CE: 1733 CF: cag083182186
Revista Centro Agrícola
Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas
ISSN papel: 0253-5785 ISSN on line: 2072-2001
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Vol.45, No.3, Julio-Septiembre, 51-58, 2018 CE: 1733 CF: cag083182186 Revista Centro Agrícola Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas ISSN papel: 0253-5785 ISSN on line: 2072-2001 |
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ARTíCULO DE INVESTIGACIÓN
La biomasa de Bambusa vulgaris como alternativa para la recuperación de suelos degradados
The biomass of Bambusa vulgaris as an alternative for the recovery of degraded soils
Pedro Cairo Cairo1, Otani Alvares Alonso2, Yamisey Yera Yera2, Alianny Rodríguez Urrutia2, Álvaro Mollineda2, Pedro Torres Artiles2 y Oralia Rodríguez López2
1 Universidad de Atacama. CRIDESAT Centro Regional de Investigaciones y Desarrollo Sustentable de Atacama Copayapu 485, Copiapó, Chile
2 Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Carretera a Camajuaní km 5½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba, CP 54830
E-Mail: pedro.cairo@uda.cl
RESUMEN
La producción de biomasa de Bambú en proyectos de reforestación puede contribuir a la regeneración de suelos degradados. El trabajo fue realizado en el Centro de Investigaciones Agropecuarias de la Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, con el objetivo de evaluar la calidad de la biomasa de bambú como alternativa de recuperación de suelos degradados. Se realizó una caracterización química de la biomasa de bambú, representada por hojarasca de bambú, humus de bambú, compost de bambú y un control de referencia constituido por humus de lombriz a partir de otros sustratos orgánicos. Se evaluaron los parámetros ceniza, Cu, Zn, Co, Mn y Fe. Se realizó un experimento en condiciones semi-controladas con seis tratamientos al utilizar los sustratos descritos anteriormente. Se tomaron muestras del experimento para el análisis microbiológico de bacterias hongos y actinomicetos. Además, fue montada una parcela experimental (dos áreas representativas, una de bambú de 5 años de establecido, para estudiar el comportamiento de la especie y los cambios en el suelo desde los 30 cm hasta los 5 m de distancia del plantón; y otra área sin bambú que representa la referencia del suelo degradado (RSD)). Se tomaron muestras de suelo para evaluar el estado de la estructura y la consistencia del mismo. Los resultados muestran que la calidad de la biomasa de bambú mejora de manera significativa las propiedades biológicas del suelo así como estructura y su consistencia.
Palabras clave: actividad biológica, bambú, consistencia del suelo, estructura, recuperación de suelo
ABSTRACT
The production of bamboo biomass in reforestation projects can contribute to the regeneration of degraded soils. The work was carried out at the Center for Agricultural Research of the Central University "Marta Abreu" of Las Villas, with the objective of evaluating the quality of bamboo biomass as an alternative to recover degraded soils. A chemical characterization of bamboo biomass, represented by bamboo litter, bamboo humus, bamboo compost and a reference control constituted by earthworm humus from other organic substrates, was carried out. Ash, Cu, Zn, Co, Mn and Fe were evaluated. An experiment was carried out under semi-controlled conditions with 6 randomized block design treatments with the substrates described. Samples were taken from the experiment for the microbiological analysis of fungal and actinomycete bacteria. In addition, an experimental plot was assembled (two representative areas, one of bamboo of 5 years of established, to study the behavior of the species and changes in the soil from 30 cm to 5 m away from the seedling, and another area without bamboo representing the reference of degraded soil (RSD). Samples were taken at the depth of 0-10 cm to evaluate the state of the structure and the consistency of the soil. The results show that the quality of the bamboo biomass significantly improves the biological properties of the soil as well as structure and its consistency.
Keywords: biological activity, bamboo, soil consistency, structure, soil recovery
INTRODUCCIÓN
La especie Bambusa vulgaris Schrad. ex H.L. Wendl. se ha adaptado a las condiciones tropicales y realiza una buena contribución de biomasa (entre 20 y 33 t ha-1). Su papel en la protección del medio ambiente es incalculable, por lo que esta especie posee potencialidades aún no conocidas (López, 2008).
En la actividad de la gestión del bambú dentro del desarrollo sostenible se conoce muy poco sobre el carácter de su biomasa y el efecto sobre el suelo para las condiciones de Cuba (Álvarez et al., 2014). Sin embargo, se han realizado investigaciones en regiones subtropicales de China con otras especies que muestran estas potencialidades (Song et al., 2011; Shang et al., 2014; Wang et al., 2014; Han et al.,2014). Cuando se habla del bambú como protector del suelo es mencionada su función de conservación de cuencas hidrográficas, ribera de los ríos y quebradas, empero, el impacto en áreas de producción agrícola puede ser integral sobre otras manifestaciones de degradación de suelos (Ganse et al., 2013).
