Aplicación de abonos orgánicos en la producción de maíz forrajero con riego por goteo

Application of Organic Fertilizers in the Production of Forage Corn with Drip Irrigation

Manuel Fortis-Hernández¹*, Juan Antonio Leos-Rodríguez², Pablo Preciado-Rangel¹**, Ignacio Orona-Castillo³, José Alberto García-Salazar⁴, José Luis García-Hernández³ y Jorge Arnaldo Orozco-Vidal¹

¹ Instituto Tecnológico de Torreón, División de Estudios de Posgrado. Km 7.5 Carretera Torreón-San Pedro. 27170 Ejido Ana, Torreón, Coah., México. ^* Autor responsable (fortismanuel@hotmail.com), ^** Autor para correspondencia (ppreciado@yahoo.com.mx).

² División de Ciencias Económico-Administrativas (DICEA), Universidad Autónoma Chapingo. 56230 Chapingo, estado de México.

⁴ Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. 56230 Montecillo, estado de México.

Recibido: abril de 2009.
Aceptado: noviembre de 2009.

RESUMEN

El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de la aplicación de abonos orgánicos (biocompost y vermicompost) en la producción de forraje de un híbrido de maíz amarillo bajo riego por goteo. Los tratamientos consistieron en la aplicación de biocompost (30 Mg ha¹ ), vermicompost (10 Mg ha^-1), fertilización química de 200-100-100 kg ha^-1 (N-P-K) y un tratamiento sin fertilizar. El diseño experimental fue bloques al azar. Las variables evaluadas fueron: producción de forraje verde, materia seca, altura de planta, proteína cruda, fibra ácido detergente, fibra neutro detergente, nitratos, energía neta de lactancia, conductividad eléctrica y porciento de sodio intercambiable. Los mayores rendimientos de forraje correspondieron a la vermicompost (64 Mg ha^-1) y a la biocompost (56 Mg ha^-1); los relativos a materia seca fueron de 13 Mg ha^-1 y 11 Mg ha^-1, respectivamente. El tratamiento de fertilización química produjo 48 Mg ha^-1 de forraje verde y obtuvo el valor más elevado de proteína cruda con un 12.68%, seguido del testigo con 11.22%. Sin embargo, los valores en los tratamientos de biocompost (10.41%) y vermicompost (10.23%), se encuentran dentro del valor óptimo (10.33%) de proteína cruda para este cultivo. La biocompost produjo el mayor valor de fibra ácido detergente (28.68%) así como las mayores cantidades de nitratos, 49.44 mg kg¹, un valor de porciento de sodio intercambiable de 4.19 y una conductividad eléctrica de 2.85 mS cm^-1. Con relación a la fibra neutro detergente los valores más altos correspondieron a la fertilización química y al testigo (sin fertilizar) con un valor de 52.18%.

Palabras clave: Zea mays, biocompost, vermicompost.

The objective of the present work was to evaluate the effect of the application of organic fertilizers (biocompost and vermicompost) on the yield of yellow corn forage hybrid under drip irrigation. The treatments consisted of the application of biocompost (30 Mg ha^-1), vermicompost (10 Mg ha^-1), chemical fertilization 200-100-100 kg ha^-1 (N-P-K) and a control treatment without fertilizers. The experimental design was randomized blocks. The evaluated variables were forage yield, dry matter, crude protein, detergent acid fiber, detergent neutral fiber, nitrates, electrical conductivity and percentage of exchangeable sodium. The greatest yield of forage was produced by vermicompost (64 Mg ha^-1) and by biocompost (56 Mg ha^-1), dry matter was 13 and 11 Mg ha^-1, respectively. Chemical fertilization produced 48 Mg ha^-1 of forage and the highest value for crude protein, 12.68%, followed by the control, 11.22%; nevertheless, biocompost (10.41%) and vermicompost (10.23%) stayed within the optimal rank (10.33%) for this crop. Biocompost produced the highest value for detergent acid fiber (28.68%), nitrate content (49.44 mg kg^-1), percentage of exchangeable sodium (4.19) and electrical conductivity (2.85 mS cm^-1). The highest value for detergent neutral fiber was for chemical fertilization and test treatment with 52.18%.

