Alternativas de manejo de la fertilidad del suelo en ecosistemas agropecuarios
Management alternatives of soil fertility in livestock production ecosystems
Saray Sánchez, Marta Hernández y F. Ruz ]]> Estación Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey". Central España Republicana, CP 44280, Matanzas, Cuba
E-mail: saray.sanchez@indio.atenas.inf.cu
Resumen
En Cuba, debido a la degradación que presentan los suelos, se requiere de un manejo integrado para potenciar su capacidad productiva en beneficio del hombre y lograr el desarrollo sostenible y la seguridad alimentaria. Esta situación demanda que los profesionales, técnicos y responsables de la producción agropecuaria amplíen sus conocimientos relacionados con el manejo y conservación de este recurso, de modo que con su trabajo se pueda lograr un equilibrio en el sistema suelo-planta-animal, que posibilite mejorar el medio ambiente, lograr producciones más ecológicas y obtener mayores beneficios económicos y sociales para el país. En este artículo se presentan algunos resultados generados en diferentes instituciones científicas en cuanto al uso de tecnologías adecuadas en el manejo de la fertilidad del suelo en ecosistemas agropecuarios, así como las experiencias de su introducción en la práctica productiva con el fin de contribuir al desarrollo sostenible y la seguridad alimentaria en Cuba.
Palabras clave: Ecosistema, ganadería, manejo del suelo.
Abstract
In Cuba, due to soil degradation, integrated management is required to enhance their productive capacity in benefit of man and achieve sustainable development and the necessary food security. This situation demands that the professionals, technicians and people responsible for livestock production increase their knowledge related to the management and conservation of this resource, so that with their work balance can be achieved in the soil-plant-animal system, which allows improving the environment, achieving more ecological productions, and attaining higher economic and social benefits for the country. In this paper some results are shown generated in different scientific institutions regarding the use of adequate technologies of soil fertility management in agricultural and livestock production ecosystems, as well as the experiences of their introduction in productive practice in order to contribute to sustainable development and food security in Cuba. ]]>
Key words: Ecosystem, livestock production, soil management.
INTRODUCCIÓN
El suelo es un recurso natural que a lo largo de la historia ha proporcionado el sustento para la población humana; sin embargo, la creciente población mundial y su demanda de alimentos aumentan cada día más la presión sobre este recurso. En las zonas tropicales del mundo se buscan alternativas para conservar los suelos, pues se ha confirmado que no es el clima cálido lo que impide una producción adecuada de la tierra, sino el manejo inadecuado de estos.
De acuerdo con los datos del Instituto de Suelos (2006), es importante adoptar alternativas agroecológicas para acometer de forma gradual acciones que minimicen y brinden soluciones a corto, mediano y largo plazo, ya que el 69,6% de los suelos tienen bajo contenido de MO y el 43,3% presentan una erosión de fuerte a mediana, lo cual limita su productividad.
En este sentido, son numerosos los trabajos realizados con el objetivo de mejorar o incrementar los rendimientos de los cultivos, que incluyen el aporte de fuentes de abonos orgánicos y la implementación de diferentes tipos de biofertilizantes, ambos con diversos usos (Vilches y Núñez, 2000; Suárez et al., 2002). No obstante, la solución de los principales problemas que afectan los suelos agrícolas de Cuba debe ser vista, como señalan Funes-Monzote et al. (2008), con un enfoque sistémico e integrador y no como una solución aislada, pues se concatenan factores naturales y antrópicos. Por ello un manejo integrado de los suelos llamado también manejo ecológico o sostenible resulta de vital importancia para potenciar su capacidad productiva en beneficio del hombre.
Entre las acciones para proteger los ecosistemas agropecuarios y prevenir su degradación, la aplicación de abonos orgánicos tiene una importancia significativa, pues resulta insoslayable que la materia orgánica, y particularmente el humus, es el sostén básico para la vida en este medio y puede definir su potencial productivo (Paneque y Calaña, 2004). En este contexto se incluyen: estiércoles animales, residuos de cosecha, compost y humus de lombriz, entre otros.
