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PUBLICACION MISCELANEA NQ 41

REACCION DEL SUELO

,INTA

ISSN 0325· 9137 MARZO 1986

ESTACION EXPERIMENTAL AGROP~CUARtA RAFAELA

REACCION DEL SUELO

Autor (*)

Ing. Agr. Norberto E. HEIN

(*) T~cnico de la Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.

PUB,LlCACION MISCELANEA N2 41

INTA República Argentina

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Estación Experimental Agropecuaria Rafaela

Marzo 1986

INDICE

Página

A. INTRODUCCION • •••••••••••••••••••••••• 8 •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7

B. REACCION DE L SUE LO ...................... ~...... .......................... 7

C. ACIDEZ DEL SUELO ......................................................... 9·

1. Agua de las precipitaciones ... ..... ......... ............... .... .... .... 10

2. Descomposici6n de la materia orgánica ............................. 13

3. Secrefación de las raTce·s ... ........ ....... ........... ... .......... ... ... 13

D. PORCENTAJE DE SATURACION y pH ................................... 13

E. CONSIDERACIONES DE LA REACCION DEL SUELO ................ 14

1. Naturaleza del material Qrcilloso •..•.••....•..•..••....•...•.....•.. 14

2. Porcentaie de saturación de bases .................................... 14

3. Re loción de las bases entre si .... ............... ...................... 15

F. FORMAS DE MEDIR LA ACIDEZ DEL SUfLO ••••••••••••••••••••••••••• 16

G. PODER AMORTIGUADOR O TAMPON DEL SUELO •••••••••••••••••• 16

H. FACTORES QUE HACEN VARIAR AL pH DEL SUELO .................. 18

l. Precipitaciones ...................•....... ' •.............•................. 18

2. Materia orgónico" ••. ":...................................................... 19

3. Actividad microbiana ..................•..................... e.......... 19

4. Labores culturales •..•..•..•..•..•....•..•.••...•...•..••.••.•..•..•.•.... 19

A. INTROOUCCION

Este trabajo tiene corno Jlf'incipal destinatori~ Q loa integrantes de los cursos de IIln­terpretación y Uso de Maprls de Suelos", realizctdos por la EEA Rafaela, con el fin de suministrar información resumido y brindar uno ayuda para interpretar aspectos del suelo que normalmente est6n c:te,.rrolladQs en diversos tratados y publicaciones. En consecuencia el enfCMfue es parcial, con cierto orientación agronómica, no profun­dizando ciertos aspect. fTsicoooquimicos.

Esta información, acampanada con et conocimiento de otras caracterrsticas del sue­lo, posibilitará su utilizaci6n como un elemento de juicio para comprender ciertas reacciones del mismo y la respuesta a determil'lOdos manejos. Ha sido recopilada tra tando de incluir conceptoe existentes sobre el terna, para que sean utilizados luego­como e lementos de consu 1 tC$I •

En ciertos cosos lo reacci6n ., suelo, junto con otros datos analíticos, ayuda a in­terpretar la respuetttl ~ve 1 .. cultivos p ..... ntCIl'I a diferentes condiciones edáficas • Con el desarrollo .. este Mma .e incluirán ejemplos que favorecerán un mejor enten dimiento de los distintos pr@¡ceI~ frl¡co~ímico .. relacionados con el pH. -

a. REACCION DEL SUELO

En general se le atribuye "",cne vclor al con'Ctdltltento del pH de un suelo ya veces se trota de inferir demastodo • "'" dc:!to (Jislodo. SIn restarle importancia, realmen­te aquél tome sentido cuendo se lo relGctona con otros aspectos analíticos y con las particularidqdes del sue\.o.

El pH presenta una serie .. i"",UCOMi •• eon respecto a las caracterrsticos del suelo y puede tener relacIón cOn SU e1.ifTc.ción fIIIJ{on6mica. Si bien con valores altos de pH existen evidencien bien m4lnifi_m ole 1<1 pretencia de un suelo sódico, cuando presentan además sales neutrQt (ejemplo: C1Na o C1K), éstas hacen descender el pH a valores ligeramente alcalinos. En este CCHO se trata de suelos con sodio (Na), pero también con cierta salini8ocl. De esta forma se tienen perfiles con contenidos e levados de Na y con sa les neutras, lo que determina un va lor de pH menor de 8,5, alcalinidad que puede ser atribuTda al calcio (Ca) y no al Na.