Keywords: Zea mays, biocompost, vermicompost.

INTRODUCCIÓN

Las tierras agrícolas de la región Centro-Norte de México se han trabajado por más de 50 años de manera intensiva, pero en los últimos 30 los productores redujeron notablemente la aplicación de abonos orgánicos a causa del inicio de una agricultura intensiva (López etal., 2001), generando una disminución en el uso de fertilizantes orgánicos hasta un punto en el que la aplicación de los inorgánicos se convirtió en un problema ambiental en muchos lugares del mundo (Butler et al., 2007). La Comarca Lagunera, región agrícola y ganadera de las más importantes de la república mexicana, localizada en el norte de México, es un ejemplo de estos hechos (Castellanos, 1996). En ella, anualmente se producen cerca de un millón de toneladas de estiércol de bovino, que se aplica de forma directa a los suelos agrícolas, sin tratamiento previo (Serrato et al., 2002 y Fortis et al., 2009).

Los abonos orgánicos se han utilizado desde tiempos remotos y su influencia sobre la fertilidad de los suelos ha sido demostrada (Piccinini et al., 1991), aunque su composición química, el aporte de nutrimentos a los cultivos y su efecto en el suelo, varían según su procedencia, edad, manejo y contenido de humedad. Los abonos orgánicos pueden prevenir, controlar e influir en la severidad de patógenos del suelo; además, sirven como fertilizantes y mejoradores del suelo (FAO, 1991); y presentan una amplia variación de efectos que dependen del material aplicado y de su grado de descomposición (Abawi y Thurston, 1994). El uso de abonos orgánicos constituye una práctica de manejo fundamental en la rehabilitación de la capacidad productiva de suelos degradados. La adición de residuos vegetales o estiércoles incrementa la actividad y cantidad de la biomasa microbiana del suelo, que en los cultivados varía de 100 a 600 mg kg^-1 (Anderson y Domsch, 1989). Una forma de mejorar el manejo del estiércol para evitar la pérdida de nutrimentos es separarlo en sus fracciones líquida y sólida, e incorporar el composteado o inyectar la fracción líquida al suelo o a cualquier otro sustrato en distintos sistemas de producción. De tal manera que el éxito de estos productos radica en la forma de preparación, calidad del compost, clases de microorganismos presentes durante la fermentación, forma como se almacenen los biopreparados y el método de aplicación (Capulín-Grande et al., 2001).

El compostaje y el lombricompostaje del estiércol, son procesos aeróbicos de transformación de residuos orgánicos, animales y vegetales, que ocurren constantemente en la naturaleza bajo la acción de lombrices, bacterias y hongos descomponedores de la materia orgánica. El aprovechamiento de estos residuos orgánicos cobra cada día mayor importancia como medio eficiente de reciclaje racional de nutrientes, que ayuda al crecimiento de las plantas y devuelven al suelo muchos de los elementos extraídos durante el proceso productivo (Cerrato et al., 2007). Asimismo, mejoran las características físicas y previenen la erosión del suelo, reducen la dependencia de insumos externos de alto costo económico y ambiental, enfocado a una agricultura sostenible, en donde se disminuye y elimina el empleo de agroquímicos a fin de proteger el ambiente, y la salud animal y humana (Acevedo y Pire, 2004).

La fracción líquida que se obtiene del proceso de compostaje del estiércol se conoce como lixiviados de compost, extractos de compost y té de compost y presenta como ventaja una densidad más uniforme (Simpson, 1986). Los lixiviados de compost se producen directamente de las pilas, son ricos en elemento nutritivos y contienen microorganismos y se caracterizan por una coloración negruzca. Los lixiviados han sido considerados, tradicionalmente, como un fertilizante líquido orgánico. Este material está siendo utilizado para el control de plagas y enfermedades, puesto que tienen una gran abundancia y diversidad de microorganismos benéficos, por lo que no son considerados pesticidas (Litterick et al. , 2004). Otros contienen químicos antimicrobianos que inhiben el crecimiento de hongos; dada la gran variedad de lixiviados es muy difícil determinar el número de microorganismos benéficos presentes (Capulín-Grande et al., 2001).

