DESCOMPOSICIÓN DEL FOLLAJE DE NESCAFÉ (Mucuna spp.) EN LA ÉPOCA SECA

Anastasio Gerónimo Cruz, Sergio Salgado García, Francisco J. Catzin Rojas y Ángel I. Ortiz Ceballos

Anastasio Gerónimo Cruz. Ingeniero Agrónomo Fitotecnista, Instituto Tecnológico Agropecuario No. 28, México. Asesor, Programa Asistencia Técnica, SAGARPA, Villahermosa, Tabasco, México.

Sergio Salgado García. Doctorado en Ciencias en Fertilidad de Suelos, Colegio de Postgraduados y H. Cárdenas. Profesor Investigador, Colegio de Postgraduados, Tabasco, México. Dirección: Per. Carlos A. Molina S/N, 86500 H. Cárdenas, Tabasco, México. e-mail: salgados@colpos.colpos.mx.

Francisco J. Catzin Rojas. Ingeniero Agrónomo Fitotecnista, Universidad Autónoma de Chapingo, México. Profesor Investigador, Instituto Tecnológico Agropecuario No. 28, Villahermosa, Tabasco, México.

Ángel I. Ortiz Ceballos. Maestría en Ciencias, Centro de Botánica del Colegio de Postgraduados, México. Estudiante de doctorado, Instituto de Ecología-CINVESTAV. Xalapa, Veracruz, México.

Resumen

Aunque existen numerosos trabajos que refieren efectos benéficos del Nescafé como abono verde, se desconoce la tasa de descomposición de esta leguminosa en la época seca, cuando se realiza la primera siembra de maíz en Tabasco, México. Dicha tasa indica la cantidad de follaje que puede ser mineralizado y por lo tanto la cantidad de nitrógeno que puede ser liberado. De abril a octubre 1999, en un suelo Vertisol cultivado con maíz en Tabasco, se utilizó un diseño de parcelas divididas, donde la parcela grande correspondió a las fechas de muestreo y la parcela chica a los tratamientos con material vegetativo de Mucuna, en dosis de 1333kg·ha-1 de materia seca. La Mucuna se obtuvo de terrenos de productores, y secada en estufa a 75ºC por tres días. Hojas y tallos se depositaron por separado, 5g por bolsa de malla plástica 15x25cm con diámetros de 1,19mm. La aplicación superficial o enterrada de hoja o tallo conformaron cuatro tratamientos ubicados en la parcela grande, en un arreglo de bloques completos al azar con tres repeticiones. Se registraron temperatura y precipitación, humedad del suelo, tasa de descomposición y liberación de N. Durante la época seca la temperatura, humedad del suelo y precipitación fueron las variables que más afectaron la tasa de descomposición. En un ciclo de cultivo puede descomponerse hasta el 65% del abono de Mucuna, por lo que incorporando este material un mes antes de la siembra del maíz es posible sincronizar la liberación de N con las demandas del cultivo. La hoja de Mucuna aporta mayor cantidad de N que el tallo. Para facilitar una mayor descomposición del tallo de Mucuna, éste debe incorporarse al suelo.

Summary

In spite of numerous works in which the beneficial effects of Nescafe as green manure are mentioned, the decomposition rate of this legume during seasonal drought, when the first sowing of maize takes place in Tabasco, Mexico, is not known. The decomposition rate reflects the amount of foliage that can be mineralized and therefore the amount of nitrogen that can be released. The work was carried out in April-October 1999, on a Vertisol soil cultivated with maize in Tabasco. A split plots design was used; the big plot corresponded to the sampling dates and the small plot corresponded to the treatments of vegetative matter of Velvet bean, using 1333kg·ha-1 of dry matter. The Velvet bean was obtained from farmers’ land, and dried in a stove at 75ºC for three days. Leaves and stems were separated and 5g of each were placed in 15x25cm polyethylene bags with 1.19mm mesh. The application of stem or leaf, at the surface or buried, conformed four treatments within the big plot, in a random arrangement with three repetitions. Temperature and rainfall, soil humidity, decomposition rate and N release were recorded. Temperature, soil humidity and rainfall were the variables that affected most the decomposition rate of Velvet bean. In one cultivation cycle 65% of it can be decomposed; thus, its incorporation one month prior to sowing can optimize N utilization. Leaves supply more N than stems and the latter should be buried for higher decomposition.