En el CUGldro 1 se pueden visualizar los valores de porciento de Na de la capacidad de intercambio cati6nico (ele), la conductividad eléctrica y el pH de suelos consi derados s6dicos, salinos y salino ... 6dicos. En el segundo caso con s610 la lectura del pH no se puede llegar a determinar si el suelo es s6dico o no.

-7-

CUADRO 1- Porciento de sodio, conductividad eléctrica y pH de suelos sódicos, salinos y salino-sódicos.

Suelos Na de CIC (%)

~

Sódico > 15

Salino < 15

Salino-sódico > 15

(Pií'ieiro et al., 1966)

Conductividad eléctrica

(mmhos/cm)

< 4

> 4

> 4

pH

> 8,5 < 8,5

< 8,5

En este caso la observación del edafólogo podrá determinar ciertos indicios de sue­los sódicos por la vegetación presente (especies, composición, estado, densidad, etc.) y no por el valor aislado del pH.

Otra forma de conseguir esta información es mediante e I muestreo del horizonte B2, donde se determina el valor de CIC o valor T (suma de cationes + H~, a la que se le analiza el contenido de Na del total de los cationes. Con estos datos se consi­gue el contenido en porciento de Na, que si es mayor del 15% del total de catio­nes en los primeros 40 cm del horizonte B2 se está en presencia de un suelo sódico.

El estudio del pH de un suelo está íntimamente vinculado con el de la CIC. La reac ción del suelo se relaciona con la presencia de iones H+, de manera que:

> = <

pH ácido

pH neutro

pH alcalino

Otro aspecto es la reacción del suelo y su relación con la clasificación taxonómi­ca, donde hay en genera I una correspondencia entre suelos u horizonte lixiviados y . en consecuencia una menor saturación con bases, que se corresponde mayormente con una disminución en los valores de pH (ejemplo: horizonte A2 de los Argialbo":" les) • Por otro lado, los suelos de permeabilidad y drenaje excesivo con mucha are­na, por su pobre saturación con bases, son normalmente muy ácidos y con pH bajos.

Considerando los aspectos mineralógicos, biológicos, químicos, físicos y deferti~ dad que se relacionan con la reacción, conviene tratar su estudio por separado au!:!. que tengan estrecha correspondencia.

-8-

Los va lores de pH (Cuadro 2) que tiene un suelo influyen en las distintas reacciones que en él se producen yen las respuestas de los cultivos que se desarrollen sobre él. S i bien hay una gama de especies vegeta les que pueden prosperar aceptablemente entre valores de pH neutros a ligeramente ácidos, a medida que éstos se van apar­tando de los considerados óptimos comienzan a aparecer deficiencias de ciertos nu­trimentos que, aunque presentes en el suelo, no pueden ser aprovechados por las plantas.

CUADRO 2 - Va lores de pH de los sue los.

Denominación

Extremadamente ácido Muy fuertemente ácido Fuertemente ác ido Medianamente ácido Déb i Imente ácido Muy débi Imente ácido Neutro * Muy ligeramente alcalino Ligeramente alcalino Moderadamente alcalino Fuertemente alcalino Muy fuertemente alcalino

pH

4,5 4,5 - 5, O' 5, 1 - 5,5 5,6 - 6, O 6, 1 - 6,5 6,6 - 6,9 6,6 - 7,3 7, 1 - 7,3 7,4 - 7,8 7,9 - 8,4 8,5-9,0

9, 1

* Neutro 6,6 a 7,3 (que puede subdividirse en "muy débilmente ácido": 6,6 a 6,9 y "muy ligeramente alcalino": 7, 1 a 7,3) . (Etchevehere, 1976) •

Por otro lado, con determinados valores de pH la introducción de fertilizantes fosfa todos debido a una eventual deficiencia de este nutrimento, tendrá un efecto distiñ to según el estado en que se encuentre formulado (ejemplo: fosfatos tricálcicos en­suelos neutros). La insolubilidad natural de esta fuente fosfatada no puede pasara formas más solubles y asimilables para las plantas como son los fosfatos monoácidos o biácidos, debido a la escasa cantidad de hidrogeniones que existen en los suelos neutros.

