ARTÍCULO ORIGINAL

Caracterización física y química del abono órgano mineral Agromena - G

0000-0003-4269-1726Omar González-Cueto^{I  *}  , 0000-0001-7649-8579Rafael Alejandro Salcerio-Salaberry^I  , 0000-0001-9468-6717Edith Aguila-Alcantara^II  , 0000-0001-6867-8086Gardenis Merlán-Mesa^III  , 0000-0002-2285-3413Elvis López-Bravo^I  , 0000-0003-3274-4664Joaquin Machado-de Armas^II 

^IUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

^IIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Departamento de Agronomía, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

^IIIEmpresa Geominera del Centro, Villa Clara, Cuba.

RESUMEN

La falta de disponibilidad de fertilizantes químicos para obtener altos rendimientos en la agricultura cubana ha motivado el desarrollo de otros abonos órgano-minerales, como el Agromena - G, producido por la Empresa Geominera del Centro en Villa Clara. El objetivo de este trabajo fue caracterizar el abono órgano-mineral Agromena - G, a partir de la determinación de las principales propiedades físicas y químicas del abono para su aplicación mecanizada en el mejoramiento de suelos y aumento del rendimiento de los cultivos. La metodología incluyó la determinación de propiedades físicas como: granulometría, densidad aparente, humedad y ángulo de talud natural. Además, se determinaron propiedades químicas como pH, conductividad eléctrica, fósforo disponible y materia orgánica. Las propiedades físicas del abono organo mineral Agromena - G, muestran que su granulometría (aproximadamente el 50% de los granos menores a 1 mm) favorece su uso ya que facilita su adquisición por las plantas. Las demás propiedades determinadas se comportan dentro de valores aceptables para los fertilizantes granulares más comunes. Las propiedades físicas de este abono favorecen su aplicación mecanizada tanto con máquinas de fertilización a voleo como con máquinas de fertilización localizada. Las propiedades químicas de este abono órgano-mineral demostraron su potencial uso como alternativa para el manejo de la nutrición vegetal aunque se recomienda la vigilancia de indicadores como conductividad eléctrica y concentraciones de cationes, especialmente Na⁺, en suelos arcillosos susceptibles a problemas de salinidad.

Palabras-clave: aplicación mecanizada de fertilizante; granulometría; pH; fósforo disponible

INTRODUCCIÓN

En Cuba, el Ministerio de la Agricultura, según el Decreto Ley 50 Sobre la Conservación, Mejoramiento y Manejo Sostenible de los Suelos y el uso de los Fertilizantes, debe exigir y controlar que los usuarios de los suelos que realizan actividades agropecuarias garanticen la nutrición de las plantas para el uso sostenible de los nutrientes del suelo, a su vez, los usuarios de los suelos deben realizar una fertilización integrada, que incluye el uso de fertilizantes minerales, orgánicos, órgano-minerales, biológicos, correctores, estimulantes y enmendantes para preservar e incrementar la fertilidad de los suelos (^{Consejo de Estado República de Cuba, 2021}). Sin embargo, desde hace varios años, las limitaciones financieras para la compra de fertilizantes y energéticas para su fabricación, han impedido que este objetivo de sostenibilidad de los nutrientes del suelo se logre.

En el territorio nacional cada año en la campaña agrícola se siembran alrededor de 827 mil hectáreas de cultivos y unas 200 mil de caña de azúcar, pero solo se cubre con agroquímicos el 20% (^{Martínez, 2020}). Este déficit en la nutrición de los suelos es una de las causas de los bajos rendimientos agrícolas que se obtienen en la mayoría de los cultivos en Cuba. El uso intensivo del suelo y la no aplicación de fertilización o mejoradores del suelo provocan su degradación y la disminución de su capacidad de producción.

Los abonos órgano minerales han sido ampliamente utilizados para mejorar las condiciones físicas y aumentar la capacidad de producción de los suelos. En Cuba han sido utilizadas en cultivos como la caña de azúcar, plátano, café, maíz, tomate y otros cultivos (^{Ochoa et al., 2001}; ^{Corrales et al., 2011}; ^{Cairo et al., 2015}; ^{Rodríguez et al., 2015}; ^{Cairo et al., 2017}; ^{Chaveli et al., 2019}).

