Utilización agraria de los biosólidos y su influencia en el crecimiento de plántulas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill)

Agricultural utilization of the biosolids and influence in the tomato crop (Lycopersicon esculentum Mill)

E. Utria–Borges^1*, J. A. Cabrera–Rodríguez², I. M. Reynaldo–Escobar², D. Morales–Guevara², A. M. Fernández³ y E. Toledo Toledo⁴

¹ Centro Universitario de Guantánamo. Carretera de Guantánamo a Santiago de Cuba. Km 1½. Guantánamo, Cuba. Correo–e: eutria@inca.edu.cu (*Autor responsable)

² Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. San José de las Lajas. C. P. 32700. La Habana, Cuba.

⁴ Universidad Autónoma de Chiapas, Facultad de Ciencias Agrícolas. México.

Recibido: 4 de febrero, 2006
Aceptado: 16 de mayo, 2007

Resumen

Con el objetivo de evaluar la respuesta del crecimiento de plántulas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) a la aplicación de biosólidos en un suelo Ferralitico Rojo compactado, se condujo un experimento en condiciones semicontroladas (macetas). En el mismo se comparó la respuesta del área foliar, altura de las plántulas, diámetro del tallo, longitud radical y peso seco por órganos y total de las plántulas de tomate cultivadas en un suelo tratado con 135 g de biosólidos·kg^–1 de suelo con las desarrolladas en el suelo natural y en el suelo tratado con fertilizante mineral (urea), a razón de 150 kg de N·ha^–1. Los resultados mostraron que los indicadores relacionados con el crecimiento de las plántulas respondieron positivamente a la aplicación de biosólidos, donde se observó un evidente incremento en las magnitudes de todas las variables evaluadas, con resultados similares y superiores a las del tratamiento con fertilizante mineral, lo que indica que estos residuos tienen potencialidades para ser utilizados en sistemas de producción de plántulas en cultivos que necesiten de una fase de semillero antes de ser llevados al campo.

Palabras clave : biosólidos, crecimiento, plántula de tomate.

With the objective of evaluating the response of the growth of tomato seedling (Lycopersicon esculentum Mill) to the biosólidos application in a Ferralitico Red compacted soil, behaved an experiment in pots. In this work the response of the leaf area, seedling height, shoots diameter, radical longitude and dry weight for organs and total of the tomato seedling to cultivated in a soil treated with 135 g of biosolids for kg^–1 of soil was compared with those developed in the natural soil and in the soil treated with mineral fertilizer (urea), to reason of 150 kg of N.ha^–1. The results showed that indicators related with the growth of the seedling responded positively to the biosolids application, where an evident increment was observed in the magnitudes of all the evaluated variables, with similar and superiors results to those of the treatment with mineral fertilizer, what indicates that these residuals have potentialities to be used in systems of seedling production in cultivations that need to be taken to the field.

Key words: biosolids, growth, seedling tomato.

INTRODUCCIÓN

Debido a los problemas ecológicos y económicos provocados por el uso intensivo e inadecuado de los fertilizantes minerales sintéticos, la agricultura mundial en los últimos años está encaminada a lograr una agricultura sostenible sobre la base de obtener altos rendimientos con aplicación de bajos insumos de estos productos y ha revitalizado la idea de hacer uso de productos de origen orgánico (Terry, 2001). Además, la necesidad de preservar el ambiente libre de contaminación exige la depuración de las aguas residuales antes de ser vertidas a los cauces receptores, generando en este proceso elevadas cantidades de residuos orgánicos llamados lodos de depuradoras, biosólidos o fangos (Delgado et al., 1999; Da Silva et al., 2001; Illera et al., 2001; Miralles et al., 2002a y Cuevas y Walter, 2004).

El volumen de producción de estos residuos llega a convertirse en un grave problema en ciudades muy pobladas y su tratamiento posterior se hace cada vez más urgente a medida que el crecimiento demográfico se acelera (Delgado et al., 2002).

En Cuba, existen siete Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), con una producción anual estimada de 9,600 toneladas anuales. En nuestro país no se han realizado estudios encaminados a determinar las opciones más adecuadas para la gestión de los biosólidos a partir de sus características y se han utilizados empíricamente por productores agrícolas independientes, sin conocer los posibles efectos nocivos de su uso inadecuado.

Sin embargo, a escala internacional han sido puestas en práctica algunas alternativas; la utilización agrícola con sus distintas variantes (jardinería, agroforestería, etc.) es la más adecuada, por ser éstos una fuente potencial de materia orgánica oxidable (MO) (Polo et al., 1998; Miralles et al., 2003) y nutrientes esenciales para las plantas (De Azevedo et al., 2001; Nascimento et al., 2004), fundamentalmente nitrógeno (N) (Miralles et al., 2002a; Barbarick et al., 2003), fósforo (P) (Beltrán et al., 2002; Carneiro y Poggiani, 2003) y calcio (Ca) (Carneiro y Poggiani, 2003). Además, con esta práctica se disminuye el peligro que representa estos residuos como contaminantes del ambiente y se aprovecha un recurso de bajo costo, que además de mejorar las características químicas de los suelos, también mejoran sus características físicas y biológicas (Aggelides y Londra, 2000; Selivanovskaya et al., 2001; Cuevas y Walter, 2004).

