INTRODUCCIÓN
⌅En el cantón “El Carmen”, el plátano (Musa sp.) constituye la principal fuente de ingreso, seguido por el cacao (Theobroma cacao L.), los cuales, junto con la práctica de la ganadería bovina y la crianza porcina, hacen de la región un sector netamente agrícola en el Ecuador (MELGAR, 2005MELGAR, R. 2005. Nuevos productos de fertilizantes. Principales conceptos e información presentada en el Taller Internacional de Fertilizante de eficiencia Mejorada. Frankfurt, Alemania. Disponible en: http://www/fertilizando.com/artículos/Nuevos Fertilizantes.asp. Consultado 23/05/2015.).
A pesar de los avances tecnológicos logrados en el cultivo de cacao, dirigidos fundamentalmente al mejoramiento del material vegetal, los rendimientos alcanzados están muy por debajo de su potencial, pues no existe una dosis de fertilización establecida para el cultivo en el Ecuador (Melgar, 2005MELGAR, R. 2005. Nuevos productos de fertilizantes. Principales conceptos e información presentada en el Taller Internacional de Fertilizante de eficiencia Mejorada. Frankfurt, Alemania. Disponible en: http://www/fertilizando.com/artículos/Nuevos Fertilizantes.asp. Consultado 23/05/2015.), y continúan las aplicaciones de fertilizantes químicos y abonos orgánicos de forma empírica por los productores de cacao. No obstante, Espinosa (2000)ESPINOSA, J. 2000. Manejo de nutrientes en agricultura por sitios específico en cultivos tropicales. En: British. Sulphur Publishing. (Ed.). Memorias de 11 th Fertilizer Latin America International Conference. Cancún, México, pp. 13-22. concluyó que la extracción de nutrientes que realiza el cultivo cacao por cada 1000 kg de almendra seca es de 30, 8 y 40 kg de N, P2O5 y K2O respectivamente. Por lo tanto, las cantidades que deben estar en el programa de fertilización deberán considerar esta extracción, independientemente de las características del suelo donde se encuentren las plantas.
Una de las alternativas para la producción cacaotera en dicho país es la gallinaza, producto considerado por Marín et al. (2015)MARÍN-BATISTA, J. D., CASTRO, L. y ESCALANTE, H. 2015. Efecto de la carga orgánica de la gallinaza de jaula en el potencial de biometanización. Revista Colombiana de Biotecnología, 17 (1): 18-23. como una fuente de N, P y K para el suelo que proporciona además materia orgánica, con la ventaja de que aumenta la capacidad de retención de agua, disminuye la erosión hídrica, mejora la aireación del suelo, y tiene un efecto beneficioso sobre los microorganismos. De igual manera, Escobar et al. (2015)ESCOBAR, N., MORA, J. y ROMERO, N. 2015. Respuesta agronómica de Zea mays L., y Phaseolus vulgaris L. a la fertilización con compost. Revista Luna Azul, 37 (37): 18-29. han confirmado que dicho material es muy aprovechable por las plantas de interés agronómico en etapa de crecimiento, expresado en un mayor crecimiento radicular, lo que favorece una mayor absorción de los elementos nutritivos liberados por el material.
Orozco y Thienhaus (1997)OROZCO, M. y THIENHAUS, S. 1997. Efecto de la gallinaza en plantaciones de cacao (Theobroma cacao L.) en desarrollo. Agronomía Mesoamericana, 8 (1): 81-92. investigaron el efecto del abono orgánico gallinaza sobre el crecimiento y desarrollo del cultivo de cacao en estado juvenil en tres fincas con plantaciones comerciales de 20 meses de edad, ubicadas en el municipio El Rama, Región V, Nicaragua. Durante catorce meses se realizaron cuatro aplicaciones de fertilizantes, comparando tres niveles de gallinaza (454, 908 y 1 362 g árbol-1 aplicación-1) un testigo de fertilización mineral (tres aplicaciones de 100 g árbol-1 de la fórmula comercial 15-15-15, más una aplicación de 100 g árbol-1 de urea al 46 %) y un testigo absoluto sin aplicación. Los resultados demostraron que la aplicación de 1 362 g de gallinaza obtuvo un efecto estadísticamente superior sobre la producción inicial del cacao y el incremento del diámetro del tallo. La aplicación de 454 g y 908 g de gallinaza resultó estadísticamente igual a la fertilización mineral. El tratamiento de fertilización presentó el menor efecto sobre el crecimiento y producción inicial del cultivo de cacao.
