Comparación de dos fuentes fosfatadas en suelos volcánicos cultivados con café del soconusco, Chiapas, México
Comparison of two phosphate fertilizers in volcanic soils cultivated with coffee, of soconusco, Chiapas, México
Silvia G. Ramos–Hernández1 y David Flores–Román2*
1 Facultad de Ciencias de la UNAM y Laboratorio de Ciencias de la Tierra y Medio Ambiente, Escuela de Biología, UNICACH. Libramiento Norte Pte. s/n, 29049, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas (silviaramosh@gmail.com).
2 Departamento de Edafología, Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México, Coyoacán. México, D.F., 04510.*Autor responsable:(davidf@servidor.unam.mx)
]]>Recibido: Octubre, 2007.
Aprobado: Marzo, 2008.
Resumen
Los suelos de origen volcánico de varias zonas cafetaleras del Soconusco, Chiapas, México, clasificados como Andisoles, poseen características físicas y químicas particulares y un régimen de humedad údico. El objetivo de esta investigación fue evaluar la función del fósforo y su problemática en relación con el cultivo del café (Coffea arabica L.). Se determinaron las propiedades físicas y químicas de los suelos derivados de cenizas volcánicas de una plantación tipo de café; se compararon dos fuentes de fertilizantes fosfatados (superfosfato triple, ST; roca fosfórica, RF); se evaluó el fósforo en suelo y planta así como su efecto en cuatro épocas del año por cinco años. Además, se comparó el efecto residual de las fuentes fosfatadas y el efecto del abono orgánico en los contenidos de fósforo en suelo y planta. Se usó una fórmula comercial (18–12–06) y dos testigos (18–00–12 y 00–00–00). El estudio se realizó en el Municipio de Unión Juárez, Estado de Chiapas, México. Se hizo un análisis de varianza con los datos y las medias se compararon con la prueba de Tukey. Se encontró un nivel alto de fijación de P en el suelo. Las concentraciones más altas de P en suelo y planta de café se obtuvieron con las dosis 18–20–12 RF y 18–20–12 ST. En junio y septiembre se observaron las concentraciones mayores de P. Hubo una mejor residualidad de P en el suelo con RF, que con ST mientras que con el abono orgánico no hubo respuesta satisfactoria.
Palabras clave: Andisoles, fijación de fósforo, roca fosfórica, suelos cafetaleros.
Abstract
Volcanic soils of several coffee–producing regions of Soconusco, Chiapas, México, classified as Andisols, have peculiar physical and chemical characteristics and a udic moisture regime. The objective of this study was to evaluate the function of phosphorus and phosphorus–related problems in the cultivation of coffee (Coffea arabica). Physical and chemical properties of the volcanic ash soils under a representative coffee plantation were determined. Two sources of phosphate fertilizers (triple superphosphate, ST; rock phosphate, RF) were compared. Phosphorus content in soil and plant was assessed, as well as its effect in four seasons of the year over five years. Besides, the residual effect of the phosphate sources and the effect of organic fertilizer on phosphorus contents of soil and plant was compared. The commercial formula (18–12–06) and two controls (18–00–12 and 00–00–00) were used. The study was conducted in the Municipality of Unión Juárez, Chiapas, México. An analysis of variance was performed with the data, and means were compared with the Tukey test. A high level of P fixation in the soil was found. The highest concentrations of P in the soil and coffee plant were obtained with 18–20–12 RF and 18–20–12 ST. The highest concentrations of P were observed in June and September. There was better P residuality in the soil with RF than with ST, while with organic fertilizer there was no satisfactory response.
]]> Key words: Andisols, phosphorus fixation, rock phosphate, soils under coffee.
INTRODUCCIÓN
Una extensa superficie de la Región Soconusco, Estado de Chiapas, México, ubicada entre 14° –17° N y 92° –95° O, se caracteriza por suelos derivados de cenizas volcánicas, clasificados como Andisoles. De estos suelos se conocen las características físicas y químicas, su alto contenido en materia orgánica, alta porosidad, baja densidad aparente, gran capacidad de retención de agua y la fracción arcilla dominada por material amorfo (Alvarado et al., 2001) La zona montañosa de esta región se transformó desde el siglo pasado para darle un uso agrícola intensivo, específicamente cafeticultura. La fertilidad de sus suelos volcánicos, el clima, la altitud, humedad y espesor del suelo, generan cafetos de alta calidad reconocidos en el mercado nacional e internacional (Helbig, 1964).
Geológicamente estos suelos están influenciados por los productos volcánicos emitidos por el Volcán Tacaná, situado en el sureste de Chiapas, así como por la actividad de los volcanes Tajomulco, Sta. María y Santiaguito, de Guatemala, los cuales han arrojado productos volcánicos de naturaleza andesítica–dacítica. El Tacaná forma parte de la frontera natural con Guatemala y encabeza la serie de volcanes centroamericanos (Ramos y Aguilera, 1984; Macías et al., 2000).
