Introducción

 

]]> El desarrollo de la agricultura en los últimos años ha estado condicionado por una producción cada vez más intensa, con el uso indiscriminado de fertilizantes, plaguicidas, además de prácticas de manejo que han propiciado pérdida de la fertilidad, la erosión y contaminación del suelo (Mogollón et al., 2014). Una de las formas de contaminación dentro del ámbito de los suelos tiene que ver con procesos de empobrecimiento asociados a la salinización y sodificación, lo cual consiste en la acumulación de sales en la capa arable del suelo que causan efectos negativos sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del mismo ( Mogollón et al., 2010). Las áreas de suelo degradadas por problemas de sales y sodio están ampliamente distribuidas en el mundo, pero cobran mayor importancia, las ubicadas en las zonas áridas y semiáridas que se han abierto a la agricultura intensiva. En estos términos, se puede indicar que en la zona semiárida del estado Falcón, viene ocurriendo un proceso de degradación continua de la tierra, debido a la predominancia de sistemas agrícolas inapropiados, lo que ha traído consigo problemas de salinización del suelo.

 

Una de las zonas agrícolas más afectadas por este tipo de degradación química, es el sector conocido como El Cebollal de Coro, que durante la década de 1970 ubicó a Falcón dentro de los tres principales estados productores de hortalizas de pisos bajos a nivel nacional, con rendimientos superiores al promedio nacional (Rodríguez et al., 2009).

 

Una  de  las  alternativas  para  la  recuperación de  suelos  salinizados  está  basada  en  la  evaluación de enmiendas y abonos orgánicos como remediadores de la salinidad. En suelos agrícolas salinizados, la utilización del vermicompost como una enmienda orgánica podría ayudar a reducir algunos problemas asociados con el uso de fertilizantes inorgánicos tradicionales, tales como las pérdidas excesivas de nutrientes por lavado, además del estrés a las plantas inducido por la salinidad del suelo (Saranraj y Stella, 2012).

 

La recuperación y mejora en las propiedades químicas y biológicas de los suelos degradados en zonas semiáridas con la aplicación de enmiendas orgánicas como el vermicompost, está relacionada a la  regeneración de los ciclos de los nutrientes (Clark et al., 2007). El aumento de la calidad y el valor de la producción agrícola con la aplicación de vermicompost se suele medir en términos de su contribución al suministro de nutrientes y la fertilidad del mismo. Sin embargo, también pueden tener efectos significativos en las propiedades microbiológicas y químicas del suelo, que han sido indirectamente responsables del mejoramiento y del crecimiento de los cultivos (Hernández-Araujo et al., 2013), y de la biorrecuperación de los suelos contaminados (Park et al., 2011).

 

El trabajo planteado tuvo como objetivo determinar el efecto de la incorporación de un vermicompost sobre el carbono orgánico, y la actividad biológica del suelo, evaluada a través del carbono de la biomasa microbiana, la actividad ureásica y el índice del carbono potencialmente disponible como sustrato, en un suelo salino-sódico, en condiciones controladas de laboratorio.

 

]]> Materiales y Métodos

 

El área de estudio es conocida como “El Cebollal” y comprende una superficie de 5.386 ha. Políticamente se ubica en las parroquias Santa Ana y San Antonio del municipio autónomo Miranda, en el estado Falcón, al Norte de la ciudad de Coro, en Venezuela. El área seleccionada para el estudio presenta las condiciones climáticas propias de las regiones costeras semiáridas del país, incluidas en la formación Monte Espinoso Tropical (Ewel et al., 1976). El clima se caracteriza por presentar temperaturas relativamente altas durante casi todo el año, bajas precipitaciones concentradas en los últimos meses del año y evapotranspiración potencial anual que supera de 4-8 veces la precipitación.

