Estudio de la actividad biologica de dos suelos de los tableros costeros del NE de Brasil enmendados con residuos agricolas: vinaza y torta de canã de azúcar

Study of biological activity in northeast Brazil's coastal tableland soils treated with organic residue: stillage and sugar cane solid residue

Resúmenes

Se han seleccionado los epipediones de dos suelos representativos de la zona de Tableros Costeros de Brasil, dedicados mayoritariamente al monocultivo de la caña de azúcar. Estos fueron enmendados con torta de caña de azúcar (T), de relación C/N = 19,33, en dosis de 10, 20 y 30 t ha-1, (T1, T2 y T3), respectivamente; la enmienda con vinaza de caña (V), de relación C/N = 32,17, fue de 30, 60 y 90 m³ ha-1, (V1, V2 y V3), respectivamente. Dichas enmiendas se incorporanon al suelo sin compostaje previo. Fueron incubados en condiciones controladas de temperatura y de humedad en el laboratorio según el método de Gucker durante 39 dias; los 27 primeros sin encalar y hasta el final del proceso añadiendo 2 t ha-1 de CaCO3. En ambos suelos, el tratamiento T3 no mostró diferencia con el testigo, antes y después de encalar, encontrán dose mayor actividad biológica en las enmiendas de 10 y de 20 t ha-1. Con vinaza, en ambos suelos, la dosis de 90 m³ ha-1 fue la de menor actividad biológica, también muy próxima a la del testigo. En ninguno de los casos se ha observado inhibición de la actividad biológica. Los suelos fueron caracterizados, después de incubar, con el fin de relacionar la posible influencia de estas enmiendas orgánicas en la fertilidad de los suelos.

mineralización; enmienda orgánica; materia orgánica; incubación

Epipedons of two representative soils from "Coastal table lands" of Northeastern Brazil cultivated with sugar cane were selected for the study. These soils were fertilized with 10 (T1), 20 (T2) and 30 (T3) t ha-1 of solid sugar cane residue (C/N=19.33) and 30 (V1), 60 (V2) and 90 (V3) m³ ha-1 of stillage (C/N=32,17). The fertilizers were incorporated without previous composting. After incorporation, samples were incubated under controlled conditions of temperature and humidity in laboratory according to Gucker's method for 39 days. The soil samples received lime treatment (2 t ha-1 CaCO3) 27 days after fertilizer application. In both soils, treatment T3 did not significantly differ from control before and after liming. Greater biological activity was observed under 10 and 20 t ha-1 of sugar cane solid residue treatment. In both soils, 90 m³ ha-1 of stillage induced minimum biological activity, very close to control response. In no case was inhibition of biological activity due to treatment observed. After incubation, some soil parameters were characterized to associate sugar cane organic fertilizers with soil fertility.

mineralization; organic amendment; organic material; incubation

RELAÇÕES ÁGUA-SOLO-PLANTA-ATMOSFERA

Estudio de la actividad biologica de dos suelos de los tableros costeros del NE de Brasil enmendados con residuos agricolas: vinaza y torta de canã de azúcar¹

Study of biological activity in northeast Brazil's coastal tableland soils treated with organic residue: stillage and sugar cane solid residue

Zelson Tenório^I; Orozimbo Silveira Carvalho^II; Odilon Reny Ribeiro Ferreira da Silva^II; José Maria Gascó Montes^III; Francisca Guerrero López^III

^IPesquisador da Embrapa Tabuleiros Costeiros, CEP 49025 - 040, Aracajú, SE, E-mail: [e-mail]

^IIPesquisador da Embrapa - Algodão, CEP 58107 - 200, Campina Grande, PB, E-mail: [e-mail]

^IIIProfesor del Departamento de Edafologia, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid, Avenida Complutense S/N, 28040 - Madrid

RESUMEN

Se han seleccionado los epipediones de dos suelos representativos de la zona de Tableros Costeros de Brasil, dedicados mayoritariamente al monocultivo de la caña de azúcar. Estos fueron enmendados con torta de caña de azúcar (T), de relación C/N = 19,33, en dosis de 10, 20 y 30 t ha^-1, (T₁, T₂ y T₃), respectivamente; la enmienda con vinaza de caña (V), de relación C/N = 32,17, fue de 30, 60 y 90 m³ ha^-1, (V₁, V₂ y V₃), respectivamente. Dichas enmiendas se incorporanon al suelo sin compostaje previo. Fueron incubados en condiciones controladas de temperatura y de humedad en el laboratorio según el método de Gucker durante 39 dias; los 27 primeros sin encalar y hasta el final del proceso añadiendo 2 t ha^-1 de CaCO₃. En ambos suelos, el tratamiento T₃ no mostró diferencia con el testigo, antes y después de encalar, encontrán dose mayor actividad biológica en las enmiendas de 10 y de 20 t ha^-1. Con vinaza, en ambos suelos, la dosis de 90 m³ ha^-1 fue la de menor actividad biológica, también muy próxima a la del testigo. En ninguno de los casos se ha observado inhibición de la actividad biológica. Los suelos fueron caracterizados, después de incubar, con el fin de relacionar la posible influencia de estas enmiendas orgánicas en la fertilidad de los suelos.

