[3]Ingeniera Agrónoma. M.Sc. (c) Ingeniería Ambiental. Grupo de Investigación en Desarrollo y Producción Agraria Sostenible (GIPSO), Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Tunja, Colombia.

INTRODUCCIÓN

Los suelos se degradan normalmente por un uso no acorde con sus aptitudes y limitaciones, por prácticas de manejo agronómicas o forestales inadecuadas, contaminación industrial urbana o minera, o por fenómenos naturales como incendios y deslizamientos. Existen, además, suelos que por su origen poseen características similares a las derivadas de un proceso de degradación (Honorato y Bonomelli 2002; López 2002); dentro de las principales problemáticas que presentan se encuentra la acidificación (Urquiza 2002). Las causas de esta acidez son múltiples y entre otras se señala su origen por materiales parentales ácidos, alta percolación por excesiva pluviosidad, uso prolongado e histórico de fertilizantes de residuos ácidos (Nitrogenados, ureicos y amoniacales) y la composición de la materia orgánica, procesos que junto a otros factores contribuyen a reducir su rendimiento y producción (Ocampo et al. 2007).

La acidez en los suelos afecta de forma muy particular y determinante algunas de sus características químicas y biológicas, reduce el crecimiento de las plantas, ocasiona la disminución en la disponibilidad de algunos nutrientes como Ca2+, Mg2+, K+, P y favorece la proliferación de elementos tóxicos para las plantas como el aluminio y el manganeso (Molina 2008).

Los SSA son propios de las zonas bajas que se inundan con frecuencia o permanecen gran parte del tiempo inundados (Cabrales 2007); se caracterizan por ser sistemas con degradación química continua a causa de procesos de acidificación actual severa, debida a la toxicidad de las diversas formas reducidas del azufre, problemas como las altas concentraciones de Al3+ y Fe3+ solubles, producción de ácido sulfúrico, formación de sales o desbalanceamientos nutricionales, lo cual causa raquitismo en las plantas y atrofiamiento en su sistema radicular, que al no poder ramificarse reduce su capacidad de absorción de agua y disminuye o detiene su crecimiento (Combatt et al. 2004; GISSAT 2006; Cabrales 2007; Hernández y Castro 2007; Castro y Munevar 2011; Montaño y Forero 2013). Asimismo, la toxicidad generada en estos suelos altera su equilibrio iónico, inhibe la absorción de Ca2+, Mg2+ y P y afecta directamente su fertilidad (Castro y Munevar 2011).

En los últimos años, muchas investigaciones se han encaminado a tratar de recuperar los suelos (Ercoli et al. 1999; González 2005; Viteri y Velandia 2006; Prasad et al. 2010), dentro de las cuales se encuentran las prácticas de manejo recomendadas para una agricultura sustentable, como el uso de residuos sobre la superficie, mantenimiento de un nivel adecuado de materia orgánica mediante la incorporación de abonos vegetales, o labranza mínima y cero, que tienden a disminuir los efectos negativos generados en los mismos (Honorato y Bonomelli 2002). De igual forma, muchas especies vegetales tienen mecanismos eficientes para la exudación de iones a través de ácidos orgánicos por las raíces, así como la capacidad de proliferación de determinadas rizobacterias y micorrizas que estimulan el crecimiento de las plantas bajo condiciones ambientales estresantes (Taylor et al. 2000).

En este contexto, la presente investigación se realizó con el fin de evaluar el efecto de técnicas empleadas en la recuperación de suelos, como la incorporación de microorganismos eficientes, bagacillo de caña, abono verde y cal dolomita, así como la siembra de B. rapa L. (nabo forrajero) como forraje (González 2005; Viteri y Velandia 2006; Molina 2008; Prasad et al. 2010) sobre las bases intercambiables de un SSA del municipio de Paipa (Boyacá), con el fin de contribuir en la búsqueda de estrategias de uso sostenible y mitigación del efecto ambiental negativo generado por estos suelos. MATERIALES Y MÉTODOS El SSA objeto de estudio se colectó en un lote del Sector Varguitas del municipio de Paipa (Boyacá, Colombia) a una altura promedio de 2.500 msnm, con coordenadas 5° 4’ 51’’ N y 73° 3’’ 29’ W, debido a los reportes que se han encontrado de la existencia de suelos con características de acidez extrema y altas concentraciones de aluminio de cambio (GISSAT 2006; Dent y Dawson 2000). Adicionalmente, de acuerdo a una investigación previa se determinó que es un suelo orgánico, clasificado taxonómicamente como Hydrichaplofibrists.

