RESUMEN
Se utilizó una fuente de
abono verde, Mucuna pruriens a una dosis de 120 g/m2 y una
fuente de Zeolita mineral con dosis de 152 g/m2, en
combinación con fertilizante sintético para determinar la mejor combinación en
cuanto a rendimiento de arroz obtenido o si aplicando como fuente única, podía lograr
un incremento significativo en el rendimiento. Se logró determinar que el
tratamiento con Mucuna pruriens+ fertilización convencional (p<0.1) fue
el que mejor obtuvo rendimiento, además con una calidad de grano aceptable,
también debido al uso de la técnica con el isótopo 15N se determinó que
contribuyó en una utilización eficiente del nitrógeno en la planta y un aporte
significativo de materia orgánica al suelo. Otros efectos y factores
involucrados bajo las condiciones de este ensayo son discutidos.
Palabras claves: Abonos
verdes, Mucuna, Zeolita, Arroz, Nitrógeno.
ABSTRACT
Effect of the incorporation of natural Zeolite and Mucuna pruriens in
the cultivation of rice (Oryza sativa L.) under controlled conditions in Upala,
Alajuela, Costa Rica
A source
of green manure, Mucuna pruriens at a dose of 120 g/m2 and a
source of Zeolite mineral at a dose of 152 g/m2, in combination with
synthetic fertilizer, were used to determine the best combination in terms of
rice yield obtained or if applying as a single source, could achieve a
significant increase in yield. It was possible to determine that the treatment
with Mucuna pruriens+ conventional fertilization (p<0.1) was the one
that best obtained yield, in addition to an acceptable grain quality, it also,
due to the use of the technique with 15N isotope it was determined that it
contributed to an efficient use of nitrogen in the plant and a significant
contribution of organic matter to the soil. Other effects and factors involved
under the conditions of this trial are discussed.
Key words: Green manure, Mucuna, Zeolite, Rice, Nitrogen.
Introducción
El cultivo de arroz (Oryza sativa
L.) es una fuente importante de alimento para una gran parte de la población
mundial. Es vital para las mayores poblaciones del mundo y está profundamente
relacionado con el patrimonio cultural de numerosas sociedades, es un rubro
básico en la alimentación y mitigación de la pobreza en muchos países en vías
de desarrollo (Romero 2015). Los países de mayor producción están en el
continente Asiático: China, India, Indonesia, Bangladesh, Vietnam, Tailandia,
Birmania y Japón, siendo los principales productores, en Europa: Italia,
España, Rusia, Grecia y Portugal, en América: Estados Unidos, Brasil, Colombia,
Perú y Argentina y África: Egipto, Nigeria, Madagascar y Costa de Marfil, el
éxito como primera planta alimenticia de Asia se debe al hecho que el arroz es
una especie mucho más productiva que otros cereales por una parte permite
realizar varias cosechas cada temporada, por otra parte la productividad por
hectárea cultivada es superior (CEI-RD 2011).
Para Costa Rica el arroz es parte de la canasta básica de alimentos, es
la principal base de la nutrición en muchos hogares, siendo de gran importancia
para el sector económico, productores arroceros y seguridad alimentaria, por lo
cual es uno de los cultivos donde tiene que ser producido con un alto rendimiento
por hectárea. Para el cultivo de arroz a nivel nacional se identificaron
58.539,7 ha sembradas durante el año agrícola, siendo este el cultivo anual con
más extensión; los cantones que registraron mayor área sembrada fueron Liberia
con 9.208,3 ha, Upala con 8.019,3 ha y Bagaces con 5.347,8 ha; la extensión
sembrada de arroz en hectáreas por tipo de fertilizante: químico: 51.324,1,
orgánico 68,5, utilización de ningún tipo de fertilizante 909,3 y combinación
de orgánico con químico 6.238,0 (INEC 2015), con lo anterior se denota el gran
área que se aplica en fertilización y por consiguiente las grandes cantidades
que se ocupan para obtener un alto rendimiento en producción.
Para la producción del cultivo se toma en cuenta algunos factores como
suelo, clima, paquete tecnológico o insumos, entre otros factores que van de la
mano, dentro del uso de insumos en el cultivo del arroz, la fertilización
compone un factor importante en la obtención de altos rendimientos,
constituyendo un factor primordial en la producción nacional, la fertilización
del cultivo normalmente se maneja con la aplicación de Nitrógeno (N), Fosforo
(P), Potasio (K), Azufre (S) y Zinc (Zn) (Molina y Rodríguez 2012). Pero la
eficiencia de estos fertilizantes va a depender en su mayoría del tipo de suelo
y su manejo, existiendo pérdidas debido a la eficiencia típica de cada sitio,
por lo anterior, los rendimientos potenciales se ven afectados. Uno de los
motivos más recurrentes y de mayor peso es la afectación en la eficiencia del
uso del Nitrógeno (N) (Mora et al,
2014), por lo cual se plantea el uso de coadyuvantes a nivel de suelo que
puedan ayudar a retener los nutrimentos en el cultivo de arroz.
