EFECTO DE LOS RASTROJOS SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE UN SUELO VERTISOL Y RENDIMIENTOS DE CAÑA DE AZÚCAR (Saccharum officinarum L.) EN TABASCO, MÉXICO
Rufo Sánchez Hernández, David Jesús Palma López, José Jesús Obrador Olán y Ulises López Noverola
Rufo Sánchez Hernández. Estudiante de Doctorado, Programa de Edafología, Colegio de Postgraduados, México. Investigador, Colegio de Postgraduados, Campus Tabasco, México. Dirección: Periférico Carlos Molina s/n. Apartado Postal 24 CP 86500 H. Cárdenas, Tabasco, México. e-mail: rusaher@hotmail.com
David Jesús Palma López. Doctorado en Ciencias en Génesis y Clasificación de Suelos. Francia. Profesor Investigador Adjunto, Colegio de Postgraduados-Campus Tabasco, México.
José Jesús Obrador Olán. Maestro en Ciencias en Fertilidad de Suelos y Profesor investigador, Colegio de Postgraduados, Campus Tabasco, México.
Ulises López Noverola. Maestro en Ciencias en Fertilidad de Suelos, Colegio de Postgraduados. Profesor investigador, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, México.
Resumen
Después de dos años de reciclar rastrojos de cosecha en un vertisol cultivado con caña de azúcar, el suelo fue evaluado para determinar el efecto de los rastrojos sobre sus propiedades físicas, químicas, así como el rendimiento del cultivo. Los tratamientos aplicados fueron T1) quema de rastrojos (testigo); T2) rastrojos colocados en bandas sobre los surcos centrales de la parcela y T3) rastrojos picados y esparcidos en la parcela. Se empleó un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Las variables estudiadas fueron materia orgánica (MO), nitrógeno total (Nt), fósforo (P), pH, densidad aparente (DAp), humedad residual (HR) y rendimientos de cosecha (RC). Los resultados no mostraron diferencias estadísticas excepto en HR, donde el porcentaje fue mayor en los meses secos del ciclo evaluado. Las tendencias de las medias marcan a T2 con una menor media en RC (45,03ton·ha-1), aunque MO, Dap y HR en términos edáficos tienen mejores indicadores (1,79%; 1,15ton·m-3 y 52,18%, respectivamente). El mayor RC (52ton·ha-1) se registró en T1. Se concluye que en el cultivo de caña de azúcar, el reciclaje de rastrojos (T2 y T3) no promueve cambios en las variables en estudio en dos años posteriores a sus aportes y en un periodo de observación más prolongado, T2 reflejaría más pronto mejores indicadores edáficos que T1 y T3, aunque RC disminuye en las cosechas inmediatamente posteriores al aporte de rastrojos.
Summary
]]> After two years of harvest mulch recycling on a Vertisol soil cultivated with sugarcane, the soil was evaluated to determine the impact of the mulch on its physical and chemical propertities, and on yields. The treatments applied were T1) burned mulch (control); T2) mulch applied along de central furrows of the parcel, and T3) minced mulch scattered on the parcel. A random block experimental design with four repetitions was used. The variables considered were organic matter (MO), total nitrogen (Nt), phosphorous (P), pH, bulk density (DAp), residual moisture (HR) and yield (RC). The results did not reveal statistical differences except in HR, whose percentage was higher in the dry months of the evaluated cycle. The tendencies of the medians indicate a lower RC (45.03ton·ha-1) in T2, although MO, DAp y HR have better edaphic indicators (1.79%; 1.15ton·m-3 y 52.18%, respectively). The largest RC (52ton·ha-1) was observed in T1. It is concluded that in the sugarcane culture recycling of harvest mulch (T2 y T3) does not change the studied variables after of two years of application. T2 results in a tendency to better results, in edaphic terms, than T1 and T·, although RC decreases in the harvest immediately following the mulch application.Resumo
Depois de dois anos de reciclar restos de cana de colheita em um vertisol cultivado com cana de açúcar, o solo foi avaliado para determinar o efeito dos restos de cana sobre suas propriedades físicas, químicas, assim como o rendimento do cultivo. Os tratamentos aplicados foram T1) queima de restos de cana (testemunha); T2) restos de cana colocados em bandas sobre os sulcos centrais da parcela e T3) restos de cana picada e espalhada na parcela. Empregou-se um desenho de blocos completos ao azar com quatro repetições. As variáveis estudadas foram matéria orgânica (MO), nitrogênio total (Nt), fósforo (P), pH, densidade aparente (DAp), umidade residual (HR) e rendimentos de colheita (RC). Os resultados não mostraram diferenças estatísticas exceto em HR, onde a porcentagem foi maior nos meses secos do ciclo avaliado. As tendências das médias marcam a T2 com uma menor média em RC (45,03 ton·ha-1), embora MO, Dap e HR em termos edáficos tem melhores indicadores (1,79%; 1,15 ton·m-3 e 52,18%, respectivamente). O maior RC (52 ton·ha-1) se registrou em T1. Conclui-se que no cultivo de cana de açúcar, a reciclagem de restos de cana (T2 e T3) não promove mudanças nas variáveis em estudo em dois anos posteriores a seus aportes e num período de observação mais prolongado, T2 refletiria mais rápido melhores indicadores edáficos que T1 e T3, embora RC diminui nas colheitas imediatamente posteriores ao aporte de restos de cana.
