ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

Respuesta biológica de cultivares de Digitaria eriantha a la enmienda en suelos con humus de lombriz

 

 

Biological response of Digitaria eriantha cultivars to soil amendmnt with earthworm humus

 

Ada L. Giulietti^I, Hilda E. Pedranzani^I, Olga M. Ruiz^I, Marisa M. Garbero^Iy O. Terenti^II

^ILaboratorio de Fisiología Vegetal. Proyecto Nº 30504, Ciencia y Técnica, Facultad de Ingeniería y Ciencia Económico y Sociales. Universidad Nacional de San Luis. Avda. 25 de mayo 384 (5730) Villa Mercedes, San Luis, Argentina

E-mail: adagi [e-mail], [e-mail]

^IIInstituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. San Luis, Argentina

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RESUMEN

Los efectos beneficiosos de las lombrices de tierra en los suelos están ampliamente comprobados, ya que aumentan la microflora y los nutrientes, lo que favorece el crecimiento de las plantas y la producción de los cultivos. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de diferentes concentraciones de lombricompuesto a partir de estiércol de cabra en la producción, el crecimiento y la biomasa de las plantas de Digitaria eriantha cvs. Sudafricana y Mejorada INTA. Se utilizaron diferentes concentraciones de lombricompuesto combinado con suelo medanoso en las siguientes proporciones: 1- 0:100, 2-10:90, 3-20:80, 4-30:70, 5-40:60, 6-50:50, 7-100:0 (lombricompuesto:tierra). Se consideraron testigo las terrinas con 100 g de suelo y ausencia de lombricompuesto (1). Se sembraron semillas de ambos cultivares y a la tercera semana se midieron los indicadores biológicos: germinación , longitud foliar-radicular y peso seco. Existieron diferencias significativas entre tratamientos y cultivares; el cv. Mejorada INTA se consideró más susceptible a los cambios biológicos y nutricionales del sustrato. Las mezclas de lombricompuesto y suelo resultaron beneficiosas para todos los indicadores fisiológicos evaluados. El cv. Mejorada INTA respondió favorablemente a concentraciones de 10-100% de lombricompuesto; mientras que el cv. Sudafricana solo manifestó incrementos con sustratos más enriquecidos (40-100%). Existió una correlación directa entre la concentración del lombricompuesto y la respuesta biológica, y la mezcla 7 (100%) fue la mejor opción para ambos cultivares.

Palabras clave: Digitaria eriantha, germinación, humus

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ABSTRACT

The beneficial effects of earthworms on soils are widely proved as they increase the microflora and nutrients and encourage plants growth and crop production. The objective of this study was to assess the effect of different concentrations of worm compost from goat manure on production, growth and biomass of Digitaria eriantha cvs. Sudafricana and Mejorada INTA. Dissimilar concentrations of worm compost combined with sandy soil were used with the following rates: 1- 0:100, 2-10:90, 3-20:80, 4-30:70, 5-40:60, 6-50:50, 7-100:0 (worm compost: soil). The terrines with 100 g soil and absence of worm compost were considered control. Seeds from both cultivars were sown and on the third week the biological parameters were measured: germination, leafroot length and dry weight. There were significant differences among treatments and cultivars and the cv.Mejorada INTA was more susceptible to biological and nutritional substratum changes. Worm compost and soil mixtures proved to be beneficial to all the assessed physiological parameters. The cv. Mejorada INTA responded favorably to worm compost concentrations from 10 to 100% while the cv. Sudafricana only displayed increases with more enriched substrata (40-100%). There existed a direct correlation between worm compost and biological response, being mixture 7 (100%) the best option for both cultivars.

Key words: Digitaria eriantha, germination, humus

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INTRODUCCIÓN

En los últimos años el ambiente natural ha recibido un creciente aporte de residuos de los más variados orígenes y composición, lo cual constituye un problema real para el ecosistema. Ante la demanda de un mundo sano, existe la necesidad de buscar alternativas que beneficien directamente los sistemas de producción a partir de los materiales biodegradables (Atiyeh, Subler, Edwards, Baachman, Metzger y Shuster, 2000b; Alvarez, Del Campo y Sancho, 2001). Por otra parte, y debido a que las reglamentaciones para la aplicación y disposición del estiércol se han vuelto cada vez más rigurosas, en los últimos años ha crecido el interés por utilizar las lombrices de tierra (Eisenia foetida Sav.) como un sistema ecológicamente seguro para manejar el estiércol, ya que diversos estudios han demostrado la capacidad de algunas lombrices para utilizar una amplia gama de residuos orgánicos, estiércol, residuos de cultivos, desechos industriales y aguas negras (Atiyeh, Arancon, Edwards y Metzger, 2000a; Atiyeh et al., 2000b; Bansal y Kapoor, 2000).

