Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle
Ciencia Unisalle
Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
1-1-2004
Evaluación y seguimiento de tres prácticas de recuperación de
Evaluación y seguimiento de tres prácticas de recuperación de
suelos en tres áreas afectadas por quema en el municipio de
suelos en tres áreas afectadas por quema en el municipio de
Sasaima, Cundinamarca
Sasaima, Cundinamarca
Adriana Paola Ramos Quintana
Universidad de La Salle, Bogotá
Carolina Sastoque Betancourt
Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada
Ramos Quintana, A. P., & Sastoque Betancourt, C. (2004). Evaluación y seguimiento de tres prácticas de recuperación de suelos en tres áreas afectadas por quema en el municipio de Sasaima, Cundinamarca. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/1575
2
EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO DE TRES PRÁCTICAS DE RECUPERACIÓN
DE SUELOS EN TRES ÁREAS AFECTADAS POR QUEMA EN EL MUNICIPIO
DE SASAIMA, CUNDINAMARCA
ADRIANA PAOLA RAMOS QUINTANA
CAROLINA SASTOQUE BETANCOURT
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
ÁREA DE SUELOS
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EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO DE TRES PRÁCTICAS DE RECUPERACIÓN
DE SUELOS EN TRES ÁREAS AFECTADAS POR QUEMA EN EL MUNICIPIO
DE SASAIMA, CUNDINAMARCA
ADRIANA PAOLA RAMOS QUINTANA
CAROLINA SASTOQUE BETANCOURT
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniera Ambiental y Sanitaria
Director
JESUS ALBERTO LAGOS CABALLERO
Ing. Agrónomo M.Sc. Suelos
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
ÁREA DE SUELOS
4
Nota de aceptación
Ing. Jesús Alberto Lagos Caballero Director
Geólogo Carlos Enrique Ángel Martinez Jurado
Biólogo M. Sc. M. Ed.César Bejarano Jurado
5
Ni la Universidad, ni el jurado calificador son responsables de las ideas expuestas en este documento.
6
A Dios y a la Virgen por guiar mi camino y haber puesto en él a personas que con su amor me ayudan a recorrerlo. A mi Madre por su orientación y fortaleza para alcanzar mis metas.
A mi Padre por el apoyo y respaldo que me ha brindado.
A mi Hermana por incentivarme con su colaboración y sus consejos.
A mi sobrino por llenar todo de alegría y ternura.
A Daniel por su ayuda y por darme confianza en los momentos difíciles. A mis amigos por su agradable compañía en esta etapa de mi vida.
7
A Dios por permitirme disfrutar el milagro de la vida.
A mi Madre por ser el mejor ejemplo que puedo tener de lo que es ser una excelente persona y mujer.
A Tyrone por ser un padre maravilloso que me apoya y aconseja.
A mi Hermano Camilo por su confianza. A mi Abuelita por su cariño y oraciones. A mi Papá y mi Hermanita por su amor incondicional.
A mis amigos por su lealtad.
8
AGRADECIMIENTOS
Las autoras expresan su agradecimiento a:
• Jesús Alberto Lagos. Director de tesis. Universidad de la Salle.
• Jesús Gallego. Administrador Centro de Investigaciones “La Isla” Sasaima.
• Camilo Guáqueta. Decano Facultad Ingeniería Ambiental y Sanitaria. Universidad de la Salle.
• Ricardo Montealegre. Director Laboratorio Química y Biología. Universidad de la Salle. • Yanneth Parra. Directora Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria Universidad
de la Salle.
• Monitores. Laboratorio facultad de Ingeniería Ambiental Universidad de la Salle. • Laboratoristas. Laboratorio Química y Biología Universidad de la Salle.
• José Agustín Arias. Asesoría en Estadística. Universidad de la Salle. • Gonzalo Escobar. Asesoría en Matemáticas. Universidad de la Salle.