PALABRAS CLAVE / Caña de Azúcar / Rastrojos / Vertisoles / Fertilidad /
Recibido: 13/02/2003. Modificado: 12/06/2003. Aceptado: 17/06/2003
Introducción
La cosecha de la caña de azúcar genera grandes cantidades de rastrojos (puntas, retoños y hojas secas) que representan entre el 17,9-35,26% de la biomasa aérea total (Rojas, 1961), los cuales son eliminados a través de la quema, generando de esta forma un problema de contaminación ambiental que se traduce en emisiones de CO2, N2O, NO, CO y CH4 (IPCC, 1995). Además, las altas temperaturas que se generan durante la combustión afectan a las poblaciones de organismos que en primera instancia favorecen la mineralización como son las hormigas, termitas, etc. (Thompson y Troen, 1980). Consecuentemente, en los suelos cañeros, el contenido de materia orgánica (MO) disminuye en forma gradual, ocasionando una baja en sus niveles de fertilidad. Cabrera (1994) y Hernández et al. (1995) señalan que la MO en suelos cañeros disminuye por efecto de la quema de los rastrojos, por lo que el sistema radicular del cultivo es el principal contribuyente de MO al suelo con 2,5ton·ha-1·año-1, mientras que la hojarasca aporta tan solo 1,22ton·ha-1·año-1, por lo que existe una ruptura en el reciclaje de nutrientes y el suministro natural de N proveniente de la MO es muy limitado.
Una de las alternativas para detener la quema de los rastrojos en el cultivo de caña de azúcar es su reciclaje dentro de la misma parcela, ya que ésta es una medida que puede contribuir a reponer la MO que se degrada, así como también a evitar la pérdida de agua por evaporación (Tan, 1994). Moldenhauer et al. (1994) y Franzluebbers et al. (1995) mencionan que la descomposición de los residuos de cultivo aumenta el contenido de MO, aportan nutrimentos al suelo y fomentan el incremento de C orgánico cerca de la superficie. Por su parte, Bergonia et al. (1990) señalan que el aporte de rastrojos de caña de azúcar en los suelos incrementa el Nt, eleva los rendimientos y reduce los requerimientos del N vía fertilizantes hasta en un 50%. Según Noa et al. (1991) los rastrojos de caña de azúcar están compuestos por azúcares (8,15%), lignocelulosa (74,10%), cenizas (8,64%), grasas y ceras (2,88%), y compuestos nitrogenados (6,21%). Cuando los rastrojos presentan las características anteriores, Redman et al. (1989) afirman que la liberación de nutrientes al suelo es casi imperceptible en el corto plazo, debido a que los rastrojos son pobres en N; aunque señalan que los aportes de esquilmos juegan un papel importante al mantener el status de N y otros nutrientes en el suelo a largo plazo.
Por otra parte, Oliveira et al. (1993) y García (1998) coinciden en que la restricción de la quema en la caña de azúcar incrementa el RC, debido a que los residuos favorecen la conservación de la humedad, independientemente que no favorezca las propiedades químicas del suelo en el corto plazo. El objetivo del presente trabajo es conocer los cambios químicos y físicos, así como los rendimientos de cosecha de un vertisol cañero, por efecto de los rastrojos de cosecha de caña de azúcar, después de dos años de haber sido aportados.
