EFECTO DEL AZUFRE ELEMENTAL SOBRE EL pH Y LA SOLUBILIDAD DE ALGUNOS NUTRIMENTOS EN FOSFOCOMPOSTS

Ángel E. Marcano C., Julio C.   RodrÍguez y Mohammad Mohsin

Ángel E. Marcano C. Licenciado en Química, Universidad de Oriente (UDO), Venezuela. Profesor Asistente, Departamento de Química, Escuela de Ciencias, Núcleo Sucre, UDO. Dirección: Departamento de Química, UDO, Av. Universidad, Cumaná, Venezuela. e-mail: amarca@sucre.udo.edu.ve

Julio C. Rodríguez. Profesor Asistente, Laboratorio de Recursos Acuáticos 2, Instituto Limnológico, UDO. e-mail: juliorod85@cantv.net

Mohammad Mohsin. Ph.D. en Química de Suelos, Universidad de Londres, RU. Profesor Titular, Departamento de Química, Escuela de Ciencias, UDO. e-mail: mmoshin@sucre.udo.edu.ve

Resumen

Se determinó el efecto de las diferentes dosis de azufre elemental (Sº) sobre pH y solubilidad de algunos nutrimentos en fosfocomposts elaborados con 1kg de bora (Eichhornia crassipes), 800g de estiércol de ganado bovino, 200g de roca fosfórica (RF) y 5g de suelo sulfato ácido, utilizando como inoculante bacterias Thiobacillus sp. Se aplicaron, por duplicado, 5 tratamientos con Sº de 0,5, 10, 15 y 20g y abono control sin RF ni Sº. Tras 6 meses de incubación se determinaron las cantidades solubles de P, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Mn, Zn, NO^-₃, NH₄⁺ y SO₄^2-, el pH y la relación C/N en los abonos. Se evaluó el contenido total de los metales mencionados y de P, N, S y C. Los porcentajes totales de P y Ca fueron mayores en los fosfocomposts, mientras que las concentraciones de N, K, Mg, Fe, Cu, Mn, y Zn fueron mayores en el control (p<0,001). Los menores pH se encontraron en fosfocomposts con mayor Sº. El pH se correlacionó con la concentración de SO₄^2- (p<0,001). La relación C/N aumentó con el descenso del pH, afectando negativamente la descomposición de materia orgánica y produciendo baja solubilidad de NO3-, P y K. Se encontró asociación entre NO₃^- y pH (p<0,001). Ca, NH₄⁺, Fe y Mn fueron más solubles con el aumento de la acidez. El Zn y Mg solubles variaron entre los fosfocomposts sin relación con pH. Altos contenidos de Ca soluble en alto Sº reflejaron mayor disolución de la RF; sin embargo, el P disponible disminuyó en fosfocomposts con pH ácidos, posiblemente por su fijación con Fe y baja descomposición de materia orgánica.

Summary

The effect of addition of elementary sulphur (Sº) on the pH and solubility of some plant nutrients was studied in fosfocomposts prepared with 1kg water hyacinth (Eichhornia crassipes), 800g cow manure, 200g phosphate rock (RF) and 5g sulphate acid soil, using Thiobacillus sp bacteria as inoculum. 0, 5, 10, 15 and 20g of Sº per 2kg of composts were applied with two replicates each and a control without RF nor Sº. After a 6 month incubation, soluble P, Mg, Ca, Fe, Cu, Mn, Zn, NO₃-, NH₄⁺ and SO₄ ^2-, pH, and C/N ratio were determined, as were total content of each metal and P, N, S and C. The percentages of total P and Ca were higher in the phosphocomposts than in the control, while the concentrations of N, K, Mg, Fe, Cu, Mn and Zn were higher than in the control (p<0,001). The lowest pH value was found in the phosphocompost with highest quantity of Sº. A significant correlation exists between pH and SO42-; the relation increases with a decrease in pH affecting negatively the decomposition of organic matter and resulting in lower soluble NO3-, P and K. A positive association was found between NO₃ ^- and pH. Ca, NH₄⁺, Fe, and Mn were more soluble with increasing acidity. Soluble Zn and Mg varied significantly among the composts without relation to pH. More soluble Ca with high Sº was an indication of a higher dissolution of the added RF. However, available P diminished in the phosphocomposts with acid pH, possibly due to its immobilization with Fe and the low decomposition of the organic matter.

Resumo

Determinou-se o efeito das diferentes doses de enxofre elemental (Sº) sobre pH e solubilidade de alguns nutrimentos em fosfocomposts elaborados com 1kg de bora (Eichhornia crassipes), 800g de esterco de gado bovino, 200g de rocha fosfórica (RF) e 5g de solo sulfato ácido, utilizando como inoculante bactérias Thiobacillus sp. Aplicaram-se, por duplicado, 5 tratamentos com Sº de 0, 5; 10; 15 e 20g e abono controle sem RF nem Sº. Depois de 6 meses de incubação se determinaram as quantidades solúveis de P, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Mn, Zn, NO₃^-, NH4+ e SO₄^2-, o pH e a relação C/N nos abonos. Avaliou-se o conteúdo total dos metais mencionados e de P, N, S y C. As porcentagens totais de P e Ca foram maiores nos fosfocomposts, enquanto que as concentrações de N, K, Mg, Fe, Cu, Mn, e Zn foram maiores no controle (p<0,001). Os menores pH se encontraram em fosfocomposts com maior S°. O pH se correlacionou com a concentração de SO₄^2- (p<0,001). A relação C/N aumentou com a queda do pH, afetando negativamente a decomposição de matéria orgânica e produzindo baixa solubilidade de NO3-, P e K. Encontrou-se associação entre NO^-₃ e pH (p<0,001). Ca, NH₄⁺, Fe e Mn foram mais solúveis com o aumento da acidez. El Zn e Mg solúveis variaram entre os fosfocomposts sem relação com pH. Altos conteúdos de Ca solúveis em alto S° refletiram maior dissolução da RF; no entanto, o P disponível diminuiu em fosfocomposts com pH ácidos, possivelmente por sua fixação com Fe e baixa decomposição de matéria orgânica.