Palabras-claves: mineralización, enmienda orgánica, materia orgánica, incubación

ABSTRACT

Epipedons of two representative soils from "Coastal table lands" of Northeastern Brazil cultivated with sugar cane were selected for the study. These soils were fertilized with 10 (T₁), 20 (T₂) and 30 (T₃) t ha^-1 of solid sugar cane residue (C/N=19.33) and 30 (V₁), 60 (V₂) and 90 (V₃) m³ ha^-1 of stillage (C/N=32,17). The fertilizers were incorporated without previous composting. After incorporation, samples were incubated under controlled conditions of temperature and humidity in laboratory according to Gucker's method for 39 days. The soil samples received lime treatment (2 t ha^-1 CaCO₃) 27 days after fertilizer application. In both soils, treatment T₃ did not significantly differ from control before and after liming. Greater biological activity was observed under 10 and 20 t ha^-1 of sugar cane solid residue treatment. In both soils, 90 m³ ha^-1 of stillage induced minimum biological activity, very close to control response. In no case was inhibition of biological activity due to treatment observed. After incubation, some soil parameters were characterized to associate sugar cane organic fertilizers with soil fertility.

Key words: mineralization, organic amendment, organic material, incubation

INTRODUCCION

La Usina Triunfo ha realizado un estudio edafológico de 20.520 ha de suelos de Tableros Costeros. En general, estos pertenecen al Orden de los Oxisols y de los Ultisols, localizados entre los paralelos 9º 30' 15" y 9º 46' 30" de latitud Sur y los meridianos 36º 1' 15" y 36º 28' 30" al Oeste de Greenwich. Estos se han desarrollado sobre sedimentos areno-arcillosos del Terciario, con relieve plano y ondulado suave, y según la clasificación climática de Köppen el clima es tropical lluvioso, con precipitaciones medias anuales entre 959 y 1160 mm. La vegetación era del tipo floresta subpereniflolia y actualmente esta covertura ha sido sustituida por el monocultivo de caña de azúcar. Así, es fácil comprender que se generan residuos agrícolas y subproductos de las industrias acopladas a este cultivo: torta y vinaza de caña de azúcar. Estos residuos pueden ser incorporados al suelo como fuente de nutrientes y de materia orgánica, con el fin de atenuar las pérdidas anuales a causa del intenso lavado de estos suelos y de la mineralizacion de la materia orgánica.

Numerosos autores, como Almeida (1952), Gloria et al. (1973), Gloria (1976) y Resende (1979), señalan el contenido trófico de la vinaza y los efectos beneficiosos de dicho residuo sobre las propriedades físicas y químicas de los suelos: aumento de la capacidad de retención de humedad, de la porosidad, del contenido en potasio y de la conductividad eléctrica.

Marinho et al. (1982) trabajaron en dos suelos de los tableros costeros del Estado de Alagoas (Brasil), con dosis de 45, 90 y 135 m³ ha^-1 comprobando el efecto beneficioso, en todos los casos, sobre la producción de caña de azúcar.

Marinho et al. (1981) y Albuquerque & Marinho (1979) y Albuquerque (1990) al aplicar dosis entre 4 y 30 t ha^-1 de torta de caña de azúcar han obtenido incrementos en la producción de dicho cultivo entre 25 y 60%. Es de esperar que en el acondicionamiento del suelo influya en la actividad biológica, que se potencia con estas enmiendas, ya que se incorporan nutrientes, materia orgánica fresca con sustancias de bajo peso molecular, fuente de energia y nitrógeno, imprescindibles para la sintesis de las proteínas de los microorganismos del suelo.

Por todo lo dicho anteriormente es que se ha planteado el presente trabajo, de medida de la actividad biológica de los suelos de los tableros costeros al ser enmendados con residuos de torta de caña de azúcar y de vinaza, e intentar relacionar las modificaciones sufridas en algunos parámetros con la mejora de dicha actividad.