En este artículo se presentan algunos de los resultados generados en diferentes instituciones científicas en cuanto al uso de tecnologías adecuadas en el manejo de la fertilidad del suelo en ecosistemas agropecuarios, así como las experiencias de su introducción en la práctica productiva con el fin de contribuir al desarrollo sostenible y la seguridad alimentaria en Cuba.
]]> Utilización de los estiércoles, compost y humus de lombriz como abonos orgánicos
Una práctica muy conocida y aplicada en el mundo entero es el uso de estiércol de diversos animales para restituir los nutrientes al suelo (Noriega et al., 2001). Estos tienen la ventaja de que además de restituir los elementos mayores, aportan otros que han sido exportados del campo con las cosechas y enriquecen el suelo con materia orgánica, tan necesaria para mantener su fertilidad.
En Cuba se aprovecha fundamentalmente el depositado en las naves de las vaquerías. En este sentido, el estiércol y los residuales líquidos que se acumulan en las instalaciones pecuarias pueden llegar a constituir recursos valiosos para aumentar la fertilidad de los suelos y producir energía renovable con el biogás, a partir de la fermentación anaerobia.
Los biodigestores deben considerarse como un componente esencial en el sistema agropecuario y no simplemente como una manera de producir combustible a partir de la excreta animal. El tratamiento de los residuos agrícolas y pecuarios, adicionalmente a su beneficio energético por la producción de biogás, tiene un efecto inmediato en la descontaminación ambiental y significa, además, una producción adicional de biofertilizante (Bui Van et al., 2002; Chao y Pérez, 2003).
Este biofertilizante o bioabono está constituido por la fracción que no alcanza a fermentarse; por su presentación casi líquida, permite un fácil manejo en los sistemas con riego. Su uso ha sido probado en varios países y en diferentes cultivos; se reportan incrementos en las cosechas y mejora en las propiedades del suelo, a diferencia de los fertilizantes químicos que reducen la productividad de la tierra. El estiércol contiene un buen número de nutrientes para las plantas; el nitrógeno orgánico debe ser convertido a nitrógeno amoniacal antes de ser absorbido por las plantas. El valor de los nutrientes en el estiércol se debe tener muy en cuenta. Una tonelada de estiércol típico (de vaca), con un contenido aproximado de 50% de humedad, contiene alrededor de 42 kg de nitrógeno (N), 18 kg de P2O5 y 26 kg de K2O (Crespo y Fraga, 2006).
Esto resulta de gran importancia si se tiene en cuenta que los volúmenes de excretas que se acumulan son generalmente grandes. Según Crespo et al. (2010), en vaquerías típicas de 120 vacas se han cuantificado más de 300 t y en las unidades de 288 vacas más de 900 t en un año (tabla 1).
Otra opción es la confección de compost; se puede emplear cualquier materia orgánica, con la condición de que no se encuentre contaminada. Generalmente estas materias primas, según Mayea (1994), proceden de:
Las características químicas, físicas y biológicas dependen de la naturaleza de los residuos y del proceso a que se someten. En la tabla 2 se presenta el análisis químico de los principales abonos orgánicos que se utilizan en la agricultura. Es importante señalar que los valores expresados en la tabla pueden servir de referencia para evaluar dichos abonos, pero no deben tomarse como definitivos porque pueden variar según su procedencia. Cada productor debe disponer de la caracterización del abono orgánico que aplique.
El humus de lombriz conocido por diversos nombres: casting, lombricompost, entre otros es considerado por muchos investigadores y productores como uno de los mejores abonos orgánicos del mundo. La cantidad de elementos nutritivos depende de las características químicas del sustrato con que se alimentan las lombrices (Martínez et al., 2003; Legall y Zoyla, 2008).