Resumo

Ainda que existem numerosos trabalhos que referem efeitos benéficos do Nescafé como adubo verde, se desconhece a taxa de decomposição desta leguminosa na época seca, quando se realiza a primeira semeadura de milho em Tabasco, México. Dita taxa indica a quantidade de folhagem que pode ser mineralizada e portanto a quantidade de nitrogênio que pode ser liberado. De abril a outubro 1999, em um solo Vertisol cultivado com milho em Tabasco, utilizou-se um desenho de parcelas divididas, onde a parcela grande correspondeu às datas de amostragem e a parcela pequena aos tratamentos com material vegetativo de Mucuna, em doses de 1333kg·ha-1 de matéria seca. A Mucuna se obteve de terrenos de produtores, e secada em estufa a 75ºC por três dias. Folhas e caules depositaram-se por separado, 5g por sacola de malha plástica 15x25cm com diâmetros de 1,19mm. A aplicação superficial ou enterrada de folha ou caule conformaram quatro tratamentos localizados na parcela grande, num arranjo de blocos completos ao azar com três repetições. Registraram-se temperatura e precipitação, umidade do solo, taxa de decomposição e liberação de N. Durante a época seca a temperatura, umidade do solo e precipitação foram as variáveis que mais afetaram a taxa de decomposição. Em um ciclo de cultivo pode decompor-se até o 65% do adubo de Mucuna, pelo que incorporando este material um mês antes da semeadura do milho é possível sincronizar a liberação de N com as demandas do cultivo. A folha de Mucuna proporciona maior quantidade de N que o caule. Para facilitar uma maior decomposição do caule de Mucuna, este deve incorporar-se ao solo.

PALABRAS CLAVE / Fertilidad de Suelos / Maíz / Mucuna / Nitrógeno /

Recibido: 24/04/2002. Modificado: 29/08/2002. Aceptado: 16/09/2002

INTRODUCCION

En la Villa de Tamulte de las Sabanas, Tabasco, México se cultivan 401ha de la rotación Maíz (Zea mays)-Nescafé (Mucuna spp.) con un rendimiento promedio de 3t·ha-1 de maíz. En este sistema de producción, el Nescafé ejerce un control biológico sobre las malezas, plagas y enfermedades, además de contribuir a conservar la fertilidad del suelo, ya que los productores no aplican fertilizantes químicos (Ortiz et al., 1998a; Saldaña et al., 1999).

Aunque existen numerosos trabajos donde se mencionan los efectos benéficos de la Mucuna como abono verde (Ortiz, 1995; Pérez, 1999), hasta el momento se desconoce la tasa de descomposición de la Mucuna en la época seca, cuando se realiza la siembra de humedad residual del cultivo de maíz en Tabasco, México. La tasa de descomposición es fundamental para la utilización como abono verde de cultivos de cobertura, leguminosas y gramíneas. Dicha tasa indica la cantidad de nitrógeno que puede ser liberado durante el período de crecimiento del cultivo, y está determinada por la cantidad y calidad del abono verde (Myers et al., 1994). Al respecto, Ortiz et al. (1998b) reportó que en el período de lluvias, cuando se establece la siembra de año del maíz en Tabasco, los residuos de Mucuna incorporados habían liberado el 60% del N total en los primeros 64 días, por lo que un cultivo establecido al momento de la incorporación del abono verde puede ser abastecido en sus requerimientos de N.