El humus de lombriz es un fertilizante bioorgánico (Larink, Werner, Langmaack y Schrader, 2001) y se obtiene de deyecciones de lombrices; de ellas las más utilizadas son las rojas californianas (Ferruzzi, 1987; Fuentes-Yagüe, 1987; Cerisola, 1989). Se le valora como un abono completo y eficaz para mejorar los suelos.

El lombricompuesto tiene un aspecto terroso, suave e inodoro, lo cual facilita su manipulación. Sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas varían considerablemente según el alimento con que se nutran las lombrices (Medina, Jaime, Colacelli, Mascaró y Chueca, 2003). Presenta entre 25-55% de materia orgánica y nutrientes esenciales: nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, cobre, cinc y molibdeno (Medina, Jaime, Chueca, Bocanera, Toro y Mascaró, 2001). Por otra parte, el nitrógeno y el fósforo orgánicos se transforman fácilmente en formas más asimilables (Agramonte, Jiménez y Dita, 1998). Además de ser un excelente fertilizante, se caracteriza por presentar un alto porcentaje de ácidos húmicos y fúlvicos, que permiten una entrega inmediata de nutrientes asimilables y un efecto regulador de la nutrición, cuya actividad residual en el suelo llega hasta cinco años; posee además una alta carga microbiana (40 mil millones por gramo seco) que restaura la actividad biológica y mejora la estructura del suelo, lo que incrementa la retención de agua y la capacidad para almacenar y liberar los nutrientes requeridos por las plantas en forma sana y equilibrada (Tomati y Galli, 1995; Doube, Williams y Willmott, 1997). Debido a su pH neutro se puede aplicar en cualquier dosis sin ningún riesgo de quemar las plantas (Ravera, De Sanzo y Covas, 2003). Es un producto inofensivo para la salud, por no ser transmisor de ningún agente patógeno (Díaz, Sopena y Rago, 2002; Medina et al., 2003; Díaz, Medina, Latife, Digonzelli y Sosa, 2004).

En el presente estudio se utilizó la especie Digitaria eriantha Steudel subespecie Eriantha, en dos tipos de germoplasma: uno proveniente de Sudáfrica, nativo y adaptado a altas temperaturas, que germina a 32ºC, denominado cv. Sudafricano; y otro sintético, cv. Mejorada INTA, adaptado a temperaturas inferiores (entre 22 y 30ºC).

Los estudios previos demostraron un comportamiento diferente de estos dos cultivares en el porcentaje de germinación, el estrés abiótico por bajas temperaturas y el estrés osmótico (Quiroga, 2003; Di Giambatista, 2006). También se observaron diferencias en los indicadores de producción, tales como la longitud de las plantas y el peso seco en condiciones normales de crecimiento y bajo estrés abiótico (Di Giambatista, 2006).

En la actualidad el cultivo orgánico y las nuevas biotecnologías son utilizados para mitigar los efectos del estrés ambiental. El reemplazo de suelo por sustratos provenientes de estiércoles transformados por la acción de las lombrices, presenta una posibilidad de mitigación del estrés abiótico y esta enmienda depende, sin dudas, de la identidad genética de la especie o cultivar.

El objetivo del presente trabajo fue probar la efectividad del lombricompuesto obtenido a partir de estiércol de cabra, en diferentes concentraciones, en dos cultivares de D. eriantha Steudel.

MATERIALES Y MÉTODOS

El sustrato utilizado consistió en un lombricompuesto originado a partir de estiércol de cabra en concentraciones crecientes, combinado con tierra de jardín en las siguientes proporciones: 1) 0:100, 2) 10:90, 3) 20:80, 4) 30:70, 5) 40:60, 6) 50:50 y 7) 100:0 (lombricompuesto:tierra). El testigo consistió en 100 g de suelo y ausencia de lombricompuesto (tratamiento 1).