Esta tecnología de tratamiento de los residuales sólidos orgánicos mediante la lombricultura ha pasado por varias etapas desde su introducción en la década de los 80, las cuales han estado matizadas por numerosas investigaciones que han determinado su avance. Los resultados más importantes al respecto fueron señalados por Martínez y Arias (2010); entre ellos se encuentran:
El uso del humus de lombriz en diferentes cultivos agrícolas, las dosis utilizadas y su potencialidad para la sustitución de fertilizantes químicos se muestran en la tabla 3.
Los resultados de las investigaciones no solo contribuyeron a aumentar el conocimiento teórico práctico sobre las características del humus de lombriz y sus relaciones con el suelo, los fertilizantes minerales y las plantas, sino también tuvieron un impacto positivo en la economía del país a través de modificaciones beneficiosas en el sistema de producción agropecuaria.
Esta tecnología es una de las más generalizadas en el país; se conocen los beneficios del humus de lombriz en la producción agrícola y su importancia en la elaboración de harina para la alimentación animal, lo que permite reorientar la lombricultura de forma integral, con un enfoque ambiental y nutricional para lograr un desarrollo endógeno sostenible (Peña, 2009).
Por otra parte, Echeverría et al. (2009) evaluaron la contribución del uso de los abonos orgánicos en la fertilización de cultivos forrajeros tropicales, los cuales fueron aplicados en suelo Ferralítico rojo lixiviado, de La Habana; Pardo grisáceo, de Camagüey; y Gley nodular ferruginoso, de Villa Clara. Se evaluaron tres tratamientos: testigo absoluto, humus de lombriz a razón de 6 ó 10 t/ha en dependencia del tipo de suelo y su fertilidad, y estiércol vacuno a razón de 25 o 40 t/ha. El humus de lombriz se aplicó de forma localizada en el fondo del surco al momento de la siembra. Las especies evaluadas fueron Glycine max, Stylosanthes guianensis y Pennisetum purpureum. Se lograron rendimientos superiores a 0,70 t/m²/año y tasas de conversión sustrato/humus mayores de 55%. Se demostró que las aplicaciones entre 6 y 10 t de humus de lombriz/ha en el fondo del surco, al momento de la siembra, incrementaron los rendimientos alrededor de un 50% en comparación con el testigo, y fueron similares a cuando se aplicó estiércol de forma esparcida a razón de 25 a 40 t/ha; las dosis, tanto de uno como de otro material orgánico, variaron en dependencia del tipo de suelo y su fertilidad.
Otra de las tecnologías utilizadas en el manejo y conservación de los suelos en el mundo es la de los microorganismos benéficos o efectivos. El concepto y la tecnología de los microorganismos efectivos (EM) o microorganismos benéficos (MB), como también se les llama, fueron desarrollados por el Profesor Dr. Teruo Higa, en la Universidad de Ryukyus, Okinawa, Japón (Correa, 2008).
Según este autor, el principio fundamental de esta tecnología consiste en introducir un grupo de microorganismos benéficos para mejorar la condición de los suelos, suprimir los microorganismos putrefactivos (inductores de enfermedades) y, a través de ellos, mejorar la eficacia en la utilización de la materia orgánica.
Las investigaciones y los trabajos de campo en todos los continentes han demostrado que la inoculación de cultivos de EM al ecosistema suelo/planta mejora la calidad de los suelos, el crecimiento, el rendimiento y la calidad de los cultivos (Daly y Stewart, 1999). Al utilizar los EM en los sistemas de producción animal y en la gestión ambiental también se han encontrado beneficios en la salud y en la respuesta inmunológica e incrementos en los resultados zootécnicos (Uribe et al., 2001).