De acuerdo con Salgado et al. (2000), para producir 3t·ha-1 de grano, un cultivo de maíz extrae del suelo 90kg·ha-1 de N. Sin embargo, en Tabasco se recomienda fertilizar al cultivo de maíz con la dosis 90-40-0 (kg·ha-1 de N, P2O5 y K2O) en cualquier tipo de suelo para obtener un rendimiento de 1,4t·ha-1 (Barrón, 1998). Para generar mayor información que contribuya a entender los efectos del Nescafé, cuando es aplicado como abono verde al cultivo de maíz, se realizó el presente trabajo con los objetivos de determinar la tasa de descomposición y la liberación de N del Nescafé cuando éste es aplicado en forma superficial o enterrado, durante la época seca.

Materiales y Métodos

Sitio experimental

El estudio se llevó a cabo del 26 de marzo al 3 octubre de 1999 en su fase de campo, en la parcela del M.C. Angel I. Ortiz Ceballos, que se ubica en el km 3,5 de la carretera Cárdenas-Poblado C-41, perteneciente al Ejido Arroyo Hondo del Municipio de H. Cárdenas, Tabasco, México. El clima del lugar es caliente y húmedo, con una temperatura media anual de 26ºC, precipitación media anual de 2,163mm, evaporación media anual de 1,260mm y humedad relativa de 84%.

Muestreo del suelo

Para caracterizar la fertilidad del suelo, se realizó un muestreo de 0 a 30cm de profundidad. Se tomaron 15 submuestras con una barrena, en un recorrido en zig-zag, las cuales se homogeneizaron para formar una muestra compuesta (Salgado et al., 1999). Las muestras de suelo fueron secadas al aire y a la sombra, molidas con un mazo de madera y pasadas a través de un tamiz con malla de 2mm. Los análisis correspondientes se realizaron de acuerdo con los métodos recomendados por Jones et al. (1991), en el Laboratorio de Análisis de Plantas, Suelos y Aguas del Campus Tabasco (LASPA).

Tratamientos y diseño experimental

Se utilizó el diseño experimental de parcelas divididas (Martínez, 1988), donde la parcela grande (PG), esta formada por las siete fechas de muestreo utilizadas para determinar la descomposición del material vegetativo: 30 de abril, 11 de junio, 6 de julio, 3 de agosto, 23 de agosto, 13 de septiembre y 3 de octubre de 1999.

La parcela chica (Pch) estuvo representada por los tratamientos de material vegetativo de Mucuna, para lo que se consideró una dosis de 1333kg·ha-1 de materia seca. La Mucuna se obtuvo de terrenos de productores y el material fue secado a la estufa a 75ºC durante tres días. Se separaron hojas y tallos y el material se fraccionó en trozos de 7 a 8mm. Se depositaron 5g de cada material en bolsas de malla plástica, de 15x25cm y diámetros de 1,19mm. Los tratamientos fueron:

T1= Tallo aplicado en forma superficial

T2= Tallo aplicado en forma enterrada

T3= Hoja aplicada en forma enterrada

T4= Hoja aplicada en forma superficial

Los cuatro tratamientos se ubicaron dentro de la parcela grande en un arreglo de bloques completos al azar con tres repeticiones, lo que dio un total de 84 parcelas experimentales.

El suelo donde se estableció el experimento había sido cultivado con maíz criollo (P-V), por lo que se procedió a colocar las bolsitas a 10cm de la base del tallo del maíz. La bolsa depositada en forma superficial se fijó al suelo por un extremo, con un clavo, y la bolsa enterrada se colocó en un corte horizontal realizado con una pala en la superficie del suelo, para simular la incorporación del material vegetativo.

Variables climáticas

De marzo a octubre de 1999, período del experimento, se tomaron los datos promedios mensuales de las variables climáticas: precipitación y evaporación (mm) y temperaturas media (ºC), de los registros de la estación meteorológica del Campus Tabasco.

Las variables de estudio fueron:

Descomposición de Mucuna (DM). Indica la cantidad de material vegetativo de Mucuna descompuesto en cada periodo de estudio:

DM= (1333-MR)

Donde DM: descomposición de Mucuna (kg·ha-1) y MR: Mucuna residual (kg·ha-1).