Debido a lo anterior, se analiza la utilización de Zeolita natural y Mucuna sp. como coadyudantes
de suelo, en el caso de la Zeolita natural la estructura está integrada por una
red tridimensional surcada por una trama interna de poros y cavidades, y por
dos unidades: la primaria y la secundaria es la más simple y consiste de un
tetraedro de cuatro iones de oxígeno que rodean un ion central de sílice (Si) o
aluminio (Al), en la agricultura trae beneficios de mejorar la eficiencia de
aprovechamiento de los fertilizantes al evitar las pérdidas por volatilización
y lixiviación, la aplicación de Zeolita como aditivo a los fertilizantes reduce
de 20-40% la cantidad necesaria de estos para el adecuado desarrollo de los
cultivos, por lo que disminuye significativamente el costo de la fertilización
(Paredes et al, 2013).
En el caso de la Mucuna sp. se
vincularía directamente como un coadyuvante de suelo natural, sin embargo,
tiene la ventaja de que aporta nutrientes, especialmente nitrógeno. Especies de
abonos verdes de sistemas radiculares profundos ejercen un papel importante en
el reciclaje de otros nutrientes desde las capas profundas del suelo hacia las
capas más superficiales (Fonseca 2014). Experimentar con Zeolita y Mucuna sp. como alternativas disponibles
para el mejoramiento de la disponibilidad de los nutrientes en cultivo de arroz
es relevante para los productores a nivel nacional; que logren integrarlo a las
prácticas de manejo como posible alternativa de fertilización sostenible.
En fertilización de suelos la eficiencia se refiere a que solo una parte
del nutrimento aplicado al suelo es aprovechada por la planta (Kass 2007), en pocas palabras una parte de la fertilización
se pierde y queda en disposición para contaminar potencialmente fuentes o
cuerpos de agua y ecosistemas naturales.
A raíz de esto la importancia de realizar pruebas no solo reside en el
mejoramiento de la eficiencia, sino también en brindar una reducción de la
contaminación por fertilizantes y ayudar al suelo en la disponibilidad de
nutrientes, además de tratar de reducir los costos de operación. Los
nutrimentos que liberan los fertilizantes aplicados al suelo se pierden por
lixiviación o porque reaccionan con otros materiales presentes en el suelo y
precipitan, lo que los hace no disponibles para las plantas (Kass 2007). Con la investigación se pretende evaluar la
absorción de nutrientes al incorporar Zeolita natural y Mucuna pruriens en el cultivo de arroz, durante etapas tempranas de
crecimiento, como opción para mejorar el rendimiento del cultivo y de esta
forma beneficiar a los productores de arroz, al ambiente y consumidores, esto
porque se vería reflejado una disminución en los costos de producción y por
ende una reducción en los precios de ventas.
Metodología
La investigación se llevó a cabo
en la provincia de Alajuela, cantón de Upala, distrito de Delicias,
propiamente en el lugar llamado Santa Clara, ubicada en las coordenadas geográficas latitud
10.932291, longitud -85°082350, sobre 49 msnm, con una temperatura máxima
promedio anual de 32,2 °C, la mínima promedio anual es 19,5 °C, la humedad
relativa promedio mensual durante los meses de marzo y abril, alcanza su valor
promedio más bajo de 78,0 y 76,2 % respectivamente, y sube a 88,8%, la
precipitación promedio anual 2395,1 mm.
Se caracterizaron parcelas (21 parcelas), de 2x2 m (1x1 m parcela
efectiva), dedicadas a la producción de arroz en secano durante la época
lluviosa con el objetivo de evaluar la absorción de nutrientes al incorporar
Zeolita natural y Mucuna pruriens en
el cultivo de arroz, durante etapas tempranas de crecimiento, como opción para
mejorar el rendimiento del cultivo. Para esta investigación se utilizó un
diseño experimental de bloques completos al azar. La preparación del terreno
fue realizada de acuerdo con las necesidades y requerimientos del cultivo de
arroz en secano de acuerdo a las prácticas agronómicas implementadas por
CONARROZ, antes de la siembra fue tomada una muestra unificada de las 21
parcelas para un análisis de suelo del tipo químico completo, materia orgánica
y N total en una muestra compuesta. La forma de obtenerlo fue, tomando 10
submuestras de cada parcela (repetición) y se unificó, al final del experimento
se tomó nuevamente una muestra, pero individualmente para los 7 tratamientos.
Con respecto al manejo agronómico del cultivo implementado fue según lo
indicado por los investigadores de CONARROZ (Corporación Nacional del Arroz).