Los efectos de los microorganismos en el suelo están enmarcados en el mejoramiento de las características físicas y biológicas y en la supresión de enfermedades. Entre estos, según Correa (2008), se pueden mencionar:
La utilización de los microorganismos efectivos no sustituye al resto de las alternativas de conservación y mejora de los suelos, sino que constituye un paso más en la optimización de estas. En la tabla 4 se muestran los beneficios que se reportan con la utilización de los microorganismos eficientes en la elaboración del compost, en cuanto al tiempo, la calidad y la mejora de la actividad biológica (APROLAB, 2007).
Utilización de los biofertilizantes y los bioestimuladores en la protección y el mejoramiento de los suelos
Según Dibut (2009), el término biofertilizante puede definirse como preparados que contienen células vivas o latentes de cepas microbianas eficientes fijadoras de nitrógeno, solubilizadoras de fósforo o potencializadoras de diversos nutrientes; estos se aplican a las semillas o al suelo con el objetivo de incrementar el número de estos microorganismos en el medio y acelerar los procesos microbianos, de tal forma que se aumenten las cantidades de nutrientes que pueden ser asimilados por las plantas o se hagan más rápidos los procesos fisiológicos que influyen en el desarrollo y el rendimiento de los cultivos.
Un bioestimulador se define como el producto que contiene células vivas o latentes de cepas microbianas, previamente seleccionadas, las cuales se caracterizan por producir sustancias fisiológicamente activas (auxinas, giberelinas, citoquininas, aminoácidos, péptidos y vitaminas) que al interactuar con el sistema planta desencadenan diferentes eventos metabólicos en función de estimular el crecimiento, el desarrollo y el rendimiento de cultivos económicos.
A diferencia de los biofertilizantes, los bioestimuladores no están directamente asociados a la sustitución de dosis de fertilizantes químicos (N y P) en los cultivos, sino que se emplean independientemente de la aplicación o no de estos insumos. ]]>
Por otra parte, su actividad productora de sustancias fisiológicamente activas y su efecto sobre el vegetal alcanzan su máxima expresión cuando la planta está adecuadamente nutrida. Así, aun cuando no se apliquen fertilizantes, se obtiene un marcado efecto estimulador sobre el rendimiento; pero en este caso se debe fertilizar con enmiendas orgánicas para evitar el empobrecimiento del suelo a lo largo de varios ciclos de cosecha.En general, tanto en el marco de la agricultura convencional como en la sostenible, incluyendo la urbana, los bioestimuladores y los biofertilizantes han encontrado un espacio único, ya que mediante su aplicación se han logrado efectos beneficiosos sobre los cultivos en grandes superficies, incluyendo la producción de semillas (Medina, 2009). En la tabla 5 se muestran las principales características de estos productos, que se han aplicado en los últimos años en Cuba.
Los hongos micorrizógenos, a base del biopreparado Ecomic® constituyen en la actualidad el biofertilizante de mayor espectro de acción dentro de los agrobiológicos. Existen numerosos resultados que muestran los avances en el manejo efectivo de la inoculación en agroecosistemas tropicales en diferentes cultivos de importancia económica, tales como: soya, frijol, guisantes, maíz, arroz, sorgo, girasol, trigo, algodón, plátano, raíces y tubérculos, hortalizas, posturas de cafeto y frutales; estos se obtuvieron en una amplia gama de condiciones, en suelos con fertilidad desde muy baja hasta alta (Rivera et al., 2009).
Los resultados de la campaña de extensiones durante los años 2007-2008 y 2009-2010 realizadas por un grupo de investigadores, según Rivera et al. (2010), demostraron los beneficios en el rendimiento y desde el punto de vista económico, y por tanto, la factibilidad de la inoculación de la yuca con este biofertilizante a escala productiva. Estos autores encontraron en las 31 localidades, pertenecientes a las provincias de Guantánamo, Cienfuegos, Villa Clara, Matanzas y La Habana, un efecto positivo de la inoculación sobre el rendimiento, con un incremento promedio de 4,7 t.ha-1 que se corresponde con un 33% de incremento sobre el tratamiento testigo.