PALABRAS CLAVE / Abono / Eichhornia crassipes / Fosfocompost / Roca Fosfórica /

Recibido: 21/02/2003. Modificado: 18/08/2003. Aceptado: 20/08/2003

El uso de compost es una de las alternativas más convenientes para la incorporación de materia orgánica (MO) en el suelo, ya que durante su preparación se eliminan agentes nocivos, provenientes tanto de los residuos orgánicos como de los microorganismos que los desintegran, que pueden afectar al crecimiento de los cultivos permitiendo que la siembra se realice poco tiempo después de la aplicación del abono. El proceso de compostaje consiste en la acumulación de grandes cantidades de residuos vegetales y animales en condiciones húmedas y aeróbicas para favorecer la proliferación de hongos y bacterias que actúan sobre los desechos orgánicos (Foth, 1986). Una reorganización biológica de la fracción de carbono de la materia orgánica tiene lugar, en la que se produce la síntesis de gran parte de los compuestos orgánicos. Se ha observado que ~50% de la masa seca del material de partida se pierde, siendo en su mayor parte por pérdida de hemicelulosa y celulosa que forman parte del material de desecho original (Dalzell et al., 1991).

Según la relación C/N del material de partida, el proceso de compostaje puede durar de 3 a 6 meses. Polprasert et al. (1980) prepararon composts con C/N= 20, 30 y 40 encontrando mayor rapidez de descomposición en el compost con C/N= 30. Con valores de ~40, la velocidad de desintegración de la MO es muy baja, debido a una mayor presencia de material leñoso entre los residuos orgánicos. La descomposición de la MO implica la oxidación del carbono por organismos heterótrofos que emplean la energía de oxidación en sus organismos. Éstos consumen con relativa facilidad algunas sustancias como proteínas, almidones y celulosas, mientras que la lignina, constituyente principal del material leñoso, es atacada lentamente, por lo que pueden transcurrir varios meses, o años, para su completa transformación (Bohn et al., 1993).

En países como India y Bangladesh utilizan la bora (Eicchornia crassipes) como material para la preparación de composts, siendo una manera de controlar la alta reproducción de esta planta en los cuerpos de agua, lo que afecta la pesca, la agricultura y la salud.

En Venezuela, específicamente en Caicara del Orinoco, estado Bolívar, se emplean grandes biomasas de bora, secada naturalmente en los rebalses del río Orinoco durante la época de sequía, mezclada con estiércol de ganado y aserrín en la elaboración de composts utilizados en la horticultura (Rodríguez, 1997b). La bora es una hidrófita flotante no enraizada que crece en los remansos de ríos, agua represadas, lagos y lagunas. En las planicies de inundación del Tramo Orinoco Medio alcanza una productividad de 18g·m²·día^-1 duplicando su número cada 7 días (Rodríguez, 1994).

Parra y Hortenstine (1976) señalaron que a pesar de los buenos resultados obtenidos en la aplicación de la bora como abono, su bajo contenido de nutrimentos, como N y P, la limitan como fuente elemental para procurar la rápida producción agrícola. Dalzell et al. (1991) refieren estas limitaciones en los abonos orgánicos, sugiriendo el uso de fertilizantes nitrogenados, fosfatados y potásicos. Los dos primeros, además de ayudar a incrementar los nutrimentos, contribuyen a la descomposición de la MO en el proceso de compostaje.

El uso de roca fosfórica (RF) en la elaboración de fosfocomposts se ha estudiado debido a su bajo costo y, sobre todo, porque se cree que la actividad bioquímica que se produce durante la descomposición de la MO hace más soluble el fosfato contenido en la RF. Se supone que los ácidos orgánicos y quelatos generados en este proceso actúan sobre la apatita de la RF, y que los ácidos húmicos promueven la solubilización del P al complejar el Ca del polifosfato (Aguirre, 1967; Mishra y Tauro, 1983).

Para lograr una mayor disolución de la fosforita, la RF ha sido mezclada con diversas sustancias, tales como fertilizantes nitrogenados y fosfatados, ácidos orgánicos, ácidos minerales como el sulfúrico y fosfórico, azufre elemental (Sº) y azufre inoculado con bacteria del genero Thiobacillus (biofertilizante PHS). También se ha incorporado RF en la preparación de abonos, con el mismo fin y para incrementar el P en los composts (Drake, 1964; Moreno, 1991).

La utilización de Thiobacillus sp. y Sº en la disolución de la RF se basa en la capacidad de estos microorganismos para transformar el So en SO₄ ^2-, produciendo protones que acidulan el medio (Harrison, 1984). Esto a su vez favorece la disolución de la RF, haciéndose disponible el fosfato (León et al., 1986).