Tasa de descomposición (TD). Indica la cantidad de Mucuna que se descompuso en cada periodo de observación:

TD= DMI - DMS

ND

Donde TD: tasa de descomposición (kg·día-1), DMI: descomposición de Mucuna en el período inicial (kg); DMS: descomposición de Mucuna en el período subsecuente (kg), y ND: número de días transcurridos entre los períodos de muestreo.

Durante cada fecha de muestreo se colectaron las muestras, se lavaron con agua en un tamiz de 1,0mm para eliminar tierra o raíces. Posteriormente fueron secadas en estufa a 75ºC por tres días y se registró el peso final.

Liberación de N. A partir del contenido inicial de nitrógeno de la Mucuna (1,39% de N en el tallo y 4,9% en la hoja), y de los datos de descomposición de la Mucuna, se calculó la liberación de N:

LN= [DM (CN/100)]

donde LN: liberación de nitrógeno (kg·ha-1), DM: descomposición de Mucuna de tallo y hoja, respectivamente (kg·ha-1) y CN: contenido de N de la Mucuna para tallo y hoja (%), respectivamente.

Contenido de humedad del suelo. Para determinar el contenido de humedad, se tomaron tres muestras compuestas de suelo por fecha de muestreo. Las muestras fueron secadas a la estufa a 110ºC, determinándose el porcentaje de humedad con la fórmula

Humedad = [(PSH-PSS) PSH ] x 100

donde PSH: peso del suelo húmedo (g) y PSS: peso del suelo seco (g)

Temperatura del suelo. Para estimar la temperatura del suelo se utilizó la temperatura media mensual del aire. De acuerdo con Van Wambeke (1987) la temperatura media del aire más 2,5ºC corresponde a la temperatura media del suelo a 50cm de profundidad.

Análisis estadístico

Para las variables de descomposición de Mucuna (DM), tasa de descomposición (TD) y liberación de N (LN), se realizó un análisis de varianza en parcelas divididas y la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey. Posteriormente se realizó un análisis de regresión para determinar el mejor modelo para explicar la TD (Martínez, 1988).

Resultados y Discusión

Características del clima

De marzo al 15 de junio de 1999 se presentó la época seca (Figura 1), donde la evaporación superó a la precipitación. Este período se caracteriza por presentar las mayores temperaturas del año. El efecto sobre el suelo se refleja en un menor contenido de humedad y mayor temperatura (Tabla I). Posteriormente se establece la época de lluvias, donde los excesos de humedad pueden contribuir a saturar el suelo y disminuir la temperatura, retrasando los procesos de mineralización en el suelo (Sánchez, 1981).

 

Figura 1. Comportamiento del clima durante el período de estudio.

Fertilidad del suelo

En la Tabla II se presentan los resultados de algunas características químicas y físicas del suelo. El pH se clasificó como moderadamente ácido, lo que favorece la actividad de microorganismos como los actinomicetos y se reduce la actividad de las bacterias; de ahí la acumulación de materia orgánica característica de los suelos ácidos de Tabasco. A este pH, la mayoría de los elementos esenciales para el crecimiento de las plantas aun están disponibles (Salgado et al., 2000).

Los contenidos de materia orgánica y N total son altos, con una relación C/N de 10, que se clasifica como baja, lo cual es indicativo de que ocurrirá el proceso de mineralización y por lo tanto de liberación de N inorgánico disponible para la planta, pero en cantidades insuficientes para satisfacer las demandas del cultivo (Fassbender, 1982; Allison, 1993).

Los contenidos de P asimilable y K intercambiable se consideran altos, por lo que el cultivo de maíz tiene asegurado un buen suministro de estos nutrimentos. Los contenidos de Ca y Mg se clasifican como altos, y el Na no presenta ningún problema. La textura arcillosa del suelo conlleva a un drenaje lento, por lo que en épocas de lluvia se presentan encharcamientos, haciéndose necesario establecer drenaje parcelario. Durante la época seca, este suelo puede almacenar buen contenido de humedad para satisfacer los requerimientos hídricos del cultivo de maíz.

