INTRODUCCIÓN

La acidificación es un proceso normal de los suelos, promovido por diferentes causas, entre las cuales se incluyen, la mineralización de la materia orgánica, la disminución de bases intercambiables en el suelo (Ca, Mg y K) por absorción de la planta, la aplicación de fertilizantes a base de nitrógeno y azufre y la presencia de aluminio intercambiable por evolución genética del suelo (^{Lora, 2010}). La acidez aumenta con el aumento del proceso de meteorización, llegando a generar pH´s de reacción extremadamente ácida y a formar horizontes pedogenéticos profundos de color rojizo (horizontes óxicos), que son criterio diagnóstico para la clasificación científica de los suelos oxisoles (^{Soil Survey Survey Staff, 2014}). En América del Sur, estos suelos pertenecen a sabanas tropicales, con una extensión de 243 millones de hectáreas, que llegan a constituir una de las fronteras agrícolas más extensas del mundo. Dentro de nuestro país, en los ecosistemas de sabana, predominan los suelos oxisoles, los cuales ocupan más de 17 millones de hectáreas, de éstos 4,26 millones se conocen como Altillanura Colombiana (^{Amezquita et al., 2013}).

Estos suelos se han utilizado por varias décadas en ganadería extensiva. Su infertilidad química derivada de problemas de acidez y desbasificación como consecuencia de su estado avanzado de meteorización, restringe de forma significativa el desarrollo vegetal. A pesar que, en general, éstas áreas presentan condiciones favorables para la explotación agrícola como son pluviosidad, temperatura y una topografía apta para la mecanización, el suelo requiere adecuación mediante encalamiento para mitigar la toxicidad de aluminio y asegurar un mejoramiento en las concentraciones de calcio, magnesio y fósforo, que gradualmente restaure la fertilidad del suelo en su componente químico (^{Rivera et al., 2013}).

A nivel mundial, desde hace muchos años y hasta la fecha, los problemas de acidez en los diferentes órdenes de suelos, se han venido corrigiendo con prácticas de encalamiento utilizando diferentes enmiendas simples y mezclas de estas para aumentar los niveles de pH y disminuir la acidez. Al respecto, ^{Alvarez-Sanchez et al. (2013)} utilizaron encalado y micorrizas en Andisoles; ^{Castro y Munevar, (2013)} reportan el efecto de mezclas combinadas de materiales encalantes en la rehabilitación de suelos sulfatados ácidos improductivos; en suelos oxisoles más exactamente en un Typic Haplorthox, ^{Carmeis et al. (2017)} utilizaron cal y fosfoyeso en aplicaciones individuales y en mezcla, encontrando mejores resultados con estas últimas. En un Rhodic Hapludox del sur de Brasil, ^{Massao et al. (2016)} aplicaron cal y yeso en combinación con labranza cero, hallando en estas prácticas una buena estrategia para mejorar la actividad biológica de suelo y la productividad agrícola. En un Ultisol ácido ^{Masud et al. (2014)} utilizaron cal, escorias básicas y materiales orgánicos, obteniendo mejores resultados en la combinación de las cales con los materiales orgánicos compostados; los autores consideran importante comentar sobre el uso del fosfoyeso en proporción del 15 al 25% como fuente acompañante de enmiendas complejas, evaluaciones en pruebas de incubación explorando la aplicación de 1.5 t.ha^-1 de fosfoyeso sobre el control de la acidez y la dinámica del calcio se han encontrado cambios no significativos del pH del suelo, pero sí, mejoramiento significativo en las concentraciones de calcio soluble.

Los requerimientos para la neutralización parcial o total de la acidez, pueden ser definidos con un criterio más técnico y preciso mediante curvas de encalamiento obtenidas a partir de pruebas de incubación (^{Epstein y Bloom, 2005}). La prueba de incubación en laboratorio consiste en la adición de dosis crecientes de CaCO₃ expresadas como equivalente químico (EQ) a cantidades constantes de suelo, donde como primera medida a la aproximación de las necesidades de encalamiento, se debe tener en cuenta la capacidad buffer del suelo, la cual puede variar de acuerdo con el material parental, contenido y tipo de arcilla, contenido de materia orgánica y presencia de óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio (^{Marschner, 1995}).