Hoy en día, la producción de forrajes de alta calidad sin el uso de fertilizantes sintéticos y haciendo un uso eficiente de agua, es una necesidad en áreas donde la limitación de recursos naturales es alarmante (Salazar et al., 2007). La utilización de sistemas de riego que disminuyan las pérdidas por conducción, aplicación y evaporación se hacen necesarias en la producción de cualquier cultivo. El riego por goteo subsuperficial (RGS) alcanza una de las mayores eficiencias en la aplicación del agua (95%) y permite la dosificación de los fertilizantes por medio del fertirriego satisfaciendo los requerimientos nutrimentales del cultivo y optimizando el manejo de los nutrientes en cada una de las etapas fenológicas (Guevara et al. , 2005). El presente trabajo evaluó la aplicación de dos abonos orgánicos, biocompost y la vermicompost con fertirriego en maíz forrajero para incrementar su rendimiento y calidad, y como una alternativa para reducir el uso de los fertilizantes químicos.

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se desarrolló en el Ejido La Concha, municipio de Torreón, Coahuila, localizado entre los 25° 38' 57.4" N y los 103° 22' 05.2" O, con una altitud de 1200 m. El clima es seco y caluroso, con lluvias en verano e invierno fresco, con una temperatura media anual de 23 °C; con rango de 38.5 °C como media máxima y 16 °C como media mínima (García, 1981). La evaporación anual media aproximadamente es de 2396 mm, la presencia de las heladas ocurre de noviembre a marzo y raras veces en octubre y abril, mientras que la presencia de granizadas se da entre mayo y junio (INIFAP, 1999). De acuerdo a los análisis de suelo realizado, el suelo tiene las siguientes características: migajón arenoso, pH 7.81, materia orgánica 0.91%, nitratos 28.74 mg kg^-1, fósforo 38.21 mg kg^-1, potasio 175 mg kg^-1, conductividad eléctrica (CE) 1.54 mS cm^-1 y porcentaje de sodio intercambiable (PSI) de 3.29.

Los tratamientos evaluados fueron: 1) biocompost (30 Mg ha^-1), producto comercial de venta en el mercado local de la región; 2) vermicompost (10 Mg ha^-1), obtenida de una empresa comercial; 3) fertilizante químico N-P-K (200-100-100) y 4) testigo absoluto (sin fertilizar). El diseño experimental fue bloques al azar con arreglo en franjas con 4 repeticiones. Los resultados obtenidos se analizaron con el programa estadístico SAS versión 6.12 (SAS, 1998).

Los análisis de laboratorio realizados a biocompost mostraron las siguientes características: nitrógeno total 1.73%, materia orgánica 4.8%, humus total 5.5%, ácidos húmicos y fúlvicos 3.5%, fósforo 1.23%, potasio 2.95%, calcio 5.27, azufre 0.40%, magnesio 0.47%, sodio 0.59% y otros componentes 31.27%. El análisis de la vermicompost mostró los siguientes valores: pH 9.37, N-NO₃- 27.3 mg kg^-1, fósforo 6%, potasio 0.94%, calcio 22.40, magnesio 0.15%, sodio 0.62% y fierro 0.38%. El análisis del agua en laboratorio la clasificó como salina de ligera a media (C2S1), apta para el riego.

La biocompost y vermicompost fueron aplicadas e incorporadas con un paso de rastra un mes antes de la siembra en una dosis de 30 y 10 Mg ha^-1, respectivamente, para acelerar el proceso de mineralización y estuvieran disponibles los nutrientes para el cultivo (Salazar-Sosa et al., 2002).

La dosis total de fertilización química fue la 200-100-100 (N-P-K) recomendada para producción de maíz forrajero por el INIFAP (2006); utilizándose los siguientes fertilizantes: urea ácida 26-00-00-06 (S), ácido fosfórico (00-53-00); tiosulfato de potasio (KTS) 00-00-25 (P)-17(S), nitrato de calcio (15.5 % N y 19% Ca), nitrato de magnesio (11% N y 10% Mg) y azufre agrícola (93% S), aplicados y dosificados a través del riego por goteo, de acuerdo a las diez etapas fenológicas del cultivo.