Para la obtención del humus de lombriz se trabajó con la lombriz roja californiana y como alimento se utilizó estiércol de cabra previamente descompuesto por un período de tres meses. La producción del material se realizó en cajoneras de 0,40 m por 0,60 m de largo, cubiertas con media sombra, para evitar la exposición directa al sol. Se extrajo el humus a los tres meses de iniciada la diseminación de las lombrices. La composición química de este lombricompuesto fue la siguiente: N: 0,090%; P: 35,99 mg/kg^-1; MO: 1,88%; pH: 7,75. Los sustratos se obtuvieron con distintas proporciones de tierra medanosa, cuyas características principales son: N: 0,0004%; P: 10,02 mg/kg^-1; MO: 0,011%; pH: 6,50.

El material vegetal consistió en semillas de D. eriantha cvs. Sudafricana y Mejorada INTA, los cuales se sembraron en una dosis de 0,25 g por bandeja. Para cada tratamiento se realizaron tres repeticiones y las bandejas se colocaron en cámara de germinación con 8 h luz a 30ºC y 16 h oscuridad a 20ºC. Se regaron semanalmente con 5 mL de agua destilada hasta capacidad de campo en todos los tratamientos.

Los indicadores considerados fueron: el número de semillas germinadas por gramo de semillas sembradas (NG), la longitud foliar y radicular (LF y LR), y el peso seco (PS) de las hojas y las raíces. Los datos se analizaron separadamente por variedad, por el método estadístico SAS (General Linear Models Procedure) y los rangos múltiples de Duncan. Este test controla errores de tipo I donde á = 0,05, los asteriscos en las barras de las figuras representan diferencias significativas de los tratamientos con respecto al control. Las medias con diferente letra en la misma fila de la tabla 1, indican diferencias significativas entre cultivares para cada indicador medido.

RESULTADOS

Número de semillas germinadas

En la figura 1 se observa el comportamiento de ambos cultivares con relación al número de semillas germinadas por gramo de semilla sembrada. En el cv. Sudafricana los tratamientos 5 y 6 difirieron significativamente del testigo (tierra común), el sustrato 6 mostró el más alto número de semillas germinadas y el sustrato 5 ocupó el segundo lugar.

En el cv. Mejorada INTA los tratamientos del 3 al 7 difirieron significativamente del testigo. Los sustratos con mayor cantidad de semillas germinadas fueron el 6 y el 4, seguidos de los tratamientos 7 y 5 (fig. 1). La combinación 5 (40:60) y la 6 (50:50) fueron las óptimas para ambos cultivares en este indicador.

Longitud foliar y radicular

La longitud foliar se incrementó en el cv. Sudafricana en todos los tratamientos de lombricompuesto, con diferencias significativas respecto al testigo. El mejor sustrato fue el 7, como intermedios se ubicaron los tratamientos 3, 4 y 6, y el de menor rendimiento fue el 2 (fig. 2).

El cv. Mejorada INTA solo manifestó diferencias significativas en los tratamientos 2, 3 y 7. En los otros tratamientos hubo un bajo desarrollo de las plántulas, ya que germinaron pero el incremento en la altura fue poco significativo (fig. 2). En este cultivar el mejor sustrato también fue el 7, intermedio el 2 y menor el 3. El sustrato 7 (100% de lombricompuesto) resultó el mejor para el indicador crecimiento foliar en ambos cultivares (fig. 2).

El contenido de materia orgánica y sales húmicas de los sustratos, por estar en contacto con las raíces y ser la vía directa de ingreso a la planta, podría incidir en su crecimiento. Al medir la longitud radicular el cv. Sudafricana no presentó diferencias significativas con respecto al testigo. El cv. Mejorada INTA, en cambio, manifestó incrementos significativos de longitud en los tratamientos 4, 5, 6 y 7 con respecto al testigo; el 6 y el 7 resultaron los mejores, e intermedios el 4 y el 5 (fig. 3).

Peso seco foliar y radicular

Para estimar la producción de los dos cultivares y su respuesta a la nutrición mineral y orgánica de los lombricompuestos, se tomó el peso seco de las hojas y las raíces como una medida de los procesos de crecimiento, acumulación de biomasa y activación de la fotosíntesis.