En la provincia Manabí, a pesar de ser la tercera productora de cacao en el país, es necesario fomentar una economía cacaotera sostenible en términos económicos, sociales y medioambientales, en aras de alentar la investigación y la aplicación de sus resultados mediante la promoción de programas de formación e información que den lugar a la transferencia de tecnologías apropiadas para el cacao (López y Segovia, 2017LÓPEZ, A. y SEGOVIA, D. 2017. Producción y Comercialización de Cacao Fino de Aroma en el Ecuador. Versión Pública, Ecuador, 34 p. ).
Teniendo en cuenta lo anterior, la presente investigación estuvo encaminada a evaluar el efecto de niveles de gallinaza sobre las propiedades químicas de un Inceptisol dedicado por dos años al cultivo del cacao.
MATERIALES Y MÉTODOS
⌅El suelo utilizado en el estudio corresponde a un Inceptisol según Soil Survey Staff (2014)SOIL SURVEY STAFF. 2014. Claves para la Taxonomía de los Suelos, 12maedición. Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Servicio de Conservación de Recursos Naturales, 410 p. y MAGAP, 2012MAGAP. 2012. Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca. Provincia de Manabí mapa de suelos-taxonomía. Disponible en: http://geoportal.magap.gob.ec. Consultado 23/05/2015., dedicado a la producción intensiva de cacao durante dos años, ubicado a una altitud de 300 m.s.n.m, latitud 0º16’11’’S, longitud: 79º43’33’’W y un promedio anual de precipitaciones de 2 700 mm, finca Voluntad de Dios, sector Nueva Esperanza, comunidad El Rocío, del cantón El Carmen, provincia Manabí, en El Ecuador. El muestreo del suelo para el llenado de las macetas se realizó en los meses de noviembre y diciembre de 2017 y fueron tomadas a la profundidad de 0-20 cm, en la periferia del diámetro de la copa de las plantas, a razón de 1 kg por muestra, para un total de 70. Las mismas fueron tamizadas a 4 mm de diámetro para el llenado de las macetas con capacidad de 1,5 kg, a partir de la metodología propuesta por Cairo y Reyes (2010)CAIRO, P. y REYES, A. 2010. Edafología Práctica. La Habana: Félix Varela. 149 p..
Montaje del experimento y condiciones de crecimiento
⌅El experimento se desarrolló en las proximidades del laboratorio de suelos de la Universidad Tecnológica Equinoccial sede en Santo Domingo de los Tsáchilas, El Ecuador. Los niveles evaluados fueron distribuidos en un diseño experimental completamente aleatorizado con diez réplicas. En las mismas se sembró el maíz amarillo (Zea mays L.) (‘INIAP 542’) como planta indicadora. Se estudiaron diferentes niveles de gallinaza provenientes de naves de gallinas ponedoras con las siguientes características: materia orgánica-50 % (método de Wakley-Black); pH(agua)-7,01 (método potenciométrico) y N-28,3 % (método Kjeldahl), P2O5-1,65 % (colorimetría), K2O-1,9 % (fotometría de llama) y CaO-33,5 % (método por Solución extractiva NH4(CH3COO) 1N de pH=7, según VDLUFA (1991)VDLUFA (Association of German Agricultural Analytic and Research Institutes). 1991. Methods Book I “Soil Analysis” (1st-6th supplement delivery), 4th edn. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.. El compuesto orgánico fue colectado, empacado y puesto en venta siguiendo las orientaciones de Román et al. (2013)ROMÁN, P., MARTÍNEZ, M. y PANTOJA, A. 2013. Manual de compostaje del Agricultor. Experiencia en América Latina. Oficina Regional para América Latina y el Caribe, FAO. Santiago de Chile, 112 p. , y fue aplicado al suelo a razón de 0, 2, 4, 6 y 8 t ha-1, según la evaluación de la densidad aparente en g cm-3. Las condiciones de crecimiento de las plantas indicadoras fueron semicontroladas, específicamente para el riego del agua, donde todo el experimento estuvo protegido por maya negra con orificios de 2 mm para evitar la entrada de plagas y otros organismos vivos que pudieran dañar las plantas.