Humedad y temperatura del suelo

En la Tabla I se presentan los datos de humedad del suelo del 26 de marzo al 3 de octubre de 1999. Éstos reflejan el comportamiento de la precipitación, ya que los primeros dos muestreos corresponden al período seco y el contenido de humedad fue bajo. De acuerdo con Salgado (1999) los suelos Vertisoles presentan a capacidad de campo (CC) una humedad de 32% y un punto de marchitez permanente (PMP) de 20%. Estas características pueden reducir la tasa de descomposición y liberación de N. Del tercer al quinto muestreo, la humedad se mantiene arriba de CC, lo que beneficia los procesos de descomposición y liberación de N, ya que la actividad de la macrofauna y los microorganismos saprófagos es más alta. Del sexto al séptimo muestreo el suelo estaba inundado y la temperatura del suelo disminuyó, lo cual retrasó el proceso de descomposición y liberación de N (Tabla III). Este mismo efecto fue reportado por Haynes (1981) y Vitousek et al. (1994).

Descomposición de la Mucuna (DM)

En la Tabla III, se presentan los datos promedios de los residuos de Mucuna descompuestos en cada fecha de muestreo. El análisis de varianza indicó que hubo efecto significativo para parcela grande (PG) y parcela chica (Pch), con un CV de 23,1%, lo cual señala que hubo una buena conducción en la fase experimental de campo. El efecto de la PG muestra que durante las fechas de muestreo los componentes de la Mucuna siguieron una tendencia descendente, lo que indica que el proceso de descomposición acumulativo no fue interrumpido debido a la buena fertilidad del suelo (Singh y Gupta, 1987). Los valores promedios de DM indican que al final del período se encontró un 35% del material vegetativo aplicado (466kg·ha-1). Esto demuestra que el 65% del abono verde fue mineralizado en 191 días (867,6kg·ha-1). Dichos resultados coinciden con los reportados por Ortiz et al. (1998b) para el período de lluvias. De acuerdo con Vitousek et al. (1994) los residuos que permanecen en el suelo después de este periodo están constituidos por lignina, que dificulta el proceso de descomposición, pero al final contribuirán a incrementar el contenido de humus del suelo (Fassbender, 1982).

El efecto de los tratamientos o Pch, indica que el tallo enterrado presentó la mayor descomposición, superando a la hoja de Mucuna aplicada en forma superficial o enterrada (Tabla III). Tal vez la fauna edáfica frecuente en este tipo de suelos contribuye más a la fragmentación de estos residuos haciéndolos más accesibles para el ataque microbiano (Singh y Gupta, 1987).

Tasa de descomposición (TD)

Esta tasa es indicativa de la velocidad con que son mineralizados los componentes de Mucuna (TD) dentro de un período de observación, se expresa en kg·día-1. En el Tabla IV se presentan los resultados del análisis de varianza, los cuales muestran que únicamente se observó efecto altamente significativo para las fechas de muestreo (PG). El coeficiente de variación fue de 142%, que se considera muy alto, pero que indica la gran variabilidad que tiene la tasa de descomposición a través del tiempo, la cual esta influenciada por la precipitación, la humedad y la temperatura del suelo, y por la actividad de los microorganismos (Haynes, 1981; Singh y Gupta, 1987; Velásquez et al., 2002; Vitousek et al., 1994), los cuales no fueron controlados en este trabajo.