La elaboración de curvas de encalamiento bajo las variables químicas que intervienen en el manejo de la acidez, permiten definir las necesidades de cal en términos de t.ha^-1 CaCO₃ equivalente que deben ser aplicadas al suelo problema mediante el uso de materiales de encalado de diferente composición y equivalencia química en CaCO_3, ofertados en el mercado. Este método deducible de pruebas de incubación en laboratorio ha sido validado y extrapolado a campo por parte del Grupo de Investigación en Suelos Sulfatados Ácidos Tropicales (^{Castro y Gómez, 2015}), como un enfoque de mayor contenido científico aplicable al manejo de la acidez en suelos agrícolas.

Dada la importancia y justificación expuesta alrededor del tema de la acidez del suelo y su control, la presente investigación tuvo como objetivo, probar el efecto correctivo y fertilizante de varios materiales de encalado de diferente composición y pureza química (EQCaCO₃), sobre los cambios inducidos al pH, la acidez intercambiable y las concentraciones de calcio, magnesio y fósforo de un suelo oxisol de sabana nativa representativo de la Altillanura plana Colombiana.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las pruebas de incubación, como aspecto central de esta investigación, se realizaron en el Laboratorio de Suelos del Programa de Ingeniería Agronómica de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, sede Tunja. Se utilizó la capa arable (0-20cm) de un suelo de sabana nativa clasificado por los autores como Typic Hapludox, ubicado geográficamente en la región natural Orinoquía, subregión altillanura plana, paisaje de sabana nativa, sitio de recolección de la muestra Centro de Investigación Taluma (Corpoica). Climáticamente corresponde a un piso térmico cálido (altitud 160msnm, temperatura >24^oC) y un régimen de precipitación anual de 2400mm.

El método de investigación correspondió a una aplicación experimental demostrativa (estudio de caso) donde se contó primeramente con el análisis químico completo original del suelo problema. El diagnóstico interpretativo de la información analítica de dicho suelo mostró una problemática acentuada de acidez y desbasificación por cumplir con la totalidad de los criterios expuestos por ^{Castro y Gómez (2010)} , en el sentido de que los problemas de acidez aumentan cuando se presentan las siguientes condiciones: pH<5,5, acidez o aluminio intercambiable >0,5Cmol_cKg^-1de suelo, suma de bases (Ca+Mg+K) < 5Cmol_cKg^-1 de suelo, saturación de acidez (Al³⁺)>20% y tendencia a una baja disponibilidad de fósforo.

Para cumplir con el objetivo de la investigación dirigido al control de la acidez y la desbasificación del suelo, se probó el efecto de materiales de encalado de diferente composición y reactividad química (concepto relacionado con la pureza del material de encalado en términos de equivalente químico en CaCO₃).

A continuación (Tabla 1), se relacionan los materiales de encalado comerciales empleados en la experimentación con su respectiva composición y EQCaCO_3.

Mediante un diseño experimental completamente aleatorio, se definieron 13 tratamientos de incubación con tres replicaciones, incorporando al suelo problema lo correspondiente a 1.5t.ha^-1CaCO₃ equivalente a través de diferentes materiales de encalado comercial de EQCaCO₃ conocido. Estos materiales se aplicaron como enmiendas simples (100%) o mezclas de ellas con roca fosfórica y gallinaza en una relación porcentual 75:10:15 respectivamente (Tabla 2).Cada unidad experimental representada por 2200g de suelo se sometió a prueba de incubación una vez adicionados los materiales de encalado correspondientes a cada tratamiento. El proceso de incubación se llevó a cabo bajo una temperatura de 20ºC, manteniendo el suelo a capacidad de campo en materos herméticamente sellados. Para monitorear los cambios químicos inducidos al suelo por efecto del encalamiento, se evaluaron la acidez (pH, concentración disponible de Al, Ca, Mg, P y

concentración soluble de Ca, Mg, P) a los 40 días después de someter el suelo a incubación.