Caracterización de las propiedades químicas del suelo
⌅A los 45 días después de la germinación, el suelo contenido en las macetas fue extendido, secado al aire y tamizado a 0,5 mm. Los indicadores se evaluaron en el Laboratorio de Análisis Químico Agropecuario (AGROLAB), ubicado en Santo Domingo de los Tsachilas, El Ecuador. En el análisis químico se utilizó la Guía Normativa Metodológica (2000)GUÍA NORMATIVA METODOLÓGICA. 2000. Análisis físico y químico del suelo en la Cartografía Edafológica. Instituto Nacional de Estadística y Geográfica e Informática (INEGI), Quito, Ecuador.. Los pH (H2O) y pH (KCl) a partir del método potenciométrico con una relación suelo-solución 1:2.5, la materia orgánica (M.O. %) por el método colorimétrico de Walkey y Black. Para el P2O5 y K2O asimilables en mg 100 g-1 se utilizaron los métodos de Olsen modificado y Fotometría de llama, respectivamente. La acidez de cambio (Y2) en cmol(+) kg-1 por el método de valoración con solución extractiva KCl (1N) y NaOH 0,1 N y para los cationes intercambiables Ca+2 y Mg+2 en cmol(+) kg-1 se usó la espectrofotometría de absorción atómica.
Índices morfofisiológicos y producción de materia seca
⌅Las evaluaciones a las tres plantas indicadoras por maceta (réplicas), fueron realizadas a los 45 después de la siembra (DDS). Dentro de los indicadores se incluyó la altura de la planta en cm (AP), medida desde la base (nivel del suelo) hasta la última lígula visible con una regla milimetrada. El diámetro del tallo en mm (DT) fue determinado con un pie de rey digital (STAINLESS HARDENED).
La producción de materia seca total (MST), peso seco tallo (PST), peso seco raíz (PSR) y peso seco del follaje (PSF) (g) fueron determinados a partir del secado de las plantas en una estufa (MERMERT) con tiro forzado de aire a 65 °C, hasta obtener peso constante (aproximadamente 72 h), luego fueron pesadas en una balanza analítica (METTLER TOLEDO).
Análisis foliar
⌅Los análisis foliares se realizaron en el Laboratorio de Análisis Químico Agropecuario (AGROLAB), ubicado en Santo Domingo de los Tsachilas, El Ecuador. A las tres plantas por réplicas se les determinaron los contenidos foliares de N, P y K (%), por los métodos de Nessler, Moibdo-Vanadato fosfórico, y fotometría de llama, respectivamente, y los porcentajes de Ca y Mg foliar por el método de Complejometría, según Silva y Capa (2014)SILVA, R. Á. y CAPA, E. D. 2014. Establecimiento y validación de metodologías para el análisis de nitrógeno, fósforo y potasio en tejidos vegetales foliares. Universidad Técnica y Particular de Loja, Ecuador, 117 p..
Procesamiento estadístico
⌅Se realizaron comparaciones de las medias según la prueba de Tukey para p≤0,05 y matriz de correlaciones de Pearson con los procesadores estadísticos IBM. SPSS. Statistics (Versión 19.0 sobre Windows) y STAHTGRAPHICS Plus, versión 5.0.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
⌅El efecto de los niveles de gallinaza sobre los indicadores químicos evaluados (Tabla 1), evidencia las diferencias entre ellos en dependencia de las dosis aplicadas. En este sentido, los mayores aumentos del pH con respecto al control, fueron obtenidos con la aplicación de 6 t ha-1, lográndose que el indicador cambie de la categoría de ligeramente ácido (5,60) a neutro (6,55), con diferencias estadísticas entre ambos niveles, resultado que corrobora lo expuesto por Nieto y González (2018)NIETO, A. y GONZÁLEZ, A. 2018. Destino sostenible de los residuos generados en las plantas de beneficio avícola. AiBi Revista de Investigación, Administración e Ingeniería, 6 (1): 11-22. , al considerar la gallinaza como una alternativa ideal por su contribución al desarrollo normal de los cultivos y recuperación de los suelos altamente degradados.