La inoculación de hongos micorrízicos arbusculares (HMA) puede ser una vía económica y ecológicamente efectiva para mejorar la nutrición de los pastos. En este sentido se desarrolló un programa de investigación con el objetivo de establecer algunas bases científico-tecnológicas para el manejo efectivo de las asociaciones micorrízicas en estos cultivos. El programa abarcó la realización de un grupo de experimentos y pruebas de extensión en agroecosistemas de pastizales, ubicados en las provincias de La Habana, Villa Clara y Camagüey, sobre suelos Pardo mullido cálcico (Cambisol cálcico), Ferralítico rojo lixiviado (Nitisol ródico), Gley nodular ferruginoso (Gleysol plíntico) y Pardo grisáceo ócrico (Cambisol háplico).
Los experimentos demostraron la posibilidad de lograr un manejo efectivo de las asociaciones micorrízicas en los pastos mediante la inoculación de cepas de HMA eficientes, y aunque para garantizar un adecuado funcionamiento de la simbiosis y altos rendimientos de biomasa se precisó de un suministro de nutrientes procedentes de fuentes minerales u orgánicas, las cantidades aplicadas fueron menores que las necesarias para obtener rendimientos similares en los pastos no inoculados (González et al., 2007a; González et al., 2007b; González et al., 2007c; Calderón y González, 2007; González et al., 2008; Baños et al., 2008).
Generalmente se han evaluado, por separado, los efectos de las bacterias simbióticas nitrificantes, las micorrizas y las fosfobacterias; pero la combinación de estos grupos de organismos no se ha estudiado con suficiente profundidad. Los resultados de estas investigaciones a nivel mundial, con el empleo de inoculaciones combinadas de rizobios y hongos micorrízicos en los cultivos de leguminosas, han proporcionado incrementos en el crecimiento y rendimiento de las plantas, y se destaca la importancia de esta práctica conjunta (Hernández y Hernández, 1996; Corbera y Hernández, 1997; Corbera, 1998; Hernández y Cuevas, 2003; Corbera y Núñez, 2004; Hernández, 2008; Corbera y Nápoles, 2010).
También se ha obtenido una buena respuesta con la coinoculación de bacterias rizosféricas, fundamentalmente Rhizobium, Azospirillum y Azotobacter. Esto ha permitido el desarrollo de biofertilizantes mixtos, que representan una alternativa muy segura, en equilibrio con el medio ambiente, para el manejo integrado de la nutrición de las plantas; en este sentido, la asociación HMA con estas rizobacterias representa un buen ejemplo de este potencial (Dibut, 2009).
La aplicación conjunta de HMA con humus de lombriz, en condiciones de casa de cultivo, mostró que es factible obtener rendimientos aceptables de tomate sin la utilización de fertilizantes químicos, lo que contribuye a la no contaminación del medio ambiente (Cun et al., 2008).
Otra de las alternativas que han tomado creciente interés en el manejo ecológico de los suelos lo constituye la introducción paulatina de los abonos verdes. Al respecto, existen numerosas definiciones. García et al. (2001) lo definen como la práctica de incorporar al suelo masa vegetal no descompuesta, de plantas cultivadas in situ o importadas, con la finalidad de preservar o restaurar la productividad de las tierras agrícolas. Da Costa (citado por Álvarez et al., 1995) dio a conocer un concepto más amplio; él plantea que son plantas utilizadas en rotación, sucesión o asociación con los cultivos, que incorporadas al suelo o dejadas en la superficie son capaces de mantener o mejorar las características físicas, químicas y biológicas del suelo. ]]>
Según León y Ravelo (2005), esta vía constituye además una fuente barata de suministro de N a las plantas, si se tiene en cuenta que la mayoría de las especies utilizadas pertenecen a la familia de las leguminosas y que estas fijan el N simbióticamente del aire, cuyo volumen contiene un 78% de este elemento.La inclusión de los abonos verdes en los sistemas agrícolas permite obtener una efectividad económica que oscila entre $ 623 y $ 1 503 pesos cubanos/ha, en dependencia de los cultivos y las especies; las ganancias producidas se deben, en su mayor parte, a los altos incrementos del rendimiento de los cultivos con esta alternativa y, en menor cuantía, a la posibilidad de sustitución de los fertilizantes químicos (García, 1998).