El efecto beneficioso del uso de biosólidos en la agricultura no se limita sólo a las propiedades químicas de los suelos. Ha sido demostrado por numerosos autores que además de éstas, las propiedades físicas, físico–químicas y biológicas de los suelos también se ven mejoradas con la adición de estos residuos (Aggelides y Londra, 2000; Benitez et al., 2001; Selivanovskaya et al., 2001).

El contenido de metales pesados representa la principal limitante para el uso de los biosólidos en la agricultura (Delgado et al., 2000; Illera et al., 2001; Cuevas y Walter, 2004). Entre estos metales existen algunos como el Cu, Zn, Ni, Fe y Mn que son elementos esenciales para las plantas y su deficiencia puede provocar problemas en los cultivos, mientras que si se encuentran en exceso implican riesgos de fitotoxicidad (Nyamangara y Mzezewa, 1999; Martins et al., 2003; Passos et al., 2004). Existen otros como el Cd, Hg, As y Pb que no tienen funciones fisiológicas reconocidas y su presencia en el suelo siempre será un riesgo potencial, ya que pueden contaminar y acumularse en los suelos (Anjos y Mattiazzo, 2001), el agua y los alimentos (Keller et al., 2002).

Por otra parte, los sistemas deficientes en la obtención de plántulas sanas con alto poder de supervivencia y adaptación a la hora del trasplante es una de las problemáticas que afectan a la agricultura y especialmente a la producción de tomate. La búsqueda de alternativas técnicas, económicas y ecológicamente viables con vista a corregir esta deficiencia se ha hecho en nuestro planeta una práctica frecuente.

Teniendo en cuenta lo anteriormente planteado y el beneficio que representa la aplicación de biosólidos en el suelo desde el punto de vista ecológico y agrícola en áreas urbanas, se propuso como objetivo de este trabajo evaluar la respuesta del crecimiento de plántulas de tomate a la aplicación de biosólidos en un suelo Ferralítico Rojo.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se desarrolló en el área central del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en el municipio San José de las Lajas, provincia La Habana. El suelo utilizado se clasifica como Ferralítico Rojo compactado éutrico (Hernández, 1999).

Los biosólidos utilizados procedieron de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) "Quibú" del municipio Marianao, Ciudad de La Habana, Cuba. Los mismos son obtenidos mediante un proceso de digestión anaeróbica y su producción varía de 413–521 toneladas anuales. La procedencia de estos residuos es fundamentalmente de origen residencial (entorno del Palacio de las Convenciones) y los niveles de metales pesados detectados, se encuentran dentro de los límites permisibles establecidos por (NOM–004–ECOL–2001, México) y el BOE (1990) para su uso agrícola. Las propiedades químicas de los biosólidos estudiados se muestran en el Cuadro 1.

El experimento se desarrolló en macetas de 6 litros de capacidad con una altura y diámetro superior de 0.21 m y un diámetro basal de 0.18 m. Para la siembra se utilizaron semillas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) de la variedad INCA 9–1, en cada maceta se depositaron 5 kg de sustrato y se desarrollaron tres plántulas. Los tratamientos estudiados fueron: S, suelo natural; F, suelo tratado con fertilizante mineral y B, suelo tratado con 135 g de biosólidos·kg^–1 de suelo.

Para la preparación de los sustratos se utilizó suelo de la capa superficial (0 – 20 cm) y se mezcló con la cantidad de biosólidos necesaria para formular las dosis deseadas. Las dosificaciones de biosólidos se realizaron teniendo en cuenta el contenido de N de los biosólidos, las recomendaciones de N para el cultivo en este tipo de suelo (MINAGRI, 1990) y las consideraciones publicadas en el Boletín Oficial de Aragón (BOA, 1997) y el Boletín Oficial de Canarias (BOC, 2000), en España. El portador utilizado para la fertilización química fue urea (46% de N) a razón de 150 kg·ha^–1.

Área foliar (cm²). Se estimó utilizando el método del disco, citado por Soto (1980). Se utilizaron 5 plántulas por tratamiento.

Altura de la planta (cm). Se midió desde la base hasta el brote terminal tallo principal y se seleccionaron 10 plántulas por tratamiento.

Diámetro del tallo (cm). La evaluación del diámetro del tallo, se efectúo en la base del mismo y se escogieron 10 plántulas por tratamiento.

Peso seco por órganos (g). Las muestras seleccionadas por órganos se mantuvieron a 70 ± 5 °C, hasta lograr peso constante y el peso seco total de la plántula se obtuvo por la suma de los pesos secos individuales de cada órgano. Para la evaluación de esta variable se seleccionaron cinco plántulas por tratamiento.

