en pastizales p naturales del Río de la Plata Pastizal natural del Río de la Plata coexisten especies C3 y C4 d dominando d C4 4 all norte y C3 al sur C t l Control Promoción “Promoción Promoción de raigrás” Quito, 29-31 de Octubre del 2008 Extensión original del Pastizal Natural del Río de la Plata (Soriano, 1991). eliminación de la vegetación natural con h bi id e iimplantación herbicidas l ió d de pasturas C3 de raigrás anual XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo δ13C Delta de 13C en la MOS de pastizales control y bajo promoción de raigrás en función de la latitud 14 -14 MOP >200 promo -16 MOP >200 ctrl -18 MOAM <53 promo MOAM <53 ctrl -20 -22 -24 24 -26 -28 -30 29 31 33 Latitud 35 Francisco Murray, tesis de maestría Quito, 29-31 de Octubre del 2008 37 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Materia orgánica del suelo incorporada por la promoción ió d dell raigrás i á (C3) Materia orgánica particulada Materia orgánica asociada a minerales 80 60 100 40 20 Control Promo 0 28 30 32 34 Latitud (° latitud S) 36 38 % de MOS de orige en C3 % de e MOS de orig gen C3 100 80 60 40 20 Control Promo 0 28 30 32 34 Latitud (° latitud S) Francisco Murray, tesis de maestría Quito, 29-31 de Octubre del 2008 36 38 XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Reflexiones finales El estudio de la distribución de los isótopos estables del carbono en la MOS MOS, ya sea en distintas fracciones, profundidades, su evolución a través del tiempo o el espacio, permite mejorar la comprensión del funcionamiento de nuestros ecosistemas. Quito, 29-31 de Octubre del 2008