En la última década, la producción, rendimiento y área cultivada de arroz, se han incrementado en Venezuela, donde existen alrededor de dieciocho millones de hectáreas de suelos mal drenados o sujetos a inundación durante ciertos períodos del año y que cuentan con las condiciones necesarias para la producción de arroz.

Considerando que el arroz podría convertirse en el cereal más importante desde el punto de vista del consumo humano, se han realizado muchos esfuerzos encaminados a aumentar los rendimientos; gran parte de estos esfuerzos han sido orientados hacia la utilización eficiente del fertilizante nitrogenado aplicado al suelo (Rivillo, 1986); esto se ha debido principalmente a que el uso de este fertilizante puede aumentar sustancialmente los rendimientos del arroz, tomando en consideración que la eficiencia de uso del nitrógeno va a variar con las características de la planta y con las condiciones ambientales (Oaks,1994). Se ha comprobado además que, si no se corrigen las elevadas pérdidas de nitrógeno y la baja eficiencia en su uso, gran parte de los beneficios potenciales del fertilizante, podrían no ser aprovechados.

Este trabajo fue realizado con el objetivo principal de conocer las dinámicas químicas de diferentes formas inorgánicas de nitrógeno en el uso eficiente de los fertilizantes por el arroz de riego.

El área de estudio está ubicada en el Sistema de Riego Río Guárico, Calabozo, estado Guárico, Venezuela. Se utilizó un suelo Entic Chromustert perteneciente a la Serie Calabozo (pH 5,9; CO 1,27 %; N total 0,052%; CIC 20,8 cmol.kg^-1; Capacidad de suministro de N 48 Kg/ha/ciclo de cultivo), el cual fue muestreado a 30 cm de profundidad en un área de 1 hectárea, perteneciente a una unidad de producción de arroz bajo riego, ubicada en el hato "Flores Moradas", a 50 Km de Calabozo (Figura 1).

Esta metodología de extracción de la solución de suelo fue desarrollada y probada en el Laboratorio de Química de Suelos de la Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela.

Se llevó a cabo en un área de arroz bajo riego ubicada a 30 Km. de Calabozo, Estado Guárico. Esta área fue dividida en 39 parcelas de 45x6 m.

La solución de suelo se extrajo a través de un tubo PVC perforado (1,5 cm de diámetro y 20 cm de largo), recubierto con tela geotextil (SUPAC). Los extremos del tubo se sellaron con tapones de goma, a uno de los cuales se adaptó una manguera (1 cm de diámetro y 1 m de largo), que sobresalía del agua sobrenadante. La figura 3 muestra el sistema de extracción.

Se utilizaron los mismos tratamientos que en el experimento de invernadero, empleando las mismas fuentes de nitrógeno, fósforo y potasio. Se probó además una dosis de 150 Kg N.ha^-1. El nitrógeno fue aplicado la mitad a la siembra, un cuarto a los 20 días y el resto a los 60 días de la inundación del campo. El P y el K se aplicaron la mitad a la siembra y la mitad a los 30 días de la inmersión.

Una inyectadora (25 cc) se acopló al extremo final de la manguera de extracción para la toma de la muestra, la cual se recogió en envases plásticos (40 ml). Posteriormente, a las muestras acidificadas con HCl 0,01 N, se les practicaron determinaciones de NH₄⁺, a través de un sistema de flujo continuo, y de Fe⁺⁺ por espectrofotometría de absorción atómica.

Los resultados obtenidos a nivel de invernadero permiten caracterizar el comportamiento del pH en el suelo cuando es sometido a condiciones de anoxia (Figuras 4 y 5).