El sistema de riego utilizado fue el de goteo subsuperficial (RGS); la cinta de riego fue de calibre 1500 con emisores cada 30 cm y con un gasto de 3.4 litros por hora por metro lineal, enterrada a una profundidad de 30 cm. Se instaló un medidor de flujo para cuantificar el volumen de agua aplicado durante el ciclo del cultivo. Los riegos se aplicaron con base en la evaporación acumulada, medida en un tanque tipo A (Doorenbos y Pruit, 1984) y afectado por un coeficiente de cultivo (Kc) para diez etapas fenológicas (Zamora et al., 2007 y Tijerina, 1999). Se utilizó el híbrido de maíz amarillo HT90-19HR, cuyas características son: adaptabilidad a diversos ambientes con alta producción de grano, ideal para ensilaje por su alta calidad de forraje, grano amarillo de ciclo intermedio, con una altura de planta de 1.78 a 1.95 m y tolerante al acame. La siembra se llevó a cabo en el ciclo intermedio verano-otoño, el día 2 de julio de 2007 a una distancia de 0.17 m entre plantas y entre surcos a 0.75 m para una densidad de 82 500 plantas por hectárea. Las labores culturales se efectuaron de acuerdo con el paquete tecnológico recomendado por el INIFAP - Campo Experimental La Laguna (INIFAP, 2006).

Se realizaron tres muestreos de suelo; al inicio, a mitad del ciclo y al finalizar el experimento para evaluar algunos parámetros físicos y químicos relevantes. Los muestreos de altura de planta se hicieron en tres fechas, al inicio de encañe, emergencia de estigmas y cosecha.

Las variables evaluadas fueron: suelo (temperatura, humedad, materia orgánica (MO), conductividad eléctrica (CE), porciento de sodio intercambiable (PSI) y nitratos); planta (altura de planta (AP); rendimiento de forraje verde (RFV) y rendimiento de materia seca (MS)), y calidad del forraje (fibra detergente ácida (FDA), fibra detergente neutra (FDN), proteína cruda (PC) y energía neta de lactancia (ENL)). Los métodos de análisis para las variables físicas y químicas del suelo se tomaron como referencia la NOM-021-RECNAT-2000 (DOF, 2002). La PC se estimó mediante análisis de laboratorio utilizando el método NIRS (Givens et al., 1997) y las fibras ácida y neutra según la técnica descrita por Van Soest et al. (1991).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La materia orgánica (MO) en el estrato de 0-30 cm de profundidad, a inicios del ciclo, presentó valores de 0.91%. Su valor más alto ocurrió en el segundo muestreo; los tratamientos de biocompost (0.94%) y fertilizante químico (0.78%) exhibieron los mayores valores. Salazar et al. (2007) encontraron 2.21% de MO al final de un experimento después de haber incorporando 40 Mg ha^-1 de estiércol de bovino, debido principalmente a que el estiércol contiene un porcentaje más alto de MO (5.35%) que el biocompost (4.48%). Resultados similares fueron reportados por Castellanos (1986), quien señala que la adición de abonos orgánicos al suelo afecta positivamente el contenido de MO y otros elementos.

Wu y Powell (2007) mencionan que el 50% del estiércol es biodegradado en el primer año, lo cual garantiza el contenido de MO en el suelo en predios donde se ha aplicado estiércol por años consecutivos. Julca et al. (2006) señalan que el estiércol es una excelente fuente de MO y recomienda su uso para mejorar suelos muy pobres, también reportan concentraciones de MO en el estiércol de alrededor de 5%. Fitzpatrick (1996) señala que la mayoría de los suelos contienen 1.6% de MO pero en suelos muy áridos, el porcentaje puede bajar a menos de 1%.