La siembra fue según protocolos y procedimientos establecidos por CONARROZ. La
variedad escogida es: PALMAR-18 a una densidad de 2 qq
semilla ∕ ha. Para una correcta y adecuada realización de la investigación se
supervisó la aplicación de fertilizantes, específicamente en los tratamientos
2, 4, 5 y 7 debido a que eran los tratamientos en los que se tenían que incorporar
el manejo agronómico usual en cuanto a fertilización de la zona seleccionada.
La cantidad de fertilizante que fue aplicado fue equivalente al área de cada
parcela (4m2 por parcela de 2x2 m). Durante la investigación se
desarrollaron 7 tipos de tratamientos: T1: Zeolita; T2: Zeolita + fertilización
utilizada por CONARROZ; T3: Mucuna
pruriens; T4: Mucuna pruriens +
fertilización utilizada por CONARROZ; T5: Zeolita + Mucuna pruriens + fertilización utilizada por CONARROZ; T6: Zeolita
+ Mucuna pruriens; T7: Testigo
comercial (fertilización utilizada por CONARROZ). Para cada tratamiento se
usaron de 3 repeticiones, quedando 21 parcelas de 4 m2 para un total
de 84 m2 de parcela experimental efectiva (194 m2 en
total) con un borde de 1.5 m.
En las parcelas de 4m2, se marcó un área central de 1x1 m, la cual fue delimitada para la aplicación de 15N
y fue el área efectiva para evaluar las variables dependientes. Para la
determinación del contenido de nitrógeno se utilizó isotopos estables en el
caso 15N, donde la aplicación se efectúo al momento de siembra en
una dosis de 1 g/m2 en cada parcela (en el
área de 1x1m), la aplicación del 15N
fue, determinar el contenido de nitrógeno. En los tratamientos 3, 4, 5 y
6 la incorporación de la M. pruriens
fue a una dosis de: 300 kg/ha en peso
seco lo que equivale a 30 g/m2 para cada
repetición. Antes de la incorporación fue limpiada el área de arvenses, se pesó
la cantidad por aplicar y se aplicó cuando el suelo estuvo a Capacidad de Campo, esto por cuanto debe favorecerse el
proceso de mineralización con la humedad. En el caso de los tratamientos
2, 4, 5 y 6 en los que fue aplicada la Zeolita natural: esta aplicación se
realizó una sola vez en la primera fertilización comercial a una dosis de: 152
kg/ha lo que equivale a 152 g/m2 para cada repetición.
En la etapa fenológica R4, se tomó análisis foliar individual por cada
tratamiento y repetición. En la misma etapa fenológica se tomaron muestras para
la determinación de los niveles de nitrógeno con 15N. Para calcular el %
de N en la planta derivada del fertilizante aplicado (%Npdf)
se utilizó la siguiente ecuación:
(% Npdf
= % N en la planta derivado del fertilizante)
|
(1) % Npdf = |
% 15N en exceso de la muestra |
× 100 |
|
% 15N en exceso del fertilizante |
% 15N en
exceso de la muestra = % 15N muestra– 0,366
% 15N en
exceso del fertilizante = % 15N del fertilizante – 0,366
Después, se procedió a calcular el N en la planta derivado del suelo (% Npds = % N en la planta derivado del suelo), que es el N
total de la planta (100%) deduciendo el N en la planta derivado del
fertilizante:
% Npds
= 100 – % Npdf
QNpdf = cantidad de N en la planta derivado del
fertilizante
|
QNpdf = |
% Npdf × NT |
|
100 |
La cosecha de la granza en la parcela o área de evaluación se realizó de
forma manual, con el fin de obtener material para evaluar de la calidad
molinera y rendimiento en toneladas por hectárea. Las variables dependientes
medidas fueron las siguientes: Rendimiento, Calidad de Grano, Contenido de
elementos en el suelo, Absorción de nutrientes, 15N, las variables
independientes fueron, M. pruriens y Zeolita.
Finalmente, a los resultados se le realizó un ANDEVA y dado que se
compararon categorías y no dosis variables, se aplicó la prueba de Duncan con
un error experimental de: 10% (90% de confiabilidad) lo anterior por ser una
prueba pequeña y de corte preliminar. En el caso de las variables dependientes
se realizó comparaciones descriptivas con gráficos y tablas mediante hoja de
cálculo en Excel®.
Resultados
ð Determinar
los cambios en pH, acidez, CICE, %SA, nutrimentos, relación C/N, materia
orgánica y nitrógeno total en el suelo cultivado con arroz al ser enmendado con
M. pruriens y Zeolita natural,
mediante análisis químico de suelo.