El Centro de Investigaciones para la Industria Minero-Metalúrgica (CIPIMM) desarrolló un abono órgano mineral (Agromena) basado en el uso de materia orgánica (hulla) y minerales como el fósforo, zeolita, magnesio y otros que ha tenido buenos resultados en cuanto al mejoramiento de las propiedades físicas del suelo y al incremento de los rendimientos agrícolas de varios cultivos (^{Velázquez et al., 2013}).

Las propiedades físicas de un fertilizante son de considerable importancia, tanto desde el punto de vista de su efectividad agronómica, como en lo relativo a sus satisfactorias condiciones de aplicación, transporte y almacenamiento. Una buena cantidad de problemas que se presentan con los fertilizantes, tales como la no uniforme aplicación, la compactación, segregación y excesiva higroscopicidad, son el resultado de inadecuadas propiedades físicas (^{Guerrero, 2004}).

Las principales propiedades físicas de los fertilizantes y abonos son: la granulometría, densidad aparente y humedad, entre otros. (^{Riquelme y Varas, 2002}; ^{Varas y Riquelme, 2002}; ^{Guerrero, 2004}; ^{Carciochi y Tourn, 2017}). Otras propiedades como el pH, el contenido de materia orgánica y la conductividad eléctrica también son importantes, dado que caracterizan la acción que realizan los fertilizantes sobre el suelo.

El presente trabajo tiene como objetivo caracterizar el abono órgano-mineral Agromena - G producido por la Empresa Geominera del Centro, para su aplicación mecanizada en el mejoramiento de los suelos y en el incremento del rendimiento agrícola de los cultivos, a partir dela determinación de las principales propiedades físicas y químicas del abono.

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se realizó durante el año 2022, en el Laboratorio de Suelos del Centro de Investigaciones Agropecuarias de la Facultad de Ciencias Agropecuarias en la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Villa Clara. El abono órgano mineral utilizado fue Agromena - G producido por la Empresa Geominera del Centro.

Metodología para determinar propiedades físicas del abono órgano mineral Agromena - G.

Las propiedades físicas determinadas fueron la granulometría, la densidad aparente, la humedad y el ángulo de talud en reposo (^{NC ISO 5690-1, 2004}).

Metodología para la determinación de la granulometría

Para determinar la granulometría se hizo pasar el material por cuatro tamices de entre 1 y 4 mm. Estos tamices permitieron separar el material en los siguientes intervalos

• > a 4 mm

• > 2 mm < 4 mm

• > 1 mm < 2 mm

• < 1 mm.

Metodología para la determinación de la densidad aparente y la humedad del abono órgano mineral

La densidad aparente se determinó como la relación entre el peso del abono (balanza de 1g de precisión) entre el volumen ocupado por este (probeta precisión 1 cc). Se expresó en kg/m3.

La humedad del abono se determinó por el método gravimétrico, se tomaron 3 muestras del abono y se pesaron en una balanza de precisión 1 g (peso suelo húmedo), posteriormente se secó en una estufa a temperatura de 105° C, cuando su peso permaneció constante se pesó y se obtuvo el peso del suelo seco. La humedad del suelo en porciento se determinó como el peso del agua entre el peso seco por 100.

Metodología para la determinación del ángulo de talud natural

Para determinar el ángulo de talud natural se tamizó el abono órgano-mineral a utilizar, posteriormente se colocó al sol para su secado y luego se pesó la muestra de Agromena - G, se vertió sobre una superficie plana y se midió la altura del cono. Se marcó el diámetro de la base del cono y se midió su longitud inclinada. Esta prueba se repitió tres veces y de los resultados obtenidos se tomó la media para calcular el ángulo.

Metodología para determinar propiedades químicas del abono órgano mineral Agromena - G.

El pH se realizó por el método potenciométrico según la metodología de ^{Hesse (1971)} en una relación suelo: agua de 1:2,5 (peso:volumen). Para ello, se pesaron 10 g de suelo seco al aire y tamizado a 0.5 mm. El suelo tamizado se coloca en un Beaker de 50 ml y se le añade con una pipeta 25 ml de agua destilada para pH en agua ó 25 ml de KCl 0.1N para pH en KCl. Se agita con una varilla de cristal cada 15 min en el espacio de una hora. Finalmente, se lee en el potenciómetro.