Se tomó una muestra de 1 kg de suelo para realizar la caracterización inicial (Tabla 1), según la metodología planteada por el IGAC (2006). Asimismo, se recolectaron 450 kg de suelo a una profundidad no superior a 20 cm, los cuales fueron recolectados y trasladados al Jardín Botánico de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (Tunja) para la realización del montaje. Se implementó un diseño experimental completamente al azar con 6 tratamientos (Tabla 2) y 5 repeticiones; cada unidad experimental (UE) estuvo compuesta por tres bolsas de polietileno para vivero, cada una con 5 kg de suelo, de manera que se implementó un total de 90 UE.

Tabla 1. Caracterización inicial de algunas sustancias químicas del suelo sulfatado ácido
Tabla 2. Descripción de tratamientos utilizados en la investigación

Para el montaje en invernadero, el suelo se sometió a desmenuzamiento manual, con el objeto de simular labores agrícolas de pre-siembra como rastrillada y arado. De acuerdo con los resultados obtenidos en el análisis inicial, se realizaron los cálculos de la cantidad necesaria de enmienda a emplear como correctivo, por lo cual se agregó 20 t∙ha-1 de cal dolomita (composición promedio (%): 55 CaCO3, 33 MgCO3, 30,8 CaO, 15,7 MgO), a excepción de las UE del testigo. Adicionalmente, en el T5 se adicionó bagacillo de caña y en el T6 B. rapa L., en ambos casos en trozos pequeños en combinación con la enmienda calcárea; posteriormente, se procedió a realizar el montaje de las UE y se permitió un periodo de reacción de 60 días.

Al finalizar este periodo, se realizó el montaje de los demás tratamientos y la siembra del cultivo indicador, correspondiente a plántulas de coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis) de 10 cm de longitud con cuatro hojas verdaderas. Se llevaron a cabo algunas actividades propias para algunos tratamientos, así: en el T3 Aplicación de microorganismos eficientes, se efectuó la inmersión de las raíces de 15 plántulas de B. oleracea en el biopreparado microbiano (EM), en una dosificación de 100 cc en 1 L de agua estéril durante 30 min y se sembraron en las UE del tratamiento, adicionalmente, se realizó la aplicación foliar de EM con una dosis de 30 - 40 L ha-1 y se llevaron a cabo diluciones cada 45 días, a una relación de 1:10 - 20; en el T4 siembra de B. rapa L. Se sembraron 4 semillas de esta especie en cada UE, las cuales luego de 90 días se cosecharon y se sembraron en estas mismas UE las plántulas del cultivo indicador (B. oleraceae). El suelo se mantuvo bajo condiciones de humedad de capacidad de campo, para lo cual se realizó el riego con un intervalo de dos (2) días.

Al finalizar el periodo vegetativo del cultivo indicador (120 días después de la siembra), se llevó a cabo la medición de Ca, Mg, K y Na en el suelo, mediante el método de acetato de amonio 1 M y neutro de acuerdo con el IGAC (2006), en el Laboratorio de Docencia de Suelos de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la UPTC. De igual forma, se determinó la respuesta agronómica de las plantas del cultivo indicador en cada tratamiento; la altura de las plantas se midió desde el cuello de la raíz hasta la hoja superior con flexómetro y el diámetro de la cabeza se midió con un calibrador Stainless Hardened. Para el análisis de la información se realizó un ANOVA con una confiabilidad del 95% y se aplicó la prueba de comparación de promedios de Tukey con el programa estadístico SPSS® versión 18.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se presentaron diferencias estadísticas significativas (p>0.05) en las concentraciones de Ca, Mg y K. Los niveles de Ca evidenciaron diferencias significativas tanto entre tratamientos como en comparación con el testigo y el valor inicial (Figura 1A). El Mg presentó concentraciones superiores en los tratamientos de siembra de B. rapa L. (6,00 cmolc•kg-1) e incorporación de abono verde (5,15 cmolc•kg-1), en los cuales se observó un aumento significativo con respecto a los demás tratamientos y al valor inicial (Figura 1B). Los niveles de K presentaron diferencias entre tratamientos y el más alto se obtuvo con la incorporación de abono verde (1,31 cmolc•kg-1), mientras que los demás tratamientos generaron concentraciones similares entre 0,66 y 0,84 cmolc•kg-1 (Figura 1C). En cuanto al Na, aunque no se presentaron diferencias estadísticas significativas, se observó un aumentó en todos los tratamientos, excepto con la siembra de B. rapa L. el cual permaneció constante (0,14 cmolc•kg-1) (Figura 1D).

