Estabilidad estructural del suelo al utilizar
diferentes componentes orgánicos evaluados en la casa de vegetación[1]
Jhon Alexander
Villalaz-Pérez[2]; Adolfo Santo-Pineda[3]; José Ezequiel Villarreal-Núñez[4]; Abiel Gutiérrez-Lezcano[5]
RESUMEN
Se evaluó el comportamiento físico, químico y la materia orgánica del
suelo (MOS) con distintas fuentes de abonos orgánicos, y su efecto en la
estabilidad estructural del suelo utilizado para el cultivo de cacao. El
estudio se realizó en una casa de vegetación cubierta con mallas de sarán en
los años 2021 y 2022. Se evaluaron en un diseño completamente al azar, cinco
tratamientos y cuatro repeticiones. T1: testigo; T2: Gallinaza compostada; T3:
Residuos de campo; T4: Cenizas; T5: Compost. Se utilizaron 20 macetas con 15 kg
de suelo seco no disturbado y dosis de 15 Mg.ha-1 de cada enmienda.
Se evaluaron parámetros físico-químicos y MOS a profundidades de 0 a 5 cm y de
5 a 10 cm. El pH del suelo incrementó su nivel en todos los tratamientos
comparado con el testigo, obteniendo mejor resultado la ceniza con niveles de
6,5 a 6,2 en ambas profundidades. La MOS y el Nitrógeno mantuvieron un ligero
aumento en los tratamientos aplicados, siendo mejor el compost con 6,7% y
0,30%, respectivamente. El fosforo en el suelo presentó mejor biodisponibilidad
con la aplicación de cenizas, con una concentración arriba de 29 mg.kg-1.
Para el diámetro medio ponderado (DMP), el residuo de cosecha y la gallinaza
compostada alcanzaron los mayores valores con 0,60 mm. Se concluye que la
Gallinaza compostada, el Compost y el Residuo de cosecha, pudieron mayormente
adherirse a las partículas del suelo o
agregados estructurales, aportando a la vez una mejor biodisponibilidad nutricional
que pueda ser utilizado por las plantas.
Palabras clave: Cacao, cultivo, diámetro medio ponderado,
enmiendas orgánicas, estabilidad estructural.
Structural stability of the soil when using different organic components
evaluated in the vegetation house
ABSTRACT
The physical, chemical
behavior and soil organic matter (SOM) were evaluated with different sources of
organic fertilizers and how they influence the structural stability of the soil
used for cocoa cultivation. The study was carried out in a greenhouse covered
with saran mesh in the years 2021 and 2022. Five treatments and four
repetitions were evaluated in a completely randomized design. T1: Witness; T2:
Composted chicken manure; T3: Field residues; T4: Ashes; T5: Compost. 20 pots
were used with 15 kg of dry, undisturbed soil and a dose of 15 Mg.ha-1
of each amendment. Physicochemical parameters and SOM were evaluated at depths
of 0 to 5 cm and 5 to 10 cm. Soil pH increased its levels in all treatments
compared to the control, with ash obtaining better results with levels of 6.5
and 6.2 at both depths. SOM and Nitrogen maintained a slight increase in their
applied treatments, with compost being better with a content of 6.7% and 0.30%
respectively. Phosphorus in the soil presented better bioavailability with the
application of ashes, with a concentration above 29 mg.kg-1. For the
weighted average diameter (WMD), the crop residue and the composted chicken
manure reached the highest values with 0.60 mm. It is concluded that
composted chicken manure, compost and crop residue, were able to adhere mostly
to soil particles or structural aggregates, while providing improved
nutritional bioavailability that could be utilized by plants.
Keywords: Cocoa, crop, Organic
amendments, Structural stability, Weighted average diameter.
