XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la

XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso
Peruano de la Ciencia del Suelo
“EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra”
Cusco – Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014
Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco
ACTIVIDAD MICROBIANA EN SUELOS ABONADOS CON COMPOST
Y NPK SINTÉTICO
Moreno, J.S.1; Tineo, A.L. 1; Cossío, L.A.1*; Ochante, J.A.L.1
1Universidad
Nacional de San Cristóbal de Huamanga
*Autor de contacto: Email: [email protected] Jirón Libertad n° 729 Ayacucho, Perú; Cel: 966713499
RESUMEN
Con la finalidad de evaluar el efecto del abonamiento orgánico y mineral, en la actividad
microbiana del suelo, se realizó el presente trabajo, en Pampa del Arco, Ayacucho,
utilizando muestras de suelo, con diferentes contenidos de materia orgánica (alto, medio y
bajo) en las que se aplicaron mezclas de compost y abono sintético (m1: sin abonamiento;
m2: 8t.ha-1 compost, m3: 320-360-280 kg.ha-1 NPK y m4: 4 t.ha-1 compost + 160-180-140
kg.ha-1 NPK), haciendo un total de 12 tratamientos, cada uno con tres repeticiones,
distribuidos según el DCA (Diseño Completamente al Azar). Se evaluó la actividad
microbiana en base a la producción de CO2, que se midió cada 3 días, durante 4 semanas;
utilizando el método de incubación en medio cerrado con 5 ml de NaOH 1N descrito por
Anderson (1982). Según los resultados se concluye que: 1. La masa de CO2 producida por
la actividad microbiana, es mayor en suelos con mayor contenido de materia orgánica; 2. La
aplicación de abonos orgánicos provoca una reacción antagónica entre los microorganismos
del suelo y los del abono orgánico incorporado; 3. La tasa de mineralización de la materia
orgánica disminuye a través del tiempo; 4. Un alto contenido de materia orgánica en el
suelo, brinda una mayor capacidad para amortiguar los efectos, sobre la población
microbiana, de la aplicación de cualquier fertilizante orgánico o mineral; 5. Los tratamientos
sin abonamiento poseen un alto rendimiento de CO2 debido a una gran actividad de los
microorganismos nativos del suelo.
PALABRAS CLAVES
Actividad microbiana; suelo; abonamiento
INTRODUCCIÓN
La actividad microbiana en los suelos es un indicador de primer orden de las condiciones
físicas y químicas del suelo, que permite conocer su grado de fertilidad o de degradación. Un
suelo rico en materia orgánica y microorganismos es un indicador de alta fertilidad y
disponibilidad de nutrientes. La microbiota descompone los residuos orgánicos liberando
agua y sustancias minerales, mineraliza el humus, transforma los elementos no disponibles
en disponibles, participa en los procesos de fijación biológica del nitrógeno atmosférico y en
la oxidación reducción de los nutrientes. La microbiota utiliza la energía del carbono para su
metabolismo, por lo que existe una relación directa entre microorganismos, fertilidad del
suelo y contenido de materia orgánica en el suelo.
Como en la mayor parte del país, en los terrenos agrícolas de Ayacucho, los abonos se
utilizan de manera inadecuada, aplicando muchas veces en exceso y provocando daños en
el ambiente. Algunos factores relacionados con el mal uso de los abonos son: la falta de
conocimiento técnico para aprovechar las fuentes locales de materia orgánica, dosificación
inadecuada, desconocimiento técnico sobre el efecto de la aplicación continua de abonos al
suelo, y otros. Es necesario optimizar el uso de fertilizantes, utilizando mezclas adecuadas
de abonos orgánicos (compost) y sintéticos (N-P-K), que hagan sostenible el uso del suelo.
El término mineralización ha sido definido como la conversión de un elemento de una forma
orgánica a una inorgánica. Aplicado específicamente al C, la mineralización puede ser
definida como la liberalización de C-CO2, a partir de la actividad de la biota metabólicamente
activa (Zibilske et al 1994). La medida del C-CO2 permite evaluar la actividad total de un
suelo o la transformación de un determinado sustrato, o la respuesta a un tratamiento.