Una de las primeras investigaciones realizadas con esa bacteria para aumentar la disponibilidad del P de las RF, fue la de Lipman et al. (1916), quienes prepararon composts con RF, S en polvo y tres suelos diferentes. Los resultados mostraron un aumento de la acidez en los composts estudiados, siendo mayor para la mezcla con suelo orgánico. Igualmente observaron un incremento del P soluble para todas las mezclas que contenían S en polvo. Kittams y Attoe (1965) estudiaron los factores que afectan la tasa de oxidación del S y la solubilidad del P, en mezcla de RF y S, encontrando un incremento del P al disminuir el tamaño de la partícula de RF triturada y un mayor aumento de P con la relación 1:1 de RF y S.

Marcano et al. (1999) usaron la bora en la preparación de abonos orgánicos-fosfatados con RF como fuente de P, con el fin de incrementar la disolución de la fosforita. Sin embargo, la reactividad básica de los composts desfavoreció el proceso de disolución.

En el presente trabajo se determinó el efecto de la adición de So en el pH, en la disolución de una RF y en el comportamiento de algunos macro y micro nutrimentos totales y solubles en los diferentes composts elaborados.

Materiales y Métodos

La bora y estiércol de ganado bovino para la elaboración de los fosfocomposts fueron suministrados por el Laboratorio de Recursos Acuáticos del Instituto Limnológico de la Universidad de Oriente, Caicara del Orinoco, Estado Bolívar, Venezuela. La bora, secada naturalmente, fue recolectada en época de sequía en las márgenes de la laguna de Castillero, un rebalse del río Orinoco al sudeste de la población de Caicara del Orinoco, y picada en pedazos de 2,5cm utilizando un molino a martillo DPM-4. El estiércol fue obtenido desmenuzado en los corrales de los hatos y/o fundos ganaderos de la localidad.

Como fuente de P se utilizó roca forfórica (RF) molida proveniente del Municipio de San Joaquin de Navay, estado Táchira, triturada nuevamente y pasada por un tamiz de 250µm para obtener un producto más fino. Esta RF, según un estudio geológico evaluativo (Fosfasuroeste, 1982) tiene un contenido promedio de fosfato (P₂O₅) de 17,75%.

El suelo sulfato ácido (SSA) empleado provino de Varadero, estado Monagas, y fue proporcionado por INTEVEP. Según determinaciones realizadas en esa institución, este suelo presenta una concentración de 600mg/kg de SO₄ ^2- y una cantidad de bacteria sulfato reductoras de ~10² bact/g suelo.

En recipientes plásticos de 30cm de diámetro y 38cm de largo, se elaboraron cinco abonos orgánicos fosfatados, por duplicado, mezclándose 1kg de bora, 800g de estiércol de ganado y 200g de RF para obtener 2kg de mezcla con una relación de masas de 5:4:1. A la mezcla se agregaron dosis de 0, 5, 10, 15 y 20g de azufre elemental (Sº) para obtener 5 tratamientos, F₁, F₂, F₃, F₄ y F₅, respectivamente. A cada una de las mezclas se agregaron 5g de SSA como inoculante de bacterias Thiobacillus sp. Como control se preparó un compost sin RF (1kg de bora, 800g de estiércol y 5g de suelo sulfato ácido).

A cada mezcla se le añadió agua destilada en cantidad suficiente para favorecer el desarrollo de los microorganismos y promover las reacciones químicas. La humedad se mantuvo en un 60% y se cuantificó gravimétricamente durante el periodo de incubación, que tuvo una duración de 6 meses. Las preparaciones fueron removiéndose cada semana para permitir su aeración.

Al finalizar el compostaje los fosfocomposts se dejaron al aire libre hasta que su humedad disminuyera a 10%, y posteriormente se determinaron las cantidades disponibles de P e intercambiables de NH₄+, NO₃–, K, Mg, Ca, Fe, Mn, Zn, Cu SO₄ ^2–, así como el pH y la relación C/N. También se evaluaron los contenidos totales de P, N, Ca, S y C, tanto en los composts elaborados como en la bora, el estiércol y la RF.

El pH de los materiales de la mezcla inicial y de los composts se determinó en agua y en solución 1mol/l de KCl, en relación 1,0:2,5 con un pH-metro electrónico digital Corning 140. La extracción del P disponible se realizó según Bray y Kurtz (1945) y se determinó colorimétricamente de acuerdo a Murphy y Riley (1962). Ca, Mg y K se extrajeron con acetato de amonio (Chapman y Pratt, 1961), y Fe, Mn, Zn y Cu con una solución de DTPA (Lindsay y Norwell, 1978). El K se evaluó por emisión de llama y los demás elementos por absorción atómica, empleando en ambos casos un espectrofotómetro Perkin Elmer 3100.

Para cuantificar el contenido total de P, Ca, K, Mg Fe, Mn, Zn y Cu se realizó digestión de 1g de muestra usando una mezcla de HNO₃, H₂SO₄ y HClO₄ (Jackson, 1964) y luego se determinó el P colorimétricamente, según el método de Barton (Jackson, 1964). Los demás elementos se evaluaron con las mismas técnicas empleadas para sus formas solubles. El NO₃– se determinó colorimetricamente mediante la formación del ácido nitrofenoldisulfónico (Jackson, 1964). El NH₄⁺ y el N total se midieron según Bremner (1965). El SO₄ ^2– se determinó turbidimetricamente (FONAIAP, 1990) y el S total gravimetricamente (Chapman y Pratt, 1961), ambas a través de la formación de BaSO₄. El C orgánico se determinó colorimétricamente (FONAIAP, 1990).