Para la conductividad eléctrica (CE) se tomaron 40 g de suelo, también tamizados a 0.5 mm y secado al aire. Este se colocó en un erlenmeyer de 500 ml y se le agregaron 200 ml de agua destilada. Se agitó la mezcla de agua y suelo y se dejó en reposo hasta el día siguiente (24 horas). Se filtró la parte que sobrenada con papel de filtro semirápido. Del filtrado se tomaron 30 ml y se le midió la conductividad eléctrica en un conductímetro.

El fósforo (P) disponible fue extraído por el método de ^{Olsen et al. (1954)}; usando 0.5 M (NaHCO₃) como solución extractora a pH 8.5 y para la solución reductora se disuelven 0.50 g de C₆H₈O₆ con solución de molibdato de amonio y se afora con la misma solución a 100 ml para lectura en espectrofotómetro a 882 nm.

La materia orgánica del suelo (MOS) fue determinada colorimétricamente por el método de ^{Walldey y Black (1934)}.

Todos los análisis químicos se realizaron según la Norma Ramal 279 del ^{MINAGRI NRAG 279, (1980)}.

Procesamiento estadístico

Para el procesamiento de los resultados se elaboró una base de datos en Excel 2013 sobre Windows 10. Se empleó el paquete estadístico STATGRAPHIC plus 5.1 para el análisis de los datos, realizándose una estadística descriptiva.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Determinación de las propiedades físicas del abono órgano mineral Agromena - G

Determinación de la granulometría

Los abonos con baja solubilidad al agua deben tener un tamaño de partícula fino para asegurar su disolución en el suelo (^{Guerrero, 2004}; ^{Navarro y Navarro, 2014}). La Agromena - G, se considera como de baja solubilidad dado que está compuesta por zeolita, fósforo, otros minerales y materia orgánica, los cuáles en unos casos no se disuelven en el suelo y en otros son de muy lenta dilución. La Figura 1 muestra los resultados de la determinación de la granulometría. Como se aprecia el 90,77% de los granos son menores de 4 mm, por lo cual se considera que tiene un tamaño de partícula fino que facilita el aporte de nutrientes al suelo y a las plantas. El efecto del tamaño del grano del abono, sobre el nivel de aprovechamiento que hacen las plantas es variable y depende de factores como las propiedades del suelo, especie cultivada, naturaleza del fertilizante o abono y tecnología utilizada para su aplicación.

^{Guerrero (2004)} considera que el material fertilizante es granulado cuando las partículas están constituidas por gránulos de diámetro variable que oscilan generalmente entre 2 y 4 mm. La Agromena - G, según los resultados obtenidos que se observan en la Figura 1, no puede considerarse como un abono granulado, se considera como uno en polvo, dado que casi el 50% de las partículas tiene dimensiones inferiores a 1 mm. Este resultado se debe al proceso de obtención de los minerales incluidos, donde el tamaño de partícula se realiza por molinado lo cual da lugar a partículas compactadas de forma irregular y diferente finura.

FIGURA 1 Distribución de tamaño de las partículas en abono órgano mineral Agromena - G. 

Cuando el abono tiene una alta variación en la granulometría y es aplicado a voleo por máquinas fertilizadoras se produce una segregación o separación por tamaño del grano que causa una distribución irregular de los nutrientes en el campo. De acuerdo a las dimensiones del grano, estos se organizan dentro de los depósitos, como aseguran ^{Carciochi y Tourn (2017)} la mayoría de las partículas más pequeñas tienden a acumularse en la parte central y superior de la pila de almacenamiento en el almacén, mientras que las partículas más grandes, lo hacen en la base y en la parte externa de la pila. La misma situación se da dentro de las tolvas, debido a las vibraciones producidas durante el transporte del fertilizante a granel.

La segregación es un problema cuando se preparan fertilizantes compuestos por mezcla física de fuentes con diferentes tamaños de grano y, por supuesto, con materiales que difieren en su composición química según ^{Guerrero (2004)}, como es el caso de Agromena - G, que es una mezcla de minerales y materia orgánica. Sin embargo, durante la investigación y durante la aplicación mecanizada del fertilizante no se observó segregación del producto.