Los suelos volcánicos se caracterizan por una elevada capacidad de adsorción de fósforo (fijación), la cual consiste en el paso de los fosfatos solubles aplicados al suelo como fertilizantes a formas menos solubles, mediante un proceso de reacción con el suelo (Shoji et al., 1993). El contenido de P disponible en suelos (Bray I) para el cultivo del café varía de 10 a 30 µg g –1. Carvajal (1984) considera que intervalos < 10 µg g–1 son bajos, de 10 a 30 µg g–1 medios y >40 µg g –1 altos. Asimismo, en las hojas de una planta de café el contenido de P total varía de 1.2 a 2.0 mg g –1 (MalavoltaeíaZ., 1989). Según Valencia–Aristizabal (1984), las cantidades críticas en hojas de café son 1.2 a 1.5 mg g –1 y las señales de carencia aparecen si el intervalo es 1.0 a 0.7 mg g –1.
Los superfosfatos (46 a 48% P2O5) son los fertilizantes fosfatados más importantes; debido a su solubilidad, su análisis alto y buenas propiedades físicas, se usan en suelos deficientes en P (FAO, 2002). La roca fosfórica cruda contiene 15 a 21% P205, 40 a 48.30% CaO, 0.5 a 2.0% Fe, 3.78% SiO2 y cantidades variables de carbonatos, sulfatos, Mn y Al (FAO, 2004). La roca mineral fosfatada no es bien aceptada por los agricultores, ya que el P no está suficientemente disponible para los cultivos de ciclo corto, pero su máximo potencial es como fuente de P para suelos ácidos y volcánicos (Núñez y Gavi, 1994).
Los objetivos del presente estudio fueron: 1) determinar las propiedades físicas y químicas de los suelos derivados de cenizas volcánicas cultivados con café; 2) comparar la eficiencia de dos fuentes de P (roca fosfórica y superfosfato triple) en suelos y en plantas de café; 3) evaluar el comportamiento del P en cuatro épocas del año por cinco años; 4) comparar el efecto residual de las fuentes fosfatadas; 5) evaluar el efecto del abono orgánico en los contenidos de P en el suelo y la planta.
MATERIALES Y MÉTODOS
]]> El experimento de campo se realizó en la Finca Cafetalera San Jerónimo, en el Ejido 11 de Abril, Municipio de Unión Juárez, del Soconusco, Estado de Chiapas, cuyas coordenadas son 15° 02' 20" N y 92° 08' 09" O; y la altitud es 740 m.El lote experimental fue una franja rectangular (120 X50 m; 6000 m2) con un arreglo en parcelas divididas con distribución al azar de los 12 tratamientos (Cuadro 1): ocho con fórmulas completas NPK fijando las dosis de N–K y variando la dosis y la fuente de P, . Los fertilizantes inorgánicos fueron: 1) N como nitrato de amonio (33% N); 2) P como superfosfato triple (46% P205) y roca fosfórica cruda (tipo fluorapatita, de Baja California, 20% P2O5 y solubilidad en citrato de 25%); 3) K como cloruro de potasio (60% K20); 4) estiércol equino (N 0.5%; P205 0.11%; K20 0.60%). Los otros tratamientos fueron: 1) estiércol equino (abono orgánico); 2) una fórmula comercial (FC) 18–12–06 ST; 3) testigo sin P pero con N K (18–00–12); 4) testigo sin fertilizantes. Cada unidad experimental tenía 10 plantas y se replicó cinco veces, más 25 arbolitos entre calles (75 plantas por tratamiento); un total de 600 cafetos experimentales. La variedad C. arabica L. fue Catuaí. La edad inicial de los cafetos fue 3 años. Las variables de respuesta fueron contenidos de P disponible en suelos y total en hojas de café recolectadas en marzo, junio, septiembre y diciembre, de 1999 a 2003.
Anualmente se aplicaron los fertilizantes: nitrato de amonio 109 g cafeto–1; roca fosfórica 60, 120, 160 y 200 g cafeto–1; superfosfato de calcio triple 26, 52, 70 y 86 g cafeto–1; cloruro de potasio 40 g cafeto–1; estiércol equino 5 kg cafeto–1. Los fertilizantes y el estiércol se aplicaron como corona a 30 cm alrededor del tronco y a 5 cm de profundidad. Las muestras de suelo se recolectaron en los 20 cm superficiales, a 50 cm del tronco. Las hojas se recolectaron sobre el tercer nudo superior de la planta y del cuarto par de hojas, contando desde el ápice de la rama sin fructificación (Jiménez, 1980). La dosis de N se fraccionó en cuatro y cada fracción se aplicó en cada época del año, mientras que todo el P se agregó en marzo. El K se aplicó en marzo y en septiembre.