Las diferencias en el pH han sido previamente atribuidas a las diferencias en la dinámica de la materia orgánica del suelo. Coincidentemente, los mayores incrementos en porcentaje fueron observados en los niveles 6 y 4 t ha-1 de la gallinaza con respecto al control, sin diferencias estadísticas ni numéricas entre ellos, con un incremento de hasta el 4,31 % (de bajo a mediano porcentaje). Con 8 t ha-1 de gallinaza, el porcentaje fue de 3,65, resultado que corrobora los estudios desarrollados por Barreto (2019)BARRETO, S. I. 2019. El enfoque de producciones más limpias en la práctica laboral del Ingeniero Químico. Transformación, 15 (2), 124-138. y Choudhury et al. (2020)CHOUDHURY, A., FELTON, G., MOYLE, J., et al. 2020. Fluidized bed combustion of poultry litter at farm-scale: Environmental impacts using a life cycle approach. Journal of Cleaner Production, 276: 124231., al expresar que el exceso de materia orgánica y nutrientes puede ocasionar una disminución del oxígeno en el medio (hasta anaerobiosis), dificultando la mineralización del nitrógeno.
Los contenidos de fósforo y potasio asimilables aumentaron con respecto al control por el incremento de los niveles de gallinaza aplicados al suelo. Los mayores valores se observaron en las 8 t ha-1 de gallinaza, donde los niveles de fósforo y potasio asimilables alcanzaron los 28,29 mg 100 g-1 (alto contenido) y 0,55 mg 100 g-1 (bajo contenido), respectivamente, mostrando diferencias estadísticas significativas con el resto de los niveles evaluados. Para el caso específico del potasio asimilable, los resultados obtenidos con el nivel 6 t ha-1 fueron similares y sin diferencias estadísticas entre ambas dosis.
A diferencia del resto de los indicadores, el efecto de los niveles de gallinaza en el suelo sobre la acidez del mismo no fue tan marcado, ya que solo el nivel 6 t ha-1 mostró diferencias estadísticas significativas con el resto, incluyendo el control.
| Niveles (t ha-1) | pH (H2O) | M.O. | P2O5 | K2O | (Y2) |
|---|---|---|---|---|---|
| (%) | (mg 100 g-1) | (cmol(+) kg-1) | |||
| 0 | 5,60 d | 3,28 d | 5,97 e | 0,32 c | 0,15 a |
| 2 | 6,09 c | 4,05 b | 10,59 d | 0,32 c | 0,13 a |
| 4 | 6,26 b | 4,31 a | 15,97 c | 0,39 b | 0,13 a |
| 6 | 6,55 a | 4,31 a | 23,67 b | 0,52 a | 0,09 b |
| 8 | 6,04 c | 3,65 c | 28,29 a | 0,55 a | 0,13 a |
| ES (x) | 0,015* | 0,012* | 0,012* | 0,013* | 0,011* |
| p-Valor | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,003 |
Medias seguidas por la misma letra en la columna no difieren entre sí para la prueba de Tukey a 5 %
(*) 95% de significación. MO) materia orgánica; Y2) acidez de cambio
La influencia positiva de la gallinaza sobre los indicadores de la fertilidad del suelo estudiados, corrobora lo planteado por Kobierski et al. (2017)KOBIERSKI, M., BARTKOWIAK, A. and LEMANOWICZ, J. 2017. Impact of poultry manure fertilization on chemical and biochemical properties of soils. Plant Soil Environment, 63 (12): 558-563., quienes han reportado el efecto significativamente positivo de esta sobre el contenido de fósforo y potasio asimilables por las plantas.
