Producción de materia seca, cambios en la condición de acidez y absorción de nutrientes del raigrás perenne (Lolium perenne L) en suelos tratados con “Spanish River Carbonatite” (SRC) bajo condiciones controladas.
Por: Martín Torres Duggan1;2*; Cesar Quinteros3; Pablo Leal4, & 3 María Zamero.
1Tecnoagro; 2 Docente Especialización en Fertilidad del suelo y Fertilización (EPG-FAUBA); 3Facultad de Ciencias Agropecuarias (FCA), Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER); 4Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN), Depto. Cs. Geológicas, Universidad de Buenos Aires;
* Autor de contacto: mjjtorresduggan@gmail.com
1. Introducción
La acidez edáfica y las deficiencias de cationes básicos como calcio (Ca), magnesio (Mg) y potasio (K) constituyen uno de los principales condicionantes y limitantes de la productividad de cultivos (Álvarez et al. 2015; Torres Duggan y Rodríguez 2016). En los últimos años diferentes investigaciones muestran un deterioro de la fertilidad de los suelos de la Región Pampeana y particularmente una progresiva pérdida de bases de cambio que evidencian una tendencia a la acidificación (Barbieri et al 2015; Larrea et al. 2023; Taboada et al. 2024). A diferencia de lo que ocurre en países desarrollados y con sistemas de producción comparables (e.g. medio oeste de EE.UU, Australia, etc.), el origen de la acidificación no proviene del exceso de nitrógeno (N) amoniacal sino de la remoción de bases (i.e. balances negativos) en contextos de escaso o nulo uso de fertilización cálcicos y/o magnésicos, que, a diferencia de países de la región como Chile, Paraguay o Uruguay, no es una práctica habitual en la Argentina.
Si bien la acidificación de los suelos en el ámbito templado de la Región Pampeana parecería ser aún un fenómeno incipiente y moderado, el monitoreo de los suelos muestra una clara tendencia decreciente en los niveles de pH y en la concentración de bases de cambio. Asimismo, trabajos locales comienzan a detectar respuestas moderadas al agregado de enmiendas cálcicas (Vázquez et al. 2010 y 2012; Vázquez y Millán, 2017).
Los fertilizantes y/o enmiendas de origen mineral representan recursos estratégicos para mejorar la fertilidad de los suelos y la nutrición de las plantas (Herrmann y Torres Duggan, 2016; Herrmann, 2018; van Strateen, 2022). Dentro del espectro de rocas y minerales con potencial de uso para mejorar la fertilidad del suelo y/o la nutrición mineral de las plantas, las carbonatitas y los silicatos en general han despertado un marcado interés por su gran potencial no solo para mejorar la fertilidad o calidad de los suelos o proveer nutrientes (Jones et al. 2020) sino también como recursos estratégicos que permitirían secuestrar carbono a escala global asociado a su aplicación y meteorización en suelos (Beerling et al 2025).
Las carbonatitas son rocas carbonáticas de origen magmático compuestas principalmente por calcita y silicatos de diferente mineralogía (De los Santos Valladales et al. 2022). A diferencia de las rocas carbonáticas de origen sedimentario (i.e. calizas o dolomías), las carbonatitas pueden presentar mayor diversidad de minerales en su arreglo mineralógico, lo cual las hacen más atractivas como fertilizante o enmienda pudiendo no solo funcionar como “corrector químico” sino también aportando macro y/o micronutrientes.
Asimismo, dentro del espectro de carbonatitas conocidas y con potencial de uso agronómico, existe una que se denomina “Spanish River Carbonatite” (SRC), cuyos yacimientos se ubican en Sudbury (Ontario, Canadá), y que por su génesis y mineralogía se la consideran de las más relevantes para ser utilizada en la agricultura (Jones et al 2020). Si bien este recurso mineral es bien conocido desde el punto de vista geológico y geoquímico, existen pocos antecedentes que caractericen integralmente esta carbonatita desde la perspectiva petrográfica, mineralógica y agronómica con el fin de comprender su modo de acción y potencial de uso como enmienda y/o fertilizante. Así, la evaluación de la calidad agronómica debe integrar estos aspectos (Rodríguez y Torres Duggan, 2012).