Determinación de la densidad aparente y de la humedad del abono órgano mineral Agromena - G

La densidad aparente del abono órgano mineral Agromena - G fue de 1290 kg/m³. Valor este algo superior a la de fertilizantes granulados, como los de tipo compuesto (NP, PK y NPK) que tienen densidades aparentes entre 0,90 y 1,20 kg/m³ (^{Guerrero, 2004}; ^{Márquez, 2011}). El volumen del abono incluye el espacio ocupado por el aire, entre poros. Si los granos del abono están más apretados entre sí su densidad aparente será mayor. La densidad aparente superior en la Agromena - G, se debe al proceso de obtención del abono, el cual es por molinado, donde se obtiene un producto en el que predominan partículas inferiores a 1 mm (≈ 50%), lo cual hace que este sea más denso debido a que hay menos espacio entre poros. En el caso de otros materiales utilizados como enmiendas del suelo y abonos minerales, los cuáles también se obtienen mediante el mismo proceso de producción, como es el caso de la roca fosfórica (1360 a 1520 kg/m3) o la cal (1280 a 1520 kg/m3) (Guerrero, 2004), tienen la densidad aparente similar a la de la Agromena - G.

Como plantea ^{Márquez (2011)} el fertilizante con menor densidad aparente es proyectado a menos distancia que el de mayor densidad, cuando es aplicado por una máquina para la aplicación de fertilizantes a voleo, este no es el caso de cuando la aplicación es localizada. Asimismo, la variación de la densidad aparente del abono influye en la cantidad (peso) que se aplica al suelo, por lo que habrá que hacer los cambios oportunos en la regulación de la máquina para asegurar la dosis establecida (kg/ha), esta consideración es válida para cualquier máquina fertilizadora.

La humedad gravimétrica del abono fue de 6,74% algo superior a la propuesta de 6% para la mayoría de los fertilizantes de producción nacional (^{GEIQ, 2022}). La humedad existente en el abono no provocó el apelmazamiento ni la formación de grumos, debido a los componentes de este que son principalmente provenientes de origen mineral rocoso. El exceso de humedad en el abono es negativo, tanto durante el almacenamiento, como durante su distribución en el campo. La humedad en exceso favorece la formación de terrones difíciles de romper que afectan a la distribución.

Determinación del ángulo de talud natural

El ángulo de talud en reposo de materiales granulares se utiliza en el diseño de equipos para el procesamiento y transporte de partículas granulares. Por ejemplo, se utiliza en el diseño de silos de almacenamiento de granos o en el diseño de cintas transportadoras para materiales granulares. En el transporte marítimo de granos a granel tiene importancia porque está íntimamente relacionado con el posible desplazamiento de la carga que afecta la estabilidad transversal del buque.

El ángulo de talud natural o ángulo en reposo del material fue de 32,3°, valor que se acerca al del cloruro de potasio presentado por ^{DFGrup (2022)} que es de 30°. Agromena-G tiene una fluidez lateral intermedia, es decir, fluye aceptablemente según ^{Dionisi et al. (2009)}, que asegura que con la tolva completamente llena, el fondo de la tolva siempre permanece lleno de material, por lo que no habrá interrupciones en la entrega o descarga del material.

El principal factor que afecta la calidad de la fertilización es la calidad del fertilizante. Actualmente no existe ninguna máquina fertilizadora que pueda garantizar una alta calidad de aplicación si el fertilizante es de mala calidad. La calidad del fertilizante está dada por la uniformidad del tamaño de partícula, por su contenido de polvo, dureza y humedad relativa crítica. Aunque existen otras características, estas son las que más inciden (^{Tourn y Platz 2019}).

Estas características de los fertilizantes influyen en su manejo posterior y en la calidad de su aplicación, especialmente cuando se realizan aplicaciones mecanizadas. Por ejemplo, la densidad de partículas es una propiedad que afecta el ancho efectivo de trabajo de la aplicación, ya que las partículas más densas alcanzan una mayor distancia y se pueden aplicar con una mayor velocidad de rotación de las placas. Otras propiedades como la higroscopicidad y el contenido de humedad pueden afectar la calidad de su esparcimiento ya que a medida que aumentan se humedece más fácilmente y sus partículas se vuelven blandas y pegajosas (^{Carciochi y Tourn 2017}).