ð
En
el cuadro 1 se observa una leve disminución generalizada en pH, excepto en el
testigo. En acidez hay incrementos leves, excepto en el T3 y T7. En CICE hay
leves variaciones entre los tratamientos. En %SA solo se observa un leve
incremento en el T3, lo que coincide con los niveles de acidez encontrados al
final del experimento en el T3 (M.
pruriens), lo cual indica que el uso de M.
pruriens aplicada sola tiende a acidificar el suelo levemente. La relación
C/N se incrementa en todos los tratamientos, especialmente los T3, T4 y T5, en
los cuales el denominador común fue usar M.
pruriens. Finalmente, para el valor de materia orgánica fue muy evidente
que todos los tratamientos incrementaron sus contenidos excepto el testigo y
los incrementos con menor magnitud se obtuvieron donde solo se aplicó zeolita
(T1) o zeolita con fertilización (T2).
Cuadro 1. Comparativo en valores iniciales
y finales en las variables pH, acidez, CICE, %SA, C/N y %MO en el suelo de los diferentes tratamientos. Alajuela,
Costa Rica. 2017
|
Tratamientos
|
pH |
Acidez |
CICE |
%SA |
C/N |
|
%MO |
|||||||
|
6.5-7.5 |
0.3-1 |
5-25 cmol(+)/L |
10-30% |
8-20 |
|
2-5% |
||||||||
|
Inicial |
Final |
Inicial |
Final |
Inicial |
Final |
Inicial |
Final |
Inicial |
Final |
Inicial |
Final |
|||
|
T1 |
|
5,5 |
|
0,13 |
|
23,97 |
|
0,5 |
|
8,5 |
|
4,0 |
||
|
T2 |
|
5,7 |
|
0,14 |
|
25,84 |
|
0,5 |
|
8,9 |
|
3,9 |
||
|
T3 |
|
5,5 |
|
0,17 |
|
23,33 |
|
0,7 |
|
8,8 |
|
4,2 |
||
|
T4 |
5,8 |
5,6 |
0,13 |
0,13 |
23,95 |
22,88 |
0,5 |
0,6 |
8,4 |
9,1 |
3,6 |
4,0 |
||
|
T5 |
|
5,6 |
|
0,12 |
|
23,36 |
|
0,5 |
|
9,2 |
|
4,5 |
||
|
T6 |
|
5,6 |
|
0,13 |
|
24,26 |
|
0,5 |
|
9,4 |
|
4,2 |
||
|
T7 |
|
5,9 |
|
0,12 |
|
23,18 |
|
0,5 |
|
8,5 |
|
2,9 |
||
ð Determinar
el contenido de nutrimentos presentes en el cultivo de arroz de los distintos
tratamientos en la etapa fenológica de la fase R4 en Santa Clara de Upala
mediante un análisis foliar, para observar la cantidad de nutrimentos
absorbidos por la planta y comparar los contenidos totales entre tratamientos.
Como
se puede observar en el cuadro 2, el N, Zn y Mn no hubo diferencias
significativas en contenidos totales acumulados en el suelo al final del
experimento. Para Ca, Mg, K, P, Cu y Fe si hubo diferencias significativas. En
cuanto a los contenidos inicial versus final por cada nutrimento, podemos decir
que no se observaron cambios significativos en los contenidos en N y Cu, en el
resto de los nutrimentos si se observaron cambios significativos. Para Ca, los
contenidos disminuyeron en todos los tratamientos excepto en T1 y T2, siendo el
T2 (zeolita + fertilización) sobresaliente en aumento. Para Mg, hubo un aumento
en todos los tratamientos excepto en 4 y 7, siendo este último el testigo, en
el cual era esperable esa disminución. Para K, el comportamiento es variable,
mientras el T1, T4 y T5 bajaron, los T2, T3, T6 y T7 subieron, estos últimos
por el denominador común que fue la presencia de zeolita. Para P y Zn, todos
los tratamientos incrementaron los niveles, excepto el testigo. Para Mn y Fe,
todos los tratamientos disminuyeron los niveles. Finalmente, para Cu, todos los
tratamientos aumentaron levemente o se mantuvieron igual, excepto en el
testigo. Podemos concluir que en la mayoría de los casos los nutrimentos en el
tratamiento testigo mantuvieron los niveles más bajos al final del experimento,
tal es el caso de N, P, Zn, Mn, Cu y Fe, además en otros nutrimentos como Ca y
Mg fueron también dentro de la categoría más baja, solamente en el elemento K
hubo un incremento muy marcado, posiblemente debido a la aplicación del
fertilizante no aprovechada.