C. ACIDEZ DEL SUELO

El pH es el logaritmo de la recíproca de la concentración de ión H+ y expresa la intensidad de la acidez o alcalinidad de un suelo, pudiendo variar desde algo de­bajo de 4,5 hasta poco más de 9,5 (Cuadro 2).

-9-

La acidez de I sue lo comprende aspectos de intensidad y cantidad. E I primero se re­ladona con la actividad de los H+ del suelo y el segundo, por la cantidad de á lea Ji necesario para titular una solución de suelo hasta un cierto punto arbitrario ele--: gido.

Los H+ de los suelos provienen de:

1 • Agua de las precipitaciones. 2. Descomposición de la materia orgánica (MO) • 3. Secretación de las raíces.

E I incremento de los H+ va produciendo una disminución de las bases y su lixivia­ción. Por lo tanto, cuando se hace una lectura de I pH se puede deducir en forma genera I cuantas bases de Ca, Mg, Na y K se encuentran en él Y re lacionarlo con las necesidades de las plantas.

l. Agua de las precipitaciones.

E I agua en e I suelo produce una reacción simple donde si, por ejemplo, se tiene C03K2 se obtiene;

2 HOH

Como resultado de esta reacción hay H+ de un ácido débil (ácido carbónico) y por otro lado hay oxidrilos (OH-) de una base fuerte (hidróxido de K), por lo que la reacción resultante es alcalina.

Pero por otro lado considerando la parte activa del suelo, es decir la micela arci-110 húmica con su capacidad de intercambio, en la solución de I sue lo los H+ o bases pueden adquirir el carácter ácido o básico. Esta propiedad del suelo se puede re­presentar de la sigu iente manera:

+2 HOH .. _-.. ----~-.. ~ Núcleo

m Ca++

-10-

(n-1 )H+ + H+ (disociación)

(m-I) Ca++ + Ca (OH) 2

(hidrólisis)

Esta reacción así ejemplificada con el Ca se da en el suelo en forma simult6nea y

continua con la presencia del agua, de manera que se la puede considerar como

una verdadera suma algebraica, donde el resultado son disociaciones e hidrólisis de ácidos y bases.

Pero considerando el suelo en su dimensión compleja, con la presencia de sus mice­las arci 110 húmicas saturadas con cationes de Ca, Mg, Na y X, a la que se le debe

agregar el agua y C03H2' se tiene:

(C03H)2 Ca

Mg++ H+ (C03H) 2 Mg +2 HOH ~ +

H+ Na OH

Na+ 4 C03H2 :4

H+ KOH

De esta forma los suelos van perdiendo progresivamente su saturación con bases y se

tornan más ácidos.

En los Gráficos 1 y 2 se puede visualizar cómo la cantidad de agua expresada en

milímetros de lluvia por año de distintas zonas, puede hacer descender la profun­

didad donde se encuentran los carbonatos y también como, a medida que aumentan

las lluvias disminuye el pH del suelo y se incrementa el H+ titulable. Estos ejem­

plos fueron extraídos de trabajos efectuados enEEUU (Block, 1975) pero tienen

una estrecha relación con lo aue _sucede en la región semiárida y húmeda de nues-

tro país.

-11-

~ -o c: o

..o ... o u

-8 . 2

(,) c: CI) VI

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:E VI O ..c.

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••• • • • • ••

• ••• . .,.- : •

••• •

•

• • •

• • • ~------~------~---------~

250 500 750 1000 (mm) Precipitación anual . li

GRAFlCO 1 - Profundidad de los carbonatos en función de las precipitaciones . (Black, 1975) •

pH 8 me /100 9 ... ' . • •

7 •

CI)

titulable ..o o

6 • ::J

H+ ..