Para pH, en el estrato de 0-30 cm de profundidad para inicios del ciclo del cultivo el valor fue 7.81. Sin embargo, en el segundo muestreo a los 45 días después de la siembra (DDS), los análisis reportaron pH iguales (8.41) para biocompost y la fertilización química. Unger et al. (1991) encontraron tendencias similares a los estudios realizados, mencionan que a mayor cantidad de MO se favorece la retención de humedad del suelo y por lo tanto se incrementa la concentración del H⁺. Salazar et al. (2007) reportan en aplicaciones de 40 Mg ha^-1 de estiércol bovino valores de 8.2.

La mayor concentración de nitratos en todos los tratamientos se encontró en los primeros estratos porque es ahí donde las condiciones de temperatura, aeración y humedad favorecen la actividad enzimática. La concentración de nitratos en el estrato de 0-30 cm de profundidad para inicios del cultivo fue de 28.74 mg kg^-1; para el segundo muestreo se encontraron los valores más altos para fertilizante químico de 26.78 mg kg^-1; no encontrándose diferencias significativas entre tratamientos. A los 66 DDS el cultivo demanda una mayor cantidad de N, ya que el crecimiento vegetativo es alto (Cueto et al., 2006). Li et al. (2003) y Quezada et al. (2007) indicaron que la disminución de nitratos, en el suelo, se debe al consumo de la planta y de la biota del suelo y, muy probablemente, a la eficiencia del sistema de riego, que mejoró el transporte de nitratos por los microporos.

Para el tercer muestreo la mayor concentración de nitratos fue para el tratamiento con fertilización química con 50.38 mg kg^-1, seguido del tratamiento biocompost con 49.44 mg kg^-1; en el tratamiento de vermicompost se encontraron valores de 35 mg kg^-1, también se presentaron valores de porciento de sodio intercambiable de 4.19 y una CE de 2.85 mS cm^-1 (Cuadro 1). Salazar et al. (2003 y 2007) señalan que estas concentraciones de nitratos indican una alta actividad microbiológica principalmente en los estratos superiores del suelo, Salazar et al. (2004) señalan que valores por arriba de 46 mg kg^-1 de N-NO₃^- se consideran altos; por lo que el uso de materiales orgánicos implica un riesgo importante en la lixiviación de NO₃^- (Anken et al., 2004).

La CE en un inicio presentó un valor de 1.46 mS cm^-1 a una profundidad de 0-30 cm para todos los tratamientos. Para el segundo muestreo a los 66 DDS el valor más alto de concentración de sales fue para el tratamiento testigo con 1.54 mS cm^-1, seguido de biocompost con 0.93 mS cm^-1. Al final de la cosecha, la mayor concentración de sales fue para el biocompost con 2.85 mS cm^-1, seguido del tratamiento testigo con 2.14 mS cm^-1; sin embargo, no se encontraron diferencias significativas. Estos valores están dentro de valores permisibles para este tipo de suelo, 4 mS cm^-1. Piccinini y Bertone (1991) y López et al. (2001) encontraron que al aplicar abonos orgánicos (estiércol bovino, caprino y compost), no hay cambios significativos en CE ya que los valores fluctuaron entre 1.9 y 2.2 mS cm^-1. Salazar et al. (2007), en experimentos con aplicación de estiércol, encontraron valores de CE de 2.40 y 5.30 mS cm^-1, en dosis de 40 y 120 Mg ha^-1, respectivamente. Después de la profundidad de 30 cm aparecieron valores cercanos a 5 mS cm^-1. Salazar et al. (2007) mencionan que el hecho de que CE sea alto se debe a que cada tonelada de estiércol incorpora 50 kg de sal al suelo. Lehrsch y Kincaid (2007) señalan que el estiércol bovino contiene altas concentraciones de sales solubles, principalmente cloruro de sodio, y si éste es aplicado en altas cantidades en zonas áridas y semiáridas puede incrementar la salinidad del suelo obstaculizando la germinación de cultivos sensibles a ésta. Lo cual sugiere que el uso y manejo del estiércol se deba hacer con responsabilidad aunado a un seguimiento por medio de los análisis de suelo (Cuadro 1).