Los objetivos del trabajo fueron: (i) Caracterizar petrográfica y mineralógicamente la SRC, (ii) Evaluar el efecto del SRC sobre la producción de materia seca (MS) y absorción de cationes básicos (Ca, Mg, K) en suelos de diferente acidez cultivados con raigrás perenne (Lolium perenne L) en invernáculo y (iii) relacionar las características mineralógicas del SRC con los efectos observados en suelo y planta, y proponer modos de acción del SRC como corrector de suelos y/o fuente de nutrientes.
2. Materiales y Métodos
- Caracterización petrográfica y mineralógica
Las muestras del SRC se tomaron de un yacimiento ubicado en Sudbury (Ontario, Canadá) y descripto como el “Spanish River Carbonatite Complex” (Fig. 1). Dentro de la limitada investigación que se ha hecho en el mundo de las carbonatitas, el depósito de SRC en Sudbury es uno de los que despierta especial atención en los últimos tiempos (Jones et al. 2020). Se trata de una formación ígnea intrusiva formada hace 1838 millones de años, que por la cercanía y por coincidir en la antigüedad con el gran cráter de Sudbury (datado en 1849 millones de años), se considera que pudo haber tenido influencia en su génesis. Los detalles geológicos, geoquímicos y mineralógicos del complejo del Spanish River Carbonatite se describen en Sage (1987).
Las muestras de roca fueron descriptas y analizadas desde el punto de vista petrográfico y mineralógico (análisis macro y microscópico) en el Departamento de Ciencias Geológicas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Así, para las diferentes muestras de roca asociadas a distintas facies del complejo carbonatítico, se realizaron descripciones macro y microscópicas. En la Fig. 2 se muestran fotografías de las muestras previo a su procesamiento petrográfico.
En términos muy generales, las diferencias en color y textura de las rocas se relacionan con su composición mineralógica. La coloración blanca corresponde a una facie con presencia de calcita, mientras que los colores más oscuros se asocian con la presencia de mineralizaciones de biotita, anfiboles o piroxenos. También se evidencian asociaciones de diferentes facies en una misma muestra de roca.
“Los fertilizantes y/o enmiendas de origen mineral representan recursos estratégicos para mejorar la fertilidad de los suelos y la nutrición de las plantas”
- Experimento en invernáculo
Con muestra del SRC en polvo proveniente de Canadá (densidad=1,57; Ca=21,4%; Mg=1,9%; P=1,18 y K=1,0%) derivada del proceso de trituración y molienda de todo el complejo de carbonatita., se llevó a cabo un experimento en invernáculo cultivando raigrás perenne (Lolium perenne L) en macetas de 2L.
El experimento se realizó en instalaciones de a la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER). Se utilizó un diseño en bloques completamente aleatorizado (DBCA) con cuatro repeticiones. Las macetas se regaron para que la disponibilidad hídrica no limite el crecimiento. Si bien se evaluó un gran número de tratamientos para evaluar interacciones entre el uso del SRC y nutrición mineral, en este escrito se muestran y discuten los resultados de algunos de los tratamientos evaluados (Tabla1).
Tabla 1. Tratamientos evaluados y su descripción.
También se sumaron tratamientos de omisión de K y P solubles (i.e. agregado de nutrientes solubles menos P o K) en suelos tratados con SRC, para explorar la biodisponibilidad del K y P.
En todos los casos, los tratamientos se evaluaron en dos tipos de suelos, con diferente acidez, uno ácido obtenido de la capa superficial de suelos en cercanías de la zona de Ita Ibaté (Corrientes) y otro con menor acidez proveniente de Arroyo Barú (Entre Ríos), que a los fines de este escrito se los indicará como suelo “ácido” o “neutro” (Tabla 2).