El suelo es un recurso natural de difícil renovación, con naturaleza viva y dinámica, cuya conservación es crucial para la supervivencia de la humanidad. De ahí que uno de los objetivos esenciales de su manejo debe ser el de mantener o incrementar su fertilidad de forma duradera (Álvarez et al., 2014). El bambú es muy útil en la ribera de los ríos en su acción reguladora de la cantidad y calidad de agua, es un gran productor de oxígeno y un gran retenedor de dióxido de carbono (Mishra et al., 2014).
El fenómeno de la degradación de suelo afecta considerables superficies de tierras a nivel mundial. En la actualidad, se realizan diversos esfuerzos para recuperar su productividad y fertilidad con el empleo de tecnologías que faciliten la asimilación de algunos nutrientes y disminuyan los signos de degradación. En tal sentido, los materiales orgánicos favorecen las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos, debido a que aportan sustancias húmicas y nutrientes, además de influir en la estructura y porosidad, entre otros indicadores edáficos (Pérez et al., 2008). El trabajo tiene como objetivo evaluar la calidad de la biomasa de bambú y su impacto en la recuperación de suelos degradados.
MATERIALES Y MÉTODOS
Ubicación del área de investigación
El estudio fue realizado en los laboratorios del Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP), el Centro de Estudios de Química Aplicada (CEQA) y la Estación Experimental Agrícola "Álvaro Barba Machado", Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Cuba.
Caracterización química de residuos y abonos orgánicos
A los efectos de este trabajo se ha considerado utilizar los términos: Biomasa del bambú (incluye hojarasca, raíces y tallos del bambú, humus de bambú y compost elaborado a partir de la hojarasca que a la vez representan residuos y abonos orgánicos de la especie Bambusa vulgaris Schrad. ex H.L. Wendl). El humus de lombriz y la hojarasca fueron tomados de la estación experimental Agrícola "Álvaro Barba Machado". A partir de la hojarasca de bambú se elaboró el compost correspondiente. El humus de lombriz fue obtenido a partir de estiércol vacuno sin la presencia de biomasa de bambú. Las muestras tomadas (16) se secaron y posteriormente, molieron y pasaron por un tamiz de 0,5 mm.
En el estudio se incluyeron muestras de hojarascas de bambú de diferentes regiones edafoclimáticas: Santa Clara (de un Suelo Pardo mullido con carbonatos), Manicaragua (Finca el Siju, de un Suelo Pardo Mullido sin carbonatos), Cienfuegos (Jardín Botánico, de un Suelo Fersialitico pardo mullido carbonatado).
Los métodos de análisis químicos empleados fueron:
Porcentaje de ceniza (% ceniza) y porcentaje de materia orgánica (% materia orgánica): 2 g del material en un crisol de 25 ml y por incineración, en la mufla, se eleva la temperatura hasta llegar a 550 oC. Se determina A= Peso constante del crisol a 550 ºC, B = Peso constante del crisol + ceniza, C = Peso de la muestra seca al aire y el factor de corrección de la humedad (fch) a través del porcentaje de humedad de la muestra. El cálculo del por ciento de cenizas y por vía indirecta el de materia orgánica se realiza a través de las ecuaciones 1 y 2.
Microelementos como cobre (Cu), zinc (Zn), cobalto (Co), manganeso (Mn), hierro (Fe), fueron determinados por el método de espectrofotometría de absorción atómica, según la NRAG 894/1988, por digestión de la muestra con H2SO4 concentrado y selenio como catalizador y posterior dilución con agua destilada.
Los macroelementos: Potasio (% K) por el método de espectrofotometría de absorción atómica, según la NRAG 894/1988, Carbono (% C) a través del cálculo por vía indirecta (ecuación 3), Nitrógeno (%N) mediante el método de digestión - destilación de Kjeldahl, relación C/N y fósforo (%P) por el método colorimétrico del metavanadato.
Descripción de los experimentos
Los estudios experimentales se desarrollaron en un suelo Pardo mullido carbonatado según la Clasificación de suelos propuesta por Hernández et al. (2015).
Experimento en condiciones semicontroladas: El diseño fue Bloques al Azar (4 réplicas) usando macetas con 1 kg de suelo. Los tratamientos fueron: 1- control; 2- 75 kg ha-1 de N (Urea); 3- 4 t ha-1 de humus de lombriz; 4- 4 t ha-1 de humus de bambú; 5- 4 t ha-1 compost de bambú sin inóculo; 6- 4 t ha-1 compost de bambú con inóculo. Después de 35 días bajo riego se tomaron muestras para la determinación de bacterias, hongos y actinomicetos.