Para altura de planta (AP) no hubo diferencia significativa (Pr > F = 0.2610), la media fue de 1.86 m al final del ciclo vegetativo. Resultados de 2.38 m fueron encontrados por Olague et al. (2006) y Del Pino et al. (2008) con maíz blanco a una dosis de 3 000 kg ha^-1 de biocompost.

Producción de forraje verde

Rendimiento de materia seca

El análisis de varianza muestra una diferencia significativa para esta variable, la vermicompost produjo el mayor rendimiento con 12.87 Mg ha^-1, biocompost obtuvo 11.15 Mg ha^-1 (Figura 1). Reta et al. (2004) obtuvieron rendimientos significativamente mayores con estiércol o vermicompost al igual que Salazar et al. (2007) quien obtuvo 19.62 Mg ha^-1 con 40 Mg ha^-1 de estiércol bovino. El incremento en la producción de los tratamientos orgánicos se explica porque el estiércol no sólo retiene la humedad por más tiempo, sino que además es una fuente que libera los nutrientes de manera paulatina a través de todo el ciclo fenológico. En el estiércol habría una actividad enzimática constante en todo el ciclo, biodegradándolo y liberando iones que están disponibles para plantas y microorganismos (Salazar et al., 2003).

Calidad del forraje

El valor más alto para el contenido de proteína cruda fue para el tratamiento con fertilizante químico con 12.68%, seguido del Testigo con 11.22%, la biocompost con 10.41%, y vermicompost con 10.23%. A pesar de ser las más bajas, biocompost y la vermicompost, se encuentran dentro del valor óptimo de 10.33% (INIFAP, 2006) (Figura 2). En estudios realizados con estiércol en la Comarca Lagunera con la variedad de maíz San Lorenzo, Salazar et al. (2007) encontraron valores similares. Cueto et al. (2003) muestran que en zacate ballico anual el rendimiento y contenido de proteína cruda se incrementan al aumentar la dosis de estiércol o fertilizante nitrogenado; la mejor respuesta la obtuvieron con la dosis de 47.0 Mg ha¹ de estiércol. Faz et al. (2006) reportan 10.5% de proteína cruda con aplicación de 80 Mg ha^-1 de estiércol bovino y 10% con 120 Mg ha^-1, por lo que los lixiviados y la biocompost son alternativas de fertilización para alcanzar niveles de calidad óptimos.

Con respecto a la fibra ácida detergente (FAD), el mejor resultado fUe para la biocompost con 28.68%, seguida del Testigo con 28.12% (Figura 2). Salazar et al. (2007) reportan valores de 28% con aplicaciones de 40 Mg ha^-1 de estiércol bovino en la variedad de maíz San Lorenzo. La media regional es de 28 a 32% según el INIFAP (2006). En cuanto a fibra neutro detergente (FND), los valores más altos correspondieron a la fertilización química con 52.18% seguida del Testigo con 52%; la media en la región de la Comarca Lagunera es de 50 a 55% (INIFAP, 2006). Resultados inferiores de 44.6% fueron encontrados por Núñez et al. (2006), quienes señalan que compost es una alternativa para sustituir los fertilizantes químicos. La energía neta de lactancia (ENL) fue mayor con el tratamiento de fertilizante químico con un valor de 1.69 Mcal kg^-1, vermicompost tuvo un valor de 1.61; para biocompost y el Testigo los valores fueron 1.54 y 1.55 Mcal kg^-1, respectivamente. Los valores óptimos para este parámetro están por arriba de 1.4 de acuerdo a INIFAP (2006).

CONCLUSIONES

- Los resultados de producción indican que el mejor tratamiento fue vermicompost con 64.38 Mg ha^-1 de forraje verde y 12.87 Mg ha^-1 de materia seca.

- La aplicación de abonos orgánicos incrementa la presencia de nitratos lo que permitiría no aplicar nitrógeno al menos al inicio de un nuevo ciclo agrícola.

- Las variables de calidad bromatológica del maíz obtenidas, evidencian que la aplicación de abonos orgánicos (biocompost y vermicompost), son una alternativa de fertilización viable para alcanzar niveles de calidad óptimos y sin contaminar el ambiente.

LITERATURA CITADA

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