Composición de la materia orgánica en los suelos de seis zonas edafoclimáticas del Magdalena (Colombia)

Abstract

The soils in the NE of the Magdalena province (Colombia) are subject to intense degradation primarily because of the low accumulation rate of soil organic matter (SOM) and its fast turnover. Numerous traditional studies have aimed to mitigate this situation, focusing on the analysis of total SOM contents. The present study aimed to determine SOM quality from six areas under humid and dry tropical forest with different pedoclimatic conditions, using molecular characterization. For each area, sites with different current land use were studied, including forest and cultivated sites. We applied analytical pyrolysis (pyrolysis-GC/MS) to aqueous NaOH-extractable SOM from surface soil samples. One-hundred and ten pyrolysis products were identified and quantified, from the following chemical groups: N-containing compounds (34.1 ± 5.1%), carbohydrate markers (21.1% ± 7.1%), monocyclic aromatic compounds (20.0% ± 4.5%), aliphatic compounds (7.7% ± 1.4%), phenols (7.0% ± 5.0%), polycyclic aromatic compounds (3.6% ± 0.9 %), lignin products (0.3% ± 0.3%) and other compounds (0.2% ± 0.1%). SOM of all studied areas showed a large proportion of N-containing products, indicating a high contribution from microbial material to the SOM. Multivariate statistics allowed for the differentiation between microbial-derived and plant-derived SOM (Factor 1) and the relative proportion of burning residues (Factor 2), and indicated that pedoclimatic conditions exert more influence on SOM composition (cool and humid zones were enriched in microbial SOM while dry zones contained more plant-derived SOM) than land use for the studied soils.Los suelos al noreste del departamento del Magdalena (Colombia) afrontan una creciente degradación, principalmente por las bajas tasas de acumulación de materia orgánica del suelo (MOS) y su reducido período de transformación. Tradicionalmente se han realizado estudios tendentes a mitigar esta situación, pero todos se han centrado en aspectos cuantitativos analizando los contenidos totales de MOS. Por tanto, en el presente estudio se propuso determinar la composición molecular de la MOS en suelos de seis zonas con diferentes características edafoclimáticas en zonas de bosques húmedos y secos tropicales, con una altitud entre 5-956 msnm, temperatura media entre 24-30 °C, precipitación media entre 663-2000 mm y diferentes usos actuales (bosques y cultivos varios). Para ello se caracterizó por pirólisis (acoplada a cromatografía de gases y espectroscopía de masas) la MOS extraída con NaOH 0.1M de muestras superficiales en suelos cultivados y de bosques. Fueron cuantificados 110 productos de pirólisis en la siguiente proporción: compuestos con N (34,1% ± 5,1%), polisacáridos (21,1% ± 7.1%), aromáticos (20,0% ± 4.5%), alifáticos (7,7%± 1,4%), fenoles (7,0% ± 5,0%), poliaromáticos (3,6% ± 0,9%), ligninas (0,3% ± 0,3%) y otros compuestos (0,2% ± 0,1%). A través del análisis de varianza no se encontraron diferencias estadísticas entre los productos de pirólisis para usos del suelo (bosque y cultivados), pero sí para las zonas muestreadas. Por otro lado el análisis factorial por componentes principales permitió reducir el conjunto de compuestos productos de pirólisis en dos variables sintéticas que explicaron el 51% de la variabilidad total. Aunque en todas las zonas se evidenció una MOS con un grado importante de descomposición, el factor 1 permitió separar entre MOS de origen microbiano relativamente descompuesta y MOS fresca o de descomposición lenta y de origen vegetal. En términos generales, las zonas con mayor pluviosidad y menores promedios de temperatura mostraron una contribución relativamente alta de MOS microbiana y, en menor proporción, de MOS de origen vegetal tanto para suelos de bosques como para suelos de cultivo, en contraste con las zonas más secas que presentaron mayor proporción de MOS de origen vegetal.Os solos a nordeste da provincía de Magdalena (Colombia) estão submetidos a uma crescente degradação, devido principalmente às baixas taxas de acumulação de materia orgânica do solo (MOS) e ao  seu reduzido período de transformação. Tradicionalmente têm sido realizados estudos tendentes a mitigar esta situação,mas todos eles focados em aspetos quantitativos analisando os teores totais de MOS. Por este motivo, no presente estudo propõe-se determinar a composição molecular da MOS em solos de seis zonas com diferentes características pedoclimáticas em áreas de floresta húmida e seca tropical, con uma altitude entre 5-956 msnm, temperatura media entre 24-30 °C, precipitação media entre 663-2000 mm e diferentes usos atuais (floresta e zonas cultivadas). Para esse efeito, caraterizou-se por pirólise (associada a cromatografía gasosa e espetroscopía de massa) a MOS extraída con NaOH 0.1 M de amostras superficiais em solos cultivados e de floresta. Quantificaram-se 110 produtos de pirólise na seguinte proporção: compostos com N (34,1% ± 5,1%), polissacáridos (21,1% ± 7,1%), aromáticos (20,0% ± 4,5%), alifáticos (7,7% ± 1,4%), fenóis (7,0% ± 5,0%), poliaromáticos (3,6% ± 0,9%), lenhina (0,3% ± 0,3%) e outros compostos (0,2% ± 0,1%). Através de análise de variância não se encontraram diferenças estatísticas entre os produtos de pirólise para diferentes usos do solo (floresta e cultivados), mas sim para as zonas amostradas. Por outro lado a análise factorial por componentes principais permitiu reduzir o conjunto de compostos produto da pirólise em duas variáveis sintéticas que permitiram explicar 51% da variabilidade total. Ainda que em todas as zonas se tenha  evidenciado uma MOS com um importante grau de descomposição, o factor 1 permitiu separar entre MOS de origem microbiana relativamente decomposta e MOS fresca ou de descomposição lenta e de origem vegetal. Em termos gerais, as zonas con maior pluviosidade e menores temperaturas médias apresentaram uma composição relativamente alta de MOS microbiana e, em menor proporção, de MOS de origem vegetal tanto para solos de floresta como para solos cultivados, contrastando com as zonas mais secas que apresentaram maior proporção de MOS de origem vegetal