Cuadro 2. Comparativo de nutrimentos en el
suelo,
inicio versus final del experimento. Alajuela, Costa Rica. 2017
|
Nutrimento |
|
|
Tratamientos |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Unidad |
Rangos
óptimos* |
Inicial |
Final |
|
||||||
|
N |
% |
0.5-0.2 |
0,30 |
0,33 |
0,31 |
0,33 |
0,31 |
0,34 |
0,31 |
0,24 |
|
Ca |
|
4-15 |
18,45 |
18,47 |
19,86 |
17,53 |
17,59 |
17,76 |
18,38 |
17,57 |
|
Mg |
cmol (+) / L |
1-6 |
5,02 |
5,11 |
5,46 |
5,20 |
4,85 |
5,15 |
5,36 |
4,91 |
|
K |
|
0.2-0.8 |
0,35 |
0,26 |
0,38 |
0,43 |
0,31 |
0,33 |
0,39 |
0,58 |
|
P |
|
10-50 |
14 |
19 |
19 |
24 |
19 |
15 |
21 |
12 |
|
Zn |
mg/L |
2-10 |
5,4 |
6,6 |
5,8 |
6,4 |
6,5 |
5,8 |
5,7 |
3,6 |
|
Mn |
|
5-50 |
121 |
73 |
77 |
70 |
77 |
79 |
72 |
45 |
|
Cu |
|
1-20 |
12 |
13 |
13 |
13 |
12 |
13 |
12 |
9 |
|
Fe |
|
10-50 |
241 |
198 |
179 |
240 |
215 |
184 |
212 |
114 |
*Fuente: Molina E. 2002
Los contenidos de N están por debajo de lo recomendado (Cuadro 3), los
tratamientos que se presentan con mejores contenidos son T2, T4 y T7, Para P,
los contenidos son adecuados, siendo el T1, T3 y T6 los de mejor contenido,
Para K, los contenidos son adecuados, siendo el T1 el de menor contenido, Para
Ca y Mg los contenidos son muy similares y son adecuados, Para S, los
contenidos están llegando al límite inferior, excepto el T1, T3 y T6, En el
caso del Zn, se presentaron contenidos similares llegando al límite superior,
Para Cu, se presentaron contenidos similares llegando al límite inferior, Para
el caso de Mn, los valores van desde 273 a 406 ppm, siendo el T2 el de mayor
contenido y el T6 el de menor, Para Fe, los contenidos van desde 161,7 a 309,7
siendo el T1 el de mayor contenido y el T6 el de menor, Finalmente, para el
caso del B, los contenidos fueron levemente superiores a lo recomendado, el T2
fue el más alto.
Cuadro 3. Contenidos de nutrimentos foliares en la etapa
R4 de crecimiento. Alajuela, Costa Rica. 2017
|
Nutrimento |
Unidad |
Rangos
óptimos*** |
Tratamiento |
||||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
||
|
N** |
% % % % % % |
2,6-4,8 |
1,2 |
1,7 |
1,1 |
1,7 |
1,6 |
1,2 |
1,7 |
|
P* |
0,1-0,4 |
0,4 |
0,2 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,4 |
0,2 |
|
|
K* |
1-3,5 |
2,2 |
2,6 |
2,7 |
2,5 |
2,8 |
2,4 |
2,5 |
|
|
Ca* |
0,2-4,0 |
0,25 |
0,30 |
0,19 |
0,28 |
0,26 |
0,21 |
0,26 |
|
|
Mg* |
0,15-0,7 |
0,15 |
0,17 |
0,14 |
0,18 |
0,16 |
0,15 |
0,17 |
|
|
S* |
0,15-0,30 |
0,23 |
0,19 |
0,24 |
0,18 |
0,19 |
0,22 |
0,17 |
|
|
Zn** |
ppm ppm ppm ppm ppm |
18-50 |
49,0 |
48,3 |
51,3 |
42,0 |
49,7 |
46,0 |
44,3 |
|
Cu* |
7-20 |
7,3 |
10,3 |
8,3 |
9,3 |
11,0 |
7,3 |
8,7 |
|
|
Mn** |
40-800 |
286 |
406 |
336 |
343 |
366 |
273 |
308 |
|
|
Fe* |
75-300 |
309,7 |
218,3 |
226,0 |
196,0 |
191,7 |
161,7 |
195,7 |
|
|
B* |
<4 |
4,7 |
5,3 |
4,0 |
4,7 |
4,3 |
4,0 |
4,7 |
|
***Fuente: Correndo y García
(2012).
* p < 0,1 en contenidos finales
**p > 0,1 en contenidos finales
ð Estimar
el contenido de nitrógeno acumulado en el cultivo de arroz a través de la
técnica isotópica 15N, en la etapa fenológica R4 de la planta, para
observar la absorción de nitrógeno y comparar los contenidos totales entre tratamientos
En la prueba isotópica
se determinó que el tratamiento que contenían una mayor cantidad de nitrógeno
con diferencias significativas (p>0,10) fue el T1 (Zeolita) y el T4 (Mucuna
sp, + fertilización) con menor presencia de nitrógeno. Por otro lado, en cuanto
a N total, el T4 es quien presenta el mayor contenido de N total (p>0,10). En
la figura 1 se muestran los contenidos de N total durante la fase R4 de
crecimiento durante el experimento, acá se observa que uno de los mejores
tratamientos en rendimiento, el T4, acumula mayor contenido, lo anterior indica
que, las mayores acumulaciones de N foliar presentaron mejor rendimiento
(figura 2).