La respiración es uno de los parámetros más usados para cuantificar la actividad microbiana
en el suelo; este índice microbiológico ha permitido estimar la actividad microbiana, la cual
está influenciada por el clima, propiedades físicas y químicas, o prácticas de manejo
agrícola, tales como la labranza y rotaciones de cultivos (Campbell et al 1992).
El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el efecto del abonamiento orgánico y
mineral en la actividad microbiana del suelo y su evolución en el tiempo, en estratos de
suelo con diferentes contenidos de materia orgánica.
METODOLOGÍA
Ubicación del estudio
El trabajo se realizó en los ambientes del Programa de Investigación en Pastos y Ganadería,
de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga, en Pampa del Arco, Ayacucho.
La zona de vida (según la clasificación de Holdridge, 1987) corresponde a una estepa
espinosa montano bajo subtropical y se caracteriza por tener un clima semiárido con una
precipitación media de 560 mm por año y una temperatura media anual de 16 ºC.
Estratos de suelo que se utilizaron en el experimento
Con la finalidad de contar con substratos con contenido diferente de materia orgánica, se
tomaron muestras correspondientes a tres estratos del perfil del suelo (0-5; 5-15; 15-25 cm),
de un terreno de uso agrícola, representativo de la zona (cuadro 1).
Características físico-químicas de estratos del suelo. Pampa del Arco, 2760 msnm. Ayacucho.
Análisis mecánico (%)
pH
M.O.
Nt
El. disponibles (ppm) CaCO3
Estrato
%
%
%
P
K
S
de suelo Arena
Limo
Arcilla H2O
0-5 cm
5-15 cm
62.9
50.9
12.6
14.6
24.5
34.5
7.98
8.28
5.32
3.55
0.30
0.23
25.3
12.7
458
442
-
13.0
16.5
15-25 cm
59.0
14.5
26.5
8.54
1.40
0.14
6.70
432
-
41.5
Factores en estudio y Diseño experimental
Los factores considerados en el presente trabajo fueron:
- Estratos de suelo (E)
e1: 0 – 5 cm de profundidad
e2: 5 – 15 cm de profundidad
e3: 15 – 25 cm de profundidad
- Abonamiento (M)
m1: sin abonamiento
m2: 8t.ha-1 de compost
m3: 320-360-280 kg.ha-1 de NPK
m4: 4 t.ha-1 de compost + 160-180-140 kg.ha-1 de NPK
La combinación 3E*4M hace un total de 12 tratamientos, que se distribuyeron al azar en
cada uno de los frascos utilizando el diseño completamente al azar con tres repeticiones,
haciendo un total de 36 unidades experimentales. La unidad experimental (u.e.) consistió en
un frasco de vidrio de 250 ml de capacidad, que contiene una repetición de cualquier
combinación del arreglo factorial 3E*4M.
Variable evaluada y procedimientos
Se evaluó la producción de CO2, la misma que fue medida cada 2 a 3 días durante 27 días
de incubación. Se utilizó el método de incubación en medio cerrado descrito por Anderson
(1982), que se realizó de la siguiente forma:
• Para cada unidad experimental se tomó 100 g de la muestra de los estratos de suelo
tamizados a 2 mm de diámetro.
• La muestra de suelo se introdujo en los frascos de vidrio (250 ml de capacidad).
• Se aplicaron los abonos y se mezcló con el suelo mediante una rotación simple sobre
la mesa de trabajo, haciendo que la mezcla sea uniforme.
• Se agregó agua hasta alcanzar la capacidad de campo.
• Sobre el suelo (humedecido a capacidad de campo) se colocó un tubito vial con 8 ml
de NaOH 0.2N.
• Se incluyó un blanco con sólo agua (para ajustar la lectura).
• Se taparon herméticamente cada uno de los frascos y se colocaron sobre una mesa a
temperatura ambiente.
• Se realizaron las lecturas (titulación), cada 03 días; durante 27 días. Se tituló con HCl
0.1N, agregando 1 ml de solución de cloruro de bario (1.0 M) y tres gotas de
fenolftaleina (1.0%) a cada tubito vial (conteniendo el NaOH).