La introducción de los abonos verdes en una mayor escala depende de numerosos factores, entre ellos: la necesidad de producir la semilla en las mismas unidades donde se utilizarán, la inclusión de estos en los planes de rotación y en la asociación de los cultivos económicos en las fincas, así como la necesidad de una mayor conciencia de esta práctica entre los agricultores.
Los sistemas de producción agropecuarios son un elemento importante para la integración de las medidas de conservación de los suelos. Bajo condiciones de monocultivo o sistemas agrícolas poco diversificados se hace difícil cumplir los objetivos previstos, por lo que la diversificación e integración de la actividad agrícola con la ganadería es una estrategia eficiente para lograr un manejo adecuado de los nutrientes y la fertilidad de los suelos en conjunto, así como para aprovechar los recursos naturales disponibles de manera eficiente (Funes-Monzote y Monzote, 2001; Funes-Monzote y del Río, 2002).
Algunos autores señalan que los sistemas agroecológicos, con una alta agrobiodiversidad e integración, permiten un uso adecuado del suelo, optimizan los flujos de nutrientes y energía, y cumplen funciones múltiples que comprenden objetivos ecológicos, económicos y sociales (Altieri, 2002; Funes-Monzote et al., 2008). Sin embargo, aún es necesario continuar documentando este tipo de interacciones, pues garantizan la sostenibilidad a nivel de sistema.
Es de vital importancia considerar que la introducción de los árboles es una alternativa favorable en la restauración, el mantenimiento y la sostenibilidad de los recursos naturales en las áreas ganaderas de América Latina (Murgueitio, 2003). Estos ofrecen beneficios socioeconómicos y ecológicos, evidenciados por diversos estudios científicos y experiencias exitosas de productores ganaderos (Ibrahim y Mora, 2006). Por lo general, los árboles pueden ser el elemento de manejo eficaz para elevar la biodiversidad en los pastizales, extraer nutrientes y agua de las capas más profundas del suelo, producir biomasa en estratos distintos, propiciar un ambiente favorable para el desarrollo de los pastos asociados y el ganado, crear un microclima para la actividad de la fauna edáfica y lograr producciones de hojarasca que participen en el ciclo biogeoquímico de los nutrientes en el suelo (Lok et al., 2006; Wencomo, 2006; Sánchez et al., 2008).
Hasta el momento se han descrito, en la mayoría de los casos, las medidas que ayudan a proteger el suelo y a mantener su fertilidad. Sin embargo, son numerosos los autores que coinciden en afirmar que no se logrará un manejo adecuado y ecológico del suelo solamente con usar una o dos de estas tecnologías, sino hay que llegar a un sistema integral utilizando una combinación de varias de estas medidas según las condiciones del lugar (Altieri, 2002; Brechelt, 2004; Leyva, et al., 2010).
CONCLUSIONES
En Cuba, debido a la degradación que presentan los suelos, se requiere de un manejo integrado para potenciar su capacidad productiva en beneficio del hombre, y lograr el desarrollo sostenible y la seguridad alimentaria que se requiere. Esta situación demanda que los profesionales, técnicos y responsables de la producción agropecuaria amplíen sus conocimientos relacionados con el manejo y la conservación de este recurso, de modo que con su trabajo se pueda lograr un equilibrio en el sistema suelo-planta-animal, que posibilite mejorar el medio ambiente, lograr producciones más ecológicas y obtener mayores beneficios económicos y sociales para el país.
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Recibido el 7 de septiembre del 2010
Aceptado el 30 de noviembre del 2010 ]]>