Tabla 2. Características de fertilidad de los suelos utilizados.
Durante el experimento, que duró 150 días, se realizaron 4 cortes de biomasa y se midió la concentración de nutrientes en tejido para poder evaluar la absorción de los mismos en la biomasa aérea. Asimismo, al final del experimento se cuantificó el pH, CIC y concentración de cationes básicos.
3. Resultados y Discusión
- Análisis petrográficos y mineralógicos
Si bien se realizaron análisis petrográficos y mineralógicos de diferentes facies del yacimiento de SRC, en este escrito se muestra solo un ejemplo de estudio macroscópico de textura de una facie dominada por calcita y agregados de mica (Fig. 4), como así también resultados del análisis de cortes delgados sobre muestras de una facie geológica con mayor contenido de piroxenos y anfiboles (Fig. 5).
Tanto los resultados de los análisis petrográficos que se muestran en este escrito como los demás no presentados (i.e. evaluaciones sobre otras muestras de roca del yacimiento), son consistentes con los antecedentes geológicos, geoquímicos y mineralógicos reportados en el área en donde se localiza el depósito del SRC (cita).
Los principales constituyentes mineralógicos de la SRC con valor agronómico son la calcita, biotita, piroxenos y anfiboles que se presentan en rangos variables de abundancia según la facie de SRC considerada. La calcita aporta principalmente Ca que se hidroliza en suelo y aumenta el pH, mientras que la biotita es la fuente principal de K del material. Otros componentes como biotitas, clorita, entre otros, también contribuye con Mg.
Las abundancias relativas de cada constituyente mineralógico mayoritarios o minoritario detectados en los análisis de secciones delgadas variaron con la facie de SRC considerada, existiendo muestras de roca con alta abundancia (>90-95%) tanto en componentes como calcita o biotita con situaciones intermedias (Tabla 3). También se destacó la abundancia de piroxenita (que explicaría el contenido de Mn) y de apatita, en abundancias variables (entre 3 y 15% según la muestra analizada).
Asimismo, se observó la presencia de minerales accesorios como esfena, cloritas, hematita, entre otros. Algunos de estos constituyentes aportan algunos micronutrientes con interés agronómico.
Tabla 3. Porcentajes aproximados de los componentes principales de las muestras de SRC analizadas en los cortes delgados.
Los resultados de los análisis mineralógicos son consistentes con otros grupos de investigación que han estudiado el SRC como el publicado por De Los Santos Valladares et al. (2022). Sin embargo, a diferencia de estos autores, en las muestras que se trajeron desde Sudbury (Ontario, Canadá) y que son motivo del presente trabajo, no se detectó vermiculita en el análisis de secciones delgadas. Podrían estar presentes en niveles bajos que no son detectados por las técnicas petrográficas o en facies que no fueron muestreadas.
- Experimento con raigrás perenne en invernáculo Producción de materia seca y cambios en propiedades edáficas
La aplicación de nutrientes solubles (i.e. fertilización balanceada) y de SRC aumentaron 250 y 210% la producción de MS aérea del raigrás perenne en suelo ácido y 180 y 160% en suelo neutro, respectivamente (Fig. 6).
Se observó un marcado efecto aditivo de la aplicación conjunta de SRC y nutrientes solubles (N, P, K, Ca, Mg, i.e. fertilización balanceada) sobre la productividad del cultivo. Así, el agregado de SRC en combinación con la fertilización balanceada aumentó 110% y 60% la producción de MS acumulada del raigrás perenne por encima de la alcanzada solamente con el agregado de nutrientes, en el suelo ácido y neutro, respectivamente (Figura 6). Asimismo, el efecto sinérgico entre el SRC y la fertilización balanceada fue aumentando progresivamente a lo largo experimento, consistente con un patrón de disolución progresiva de este tipo de materiales (Fig. 7).