Los resultados obtenidos se sometieron al Análisis de Varianza por medio del Software SAS V 9.4. Se realizaron pruebas de comparación de Tukey entre tratamientos para todas las variables, en las cuales se realizó la hipótesis nula.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Condiciones iniciales del suelo. En la Tabla 3, se muestran los resultados del análisis del suelo estudiado, el cual refleja su condición de fertilidad natural. Está condición inicial tomada en el experimento como testigo absoluto o control, reporta un suelo de muy baja fertilidad química, caracterizado por presentar en su capa arable (0 - 20cm) una reacción muy fuertemente ácida (pH = 4,86), saturación de aluminio del 51%, bajos contenidos de bases intercambiables (Ca+Mg+K < 5 Cmol_cKg^-1) y de fósforo disponible (6,04ppm). Los anteriores resultados, diagnostican una problemática severa de acidez y desbasificación, deducible de un suelo de carácter álico con muy baja CICE (2.75Cmol_cKg^-1). Los altos contenidos de materia orgánica registrados en el análisis contribuyen de manera efectiva a amortiguar la baja fertilidad química de la fracción mineral del suelo. Los resultados encontrados correlacionan con las variables químicas de los suelos oxisoles descritos por ^{Amezquita et al. (2013)} para sabanas nativas de la altillanura Colombiana. Resultados similares encontraron ^{Souza et al. (2017)} al recopilar 179 análisis de suelos oxisoles para estudiar la asociación entre el carbono orgánico y los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio.

Resultados post incubación. Según el Análisis de Varianza, las variables evaluadas pH, calcio y magnesio coloidal, magnesio soluble y fósforo disponible (mg,Kg^-1) presentaron diferencias estadísticas con respecto al testigo, por efecto de la aplicación de los diferentes tipos de materiales de encalado, bien como enmiendas simples o mezclas de estas.

pH y control de la acidez. La Figura 1 muestra la tendencia registrada sobre el comportamiento de la reacción del suelo (pH) posterior a la incorporación de las enmiendas o correctivos de acidez y de haber sometido el suelo a incubación.

Figura 1 Comportamiento del pH por efecto de los materiales de encalado después de 40 días de la incubación. Medias con la misma letra no difieren significativamente. 

Los valores menores de pH se obtuvieron en el T8, con la aplicación de gallinaza, en este caso, se registró una reacción fuertemente ácida (pH=5,3) con mínimas concentraciones de aluminio intercambiable. Aunque la aplicación de abono orgánico tipo gallinaza en dosis de 1.5t.ha^-1 registró uno de los valores de pH más bajos, se comprobó que controla acidez y aumenta el pH con respecto al tratamiento control. ^{Materechera y Mkhabela (2002)} también encontraron que la aplicación de abono orgánico tipo gallinaza puede ser usado como enmienda para la neutralización de la acidez intercambiable, aunque afirman que presentan más efectividad las cales agrícolas. De otra parte, ^{Hagvall et al. (2015)} encontraron que esto se debe a la formación de complejos del aluminio con los radicales libres de la materia orgánica (Al/r-COOH), los cuales se incrementa a un rango de pH de 3 a 6 y alta acidez, características que presenta el suelo de estudio.

Con respecto al efecto de las enmiendas calcáreas simples, se encontró que a dosis de 1,5t.ha^-1CaCO₃ equivalente, todas superaron el pH (4,86) original del suelo, con diferencias altamente significativas respecto al testigo. El mejor resultado se obtuvo con el grupo de enmiendas referenciadas por los tratamientos (T2, T3, T4, T5, T6) que registraron pH´s de 6. Según ^{Castro et al. (2006)} , esto representa la condición óptima para garantizar la neutralización de la acidez activa e intercambiable del suelo estudiado. Similar respuesta se obtuvo cuando los tratamientos anteriormente relacionados como enmiendas simples, se mezclaron con roca fosfórica y materia orgánica (gallinaza) en la relación porcentual 75:10:15 respectivamente (T9, T10, T11, T12, T13). Al respecto, ^{Sarma et al. (2017)} encontraron que la adición de biochar o carbón vegetal empleado como enmienda en agricultura de suelos ácidos, podría ser una opción sustentable para aumentar la productividad de estos suelos.

Se destaca el empleo de los hidróxidos de calcio y magnesio de Tesalia (T4, T11) y las escorias básicas de siderúrgica (T5, T12), bien como enmiendas simples o formando parte de enmiendas compuestas o complejas, porque a igual dosis ofrecieron efectos superiores en el manejo de acidez con respecto al resto de materiales. El T5 (aplicación de escorias básicas) presentó el mayor valor de pH 6,26 y estadísticamente existen diferencias con respecto a los demás tratamientos, resultado que concuerda con lo afirmado por ^{Wang et al. (2013)} al concluir que la aplicación de escorias básicas es un método que reduce saturación de aluminio y aumenta el pH en suelos ácidos.

