Aplicación de fuentes de fósforo al suelo en diferentes cortes de césped cultivado

Applying phosphorus sources to soils during different cuts of cultivated grass

Elías Afif, Pedro Palencia*, J. Alberto Oliveira

Departamento Biología de Organismos y Sistemas. Escuela Politécnica de Mieres. Universidad de Oviedo. C/Gonzalo Gutiérrez Quirós s/n. 33600 Mieres, España. (palencia@uniovi.es). *Autor responsable.

Recibido: abril, 2013.
Aprobado: agosto, 2013.

Resumen

El objetivo de este estudio fue evaluar la disponibilidad de fósforo (P) en distintos tipos de suelos del Principado de Asturias, España, al aplicar diferentes fuentes de P en 200 mg kg^-1 de suelo. La composición del césped, cultivado en macetas, fue una mezcla de Agrostis tenuis cv. Highland 5 %, Poa pratense cv. Balin 5 %, Festuca rubra cv. Mystic 35 % y Lolium perenne cv. Nui 55 %. Los tratamientos se generaron con un diseño factorial completo de 12 tipos de suelos, cuatro fuentes de P y tres fechas de corte. Las fuentes de P fueron suelo sin fertilizar, fosfato diamónico (FD; 18 % N-46 % P₂O₅), abono complejo de P y K (RF; 20-5 de P₂O₅ y K₂O) y superfosfato de calcio simple (SF; 18 % de P₂O₅), todos con dos repeticiones. El análisis del césped se realizó a los 45, 90 y 135 d desde la siembra (96 unidades experimentales). Los resultados se analizaron con ANDEVA usando el programa SPSS 19, y la prueba de Tukey (p≤0.05) para los casos que presentaron diferencias significativas de los efectos principales e interacciones. La producción mayor de materia seca y P absorbido en todos los tipos de suelos se produjo con FD. El rendimiento relativo medio de materia seca del césped, P asimilable del suelo, concentración de P foliar y P total absorbido mostraron diferencias significativas entre los tratamientos.

Palabras claves: Mehlich 3, materia seca, disolución aparente, fertilización fosfatada, fósforo asimilable.

Abstract

The objetive of this study was to evaluate the availability of phosphorus (P) in different types of soils in Principado de Asturias, Spain, by applying different P sources with a dose of 200 mg P kg^-1 of soil. The grass composition, cultivated in pots, was a mixture of Agrostis tenuis cv. Highland 5 %, Poa pratense cv. Balin 5 %, Festuca rubra cv. Mystic 35 % and Lolium perenne cv. Nui 55 %. The treatments were generated with a complete factorial design of 12 types of soils, four sources of P and three dates of cutting. The sources of P were soil without fertilizer, diammonium phosphate (FD; 18 % N-46 % P₂O₅), P and K complex fertilizer (RF; 20-5 of P₂O₅ and K₂O), and simple calcium superphosphate (SF;18 % of P₂O₅), all of them with two repetitions. The grass analysis was carried out at 45, 90 and 135 d after sowing (96 experimental units). Results were analyzed with ANOVA using the SPSS 19 software, and the Tukey test (p≤ 0.05) for the cases that presented significant differences of the primary effects and interactions. A higher production of dry matter and P absorbed in all types of soils was produced with FD. The mean relative yield of dry matter of the grass, available P in the soil, leaf P concentration and total P absorbed showed significant differences between treatments.

INTRODUCCIÓN

El fósforo (P) es un nutrimento esencial y factor limitante del crecimiento de las plantas en suelos con contenido bajo de este elemento y que pueden ser fertilizados con abonos fosfatados o estiércol animal (Szogi et al., 2012). La cantidad total de P en la capa arable del suelo puede oscilar entre 200 y 5 000 mg kg^-1 (Brady y Weil, 2009), pero sólo menos de 1 % está disponible para la planta. Procesos como la desorción, solubilización o mineralización permiten que la planta tenga formas aprovechables de P (H₂PO₄^- y HPO₄^2-), aunque son escasas en la mayoría de los suelos a pesar del contenido alto de P total (Turner et al., 2006). El P es indispensable en el metabolismo de las plantas (Hernández-Leal et al., 2011).