Figura 1. Absorción
de nitrógeno total (%) durante el desarrollo de la planta en la fase R4 del
estado fenológico de la planta,
Alajuela, Costa Rica, 2017.
Como se observa en el cuadro 4, hubo mejores resultados de la eficiencia
de N en el T6 (Zeolita + M. pruriens)
con un % de aprovechamiento de 23,2%, a pesar de que el T4 (M. pruriens + Fertilización) presentó
mayor cantidad de N total en las plantas, lo anterior hace suponer que, en el
T4, se relacione más el contenido de N Total con el rendimiento ya que, fue el
más productivo; sin embargo, no fue el más eficiente, esto hace suponer que la M. pruriens como abono verde requiere
mejores condiciones para el intercambio iónico, tal como sucede en presencia de
materiales como zeolita o fertilizantes.
Por otro lado, es importante señalar que los tratamientos en los que se
utilizó únicamente zeolita, acompañada con fertilización nitrogenada o con M. pruriens, mostraron un mayor
aprovechamiento (cuadro 4) y una mayor recuperación de N, en comparación con
los demás tratamientos utilizados.
Cuadro
4, Aplicación
de M. pruriens y zeolita, con o sin
fertilización comercial en la utilización de nitrógeno marcado con 15N
y aplicado como urea, en el cultivo de arroz (Oryza sativa)
|
Tratamientos |
%Npdf |
QNPdf (N/ha)* |
Ap % |
NT* |
|
T3: M.pruriens |
0,381 |
0,25 a |
5,4 |
65,6ª |
|
T4: M.pruriens+Fertilización
|
0,265 |
0,26 a |
5,8 |
104,3b |
|
T7: Testigo
(Fertilización) |
0,806 |
0,57 a |
12,5 |
71,4ª |
|
T6: Zeolita+M.pruriens |
1,652 |
0,53 a |
23,2 |
68,3ª |
|
T1:
Zeolita |
0,862 |
0,53 a |
11,5 |
63,1ª |
|
T2:
Zeolita+Fertilización |
0,527 |
0,50 a |
10,9 |
97,7ª |
|
T5:
Zeolita+M.pruriens+Fertilización |
0,583 |
0,53 a |
11,5 |
90,8ª |
*letra diferente indica diferencias significativas
ð Determinar
la productividad del cultivo del arroz a través del rendimiento y calidad
molinera del grano con respecto a cada tratamiento realizado para comprobar la
factibilidad de la utilización de Zeolita natural y Mucuna sp,
En esta variable se determinó que el tratamiento de
mayor rendimiento fue el T4 (M.pruriens + fertilización) y con menor rendimiento el T7:
testigo comercial (p<0,1)
Figura 2. Rendimiento del cultivo de arroz,
variedad PALMAR-18, en los diferentes tratamientos efectuados, Alajuela, Costa
Rica, 2017.
ð Evaluar
el efecto de la utilización de Zeolita natural y M. pruriens en cuanto a rendimiento y calidad del cultivo de arroz,
En cuanto a rendimiento, se determinó la calidad
molinera (calidad de grano), la mejor calidad encontrada fue el T3 (M. pruriens) y con menor calidad el T7
(testigo comercial).
Figura 3. Calidad molinera del cultivo de
arroz, variedad PALMAR-18, en los diferentes tratamientos efectuados, Alajuela, Costa
Rica, 2017.
Discusión
Con relación a los resultados de este estudio, las condiciones del suelo
al inicio del ensayo fueron moderadamente fértiles, sin embargo, con contenidos
bajos de materia orgánica. En el cuadro 1 se muestra las variaciones de pH,
acidez, CICE, C/N y %MO, las cuales siguen siendo adecuadas para el desarrollo
del cultivo al final del experimento, sin embargo, se incorporó materia
orgánica en todos los tratamientos excepto en el testigo, tal como se observa
en el cuadro 1, cabe resaltar que los tratamientos con M. pruriens, se vieron más favorecidos (T3, T4, T5, T6), para el
caso del T3 y T4 coincide con ser los tratamientos más productivos (figura 2) y
para el T3 coincide como uno de los de mejor calidad molinera, por lo tanto, se
concluye que incorporar materia orgánica al suelo es uno de los factor
beneficioso en cuanto al valor productivo y de calidad de grano. La utilización
de M. pruriens, contribuye mejorando
la fertilidad del suelo por dos vías: fijación de nitrógeno atmosférico en el
suelo y por el aporte de material vegetativo, el cual se transforma en materia
orgánica, mejorando la parte física, química y biológica del suelo (CENTA
2012).