MATERIAL Y MÉTODOS

La torta de caña de azúcar (T) y la vinaza (V) tienen, respectivamente, una relación C/N de 19,33 y de 32,17. Se ha seleccionado dicho parámetro por ser el más representativo de las posibles transformaciones de la materia orgánica, mineralizacion y humificación.

En la Tabla 1 se presentan los parámetros físicos y químicos de los epipediones de los dos suelos seleccionados: Podzólico amarillo distrófico latossólico (PAL) sin y con fragipan en profundidad, A moderado, textura media/arcillosa, fase relieve plano y Latossolo-amarillo distrófico (LA), A moderado, textura arcillosa, fase relieve suave ondulado. El suelo PAL ocupa el 27% de la zona estudiada en la Usina Triunfo y el LA el 30% aproximadamente. En la Tabla 2 se expone el fraccionamento del carbono orgánico.

Los tratamientos realizados están reunidos en la Tabla 3.

Método de incubación

Para simular el comportamiento aeróbico y atemperado de los suelos enmendados según los tratamientos descritos en la Tabla 3, se han incubado, en condiciones controladas de humedad, a 2/3 de capacidad de campo y temperatura de 28ºC, según el método de Gucker et al. (1968) modificado por Polo et al. (1983) y adaptado en el Departamento de Edafologia de la Escuela Técnica de Ingenieros Agrónomos (ETSIA) de Madrid. El CO2 liberado se recoge en 50 mL de NaOH 0,1N y se valoran las especies carbónicas formadas con H₂SO₄ 0,1 N, utilizando como indicadores fenolftaleína y naranja de metilo. En todos los tratamientos, a partir del dia 27, cuando el proceso se ralentizaba, se incorporó una enmienda caliza correspondiente a 2 t ha^-1 de CaCO₃. El experimento duró 39 dias.

El efecto de los tratamientos fué evaluado sobre las siguientes propiedades:

- Condutividad eléctrica y pH en extracto acuoso 1:2,5 con conductivímetro y pH-metro CRISON.

- Carbono orgánico: determinado por el método de Walkley-Black, con dicromato potásico 1N en medio sulfúrico concentrado, utilizando como indicador orto-fenantrolina, de acuerdo con la recomendación de los Métodos Oficiales de Análisis (Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación, 1986).

- Fracionamiento del carbono orgánico, por el método de Dabin (1971)

- Nitrógeno total: fué determinado por el método de Kjeldahl, destilando el amonio formado sobre ácido bórico al 4%, en una unidad de destilación Buchi 323 y posterior valoración con ácido sulfúrico 0,01N (Embrapa, 1997).

- Capacidad de intercambio catiónico: con acetato amónico 1 N a pH 7 (Bower et al., 1952).

- Capacidad de campo: estimada en membrana de presión Richard, aplicando una presión de 33 kPa.

Los datos referentes al estudio de la mineralizacion de la materia orgánica fueron analizados por medio de los procedimientos estadísticos ANOVA y análisis de regresión (Fisher & Yates, 1963).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Curvas acumulativas de medida de la actividad biológica

En la Figura 1 se presentan las curvas acumulativas del desprendimiento de CO2, empleando el parámetro de coeficiente de mineralizacion total (CMT) acumulativo en función de los días:

CMT = Cx/Ct .10⁵

donde:

C x - mg de C desprendido por 100g de muestra de suelo

Ct - % de C orgánico de la muestra de suelo

En el suelo PAL las mayores tasas de mineralizacion correspondieron a las enmiendas T₁ y T₂, de 10 y 20 t ha-l, respectivamente. El testigo y la enmienda correspondiente a 30 t ha-l quedaron muy próximas (Figura 1A). En el caso de la enmienda con vinaza, el tratamiento con 30 m³ ha-l, V₁, siempre se mantubo por encima de la enmienda de 60 m³ ha-l, estando muy próxima a la de 90 m³ ha-l (Figura 1B). El testigo siempre se mantubo por debajo. Al aumentar la dosis de ambas enmiendas no se potencia la actividad biológica del suelo PAL, que es mas ácido y con menor contenido en nutrientes que el suelo LA.

En el suelo LA, las mayores mineralizaciones correspondieron a los tratamiento T₂ y V₂, seguidas de T₁ y V₁, manteniendose las dosis más elevadas, T₃ y V₃ muy próximas al testigo, aunque el encalado parece que activa la mineralizacion a elevadas dosis, dato a tener en cuenta en el manejo de estos suelos en general (Figura 1C y D).