• Para calcular la cantidad de CO2 desprendido se parte del hecho que 1 ml de NaOH
0.2N corresponde a 0.00044 g de CO2. En el proceso de respiración, una parte de la
soda se combina con el CO2 y otra parte queda libre; entonces se trata de determinar
la porción de soda libre (en la titulación se utilizaron n ml de HCl 0.1N, correspondiente
a n/2 ml de NaOH 0.2N) y, por diferencia se calculó la cantidad consumida (8 - n/2).
Esta cantidad multiplicada por 0.00044 proporciona la cantidad de CO2 desprendido.
• Para calcular la tasa de mineralización (%M) de la materia orgánica se utilizaron los
datos correspondientes al contenido de materia orgánica del suelo (%MO) y los
resultados obtenidos de la producción de CO2 en cada u.e. aplicando la siguiente
fórmula:
Donde:
C-CO2 (act.mic.) = g de CO2 desprendidos por la actividad microbiana edáfica
C-CO2 (MO) = (%MO/1.724)*(44/12)
Procesamiento de la información:
Con la información obtenida se realizaron los cálculos correspondientes, mediante la
metodología del Análisis Funcional de la Variancia, ANAFUNVA (Tineo 2012).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados de la actividad microbiana (cuadro 1) en función a la producción de CO2 (mg
CO2/100 g de suelo); muestran que los valores promedios más altos corresponden al estrato
1 (con alto contenido de MO: 5.32%); mientras que el valor más bajo corresponde al estrato
3 (con bajo contenido de MO: 1.4%). También se muestra una variación en la producción de
CO2 en todos los tratamientos (a través del tiempo), especialmente en los estratos 2 y 3,
correspondiendo los valores más altos al suelo sin abonar (m1: testigo sin abonar).
Cuadro 1. Producción de CO2 (mg/100g) en los diferentes tratamientos, a través del tiempo.
Días
3
5
7
9
11
13
15
18
21
24
27
m1
3.249
3.249
2.347
2.691
2.046
2.046
1.929
2.809
2.684
2.427
2.853
e1 (0 – 5 cm)
m2
m3
3.219 3.249
3.161 3.307
2.347 2.523
2.369 2.420
1.767 1.804
2.090 1.885
1.782 1.709
2.567 2.611
2.369 2.391
2.185 2.251
2.647 2.735
m4
3.249
3.073
2.061
2.369
2.090
2.017
1.899
2.567
2.383
2.163
2.611
m1
2.347
1.283
0.865
0.953
0.726
0.711
0.645
1.129
1.049
0.895
1.151
e1 (5 – 15 cm)
m2
m3
1.591 1.907
1.049 0.829
0.865 1.078
0.880 1.056
0.792 0.763
0.726 0.726
0.726 0.653
1.056 0.997
1.071 0.983
0.910 0.865
1.115 1.056
m4
1.599
1.027
0.821
0.917
0.660
0.631
0.653
0.902
1.063
0.983
1.151
e1 (15 – 25 cm)
m1
m2
m3
m4
0.902 0.411 0.308 0.337
0.565 0.279 0.191 0.220
0.425 0.235 0.227 0.205
0.433 0.235 0.213 0.205
0.396 0.235 0.220 0.213
0.418 0.279 0.286 0.323
0.308 0.213 0.279 0.205
0.506 0.308 0.323 0.308
0.499 0.396 0.389 0.352
0.345 0.301 0.271 0.257
0.506 0.396 0.330 0.330
Los resultados encontrados ponen en evidencia los cambios producidos en la actividad
microbiana (medida a través de la producción de CO2), como consecuencia del aporte de
diferentes mezclas de abono orgánico y mineral (abono sintético), según el contenido de
materia orgánica del suelo. Según el cuadro 2, la actividad microbiana ha sido diferente en
todos los estratos durante todo el período de incubación; los abonos sólo han tenido
influencia hasta el 11avo día, a partir del cual la actividad microbiana ya no es alterada por
la presencia del abono.