 

Se seleccionaron suelos pertenecientes a la serie El Jebe, la cual está conformada por aproximadamente 500 ha y clasificada como Typic Haplargids, de textura predominantemente arcillosa y altos contenidos de sales (Rodríguez et al., 2009). Las muestras de suelo fueron tomadas en la finca Los Hurtado, específicamente en las coordenadas 11º21’57” N y 69°46’14” W.  Se seleccionó un lote de aproximadamente 1 ha y se realizó un muestreo aleatorizado para tomar 15 muestras alteradas de suelo a una profundidad de 0-20 cm; posteriormente se conformó una muestra compuesta de aproximadamente 50 kg de suelo que fueron transportados al Laboratorio de Suelos de la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda, en Coro. El suelo fue tamizado por una malla de 2 mm de diámetro y conservado en refrigeración (4 ºC) hasta la puesta en marcha de los ensayos de incubación.

 

El vermicompost evaluado fue elaborado por la lombriz roja californiana utilizando un sustrato consistente de restos de alimentos, broza del café, pseudotallos de plátano y estiércol equino, los cuales fueron previamente precompostados en una pila durante 20 días, y luego sometidos al vermicompostaje durante 60 días.  

 

Se estableció un diseño completamente aleatorio en el que se evaluaron 4 tratamientos con 12 repeticiones; la unidad experimental constó de un recipiente de plástico de 250 mL de capacidad, que contenía 100 g de la mezcla suelo: vermicompost. Estos recipientes fueron colocados en una incubadora con capacidad de 45 L, a temperatura constante de 28 ºC y un nivel de humedad ajustado a 80 % de la capacidad de campo de la mezcla. Para asegurar esta condición, las unidades experimentales fueron pesadas cada cuatro días para reponer el peso perdido a través de la aplicación de agua destilada. Los tratamientos fueron diseñados de acuerdo a lo planteado por Albiach et al. (2000), para lo cual fueron diseñadas tres dosis, más el tratamiento testigo (sin vermicompost). Las dosis evaluadas fueron 1 %, 5 %  y 10 % de vermicompost, en peso.

 

]]> La incubación de los tratamientos se ejecutó por un período de 28 días, realizando durante este tiempo un total de 4 mediciones, las cuales se hicieron a los 7, 14, 21 y 28 días desde el inicio del experimento. En cada fecha de medición fueron extraídas tres unidades experimentales de cada tratamiento para realizar la determinación de cada una de las variables seleccionadas para el estudio.

 

El carbono orgánico (CO) se analizó por el método de combustión húmeda interna. El carbono de la biomasa microbiana (C-BM) se determinó por el método de la respiración inducida por sustrato (Anderson y Domsch, 1978) que consiste en la estimulación de la respiración de los microorganismos del suelo adicionando a este medio un sustrato fácilmente degradable como la glucosa. El CO₂ producido durante la incubación del suelo con el sustrato en un sistema cerrado se captura en un vial con solución de NaOH, la cual es titulada posteriormente con HCl.

 

La actividad ureásica del suelo (AU) se determinó de acuerdo al método propuesto por Kandeler y Gerber (1988), el cual se basa en la determinación del amonio liberado a partir de una solución de urea por la actividad ureásica del suelo cuando se incuba éste por 2 horas a 37 °C. Se determina por espectrofotometría visible a una longitud de onda de 690 nm. Adicionalmente se calculó el índice microbiano del suelo que consiste en la relación entre el C-BM y el CO del suelo. La relación C-BM/CO*100 ha sido propuesta como un indicador del carbono potencialmente disponible permitiendo comparar el estado y modificaciones de la materia orgánica del suelo (Bauhus et al., 1998).

 

Para la comparación de los resultados obtenidos se realizó un análisis de la varianza y prueba de medias de Tukey. Asimismo se realizaron análisis de correlación entre el carbono orgánico y la actividad biológica. Todas las pruebas fueron realizadas utilizando el paquete estadístico Infostat versión 1 (Univ. Córdoba, Argentina).

 

Resultados y Discusión

 

]]> En el Cuadro 1 se presentan los valores promedio de las propiedades del vermicompost y del suelo utilizado. El suelo mostró un pH de 8,30 y conductividad eléctrica (CE) de 3,48 dS·m^-1, lo cual junto al alto valor del porcentaje de sodio intercambiable (PSI) de 66,2 permiten clasificarlo como un suelo salino-sódico. Según Fuentes (1999), este tipo de suelo presenta valores de CE (en relación suelo:agua 1:2) mayores a 1,6 dS·m^-1 y PSI mayor a 15.