Experimento en campo: Se estableció una parcela experimental con dos áreas representativas, una con bambú (plantas de 5 años establecidas en condiciones naturales para estudiar el comportamiento de la especie y los cambios en el suelo, desde los 30 cm hasta los 5 m de distancia del plantón) y la otra sin bambú (representa la referencia del suelo degradado (RSD)). Se tomaron muestras a la profundidad de 0-10 cm para evaluar el estado de la estructuran y la consistencia del suelo.
Análisis Microbiológico del suelo
Se utilizó el método de conteo de placas con diluciones de 1 g de suelo a diferentes concentraciones en medio de cultivo sólido. Las bacterias fueron determinadas al aplicar 1ml de la dilución al medio de cultivo glicerina peptona agar. Los Hongos se determinaron aplicando 1 ml de la dilución al medio de cultivo Agar Rosa de Bengala. En el caso de los Actinomicetos se aplicó 1 ml de la dilución al medio de cultivo Almidón Amoniacal Agar.
Análisis físicos de suelos
Factor Estructura (FE): de acuerdo con el método de Vageler y Alten (1931).
Límite Superior de Plasticidad (LSP): se determinó por el método del Cono de Balancín de Vasiliev.
Límite Inferior de Plasticidad (LIP): se determinó por el método de los rollitos de Atterberg.
índice de Plasticidad (IP): se determinó por la diferencia numérica entre los Límites Superior e Inferior.
Procesamiento estadístico
Para el procesamiento estadístico se utilizó el paquete de programas profesional STATGRAPHICS CENTURION Versión 15.2 sobre Windows XP. Se aplicó el Análisis de Varianza de clasificación simple con la prueba de comparación de Tukey HSD.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización química de los sustratos estudiados
El nitrógeno se manifiesta de forma variable al igual que la materia orgánica y el carbono (Tabla 1). Esto puede deberse a las condiciones edafoclimáticas en que se desarrollan las plantas. Los contenidos de nitrógeno varían desde las categorías de bajo a muy alto (NRAG 564, análisis foliar). La materia orgánica oscila desde bajo a alto. La relación C/N constituye, en este caso, un indicador muy sobresaliente de las características de esta biomasa y varia de regular a buena. Oramas (2010) y Alvarado (2011) hace referencia al posible potencial del bambú como fijador biológico del nitrógeno atmosférico; lo cual significa que el mismo, a pesar de ser una poácea, se comporte como una leguminosa.
En la Tabla 2 se muestran los resultados relativos a los microelementos. El humus de bambú difiere significativamente con los demás sustratos respecto al contenido de cenizas. La composición química de la hojarasca de bambú reportada por otros autores como Oramas (2010) y Mishra et al. (2014) detallan la presencia de elevados contenidos de ceniza y bases como calcio y magnesio que gradualmente pueden tener efectos sobre el pH del suelo. La ceniza del bambú está compuesta por minerales inorgánicos, en primer lugar, sílice, calcio y potasio. El manganeso y el magnesio son otros dos minerales comunes. También consta de otra composición orgánica en adición a la celulosa y la lignina.
La composición de metales pesados de los diferentes sustratos evaluados (Cu, Zn, Co, Mn y Fe) evidencia que en general existen niveles medios de estos micronutrientes según categorías internacionales establecidas de niveles críticos para abonos orgánicos, compost y residuos. El humus de lombriz muestra valores de Fe y Mn significativamente superiores al compost de bambú y al humus de bambú. En el caso concreto del Mn el humus de lombriz sobrepasa los límites críticos referidos por Insam y Knapp (2011). Igualmente, constituye un abono orgánico de referencia por sus cualidades nutricionales. Tanto el humus de bambú como el compost de bambú indican niveles de Zn similares al humus de lombriz, no así para Co y Cu aunque con niveles no despreciables. La materia orgánica del suelo es una importante fuente de micronutrientes, especialmente de los cationes metálicos como Fe, Mn, Cu y Zn. Estos normalmente se encuentran quelatados por las sustancias orgánicas, lo que favorece una adecuada nutrición de las plantas (Insam et al., 2011). Resultados similares obtuvieron García et al. (2008) cuando demostraron que el humus de lombriz proveniente de residuos sólidos urbanos presentaba concentraciones elevadas de microelementos esenciales para las plantas, por lo que podía ser considerado como un biocorrector de micronutrientes de suelos deficientes.