Los datos fueron procesados estadísticamente mediante análisis de varianza simple (Modelo I, con réplicas) utilizando un paquete estadístico software SGPLUS, que también incluye la comparación de los promedios significativos según el procedimiento de la prueba Duncan (P<0,05). Utilizando este mismo programa estadístico, se aplicó un análisis de correlación entre las cantidades solubles de los nutrimentos y el pH. En los casos donde se encontraron correlaciones significativas se realizó un análisis de regresión simple para determinar la relación de dependencia entre las variables.

Resultados y Discusión

Análisis químico de la bora, el estiércol y la RF de Navay

En la Tabla I se presenta el contenido total de los elementos analizados en bora, estiércol y roca fosfórica de Navay (RF). En la bora previamente secada, K y Ca son los nutrimentos encontrados en mayor cantidad. El K es un macronutrimento que generalmente se encuentra con valores mayores al 3% en plantas de bora, razón por la que Finlow y McLean (1917; citado por Véliz, 1986) la recomendaron como fuente de este elemento. El P y N se encontraron en bajos porcentajes, tal vez por la baja concentración de estos elementos en la laguna de Castillero, donde fueron recolectadas las muestras. En las zonas de cobertura de bora definidas como pelágicas, central y litoral en la misma laguna, Rodríguez y Betancourt (1999) encontraron concentraciones (%) de N entre 1,24 y 21,72x10^-5 y de P entre 0,23 y 2,48x10^-5.

Las concentraciones de los microelementos Cu, Zn, Mn y Fe en la bora (Tabla I) estuvieron dentro de los rangos reportados por Boyd y Vickers (1971), Parra y Hortenstine (1976), Wolverton (1979) y Rodríguez (1997a y b), con excepción del Mn, cuya concentración fue mayor que la reportada por estos autores. Rodríguez y Betancourt (1999) encontraron altas concentraciones de Fe y Mn en el agua de la laguna, con valores entre 0,62 y 13,16mg/l para el Fe, y entre 0,025 y 0,504mg/l para el Mn. Tomando en cuenta la elevada capacidad de absorción de nutrimentos de la bora (Finlow y McLean, 1917; citado por Véliz, 1986) se podría asumir que la alta concentración de Mn en la laguna Castillero contribuyó al alto contenido de este elemento en el tejido de las plantas.

Los contenidos de los elementos estudiados, pH y relación C/N para el estiércol aparecen en la Tabla I. Se observó una ligera reactividad básica al medir el pH. El estiércol es muy empleado en la elaboración de composts por la cantidad de nutrimentos solubles que contiene, principalmente P y N. Además posee abundante flora bacteriana que favorece al proceso de descomposición de la materia orgánica (MO; Dalzell et al., 1991), lo que explica la relación C/N de 11,0 encontrada.

La RF finamente molida (Tabla I) presentó 10,44% de P (23,92% como P₂O₅), 9,85% de Ca (13,79% como CaO) y 41,67% de SiO₂, siendo éstos los elementos con mayor porcentaje. Resultó ser ligeramente básica en medio acuoso y levemente ácida en solución de KCl. El Fe y el Na se presentaron con valores de 0,45% (0,64% como Fe₂O₃) y 0,10% (0,13% como Na₂0), respectivamente. El resto de los elementos determinados (Cu, Mn, Zn y Mg) estuvieron presentes en menor concentración. Resultados diferentes a los datos encontrados en este trabajo han sido reportados por Sánchez (1992), quien encontró un 21,84% de P₂O₄, 12,97% de CaO y 36,15% de SiO₂. Las diferentes composiciones elementales encontradas para una misma RF son producto de la variabilidad vertical y horizontal de las vetas de la fosforita en la propia mina (Casanova, 1991).

Análisis químico de los fosfocomposts

Macroelementos totales

Tanto en el control como en los diferentes fosfocomposts elaborados (Tabla II) el N se encontró entre 1,20 y 1,45%, determinándose diferencias significativas entre ellos (p<0,001). La prueba Duncan (p<0,05) realizada a posteriori (ap) diferenció al control de los fosfocomposts como el de mayor promedio de N. En comparación con los otros fosfocomposts, F₁ tuvo el mayor promedio de concentración, destacándose también el F₃; mientras que F₂, F₄ y F₅ presentaron los más bajos porcentajes de N total.

La concentración de P varió entre 0,21 y 1,57%, tanto en los fosfocomposts como en el control, existiendo diferencias significativas (p<0,001). F₂ y F₃ presentaron los mayores contenidos de P. F₁, F₅ y F₄ presentaron valores moderadamente menores; mientras que el control tuvo menor contenido de P (prueba ap de Duncan, p<0,05).

El contenido de K entre los fosfocomposts y el control, que presentó el mayor porcentaje, se diferenció significativamente (p<0,001). F₁, F₃ y F₅ tuvieron porcentajes significativamente moderados; mientras que F₄ y F₂ presentaron menor contenido de K (prueba ap de Duncan, p<0,05).

La concentración de Ca presentó variaciones significativas (p<0,001) entre los fosfocomposts y el control (Tabla II). La prueba ap de Duncan (p<0,05) mostró que F₄, F₂ y F₁ se diferenciaron como los de mayor concentración, mientras que en C se determinó el más bajo porcentaje.

Se determinaron diferencias significativas entre los contenidos de Mg de los fosfocomposts (p<0,001). Los valores promedios obtenidos en F₂, F₃, F₄ y F₅ se diferenciaron como los de menor concentración mientras que F₁ y C presentaron los mayores promedios (prueba ap de Duncan, p<0,05).