Calcio coloidal y soluble. El análisis de los resultados obtenidos sobre la dinámica del calcio referida a lo ocurrido con las formas coloidales y solubles del elemento, posterior a la incorporación de los materiales de encalado, se presenta en la Figura 2 y Figura 3. Los aspectos más relevantes se señalan a continuación:

Se observan diferencias altamente significativas de los contenidos de Ca coloidal entre los materiales de encalado explorados experimentalmente como correctivos de acidez y el testigo absoluto donde no se suministraron cales (Figura 2). Lo anterior ratifica lo expuesto por la teoría del encalamiento en el sentido de que esta práctica aporta iones de calcio a la superficie de los coloides, aspecto comprobado por ^{Bullon y Bullon (2014)} en un estudio comparativo en suelos oxisoles de Perú y ultisoles de Asia y África.

No se encontraron diferencias significativas en el contenido de Ca coloidal entre los materiales de encalado sometidos a evaluación Figura 2). Las mayores concentraciones de Ca extractable o coloidal se registraron en el grupo de los tratamientos (T2, T3, T4, T5, T10, T11, T12, T13), donde sobresale el T13 (mezcla de 75% cal viva + 10% roca fosfórica +15% gallinaza) con incrementos de 1Cmol_cKg^-1 de Ca en el complejo de cambio con respecto al testigo.

Figura 2 Comportamiento del calcio coloidal por efecto de la incorporación al suelo de materiales de encalado después de 40 días de incubación. Medias con la misma letra no difieren significativamente. 

Figura 3 Efecto de materiales de encalado sobre la concentración del Ca soluble en suelo sometido a prueba de incubación por 40 días. Medias con la misma letra no difieren significativamente. 

El menor valor sobre el aporte de Ca coloidal correspondió al T8 (aplicación de gallinaza), resultado esperado debido a que es un material que aunque su reacción es básica, su composición está lejos de considerarse como material de encalado, sin embargo, después de la incubación se comprobó que existen concentraciones de Ca coloidal muy superiores a los existentes en la condición natural del suelo.

En cuanto al análisis de la concentración de Ca en la solución del suelo no se presentaron diferencias estadísticas significativas entre el testigo (T1) donde no se incorporaron materiales de encalado y los tratamientos experimentales donde sí fueron incorporados Figura 3). Lo anterior permite deducir que ninguno de los materiales de encalado aportó calcio a la solución del suelo de forma significativa para asumir efecto fertilizante alguno. Es conveniente aclarar que los materiales que han recibido procesos térmicos de calcinación, específicamente la dolomita viva o calcinada (T3), registró con respecto al testigo un aporte de 3,5 mg.kg^-1 de Ca a la solución del suelo Figura 3), aunque esta concentración desde el punto de vista agronómico no es relevante frente a la dosis de 1.5t.ha^-1. Según ^{Castro y Goméz (2010)} , este es un aspecto que debe seguir investigándose para resolver interrogantes en el llamado mercado de las fertienmiendas.

Magnesio coloidal y soluble. El contenido de magnesio coloidal, presentó diferencias significativas entre tratamientos (Figura 4). El testigo (T1) fue superado por todos los tratamientos experimentales excepto por (T6, T7, T8, T13) que pertenecen a materiales de encalado no portadores de Mg en su composición. De otra parte, es fácil identificar la consistencia que se manifiesta en el incremento significativo de los contenidos de Mg en los coloides del suelo cuando se incorporaron materiales de encalado portadores de óxidos e hidróxidos de magnesio (T2, T3, T4, T5, T9, T10, T11, T12), de los cuales se destaca el uso de dolomita calcinada (T3) en razón a que este material presenta un alto contenido de magnesio y un alto equivalente químico en CaCO₃ que hace más reactivo el material.

Figura 4 Efecto de materiales de encalado sobre la concentración de Mg coloidal en suelo sometido a prueba de incubación por 40 días. Medias con la misma letra no difieren significativamente. 

Según ^{Castro y Gómez (2010)} , el efecto del mejoramiento químico de la fracción coloidal del suelo causado por materiales de encalado portadores de magnesio es muy importante para la agricultura moderna en suelos ácidos, entre otras cosas, por el alto potencial de respuesta de estos suelos a las aplicaciones de magnesio debido a su común deficiencia.