• Martha Henao. Directora laboratorios de suelos Universidad Nacional de Colombia. • Hugo Montenegro. Profesor Universidad Nacional de Colombia.
• Laboratoristas y analistas. Laboratorio de suelos Universidad Nacional de Colombia. • Esperanza Lozano Alvernia. Coordinadora Comité de Investigación de la facultad de
9
CONTENIDO
pág. RESUMEN 17 ABSTRACT 18 INTRODUCCIÓN 19 1. DELIMITACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 201.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 20
1.1.1 Formulación del problema 20
2. OBJETIVOS 21 2.1 OBJETIVO GENERAL 21 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 21 3. MARCO REFERENCIAL 22 3.1 ANTECEDENTES 22 3.2 LOCALIZACIÓN 24 4. MARCO TEORICO 26 4.1 QUEMAS CONTROLADAS 26 4.2 ABONOS ORGÁNICOS 26 4.2.1 Mulch 27 4.2.2 Estiércol 28 4.2.3 Compost 28 4.3 ANÁLISIS QUÍMICOS 29 4.3.1 pH 29
4.3.2 Materia orgánica (M.O.) 30
4.3.3 Nitrógeno total (N.T.) 31
10
4.3.5 Capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.) 32
4.3.6 Bases intercambiables: Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Sodio (Na) y Potasio (K) 33
4.3.7 Otras relaciones entre bases 34
4.3.8 Relación Carbono / Nitrógeno (C/N) 35
4.4 METABOLISMO EN SUELO 35
4.4.1 Curva de Dióxido de Carbono (CO2) 36
5. MARCO CONCEPTUAL 37
6. DISEÑO METODOLOGICO 39
6.1 MONTAJE 39
6.2 NOMENCLATURA DE LA UNIDAD EXPERIMENTAL 46
6.3 PARÁMETROS DE EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO 46
6.3.1 Análisis químicos 47
6.3.1.1 Muestras y muestreos 47
6.3.1.2 Metodologías 49
6.3.2 Metabolismo del suelo 50
7. RESULTADOS Y ANÁLISIS 52
7.1 ANÁLISIS DE LAS GRÁFICAS 52
7.1.1 pH 53
7.1.2 Materia orgánica 54
7.1.3 Nitrógeno total 57
7.1.4 Fósforo 58
7.1.5 Capacidad de intercambio catiónico 60
7.1.6 Bases intercambiables 62
7.1.7 Otras relaciones entre bases 71
7.1.8 Relación Carbono / Nitrógeno (C/N) 75
7.1.9 Metabolismo en suelos 77
7.1.9.1 Análisis estadístico de la curva de CO2 78
7.1.9.2 Análisis de CO2 por tratamiento 80
11
7.1.10 Matriz de clasificación de los tratamientos en cada área según el resultado de los
análisis. 86
7.2 ANÁLISIS QUÍMICOS vs. CO2 88
7.3 PROMEDIOS DE LOS ANÁLISIS QUÍMICOS 90
8. CONCLUSIONES 94
RECOMENDACIONES 96 BIBLIOGRAFIA 98
12
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. pH y efectos en el suelo 29
Tabla 2. Estimativo de M.O. en los suelos 30
Tabla 3. Estimativo conceptual del Nitrógeno en los suelos. 31
Tabla 4. Valores estimados de Fósforo en Cultivos 32
Tabla 5. Estimativo general de la C.I.C. en los suelos 32 Tabla 6. Estimativo conceptual de las bases en el suelo 33
Tabla 7. Otras relaciones entre bases 35
Tabla 8. Relación C/N 35
Tabla 9. Número de muestras tomadas al inicio de la investigación. 48 Tabla 10. Número de muestras tomadas para el tercer y cuarto muestreo de la
investigación 48
Tabla 11. Resultados de pH 53
Tabla 12. Resultados de materia orgánica en porcentaje 54 Tabla 13. Resultados de Nitrógeno total en porcentaje 57
Tabla 14. Resultados de Fósforo en ppm 58
Tabla 15. Resultados de capacidad de intercambio catiónico en meq/100 g 60
Tabla 16. Resultados de Calcio intercambiable 62
Tabla 17. Resultados de Magnesio intercambiable 65
Tabla 18. Resultados de Sodio intercambiable 67
Tabla 19. Resultados de Potasio intercambiable 69
Tabla 20. Resultados de Mg / K 71
Tabla 21. Resultados de Ca / K 72
Tabla 22. Resultados de Ca + Mg / K 74
Tabla 23. Resultados de Ca / Mg 74
13
Tabla 25. Resultados del análisis de varianza para las tres áreas. 78 Tabla 26. Resultados de la prueba de Duncan para las tres áreas. 79 Tabla 27. Promedios de análisis químicos de las tres áreas por tratamiento en el cuarto
14
LISTA DE GRÁFICAS
pág.