En la solución del suelo la concentración de P es 0.1 mg L^-1 (Thompson y Troeh, 2008) y la planta lo puede extraer directamente. El pH más favorable para la disponibilidad del P es menor que la neutralidad (pH 6 a 6.5). Los complejos solubles con iones fosfato y cationes di y trivalentes (Afif, 2005) y los de P orgánico forman una parte abundante del P total en la solución del suelo (Turrión et al., 2000).

Cuando la concentración de P es baja en la solución del suelo dominan las reacciones de adsorción y cuando es alta la precipitación puede tener lugar (Afif, 2005). La adsorción de P es una propiedad del suelo por las reacciones de superficie que ocurren con los constituyentes, como arcillas, sesquióxidos de hierro y aluminio, y calcita, y afecta su disponibilidad para las plantas (Carreira et al., 2006). El fosfato adsorbido pasa a la solución del suelo por desorción donde está disponible para las plantas. Turrión et al. (2007) indicaron que el fosfato débilmente adsorbido sobre los coloides arcillosos es más asimilable por las plantas que el resto de las reservas edáficas. Además la materia orgánica adsorbe fosfato y parece posible sólo cuando hay Al y Fe adsorbidos, por el mecanismo de intercambio de ligando del ion fosfato por los grupos OH^- (Von Wandruszka, 2006).

El reactivo Mehlich 3, denominado también doble ácido (Borgez-Gómez et al., 2008), destaca entre los extractantes universales (Mehlich, 1984). El método Mehlich 3 se correlaciona con la disponibilidad de P del suelo y su absorción por la planta (Monterroso et al, 1999; Affif y Oliveira, 2005).

La mayoría de los cultivos usan 1 a 5 mg P g^-1 de materia seca. Pero, 2 mg P g^-1 se considera como concentración critica para 90 % del rendimiento máximo (Adams y Gibbs, 1994). Abajo de este valor crítico de P hay deficiencia, y arriba hay suficiencia del elemento. Factores de la planta y del suelo influyen en la absorción de P y la fuente de N del fertilizante es uno de ellos. La fertilización basada en NH₄+ ocasiona excreción excesiva de protones (H+) por las raíces, llamada acidez fisiológica, que favorece la disolución de fuentes poco solubles de P. Con fertilización basada en NO₃^- la planta excreta HCO₃^- o OH^-1, que elevan el pH de la rizosfera (Tagliavini et al., 1995). La acidez fisiológica es un mecanismo de la planta que mantiene la electroneutralidad de la interfase suelo-raíz como consecuencia del desbalance de la relación catión/anión absorbidos por las raíces.

Las coberturas de césped son uno de los componentes principales de los espacios verdes en sus aspectos funcionales, estéticos o ambientales, destinados a ornamentación, deportes, recreación, fijación del suelo o algunos u otros usos múltiples (Carrieri et al., 2005). El césped usado en el norte de España corresponde comúnmente a la mezcla de Agrostis tenuis cv. Highland, Poa pratense cv. Balin, Festuca rubra cv. Mystic y Loliumperenne cv. Nui (5, 5, 35 y 55 %).