Efectos de abonos orgánicos de residuos de bambú sobre la microflora del suelo
El uso de abonos orgánicos ejerce su influencia sobre la biomasa microbiana y se ha demostrado que un aumento del contenido de la materia orgánica, tiene un efecto positivo sobre la biología del suelo. En este experimento existen tres controles de referencia (control sin tratamiento, control con fertilizante nitrogenado y control humus de lombriz). El efecto de diferentes abonos orgánicos a partir de la biomasa de bambú sobre la población microbiana del suelo en condiciones controladas (Tabla 3), demostró que al comparar el humus de lombriz como abono orgánico de calidad conocida con el compost de bambú con inóculo mostró una respuesta significativa a favor del compost de bambú con inóculo, tanto en hongos y bacterias como en actinomicetos, lo cual coincide con los resultados de Ganse, et al. (2013).
El humus y el compost de bambú con inóculo indicaron diferencias significativas respecto a hongos y bacterias con los controles sin tratamiento y fertilizante fundamentalmente. Investigaciones realizadas por Alfonso (2013) cuando estudió la diversidad de comunidades microbianas cultivables en la rizosfera de B. vulgaris, pudo comprobar la presencia de una gran diversidad de bacterias con capacidad metabólica en los procesos de oxidación de la glucosa. Los actinomicetos son menos numerosos que las bacterias y uno de los factores favorables para su presencia es la abundancia de calcio que proporciona una condición neutra o ligeramente alcalina.
Pérez et al. (2008) realizaron investigaciones para elaborar compost con diferentes residuos y demostraron la efectividad del uso de fuentes enriquecidas en nitrógeno y carga microbiana. A la vez, Julca et al. (2006) exponen la necesidad de trabajar en el manejo ecológico del suelo como una herramienta importante de la agricultura orgánica.
Efectos de la biomasa del bambú sobre el factor de estructura
El impacto de la biomasa de bambú sobre la actividad biológica puede tener consecuencias sobre la materia orgánica y al final sobre la estructura (Figura 1). El plantón de bambú en su efecto radial a partir de 0,3 m hasta 5 m incrementa el factor de estructura, desde valores en categoría de regular (en el suelo degradado) hasta valores en categoría de bueno (en la profundidad de 0-10 cm) (Yera, 2011). El hecho de alcanzar niveles de factor de estructura por encima de 70 %, a los cinco años de permanencia arborizada de bambú, evidencia la factibilidad de recuperación de los suelos, resultados similares a los obtenidos por Ganse et al. (2013). Según Oramas (2010) el bambú incrementa el factor de estructura del suelo asociado al incremento de la materia orgánica y la actividad biológica del mismo. La estructura del suelo influye en la mayoría de los factores de crecimiento de las plantas, por tanto, en determinados casos, puede ser el factor que limita la producción. Una buena estructura hace que los factores de crecimiento funcionen a su máxima eficiencia y se obtengan mayores rendimientos en las cosechas (Cairo y Fundora, 2005).
RSD Referencia del suelo degrado (Área sin bambú)
Efectos de la biomasa del bambú sobre la Plasticidad
La consistencia del suelo (plasticidad) es una consecuencia del papel de la materia orgánica y del estado estructural, si estas condiciones mejoran el suelo se hace más apropiado para el laboreo y con mejores cualidades para el establecimiento de la labranza de conservación (Zolfaghari et al., 2015). Las figuras 2 y 3 resumen el efecto integrado de la biomasa de bambú sobre el suelo. En esta investigación se materializa el esquema:
Biomasa – Materia Orgánica – Actividad Biológica – Estructura – Consistencia (Plasticidad)
El establecimiento del bambú por tales razones puede aumentar de manera significativa el Límite Inferior de Plasticidad (LIP) y disminuir el índice de Plasticidad (IP) en las condiciones estudiadas. La acción de la biomasa sobre el suelo hace de la consistencia una propiedad dinámica que cambia de la categoría plástico (RSD) a medianamente plástico. El cambio de categoría favorece de forma significativa al manejo desde el punto de vista de preparación y laboreo, de esta manera, permite la selección de implementos agrícolas que puedan garantizar el laboreo de conservación, ya que lleva implícito también un aumento de la estabilidad estructural del suelo (Zolfaghari et al., 2015). En la medida que los suelos están mejor estructurados aumentan su capacidad de retención de humedad y con ello el Límite Inferior de Plasticidad.
RSD Referencia del suelo degrado (Área sin bambú)
CONCLUSIONES
La biomasa de bambú reúne características nutricionales muy favorables para ser utilizada en la recuperación de la calidad de los suelos. Además, mejora de manera significativa la actividad biológica y algunos indicadores de estructura y consistencia, lo cual representa una contribución en la recuperación del suelo.
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Recibido el 29 de marzo de 2017 y aceptado el 8 de junio de 2018