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INTRODUCCIÓN
El impacto que el inadecuado uso de los fertilizantes químicos provoca ha sido ampliamente estudiado, desde aspectos de su impacto en el suelo, agua, aire y en los últimos años en la emisión de gases de efecto invernadero (Pingali et al., 2012; Wang et al., 2018). Consecuentemente crece la demanda por una producción de alimento más sana tanto para la salud humana como para el ambiente pudiendo adoptar los principios de la producción orgánica, biológica o ecológica como parte de la solución (SOAAN-IFOAM, 2013). Este tipo de agricultura demanda insumos inocuos que funcionen adecuadamente como fertilizantes o abonos proporcionando al suelo y a la planta lo necesario para su conservación y desarrollo (Roussos et al., 2017). Dentro de los insumos más utilizados en la producción inocua de cultivos vegetales están los abonos orgánicos nombrados así por su origen natural y porque sirven a la agricultura orgánica, término que se usará en este artículo como una agricultura que de acuerdo a la International Federation of Organic Agriculture (IFOAM, 2005) es holística, respetando y emulando los procesos ecológicos para la obtención de alimentos sanos cuidando la salud ambiental y humana lo que incluye el respeto a los ciclos naturales. Los abonos orgánicos son todos aquellos residuos de origen animal y vegetal de los que las plantas pueden obtener importantes cantidades de nutrientes y mejorar sus características físicas, químicas y biológicas (Herencia y Maqueda, 2016). La composición química de los abonos orgánicos varía de acuerdo a su origen que incluye a residuos de plantas, frutas, los residuos de cosecha, los estiércoles, guanos de aves y murciélagos incluso residuos de industrias acuícolas y que por ello difieren grandemente en cuanto a los elementos que contienen. Dentro de los principales nutrientes para las plantas están los macronutrientes nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) en sus diferentes formas y que constituyen parte muy importante en la nutrición vegetal. El N es uno de los componentes de compuestos orgánicos en las plantas (aminoácidos, proteínas, clorofila y ácidos nucleicos), sus formas más asimilables son NO3 - y NH4 + (Zhong et al., 2017). Por otro lado, si bien los abonos orgánicos han sido evaluados en sus beneficios al suelo y aporte nutricional, también deben considerarse posibles efectos nocivos, tales como contaminación por metales pesados, patógenos y un exceso o desbalance en el contenido de los nutrientes (Westerman y Bicudo, 2005; Hill y Baldwin, 2012). Este tipo de trabajos han sido escasos en cuanto a su caraterización nutrimental. Bajo este contexto, es necesario el conocimiento de estas variaciones de la composición química como antecedente para la aplicación de los abonos orgánicos y poder establecer un balance nutrimental dependiendo del cultivo y suelo en que se cultivan. Tan importante es el balance de nutrientes, que si es negativo (aplicar menos nutriente de lo que se extrae en el cultivo) disminuye el rendimiento de los cultivos. Si es uno positivo exagerado (aplicar nutrientes en mayor cantidad de los extraídos por los cultivos) provoca menos eficiencia en el uso de fertilizantes y problemas ambientales de contaminación (Whitbread et al., 2003). Entre los abonos orgánicos más usados en la agricultura, están las compostas y lombricompostas. La primera como el resultado de un proceso de descomposición aeróbica de los residuos orgánicos hasta la obtención de un producto bioquímicamente estable (Soobhany et al., 2015). En el caso de la lombricomposta como un proceso de transformación de los residuos orgánicos a través del tracto digestivo de la lombriz de tierra. De acuerdo a Doana et al. (2013) ambos casos se caracterizan por tener nutrientes fácilmente asimilables por las plantas comparados al uso de residuos orgánicos como guanos y estiércoles sin procesar. Por esta razón, el objetivo de este trabajo, es caracterizar algunos de los abonos orgánicos que se utilizan para la agricultura orgánica y conocer algunas propiedades químicas de los mismos, para conocer su potencialidad en el uso de producción de cultivos, contribuyendo al conocimiento y generación de información necesaria para la toma de decisiones de productores agrícolas.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en el laboratorio de suelos de la Universidad Autónoma de Baja California Sur (UABCS), que se encuentra situada en el km 5.5 carretera al Sur, ubicada en la ciudad de La Paz, Baja California Sur, México. Localizada en 24° 10 N y 110° 19 O, a 18.5 m de altitud.