El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta de césped, cultivado en macetas, al fosfato diamónico (FD; N-46% de P₂O₅ ), abono complejo de fosforo y potasio (RF; 20 y 5 % de P₂O₅ y K₂O), superfosfato de calcio simple (SF; 18 % de P₂O₅) en relación con las propiedades de 12 suelos desarrollados sobre distinto material parental de la zona oriental, central y occidental del Principado de Asturias, España, mediante la producción de biomasa seca durante tres cortes (45, 90 y 135 d desde la siembra) y la absorción de P.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las muestras usadas fueron de 12 suelos obtenidos en 12 localidades de tres zonas del Principado de Asturias, España: cuatro en la zona occidental (en los concejos de Valdés, Allande, Boal y Grandas de Salime), cuatro de la zona central (Ribera de Arriba, Gozón, Avilés y Langreo) y cuatro de la zona oriental (Piloña, Amieva, Llanes y Cabrales). Los suelos se clasificaron en la zona occidental y central como Ustorthent, Ustochrept, Udorthent y Dystrochrept, y en la zona oriental como Udorthent, Eutrudept y Dystrudept (Soil Survey Staff, 1999). Los suelos se habían desarrollado sobre distinto material parental: areniscas, cuarcitas apizarradas y pizarras en el occidente; calizas y depósitos fluviales en la zona central y calizas blancas; conglomerados y cuarcitas en el oriente (IGME, 2001). De cada localidad se obtuvo una muestra de 5 kg de suelo, compuesta por la homogeneización de 20 submuestras tomadas al azar entre la superficie y 20 cm de profundidad, usando una sonda holandesa. Las muestras se secaron a temperatura ambiente, se desmenuzaron y pasaron por un tamiz de 2 mm de luz de malla circular para quitar los elementos gruesos; 300 g de cada suelo tamizado se usaron para su análisis físico-químicos (Cuadro 1). La textura se determinó según el método de la pipeta Robinson, con hexametafosfato sódico con Na₂CO3 como dispersante. Para determinar la capacidad de campo (CC) se usaron embudos cilíndricos con tapón de algodón en la base, llenos con muestras de suelo y humedecidas con suficiente agua; la CC se determinó en la muestra de la zona central húmeda del embudo después de 48 h (Afif, 2005). El C orgánico se determinó por ignición, el pH potenciométricamente en una suspensión suelo:agua 1:2.5, las sales solubles en el extracto 1:5, las bases extraíbles con ONH4 1 N y el Al intercambiable con KCl 1M, ambos por absorción atómica. Se calculó la capacidad de intercambio catiónico efectiva (bases + aluminio de cambio). El N total se determinó por el método Kjeldahl (Klute, 1996) y el P disponible por el método de Mehlich 3 (Mehlich, 1984), por ser el más adecuado para P asimilable en una amplia gama de suelos (Monterroso et al., 1999; Afif y Oliveira, 2005). Cuando los niveles de P extraíble por el método de Mehlich 3 son menores de 15 mg kg^-1 de suelo, es posible encontrar una respuesta a la fertilización fosfatada, pero entre 15 y 30 mg P kg^-1 también es probable encontrar esa respuesta y por encima de 30 mg P kg^-1 no se espera respuesta a la fertilización (Mehlich, 1984).

Los tratamientos con dos repeticiones fueron suelo: sin fertilizar (T), fertilizado FD, fertilizado RF y fertilizado SF. Una sola dosis de 200 mg P kg^-1 de suelo fue aplicada para las tres fuentes fosfatadas. Los fertilizantes fosfatados, adquiridos de la empresa CEFSA, S.A., se aplicaron al momento de la siembra. Se usaron 96 macetas (12 suelos x 4 fertilizaciones x 2 repeticiones) de 0.5 L de capacidad en un invernadero de la Escuela Politécnica de Mieres (43° 14' 26, 27'' N; 5° 46' 34, 77'' O y 213 msnm).

En cada maceta se colocaron 1.92 g de una mezcla de semillas de césped (Agrostis tenuis cv. Highland Poa pratense cv. Balin 5 %, Festuca rubra cv. Mystic 35 % y Lolium perenne cv. Nui 55 %) calculado con base en la superficie de la maceta (0.0064 m²) y la dosis de siembra recomendada comercialmente (30 g m^-2). Para conseguir desarrollo mayor de las plantas se aplicaron 150 mg N kg^{- 1} de suelo (75 mg N por maceta) en todas las macetas, como nitrato amónico de cálcico (27 % N); a FD se le restó la cantidad de N correspondiente. Diariamente se agregó la cantidad de agua necesaria para llevar el suelo a capacidad de campo. Las plantas se cortaron tres veces a ras del suelo, para su análisis a los 45, 90 y 135 d después de la siembra. Las muestras se colocaron 48 h en una estufa a 70 °C, y se determinó su humedad. Al final, el suelo de cada maceta se deshidrató a temperatura ambiente, se eliminaron las raíces y se determinó el P Mehlich 3.

