Efecto de abonos órgano-minerales sobre la calidad del suelo, impacto en el rendimiento de la caña de azúcar
Effects of organo-mineral fertilizers on soil quality and their impact on sugarcane yield
Pedro Cairo Cairo1*, Joaquín Machado de Armas2, Oralia Rodríguez López2 y Alianny Rodríguez Urrutia2
1 Universidad de Atacama. CRIDESAT Centro Regional de Investigaciones y Desarrollo Sustentable de Atacama, Copayapu 485, Copiapó, Chile.
2Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas. Carretera a Camajuaní Km 5 ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.
]]> *Autor para la correspondencia: Pedro Cairo, Email: pedro.cairo@uda.cl
RESUMEN
El trabajo se desarrolló en áreas cañeras de un Vertisol Pélico de la costa norte de la provincia Villa Clara, municipio de Sagua la Grande, con el objetivo de evaluar los efectos de abonos órgano-minerales sobre el Índice de Calidad del Suelo y su impacto en el rendimiento de la caña de azúcar. Se desarrollaron 3 experimentos con abonos orgánicos y minerales naturales: abonos orgánicos (compost, cachaza), minerales naturales (zeolita y caliza dolomítica). El diseño empleado fue de bloque en franjas. Se utilizaron los datos de análisis de suelos realizados a la profundidad de 0-20 cm en los experimentos. Se evaluaron los siguientes indicadores: materia orgánica, agregados estables, factor de estructura, permeabilidad, índice de calidad del suelo, rendimiento de la caña de azúcar. Se utilizó la herramienta estadística de matriz de correlaciones y evaluación económica. El manejo del suelo con abonos orgánicos y sus combinaciones con minerales naturales incrementan el Índice de Calidad de Suelo Aditivo desde 2,88 hasta 3,98. Los resultados obtenidos demuestran la estrecha relación existente entre abonos órgano-minerales, Índice de Calidad de Suelo rendimiento de la caña de azúcar y su impacto económico.
Palabras clave: estructura, índice de calidad del suelo, materia orgánica, rendimiento, vertisol
ABSTRACT
This work was carried out in sugarcane fields with a vertisol pélico type composition in the north coast of Villa Clara province, in the municipality of Sagua La Grande, with the objective of evaluating the effects of organo-mineral fertilizers on the soil quality index and their impact on the sugar cane yield. Three experiments were carried out with organic fertilizers and natural minerals. The organic fertilizers used were compost and sugarcane sludge; and the natural minerals were zeolite and dolomitic limestone. The design used was blocks in fringes. In the experiments, data were used from a soil analysis carried out at depths of 0-20 cm. The following indicators were evaluated: organic matter, stable aggregates, structure factor, permeability, soil quality index, sugar cane yield. The statistical tool of correlations and economic evaluation matrix was used. Soil management with organic fertilizers and their combinations with natural minerals increase the additive soil quality index from 2.88 to 3.98. The results obtained demonstrate the close relationship between organo-mineral fertilizers, the soil quality index, the sugarcane yield and its economic impact.
Key words: structure, soil quality index, organic matter, yield, vertisol
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INTRODUCCIÓN
El deterioro de los suelos constituye uno de los problemas más apremiantes de la crisis alimentaria mundial. Este es mucho más acentuado y acelerado en regiones tropicales y subtropicales debido a las interacciones de las características de los suelos y el clima, con las prácticas inadecuadas de explotación agrícola (Rodríguez et al., 2016).Por tales razones es determinante la búsqueda de alternativas de recuperación de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo con criterio de sostenibilidad.
Los estudios contemporáneos sobre abonos órganos-minerales se han referido a mezcla de abonos orgánicos con fertilizantes minerales industriales (Osumah et al., 2011; Eifediyi et al., 2013; Adebayo et al., 2014; Dania et al., 2014). Sin embargo los trabajos donde se emplea mineral natural, como zeolita, caliza fosfatada, fosforita con abonos orgánicos llevan implícito una mayor sostenibilidad en el Agroecosistema (Colás y col., 2008).