 

Cuadro 1. Caracterización física y química del suelo y del vermicompost utilizado

 

Parámetros	Suelo	Vermicompost
pH	8,30	6,80
]]> Conductividad eléctrica (dS·m-1) (1:2)	3,43	0,48
Materia orgánica (g·kg-1)	3,0	325,0
Carbono orgánico (g·kg-1)	2,50	188,50
]]> N total (g·kg-1)	0,20	17,50
Relación C/N	12,50	10,77
Ca2+ (cmol+·kg-1)	1,18	62,50
Mg2+ (cmol+·kg-1)	]]> 0,25	54,25
K+ (cmol+·kg-1)	0,28	12,86
Na+ (cmol+·kg-1)	3,35	4,50
CIC (cmol+·kg-1)	5,06	]]> 134,11
Sodio intercambiable (%)	66,21	3,35
Arena (%)	34	-
Arcilla (%)	42	-
]]> Limo (%)	24	-
Densidad aparente	1,56	0,65

 

Los altos valores de sodicidad encontrados en este suelo pueden estar relacionados al uso predominante de la tierra asociado al cultivo de melón bajo un manejo convencional (fertilización química, excesiva mecanización y utilización de agua de riego con altos tenores de salinidad), lo cual ha sido indicado por Rodríguez et al. (2009), como la situación que ha propiciado procesos de degradación física (compactación, pérdida de la estructura del suelo, formación de costras y sellos) y química (salinización) en suelos del Cebollal de Coro.

 

Con respecto al contenido de CO los suelos evaluados  presentan  valores  muy  bajos (2,5 g·kg^-1), lo cual es típico de suelos bajo condiciones semiáridas; estos valores están por debajo, incluso de suelos de la Península de Paraguaná, en el estado Falcón, para los que Acosta et al. (2008) reportaron valores de 6,40 g·kg^-1 de CO. Las causas por las cuales existen valores bajos de carbono en estos suelos se asocian principalmente a que la tasa de mineralización del CO es muy intensa debido a las condiciones climáticas imperantes, y al mismo tiempo, a que los aportes son bajos, debido a la poca cobertura vegetal en estas zonas; como consecuencia, su fijación en formas estables es reducida, provocando el agotamiento de los suelos, y por lo tanto su desertificación, y/o degradación biológica (Martínez et al., 2009).

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El contenido de nitrógeno total del suelo estudiado (0,2 g·kg^-1) se encuentra entre los valores obtenidos para las regiones semiáridas, los cuales son también bastante bajos. En las regiones áridas y semiáridas, el N y la disponibilidad de agua son los factores más limitantes para la productividad de los suelos (Zhang y Zak, 1998).

 

Para el caso del vermicompost utilizado como enmienda, los valores de pH (6,80) y CE (0,48 dS·m^-1) demuestran que se trata de un compuesto orgánico de reacción neutra, y no salino (Cuadro 1). Este valor de pH está documentado como esperado para abonos orgánicos estabilizados y maduros (Durán y Henríquez, 2010). Por otra parte, el bajo valor de CE no representaría riesgo para la salinización del suelo.

 

En la mayoría de los casos reportados en la literatura se observan valores altos de CE en abonos orgánicos tipo vermicompost (Romaniuk et al., 2011; Arumugam et al., 2013). Sin embargo, algunos autores mencionan que las propiedades químicas, y entre ellas el pH y la CE del vermicompost pueden variar mucho entre sí, y esto se debe a los tipos de desecho utilizados, las proporciones de cada uno, el estado de descomposición de estos materiales, las condiciones en las cuales se lleva el proceso de vermicompostaje, y las condiciones de almacenamiento (Hidalgo et al., 2009). Es importante destacar que la CE del sustrato que sirve de alimento a las lombrices en el proceso de vermicompostaje podría afectar su metabolismo y, a la vez, se podría traducir en un compost con alto tenor salino (Hernández-Araujo et al., 2011).