El análisis mineral de las muestras de césped se realizó en el material deshidratado, con una extracción húmeda con ácido perclórico y ácido nítrico (Jones et al., 1991), y dilución con HCl 1N. En esta última se determinaron Ca, Mg y K (datos no mostrados) por absorción atómica, y P fotométricamente. El N se determinó por el método Kjeldahl en las muestras vegetales digeridas con ácido sulfúrico concentrado a 450 °C, durante 1 h.

Con los datos obtenidos se calcularon los valores de la disolución aparente (DA), parámetro que permite visualizar la cantidad de P que se disuelve de cada fertilizante (Ramírez et al., 2001). El DA es el P total disponible en el suelo determinado por el método Mehlich 3, incluye el P natural del suelo más el P del fertilizante (expresado en porcentaje). El P absorbido (mg planta^-1) por las plantas (PA) en cada maceta se obtuvo multiplicando la producción de materia seca (MS) en g por la concentración de P en la planta (mg P g^-1). Con los datos del PA se calcularon los valores de la eficiencia de aprovechamiento del fertilizante aplicado, expresado en porcentaje para cada tratamiento con la siguiente ecuación:

donde EF = eficiencia de aprovechamiento del fertilizante aplicado de la fuente de fertilizante, PAPCF = P absorbido por la planta con fertilizante, PAPSF = P absorbido por la planta sin fertilizante, CPAFF = cantidad de fertilizante aplicado de la fuente de fertilizante.

Para el estudio de los 12 suelos se usó estadística descriptiva, los datos (se analizaron con ANDEVA 3 zonas x 4 tratamientos x 3 fecha de corte x 2 repeticiones) y luego se compararon el efecto de fecha de corte, las zonas, las fuentes fosfatadas y se obtuvieron las interacciones: fecha de corte:zona, fecha de corte:tratamiento, zona:tratamiento y fecha de corte:zona:tratamiento en las variables evaluadas. Para las diferencias significativas se aplicó la prueba de Tukey (p< 0.05). Estos análisis se realizaron con el programa SPSS V19 (SPSS, 2011).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Propiedades físicas y químicas de los suelos

Los 12 suelos presentaron intervalo amplio de variación de las propiedades relacionadas con la dinámica del fosfato. La conductividad eléctrica de todos los suelos fue baja, lo que indica ausencia de salinidad. Los suelos de la zona occidental fueron muy ácidos con pH 4.45, los de la zona central fueron fuertemente a medianamente ácidos con pH entre 5.45 y 5.77 y en la zona oriental fueron neutros con pH 6.66 (Cuadro 1). La textura de los suelos varió de arenosa franca a franco limosa, con contenido de arcilla de 3.22 a 23.22 % (media 7.35, 13.06 y 17.09 % en la zona occidental, centro y oriental). El contenido de materia orgánica osciló de 2.50 a 4.67 % (media: 3.49, 3.67 y 3.41 % en la zona occidental, centro y oriental), concordante con los contenidos normalmente presentes en suelos de pastizales de zonas húmedas y frias (Afif y Oliveira, 2008). La relación C/N fue baja (≤10) en todos los suelos, lo que indicó mineralización favorable que afecta positivamente al contenido de N en el suelo. El P asimilable, extraído por el método de Mehlich 3, en la mayoría de los suelos estudiados fue menor al nivel crítico (<30 mg P kg^-1) (Monterroso et al., 1999). Los cationes cambiables y la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE) variaron según el porcentaje de arcilla en los suelos, y destacaron los valores elevados de Ca, Mg y K cambiables y acidez intercambiable baja (Al de cambio) en la zona oriental.

Valores del césped

La MS (rendimiento en g maceta^-1) es un una variable usada para evaluar la respuesta de las plantas a los fertilizantes (Afif, 2005). La MS del césped en todos los suelos fue 1.79 g maceta^-1 y se encontraron diferencias significativas entre las fechas de corte, los tratamientos y los suelos (Cuadro 2). La interacción entre las fechas de cortes y los tratamientos (fuentes fosfatadas) fue significativa.