Analizando el fraccionamento del carbono orgánico, se deduce que se trata de una materia orgánica muy estabilizada en ambos suelos, de acuerdo con la intensa meteorización provocada por las intensas lluvias en climas cálidos. En ambos suelos, las relaciones EHT/C_Ox y C.AH/C.AF son del mismo orden. En cambio, en el suelo PAL, dicho parámetro tiende a disminuir, lo que puede ser debido a una mineralizacion secundaria de la materia orgánica inicial.

Durante la medida de la actividad biológica diaria, se observaron dos fases bien diferenciadas:

a) una de crecimiento de dicha actividad, que se ajustó mejor a una ecuación exponencial del desarrolo de la población, porque la respiración es proporcional al número de microorganismos (Guerrero, 1987; Silveira, 1999), y

b) una de decrecimiento de dicha actividad, y que no fué proporcional al número de microorganismos, por causa de los factores limitantes, que pueden ser los nutrientes (Molina et al., 1980).

La mineralizacion diaria se ajustó mejor a una ecuación potencial del tipo:

C = K . t^m

donde:

C - carbono desprendido acumulativamente con el tiempo, en mg, por 100g de muestra

t - tiempo en dias

k y m - constantes relacionadas con el tratamiento y las condiciones del medio, generalmente interrelacionadas.

Las ecuaciones de las mineralizaciones ajustadas y de las velocidades de mineralizacion derivadas (dc/dt = K m t^m-1), se presentan en la Tabla 4.

Los valores del exponente m en los tratamientos del suelo PAL fueron mayores que en los del suelo LA, por lo que en los tratamientos del testigo y con 20 t ha^-1 las velocidades de mineralizacion fueron crecientes, manteniendose constante en los V₃ y T₃ y decreciente en T₁, V₁ y V₂, concordante estos últimos con las mejores tasas de mineralizacion, y estabilizando la materia orgánica del suelo antes. En la Figura 1 se representan las velocidades de mineralizacion. En el caso del suelo LA, las velocidades de mineralizacion fueron en todos los casos decrecientes, a excepción del tratamiento T₃, que se mantiene constante, al igual que en el suelo PAL, concordante con una menor tasa de mineralizacion. Es de esperar una maduración lenta de la materia orgánica.

En la Tabla 5 se exponen las transformaciones de las muestras durante la incubación.

En todos los tratamientos decresce el contenido en carbono orgánico, salvo en el de 30 t ha^-1 de torta de caña de azúcar en ambos suelos, concordante con la menor mineralizacion y con la velocidad de mineralizacion constante.

En el suelo PAL la capacidad de intercambio catiónico tiende a disminuir con relación al suelo original, aumentando en el suelo LA que puede haber evolucionado hacia formas de materia orgánica más humificada. Durante la incubación, el suelo LA ha podido sufrir la polimerización de los AF hacia formas más polimerizadas, por lo que puede aumentar la CIC, como se muestra em la Tabla 5.

En cambio, la capacidad de campo de los tratamientos del suelo PAL tendió a aumentar y en el LA a disminuir, pudiendose relacionar este comportamiento con las formas de materia orgánica menos humificada de los tratamientos del PAL.

En el suelo PAL aumentó la capacidad de retención de humedad a 33 kPa, disminuyendo la capacidad de intercambio catiónico. En el suelo LA ocurrió lo contrario. La razón puede encontrarse en la evolución de la materia orgánica, en el suelo PAL con mineralizacion secundaria y en el suelo LA, polimerización de los ácidos fúlvicos hacia los ácidos húmicos.

CONCLUSIONES

1. La actividad biológica detectada en todos los tratamientos se ajusta significativamente al 99 y 99,9% a una ecuación potencial del tipo C = K t^m.

2. En ninguno de los casos se inhibió la actividad biológica al añadir las enmiendas directamente, sin previo compostaje.

3. El tratamiento correspondiente a 30 t ha^-1 de torta de caña de azúcar, en ambos suelos, es el que presentó menor actividad biológica, similar al testigo, concordante con el mayor contenido en carbono orgánico de las muestras después de incubar.

Recebido em 02/08/1999

Protocolo 086/99

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1

Trabajo desarrollado como parte de las actividades de Posdoctorado en la Universidad Politécnica de Madrid

Fechas de Publicación

• Publicación en esta colección
  04 Abr 2011
• Fecha del número
  Abr 2000

Histórico

• Recibido
  02 Ago 1999