Los aumentos de pH están relacionados con el aumento del OH^-, causado por la reducción de Fe⁺⁺⁺ a Fe⁺⁺ (Ponamperuma, 1985). Por otra parte, las disminuciones se deben a un aumento de la presión parcial de C0₂ en los tratamientos con planta, y un consiguiente aumento de iones H⁺ y ácidos orgánicos (Beye et al, 1979). Estas variaciones del pH podrían entonces ser atribuidas a reacciones de óxido reducción entre la materia orgánica del suelo y el hidróxido férrico, conducentes a la formación de Fe ferroso y C0₂; estas reacciones disminuyen además las concentraciones de H⁺ en la solución, elevándose el pH; al aumentar posteriormente el contenido de C0₂ se presenta una disminución del pH (Guillobez, 1989).

El status del pH en los suelos inundados juega además un importante papel en la absorción del NH₄⁺ por las células del arroz; Karasawa et al. (1994), encontraron que el NH₄⁺ es activamente absorbido por las células de las raíces del arroz y que hay dos sistemas de transporte en la membrana de la célula, lo cual estaría asociado con un gradiente electroquímico, es decir, la suma del gradiente de pH y el potencial de la membrana, generado por la enzima H⁺ - ATPasa, donde el gradiente de pH es mucho más importante para el transporte que el potencial de la membrana.

El análisis del comportamiento del Eh en este experimento permitió descubrir variaciones durante todo el período de inundación en todos los tratamientos (Figuras 6 y 7).

A partir de los 45 días la reducción es total en los tratamientos con cultivo debido al crecimiento de organismos reductores, condición que además se ve favorecida por la presencia de materia orgánica en el suelo, bajo contenido de NO₃^-, MnO₂ y temperaturas cercanas a 35 C (Ponnamperuma, 1985). Es evidente entonces que la disminución de los valores de Eh como resultado inmediato de la inundación del suelo es determinante en las pérdidas de N durante el crecimiento del cultivo, ya que, a bajos valores de Eh, se favorece el proceso de denitrificación (Pedrazzini,1983).

Con respecto a la cinética del Fe⁺⁺, se apreciaron variaciones a lo largo del período de inundación. Las disminuciones en las concentraciones de Fe⁺⁺, se deben a la precipitación del Fe soluble. Se observó además que, el tratamiento con fertilizante incorporado con cultivo, alcanza concentraciones mayores de Fe⁺⁺ en relación al tratamiento fraccionado con cultivo (200 y 90 mg.l^-1, respectivamente), lo cual indicaría la influencia del fertilizante sobre la actividad de la microflora reductora de Fe⁺⁺⁺ (Figuras 8 y 9).

El aumento general en el tiempo de los contenidos de Fe está relacionado con el agotamiento superficial de los óxidos de manganeso y una fuerte actividad reductora de los óxidos de hierro (Rivillo, 1986). Con respecto a la dinámica del NH₄⁺, se observaron bajos niveles de N amoniacal, aún en los tratamientos fertilizados (Figuras 10 y 11), comportamiento relativo a suelos de textura fina y moderadamente pobres, como el estudiado. El aumento inicial observado coincide con la colocación del fertilizante y con la fase vegetativa del cultivo.

Los tratamientos fertilizados y sin cultivo presentaron una concentración de amonio mucho mas baja. En los tratamientos con cultivo, cuando éste entra en su fase reproductiva, las concentraciones disminuyen significativamente, debido a una elevada utilización del amonio transferido desde la capa superior a la rizósfera donde puede ser absorbido por la planta (Ando et al, 1996), y fijación por las arcillas minerales (De Datta, 1987). Se encontró además que la forma de aplicación fraccionada del fertilizante permite una mayor disponibilidad de N amoniacal para el cultivo, comprobado a través de un mayor rendimiento en materia seca y mayor contenido de N en la planta (Cuadro 1). Experimentos llevados a cabo por Ando et al (1996) demuestran además que, bajo ciertas condiciones, el principal factor responsable de las pérdidas de N no se relaciona con la volatilización del amonio, sino con procesos de denitrificación - nitrificación. Beye et al. (1979), encontraron que los niveles mas bajos de NH₄⁺ coinciden con los niveles más altos de NO₃^-; esto se atribuye a que el NH₄⁺ no absorbido por la planta difunde a la capa superficial aeróbica del suelo y se oxida a NO₃^-.