La MS del césped en T osciló en el primer corte entre 0.16 g maceta^-1 y 0.74 g maceta^-1 en la zona de occidente y las plantas fertilizadas con FD en la zona oriente (Cuadro 3); en el segundo corte entre 0.26 g maceta^-1 en T de la zona de occidente y 1.62 g maceta^-1 en el tratamiento fertilizado con FD en la zona oriente (Cuadro 4); y en el tercer corte entre 0.42 g maceta^-1 en T en la zona de occidente y 1.89 g maceta^-1 en el tratamiento fertilizado con FD en la zona centro (Cuadro 5). Los valores menores correspondieron a la zona occidente y T (Cuadro 3, 4 y 5). La MS mayor se obtuvo en los suelos fertilizados con FD (fuente fosfatada de mayor solubilidad), pues, los fertilizantes de solubilidad alta producen cantidad mayor de P asimilable en los primeros días del desarrollo del cultivo, cuando este elemento es requerido en cantidad mayor y causa una producción mayor de MS (Fernández, 2008). Además, los valores medios de la MS de todos los tratamientos y fechas de corte fueron mayores en los suelos neutros del oriente, y los valores menores en los suelos muy ácidos de la zona occidental. La disponibilidad mayor del P en suelos neutros y su riqueza en bases extraíbles favorece el crecimiento del cultivo, y en suelos ácidos la inmovilización alta del fosfato debida a la formación de complejos insolubles con los sesquióxidos de Fe y Al, constituye una pérdida abundante del elemento con la disminución consecuente del rendimiento del cultivo (Afif, 2005). El ANDEVA del rendimiento mostró un efecto altamente significativo de las fuentes fosfatadas (Trat), de las zonas (Zona) y de las tres fechas de corte (C). La interacción C x Trat para MS indica que el contenido de MS de la planta está influenciado por la fecha de corte y la fuente de fosfato (Cuadro 2).

El P absorbido mostró diferencias altamente significativas entre las fechas de corte, las zonas estudiadas y las fuentes fosfatadas. También las interacciones de las fechas de corte con los tratamientos, y las zonas con los tratamientos fueron significativas para el P absorbido (Cuadro 2).

La concentración de P del césped varió en las tres fechas de corte de todas las zonas. En el primer corte entre 2.27 mg g^-1 en T de la zona occidente y 7.49 mg g^-1 con la fertilización con FD en la zona oriente (Cuadro 3); en el segundo corte varió entre 1.74 mg g^-1 en T de la zona occidente y 5.54 mg g^-1 con FD en la zona oriente (Cuadro 4); y en el tercer corte varió entre 1.52 mg g^-1 en T de la zona occidente y 4.92 mg g^-1 con FD en la zona oriente (Cuadro 5). Los valores menores de P se observaron los T y los mayores las plantas fertilizadas con FD, debido a la disponibilidad mayor de P en los suelos fertilizados con la fuente fosfatada de alta solubilidad. La concentración media foliar de P fue mayor en el primer corte en la zona oriental (Cuadro 3) y la menor en en el tercer corte en la zona occidental (Cuadro 5). La capacidad menor para fijar el P en los suelos neutros permitió la disponibilidad mayor de P y su concentración mayor en la planta.

La concentración de P foliar y la cantidad de P absorbido por las plantas son las variables más estudiadas para evaluar el efecto de los fertilizantes fosfatados (Torres-Dorantes et al., 2006). Aquí, los valores fluctuaron entre 0.36 mg planta^-1 y 8.91 mg planta^-1 (Cuadro 3, 4 y 5). El P absorbido osciló entre 0.36 mg planta^-1 en T del primer corte de la zona de occidente y 5.53 mg planta^-1 en las plantas fertilizadas con FD en la zona oriente; en el segundo corte entre 0.46 mg planta^{- 1} en T de la zona de occidente y 8.91 mg planta^-1 en las plantas fertilizadas con FD de la zona oriente; y en el tercer corte entre 0.62 mg planta^-1 de T de la zona de occidente y 9.18 mg planta^-1 en las plantas fertilizadas con FD en la zona oriente (Cuadro 5).