Otro de los tratamientos más productivos fue el T2 (Zeolita+
fertilización), para este caso específico es posible que, la aplicación de la
Zeolita al momento de la siembra colaboró en la conservación de las
características químicas del suelo como se muestra en el cuadro 2 y
posiblemente en la conservación de la humedad, dicha característica no fue
medida en este experimento, pero la zeolita retiene muchas veces su peso
molecular en contenido de agua. Además, los tratamientos con zeolita
presentaron una mayor recuperación y aprovechamiento de N, tal y como se
describió en el cuadro 4, según Obregón et
al, (2015), las zeolitas son una familia de minerales aluminosilicatos que
por su alta capacidad de intercambio catiónico y afinidad por el NH4+
se ha utilizado con éxito en la reducción del tránsito de NO3– hacia
la zona saturada en suelos arenosos. El uso de estos minerales trae múltiples
beneficios, entre ellos, aumentos entre el 5 y 44% en el rendimiento de
diferentes cultivos por ejemplo avena, trigo, así como la reducción del
contenido de NO3– en el lixiviado en relación con el NH4+
del suelo, de esta forma aumentando la capacidad de retención de nutrientes y
por ende su aprovechamiento. La zeolita al ser un mineral soluble atrapa los
nutrimentos y los pone al alcance de la planta, el cual evita que, por efecto
del sol, exceso de agua y características adversas del suelo la formulación de
elementos suministrados se pierda en un buen porcentaje o se fije antes de ser
asimilado por la raíz (Cárdenas y Touma, 2011), Para
el caso del T4, siendo el más productivo, se comprueba que fue el que mayor
cantidad de N total acumuló (figura 1), aunque no fue el más eficiente en
términos de uso del nutrimento (cuadro 4), caso contrario con el T6 quien
presentó mayor eficiencia, pero no fue el más productivo.
Para el caso del Nitrógeno no hubo diferencias significativas en el
suelo al final del experimento (cuadro 2), sin embargo, si se observa una mayor
acumulación a nivel foliar en los tratamientos T2, T4, T5 y T7 (cuadro 3), para
el caso del T4, ya se mencionó que no fue el de mejor aprovechamiento, pero
incidió en un buen balance para obtener el mejor rendimiento.
Sumado al aporte de nitrógeno, se presenta en el cuadro 1 la relación
C/N en el suelo, siendo los tratamientos 6, 5 y 4 los más altos, aunque
comparado con los contenidos recomendados fueron bajos. En estos tratamientos
el denominador común fue la presencia de M.
pruriens; e interpretando los valores Flores (2010) y Sanclemente et al, (2013),señalan que, cuando la
relación C/N es baja significa que hay mucho nitrógeno y poca energía, una
parte del N liberado es tomado por los microorganismos y el resto es
incorporado al suelo y puede ser absorbido por las plantas, Para el caso del
experimento podemos interpretar que, aunque los valores globales fueron bajos,
hubo una liberación pronta de N y a mediano y largo plazo se realizó un efecto
benéfico en contenidos de C y N para sostener la fertilidad del suelo. Lo
anterior aplicaría para implementar en el caso de los suelos agrícolas, ya que
muchas veces, son suelos degradados, los cuales pierden materia orgánica y
carbono al mismo tiempo, dando como resultado erosión en la parte química y
microbiológica del suelo, para este caso señala Castro (2016) que con la
incorporación de abonos verdes el rendimientos de cultivos ser mayores, incluso
en intervalos cortos de tiempo entre incorporación del abono y siembra del
cultivo, sobre todo en condiciones tropicales de altas temperaturas y humedad,
las cuales contribuyen con la descomposición de la materia orgánica (Castro,
2016).
Relacionando la relación C/N con el rendimiento, se observa como uno de
los tratamientos con una relación C/N alta, produjo el mejor rendimiento en el
T4 (Mucuna sp, + fertilización), lo
anterior indica posiblemente que, aunque el C aportado brindó buena cantidad de
energía, el N aportado fue suficiente para ser absorbido por los
microorganismos y por las raíces de las plantas en una cantidad justa y
balanceada, la cual permitió a las plantas ser más productivas.
El aporte de N al cultivo en el mejor tratamiento (T4) y en el testigo
comercial (T7) fue de 60,7 kg/ha, lo cual es muy positivo, dado que, con el
aporte de M. pruriens se igualó el
aporte del fertilizante, en otros estudios se ha reportado hasta 150 g/ha de
N/año (PASF 2017) y de 156 kg/ha (Céspedes 2017, sin publicar), lo que
significa un aporte orgánico considerable y disponible tanto a corto plazo como
a largo plazo por la acumulación de C y N disponible.En
cuanto al papel del P absorbido a nivel foliar, muestra diferencias
significativas (p<0,1), siendo T1, T3 y T6 los de mayor absorción, según
Amador (2012), el 25% del fósforo absorbido se queda retenido en la paja y el
resto queda en el grano, sin embargo, no hay relación clara del nutrimento y el
rendimiento observado.