La incorporación de cal en el suelo contribuye y favorece el incremento de bases intercambiables, ya que la acción principal de esta técnica consiste en la corrección de las condiciones químicas del mismo; de igual forma, las prácticas de manejo que conllevan al mejoramiento químico de los SSA, deben contemplar el uso de materiales encalantes (Hernández y Castro 2007; Molina 2008; Castro y Munevar 2011; Osorno 2012).

Figura 1. Evaluación de materiales encalantes y orgánicos sobre A) Calcio. B) Magnesio. C) Potasio y D) Sodio de un SSA a nivel invernadero. Inicial: valor obtenido en la caracterización inicial del suelo; T1: Testigo absoluto; T2: Tratamiento químico; T3: Aplicación de microorganismos eficientes; T4: Siembra de B. rapa L. como forraje; T5: Adición de bagacillo de caña; T6: Incorporación de B. rapa L. como abono verde. Promedios seguidos de letras distintas en la misma serie presentan diferencias significativas según la prueba de Tukey (5%).

El mayor incremento de Ca se generó con las técnicas de siembra de B. rapa L. como forraje (18,21 cmolc•kg-1) e incorporación de abono verde (16,61 cmolc•kg-1), lo cual según Franchini et al. (1999), se debe posiblemente al efecto de sustancias exudadas por el sistema radicular del nabo forrajero, identificadas como compuestos orgánicos de bajo peso molecular, las cuales movilizan este elemento hacia la superficie. Asimismo, Plata et al. (2009) afirman que la aplicación de los mismos, en combinación con enmiendas encalantes, suministra una mayor cantidad de nutrientes debido a la naturaleza de los materiales. El tratamiento agronómico y la aplicación de microorganismos eficientes y bagacillo presentaron un aumento similar con valores entre 7,64 y 8,51 cmolc•kg-1 y el testigo permaneció relativamente constante con un valor de 3,85 cmolc•kg-1, en relación a la concentración inicial.

De igual forma, el comportamiento observado en la concentración de Ca coincide con lo reportado por Combatt et al. (2008) y Combatt et al. (2009) quienes evidenciaron incrementos en este elemento después del encalamiento, debido a la eficiencia de disolución de la calcita al producir iones de Ca2+ y aumento en su disponibilidad por incremento del pH en el suelo (Navarro y Navarro 2003), como consecuencia del aporte de iones OH- que reducen la acidez (Combatt et al. 2007). Sadzawka y Campillo (1993) indican que el carbonato de Ca se disuelve a medida que los iones hidróxido son removidos de la solución del suelo, lo cual produce iones Ca2+ y bicarbonato. De la misma forma, Kamprath (1967) y Zetina et al. (2005) afirman que la práctica del encalado al neutralizar el aluminio, hierro y manganeso intercambiables, aumenta los contenidos de las bases y su porcentaje de saturación.