Materiales y Métodos
]]> El experimento se desarrolló en el campo experimental del Campus Tabasco del Colegio de Postgraduados, localizado en la Chontalpa, Tabasco, México, a 18ºN y 93º33'O.El clima predominante, de acuerdo a la clasificación de Köeppen modificada por García (1973) es Am(f)w, definido como tropical cálido húmedo, con lluvias abundantes en verano y con una estación seca y corta en primavera y verano. La precipitación media anual es de 2163,4mm y la temperatura media anual de 26,5ºC. Los suelos predominantes son los Vertisoles, que se caracterizan por tener una textura fina, ser ligeramente ácidos, con drenaje deficiente y medianamente ricos en MO (Palma y Cisneros, 2000).
El experimento se estableció en abril 1999 en un Vertisol de la Serie Limón, cultivado con caña de azúcar de la variedad Mex 69-290 en ciclo resoca. Se dejaron transcurrir dos años y posteriormente se realizaron muestreos mensuales durante un periodo de ocho meses. Estos muestreos se iniciaron en marzo 2001. Para el caso de la humedad relativa los muestreos se tomaron durante los tres meses de mayor sequía del ciclo productivo (marzo, abril y mayo).
El diseño experimental empleado fue el de bloques completos al azar con 4 repeticiones. Fueron evaluados tres tratamientos: i. Quema de rastrojos (T1), en el que los rastrojos, esparcidos en toda la superficie de la parcela, se quemaron cinco días después de la cosecha. ii. Aportes de rastrojos en bandas (T2), en el que los rastrojos sin triturar se depositaron en una sola banda entre los dos surcos centrales de la parcela. iii. Rastrojos picados y esparcidos (T3), en el que los rastrojos triturados se esparcieron uniformemente en toda la superficie experimental.
El área de la parcela experimental fue de 46,8m2 y la superficie útil de la parcela fue de 31,2m2. Cada parcela incluyó seis surcos de caña, de los cuales los dos surcos de los extremos laterales no se consideraron en la medición del rendimiento de cosecha y muestreos de suelos, debido a que estos surcos no formaron parte de la superficie útil. Las muestras se tomaron mensualmente a una profundidad de 0-10cm con la barrena tipo holandesa. Como parte del proceso de colecta y preparación de la muestra, en cada parcela se colectaron seis sub-muestras, las cuales se homogeneizaron para tener una sola muestra representativa de la parcela.
En el caso de los T1 y T3 las sub-muestras se tomaron al azar en toda la superficie útil de la parcela; mientras que en el T2 se siguió el mismo proceso, con la excepción de que los sitios donde se tomaron las sub-muestras se encontraban en el área de suelo donde se depositó la banda de rastrojos. En todos los casos las muestras fueron secadas al aire, molidas y tamizadas.
Las variables químicas determinadas fueron MO por el método de Walkley y Black (1934), Nt por semi-Microkjedahl (Bremmer, 1960), pH A través de un potenciómetro (relación H2O:suelo de 2:1; Davies, 1971) y P extraible por el método de Olsen (Olsen y Dean, 1965). En cuanto a las variables físicas, HR se determinó por gravimetría (Gardner, 1965) aunque con el objetivo de observar la eficacia de los rastrojos para conservar la humedad, esta variable se midió solamente durante el periodo de mayor sequía en el área de estudio, entre marzo y mayo. DAp se determinó por el método del doble cilindro (Blake y Hartge, 1986) y se midió al final del experimento, ya que no es una variable cambiante en el corto plazo.
Para el procesamiento de los datos se realizaron análisis de varianza y pruebas de comparación de medias (Tukey) a través del paquete estadístico SAS para Windows versión 6.12.
Resultados y Discusión
Los resultados obtenidos en las variables químicas, físicas y el rendimiento de cosecha se resumen en la Tabla I no se encontraron diferencias estadísticamente significativas en esas variables durante el periodo muestreado. Sin embargo, los tratamientos que recibieron aportes de rastrojos (T2 y T3) presentan para MO un valor absoluto de la media superior, siendo T2 donde se hace más visible este comportamiento. Es notorio que el contenido de MO en el suelo se mantiene constante a lo largo del periodo de muestreo (Figura 1a). Este comportamiento se da como resultado de una lenta degradación y solamente se manifiesta un ligero abatimiento entre julio y septiembre, cuando se registra la mayor cantidad de lluvias en la región. El fenómeno sugiere que durante este periodo de intensas lluvias el proceso de putrefacción de los rastrojos adquiere mayor intensidad, aunque esto no representa un cambio perceptible e importante sobre las demás variables.