La Calidad del Suelo definida por Karlen et al., (1997) como la capacidad del mismo para funcionar dentro de los límites de un ecosistema natural o modificado, sostener la productividad de plantas y animales, mantener o mejorar la calidad del aire, del agua, y sostener la salud humana y el hábitat, constituye un paradigma contemporáneo para monitorear los procesos de degradación y recuperación de los suelos. El objetivo del trabajo consiste en evaluar los efectos de abonos órgano- minerales sobre el Índice Calidad de Suelo y su impacto en el rendimiento de la caña de azúcar.
MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Ubicación y descripción del área de estudio.
]]> El trabajo se desarrolló en la Estación Experimental de la Caña de Azúcar "Jesús Menéndez" en el municipio de Sagua La Grande provincia de Villa Clara. La mayor parte del área de estudio está representada por Vertisoles, dentro de ellos predominan el Vertisol Pélico (Hernández y col., 2015). Las precipitaciones anuales alcanzan el valor de 1150 mm como promedio.
2.2. Experimentos desarrollados
Se desarrollaron 3 experimentos con abonos orgánicos y minerales naturales: Abonos orgánicos (compost, cachaza), minerales naturales (zeolita (Si Al3O8.4H2O KCa) y (caliza dolomítica Mg Ca(CO3)).El diseño empleado fue de bloques en franjas. De estos experimentos se seleccionaron 5 tratamientos a excepción del experimento de niveles de cachaza que se incluyeron todos los tratamientos. El criterio de selección de los tratamientos en los demás experimentos fue considerando el control sin fertilizante, NPK, mineral natural y combinaciones de abonos órgano-minerales.
2.2.1. Experimento, Niveles de cachaza.
Los tratamientos aplicados fueron los siguientes: control sin fertilización (T), cachaza (Ca) 50 t/ha, cachaza (Ca) 100 t/ha), cachaza (Ca) 150 t/ha), cachaza (Ca) 200 t/ha). La variedad de caña de azúcar que se utilizó fue la Ja 60-5. La cachaza se aplicó de forma descompuesta al suelo, mezclándose completamente con la capa arable durante la preparación. El experimento se realizó en un área total de 2 492,4 m2 (0,25ha).
2.2.2. Experimento 2. Niveles de caliza dolomítica y sus combinaciones con fertilizantes y abonos orgánicos.
Los tratamientos seleccionaron fueron los que siguen: control sin fertilización (T), NPK (100 – 60 – 200) kg/ha caliza dolomítica (CD) 2 t/ha, caliza dolomítica (CD) 4 t/ha + cachaza (Ca) 15 t/ha caliza dolomítica (CD) 4 t/ha + compost (Co) 4 t/ha. La variedad de caña de azúcar que se utilizó fue la Cuba 323-68. La caliza dolomítica se aplicó al suelo en bandas sobre el surco, al igual que los demás mejoradores. El experimento se realizó en un área total de 2 726 m2 (0,27 ha).
]]>2.2.3. Experimento 3. Niveles de zeolita y sus combinaciones con fertilizantes y abonos orgánicos.
Los tratamientos fueron los siguientes: control sin fertilización (T), zeolita (Z) 15 t/ha, zeolita (Z) 7,5 t/ha + cachaza (Ca) 22,5 t/ha, zeolita (Z) 3 t/ha + cachaza (Ca) 18 t/ha, zeolita (Z) 7,5 t/ha+ NPK (100-60-200) kg/ha. La variedad de caña de azúcar utilizada fue Cuba 120 – 78. Los diferentes niveles de zeolita se aplicaron en bandas sobre el camellón de forma superficial. El experimento se realizó en un área total de 3 788m2 (3,79 ha).