De acuerdo con Franchini et al. (1999), el aumento en la concentración de Mg que se evidenció con la incorporación de abono verde y siembra de B. rapa, posiblemente se debe a la generación de ácidos orgánicos de Ca y Mg por parte del nabo forrajero, los cuales repercuten en el mantenimiento de estos elementos en la solución del suelo; de forma similar, Muhrizal et al. (2003) observaron una correlación directa entre la composición química de estos materiales vegetales y los cationes básicos presentes en la fase sólida y soluble de SSA en Malasia. De la misma manera, Arias (2011) encontró un mayor incremento de Mg en el suelo después 120 días de la siembra de abono verde. Asimismo, la adición de cal dolomita induce el desplazamiento del elemento hacia la fase intercambiable y promueve su disponibilidad por el incremento del pH (Navarro y Navarro 2003; Zetina et al. 2005; Combatt et al. 2009).

Por su parte, el mayor contenido de K que se evidenció con la incorporación de abono verde, posiblemente se debe a la liberación de ácidos orgánicos en forma de sales (K+, Ca2+ y Mg2+), a través del proceso de mineralización del nabo forrajero (Franchini et al. 1999; Damatto et al. 2006; Demanet y Canales 2008). Estos resultados concuerdan con Navarro y Navarro (2003) quienes afirman que la adición de materia orgánica incrementa la fijación del K+ a los coloides del suelo. El aporte de bases intercambiables por parte de las enmiendas orgánicas (abonos verdes), de acuerdo con Lazcano (1996), favorece la adsorción de este elemento por los coloides, evita la lixiviación y permite la liberación del K+ atrapado dentro de las arcillas. Debido a que el Ca2+ al tener un volumen mayor que el potasio, cuando se introduce entre los espacios interlaminares y los separa permitiendo la salida del K+ (Navarro y Navarro, 2003). Igualmente, Hernández y Viteri (2006) evidenciaron un aumento en la disponibilidad de este elemento con la aplicación de 12,5 t•ha-1 de cal (CaO) y Zetina et al. (2005) señalaron que el suelo encalado con cal dolomita mostró mayor contenido de Ca2+, Mg2+ y K+ intercambiables y a su vez, disminuyó el porcentaje de saturación de Al3+ intercambiable.

Por otro lado, se observó que la aplicación de los tratamientos no influyó en la concentración del Na, dado que no se presentaron diferencias significativas; sin embargo, Gómez et al. (2005) reportaron que con la aplicación de 12,5 t•ha-1 de Ca(OH)2 + 10 t•ha-1 de materia orgánica se redujo la concentración de Na, lo cual no se evidenció en este estudio.

En cuanto a la respuesta del cultivo indicador, la variable altura de la planta presentó diferencias estadísticamente significativas (p>0.05), donde el valor más alto se registró con el tratamiento de incorporación de microorganismos eficientes, seguido por el agronómico, en comparación al testigo que generó el valor más bajo (Figura 2A). La altura obtenida en las plantas del tratamiento con microorganismos eficientes, pudo deberse probablemente a que esta técnica acelera la descomposición de materiales orgánicos en el suelo y conduce a una mayor liberación de los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas (Limanska et al. 2013). De igual forma, Hernández et al. (2005) afirman que el componente microbiológico del suelo influye de manera directa en la elongación de raíces y tallos, atribuida a sustancias de tipo hormonal estimuladoras de crecimiento.

El efecto del tratamiento testigo sobre la altura de las plantas, posiblemente se deba a que no se realizó una corrección de las condiciones químicas del suelo por medio de la incorporación de materiales encalantes u orgánicos. Porque las características particulares de los SSA, como el pH extremadamente ácido y las altas concentraciones de Al, entre otras, influyen negativamente en el crecimiento de las plantas, tal como lo indican Samac y Tesfaye (2003), quienes manifiestan que los ápices de las raíces son sensibles a la presencia de Al en el suelo, lo cual causa inhibición del crecimiento, limita la toma de agua y nutrientes y afecta la productividad de las mismas (Samac y Tesfaye 2003; Casierra y Cárdenas 2007).

Por su parte, los tratamientos correspondientes a la adición de bagacillo, siembra de B. rapa L. como forraje y la incorporación del mismo como abono verde, presentaron una respuesta positiva, lo cual concuerda con Gómez (2007) y Cuaresma y Valdez (2009), quienes alcanzaron la mayor altura en plantas de B. oleracea mediante la siembra en sustratos compuestos por compost y paja de arroz. Sin embargo, los resultados obtenidos en la variable altura de B. oleracea en los seis tratamientos evaluados en este estudio, son inferiores a los reportados por Vázquez et al. (2004) quienes indican que esta especie, en condiciones de crecimiento normales, alcanza alturas entre 50 - 70 cm, mientras que la máxima registrada en este estudio fue de 32,2 cm.