Durante los primeros 35 días se obtuvo una TD de 8,5kg·día-1 de Mucuna, la cual fue favorecida por las altas temperaturas y la humedad residual del suelo (Tabla I). Posteriormente, con la intensificación del periodo de sequía se redujo la TD (44 días después de aplicado, tal como fue reportado por Haynes (1981). Con el inicio del período de lluvias se incrementó el contenido de humedad en el suelo, el cual favoreció el aumento de la TD a 6,9 kg·día-1 de Mucuna. Sin embargo, al aumentar la humedad y disminuir la temperatura redujo la TD a 4,3kg·día-1 (Figura 1 y Tabla I). Con el establecimiento de la canícula al final de agosto, período donde se incrementa la temperatura ambiental y disminuye el contenido de humedad en el suelo, se obtuvo la máxima TD (150 días después de aplicado). Posteriormente, el suelo se saturó y en algunas áreas donde se inundó totalmente se detuvo la TD. Las TD con valores negativos indican que no hubo descomposición con respecto al valor obtenido en el período anterior.

Con relación a la Pch, no se obtuvieron diferencias significativas en la TD del tallo y hoja de Mucuna, cuando estos se colocaron en forma superficial o enterrada (Tabla IV). Únicamente se observó una tendencia de la hoja y tallo de Mucuna a una mayor descomposición, cuando fueron enterradas, resultados similares a los reportados por Singh y Gupta (1987). Ambos componentes presentaron una TD de 6,9kg·día-1. Al enterrar el material vegetativo éste entra en contacto con el suelo, y la humedad y los microorganismos favorecen una mayor descomposición.

Considerando que un cultivo de maíz presenta un ciclo de 120 a 130 días, la incorporación de estos residuos de Mucuna antes de la siembra permitirá la sincronización entre la liberación de N y su aprovechamiento por el cultivo. En este periodo se descompone entre el 63% y 67% de los residuos, lo cual aunado al N aportado por el suelo (Myers et al., 1994) asegura un buen suministro de N para el cultivo de maíz (Ortiz, 1998b). Este balance indica que un sistema de rotación Mucuna-maíz puede ser sostenible desde el punto de vista de la nutrición nitrogenada, tal como lo han señalado (Ortiz, 1995; Pérez, 1999; Saldaña et al., 1999).

En la Figura 2 se presentan los modelos de regresión que mejor predicen el proceso de descomposición de la hoja y tallo de la Mucuna en función del tiempo. Con respecto a los componentes hoja y tallo, el modelo resalta que el tallo enterrado se descompone en mayor proporción que cuando es aplicado superficialmente. En el caso de la hoja, esta tiene un comportamiento similar al tallo, aunque su descomposición es menor.

Figura 2. Descomposición del tallo (a) y (b) de Mucuna en el suelo Vertisol.

Liberación de nitrógeno

De acuerdo con el análisis de varianza se observa un efecto significativo para PG, Pch y su interacción, con un CV de 29%, lo cual indica su grado de confiabilidad (Tabla V). El efecto de fechas indican que la liberación de N aumenta con el tiempo como producto de la descomposición de los componentes de la Mucuna por los microorganismos del suelo (Sánchez, 1981), llegando a liberar 254,8 y 288,4 kg·ha-1 de N, cuando los componentes de Mucuna son aplicados superficial o enterrados (datos provenientes de la suma del N liberado en los periodos de estudio). Así mismo se puede observar que la hoja de Mucuna es la que mayor liberación de N presenta, en comparación con los tallos (Myers et al., 1994). Estos resultados confirman que la incorporación de la hoja no influye en la liberación del N, caso contrario que el tallo, donde la práctica de incorporar los residuos facilita una mayor descomposición y por lo tanto mayor liberación de N que cuando se deja superficialmente en el suelo.

 

 

CONCLUSIONES

Durante un ciclo de cultivo en la época seca puede descomponerse hasta 65% de los residuos de Mucuna, por lo que incorporando este material un mes antes de la fecha de siembra del maíz, es posible sincronizar la liberación de N con las demandas de este cultivo. La hoja de Mucuna es el componente que mayor cantidad de N aporta, en comparación con el tallo. Para facilitar una mayor descomposición del tallo de Mucuna este debe incorporarse al suelo. La fertilidad del suelo favoreció el proceso de descomposición de la Mucuna. La temperatura, la humedad del suelo y la precipitación son los variables que influyeron la tasa de descomposición de la Mucuna.

 

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