Materiales Analizados
Se examinaron seis abonos orgánicos, estiércol de vaca y gallinaza que se obtuvieron de los corrales de engorda de aves y bovinos la Universidad Autónoma de Baja California Sur (UABCS), la lombricomposta se obtuvo del lombricario de la UABCS. Se analizó una lombricomposta comercial llamada Fertium® (MICADAN S.A. de C.V. de Navolato Sinaloa, México), elaborado a base de humus de lombriz y está certificado por OMRI y Bioagricert S.C. para utilizarse en la agricultura orgánica certificada. El guano de pato se obtuvo de la empresa Guanos del Pacífico situada en Ciudad Constitución ubicada al norte del estado y el guano de murciélago de la localidad de Los Barriles en el municipio de Los Cabos B.C.S.
Método de Determinación de Macroelementos
Los abonos se analizaron a través de un análisis colorimétrico que se basa en el principio de que componentes específicos reaccionan con otros para formar un color con una intensidad. La cantidad de radiación absorbida se obtiene por la ley de Lambert-Beer (Higson, 2007). Por lo tanto, la concentración molar de la sustancia puede calcularse a partir de la absorbancia de la sustancia como de otros factores que son conocidos. Este análisis químico fotométrico está basado en la posibilidad de desarrollar a una absorbancia compuesta de una reacción química específica entre la muestra y los reactivos. Lo anterior es el principio del espectrofotómetro multiparámetro para medir nutrientes (marca HANNA modelo HI83225-01) donde se utilizan reactivos específicos para cada elemento. Siguiendo las instrucciones del Manual de Operaciones (HANNA MAN83225, 20131) se utilizan reactivos para cada elemento y con un reactivo estándar se comparan las diferentes absorbancias para determinar la cantidad de cada elemento. Se determinaron los contenidos de N, P, K en sus diferentes formas: amoniaco (NH3), amonio (NH4 +), nitrato (NO3 -), fósforo (P), ion fosfato (PO4 3‑), catión potasio (K+) y óxido de potasio (K2O). Para la preparación de la muestra, cada abono orgánico fue cribado con un tamiz número 10 (USA standard testing sieve W.S. Tyler Incorporated.). En un recipiente de plástico se añadió 1 kg de cada abono orgánico, donde posteriormente se agregó agua destilada con el f in de llevar el abono a capacidad de campo, después de concluir con ese paso, se colocó un lisímetro o tubo de acceso a la solución del suelo marca Irrometer (SSAT Riverside California) para la extracción de la solución de la muestra. Se realizaron cuatro repeticiones para cada parámetro incluyendo mediciones de conductividad eléctrica (CE) en dS m-1 y el pH de cada abono orgánico con un instrumento marca HANNA modelo HI98130. El análisis de los resultados se realizó utilizando el programa estadístico de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León (Olivares, 2012). Se utilizó el diseño experimental de bloques al azar y se corrió un análisis de varianza y comparaciones múltiples de medias (Tukey HSD P = 0.05).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Nitrógeno (N)
Los resultados de éste trabajo mostraron que el abono de guano de murciélago y la gallinaza presentaron la cantidad más alta de nitrógeno en las formas de NH3 y NH4 + (Cuadro 1), cantidades similares de nitrógeno a las encontradas en este estudio, han sido también reportados por Szpak et al. (2012a), quienes a su vez mencionan que el guano de aves marinas fue el fertilizante económicamente más significativo durante el siglo XX debido a estos altos contenidos de nitrógeno. Los contenidos más altos en nitrógeno en forma de NO3 - fue la lombricomposta Fertium® (Cuadro 1), estos resultados están de acuerdo con lo encontrado por Suthar (2008) y Beltrán (2016) quienes mencionan que la acción de la lombriz de tierra sobre los residuos orgánicos que ingesta implica la combinación de la motilidad muscular que permite homogeneizar el material, mientras que le va agregando mucosidad y enzimas incrementando el área de contacto de la acción microbiana. De esta forma se incrementa la cantidad de nitrógeno en sus formas más asimilables para este tipo de abonos comparadas con los guanos de pato, murciélago, gallinaza y estiércol de vaca. Desde el punto de vista agrícola el nitrógeno en forma de NO3 - es útil para las plantas (Hadas y Rosenberg, 1992) por lo que los fertilizantes analizados de lombricomposta resultan adecuados por el contenido de nitrógeno en esa forma. El guano de murciélago y la gallinaza con el más alto contenido de NH4 + que es asimilable por las plantas, también se presentan como buenos fertilizantes (Gross et al., 2012). En estos dos abonos orgánicos es importante considerar el alto contenido de nitrógeno en forma de NH3, por lo que su aplicación en suelo con fines de fertilización deberá sufrir una nitrificación para absorberlo (Manojlović et al., 2010).