En ambos cultivares el peso seco foliar se incrementó significativamente con el secuencial aumento de lombricompuesto en los sustratos 5, 6 y 7, con respecto al testigo, y en el caso del cv. Mejorada INTA también aumentó en el sustrato 4 (fig. 4). En el cv. Sudafricana el mejor sustrato resultó el 7 y en segundo término las mezclas 5 y 6. Para el cv. Mejorada INTA el 7 fue muy bueno, intermedio el 6 y como bajos las mezclas 5 y 4.

En la figura 5 se observa el comportamiento del PS radicular en el cv. Sudafricana, que se incrementó en forma significativa con respecto al testigo solo en la mezcla 7; en cambio, para el cv. Mejorada INTA el PS aumentó en las mezclas 4, 5, 6, 7.

El lombricompuesto 7 resultó el mejor para la variable PS foliar y radicular en ambos cultivares.

Comparación entre cultivares para cada mezcla de lombricompuesto y su acción en los distintos indicadores evaluados

Se estableció una comparación estadística de los indicadores fisiológicos entre los cultivares y para cada tratamiento.

En el número de semillas germinadas se observaron diferencias significativas en todos los tratamientos, excepto en el testigo. En todos los casos fue superior el cv. Mejorada INTA y mostró una gran sensibilidad ante el nivel nutricional de los sustratos (tabla 1).

En relación con la longitud foliar se encontraron diferencias significativas en los tratamientos 1 (testigo), 2 (10:90), 4 (30:70) y 6 (50:50). En las mezclas con mayor proporción de humus, como la 4 y la 6, el cv. Sudafricana tuvo un mejor crecimiento que el cv. Mejorada INTA, y en aquellos con menor proporción de humus la diferencia fue positiva para el cv. Mejorada INTA.

El crecimiento foliar en el cv. Sudafricana fue más sensible al contenido nutricional de los sustratos.

En el PS foliar existieron diferencias significativas entre ambos cultivares en los sustratos del 3 al 7, y los valores de PS fueron superiores para el cv. Mejorada INTA, lo que indica que la eficiencia fotosintética en iguales condiciones ambientales varía según el genotipo del cultivar.

DISCUSIÓN

En el estudio de dos cultivares de una forrajera introducida en Argentina, D. eriantha, y su respuesta al lombricompuesto de cabra como enmienda orgánica, en diferentes concentraciones, se observaron notorias diferencias entre tratamientos y cultivares.

En la germinación de las semillas se demostró que los mayores porcentajes de lombricompuesto (incluso puro) resultaron beneficiosos en ambos cultivares; sin embargo, el cv. Mejorada INTA incrementó la germinación con la concentración de 20% (fig. 1) y mostró superioridad con relación al cv. Sudafricana, e incluso en algunos casos lo duplicó (tabla 1). El efecto benéfico de los ácidos húmicos del lombricompuesto también ha sido reportado en plantas de tomate, pimentón y fresa, cultivadas tanto en vivero como en el campo (Arancon, Edwards, Bierman, Metzger, Lee y Welch, 2004).

Como factor de crecimiento y desarrollo se midió la longitud foliar y radicular; se observó que, a diferencia del indicador anterior, la longitud de las hojas es muy sensible a la composición del sustrato, ya que ambos cultivares respondieron positivamente ante pequeñas cantidades de lombricompuesto y en todos los casos incrementaron el crecimiento en largo de la parte aérea. Aunque se encontraron diferencias significativas entre cultivares no se puede afirmar que uno fue superior al otro, ya que la diferencia dependió del tratamiento (tabla 1). Trindade, Siquiera y De Almeida (2001) detectaron una mayor altura de las plantas de lechosa (Carica papaya L.) var. Sunrise al final de la etapa de vivero, al aumentar la proporción de abono orgánico en el sustrato. Atiyeh et al. (2000) concluyeron que la aplicación de lombricompost a los sustratos en invernadero, tiene un gran potencial para favorecer el crecimiento de diversos cultivos hortícolas.

En C. papaya se ha descrito el efecto positivo del lombricompuesto en el desarrollo del área foliar de las plantas, con una dosis de 25% (Acevedo y Pire, 2004).