En correspondencia con el resto de los indicadores químicos, los incrementos en el contenido de calcio y magnesio en el suelo, así como la relación entre ambos, están en correspondencia con los niveles de gallinaza aplicados (Tabla 2), lo que evidencia el efecto positivo del material en la fertilidad de este.
| Niveles (t ha-1) | Ca2+ | Mg2+ | Ca/Mg |
|---|---|---|---|
| (cmol+ kg-1) | |||
| 0 | 5,07 d | 1,40 c | 3,61 c |
| 2 | 5,14 c | 1,48 b | 3,47 d |
| 4 | 5,40 b | 1,41 c | 3,82 b |
| 6 | 5,49 a | 1,31 d | 4,18 a |
| 8 | 5,37 b | 1,53 a | 3,50 d |
| ES (x) | 0,012* | 0,014* | 0,027* |
| p-Valor | 0,000 | 0,000 | 0,000 |
Medias seguidas por la misma letra en la columna no difieren entre sí para la prueba de Tukey a 5 %
(*) 95% de significación
El mayor incremento en el contenido de calcio y magnesio se obtuvo con las aplicaciones de 6 y 8 t ha-1 de gallinaza, respectivamente, alcanzando los 5,49 y 1,53 cmol(+) kg-1, con diferencias estadísticas y numéricas con el resto de los niveles. Para el magnesio lo fue con la dosis de 8 t ha-1, que difiere del resto de las cantidades aplicadas. En cambio, se apreció que con 6 t ha-1 se logra la mayor relación entre ambos (4,18), dado por el efecto depresor de dicho nivel sobre el contenido de magnesio en el suelo, que difiere estadísticamente del resto dentro de la misma categoría de evaluación (adecuada).
Al analizar el efecto de los niveles de gallinaza sobre la concentración de nutrientes en la planta (Tabla 3), expresados en porciento de la masa foliar, se corrobora la influencia positiva en aquellos donde fue aplicada al suelo, con diferencias estadísticas significativas con respecto al control. Los mayores porcentajes estuvieron asociados a las dosis superiores a las 4 t ha-1, solo en el porcentaje de magnesio foliar, el mayor acumulado se logró con la dosis de 2 t ha-1.
| Niveles (t ha-1) | N | P | K | Ca | Mg |
|---|---|---|---|---|---|
| (%) | |||||
| 0 | 1,10 e | 0,01 d | 2,75 c | 0,38 c | 0,30 bc |
| 2 | 1,26 c | 0,10 c | 2,95 b | 0,59 a | 0,36 a |
| 4 | 1,70 a | 0,11 bc | 2,93 b | 0,47 b | 0,29 c |
| 6 | 1,30 b | 0,14 ab | 2,97 ab | 0,60 a | 0,33 ab |
| 8 | 1,17 d | 0,16 a | 3,00 a | 0,37 c | 0,27 c |
| ES (x) | 0,012* | 0,010* | 0,012* | 0,014* | 0,011* |
| p-Valor | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 |
Medias seguidas por la misma letra en la columna no difieren entre sí para la prueba de Tukey a 5 %. (*) 95% de significación
La correlación significativa entre la materia orgánica y la relación Ca/Mg foliar (r=0,91**) (Figura 1), demuestra que con el aumento del porcentaje de materia orgánica del suelo se incrementa también la relación Ca/Mg en la planta indicadora.
El efecto de los niveles de gallinaza sobre los indicadores morfológicos de las plantas (Tabla 4), fue similar al obtenido en el resto de los anteriormente estudiados. Los mayores incrementos con respecto a 0 t ha-1 en índices como la altura de las plantas, peso seco del tallo y diámetro del tallo se lograron con la aplicación de 8 t ha-1 de gallinaza, en este último, sin diferencias estadísticas significativas con el nivel 6 t ha-1.