Cuadro 1: Contenido de nitrógeno (N), en sus diferentes formas, nitrato (NO3), amoniaco (NH3) y amonio (NH4 +). Table 1: Nitrogen content (N), in its different forms, nitrate (NO3), ammonia (NH3) and ammonium (NH4 +).
| Tratamiento | Elementos | ||
|---|---|---|---|
| NO3 - | NH3 | NH4 + | |
| - - - - - - - - - - - - - - mg L-1 - - - - - - - - - - - - - - | |||
| Lombricomposta Fertihum® | 7040 a † | 20 c | 21.5 c |
| Lombricomposta UABCS | 1360 b | 12 c | 12 c |
| Guano de pato | 89 b | 52 c | 56 c |
| Guano de murciélago | 0 b | 9400 a | 9960 a |
| Gallinaza | 376 b | 4790 b | 5080 b |
| Estiércol de vaca | 180 b | 550 c | 590 c |
| P < 0.000002 | P < 0.00000 | P < 0.00000 | |
† Literales diferentes por columna indican diferencias estadísticas según a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
† Different letters for each column indicate statistical differences, according to the Tukey test (P ≤ 0.05).
Fósforo (P)
Después del N el P es el segundo nutriente más importante para la nutrición vegetal, pero a diferencia del N está menos disponible (Zonga et al., 2017), éste tiene que ser incorporado con fertilizantes inorgánicos, cuyo costo es alto si proviene de roca fosfórica, por lo que existen alternativas más económicas mediante el uso de abonos orgánicos provenientes de residuos de las excretas de animales ya sean procesadas o no (Peirce et al., 2013). De acuerdo a Otero et al. (2015) el contenido de P en el guano varía entre el 1.2 y 16% en peso seco. En el caso de los datos obtenidos del análisis de guano de murciélago el PO4 -3 presentó los valores significativamente más altos de las dos formas estudiadas de P que el resto de los abonos (Cuadro 2). Estos resultados son similares a los encontrados por Szpak et al. (2012b) en guanos de aves marinas en Perú y que son utilizados como fertilizantes. La gallinaza presentó los segundos valores más altos de P y PO4 -3 (Cuadro 2), lo cual ofrece una buena oportunidad en su uso como fertilizante sobre todo por la parte soluble del P. Pierce et al. (2013) menciona que el estado de mineralización del fósforo en el suelo es importante para su viabilidad como nutriente en las plantas y éste dependerá del tiempo que haya estado en el suelo o en abonos provenientes de la lombricomposta o composta, probablemente esta también sea la razón por la que el estiércol, la lombricomposta UABCS y el guano de pato presentarán menor contenido de P y sus formas (Cuadro 2) comparados a los dos mencionados con mayor valor.
Cuadro 2: Contenido de fósforo (P), fosfato (PO4 -3), potasio (K+) y óxido de potasio (K2O) de diferentes abonos orgánicos. Table 2: Content of phosphorus (P), phosphate (PO4 -3), potassium (K+) and potassium oxide (K2O) of different organic fertilizers.
| Tratamiento | Elementos | |||
|---|---|---|---|---|
| P | PO4 -3 | K+ | K2O | |
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - mg L-1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - | ||||
| Lombricomposta Fertihum® | 22.5 c † | 68.5 c | 7080 abc | 8480 abc |
| Lombricomposta UABCS | 15 c | 34 c | 1120 cd | 1320 cd |
| Guano de pato | 50 c | 146 bc | 192 d | 232 d |
| Guano de murciélago | 2140 a | 6520 a | 11675 a | 14080 a |
| Gallinaza | 200 b | 600 b | 10160 ab | 12160 ab |
| Estiércol de vaca | 87.5 c | 268.5 bc | 4640 bcd | 5520 bcd |
| P < 0.00000 | P < 0.00000 | P < 0.00000 | P < 0.00000 | |
† Literales diferentes por columna indican diferencias estadísticas según la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
† Different letters for each column indicate statistical differences, according to the Tukey test (P ≤ 0.05).
Potasio (K)
El K+ es un macroelemento que desempeña un papel muy importante en las plantas, en la apertura estomática donde las células guarda se abren con la acumulación del K+ y se cierran con su pérdida. Contribuye a mantener niveles altos de turgencia a través de la retención de agua en las células, participa en la activación de enzimas en la fotosíntesis, así como en la calidad de los cultivos (Tavakol et al., 2018). Los resultados del análisis de cada abono orgánico mostraron que la lombricomposta comercial, el guano de murciélago y la gallinaza tuvieron los valores más altos de las dos formas de potasio que se analizan (K+, K2O) (Cuadro 2). Lo anterior concuerda con autores como Grantina-Ievina y Ievinsh (2015) quienes plantean que en el caso del guano estos valores son altos debido a una alta mineralización del guano en el suelo después de que las aves lo depositan. En el caso de la lombricomposta, Suthar (2008), reportó que durante el proceso de vermicomposta se incrementa el contenido de K+ entre un 104 a 160% del material inicial, si bien esto puede variar dependiendo de los materiales vermicompostados, la tendencia siempre es a aumentar su contenido durante el proceso.