En cuanto al contenido foliar de K en el cultivo de arroz, se obtuvo
diferencias significativas (p<0,1), siendo el T5 y T3 los de mayor
absorción, así como el T1 (Zeolita) el de menor cantidad de elemento absorbido,
el T3 coincide como el tratamiento de mejor calidad por lo que es posible
establecer una relación con el contenido de K; hay estudios que mencionan que
cerca del 19% del potasio se va en el grano y el 81% queda retenido en la paja,
además se reporta como un elemento esencial para el llenado de grano y calidad
del mismo (Amador, 2012). Para el elemento Ca el comportamiento fue distinto, el
T2 (Zeolita+ Fertilización) fue el que presentó mayor absorción, demostrando
que la zeolita en este estudio resultó positivo, esto por cuanto, las Zeolitas
son acondicionadores de la fertilidad química de los suelos, no así de la
fertilidad biológica, sin embargo, se debe tener presente que las Zeolitas
tienen algún efecto en las propiedades físicas del suelo, ya que, el uso de
este material mejora la fluidez del agua por la reducción de la densidad
aparente (Pérez, 2014).
Para los elementos Mg y S, estos elementos poseen diferencias
significativas (p<0,1) en los contenidos absorbidos, en el caso del Mg, el
que obtuvo mayor absorción fue el T4, lo cual coincide con el mejor
rendimiento. Para el S hubo diferencias significativas (p<0,1), el T3 fue el
de mayor contenido absorbido y coincide con ser el de mejor calidad de grano
por lo que es posible establecer relación entre el elemento y la calidad. La
absorción de magnesio y azufre está involucrada en la producción de clorofila y
por consiguiente es necesario para la síntesis de proteínas, incrementa la
eficiencia en el uso del nitrógeno, y tiene efectos positivos sobre el
rendimiento de las plantas (Kass 2007 y Chen
2017).Para los micronutrientes Zn y Mn, no hubo diferencias significativas,
pero para el elemento B si las hubo (p<0,1) donde el T2 (Zeolita+
Fertilización) absorbió mayor cantidad, Estos elementos no dejan de ser
importantes para la planta de arroz, según Kass
(2007), las funciones e importancia que tienen en las plantas son: enzimáticas,
en reacciones de reducción-oxidación, en síntesis, de clorofila, su
participación en la fotosíntesis, en la influencia que tienen en el crecimiento
de brotes nuevos y en la fijación de nitrógeno atmosférico. Finalmente, para el
Hierro hubo las diferencias significativas (p>0,1), siendo T1 el de mayor
cantidad y 6 con menor cantidad.
En cuanto a la calidad molinera (grano entero), se obtuvo diferencias
significativas (p<0,1), siendo el T3 (M.
pruriens) el de mejor calidad y el T7 (Fertilización) el de menor calidad,
con esto resalta el papel de la M.
pruriens para favorecer la calidad molinera, esto por cuanto las prácticas
de incorporación de abonos verdes y barbechos, mejoran las propiedades
biológicas del suelo, es decir, incremento de materia orgánica y aumento de la
diversidad de mesofauna en el suelo (Romo 2008).
Conclusiones
Cualquier tratamiento fue mejor
al testigo (fertilización Comercial) en cuanto a rendimiento. Los mejores
rendimientos se obtuvieron en los tratamientos 4 (M. pruriens + fertilización), 3 (M
.pruriens)
y 2 (Zeolita + fertilización),
siendo el T4 el de mayor magnitud, incluso muy superior al rendimiento promedio
de la zona (3,5 ton/ha).
En cuanto a calidad de grano,
cualquier tratamiento fue mejor al testigo (fertilización comercial), Los
mejores se obtuvieron en T3 (M. pruriens) y T2 (Zeolita + fertilización), éstos coinciden y se relacionan con lo
obtenido en rendimiento, siendo los mejores junto al T4.
A pesar que el aporte de N al cultivo en tratamiento
(T4) y en el testigo comercial (T7) fue superior a los demás (60,7 kg/ha), es
de suponer que el abono verde de M.
pruriens se mantendrá a mediano o largo plazo, dado que, representa un
factor importante para el mantenimiento del reservorio de la materia orgánica
del suelo (Stevenson 1994).
De acuerdo con el uso de la técnica de medición isotópica con 15N
se obtuvo que el T4, quien fue el tratamiento más productivo, acumuló mayor
cantidad de N total, aunque no fue el más eficiente en términos de uso del
nutrimento; caso contrario con el T6 (Zeolita+ M. pruriens) quien presentó mayor eficiencia, pero no se ubicó
dentro de los tratamientos más productivos. Por lo tanto, la implementación de M. pruriens y Zeolita, en los planes de
fertilización en el cultivo de arroz son muy necesarios para lograr una
absorción balanceada de nutrientes en la planta y lograr mejores rendimientos,
así como de calidad molinera.
Además de lo anterior el T4 no solo mejoró en cuanto a
rendimiento, sino también en la capacidad de absorción de nutrimentos en la
planta.
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