En el compost control las concentraciones de N, K y Mg fueron más elevadas, debido a que en los fosfocomposts se produjeron diluciones por la incorporación de la RF, mientras que en las mezclas fosfatadas los niveles de P y Ca fueron más altos debido a los mayores porcentaje de estos elementos (10,44 y 9,25%, respectivamente) en la RF. A pesar de que las mezclas se prepararon con la misma relación de bora, estiércol, SSA y RF, la composición de macroelementos en los fosfocomposts varió ligeramente. Son raros los sistemas naturales con homogeneidad en la distribución de los elementos. Los nutrimentos se distribuyen de manera desigual en la planta de bora. Fe, S y Cu tienden a concentrarse en la raíz, mientras que P, Mg y N lo hacen en el tejido foliar (Wolverton y McDonald, 1979; Rodríguez, 1997a). Igual cosa ocurre en muestras minerales, cuya composición estructural puede variar en una misma roca.

Microelementos totales

Existen diferencias significativas (p<0,01) entre los promedios de las concentraciones de Fe (Tabla II). La prueba ap de Duncan (p<0,05) distinguió al control de los fosfocomposts, como el de mayor promedio. Los porcentajes totales de Mn oscilaron entre 0,16 y 0,19%, evidenciándose diferencias significativas (p<0,001).

Se encontraron diferencias significativas (p<0,001) en el contenido de Zn y de Cu entre los composts elaborados (Tabla II). El control tuvo las mayores concentraciones de estos dos elementos diferenciándose de los fosfocomposts, los cuales presentaron los menores porcentajes.

El porcentaje de S varió significativamente entre los composts (p<0,001), observándose un crecimiento en el orden: F₁, C, F₂, F₃, F₄ y F₅ (prueba ap de Duncan, p<0,05). Esto se debe a que las dosis de So fue incrementándose en la secuencia 0, 5, 10, 15, 20g en los fosfocomposts (Tabla II).

Con excepción del S, el contenido de Fe, Mn, Zn y Cu fue menor en los fosfocomposts, debido a la dilución que se produjo por la adición de la RF.

pH

En el control y en F₁, el pH en solución de KCl fue ligeramente básico (Tabla II), mientras que los otros fosfocomposts mostraron pH ácido en el orden de incremento de la dosis de Sº, habiendo diferencias significativas (p<0,001) entre ellos. La prueba ap de Duncan (p<0,05) diferenció a C y F₁ como los composts con mayor pH, mientras que F₂, F₃, F₄ y F₅ se diferenciaron significativamente entre ellos.

Las determinaciones de pH en agua también mostraron aumento de la acidez a medida que los composts contenían más Sº, encontrándose valores de pH ligeramente más elevados que en la solución salina. Se determinaron diferencias significativas (p<0,001) en los promedios de pH entre los composts, separándose cada tratamiento como un grupo diferente (prueba ap de Duncan, p<0,05).

La pequeña diferencia entre los valores de pH en solución de KCl y en agua es consecuencia del intercambio catiónico que se produce entre el K⁺ de la solución salina y el H⁺ retenido en los centros negativos de la MO. Ni la solvatación, ni la vigorosa agitación de la muestra, en agua, logran desprender la pequeña fracción de H⁺ que se halla fuertemente atrapada en el sustrato orgánico. Solo a través del intercambio catiónico se libera el H⁺, que al pasar a la solución disminuye ligeramente el pH (Bohn et al., 1993). El H⁺ intercambiable en la MO se encuentra asociado principalmente con los grupos carboxilo, que se encuentran en valores relativamente altos en comparación a los retenidos en los suelos (Casanova, 1991).

En este trabajo se logró descender el pH en los composts con la adición de Sº y la incorporación del SSA como inóculo de bacteria Thiobacillus sp., lo cual indica la posible formación de H₂SO₄, producto de la transformación del Sº. La oxidación de los compuestos con S ha sido estudiada por décadas; sin embargo, los mecanismos involucrados no son suficientemente conocidos. No obstante, los estudios sobre el metabolismo de Thiobacillus sp., que promueve la oxidación de los compuestos de S inorgánico, indican que la transferencia de electrones a través de varias proteínas redox es responsable de la oxidación del S inorgánico (Kelly y Harrison, 1989).

Carbono orgánico

En la Tabla II se aprecian variaciones en el porcentaje de carbono entre los composts en un rango entre 13,44 y 18,17%. Se encontró diferencia significativa entre los composts (p<0,001). La prueba de Duncan ap (p<0,05) no diferenció estadísticamente los contenidos de C entre los fosfocomposts F₃ y F₄. En el control se determinó un valor superior a los de F₁ y F₂, mientras que F₅ presentó el valor más alto de todos.

Es posible que el mayor porcentaje de C en el control, en comparación a F₁ y F₂, sea producto de la dilución producida por la adición de RF. Asimismo, el aumento de C en los tratamientos con Sº pudo ser resultado del incremento de la acidez, al provocar una disminución en la descomposición de la MO. En este proceso, el C orgánico disminuye debido a su oxidación por acción de los microorganismos (Dalzell et al., 1991). Varios estudios han indicado que la acidificación experimental puede causar daño en la biota del suelo (Bååth et al., 1980), reduciendo la mineralización del C, al menos temporalmente. Persson et al. (1989) al determinar el efecto de la acidificación y el encalamiento de suelos húmicos sobre la mineralización del C y N, y sobre la actividad de los organismos, observaron en los suelos acidificados una reducción de la mineralización del C, debido al descenso en las actividades de los microorganismos y por el decrecimiento de la biomasa de hongos y nemátodos. Casanova (1991) concluyó que la mejor actividad bacteriana se produce a pH neutros o ligeramente alcalinos, mientras que las condiciones ácidas tienden a reducir su población. De acuerdo con esto, el aumento de acidez en los fosfocomposts elaborados en este trabajo podría haber producido decrecimiento de bacterias y hongos, sobreviviendo aquellas resistentes al pH bajo, como lo es Thiobacillus sp. Esto a su vez habría provocado una disminución en la actividad de los microorganismos, reduciendo la velocidad descomposición del material orgánico en los fosfocomposts con pH ácido.