INTRODUCCIÓN
El cultivo de cacao es
establecido en su gran mayoría bajo un sistema agroforestal, utilizando los
árboles maderables y algunas otras plantas perennes o anuales (Musáceas) como
sombras, cumpliendo funciones de protección al suelo, como el aporte de la biomasa
que ayudan a mitigar las pérdidas de suelos. Esta biomasa aportada por el
sistema agroforestal, mantienen una descomposición natural de la hojarasca por
medio del ciclaje de las hojas favoreciendo las condiciones físicas y químicas
y biológicas del suelo (Navia et al., 2003). Los
productores de cacao del área del distrito de Almirante y alrededores de la
provincia de Bocas del Toro, en muchos casos, aplican desechos de hojarascas y
mazorca de cacao sin conocer el contenido nutricional.
Uno de los principales
problemas del cultivo de cacao en Bocas del Toro es la baja productividad de
las plantaciones, cuyo rendimiento es alrededor de 0,20 Mg.ha-1,
según cifras del Ministerio de Desarrollo Agropecuario (MIDA, 2020), en muchos
casos se debe a la baja aplicación de abono orgánico, para que el árbol
produzca mayor cantidad de frutos, y por
el otro lado, el bajo contenido de materia orgánica de los suelos
(Villalaz-Pérez et al., 2020). Cabe mencionar que, la rentabilidad del cultivo
se mide con producciones de grano seco, y este debe ser superior a 0,77 Mg.ha-1
(Espinosa-García et al., 2015).
En la República de
Panamá, se elaboró por Villarreal-Núñez & Ramos-Zachrisson (2024), un mapa
predictivo de contenido de carbono orgánico del suelo (COS) para dar a conocer
la importancia del estado de degradación que mantienen los suelos de nuestra
república, siendo un logro muy importante, realizado también con el apoyo de la
Alianza Mundial por el Suelo de la Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura.
El compost como
acondicionador orgánico natural mejora a mediano y largo plazo las propiedades
físicas, químicas y biológicas de los suelos, incrementando la porosidad, a la
vez disminuye la densidad aparente y consolida la estructura (Quiroz &
Pérez, 2013; Villalaz-Pérez et al., 2020).
El uso de cenizas de
biomasas de cacao podría aumentar la capacidad de retención de agua, fomentar
el crecimiento de microorganismos y otros (Acosta, 2014). Los cultivos, se
podrían beneficiar en gran medida con los cambios fisicoquímicos del suelo.
La carbonización de
biomasa se presenta como una técnica para la conversión de la biomasa en un
material con mayor estabilidad física. El uso de biomasa carbonizada es de gran
interés a nivel internacional debido a su potencial en actividades
agroindustriales que están a favor del control del cambio climático (Sohi et
al., 2010).
Se ha conocido muchos
reportes del uso de enmiendas orgánicas para mejorar el suelo en sus
propiedades físicas, químicas y biológicas, aumentando la biodisponibilidad de
los macros y micro nutrientes esenciales para los cultivos, la cual conlleva a
que disminuya el estrés hídrico y aumente la producción agrícola (Álvarez-Solís
et al., 2010).
Se ha reportado
también que las cenizas pueden ayudar a mejorar la fertilidad del suelo,
reducir la acidez, mejorar la capacidad de intercambio catiónico y de aniones,
incrementar la capacidad de retención de agua y de nutrientes en función de sus
propiedades fisicoquímicas (Van Zweiten et al., 2010). A su vez, estas pueden
ayudar a minimizar la cantidad de fertilizante aplicado, reduciendo la
contaminación del agua superficial y subterránea.
La biomasa carbonizada
también ha sido asociada al aumento de la actividad microbiana en suelos (Yoo
et al., 2018) debido al aumento de micro poros que sirven de soporte a los
microrganismos propios del suelo.
La carbonización de
biomasa podría mejorar el nivel de acidez y la cantidad de materia orgánica en
el suelo, según Acosta (2014). Se han encontrado una correlación entre
porosidad del suelo y productividad de cacaotales al utilizar biocarbón; suelos
más porosos representaron una mayor productividad, principalmente en los años
secos (Souza Júnior & Carmellol, 2008).