Gráfica 1. Localización de las áreas de trabajo. 25
Gráfica 2. Área de cultivo permanente antes del montaje 39
Gráfica 3. Área de sucesión antes del montaje. 40
Gráfica 4. Área de cultivo transitorio antes del montaje 40 Gráfica 5. Área de trabajo, bloques y unidad experimental. 41
Gráfica 6. Cuadrantes demarcados por cabuyas. 42
Gráfica 7. Localización de los tratamientos y sus repeticiones en las unidades
experimentales. 42 Gráfica 8. Pesaje de materia orgánica, colocada en cada uno de los cuadrantes antes de
la quema. 43
Gráfica 9. Quema de las unidades experimentales seleccionadas. 43 Gráfica 10. Delimitación del área de cultivo permanente. Señalamiento de las unidades
experimentales 44
Gráfica 11. Delimitación del área de sucesión. Señalamiento de las unidades
experimentales. 44 Gráfica 12. Delimitación del área de cultivo transitorio. Señalamiento de las unidades
experimentales. 45
Gráfica 13. Toma de la muestra de suelo. 47
Gráfica 14. Montaje para el análisis del metabolismo en suelo. 50 Gráfica 15. Frascos con NaOH recogidos en el terreno y clasificados por área 51
Gráfica 16. Resultados de pH 56
Gráfica 17. Resultados de porcentaje de M.O. 56
Gráfica 18. Resultados de porcentaje de N.T 59
Gráfica 19. Resultados de P (mg/Kg) 59
Gráfica 20. Resultados de C.I.C. (meq/100g) 61
Gráfica 21. Resultados de Ca (meq/100g) 64
15
Gráfica 23. Resultados de Mg (meq/100g) 66
Gráfica 24. Resultados de Mg en porcentaje de saturación 66
Gráfica 25. Resultados de Na (meq/100g) 68
Gráfica 26. Resultados de Na en porcentaje de saturación 68
Gráfica 27. Resultados de K (meq/100g) 70
Gráfica 28. Resultados de K en porcentaje de saturación 70
Gráfica 29. Resultados de Mg/K 73
Gráfica 30. Resultados de Ca/K 73
Gráfica 31. Resultados de Ca+Mg/K 76
Gráfica 32. Resultados de Ca/Mg 76
16
LISTA DE ANEXOS
pág.