Disolución aparente y eficiencia de aprovechamiento del fertilizante

La cantidad de P disuelto de cada fertilizante (DA) excluye el P fijado, por lo cual se denomina aparente (Ramírez et al., 2001). La DA varió entre 14.54 mg P fertilizante^-1 para RF en el tercer corte de la zona occidental y 115.06 mg P para FD en el primer corte de la zona oriental (Cuadro 3 y 5), y osciló entre 20.65 mg P fertilizante^-1 en el T del primer corte de la zona occidental y 115.06 mg P fertilizante^{- 1} con el FD de la zona oriental. La DA en el segundo corte osciló entre 10.86 mg P fertilizante^{- 1}, en T de la zona centro y 60.61 mg P fertilizante^-1, con FD) en la zona oriental, y en el tercer corte varió de 6.91 mg P fertilizante^-1 en T de la zona occidental a 40.48 mg P fertilizante^-1 con FD en la zona oriental.

En los tres cortes de la zona oriental FD permitió mayor cantidad de P disuelto debido al pH neutro de esos suelos (Chien y Menon, 1995); en contraste, en los tres cortes en la zona occidental el P disuelto fue menor en todos los tratamientos, debido a la acidez del suelo. Las diferencias en DA entre los fertilizantes evaluados, entre las fecha de corte y entre las zonas fueron altamente significativas. Además, las interacciones tratamiento:zona, fecha de corte:zona y fecha de corte:tratamiento también resultaron altamente significativas en relación con DA (Cuadro 2).

Los valores medios de EF de todas las fuentes variaron de 0.39 a 7.73 %. En todas las zonas los valores más altos de EF correspondieron a la fertilización con FD (Cuadro 6), y FD produjo contenido mayor de MS, P foliar y asimilable en el suelo, y los valores menores de estas variables se obtuvieron con el complejo PK. Sin embargo, en el primer corte en la zona central, el P absorbido fue menor con el superfosfato de cal en comparación con el complejo PK, lo cual se reflejó en los valores de eficiencia de aprovechamiento del fertilizante. Además, en esta zona, en el primer corte DA de P fue superior en el superfosfato de cal, sin absorción mayor de P por la planta, debido a la capacidad alta de estos suelos para inmovilizar el P. En condiciones ácidas se aumenta la disolución de la fracción insoluble del superfosfato de cal. No obstante, gran parte de este P disuelto se inmovilizó al formar compuestos insolubles con los sesquióxidos de Fe y Al, o quedar adsorbido en la superficie de la arcilla, abundante en estos suelos. Las fuentes fosfatadas de solubilidad baja producen disolución mayor de P en suelos ácidos, sin favorecer su absorción por las plantas ni el crecimiento del cultivo, debido a la capacidad alta de retención de P por estos suelos (Meza et al., 2003; Savini et al, 2006).

Las diferencias de EF entre los fertilizantes evaluados fueron significativas entre las zonas de estudio, salvo en el primer corte de la zona centro y el segundo y tercer de la zona oriental (Cuadro 6). Además, EF total de cada fertilizante (suma de los tres cortes) fue mayor en la zona oriental, sin diferencias significativas entre los tratamientos de la zona. La dosis alta de P (200 mg P kg^-1) aplicada con las tres fuentes fosfatadas junto con la menor capacidad de fijación de P en suelos neutros permitió aumentar a largo plazo EF en la zona oriental; en contraste, la capacidad alta de retención de P en suelos ácidos generó menor EF a corto plazo (Meza et al, 2003; Afif, 2005).

CONCLUSIONES

Las propiedades de los suelos evaluados, de la zona occidental, central y oriental del Principado de Asturias, España, representan adecuadamente los intervalos de variación de las propiedades consideradas importantes en la dinámica del fosfato. La mezcla de césped cultivado en macetas en invernadero, puede responder significativamente a la fertilización fosfatada. La mayor absorción de P y producción de MS en todos los suelos y fechas de corte se produjo con FD. Los valores medios del rendimiento relativo del césped (MS), P Mehlich 3 (PM3), P asimilable en el suelo, P foliar y P absorbido mostraron diferencias estadísticamente significativa entre los tratamiento para las fechas de corte y todas las zonas estudias.

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