Relación C/N

En el Tabla II se aprecian las variaciones de la relación C/N entre los compost, que fueron significativas (p<0,001), teniendo F₁ el indice más bajo. Valores moderadamente más altos se lograron en C, F₂, F₃ y F₄, mientras que el mayor índice fue el de F₅ (prueba de Duncan ap, p<0,05).

El control y F₁ alcanzaron diferentes relaciones C/N a pesar de que no contenían Sº. F₁ presentó la mayor descomposición del componente orgánico, posiblemente por el aporte de P soluble proveniente de RF. Las bacterias heterótrofas obtienen energía para su crecimiento y mantenimiento mediante la oxidación del C orgánico, pero también utilizan N y P con el mismo propósito (Dalzell et al,. 1991). Es posible que la alta disponibilidad del P en F₁ produjera un incremento de la microflora, causando mejor descomposición de la MO que en el control.

El grado de descomposición de MO fue menor a medida que se incorporó mayor cantidad de Sº. F₅, que contenía la dosis más alta de Sº presentó a su vez mayor relación C/N, indicando que en esta mezcla ocurrió una menor descomposición de MO, por su elevada acidez, lo que pudo haber afectado negativamente al crecimiento de hongos y bacterias.

Ión sulfato intercambiable

En la Figura 1 se observa un aumento en la formación de SO42- con el incremento de la dosis de Sº en los composts, diferenciándose los valores más bajos de SO₄ ^2- en los abonos sin Sº (control y F₁), mientras que los fosfocomposts F₂, F₃, F₄ y F₅ presentaron concentraciones significativamente diferentes (prueba de Duncan ap, p<0,05).

Se determinó una asociación negativa (p<0,05) y una relación altamente significativa (p<0,001) entre el pH y la concentración de sulfato en los abonos (Tablas III y IV, respectivamente). Esto indica que el descenso del pH fue debido a la formación de SO4 ^2-, el cual se produjo por la oxidación del Sº en F₂, F₃, F₄ y F₅, obteniéndose mayores cantidades de SO₄ ^2- que en el control y F₁. Así mismo, la disminución del pH entre los tratamientos con distintas dosis de Sº, es producto del aumento de la formación de SO42-, con la consecuente producción de H₂SO₄.

Iones amonio y nitrato intercambiables

Los valores del NH₄ ⁺ y NO₃ ^- solubles (Figura 1) oscilaron entre 118,53 y 589,70mg/kg y entre 333,28 y 963,26mg/kg, respectivamente, diferenciándose significativamente sus promedios entre los composts (p<0,001). La prueba de Duncan ap (p<0,05) diferenció a F₅ como el de mayor promedio de NH4+, y al control y F₁ con las menores concentraciones, mientras que los mayores contenidos de NO₃ ^- se determinaron en el control y F₁, y el menor promedio en F₅ (333,22mg/kg). La concentración de NH₄ ⁺ en los composts disminuyó potencialmente (p<0,05) con el aumento del pH (Tabla IV), al contrario del contenido de NO₃ ^-, que se incrementó proporcionalmente con el pH (p<0,05; Tabla IV). Se encontró una correlación negativa significativa (p<0,001) entre NH₄ ⁺ y NO₃ ^- indicando una asociación entre las solubilidades de estos macronutrimentos (Tabla III).

La mineralización del N es un proceso en donde las proteínas, y principalmente los aminoácidos, de la MO son llevadas a formas inorgánicas nitrogenadas, tales como NH₄ ⁺, NO₂ ^- , NO₃ ^- y N₂. La amonificación comprende el primer proceso de transformación del N orgánico hasta la formación de NH₄ ⁺. La nitrificación procede posteriormente y consiste en la oxidación del NH₄ ⁺ a NO₃ ^-, pasando previamente a NO₂ ^-, procesos en donde se ven involucradas principalmente las bacterias Nitrosomona y Nitrobacter (Fassbender, 1987). Bohn et al. (1993) señalan que el pH tiene gran efecto sobre la mineralización del N, puesto que el NH4+ tiende a acumularse más en el suelo a pH <6, pues el proceso de nitrificación es lento. Esto se debe a que los microorganismos que transforman al N orgánico dependen menos del pH del suelo que aquellos nitrificadores (Nitrosomona y Nitrobacter). Esto explica el descenso del NO3- y el aumento del NH₄ ⁺ en los composts elaborados, y la alta correlación de estas dos especie químicas con el pH.

En F1 se produjo un mayor proceso de oxidación del NH₄ ⁺ que en el control, debido a un incremento de NO₃ ^-. Montoya y Araujo (1990) indicaron que un elevado contenido de Ca y P en el medio favorece la mineralización del N a pH cercano o ligeramente superior a 7, ya que el nivel de ciertos nutrimentos puede limitar el crecimiento de microorganismos y la tasa de mineralización del N. Los mismos autores han observado, en zonas volcánicas de Colombia, que las aplicaciones de P aumentan la mineralización del N. Por ello se piensa que el contenido superior de Ca y P soluble en F₁ contribuyó a una mayor oxidación del NH₄ ⁺ por el aumento de la actividad de la microflora bacteriana.