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El comportamiento en la dinámica de MO no permite afectar el comportamiento de otras variables químicas como Nt y P-Olsen, que se desprenden producto de la mineralización de esa materia orgánica. En este sentido no se aprecian tendencias que reflejen que los tratamientos que recibieron aportes de rastrojos de cosecha sean superiores en los valores de Nt y P-Olsen, por lo que se entiende que hay una nula mineralización de dichos rastrojos. En los resultados se aprecia que aunque los contenidos de Nt y P-Olsen (Figuras 1b y c) presentan una tendencia a incrementar en el periodo de lluvias, tal incremento no proviene de los aportes de rastrojos de los tratamientos, sino de otras fuentes. Esto se deduce ya que si existiera un suministro de nutrientes observable en el corto plazo por parte de los rastrojos, éste seguramente se observaría en T2 y T3, tratamientos que recibieron los aportes de rastrojos, lo cual no se observó.
En lo referente al pH (Figura 1d) la tendencia observada es similar a las de Nt y P-Olsen. En la mayor parte del periodo de muestreo se mantiene constante, particularmente en los meses de marzo a junio, que es la época seca de la región, y hay un aumento en la época de lluvias, de julio a octubre. Esto es congruente con lo señalado por Fassbender (1982), quien argumenta que en las mediciones de pH puede haber variaciones estacionales originadas por el cambio de régimen de lluvias y efectos de dilución, así como variaciones en el contenido de sales y de la actividad biológica en los suelos, de tal manera que en la época seca el pH disminuye y en la lluviosa aumenta.
Al respecto, Sumner (2000) menciona que en un estadio inicial de transformación de la materia orgánica (humificación) su fase sólida contiene grupos fenoles y carboxilos capaces de donar protones, por lo que la mayor parte de la acidez es contribuida por los componentes humificados como son los ácidos húmicos y fúlvicos. Por lo tanto, se consolida la hipótesis de la persistencia de los rastrojos, ya que un evento de humificación y mineralización de los rastrojos traería como consecuencia una mayor acidez en el suelo como consecuencia de los ácidos que se producen durante el proceso de humificación en la descomposición de la materia orgánica, lo cual no se observó en este trabajo.
En lo referente a las propiedades físicas (Tabla I), en DAp no se encontraron diferencias estadísticas, siendo la media en T2 el valor más bajo y en T1 el más alto. En HR se observaron diferencias estadísticas entre las medias, siendo T2 en donde hubo mayor conservación de HR. Esto coincide con lo reportado por García (1998), quien señala que el reciclaje de los rastrojos de caña de azúcar permite conservar mejor la humedad residual en la época de sequía, aunque difiere en el sentido de que se incrementan los rendimientos, ya que en esta investigación los tratamientos T2 y T3, que recibieron los aportes de residuos, mostraron una disminución en RC, más acentuada en T2. Al respecto, Lara et al. (1997) y Galvis (1998) mencionan que al aportar rastrojos cuya relación C/N es superior a 12,7 se genera competencia entre la biomasa microbiana y el cultivo por el abastecimiento de N, reflejándose en una disminución en los rendimientos de la cosecha. En la Figura 2 se muestra la variación de HR durante los meses de sequía.
El análisis de correlación realizado solamente mostró significación estadística entre las variables DA y HR, donde R2= -0,97583 (P= 0,0009), confirmando de esta forma lo expuesto por Oliveira et al. (1993) y García (1998), quienes señalaron que los aportes de rastrojos ocasionan mejoras en las variables físicas como DAp y HR, a la vez que entre ambas existe una estrecha correlación.
Conclusiones
1. Los tratamientos que recibieron aportes de rastrojos no mostraron cambios en las variables químicas evaluadas, aunque en la variable MO, el valor absoluto de la media en T2 es superior al de los demás tratamientos.
]]> 2. La nula descomposición de los rastrojos de cosecha no permite cambios en las variables Nt, P-Olsen y pH, por lo que los cambios en estas variables se deben a reservas de nutrimentos diferentes a los suministrados por los rastrojos y a cambios estacionales en la región.3. En la variable DAp no se encontró diferencia significativa entre los tratamientos, siendo el valor absoluto de la media en T2 el más bajo registrado.
4. En la variable HR se observó una diferencia significativa entre los tratamientos, siendo T2 donde mayor humedad se conservó, aunque esto no fue determinante en el incremento del rendimiento del cultivo como señalan otros autores en investigaciones anteriores.
5. En la variable RC no se observaron diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos y el valor más bajo de las medias fue la correspondiente al T2.
6. Se observó una alta correlación entre DAp y HR.
Referencias
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