El contenido de magnesio soluble, presentó diferencia significativa (p≤0,05) principalmente cuando se compara el testigo con los tratamientos 2 y 3, relacionados con el uso de dolomitas como rocas molidas o calcinadas (Figura 5). En este caso, con la incorporación de 1.5t.ha^-1 CaCO3 equivalente a través de estos materiales, es posible incrementar los contenidos de Mg soluble respecto al testigo en niveles cercanos a 0,25 mg.Kg^-1, lo que agronómicamente reflejaría en estos materiales un muy bajo efecto fertilizante.

Figura 5 Comportamiento del magnesio en la fase soluble del suelo por efecto de los materiales de encalado después de 40 días de incubación. Medias con la misma letra no difieren significativamente. 

Fósforo disponible. La dinámica del fósforo encontrada en el suelo después de la incorporación e incubación de los materiales de encalado, reportó un incremento altamente significativo en el fósforo disponible, cuando se utilizó roca fosfórica (Figura 6). Aunque la dosis aplicada como enmienda simple fue de 1.5t.ha^-1, se comprueba que el fósforo proveniente de roca fosfórica, teniendo muy baja solubilidad en agua, sí llega al suelo para solubilizarse gradualmente en el tiempo por acción de los propios ácidos del suelo y las bacterias específicas encargadas de este proceso. En un estudio realizado en pruebas de incubacion ^{Basak y Biswas (2015)} encontraron que la aplicación de roca fosfórica podría ser utilizada como un material encalante para mejorar la condición del fósforo disponible en suelos ácidos, similar a lo encontrado en el presente estudio. ^{Trabelsi et al. (2017)} encontraron un aumento en la actividad microbiana de la rizósfera al incorporar roca fosfórica. ^{Da Costa et al. (2015)} muestan que la incubación de bacterias solubilizadoras de fósforo en combinación con la aplicación de roca fosfórica es económico y una estrategia sostenible para mejorar la fertilidad de suelos y la acumulacion de nutrientes en plantas de arroz.

Figura 6 Efecto de la incorporación de materiales de encalado sobre la disponibilidad de fósforo en el suelo después de 40 días de incubación. Medias con la misma letra no difieren significativamente. 

Otro resultado que enriquece la discusión sobre el tema del fósforo, es el de que las enmiendas simples de origen calcáreo (T2, T3, T4, T5, T6) se comportaron en forma similar al testigo, dado que no portan fósforo en su composición. Este resultado deja en entredicho, lo que en el marco teórico del control de la acidez se plantea en el sentido del efecto esperado del encalamiento sobre el mejoramiento de los contenidos de fósforo en suelos ácidos.

El grupo de tratamientos referenciado como enmiendas complejas donde participa la roca fosfórica en un 15% de la mezcla (T8, T9, T10, T11, T12), superó en niveles no significativos, pero sí importantes agronómicamente, los contenidos de fósforo disponible reportados para el testigo absoluto (T1) y el grupo de enmiendas simples de origen calcáreo no portadoras de fósforo. Estos resultados deducen el significado que tiene incluir el uso de la roca fosfórica en el diseño de planes integrales de control de acidez cuando se usan enmiendas complejas, aspecto tratado por ^{Castro y Munevar (2013)} .

CONCLUSIONES

Los resultados comprobaron que a la dosis estudiada (1.5 t.ha^-1CaCO₃ equivalente) los materiales encalantes usados como enmiendas simples (dolomitas calcinadas, dolomitas molidas, hidróxidos de calcio y magnesio, escorias básicas y cales vivas) presentaron efecto significativo sobre el control de la acidez (activa e intercambiable) y sobre el incremento en la concentración de Ca²⁺ y Mg²⁺ coloidal del suelo estudiado. Similar respuesta se obtuvo cuando los tratamientos relacionados como enmiendas simples, se mezclaron con roca fosfórica y materia orgánica (gallinaza) en la relación porcentual 75:10:15, respectivamente.

El empleo de los hidróxidos de calcio y magnesio (T4, T11) y las escorias básicas de siderúrgica (T5, T12), bien como enmiendas simples o formando parte de enmiendas complejas, ofrecieron efectos superiores en el control de acidez con respecto al resto de materiales. En cuanto al efecto de los materiales de encalado sobre la fracción soluble del suelo se pudo detectar que aunque el contenido de Ca y Mg se ve mejorado en su concentración con respecto al testigo, con diferencias estadísticas para el caso de magnesio en dolomitas molidas y calcinadas, agronómicamente esas diferencias no son relevantes. La tendencia de los resultados encontrados sugiere seguir investigando en el tema para concluir sobre el verdadero efecto fertilizante de las enmiendas calcáreas.