 

El valor de carbono orgánico del vermicompost fue de 188,5 g·kg^-1, el cual estuvo dentro del rango reportado para carbono orgánico en este tipo de abonos, que se señala entre 144-416 g·kg^-1 (Adhikary, 2012; Chattopadhyay, 2012). El vermicompost evaluado, presentó una relación C/N de 10,77, lo cual podría interpretarse como un compost estable y maduro, ya que según algunos autores (Castillo et al., 2010; Acosta et al., 2004) cumple con la premisa de valores de relación C/N  cercanos a 15. La relación C/N proporciona una estimación directa de las fracciones biológicamente degradables de C y N en los sustratos orgánicos (Defrieri et al., 2005) y también se utiliza como índice de la velocidad de descomposición del sustrato y la posterior mineralización de sus nutrientes (De la Cruz et al., 2010).

 

Efecto sobre el carbono orgánico del suelo. En el Cuadro 2 se observan los valores del CO del suelo, luego de la aplicación de los diferentes tratamientos evaluados. Como era de esperar, el CO aumentó con el incremento de la dosis de vermicompost adicionada. Se encontró que no hubo diferencias estadísticamente significativas dentro de cada uno de los tratamientos, en las diferentes fechas de medición. Sin embargo, se encontraron diferencias significativas (P≤0,05) entre los diferentes tratamientos en las cuatro fechas de medición. Los valores más altos del CO se encontraron en los suelos tratados con 10 % de vermicompost (T4) a los 28 días de la prueba de incubación, con un valor de 6,7 g kg^-1. En este sentido, el porcentaje de CO se incrementó en 168 %, considerando que el valor inicial del carbono orgánico del suelo fue de 2,5 g· kg^-1.

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Hay que considerar que en los suelos afectados por sales, los niveles de carbono orgánico son generalmente bajos, como resultado del crecimiento pobre de las plantas; además, la descomposición de la materia orgánica del suelo puede verse afectada negativamente por la salinidad (Setia et al., 2011). Por otra parte, Matson et al. (1997) indican que los valores bajos de CO del suelo en zonas semiáridas, luego de la puesta en cultivo de un suelo natural se debe principalmente al laboreo que rompe macroagregados y expone la materia orgánica a la actividad microbiana, incorpora residuos de cultivo al interior del suelo y aumenta la susceptibilidad del suelo a la erosión. En tal sentido, en otro estudio realizado en la misma zona semiárida del estado Falcón se encontró que el incremento en los contenidos de materia orgánica producto de los aportes de la vegetación natural ayudaron a prevenir la degradación física del suelo (Reyes, 2014).

 

En el presente estudio se plantea el desarrollo e implementación de estrategias que permitan incrementar el ingreso de carbono al suelo en zonas semiáridas lo cual podría coadyuvar en los procesos de recuperación de suelos degradados (Joosten, 2015). La utilización de material vermicompostado representa una alternativa para secuestrar carbono en los suelos (Adani et al., 2006).

Cuadro 2. Efecto de la concentración de vermicompost sobre el carbono orgánico del suelo (g·kg^-1)

	Fechas de medición
Tratamientos de vermicompost	7 días	]]> 14 días	21 días	28 días
T1 (0 %, testigo)	2,1 (0,2) Aa	2,0 (0,1) Aa	1,9 (0,01) Aa	1,9 (0,1) Aa
T2 (1 %)	3,1 (0,1) Ba	]]> 3,1 (0,2) Ba	3,3 (0,03) Ba	3,5 (0,1) Ba
T3 (5 %)	4,5 (0,5) Ca	5,2 (0,3) Ca	4,8 (0,08) Ca	5,0 (0,2) Ca
T4 (10 %)	6,9 (0,3) Da	]]> 6,6 (0,7) Da	6,5 (0,06) Da	6,7 (0,5) Da

Las letras mayúsculas distintas indican diferencias entre tratamientos por fecha de medición y letras minúsculas distintas indican diferencias para un mismo tratamiento durante la incubación, según la prueba de Tukey (P≤0,05)

 

El vermicompost presenta un tipo de materia orgánica que contiene una fracción estable que favorece la mineralización de la MOS, suministra nutrientes  al  suelo  y  permite  la  acumulación de carbono en el suelo a través de su incorporación en las sustancias húmicas del suelo (Contreras et al., 2014). La adición de enmiendas orgánicas tipo vermicompost demostró ser una buena estrategia para la recuperación, desde el punto de vista de fijar la mayor cantidad posible de carbono en estos suelos con bajos niveles de materia orgánica. 