ANEXO A. Plano general del Centro de Investigación “La Isla” 104 ANEXO B. Composición de los abonos orgánicos utilizados 105
ANEXO C. Metodología de los análisis químicos 106
ANEXO D. Metodología de la práctica de metabolismo en suelos 112
ANEXO E. Estandarización 113
ANEXO F. Cálculos de los análisis químicos 114
ANEXO G. Cálculos de los análisis de metabolismo en suelo 135 ANEXO H. Análisis estadístico de los resultados del metabolismo del suelo 148
ANEXO I. Observaciones de campo 153
ANEXO J. Matriz de clasificación de los tratamientos en cada área según el resultado de
los análisis 155
ANEXO K. Clasificación de las áreas según su recuperación natural 159 ANEXO L. Matriz de clasificación de los promedios de los tratamientos aplicados en
Sasaima 160
17
RESUMEN
El presente estudio se realizó en el Centro de Investigación de la Universidad de La Salle “La Isla” en el municipio de Sasaima Cundinamarca, donde se escogieron tres áreas de suelo con los siguientes manejos: cultivo permanente, cultivo transitorio y en sucesión. Los tratamientos para cada una de las áreas mencionadas fueron los siguientes: suelo sin quema, quemado, quemado tratado con mulch, quemado tratado con estiércol de equino y suelo quemado tratado con compost; cada uno con cinco repeticiones distribuidas por el método estadístico de bloques completamente al azar.
Lo anterior se desarrolló con el fin de evaluar como se da la recuperación de diferentes áreas de suelo quemadas frente a la aplicación de distintos tipos de abonos orgánicos, para establecer en cada una de ellas cual es el tratamiento que mejores resultados presenta.
El seguimiento se hizo por medio de análisis químicos, con muestreos realizados antes e inmediatamente después de la quema, a los dos meses y a los cuatro meses. De igual forma se realizaron análisis del metabolismo del suelo aproximadamente cada quince días durante los cuatro meses del estudio.
En términos generales, del trabajo de investigación realizado como proyecto de grado se concluyó que la quema afecta las características químicas de los suelos del área de cultivo permanente y de sucesión; el área de cultivo transitorio, al contrario, después de la quema obtiene una mejora en sus condiciones.
De los abonos aplicados el que presenta un mejor comportamiento en las tres áreas evaluadas es el estiércol equino.
Palabras claves:
18
ABSTRACT
The present study had been carried out at the Center of Investigation of La Salle University “La Isla” in the municipality of Sasaima, Cundinamarca, where three areas of soil were chosen: permanent cultivate, transitory cultivate and in succession. The treatments for each one of the aforementioned areas, were the following: unburned soil, burned soil, burned soil treated with mulch, burned soil treated with dung of equine and burned soil treated with compost; each one with five repetitions distributed by the statistical method of blocks totally at random.
The above-mentioned was developed with the purpose of evaluating how will be given the revival of different areas of burned soil facing the application of different types of organic manure, to establish for each one of them which it is the treatment that better results presents.
The follow up was made by means of chemical analysis, with samplings done before and immediately after the burns, two months later and four months later. In the same way it was carried out an analysis of the metabolism of the soil approximately every fifteen days during the four months of the study.
In general terms, it is possible to conclude that the burns affect the chemical characteristics for the soil of the area of permanent cultivation and of succession. For the area of transitory cultivation, on the contrary, after the burns it obtains an improvement on its conditions.
For the applied manures, the dung of equine is the one which presented a better behavior in the three valued areas.
Key words:
19
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo se realizó con el fin de buscar solución a la problemática consecuente de la quema controlada, que es una práctica muy utilizada en la agricultura para la limpieza del terreno, el cambio de cultivos y la eliminación de residuos vegetales entre otros fines. Dichas prácticas afectan la composición del suelo, porque altera las características físicas, químicas y biológicas y por tanto el uso para el cual estaban destinados.
La recuperación de estos suelos se da naturalmente pero en forma lenta, lo que causa un prolongado impacto paisajístico, una alteración del equilibrio ecosistémico y un retardo en el aprovechamiento de su productividad.
El objetivo de esta investigación, es evaluar como se da la recuperación de diferentes áreas de suelo quemadas frente a la aplicación de distintos tipos de abonos orgánicos, para establecer en cada una de ellas cual es el tratamiento que mejores resultados presenta.