Se pueden encontrar
casos contrarios; como la mineralización de la materia orgánica inducida por el
fuego, la cual conduce a la liberación de una cantidad sustancial de metales
pesados (Pereira & Úbeda, 2010).
Por
otra parte, tomando en cuenta las propiedades físicas del suelo (p.e. la
estructura), en la cual tiene influencia en gran mayoría en el crecimiento de
las plantas por medio del desarrollo de las raíces, facilitando una mayor
absorción de nutrientes con la ayuda de los microorganismos cuando se le
adiciona al suelo un abono orgánico (Villalaz-Pérez, 2023).
La degradación
estructural de los suelos, está ligado muy estrechamente con la perdida de la
materia orgánica, disminución de la porosidad y aumento de la densidad
aparente, traducida en la disminución de la estabilidad estructural (Vidal et
al., 1981).
Se ha planeado en
esta investigación de evaluar el comportamiento físico, químico y la materia
orgánica del suelo con distintos tipos de enmiendas orgánicas y como, influyen
en la estabilidad estructural de un suelo utilizado para el cultivo de cacao en
Bocas del Toro. Este estudio favorecerá el mejoramiento de la fertilidad del
suelo, disminución de la acidez, protección ante cualquier enfermedad y bloqueo
de la movilidad de contaminantes.
MATERIALES Y MÉTODOS
Ubicación del estudio
El ensayo se realizó en una casa de vegetación con cobertura de sarán,
ubicada en las coordenadas geográficas de latitud 8° 07´ 37,3” N y longitud 80°
41´ 31,5” Oeste, durante los años 2021 y 2022, donde se utilizó suelo
proveniente de un área representativa del distrito de Almirante, provincia de
Bocas del Toro con características fisicoquímicas y materia orgánica (Cuadro
1).
Se utilizó un diseño
completamente al azar (DCA) en donde se evaluaron cinco tratamientos con cuatro
repeticiones. Los tratamientos consistieron de la siguiente forma: T1= testigo
o suelo desnudo (T); T2= gallinaza compostada (GC); T3= residuo de cosecha de
campo cultivados con cacao (RC); T4= cenizas de mazorca del cacao (C); T5 =
compost elaborado de hojarasca más mazorcas de cacao (Co).
Procedimiento de llenado de macetas
Cada cubo o maceta, se
llenaron con 15 kg de suelo seco sin disturbar, a su vez, se les aplicó una
dosis de 15 Mg.ha-1, tomando como dosis media según
Villalaz-Pérez et al. (2020) el ensayo de dosis creciente de gallinaza
compostada. Cada tratamiento fue caracterizado previamente (Cuadro 2).
Metodología de muestreo y preparación de muestras en el laboratorio
Un año después de
aplicados los tratamientos, se procedió a realizar los muestreos a dos
profundidades (0 a 5 cm y 5 a 10 cm). Se eliminaron las raicillas, piedras o
cualquier material que podía alterar los análisis. Las mismas fueron secadas al
aire y trituradas pasado por un tamiz de malla de nylon de 2 mm para los
análisis químicos y textura. Para la estabilidad estructural de agregados, las
muestras utilizadas se extrajeron sin disturbar y manejadas con mucho cuidado
para no romper los terrones o agregados.
Se determinó MOS, N
total, pH, P extraíble, cationes intercambiables (K, Ca, Mg, Al); Micro
nutrientes extraíbles (Cu, Zn, Fe, Mn) y la textura. Para la densidad aparente,
se tomaron muestras no disturbadas por cada profundidad estudiada con anillos
metálicos Uhland (Teixeira et al., 2017).
Variables físicas, químicas y materia orgánica en el suelo
El pH se determinó por
el método de potenciómetro con la relación 1:2,5 (suelo-agua) y la MOS mediante
método de calcinación utilizando técnicas descritas por Teixeira et al. (2017).