2.3. Métodos de análisis realizados al suelo.
Se utilizaron los datos de análisis de suelos realizados a la profundidad de 0-20 en los experimentos, considerando los estudios realizados por (Andrew et al., 2002), (Cairo y col., 2010), (Cairo y col., 2012) para la selección indicadores e Índices de Calidad del Suelo. Los métodos de análisis de las propiedades consideradas como indicadoras de calidad de los suelos en estudio se describen a continuación: Coeficiente de la Permeabilidad (Log10K): Se realiza según el método de (Henin et al., 1958). Factor Estructura % (FE): de acuerdo con (Vageler y Alten, 1931). Agregados Estables % (AE): por el método de (Henin et al., 1958). Materia orgánica: método colorimétrico de Walkey y Black por oxidación con dicromato de potasio y ácido sulfúrico concentrado.
2.4. Índice de la Calidad del suelo
El Índice de Calidad del Suelo usado en la presente investigación se basa en el trabajo de Andrews et al., (2002). Para obtener el Índice de Calidad de suelo, las observaciones de cada variable fueron transformadas a una escala de 0-1. El Índice de Calidad de Suelo Aditivo (ICSA) fue la sumatoria de las puntuaciones de las variables. Se asumió que una puntuación alta significaba una mejor Calidad de Suelo.
]]> 2.5. Evaluación del rendimiento agrícola e industrial de la Caña de Azúcar
Para el rendimiento agrícola se contó el número total de tallos molibles por parcela, luego se tomaron 5 tallos de cada parcela y se pesaron, finalmente con estos datos se calculó las t/ha caña. En el caso del rendimiento industrial se calculó a partir de la determinación del % de Pol en caña y se expresó en t/ha Pol.
2.6. Análisis estadísticos.
Con la base de datos obtenida se utilizó el paquete de programas profesional Statgraphics plus versión 5.0 y SPSS ver 11.0 sobre Windows 2000.
2.7. Evaluación económica
Se realizó una evaluación económica de los resultados, utilizando para ello las fórmulas:
]]> Ecuación 2VI= Valor Incrementado (USD)
IP= Incremento Pol
PV= Precio de Venta (USD)
G= Ganancia (USD)
CT= Costo Total (USD)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. Relaciones entre las propiedades indicadoras de la Calidad del Suelo y el rendimiento en el Experimento 1.
]]> Los resultados de la Tabla 1 muestran las estrechas relaciones entre propiedades indicadoras de la Calidad del Suelo y el rendimiento de la caña de azúcar, tanto en toneladas de caña, como en toneladas de Pol por ha bajo las condiciones de un experimento con cachaza. Los valores R2 encontrados oscilan entre 50 y 93 % y p Valor de (0,0005- 0,0000). El factor de estructura y los agregados estables son los indicadores que mejor expresan el grado de relación de las propiedades con el rendimiento y en sentido positivo. Estas propiedades unido a la materia orgánica determinan sobre la estabilidad de estructura y por lo tanto sobre una mayor resistencia del suelo a los efectos de su degradación (Cairo y col., 2012, Lopes y col., 2016). Se ha demostrado por varios investigadores como (Eifediyi et al., 2013) que la utilización combinada de materia orgánica y minerales producen efectos muy positivos sobre la actividad biológica, formación de agregados y solubilidad de los nutrientes, lo cual se traduce en un mayor rendimiento. Cairo y col., (2012) concluyen que una de las medidas más eficaces para lograr la recuperación de un suelo independiente de su tipo y contenido de arcilla, en las condiciones tropicales y su respuesta en los rendimientos, lo constituye el empleo de abonos órgano-minerales.3.2. Abonos Órgano-minerales y Calidad del suelo.
La Calidad del Suelo como concepto expresa la capacidad del suelo para funcionar en armonía con el medio ambiente a través de indicadores que reflejen su carácter en dirección a una producción agrícola sostenible (Lal, 2015).En la Tablas 2 y 3 se muestran los Índice de Calidad del Suelo a partir de los indicadores de calidad seleccionados, (materia orgánica, agregados estables, factor de estructura y permeabilidad) según la metodología propuesta por (Andrews et al., 2002) para los 3 experimentos. En escala de 0 a 1, los valores más altos están presentes en los tratamientos que contienen materiales orgánicos o las combinaciones órgano-minerales, en comparación con el control sin fertilización o la fertilización química. Esto evidencia un aumento en la Calidad del Suelo objeto de estudio.