Por otra parte, indicadores como el peso seco de la raíz, peso seco del follaje y la materia seca total, evidenciaron los mayores índices con la aplicación de 6 t ha-1, en su mayoría con diferencias estadísticas y numéricas con el resto de los niveles. Estos resultados corroboran lo logrado por Quiñones (2017)QUIÑONES, A. T. A. 2017. Producción de biogás para el desarrollo sustentable: experiencias en municipios cubanos. Disponible en: http://revista.congresouniversidad.cu/index.php/rcu/article. Consultado 2/02/2022., al resaltar que la gallinaza puede contribuir a incrementar la producción agrícola, mejorar la productividad y calidad nutricional de los cultivos e incrementar el contenido de nutrientes de estos.
| Niveles (t ha-1) | AP | DT | PST | PSR | PSF | MST |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (cm) | (mm) | (g) | ||||
| 0 | 18,50 d | 4,43 d | 2,00 e | 1,00 d | 2,50 d | 5,50 e |
| 2 | 35,25 c | 5,75 c | 8,00 d | 2,00 c | 5,07 c | 15,07 d |
| 4 | 37,70 bc | 7,15 b | 9,00 c | 2,50 b | 5,77 c | 17,27 c |
| 6 | 38,87 b | 7,67 a | 11,00 b | 3,00 a | 10,06 a | 24,06 a |
| 8 | 44,72 a | 7,92 a | 13,00 a | 2,50 b | 7,85 b | 23,35 a |
| ES (x) | 0,346* | 0,949* | 0,10* | 0,042* | 0,454* | 0,484* |
| p-Valor | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 |
Los
valores representan el promedio de tres plantas por réplicas. Medias
seguidas por la misma letra en la columna no difieren entre sí para la
prueba de Tukey a 5 %. (*) 95% de significación. AP) altura de la
planta; DT) diámetro del tallo; PST) peso seco tallo; PSR) peso seco
raíz; PSF) peso seco del follaje; MST) materia seca total
La correlación existente entre el porcentaje de materia orgánica y el peso seco de las raíces de las plantas indicadoras, con r=0,80** (99 % de significación) (Figura 2), reconoce el efecto positivo que ejerce la misma sobre el crecimiento de las plantas y evidencia como a medida que aumentan los porcentajes de materia orgánica, se incrementa el peso seco de la raíz con un alto grado de significación. En tal sentido, Cajamarca et al. (2018)CAJAMARCA, D. I., ALMEIDA, L. E. H. y DÍAZ, N. I. G. 2018. Evaluación del plan de administración ambiental para la granja avícola dos hermanos. INNOVA Research Journal, 3 (10.1): 42-54. han expresado que este material tiene grandes ventajas para incrementar la producción de los cultivos, entre las más importantes están el aporte de nutrientes como N, P y K, y el incremento de la materia orgánica del suelo.
La correlación positiva entre el fósforo asimilable y la materia seca total (r=0,93**) (Figura 3), establece la estrecha relación entre ambos. En investigaciones similares se demostró que el crecimiento de las plantas es atribuido al incremento del fósforo asimilable en el suelo (Soremi et al., 2017SOREMI, A. O., ADETUNJI, M. T., ADEJUYIGBE, C., et al. 2017. Effects of poultry manure on some soil chemical properties and nutrient bioavailability to soybean. Journal of Agriculture and Ecology Research International, 11 (3): 1-10.). Es destacable que, Timsina (2018)TIMSINA, J. 2018. Can organic sources of nutrients increase crop yields to meet global food demand? Agronomy, 8 (10): 214. demostró que el aumento en los indicadores de las plantas luego de la aplicación de gallinaza, debe ser asociado con el aporte de macronutrientes al suelo por el abono orgánico.
CONCLUSIONES
⌅El mejor nivel de gallinaza fue 6 t ha-1, ya que en el suelo se logró el mayor valor de pH (agua) y el más bajo de acidez de cambio, la mayor relación Ca/Mg y el mayor porcentaje de materia orgánica, y en la planta los mejores contenidos foliares de nutrimentos, mayor relación Ca/Mg y materia seca total. Los resultados muestran correlaciones positivas entre el porcentaje de materia orgánica, relación Ca/Mg foliar y la materia seca de las raíces, y entre los contenidos de fósforo asimilable en el suelo y la materia seca total.