En el laboratorio las muestras de suelos se secaron, molieron y tamizaron (malla 2 mm) y se guardaron en bolsas de plástico. Las hojas se secaron en estufa a 70 °C, la materia seca (MS) se molió en un molino Wiley (malla 40). La muestra se calcinó 5 h a 550 °C.
El color del suelo se determinó en seco por comparación con las Tablas Munsell (1994); densidad aparente y real con base en Soil Survey Staff (1984); textura por el método del hidrómetro, Bouyoucos (1963).
La reacción del suelo (pH) se determinó en KCl 1N y H2O, usando la relación 1:2.5 y un potenciómetro Corning. La materia orgánica (MO) por el método de oxidación vía húmeda con K2Cr2O7 en medio ácido de Walkley y Black (1947). La capacidad de intercambio catiónico total se midió usando CaCl2 1N pH 7 para saturar la muestra, se lavó con alcohol etílico y se saturó de nuevo con NaCl 1N pH 7 (Jackson, 1970). Las bases cambiables se extrajeron por el método del acetato de amonio 1N pH 7. El Ca y el Mg se titularon por medio del versenato. El K y Na intercambiables se determinaron en un flamómetro Coleman. Aluminio intercambiable según Pratt y Bair (1961), después de extraerlo con KCl 1N pH 8 y medirlo colorimétricamente con aluminón pH 4.8.
El P disponible se evaluó por el método de Bray I, determinándose colorimétricamente en un equipo Leitz M por el método de azul de molibdeno en medio clorhídrico (Jackson, 1970). El P total se midió en hojas de café, por el método de calcinación en seco con nitrato de magnesio y colorimetría con azul de molibdeno (Chapman y Pratt, 1961).
Para determinar las formas de P inorgánico en el suelo (fosfatos de Ca no apatítico, fosfatos de aluminio, fosfatos de hierro y fosfatos de Ca apatíticos)se usó la metodología de Chang y Jackson (1957), modificada por Sen Gupta y Cornfield (1962), para extraer los fosfatos no apatíticos antes de solubilizar los fosfatos de aluminio y se midieron estos últimos. El análisis estadístico se realizó como un factorial de años, épocas y tratamientos. Se hizo un análisis de varianza, se analizaron los efectos principales de año época con la prueba de Tukey (p<0.05) y un análisis de correlación entre P en suelo y P foliar. Se usó el programa JMP versión 5 (JMP, 2002).
]]>RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Características físicas y químicas de los suelos
El suelo del sitio experimental tiene colores pardos obscuros (10YR3/3), contenido muy alto de MO (9.8%), texturas franco arenosas (arena 55.8%, limo 32% y arcilla 12.2%) alta porosidad (63%), baja densidad aparente y real (0.76 Mg m–3 y 2.10 Mg m–3), pH ácidos en agua y en KCl (5.2 y 4.5), una alta CIC (20.7 cmol(+)kg–1), cantidades moderadas de Ca, Mg, Na y K (5.5,2.0, 0.2 y 0.2 cmol(+)kg-1), alto en Al3+ (3.12 cmol(+)kg–1) y bajo en el porcentaje de saturación de bases (52.3%), como resultado del intemperismo y lavado de bases cambiables. El P disponible (Bray I) es bajo (5.0 µg–1), lo que concuerda con el alto P fijado (96.0%).
Comparación de la eficiencia de dos fuentes de fósforo en el suelo
El contenido de P disponible producto de una muestra compuesta del suelo de las parcelas testigo fue 5.0 µg g–1 (Cuadro 2); es un valor muy bajo, lo que significa una clara deficiencia de este elemento. En la Figura 1 se muestra el contenido de P en suelo por año en los tratamientos. En el Cuadro 2 se comparan las medias de todos los años y se destacan aquellos más altos en P. Los tratamientos con contenidos más altos (p<0.05) fueron los que recibieron la fórmula 18–20–12 (545 kg ha–1 de nitrato de amonio, 1000 kg–1 ha de roca fosfórica o su equivalente 434 kg ha–1 de superfosfato de calcio triple y 200 kg ha–1 de cloruro de potasio). Los valores de P Bray I fueron 46 µg g–1 en el tratamiento con RF, y 40 µg g–1 con ST (Cuadro 2).
El P extraído del suelo tratado con estas dos fuentes de fertilizante no difirió estadísticamente. La fórmula comercial (18–12–06FC), con los mismos fertilizantes, tuvo una respuesta no diferente al tratamiento con estiércol. Los tratamientos intermedios (18–16–12 y 18–12–12) mostraron pocas diferencias entre si, independientemente de su aplicación con ST o RF debido a la menor cantidad de P.