• . -.. • ,; 8 "+ :c

+.." • 4 •

5 +...,'. pH ... t •

250 500 750 1000 1250 (mm)

Precipitación anual

GRAFICO 2 - pH e H+ titulable en la parte superficial del suelo, en función (de las precipitaciones (Black, 1975) •

-12-

2. Descomposición de la materia orgánica.

Con ella se producen ácidos húmicos aumentando la concentración de H+ en el sue lo, generando una progresiva acidificación del mismo. Además, al disminuir el con tenido de MO baja la CIC y como hay un incremento de H+, en consecuencia au-­menta la insaturación y baja el pH. Esta es una de las causas de la disminución de I pH en los potreros muy trabajados donde también se nota un decrecimiento en el con tenido de MO cuando son laboreados sin medidas conservacionistas . -

3. Secretación de las raíces.

Las raíces al efectuar sus funciones de respiración expelen CO2, además los micro­organismos y la oxidación de la MO liberan también C02, éste al actuar con el agua intercambia los cationes del suelo en la siguiente reacción:

N6Cleo) Ca++ + H+

H+

. Esta es otra forma como los sue los se van acidificando.

Por otro lado la acción benéfica en los suelos sódicos de ciertas forra jeras perennes como el grama Rhodes puede ser interpretada, entre otros efectos, por su acción in directa en el Na del complejo de intercambio que va siendo reemplazado por los -H+, por la mayor actividad microbiana, contenido de raíces en el suelo y descom­posición de la MO que se 9rigina y consecuentemente el mayor .contenido de CO2 intensifica este mejoramiento. Si bien este efecto puede ser temporario mientras dure la pastura y localizado en la zona radicular, está principalmente supeditado al manejo de la misma y a las condiciones edáficas como ser: la presencia profun­da de la napa freática salina y un drenaje del suelo no demasiado pobre.

D. PORCENTAJE DE SATURACION y pH

Si bien existe cierta relación entre el porcentaje de saturación con bases y el pH de un suelo, esta correspondencia es bastante flexible existiendo valores interme­dios relativamente variables que corresponden a pH distintos. A valores extremos de insaturación y saturación corresponden siempre pH muy ácidos y alcalinos, res­pectivamente.

A manera de ejemplo se puede presentar el Cuadro 3.

-13-

CUADRO 3 - Porcentaje de saturación de bases y pH correspondiente.

% saturación

. 10

10 - 70

60 - 90

90

(Mela Mela, 1963)

pH

3 4,5 - S,5

7 8

E. CONDICIONANTES DE LA REACCION DEL SUELO

Existen tres factores importantes que influyen en lo reacción del suelo:

l. Naturaleza del material arcilloso. 2. Porcentaje de saturación de bases. 3. Relación de los bases entre sí.

l. Natura leza del materia I arci lioso.

Considerando lo naturaleza o lo estructura del material arcilloso, se observo que lo reacción de los mismos varío según sean del grupo 1:1 o 2:1. En el coso de los primeras están compuestas por uno copo de sílice con uno de aluminio o hierro, en los segundos codo dos copos de sílice hoy uno de aluminioo hierro.

En idénticos circunstancias, lo reacción que presentan los arcillas son distintos y ello se debe o su constitución, yo que será lo resultante de lo mezclo de los gru­pos ácidos ($ i~; P20S; ácido húmico) y de los básicos (A 12°3 ; Fe203). En consecuencia según se trote de un sue lo del grupo 1:1 como lo caolinita se tendrá uno cierta reacción, en cambio un suelo con arcillo del grupo 2:1 como la mont­mori lIonita tendrá un carácter marcadamente más ác ido.

2. Porcentaje de saturación con bases.

Como ya se ha visto, o medido que aumento el porcenta je de saturación con bases hay Uno cierta correspondencia con el aumento del pH del suelo. Considerando por ejemplo un suelo con un valor T = 20 miliequivalentes (me), donde hoy 11 me con H+ y 9 me con bases, el porcentaje de saturación será:

-14-

100 x S % saturación bases =

T

100 x 9 = = 45 %

20

De acuerdo a I Cuadro 3 a estos porcenta jes de saturación corresponde una reacción ácida.

Ahora si en ese mismo suelo consideramos 16 me en bases y 4 me de H+ :

% saturación bases = 100 x 16

20 = 80%

De ácuerdo a I Cuadro 3 a este porcenta je de saturación le corresponde una reacción neutra.

De igual forma si se sigue aumentando la cantidad de me con bases la saturación aumenta y también el pH.