Fósforo y calcio solubles

Se determinaron diferencias significativas (p<0,001) en el contenido de P soluble entre los composts. El control, F₂ y F₃ presentaron las menores concentraciones de P soluble. F₄ y F₅ presentaron valores estadísticamente semejantes; mientras que F₁ logró la más alta disponibilidad de P, siendo este último el único abono fosfatado que no contenía Sº (prueba de Duncan ap, p<0,05; Figura 1). El Ca presentó diferencias significativas (p<0,001) entre los composts (Figura 2). El abono control tuvo el más bajo porcentaje de Ca, mientras que los mayores valores de Ca soluble se encontraron en F₄ y F₅. F₁, F₂ y F₃ presentaron valores moderados, diferenciándose entre ellos (prueba de Duncan ap, p<0,05).

El Ca se asoció negativamente (p<0,001) con el pH (Tabla III), observándose un decrecimiento de su concentración con el aumento del pH (p<0,05; Tabla IV). La relación proporcional significativa entre el Ca y el pH indica que hubo disolución de la RF. Sin embargo, el P soluble no mostró esa tendencia. Posiblemente a bajos pH se produce un efecto desfavorable sobre la mineralización del P proveniente de la MO. El bajo pH en los suelos produce la fijación e inmovilización del P por la presencia de los iones Al⁺³ y Fe⁺³, con los que reacciona formando compuestos insolubles (Casanova, 1991). Aunque en el presente trabajo no se midió Al, la solubilidad del Fe cuantificado en los composts mostró un incremento en relación con el pH. Es posible que parte del P haya sido inmovilizado al reaccionar con el Fe.

En este estudio sobre el efecto de la acidificación de los composts sobre la disolución de la RF proveniente de Navay, el P y el Ca pueden informar acerca del proceso de disolución de la RF, ya que estos dos elementos son producto de la reacción de la fosforita. Tomando en cuenta al Ca como indicador de la disolución de la RF, se observa (Figura 2) que en F₄ y F₅ se produjo una mayor disolución de la RF. El pH en estos dos fosfocomposts fue de 5,26 y 4,25, respectivamente, por lo que el pH óptimo para una mayor disolución de la RF utilizada estaría entre estos dos valores.

Potasio soluble

Se determinaron diferencias significativas en las concentraciones de K soluble entre los composts (p<0,001). El control y F₁, que no contenían Sº, mostraron los mayores porcentajes, mientras que contenidos menores de K se encontraron en F₄ y F₅, con las mayores dosis de Sº. Valores moderados se obtuvieron en F₂ y F₃ (prueba de Duncan ap, p<0,05; Figura 2). La variación del porcentaje entre el control y F₁ posiblemente se deba a la dilución producida en F₁ al agregar RF.

El K se asoció positivamente con el pH (p<0,001; Tabla III), observándose una relación proporcional de este elemento con el descenso del pH (p<0,05; Tabla IV).

K y Ca fueron los elementos solubles que se presentaron en mayores cantidades en los composts, debido a los altos porcentajes totales en las mezclas y a sus bajas asociaciones con la MO. Dalzell et al. (1991) señalan que el leve descenso del K soluble que se produce con el aumento de la acidez en los fosfocomposts, quizás se deba a la disminución de la desintegración de la MO en los abonos. Marcano (1996) observó que aproximadamente el 70% del K total se hace disponible después del proceso de compostaje. En este trabajo se determinó que aproximadamente el 62% de K total pasó a la forma soluble.

Magnesio soluble

En la Figura 2 se observa variaciones significativas en la solubilidad del Mg entre los composts (p<0,001), diferenciándose a los abonos F₂ y F₅ con los valores más bajos. Los porcentajes de F₁, F₃ y F₄ tampoco se diferenciaron entre si, presentando porcentajes moderados, mientras que el control presentó el mayor contenido de Mg soluble (prueba de Duncan ap, p<0,05).

Al igual que K y Ca, el Mg mostró una alta solubilidad, debido a su movilidad en el tejido vegetal; sin embargo el Mg forma parte de la clorofila, lo que lo hace más difícil de ser liberado en el proceso de descomposición que en el caso de K y Ca (Montoya y Araujo, 1990; Casanova, 1991; Bohn, et al. 1993).

Hierro y manganeso solubles

En la Figura 3 se presenta el comportamiento del Fe y el Mn ante diferentes dosis de Sº en los composts. Se observa que la solubilidad de ambos aumenta significativamente (p<0,001) con el incremento de Sº. Las cantidades solubles de Fe oscilaron entre 197,3 y 729,4mg/kg, diferenciándose significativamente (prueba Duncan ap, p<0,05). F₁ tuvo la menor concentración y F₅ el valor más alto. Las concentraciones de Mn soluble variaron entre 110,4 y 961,9mg/kg, encontrándose diferencias significativas (p<0,001). F₁ y F₅ tuvieron la menor y mayor cantidad de Mn soluble, respectivamente. El control, F₂, F₃ y F₄ alcanzaron valores moderados. Tanto Mn como Fe se correlacionaron negativamente con el pH (p<0,001; Tabla III). El análisis de regresión lineal demostró un efecto significativo del pH sobre la solubilidad del Fe (p<0,05), observándose el incremento de este elemento a medida que aumenta la acidez en los composts (Tabla IV). El Mn también aumenta su solubilidad al bajar el pH, pero de forma exponencial (p<0,05). El incremento de Mn soluble es pronunciado a pH <6 (Tabla IV).