“La dinámica de absorción de nutrientes varió en relación a la acidez de los suelos estudiados”
El agregado de SRC aumentó 63 y 30% el pH del suelo ácido y neutro, respectivamente (Tabla 4), que junto a la mejora en la disponibilidad de cationes básicos (e.g. Ca, K), explicaría la mejora en la producción del cultivo.
Los cambios observados en el pH y en general en la concentración de cationes básicos son consistentes con composición mineralógica de la SRC en donde tanto la calcita como los silicatos de Ca y Mg presentan una reacción básica en el suelo y aportan esos cationes (Hermann y Torres Duggan, 2016; Jones et al. 2020; Swoboda et al. 2022). Asimismo, el agregado de SRC prácticamente eliminó el contenido de Al extractable en el suelo ácido consistente con el aumento del pH (Tabla 4).
Tabla 4. Cationes intercambiables, CIC y pH en suelo al finalizar el experimento.
Si bien el contenido de Al intercambiable del suelo ácido (0,69 cmol+/kg) es marcadamente inferior a los niveles o rangos considerados tóxicos para el crecimiento de las raíces, el mismo se ubica muy por encima de los niveles máximos que se han reportado para suelos de la Región Pampeana. Así, Heredia y Cueva Tacuri (2023), indican niveles medios, mínimos y máximos de Al intercambiable de 0,09, 0,06 y 0,16 cmol+/kg de suelo para la Región Pampeana, y relaciones Ca+Mg+K/Al de 143,3; 80,6; y 215 (media, mínimo y máximo) mientras que el suelo ácido utilizado para el experimento con SRC tiene una relación de 11,5.
Por otro lado, y particularmente en el suelo ácido, la concentración y saturación de Ca es muy baja, mientras que los contenidos de K fueron bajos o intermedios. Por consiguiente, las mejoras en crecimiento del raigrás derivarían de una mejor condición de acidez y balance nutricional en el suelo, consistente con la sinergia observada entre aplicación de SRC y la fertilización con fuentes solubles de nutrientes.
Absorción de nutrientes
La dinámica de absorción de nutrientes varió en relación a la acidez de los suelos estudiados. Así, en el suelo ácido, se evidenció una temprana absorción de nutrientes desde el primer corte realizado a los 30 días desde la emergencia, sosteniéndose hasta el final del experimento cuando se realizó el último corte (150 días desde la emergencia, Tabla 5).
Tabla 5. Absorción de K, P, Ca y Mg a los 30 y 150 días de emergido el cultivo (i.e. primer y último corte, respectivamente) en el suelo ácido.
Por el contrario, en suelo neutro, la absorción de nutrientes del raigrás perenne a los 30 días de emergencia del cultivo fue similar que en el suelo natural (testigo), mientras que al final del experimento (150 días desde la emergencia), se observó un aumento significativo de nutrientes como Ca o K, similar a lo observado en suelo ácido (Tabla 6).
Tabla 6. Absorción de K, P, Ca y Mg a los 30 y 150 días de emergencia del raigrás perenne (i.e. luego del primer y último corte, respectivamente) en el suelo neutro.
Si se observan los niveles de absorción de nutrientes medidos al final del experimento (i.e. a 150 días de la emergencia del raigrás perenne), se puede apreciar que la absorción de K del raigrás en los tratamientos en donde se aplicó SRC junto con nutrientes solubles sin agregado de K (omisión de K) no presentó diferencias estadísticamente significativas (p <005) con el tratamiento en donde la SRC se agregó con todos los nutrientes solubles incluyendo el K (Tabla 5 y 6).