3. Re lación de las bases entre sí.

,De acuerdo al punto anterior, a medida que aumenta el porcentaje de saturación aumenta el pH, pero no todas las bases tienen el mismo grado de basicidad. En el Cuadro 4 se observa cómo con el mismo porcentaje de saturación pero variando la proporción de distintas bases, varía el pH de I sue lo.

CUADRO 4 - Relación de bases y pH.

Saturación bases

18 18 18

Ca

13 10 6

(Mela Mela, 1963)

Na

1 4 8

(me) Mg

2 2 3

K

2 2

pH

8 9

10

Se puede observar también como un suelo saturado con bases y conalta proporción de Ca hace elevar el pH a valores de alrededor de 8, pero no muchomásaltos.En cambio si enesesuelosereemplaza el Ca por iones Na,el pH asciende a valores de 10. Por esta causa todo suelo que tiene pH superior a 8,2 en el horizonte B2 tiene seguramen te una buena proporción de Na en el comple jo de intercambio para ser considerado -en la clasificación como Nátrico.

-15-

F. FORMAS DE MEDIR LA ACIDEZ DEL SUELO

El pH puede medirse en varias formas: en solución acuosa (solución) en la relación 1: 2,5; en pasta (real) 1:1 yen solución de CIK N (potencial) 1:2,5.

Cuando se da el val.or del pH de un suelo y no se especifica como fue determinado se debe presumir que se realizó en solución en la proporción 1 a, 5 de suelo-agua destilada, porque ésta es la forma más corriente en que se efectúa. Este valor en general es más alto que otras determinaciones como el pH en pasta, relación suelo­agua 1:1 o al pH potencial efectuado en una solución normal de CIK. En el primer caso el valor es levemente superior porque el agua destilada tiene generalmente pH neutro, lo aue hace elevar el pH de suelos ácidos. Por esta causa el pH determina­do con una relación de suelo-agua 1:1 o en pasta es el más real debido a queseeva lúa la concentración de H+ Que se encuentra en formO' inmediata rodeando a cada­partícula de suelo, y porque normalmente el suelo puede presentar un estado más aproximado a esa re lación y no en la proporción 1 a, 5.

En el tercer caso de la determinación del pH con una solución normal de CIK en una relación suelo-solución de CIK 1 a, 5, se mide la acidez potencial del suelo, puesto que e I K de la solución reemplaza los H+ que se encuentran adsorbidos en el complejo de intercambio de la siguiente manera:

K+ H+

Núcleo +3CIK 4--" K+ +3CI- + H+

H+ K+ H+

El CI- con el H+ se unen para formar CIH que le dará a la reacción un carácter ácido y que será mayor en la medida que más H+ tenga el suelo. Por esta causa la determinación del pH con CIK dará siEjmpre un valor más bajo que las otras de-terminaciones. . \

G. PODER AMORTIGUADOR O TAMPON DEL SUELO

Es la capacidqdque tienen los sue los de resistir los cambios en su reacción ante el agregado de elementos básicos o ácidos.

-16-

...

..

·.1

. En general los suelos con mayor capacidad de intercambio tendr6Ji una mayor capa­cidadde resistir las modificaciones e.n lareacci6n por el agregado de ácidos o ba­ses" Por esto causa en los muy arenosos, de boja capacidad de intercambio, es fá­cilmente modificable su reacci6n, en cambio en los suelos arcillosos húmiferos se tendr6n que agregar grandes cantidades de álcali o ácido para cambiar su pH"

En el Gr6fico 3 se puede observar que es fácil cambiarle el pH al agua (testigo) con el agregado de ácido o álcali, en cambio no lo es tanto en el caso de suelos y esta diferencia ser6 mayor según el poder tamp6n del suelo"

pH

5

3

ccCIH . N/lO

_---------. Testigo (agua)

6,8

•••••••••.••• sue lo arenoso ••••••• .. 9 2 .. , ..... _ .. ---------e sue lo arci 110

.... -- 8 O 1" __ ~....... , Imoso

... ••• 6 O .. , ._._.-e suelo mucho

• ."",....:¿. ,.,--_.-• .,.,.._---- 5,5 humus ...... " 4,3 ...... .