 

Efecto sobre el carbono de la biomasa microbiana del suelo. En el Cuadro 3 se observan los valores del carbono de la biomasa microbiana. Se encontró un incremento estadísticamente significativo en todos los tratamientos a partir de los 7 días, incluyendo el tratamiento testigo (T1), lo cual indica que hubo un incremento de la biomasa microbiana nativa. Igualmente, para cada fecha de medición se encontraron diferencias estadísticamente significativas, y los incrementos en el carbono de la biomasa microbiana fueron mayores en la medida que la dosis de vermicompost aumentó. A los 28 días de incubación, los valores más bajos se registraron en el tratamiento testigo (36,43 µg·g^-1) y los más altos en el tratamiento con 10 % de vermicompost (612,5 µg·g^-1) lo cual indica que hubo un incremento de unas 17 veces el C-BM. Similares resultados se han encontrado en otras investigaciones (Matheus et al., 2007), cuyos autores indican el efecto positivo que tiene el vermicompost en el incremento del C-BM del suelo.

 

]]> Este mayor incremento del C-BM se atribuye principalmente a la alta cantidad de microorganismos que existen en el vermicompost, que generan una mayor tasa de respiración microbiana (partiendo del hecho que el C-BM se determinó en base al método de respiración inducida por sustrato). Algunos autores señalan que el vermicompost tiene una gran cantidad de carbono lábil retenido en las células de los microorganismos, y cuando mueren estos microorganismos, se incrementa la tasa de respiración del suelo, y por lo tanto mejora la fertilidad del suelo (Ngo et al., 2014). Todo esto revela una mayor actividad microbiana en los suelos donde se evidencia una biomasa microbiana más alta. El uso de enmiendas orgánicas constituye una práctica de manejo fundamental en la rehabilitación de la capacidad productiva de suelos degradados. La adición de vermicompost incrementa la actividad y cantidad de la biomasa microbiana del suelo; en suelos agrícolas  este  incremento  puede  ir  de  100  a 600 µg·g^-1 (Tejada et al., 2010), lo cual se corresponde a los valores obtenidos en este trabajo para la dosis más alta evaluada.

Cuadro 3. Efecto de la concentración de vermicompost sobre la biomasa microbiana del suelo (µg·g^-1)

	Fechas de medición
Tratamientos de vermicompost	7 días	14 días	21 días	]]> 28 días
T1 (0 %, testigo)	32,71  (2,24)  Dc	31,93 (1,55)    Dc	34,00 (0,80)    Db	36,43 (0,79)     Da
T2 (1 %)	60,33  (5,00)  Cd	70,83 (5,51)    Cc	86,17 (5,34)    Cb	]]> 97,53 (2,39)     Ca
T3 (5 %)	116,17 (3,81) Bd	239,57(5,61)   Bc	268,30 (15,46) Bb	437,50 (15,52)  Ba
T4 (10 %)	282,67 (14,64)Ad	473,33 (26,39) Ac	573,40 (24,70) Ab	]]> 612,52  (11,56) Aa

Las letras mayúsculas distintas indican diferencias entre tratamientos por fecha de medición y letras minúsculas distintas indican diferencias para un mismo tratamiento durante la incubación, según la prueba de Tukey (P≤0,05)

 

Efecto sobre la actividad ureásica del suelo. En el Cuadro 4 se pueden ver los valores de la actividad ureásica (AU) del suelo. Se encontró un  incremento estadísticamente significativo en todos los tratamientos a partir de los 7 días, excluyendo el tratamiento testigo (T1). Igualmente, para cada fecha de medición se encontraron diferencias estadísticamente significativas. Sin embargo, el tratamiento T2 (1 % vermicompost) no se diferenció de T1 sino hasta los 21 días de iniciada la incubación del suelo. Se encontraron los valores más altos de actividad ureasa en el tratamiento T4 al cabo de los 28 días de incubación del suelo con el vermicompost, encontrándose un incremento en la actividad enzimática de aproximadamente seis veces, con respecto a los valores de la AU del suelo sin enmendar.