El N total se realizó por digestión Kjeldahl (Bremner & Mulvaney, 1982).
Para la extracción de elementos biodisponibles (Cu, Fe, Zn, Mn y K
intercambiable) se extrajeron con la solución de extracción Mehlich 1, de
acuerdo al método descrito por Teixeira et al. (2017). Los cationes
intercambiables como Ca, Mg y Al, fueron extraídos con la solución extractora
KCl-1 M (Teixeira et al., 2017). El aluminio (Al) intercambiable se extrajo con
solución extractora KCl-1M, según Díaz-Romeu & Hunter (1978).
La
capacidad de intercambio catiónico efectivo (CICe) se realizó mediante la
sumatoria de bases Ca, Mg, K +Al. Por otro lado, el porcentaje de saturación de
aluminio (Sat. Al %) se determinó mediante el cociente de (Al (%)/CICe) * 100.
El análisis físico granulométrico de textura del suelo se determinó mediante la
metodología de Bouyoucos (1962).
Estabilidad estructural de los agregados del suelo (MWD) tamizados en
húmedo
Después extraer el suelo en el campo, se procedió
al secado y triturado de las muestras por cada tratamiento y repetición. En las
pruebas de estabilidad estructural de agregados en húmedo, para cada
profundidad (0 a 5 cm y 5 a 10 cm), se utilizó la metodología de Yoder (1936);
Kemper & Rosenau (1986), que consistió en utilizar tamices o mallas de
tamaños de diámetros de 4,0; 2,0; 0,25 y 0,053 mm.
Análisis estadísticos
Para verificar las diferencias entre tratamientos,
los datos fueron evaluados por análisis de varianza y las medias de sus
tratamientos fueron comparadas por la prueba LSD Fisher p < 0,05. Se
realizaron gráficos de barras para las variables químicas y físicas estudiadas
por cada tratamiento. Los análisis fueron realizados usando el software estadístico
InfoStat versión 2020 (Di Rienzo et al., 2020).
Se verificaron cada tratamiento si estos presentan
limitaciones por medio de tabla de valores dictaminados por Le Bissonnais
(2016) para la estabilidad estructural y la estructura por medio del diámetro
medio ponderado (DMP).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Efecto de los aportes de
enmiendas
pH y Materia orgánica del suelo
El nivel de pH (Figura
1) y en la MOS (Figura 2) para las dos profundidades evaluadas (0 a 5 cm y 5 a
10 cm). Se aprecia la acidez del suelo con un incremento en las dos
profundidades para todos los tratamientos con respecto al suelo desnudo
(tratamiento 1; pH 5,8 a 6,4).
Al comparar las medias
de los tratamientos con la prueba de LSD de Fisher (p<0,05), el tratamiento
de cenizas fue el que presentó diferencias significativas con respecto a los
demás tratamientos evaluados a una profundidad de 0 a 5 cm, contrario a la
profundidad de 5 a 10 cm que no hubo diferencia en sus medias. Estos niveles de
pH se encuentran poco ácido (Name & Cordero, 1987; Snoeck et al., 2016),
siendo beneficioso para la biodisponibilidad de nutrientes requeridos para el
cultivo de cacao.
Por otra parte, en la
profundidad de 0 a 5 cm, los contenidos de la MOS, las medias calculadas en el
tratamiento de compost (Co) presentó diferencias con las demás enmiendas
orgánicas y el testigo con la prueba de LSD Fisher (p<0,05). Mientras que en
el otro estrato evaluado de 5 a 10 cm el menos contenido lo presentó las
cenizas de origen vegetal.
Si observamos la importancia de aplicar materia
orgánica al suelo, en los tratamientos estudiado de compost y el testigo, se
puede apreciar que incrementó un 38% en ambas profundidades, aunque en todos
los tratamientos los contenidos de MOS se encontraban por arriba de los niveles
máximos estudiados con intervalos de valores de 2,93 - 5,5% según lo descrito
por Snoeck et al. (2016) en el cultivo de cacao.