3 'l _. • •••• I ~_. .-

2 8.······-· ,

5

cc NaOH N/lO

5 4 3 2 2 3 4 5

GRAFICO 3 - Diferente poder tamp6n de los suelos (Douchafour, 1977) "

La explicaci6n de este distinto comportamiento de los suelos puede estar represen­fado de la siguiente forma:

Suponiendo dos suelos, uno con 4 me de Ca y el otro con 2 me de Ca, y se los quiere aCidificar con la misma cantidad de CI H, se tiene:

-17-

Ca++ Núcleo + 4 CIH

Ca++

H+

4m e Ca (suelo> CIC)

H+

Ca++ +4 CIH

H+

2 m e de Ca (suelo < CIC)

., Núcleo

, .. __ ---- Núc leo

H+

H+

H+

H ++2 CJ2Ca H+

H + H+

+ 2 CIH

Las reacciones no van a ser igua les, en e I primer caso los CaH fueron reemplazados por H+ quedando éstos adsorbidos, pasando el CI2Ca a la solución del suelo. En cam bio en el segundo caso sólo el CaH fue reemplazado por 2 H+, quedando en la so-­lución del suelo CIH que disociado va a dar H+, por lo tanto ante el agregado de igual dosis de ácido la reacción va a ser distinta en ambos suelos. En el segundo con una menor capacidad de intercambio resistió menos el agrado de ácido y des­cendió más el pH. En cambio en el primer suelo los H+ del CIH se encuentran ad­sorbidos en e I suelo y no en la solución, por lo que el pH es más e levado.

H. FACTORES QUE HACEN VARIAR El pH DEL SUELO

Entre los factores más importantes que pueden hacer variar el pH de un suelo están: l. El aumento de las precipitaciones, 2.el incremento de la MO, 3.el aumento de la actividad microbiana y 4. las labores cu Iturales. Todos estos factores hacen descender el pH, pero también en suelos ácidos se puede elevar su valor con el agregado de enmiendas calizas.

1 • Precipitaciones: el aumento de las precipitaciones trae aparejado un mayor I~ vado de las bases y su intercambio con el H+del agua. De esta forma se van lavando las bases y depositando en profundidad, dependiendo de las lluvias de

-18-

la región, la presencia de éstas a distintas profundidades.

2. Materia orgánica: el incremento de la MO de los suelos origina la formación de ácidos carbónicos que reaccionan con los carbonatos formando bicarbonatos solu bies que son arrastrados en profundidad, produciendo la eliminación de bases,uñ aumento de la insaturación en el sue lo y consiguiente disminución del pH.

3. Actividad microbiana: la mayor actividad microbiana produce la mineralización de elementos orgánicos pasando el N a amonio, nitrito y nitratos. Estos factores son importantes en climas húmedos, sucediendo lo contrario en regiones secas donde es menor el aporte de MO, más baja la actividad microbiana y consecuen temente e! pH de I sue lo es más a Ito, influyendo también e I menor lavado. -

4. Labores culturales: las labores culturales provocan una mayor penetración del agua y e I aire en el sue lo, intensifican la actividad m icrobiana y en consecuen cia se genera una mayor cantidad de CO2 • Se forma el ácido carbónico que dI sociado aumenta el número de H+ en el suelo, lo que facilita la sustitución de las bases en el comple jo de intercambio y tamb ién favorece e I lavado de carbo­natos y bicarbonatos. Por esta causa los sue los más trabajados van progresivamen te disminuyendo su valor de pH, aumentando su porcentaje de insaturación. -

BIBLlOGRAFIA

BLACK, C. A. 1975. Relaciones Suelo-Planta. Tomo l. Edit. Hemisferio Sur. Buenos Aires 444 p.

DOUCHAUFOUR, P. 1977. Manual de Edafología. Traduc. española de T. Carballos Fernández. Primera Parte. 282 p.

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ME LA ME LA, P. 1963. Tratado de Edafología. Edit. Agrociencia. 2da. Edición. Zaragoza. 615 p.

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•

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Impreso en el Servicio de Comunrcaciones de la Estaei6n Experimental Agropecuaria del INTA Rafaela 500 ejemplares - - - - - - - - -- 1986

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