P en hojas de café
Se evaluaron los cambios en la concentración de P foliar total en café, en muestras recolectadas durante cuatro épocas del año y en cinco años. En la Figura 2 se presentan los contenidos de P en hojas de café en los cinco años; en el Cuadro 2 la comparación de medias del contenido de P foliar en los mismos tratamientos; y en el Cuadro 3 la comparación de medias del P foliar por épocas.
Los tratamientos con valores más altos (p<0.05) fueron 18–20–12, tanto con RF como ST, elevando las concentraciones del contenido foliar a 2.0 mg g–1 y 1.7 mg g–1, mientras que en el testigo fue 0.9 mg g–1. Este valor es muy bajo, lo que significa una deficiencia de P en hojas (Carvajal, 1984).
La respuesta a las aplicaciones crecientes de P, como ST o RF, aumentaron el nivel de P foliar. Los tratamientos intermedios (18–16–12), no causaron diferencias estadísticas (p>0.05), y los valores fueron 1.6 y 1.5 mg g–1 (Cuadro 2) con RF y ST. Tales resultados concuerdan con los reportados por Herrera y Casanova (1994) y Rivero et al. (2001).
]]> Comportamiento del fósforo en cuatro épocas del añoLos valores más altos de P en suelo (p<0.05) se registraron en junio y septiembre, que es la época de mayor precipitación en la zona (Cuadro 3). En el suelo, la humedad de la época de lluvias es fundamental para solubilizar los fertilizantes y, fisiológicamente, porque es el período de mayor actividad en la absorción de nutrimentos por la planta de café (Fixen, 1994; Ramírez et al., 2002). Los valores más bajos en diciembre y marzo representan la época seca. Los valores más altos y estadísticamente no diferentes de P foliar ocurrieron en junio y septiembre; los valores menores y estadísticamente diferentes entre ellos y con los dos anteriores, fueron en marzo y diciembre (Cuadro 3). Estos resultados reflejan patrones estacionales relativamente distintos: los más altos ocurren en la época de lluvias, etapa fisiológicamente muy importante para la planta porque usa al máximo su capacidad nutritiva para producir biomasa y buena fructificación (Pacheco y Carvajal, 1978). Finalmente, el coeficiente de correlación entre P en suelo y P foliar fue 0.78.
Efecto residual de las fuentes fosfatadas
En el quinto año de tratamiento la RF produjo un efecto residual mayor en el suelo que el ST (Figura 1), aunque dicha roca sólo contiene alrededor de 20% de P soluble. Estos aspectos han sido reportados por Córdoba (1991), Herrera y Casanova (1994) y Rivero et al. (2001). Aunque la fuente de RF tiene contenidos bajos de P soluble, la planta de café alcanzó concentraciones suficientes de P foliar (2.0 mg g –1). Al final de los cinco años la RF superó la concentración foliar alcanzada con ST en 0.3 mg g –1 y produjo un mayor efecto residual en el suelo, el cual se reflejó en una mejor disponibilidad en hojas de la planta de café.
Efecto del abono orgánico
El P extraíble Bray I del suelo, en el tratamiento con estiércol (15 µg g –1 P), tuvo un comportamiento similar a los tratamientos con bajos contenidos de P, como el fertilizado con 18–06–12; pero fue mejor que el testigo (Cuadro 2).
El P foliar en las plantas del tratamiento con estiércol (1.4 mg g –1 P) también fue similar a los tratamientos con bajos contenidos de P, como el 18–12–06. Es posible que la cantidad aplicada de abono orgánico no fue suficiente para elevar el contenido de P en el suelo, aunque según Salas et al. (2003), en suelos volcánicos los abonos son efectivos sólo con un alto contenido en N y P.
CONCLUSIONES
En los suelos estudiados hubo deficiencia de fósforo, cuya concentración muestra una clara relación con las propiedades químicas de los suelos.
]]> Las concentraciones más altas de fósforo, en suelo y hojas de café, se obtuvo con las dosis 18–20–12 RF y 18–20–12 ST. En junio y septiembre ocurrieron las mayores concentraciones de P en suelo y foliar. En los cinco años el P en suelo aumentó con las dosis 18–20–12, 18–16–12 y 18–12–12; el P foliar tuvo la misma tendencia con las tres dosis.La roca fosfórica presentó la mayor residualidad. Para los tratamientos con estiércol, la dosis 18–06–12, y los testigos, el P se mantuvo en el mismo nivel o tendió a decrecer.
AGRADECIMIENTO
Por el asesoramiento y apoyo brindado: Dra. Georgina Fernández Villagómez y Dr. Ignacio Méndez Ramírez.
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