El bajo contenido de materia orgánica en el suelo
(menor al 3%) puede ser un factor muy limitante en la producción del cultivo de
cacao (Torres & Otiniano, 2021). La
investigación realizada por Villalaz-Pérez (2023) mostró que el uso del
estiércol de pollo compostado o gallinaza compostada en el cultivo de cacao
ayudó aumentar la MOS, que al mineralizarse pudo incrementar la
biodisponibilidad de nutrientes esenciales en el suelo, y así las plantas
absorberlos para un mejor desarrollo vegetativo, aumentando la biomasa en un
30% de su valor inicial.
Contenido de Nitrógeno y Fósforo extraíble en el suelo
El contenido de N en el suelo (Figura 3) mantuvo un
aumento considerable en la mayor profundidad de 5 a 10 cm en todos los
tratamientos con respecto al testigo. Sin embargo, para el tratamiento de
compost (Co) en la profundidad de 0 a 5 cm, aunque todos los valores
registrados fueron superiores al nivel óptimo de 0,10% (PE et al., 2009). Estas aplicaciones de
cualquiera de las enmiendas utilizadas pueden aumentar el rendimiento del
cultivo de cacao en distintas áreas de fincas en producción (Eduah et al., 2025).
Para el P extraído con Mehlich 1 en el suelo
(Figura 4) las cenizas de mazorca del cacao (C) presentó mayor evolución en las
dos profundidades con diferencias significativas con respecto a las otras
enmiendas y el testigo, presentando una concentración estudiada con valores
superiores a 34 mg.kg-1 en la profundidad de 0 a 5 cm y
de 21,3 mg.kg-1 en la profundad de 5 a 10 cm. Un
contenido de P disponible de 20 mg.kg-1 o más en la capa
superior del suelo es adecuado para el cacao (Ahenkorah, 1981; Ahenkorah et al.,
1987; Arthur et al., 2022).
Capacidad de intercambio catiónico efectivo (CICe) y elementos
intercambiables
de K, Ca, Mg y Al
La Capacidad de Intercambio Catiónico efectivo
(CICe) indica que los tratamientos no fueron distintos, sin embargo, todos los
tratamientos mostraron una dinámica en sus concentraciones nutricionales
(Cuadro 3). El testigo mostró una mayor concentración con niveles de 14,49 cmol
(+) kg-1.
El aporte de la gallinaza compostada (GC) y cenizas
de mazorcas (C) para la variable K intercambiable en la profundidad de 0 a 5 cm
resultaron con mejores valores (0,49 cmol (+) kg-1 y 0,46
cmol (+) kg-1), respectivamente. Mientras que para la
profundidad de 5 a 10 cm no fue significativo.
Por otro lado, el Ca y Mg intercambiables, para la
primera profundidad evaluada no mostraron significancias en sus tratamientos.
Mientras que estas variables medidas mantuvieron mayor contenido en el testigo
en la profundidad subyacente. Entre los beneficios del aporte de abono
orgánico, principalmente, son las mejoras de los parámetros CICe, K, Ca y Mg;
que determina la reserva de diferentes nutrientes (Villalaz-Pérez et al.,
2020). Otras investigaciones realizadas con cultivos de cacao en Colombia
mostraron que al aplicar fertilizantes orgánicos mejora la CIC y los cationes
intercambiables en suelos tropicales (León-Moreno et al., 2019).
El Al intercambiable, aunque no mostró diferencia
significativa en las profundidades evaluadas, los tratamientos presentaron una
disminución parcial en su concentración con respecto al testigo. Esto es
importante para el cultivo de cacao, ya que según Snoeck et al. (2016) en
investigaciones realizadas en Ghana recomienda niveles óptimos de 0,1 a 1,5
cmol (+) kg-1, siendo el nivel mínimo el recomendado, por
la cual mayores que este afectaría la producción del cacao (Arévalo-Hernández
et al., 2021).