En términos simples, esto indicaría que la SRC fue capaz de sostener la biodisponibilidad de K, evidenciado la capacidad de liberar K. Si consideramos que el principal componente potásico de la SRC es la biotita, los resultados del presente experimento muestran una elevada biodisponibilidad de K proveniente de la disolución del SRC en el suelo, tanto en suelo ácido como neutro. Estos resultados son similares a otros estudios reportados en diversas regiones del mundo, evaluando diferentes rocas y minerales potásicos (Swoboda et al. 2022).
4. Conclusiones y consideraciones finales
- Los principales constituyentes mineralógicos de la SRC detectados en los mediante microscopia óptima petrográfica (análisis de secciones delgadas) son calcita, biotita, piroxenos y anfiboles, con una participación menor de apatita
- Los efectos observados sobre el pH (aumento de 63 y 30% en suelo ácido y neutro, respectivamente) y en la dotación de cationes básicos (e.g. Ca, K) es consistente con la mineralogía de la SRC y aporta nueva evidencia para comprender el modo de acción de este recurso mineral
- La aplicación de SRC aumentó 210 y 160% la producción acumulada de MS del raigrás perene en suelo ácido y neutro, respectivamente
- La aplicación de SRC junto con tratamientos de fertilización balanceada determinó un muy marcado efecto aditivo (sumando un 110 y 60% de biomasa acumulada por sobre los tratamientos en donde solamente se aplicaron nutrientes sin SRC)
- La sinergia positiva observada en los tratamientos en donde la SRC se aplicó junto a una oferta balanceada de nutrientes solubles es consistente con los cambios y mejoras detectados en el suelo (aumento de pH y en la dotación de cationes básicos) y en la absorción de nutrientes (e.g. Ca, Mg y K)
- Los resultados de absorción de Ca, Mg, K, como así también el afecto aditivo de la SRC con la fertilización mineral tradicional reflejan la reactividad y efectividad de la SRC como fuente de aplicación directa, y aportan información básica para comprender su dinámica en el sistema suelo-planta aspecto central para el desarrollo de productos que contengan este material
5. Agradecimientos
Los autores agradecen especialmente a John Slack (Ontario, Canadá) por estimular la realización de estos estudios, como así también a la empresa SRC Agrominerals INC por el apoyo financiero para poder llevar a cabo estos estudios; a Pablo Tempone y Lucas Boglietti por la coordinación local.
Bibliografía
Álvarez, C, PL Fernández y HS Steinbach. 2015. Limitantes de la capacidad productiva de los suelos. En: Fertilidad de suelos y fertilización en la región pampeana. Capítulo 2. R. Álvarez (editor). p 17-45.
Barbieri, PA; Echeverria, HE; Sainz Rozas, HR & JP Martínez. 2015. Soybean and wheat response to lime in no-till Argentinean mollisols. Soil & Tillage Research. 152 (29-38).
Beerling, DJ; Kantzas, EP; Lomas, MR; Taylor, LL; S Zhang; Y Kanzaki; RM Eufrasio; P Renforth;
; JF Mecure; H Politt; PB Holden; NR Edwards; L Koh; DZ Epihov; A Wolf; JE Hansen; SA Banwart; NF Pidgeon, CT Reinhard; NJ Planavsky & M Val Martin. 2025. Transforming US agriculture for carbon removal with enhanced weathering. Nature. Vol 638. p 425-434.
Chien SH, LI Prochnow & H Cantarella. 2009. Recent Developments of Fertilizer Production and Use to Improve Nutrient Efficiency and Minimize Environmental Impacts. Chapter 8. Advances in Agronomy, Vol 2, 102. Pp 268-322. Elsevier INC.
De Los Santos Valladares; JH Jhoncon kooyip; KE Borja-Castro; MI Valerio-Cuadros; RA Valencia-Bedregal; JJ Velazquez-Garcia, C. Villanueva Guilar; CEW Barnes & AG Bustamante Dominguez. 2022. Chacacterization of the Spanish River Carbonatite (SRC) for agriculture fertilizer. Hyperfine Interactions. 243: 19.