Propiedades químicas del abono órgano mineral Agromena - G

Según ^{Minagri (1984)} el abono Agromena - G tiene un pH_(H2O) ligeramente alcalino, mientras que su pH_(KCl) está en el rango de la neutralidad (Tabla 1). Esto se debe a que las zeolitas presentan en su composición cationes alcalinos (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺) lo cual influye en importantes propiedades como la CIC. Además, estos minerales tienen alta afinidad por cationes alcalinos como el amonio (NH₄ ⁺). Esto influye en estas mismas propiedades en los suelos donde se aplica, ya que estos cationes son fácilmente intercambiados con otros iones de la solución del suelo, como los iones H⁺, conllevando a que el pH de los suelos se eleve y muestre valores alcalinos (^{Méndez y Lira, 2019}; ^{Torri et al., 2021}).

TABLA 1 Propiedades químicas del abono Agromenas - G 

	pH		Cond. Elect.	P2O5	MO
	KCl	ɥS/cm	H2O	mg/100g	%
X	7,12	1169	7,66	12,67	5,73
± DT	0,03	9,54	0,08	1,33	0,25

Leyenda: X indica promedio, DT indica desviación típica

La conductividad eléctrica es una propiedad importante ya que las zeolitas y sus diferentes formas comerciales de presentación, como el Agromenas-G, se pueden emplear como sustratos o aplicarse al suelo como fertilizante órgano-mineral. En el caso de emplearse como sustrato se considera que valores de conductividad eléctrica (CE), medidas en el extracto de saturación, superiores a 3,5 dS m^-1 (a 25° C) son excesivos para la mayor parte de las especies cultivadas. La salinidad original del sustrato y su facilidad para acumular sales es un importante elemento a considerar porque pueden afectar negativamente al cultivo ya que la respuesta de las plantas varía ante las condiciones de salinidad (^{Martínez y Roca, 2011}).

^{Márquez et al. (2021)} caracterizaron a las zeolitas cubanas de tres yacimientos y las clasificaron como zeolitas cálcica-sódicas dado que, aunque sus composiciones mostraban variaciones, en todas dominaban los cationes Ca²⁺ y Na⁺. Además, en todos los casos en la composición mineralógica encontraron un elevado contenido de fase zeolítica (61- 83%), predominando la Clinoptilolita y la Mordenita en una relación que oscila entre 0.84 - 4.08. ^{Urbina et al. (2006)} señalan que la clinoptilolita contiene altos niveles de Na⁺, el cual es un elemento fitotóxico para las plantas y propone que sea tratada con una solución para intercambiar este elemento por otros cationes beneficiosos para el cultivo.

^{Soca y Daza (2016)} encontraron que las aplicaciones de zeolita incrementaron el pH, los contenidos de bases intercambiables y CIC en tres suelos cubanos (Pardo Grisáceos, Pardo con carbonatos y Húmico Sialítico), lo cual explican se debe al intercambio entre NH₄ ⁺ y cationes, como Ca²⁺ y Na⁺, con la solución del suelo, y la consecuente liberación de iones OH^-. Estos autores encontraron que en el suelo Pardo Grisáceo el incremento de Mg²⁺ fue el mayor (61 %), mientras que en el suelo Pardo con carbonatos fueron superiores los incrementos de Ca²⁺ y Na⁺ en el suelo (16 y 71 %, respectivamente). Además, señalan que las concentraciones de Na⁺ aumentaron en todos los suelos por las aplicaciones del mineral zeolítico empleado, por lo que recomiendan evaluaciones periódicas sobre este elemento debido a sus efectos negativos sobre la estructura del suelo por sus propiedades dispersantes.

El contenido de fósforo asimilable puede evaluarse como alto según la escala empleada por ^{Chacón (2014)}. La ficha técnica de Agromenas-G caracteriza este abono órgano-mineral como una fuente que aporta un 7 % de fósforo ^{Geominsal (2018)}, un macronutriente esencial para el desarrollo de los cultivos, pero cuya disponibilidad se ve afectada por su baja solubilidad y el complejo conjunto de reacciones que disminuyen las concentraciones de sus formas disponibles para las plantas.