Durante el desarrollo de la experimentación el riego a las macetas se efectuó cada dos días a partir de la siembra, en horas de la mañana y a máxima capacidad de retención de humedad, utilizando el método gravimétrico.

Se utilizó un diseño completamente aleatorizado y los datos experimentales fueron sometidos a un análisis de varianza de clasificación simple. Las comparaciones de medias se realizaron según la prueba de Tukey para el 5% de probabilidad de error. Para el análisis estadístico fue utilizado el paquete estadístico STATGRAPHICS Versión 5.0 y para realizar los gráficos el programa SigmaPlot versión 6, ambos en ambiente Windows.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Al evaluar el área foliar a los 15 días después de la germinación de las semillas (Figura 1), se encontró que las plántulas cultivadas en el suelo tratado con biosólidos (B) incrementó la magnitud de dicha variable, logrando resultados similares al de las desarrolladas en el suelo tratado con fertilizante mineral (F) y superiores a las desarrolladas en el suelo natural (S).

El incremento en el área foliar tiene una gran importancia fisiológica para el vegetal, debido a la mayor superficie fotosintéticamente activa de la planta, lo cual favorece la producción de carbohidratos, el cual unido al agua y los elementos minerales absorbidos influyen directamente en la síntesis de proteínas u otros compuestos orgánicos que tienen relación directa con el aumento de la producción de biomasa (peso seco) de las plantas.

En la Figura 2 se observa como la aplicación de biosólidos también estimuló positivamente el crecimiento en altura de las plántulas (Figura 2a), con valores similares a las desarrolladas en el suelo tratado con fertilizante mineral (F) y superiores a las que crecieron en el suelo natural (S). Sin embargo, al evaluar el diámetro del tallo (Figura 2 b) se pudo observar que las plantas cultivadas en el suelo tratado con fertilizante mineral lograron los mayores valores de esta variable. En ambos casos, las plantas desarrolladas en el suelo natural lograron los menores valores. Este hecho, no es más que la respuesta de la planta al aumento de las concentraciones de elementos esenciales que experimentó el suelo cuando se aplicó fertilizante mineral sintético y biosólidos. En este sentido, Maclaren et al. (2003) informaron del incremento en el crecimiento de las plantas provocado por la aplicación de biosólidos al suelo.

En cuanto a los resultados observados al evaluar la longitud radical a los 15 días después de la germinación de las semillas no se observaron diferencias significativas entre tratamientos (Figura 3), quizá debido al periodo relativamente corto del desarrollo del experimento, lo cual provocó que las propiedades físicas de los sustratos empleados no obstaculizarán la exploración del sistema radical en ninguno de los tratamientos evaluados.

El peso seco foliar, del tallo, radical y total de la planta mostró un marcado incremento en respuesta a la aplicación de biosólidos (Figura 4), logrando magnitudes superiores a las encontradas en las plantas cultivadas en el suelo natural (S) y similares a las desarrolladas en el suelo tratado con biosólidos (F). Resultados similares fueron encontrados por Al–Jaloud, (1999) en sorgo, Miralles et al., (2002b) en plantas de trigo y Martínez et al., (2003) en zanahoria, quienes concluyeron que la aplicación de biosólidos incrementa significativamente el peso seco de las plantas, como respuesta al incremento que provoca este residuo en el contenido de elementos esenciales del suelo.

El comportamiento de esta variable mantiene la misma tendencia al del área foliar, lo que evidencia el posible efecto del incremento del área fotosintéticamente activa de la planta en la producción de biomasa de la misma, lo cual garantiza una mayor cantidad de productos sintetizados por la fotosíntesis (carbohidratos) y éstos unidos con los elementos minerales esenciales absorbidos por las raíces, garantizan una mayor síntesis de aminoácido, amidas, proteínas u otros compuestos orgánicos que contribuyen directamente a la síntesis de nuevo material vegetal.

De forma general, en esta investigación se pudo observar la respuesta positiva del crecimiento vegetativo de las plantas a la aplicación de biosólidos al suelo, debido a que la aplicación de estos residuos orgánicos incrementa los contenidos de macronutrientes y micronutrientes esenciales en los suelos en forma directamente asimilable por las plantas, además de los procedentes de la mineralización de la MO en forma gradual, todo esto provoca que las plantas tengan una mayor disponibilidad, absorción y asimilación de los nutrientes durante todo su desarrollo y que las pérdidas de los nutrimentos por lixiviación o lavados sean mínimas (Andrade et al., 1999; Hernández, 2001).

CONCLUSIONES

Las variables área foliar, altura de la planta, diámetro del tallo y peso seco por órganos y total de las plántulas, respondieron positivamente a la aplicación de biosólidos en un periodo relativamente corto de apenas 15 días después de la germinación de las semillas.

La aplicación de biosólidos no tuvo efecto sobre la longitud radical de las plántulas de tomate a los 15 días después de la siembra.

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