El Fe es un componente precursor de la molécula de clorofila y activa muchas reacciones dentro del tejido vegetal. Su solubilidad depende altamente del pH, incrementándose a medida que aumenta la acidez del suelo. A pH >7 su disponibilidad para las plantas se encuentra limitada en presencia de CaCO₃ libre en el medio (Mortvedt, 1979; Casanova; 1991). Posiblemente, la baja solubilidad de Fe en F₁, en comparación con el control, se deba a su dilución por la adición de RF y a la presencia de CaCO₃ proveniente de la misma fuente. El aumento de la solubilidad es consecuencia del incremento de la acidez, que causa la oxidación del Fe, generando Fe³⁺. Es posible que este ión no se halla inmovilizado en presencia de Sº debido a su fijación en los centros de carga negativa de la MO en los composts. Asimismo, la existencia de bacterias T. ferro-oxidantes en medio ácido produce la oxidación del Fe y conlleva a la formación de FeSO₄ y H₂SO₄ (Espejo et al., 1988). El FeSO₄ es soluble en medio acuoso, por lo que a ello podría deberse el aumento de solubilidad de Fe en las mezclas ácidas. Aunque no se determinó la presencia de FeSO₄ en el SSA utilizado, en los suelos ácidos inundados, ricos en compuesto de S, siempre están presentes las bacterias T. ferro-oxidantes y T. tio-oxidantes (Ford y Mitchell, 1990). El Mn, al igual que el Fe, es inmovil en el tejido vegetal y aumenta su solubilidad en el suelo al decrecer el pH, especialmente cuando éste es <6; por ello su concentración aumenta de manera exponencial con el incremento de la acidez (Mortvedt, 1979).

Zinc soluble

La solubilidad del Zn varió significativamente entre los composts (Figura 3). El control tuvo la mayor concentración; mientras que F₁ presentó el menor contenido. F₂, F₅, F₃ y F₄ presentaron valores moderados (Prueba de Duncan ap, p<0,05).

La solubilidad del Zn varía con el pH, disminuyendo con el aumento de la alcalinidad del suelo e incrementándose con la acidez (Bohn et al., 1993). El control y F₁, con pH ligeramente básicos, mostraron una gran diferencia entre las cantidades solubles de Zn, siendo posible que la adición de la RF en F₁ haya tenido que ver con este resultado. La solubilidad del Zn disminuye a pH >7 en presencia de CaCO₃, y las elevadas aplicaciones P y altos niveles de Fe y Mn producen limitaciones de disponibilidad de Zn para las plantas (Casanova, 1991; Bohn, et al. 1993). Sánchez (1992) encontró que la RF de Navay contiene 3,91% de carbonatos, en su gran mayoría en forma de CaCO₃, ya que el resto de los metales en la fosforita están en cantidades muy pequeñas (Tabla I). Es posible que la reactividad básica, la presencia de CaCO₃ y la alta disponibilidad de P en F₁ (Figura 1), redujeran la cantidad de Zn. En F₂, F₃, F₄ y F₅ se produjeron aumentos significativos del Zn (Figura 3), quizás debido al aumento de la acidez. Tanto Zn como Fe y Mn, aumentan su solubilidad en medio ácido (Casanova, 1991). En este trabajo, los valores de Zn no superaron a los obtenidos en el control. En el compost con menor pH (F5) se observó una baja solubilidad del Zn, cuya concentración fue similar a la encontrada en F₃. Esta disminución de la solubilidad pudo ser ocasionada por la alta cantidad de Fe y Mn soluble en F₅, ya que la presencia de estos dos elementos afecta la solubilidad del Zn.

Cobre soluble

El Cu soluble fue el micronutrimento encontrado en menor cantidad en los composts. Dicha cantidad disminuyó progresivamente desde el fosfocompost con menor contenido de Sº hasta el de mayor proporción (Figura 3). Se observó una disminución de este elemento al descender el pH (Tabla IV).

Se determinó diferencias significativas en el contenido de Cu entre los composts (p<0,001), observándose cuatro grupos de valores promedio en orden creciente: F₁ y F₂; F₂, F₃ y C; F₃ y F₄; y F₄ y F₅ (prueba de Duncan ap, p<0,05; Figura 3).

A pH ácido el Cu se hace más soluble porque se ioniza formando Cu²⁺. De acuerdo a los resultados obtenidos, la disminución del pH no incrementó la cantidad de Cu soluble; por el contrario, tendió a disminuir. En las plantas, el Cu es uno de los elementos menos móviles por estar ligado a varias enzimas. Está involucrado en el proceso de fotosíntesis y en la formación de clorofila (Montoya y Araujo, 1990). Por la alta asociación del Cu en el tejido vegetal, es posible que la disminución de la descomposición de la MO por la disminución del pH contribuyera al descenso de la solubilidad del Cu.

Conclusiones

- En los fosfocomposts se encontraron los mayores porcentajes totales de P y Ca, mientras que los de N, K, Mg, Fe, Mn, Zn y Cu total fueron mayores en el compost control.

- La producción de SO₄ ^- se correlaciona negativamente con el pH, incrementándose la acidez en los fosfocomposts por efecto del Sº.

- Con la disminución del pH se incrementó la relación C/N y las cantidades de los nutrimentos NH₄ ⁺, Cu, Fe y Mn, mientras que el contenido de NO₃ ^- disminuyó. El Mg no presentó relación significativa.

- En F₄ y F₅ tuvo lugar la mayor disolución de la roca fosfórica, a pH <5,25.

- El contenido de P soluble disminuyó en los fosfocomposts con reactividad ácida; mientras que en aquellos con reactividad básica, la cantidad de éste macronutrimento fue mayor.

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