Se observó un aumento en las concentraciones de Fe durante los primeros 15 días de inundación (Figuras 12 y 13), con un descenso posterior de las concentraciones, en todos los tratamientos, probablemente asociado con fenómenos de precipitación de compuestos de Fe soluble o fácilmente reducibles (Fe (OH)₃ - Fe⁺⁺) (Beye et al., 1979).

Posteriormente, las concentraciones de Fe disminuyen, lo cual estaría asociado con fenómenos de precipitación de Fe soluble a FeCO₃, El drenado y posterior reinundación del campo a los cuarenta y cincuenta días después de la inundación respectivamente, devuelven el suelo a sus condiciones iniciales, elevándose nuevamente las concentraciones de Fe por reducción o solubilización, aún en el tratamiento testigo.

Los valores de NH₄⁺ durante los primeros 20 días de la estación de crecimiento del arroz, alcanzan valores entre 2 y 4 mg.l^-1 en los diferentes tratamientos (Figuras 14 y 15).

Después de los 20 días hay una reducción de los niveles de amonio, precedente a un nuevo aumento después de la reinundación del campo a los cincuenta días después de la inundación, el cual había sido drenado a los 40 días. Se obtuvieron mayores concentraciones en los tratamientos fertilizados en relación al testigo con cultivo. La reducción de los niveles de amonio después de los 20 días de inundación puede ser debido a que el NH₄⁺ presente en la capa superficial del suelo pudo ser oxidado a N0₃^-, el cual al moverse hacia la capa anaeróbica, fue sometido a denitrificación (De Datta, 1987).

Después de la reinundación del campo a los cincuenta días después de la inundación, se apreció un aumento en los niveles de amonio, probablemente debido a procesos de amonificación. Este amonio es rápidamente aprovechado por la planta en su etapa reproductiva, manteniéndose bajos los niveles de amonio en la solución del suelo. Esta rápida absorción del amonio ocurre mediante un sistema que opera a través de la membrana celular y no por un simple mecanismo de difusión (Karasawa et al., 1994); la determinación exacta de este mecanismo de absorción podría ser de gran ayuda en la utilización más eficiente del fertilizante por el arroz de riego, ya que ésta es la forma disponible del N en los suelos inundados.

Estos regímenes alternados de secado y reinundación pueden tener importancia en el desarrollo de las raíces, el cual está fuertemente influenciado por las fluctuaciones en la profundidad de la mesa de agua (Mishra et al.,1997). A este respecto, estos autores recomiendan la adopción de regímenes intermitentes de riego en lugar de inmersión continua, con el fin de lograr el rendimiento óptimo

Los resultados obtenidos confirman la influencia del sistema de manejo del fertilizante (forma, dosis y época de aplicación) sobre el aprovechamiento del nitrógeno, que se traduce en mayor contenido de nitrógeno total en la planta y rendimiento en materia seca.

La oxidación del N-NH₄⁺ juega un papel importante en la disminución de los niveles de nitrógeno disponible para la planta durante la mitad y el final de la estación de crecimiento del arroz, comprobándose que el aporte de fertilizantes nitrogenados contribuye a la reconstitución del contenido de N en este suelo, dependiendo del estado de desarrollo del cultivo.

La forma de aplicación fraccionada del fertilizante nitrogenado permite a la planta una mayor disponibilidad de este elemento, comprobándose además que, dosis muy elevadas de fertilizante no se convierten necesariamente en mayor rendimiento en materia seca, al comparársele con dosis menores aplicadas en forma fraccionada.

Finalmente, la naturaleza dinámica que adquiere el suelo después de la inundación constituye un aspecto importante para su productividad y adecuado manejo del cultivo de arroz. La noción del equilibrio iónico y del equilibrio entre los productos de transformación, constituyen los principales problemas existentes en los suelos inundados.

Al Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad Central de Venezuela, por haber aportado los recursos económicos para el financiamiento de esta investigación (Proyecto 01-33-2399-90).