Estabilidad de agregados (EA) del suelo a la profundidad de 0 a 5 cm
El diámetro medio ponderado (DMP en mm) según los
tratamientos con respecto a los contenidos de la MOS presentaron las siguientes
observaciones: El tratamiento testigo de suelo desnudo (S/D) presenta un valor
de 0,50 mm en el DMP y un contenido de MOS de 6,0%. Los tratamientos Co, RC, y
GC, el DMP alcanza valores mayores a 0,6 mm, y la MOS un contenido mayor de
6,0% (Figura 5)
Al aplicar las cenizas (C) al suelo disminuyó
ligeramente el DMP con valores de 0,55 mm y la MOS con un contenido de 6,80%.
Al mantener el suelo sin cobertura ocasiona inestabilidad en su estructura
cuando el DMP 0,4 -0,8 mm (Le Bissonnais, 2016). Según este mismo autor los
valores de DMP 1,3 -2,0 mm presenta buena estabilidad estructural.
El tratamiento de cenizas
(C) disminuye su adhesión a medida que aumenta el tamaño de partículas del
suelo (Figura 6). Contrario a los tratamientos de gallinaza compostada (GC),
compost (Co) y el residuo de cosecha (RC) que aumenta su adhesión a medida que
incrementa el tamaño de las partículas del suelo. Esto pudo deberse a que la
materia orgánica contribuye a la formación de agregados que estabilizan la
estructura del suelo. Contrario a esto, las bajas dosis y poca calidad de la
materia orgánica aplicada al suelo, puede tener un efecto importante a los
impactos de las gotas de lluvias, fácil desintegración de los agregados del
suelo cuando se encuentran inestables, provocando la erosión.
La aplicación del carbono
orgánico al suelo por medio de la materia orgánica, es la responsable de la
formación de agregados estables en el suelo, por la cual derivan
estructuralmente a las existencias de macro poros en el suelo cuando es unido a
las arcillas (Delgado - Londoño, 2017). Los agregados del suelo están
relacionados con el mecanismo vital para la estabilización del carbono orgánico
del suelo (COS) y un factor central de su calidad, debido a que facilita su
fertilidad y resiliencia estructural (Bach & Hofmockel, 2016).
CONCLUSIONES
·
Se comprueba que los usos de enmiendas de
origen orgánicos como el compost y la gallinaza compostada, mejoran los niveles
nutricionales esenciales en el suelo para las plantas, que en este caso los
destinados al cultivo de cacao.
·
La estabilidad de agregados en el suelo
estudiados en esta investigación, es comprobada cuando se aplican las
diferentes enmiendas orgánicas, siendo dos de ellas la de mayor aporte del
carbón orgánico (gallinaza compostada y compost) al aumentar la materia orgánica
del suelo, influyendo en variables como el DMP.
·
El DMP, está influenciado a la materia orgánica
aplicada al suelo y sometido a fuerzas de presión ejercidas por el agua. Esta a
su vez, pueden mantenerse adheridas a los agregados estructurales, si los
tamaños de partículas del suelo son mayores de 0,5 mm.
·
Se puede mencionar que la dosis de 15 Mg.ha-1
de las enmiendas orgánicas aplicada en el suelo presentó un impacto positivo,
aunque a mayores dosis pueden alcanzar niveles adecuado de estabilidad
estructural en el suelo.
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AGRADECIMIENTO
Nos toca hacer el
reconocimiento de agradecer a tres personas que trabajaron muy estrechamente en
esta labor de investigación para que se lograra el objetivo propuesto. Estas
personas son: La Licenciada Misay Herrera, Jhon Alexander Villalaz De León y al
señor Herminio González (QEPD).