En el crecimiento radicular el cv. Sudafricana no fue sensible a la composición del sustrato; en cambio, el cv. Mejorada INTA evidenció incrementos a partir de un 30% de lombricompuesto en el sustrato. Canellas, Olivares, Okorokova y Facaña (2000) plantearon que los ácidos húmicos presentes en cantidades apreciables en el lombricompuesto, pueden estimular el crecimiento tanto de las raíces como de la parte aérea en las plantas de maíz. Díaz et al. (2004) demostraron que el humus de lombriz, como componente del sustrato utilizado en invernáculo en la aclimatación de la caña de azúcar, favoreció el crecimiento radicular pero no la longitud de la planta.

El PS foliar y radicular, evaluados como indicadores del desarrollo, el crecimiento y la actividad fotosintética, se incrementaron en ambos cultivares. El cv. Sudafricana incrementó su PS en las concentraciones altas de lombricompuesto; en cambio el cv. Mejorada INTA, más sensible, respondió positivamente a bajas
concentraciones. Hubo diferencias significativas entre cultivares cuando se evaluó el PS foliar, que se manifestó favorable al cv. Mejorada INTA, el cual alcanzó el doble del PS en concentraciones de 50 y 100%. En estudios comparativos del efecto del lombricompuesto y la fertilización con N a largo plazo (90-180 días) en C. papaya L., el primer tratamiento superó al del fertilizante químico para todas las variables de crecimiento de la planta, en especial el PS (Acevedo y Pire, 2004).

Existen antecedentes relacionados con la mejora en la producción y desarrollo de plantas cultivadas con el empleo de lombricompuestos, pero se ha encontrado poca información para las especies forrajeras.

Las causas de dicha mejora en las plantas son variadas. Kale, Mallesh, Kubras y Bagyaraj (1992) señalaron que el efecto del lombricompost no es inmediato, sino que la respuesta de la planta puede tomar cierto tiempo, ya que hay inmovilización del N por parte de los microorganismos presentes en la enmienda; ello reduce la cantidad del nutriente aprovechable por la planta, el cual posteriormente es liberado al sustrato (Alexander, 1977). Hidalgo (2001) describió los efectos benéficos del uso del lombricompost como enmendante de sustratos, que tienden a disminuir con las dosis altas; asimismo, el efecto combinado de ambas fuentes de N puede actuar en forma complementaria para proveer nutrientes a la planta en las diferentes etapas de su crecimiento, independientemente del efecto producido por los nutrientes esenciales del sustrato.

Por otro lado, la biota desarrollada en el sustrato es la responsable de los beneficios biológicos en las plantas. Pérez (1994) mencionó la presencia de microorganismos con propiedades biofertilizantes en el lombricompost, los cuales actúan de manera similar a los biofertilizantes a base de bacterias y micorrizas (Rani y Sathiamoorthy, 1997), o a la inoculación por micorrizas realizada en vivero, que favoreció el desarrollo de las plantas, redujo la cantidad de biofertilizante utilizado (Gasparotto, Feldmann, Araujo, Moraes y Lieberei, 1998) e incrementó la resistencia al estrés durante el transplante. En este sentido, Toyota y Kimura (2000) encontraron un predominio de estas bacterias asociadas al lombricompost, lo cual podría explicar sus ventajas como enmendante de sustrato.

Por lo antes expuesto, se puede atribuir al lombricompost ventajas como enmienda de sustratos debido a su efecto en el crecimiento vegetativo de las plantas jóvenes, entre cuyas propiedades se destaca el aporte de sustancias (de naturaleza química o biológica) capaces de estimular el crecimiento.

Conclusiones

Las mezclas de lombricompuesto y suelo fueron beneficiosas para todos los indicadores fisiológicos evaluados.

El cv. Sudafricana incrementó la germinación, la longitud foliar y el PS foliar y radicular en los sustratos que contenían de 40 a 100% de lombricompuesto.

El cv. Mejorada INTA respondió positivamente a la composición del sustrato, a pequeñas y altas concentraciones de humus de lombriz (10 y 100%, respectivamente), mediante el incremento del porcentaje de germinación, la longitud foliar, la longitud radicular y el PS de las hojas y las raíces.

También se observó correlación entre el aumento de la concentración del lombricompuesto y la respuesta biológica. La mezcla 7 (100%) representó la mejor opción para ambos cultivares.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Recibido el 28 de septiembre del 2006
Aceptado el 30 de enero del 2007