^{Torri et al. (2021)} encontraron que al aplicar zeolita la disponibilidad de este elemento descendió a consecuencia de los incrementos de pH en el suelo, probablemente debido a la precicipitación de estos en forma de fosfatos cálcicos y otros compuestos insolubles. Sin embargo, existen estudios donde se han empleado mezclas de zeolitas con roca fosfórica y se han encontrado que esta favorece la disolución del fósforo de la roca fosfórica y su liberación a la solución del suelo con resultados satisfactorios los rendimientos de cultivos como la papa y el sorgo ^{Soca y Villareal (2015)}.

^{Zheng et al. (2022)} encontraron que aplicaciones de zeolita en el cultivo del arroz con alternancia del riego no solo incrementaba la disponibilidad del fósforo en el suelo, sino que también influía en las diferentes fracciones de este elemento en el suelo y en su translocación en la planta con positivos efectos en los rendimientos del cultivo estudiado. Todo esto implica que, por la complejidad de este nutriente, en cuanto a sus reacciones en el suelo, deben continuarse profundizando en los estudios sobre el efecto de las zeolitas en su disponibilidad.

Resalta en este abono su contenido de materia orgánica que, si bien está en el rango ideal que deben tener los suelos, se encuentra por debajo de lo que plantea la ficha técnica de Agromenas-G caracterizando a este abono órgano-mineral, en la cual se plantea que aporta un 14% de materia orgánica (^{Geominsal 2018}).

El contenido de materia orgánica es un indicador de gran relevancia porque influye significativamente en las propiedades del abono órgano-mineral. ^{Eifediyi et al. (2013)} explican que la utilización de este tipo de abonos tiene efectos positivos sobre la actividad biológica de los microorganismos del suelo, la formación de agregados y la disponibilidad de los nutrientes, con el consecuente incremento del rendimiento de los cultivos, Los compuestos orgánicos promueven la liberación de nutrientes y sustancias que mejoran la calidad del suelo y los rendimientos de los cultivos, así como también influyen en el control de hongos fitopatógenos del suelo (^{Nunes et al., 2013}). Debe señalarse que el aporte de nutrientes varía y depende de diversos factores como el porcentaje y de la calidad de la materia orgánica presente, de la textura del suelo, de la temperatura y condiciones de humedad existentes, entre otros factores (^{Palma-López et al., 2004}; ^{Cairo et al., 2017}).

A medida que aumenta el contenido de materia orgánica se favorece la porosidad total y la dureza de las partículas, la cual está relacionada con la densidad de las partículas y la higroscopicidad y contenido de agua de estas partículas. Por el contrario, la densidad aparente del abono, la densidad de las partículas y su distribución disminuirán cuando se incrementa el contenido de materia orgánica en el material órgano-mineral (^{Paré et al., 2009}).

CONCLUSIONES

Las propiedades físicas del abono orgánico mineral Agromena - G, muestran que su granulometría (aproximadamente el 50% de los granos menores a 1 mm) favorece su uso ya que facilita su adquisición por las plantas. Las demás propiedades determinadas se comportan dentro de valores aceptables para los fertilizantes granulares más comunes. Las propiedades físicas de este abono favorecen su aplicación mecanizada tanto con máquinas de fertilización a voleo como con máquinas de fertilización localizada. Las propiedades químicas de este abono órgano-mineral demostraron su potencial uso como alternativa para el manejo de la nutrición vegetal aunque se recomienda la vigilancia de indicadores como conductividad eléctrica y concentraciones de cationes, especialmente Na⁺, en suelos arcillosos susceptibles a problemas de salinidad.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Sociedad de Interfaz de Ciencia y Tecnología de la Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas, así como a la Empresa Geominera del Centro por el financiamiento y apoyo brindado a esta investigación.

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Recibido: 19 de Diciembre de 2022; Aprobado: 24 de Junio de 2023

^*Autor para correspondencia: Omar González-Cueto, e-mail: [e-mail]