George (2006) al analizar el Índice de Calidad del Suelo y Aditivo para fincas de café orgánicos y convencional encontró que el valor para ambos Índices fue superior en el orgánico lo que pone de manifiesto la importancia de los aportes orgánicos al suelo así como su manejo en sentido general. Díaz (2005) al aplicar la metodología propuesta por (Andrews et al., 2002) en suelos Pardos Sialíticos obtuvo resultados similares cuando utilizó tratamientos combinaciones órgano-minerales en comparación con la fertilización química y el testigo sin fertilización. Se ha podido comprobar que cuando el Índice de Calidad Aditivo sobrepasa 3,90 considerando estos cuatro indicadores las respuestas sobre el rendimiento son elevados, en este caso todos indicadores están muy próximo a 1.
T- Control sin fertilización ICSA – Índice de calidad de suelo aditivo.
T- Control sin fertilización
]]> 3.3. Abonos órgano-minerales calidad de suelo rendimiento e impacto económico.
En las Tablas 4, 5 y 6 se muestran las relaciones existentes entre el manejo del suelo, la calidad de suelo rendimiento e impacto económico para en los 3 experimentos estudiados. En el primer caso (Tabla 4) todos los sistemas de manejo que incluyen la cachaza logran superiores resultados que el control sin fertilización. El sistema de manejo de suelo que mayor ICSA (3.98) y mejores resultados económicos obtuvo fue cachaza 50 t/ha. Con este tratamiento se alcanzaron casi 13 t/ ha de Pol más respecto al testigo, y sus ganancias son de más de 3600 Dólares en relación al mismo. Para el segundo caso (Tabla 5) resulta aún más elocuente el papel de manejo del suelo con abonos órgano-minerales sobre su calidad y su impacto en la producción sostenible de caña de azúcar, ya que usando recursos locales y residuos de la industria azucarera resultaron superiores a la fertilización con NPK.
En el experimento con niveles de zeolita y sus combinaciones con abonos orgánicos (Tabla 6) se aprecia que el manejo con zeolita ya sea sola o combinada incrementa la Calidad del Suelo en comparación al ICSA alcanzado por el control. El manejo de suelo con: Z 7,5 t/ ha + Ca 22,5 t/ha resultó ser el de mayores incrementos de Pol logrando 9,5 t/ha incremento con relación al control (2596 Dólares de ganancia).
Cairo y col., (2012) trabajando con otros mejoradores orgánicos y minerales han obtenido incrementos en Pol entre 3 y 4 t/ha en suelos bajo las mismas condiciones, esto reafirma las ventajas económicas que pueden tener el uso de estas alternativas. Existen muy pocos estudios que relacionen el manejo del suelo con su calidad, el rendimiento y el impacto económico. Scott y Cooper (2002) realizaron una investigación muy detallada sobre la calidad del suelo la productividad y su impacto económico en suelos de Nueva Escocia Canadá, donde se demuestra la eficacia de las medidas para aumentar la materia orgánica y su impacto en la estructura, rendimiento y un mejor balance económico. Por otra parte Lal (2015) señala que la vía para lograr la estabilidad de la producción agrícola sustentable es a través del monitorio de la calidad del suelo.
Precio de 1 t de pol 310 USD (Fuente Portal Caña Tucuman, 2016)
CONCLUSIONES
]]> 1. Se pudo comprobar que existe una estrecha relación entre las propiedades indicadoras de la calidad del suelo y el rendimiento de la caña de azúcar con algunos valores de R2 por encima del 80 % y Valores P de 0,0000.2. El manejo del suelo con abonos orgánicos y sus combinaciones con minerales naturales incrementan el Índice de Calidad de Suelo Aditivo desde 2,88 hasta 3,98.
3. Los resultados obtenidos demuestran la estrecha relación existente entre los abonos órgano-minerales, índice de calidad de suelo rendimiento de la caña de azúcar y su impacto económico.
REFERENCIAS
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Recibido: Agosto 17, 2016;
Revisado: Noviembre 30, 2016;
Aceptado: Abril 14, 2017
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