Conductividad Eléctrica (CE) y pH
El pH y la CE tienen una estrecha relación con las formas encontradas de los nutrientes NPK en los abonos orgánicos y la posibilidad de que sean utilizados por las plantas una vez que son aplicados al suelo. Hadas y Rosenberg (1992) encontraron que el porcentaje de N liberado de manera soluble se incrementa de un pH 7 a 8.5 o más, por lo que todos los abonos orgánicos analizados en este trabajo, en sus dos formas asimilables de N, presentan una mayor posibilidad de solubilización o mineralización para servir como nutrientes a las plantas. Incluso el guando de pato con pH más bajo que el intervalo mencionado (Cuadro 3). Los valores mencionados de pH han sido también reportados por autores como Cervera-Mata et al. (2019) quienes explican que el decremento del pH puede movilizar los nutrientes como K y P, además del N y otros elementos, para hacerlos más asimilables para las plantas debido a la substitución de cationes por protones en el suelo. Los valores que presentaron los abonos orgánicos de lombricomposta se encuentran dentro del intervalo (5.5-8.5) de pH de la NMX-FF-109-SCFI-2007 (2008).
Cuadro 3: Valores promedio de pH de diferentes abonos orgánicos. Table 3: Average pH values of different organic fertilizers.
| Tratamiento | Conductividad eléctrica |
pH |
|---|---|---|
| dS m-1 | ||
| Lombricomposta Fertihum® | 36.4 e † | 7.52 d |
| Lombricomposta UABCS | 12.2 f | 8.28 a |
| Guano de pato | 43.1 d | 6.64 e |
| Guano de murciélago | 70.9 a | 8.06 b |
| Gallinaza | 52.6 b | 7.75 c |
| Estiércol de vaca | 44.3 c | 7.75 c |
| P < 0.00000 | P < 0.00000 |
† Literales diferentes por columna indican diferencias estadísticas según la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
† Different letters for each column indicate statistical differences, according to the Tukey test (P ≤ 0.05).
Respecto a la conductividad eléctrica (CE), ésta refleja la salinidad de los materiales y es un buen indicador para la aplicación de abonos orgánicos con fines agrícolas (Simón et al., 2013). Los fertilizantes son sales que modifican la CE por la capacidad que tengan de intercambiar electrones, un aumento de sales en una solución incrementa la CE. De acuerdo a la norma oficial mexicana (NOM-021-RECNAT-2000, 2002) la CE de suelos debe estar por debajo de 4 dS m‑1 para ser suelos apropiados para la producción agrícola. De hecho, Yepes y Flórez (2013) menciona que una CE baja facilita el manejo de la fertilización y se evitan problemas por fitotoxicidad en los cultivos, en lo posible menor a 1 dS m-1. Los resultados de los abonos orgánicos estudiados, exceden por mucho estos valores que como se mencionó previamente están relacionados con la concentración de los elementos contenidos en cada abono. Los resultados muestran una relación positiva significativa (Figura 1) entre los nutrientes contenidos de, NH3, NH4 +, P, PO4 -3, K+ y K2O en los abonos estudiados y la CE. La gallinaza, guano de murciélago y estiércol de vaca presentaron los mayores valores de estos nutrientes y de CE, lo cual concuerda con lo que menciona Kaviraj y Sharma (2003) quienes mencionan que el incremento en la CE puede deberse a la liberación de iones minerales como los contenidos en los abonos estudiados en este trabajo.
Figura 1: Relación entre la conductividad eléctrica (CE) y concentración de nutrientes de nitrógeno (a), fósforo (b) y potasio (c) contenidos en los abonos orgánicos de lombricomposta (Fertihum®, UABCS), guanos (murciélago y pato), gallinaza y estiércol de vaca. Figure 1: Relationship between electrical conductivity (CE) and nutrient concentration of nitrogen (a), phosphorus (b) and potassium (c) contained in organic vermicompost fertilizers (Fertihum®, UABCS), bat droppings, duck and chicken manure, and cow dung.
CONCLUSIONES
Los abonos orgánicos de lombricomposta (Fertihum®, UABCS), guanos (murciélago y pato), gallinaza y estiércol de vaca evaluados representan buenas fuentes de nutrientes para los cultivos desde el punto de vista nutrimental, sin embargo, debido a que exceden el contenido de nutrientes y consecuentemente los valores normativos de la conductividad eléctrica tendrían que realizarse acciones con el fin de diluirlos para poder ser usados debidamente. La lombricomposta comercial, el guano de murciélago y la gallinaza resultaron los mejores en cuanto al contenido de nutrientes asimilables para la planta. Todos los abonos presentaron valores de pH dentro de los cuales los macronutrientes pueden ser asimilados.