Cuadro 2. Cuadrados medios del Análisis de variancia para la producción de CO2 (mg/100g
suelo) a través del tiempo.
Fuentes
GL
5 días
7 días
11 días
13 días
15 días
24 días
27 días
Estrato (E)
Abono (M)
E*M
Error
CV
2
3
6
24
32.831**
1.732**
0.926**
0.138
12%
13.491**
0.696**
0.477**
0.079
11%
7.743**
0.409 *
0.343 *
0.099
15%
7.875**
0.198ns
0.173ns
0.133
16%
7.351**
0.091 ns
0.145 ns
0.095
15%
4.855**
0.059ns
0.040ns
0.026
10%
5.896**
0.213 *
0.089ns
0.061
12%
Las figuras 1, 2 y 3 ilustran la evolución de la actividad microbiana durante los 27 días de
incubación en cada estrato de suelo, con cada uno de los abonos (m1: T, testigo; m2: O,
compost; m3: S, sintético; m4: OS, orgánico y sintético).
Figura 1. Porcentaje de mineralización en suelo abonado, en el estrato 1
Figura 2. Porcentaje de mineralización en suelo abonado, en el estrato 2
Figura 3. Porcentaje de mineralización en suelo abonado, en el estrato 3
La mineralización de la materia orgánica en el estrato 3 (pobre en materia orgánica) es
mayor en el suelo sin abonar (testigo). Este resultado probablemente se deba a que la
escasa población microbiana es afectada por los abonos aplicados, resultando más
perjudicial el abono sintético; el abono orgánico también afecta debido posiblemente a la
competencia de su carga microbiana con los microorganismos nativos, sobre todo durante
los primeros 15 días.
Además de su gran capacidad para amortiguar el efecto de la aplicación de abonos en la
actividad microbiana del suelo, la materia orgánica es un indicador del estado de fertilidad
del suelo, cualidad que se confirma con los resultados de producción de materia seca
(cuadro 3) obtenidos en plantas de tomate cultivados durante un mes en el invernadero con
las muestras de suelo de cada estrato.
Cuadro 3. Rendimiento de materia seca de la parte aérea de plantas de tomate (g/maceta)
e1 (0 – 5 cm)
Bloques m1 m2 m3 m4
I
3.37 3.30 3.69 3.04
II
2.85 3.01 3.65 3.46
III
3.15 3.19 3.42 3.42
x
3.12 3.17 3.59 3.31
e1 (5 – 15 cm)
m1 m2 m3 m4
1.54 2.03 3.19 2.70
1.75 2.52 3.00 2.08
1.98 2.28 2.89 2.30
1.76 2.28 3.03 2.36
e1 (15 – 25 cm)
m1 m2 m3 m4
0.37 0.77 2.60 1.68
0.41 0.50 2.57 1.77
0.22 0.58 2.71 1.98
0.33 0.62 2.63 1.81
CONCLUSIONES
Los resultados encontrados, permiten arribar a las conclusiones siguientes:
1. La medida de actividad microbiana, a través de la producción de CO2 en la respiración,
muestra que los estratos de suelo con mayor concentración de materia orgánica (e1 y
e2), son los que más masa de CO2 producen.
2. La aplicación de abonos orgánicos provoca una reacción antagónica entre los
microorganismos nativos del suelo y los del compost incorporado, alterando la tasa de
mineralización de la materia orgánica.
3. Un alto contenido de materia orgánica en el suelo, brinda una mayor capacidad al suelo
para amortiguar el efecto de la aplicación de cualquier fertilizante. Por el contrario, los
suelos con bajo contenido de materia orgánica son fácilmente afectados por la aplicación
de cualquier abono, provocando una disminución en su tasa de mineralización de la
materia orgánica.
4. La tasa de mineralización de la materia orgánica disminuye a través del tiempo, llegando
a estabilizarse en las últimas lecturas.
BIBLIOGRAFÍA
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Zibilske, L.M. 1994. Carbon mineralization. p. 835–863. In R.W. Weaver et al. (ed.) Methods of soil
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Madison, WI.