 

Se ha reportado en la literatura el efecto de la aplicación de vermicompost sobre la actividad enzimática del suelo (Contreras et al., 2002; Mogollón et al., 2001), lo cual pone en evidencia el efecto positivo de la incorporación de enmiendas orgánicas sobre la actividad biológica del suelo, particularmente en los suelos de zonas áridas con bajos niveles de materia orgánica. El incremento de la actividad ureásica observado como consecuencia de la adición del vermicompost al suelo se atribuye al aporte de sustrato carbonado fresco, cuyo valor es alto en la enmienda utilizada (188,5 g·kg^-1), y a la baja relación C/N (10,7) del mismo, lo que favorece su mineralización. Esta situación ha sido reseñada con anterioridad por Martens et al., (1992). Además, el incremento de la actividad ureásica podría estar relacionado a la proliferación de las poblaciones microbianas, lo cual se corresponde con lo observado en el cuadro anterior (Cuadro 3), donde se observó un incremento de la biomasa microbiana del suelo con la aplicación del vermicompost.

 

Cuadro 4. Efecto de la concentración de vermicompost sobre la actividad ureásica del suelo (µg·g^-1 NH₄⁺)

	]]> Fechas de medición
Tratamientos de vermicompost	7 días	14 días	21 días	28 días
T1 (0 %, testigo)	12,77 (0,02) Ca	10,58 (0,01) Ca	10,43 (0,01) Da	]]> 11,33 (0,01) Da
T2 (1 %)	12,48 (0,01) Cc	14,93 (0,02) Cb	17,40 (0,03) Ca	17,63 (0,01) Ca
T3 (5 %)	17,40 (0,05) Bd	27,00 (0,03) Bc	32,07 (0,08) Bb	]]> 46,43 (0,02) Ba
T4 (10 %)	28,10 (0,03) Ad	41,57 (0,07) Ac	53,63 (0,06) Ab	67,87 (0,05) Aa

Las letras mayúsculas distintas indican diferencias entre tratamientos por fecha de medición y letras minúsculas distintas indican diferencias para un mismo tratamiento durante la incubación, según la prueba de Tukey (P≤0,05)

 

En la Figura 1 se observa que existe una relación estadísticamente significativa, lineal y directa entre la AU y el CO. En la medida que se incrementa el carbono orgánico producto del aporte del vermicompost, aumenta la actividad de la enzima ureasa del suelo (P≤0,05; r² = 0,68).

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Evolución del índice C-BM/CO*100 durante el ensayo de incubación. En el Cuadro 5 se observan los valores del índice C-BM/CO. Se encontró un  incremento estadísticamente significativo en los tratamientos T3 y T4 a partir de los 7 días, mientras que el tratamiento T2 (1 % de vermicompost) no presentó diferencias significativas durante el período de incubación, y mostró el mismo comportamiento que el tratamiento testigo (suelo sin enmendar). En cada fecha de medición se encontraron diferencias estadísticamente significativas en los valores del índice, y los incrementos en el índice C-BM/CO fueron mayores en la medida que la dosis de vermicompost aumentó. Se encontraron los valores del índice más altos en T4 (9,13 %) y T3 (8,77 %) a los 28 días de incubación.

 

 

 

Figura 1. Relación entre la actividad ureásica y el carbono orgánico del suelo (AU = 6,56  +  7,84 CO;  r² = 0,68; P≤0,05) 

Cuadro 5. Índice C-BM/CO*100 del suelo durante el ensayo de incubación

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]]> Las letras mayúsculas distintas indican diferencias entre tratamientos por fecha de medición y letras minúsculas distintas indican diferencias para un mismo tratamiento durante la incubación, según la prueba de Tukey (P≤0,05)

 

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