Heredia, OS y M. Cueva Tacurí. 2023. La acidificación de algunos suelos pampeanos sometidos a agricultura continua y su relación con el contenido de aluminio intercambiable. En: Degradación de tierras con énfasis en la Región Pampeana: aportes para una gestión racional del uso agropecuario. F. Behrends Kraemer, C.I. Chagas, M. Castiglioni y M. Massobrio (editores). Capítulo 4. Editorial Facultad de Agronomía. Universidad de Buenos Aires. págs 143-169.
Herrmann, C. 2018. Rocas y minerales como fertilizantes de suelos agrícolas. Ciencia Hoy. 27(158):11-19.
Herrmann, C y M Torres Duggan. 2016. Fertilizantes y enmiendas de origen mineral: caracterización y uso en la Argentina. En: FX Pereyra & M Torres Duggan (Eds.). Suelos y Geología Argentina. Una visión integradora desde diferentes campos disciplinarios. Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo (AACS). Pp 329-355. Asociación Geológica Argentina (AGA). Universidad Nacional de Avellaneda (UNDAV).
Larrea, G; N Wyngaard; M. Eyherbide, N Reussi Calvo; M Puricelli, P Barbieri, H Angelini, F Salvagiotti & H Sainz Rozas. 2023. Cation nutrient reserves decline markedely under intensive cropping of Pampas Mollisols. Catena 223 (2023) 106916.
Jones, JMC; Guinel, FC & PM Antunes. 2020. Carbonatites as rock fertilizers: a review. Rhizosphere 13. 10 p
Rodríguez, MB y M Torres Duggan. 2021. Caracterización de los fertilizantes, enmiendas, abonos y su calidad agronómica. En: R Álvarez (Ed.). Pp. 391-425. Fertilización de Cultivos y Fertilización en la Región Pampeana. Editorial Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires (EFA).
Sage, RP. 1987. Sanish River Carbonatite Complex. Mines and Minerals Division. Ontario Geological Survey. Study 30. Ministry of Northern Development and Mines. Ontario.
Taboada, MA; Peralta, GE; CR Álvarez & G Studdert. 2024. Threats and recovery of black soils of Argentina: A story with surprises and discoveries. Moscow University. Soil Science Bulletin. Vol 79. No. 5. Pp. 608-619. Allerton Press., INC.
Torres Duggan, M. y MB Rodríguez. 2016. La fertilidad de los suelos en relación a la edafogénesis. En: Suelos y Geología Argentina. Una visión integradora desde diferentes campos disciplinarios. Capítulo 11. Pereyra, F.X y M. Torres Duggan (editores). Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo (AACS). Asociación Geológica Argentina (AGA). Universidad Nacional de Avellaneda (UNDAV). p 288-312.
van Straaten, P. 2022. Distribution of agromineral resources in space and time: a global geological perspective. Pesq. Agropec. Bras.(PAB). Brasilia. V57. e01453.
Vázquez, ME; A Terminiello; A Casciani; G Millán; P Galeti; F Guilino; J Garcia Diaz, J Kostiria y M García. 2010. Influencia del agregado de enmiendas básicas sobre la producción de alfalfa (Medicago sativa L.) en ámbitos templados argentinos. Ciencia del Suelo (Argentina). 28 (2):141-154.
Vázquez, ME y GJ Millán. 2017. Acidez del suelo. Origen, diagnóstico, consecuencias y tratamiento. En: Manejo y conservación de suelos. ME Vázquez (Editora). Capítulo 8. p 229- 306.
Vázquez, ME; A Terminiello; A Casciani; G Millán; D Cánova; P Gelati; F Guilino; A Dorronzoro; Z Nicora, L Lamarche y M García. 2012. Respuesta de la soja (GlicinemaxMerr) a enmiendas básicas en algunos suelos de la provincias de Buenos Aires y Santa Fe. Ciencia del Suelo (Argetina). 30 (1): 43-55.