En cuanto al diámetro de la cabeza del cultivo indicador, se presentaron diferencias estadísticas significativas entre el testigo y los tratamientos (p>0.05) (Figura 2B). Los valores medios alcanzados con las metodologías evaluadas fueron similares, excepto en el testigo; sin embargo, se registró la media más alta con la siembra de B. rapa L. como forraje, seguido por la incorporación de esta especie como abono verde. Asimismo, los tratamientos correspondientes a la adición de bagacillo de caña, la aplicación de microorganismos eficientes y el agronómico, mostraron resultados positivos respecto al testigo, en el cual no se pudo medir esta variable, puesto que la planta se afectó en su crecimiento y desarrollo al no recibir corrección en el suelo. Los resultados obtenidos con el tratamiento de siembra de B. rapa L., probablemente se debe a que la plantación previa de esta especie benefició el establecimiento del cultivo indicador, ya que según Birbaumer et al. (2000) el crecimiento de esta especie favorece el reciclaje de nutrientes, especialmente fósforo y nitrógeno.

Figura 2. Medición de variables agronómicas: A. Altura de la planta y B. Diámetro de la cabeza del coliflor (B. oleracea) en un suelo sulfatado ácido (SSA). T1: Testigo absoluto; T2: Tratamiento químico; T3: Aplicación de microorganismos eficientes; T4: Siembra de B. rapa L. como forraje; T5: Adición de bagacillo de caña; T6: Incorporación de B. rapa L. como abono verde. Promedios seguidos de letras distintas en la misma serie presentan diferencias significativas según la prueba de Tukey (5%)

En general, la respuesta de los tratamientos evaluados, de acuerdo con Knox et al. (2000), Lazcano (2001), Díaz y Lagos (2009) y Osorno (2012), pudo deberse a que ciertos cultivos son más tolerantes a la acidez del suelo que otros, al aumento en la cantidad de Ca y Mg generada por la adición del material encalante y al incremento del pH, lo cual favorece la absorción de agua y nutrientes, además permite el establecimiento de las plantas.

De igual forma, el uso complementario de la cal en combinación con técnicas como la siembra de especies vegetales como forraje o cobertura, incorporación de abonos orgánicos o la adición de microorganismos eficientes, probablemente contribuyó con la obtención de esta respuesta, ya que de acuerdo con Molina (2008) estas metodologías constituyen prácticas apropiadas para corregir problemas de acidez y a su vez, favorecen la conservación y uso del suelo. Sin embargo, bajo condiciones de crecimiento en suelos normales, Jaramillo y Díaz (2006) reportaron que el tamaño de las pellas de B. oleracea alcanzan diámetros de 15 - 30 cm, superiores a los obtenidos en este estudio, donde el mayor promedio fue de 7,6 cm, siendo muy baja en comparación con dicho reporte.

CONCLUSIONES

La siembra de B. rapa L. como forraje y su incorporación como abono verde, junto con el uso complementario de enmiendas calcáreas como correctivo, indujo a un aumento en las concentraciones de Ca, Mg y K en el suelo sulfatado ácido, respecto a las metodologías evaluadas bajo condiciones de invernadero.

La aplicación de microorganismos eficientes en las raíces de las plántulas de coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis), antes de su siembra, generó la mejor respuesta en la variable altura, en comparación con las técnicas evaluadas.

Se recomienda la implementación de este estudio en campo para corroborar la respuesta de los tratamientos evaluados, debido a que su implementación a nivel de invernadero no asegura el mismo comportamiento, por las diferentes condiciones climáticas u otros factores de alteración que puedan presentarse.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dirección de Investigaciones - DIN de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia - UPTC Tunja, por el apoyo financiero para la ejecución del proyecto de investigación, el cual dio origen al presente artículo.

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