Para el desarrollo de este estudio se contó con tres áreas de suelo de características heterogéneas, ubicadas en el Centro de Investigación de la Universidad de La Salle “La Isla” en el municipio de Sasaima Cundinamarca, donde luego de realizar quemas controladas, se aplicaron tres clases de abonos orgánicos y se dejaron dos testigos: uno sin quema y uno quemado.
Cada uno de los tratamientos de los abonos y de los testigos, fueron repetidos 5 veces en las áreas seleccionadas y su distribución se hizo por medio de bloques al azar.
20
1. DELIMITACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
En Colombia se realizan quemas controladas para la preparación del terreno con fines agrícolas, forestales y ganaderos o para eliminar desechos y productos de estas actividades. Las quemas causan una afectación sobre los suelos que no se limita a la perdida de su cobertura, o al impacto paisajístico, sino que también hace que se reduzca la calidad de sus propiedades químicas, dejan el terreno al descubierto lo que hace que sea más susceptible a la erosión, destruye la materia orgánica y causa una gran disminución de la población microbiana en él.
Los suelos quemados pueden tardar un largo tiempo en recobrar sus atributos si no se generan métodos para su rápida recuperación.
Los abonos orgánicos durante mucho tiempo han probado ser uno de los mejores tratamientos para conseguir de forma natural un aumento en los elementos nutrientes del suelo, lo que mejora su fertilidad.
Para observar el proceso de recuperación de suelos afectados por quemas y tratados con abonos orgánicos, se eligió hacer una simulación en el Centro de Investigación de la Universidad de La Salle “La Isla” en el municipio de Sasaima Cundinamarca, dado que las características climáticas aceleraban el proceso para obtener resultados a un corto plazo y su ubicación facilitaba la observación y el cuidado de las áreas de trabajo.
1.1.1 Formulación del problema
21
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar a través de la aplicación de tres abonos orgánicos (mulch, estiércol equino y compost), en tres áreas afectadas por quemas (suelos de cultivo permanente, cultivo transitorio y en sucesión), como se da el proceso de recuperación de suelos.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Establecer las características que toman los suelos tratados a través del tiempo por medio de análisis químicos de pH, Carbono orgánico, Materia orgánica, Nitrógeno total, Fósforo, Capacidad de Intercambio Catiónico y Bases del suelo.
Analizar la dinámica microbiológica que se presenta en los suelos tratados por medio de la curva de CO2.
Determinar que método de recuperación es el más eficiente para cada área de suelo tratado en el municipio de Sasaima.
22
3. MARCO REFERENCIAL
3.1 ANTECEDENTES
Con relación a los efectos que las quemas controladas causan al suelo, se han realizado varios estudios que analizan por una parte la alteración en las características químicas del suelo y por otra los cambios en la actividad microbiana. Estos resultados sirvieron de guía para la determinación de las prácticas de laboratorio a realizar y posteriormente fueron utilizados en el análisis de este proyecto.
En cuanto a las características químicas, los estudios
:
“Los efectos del fuego en las hierbas de la colina arenosa” de 1997, “Los efectos de quemar arbustos en las propiedades químicas del suelo” de 1996 y el “Estudio experimental de la influencia de prácticas del corte y quema tradicionales en la erosión del suelo” de 1995; realizados por Anderson, Forgeardy Soto, respectivamente, muestran en general una disminución en el contenido de la materia orgánica y las bases del suelo (Calcio, Magnesio, Sodio y Potasio) en las áreas expuestas a la quema con relación a las no expuestas, lo cual induce a una disminución en la capacidad de intercambio catiónico y el pH.Respecto a lo anterior se encuentran otras opiniones como las de Arzola en su estudio referente a los efectos del fuego en las plantaciones de caña de azúcar publicado en 1987 y Umaña en su informe acerca del efecto de la quema sobre las propiedades físicas y microbiológicas de tres ecosistemas en el piedemonte llanero 1980; en las que sostienen que el pH aumenta debido a las cenizas aportadas luego de la quema, así como el contenido de las bases y la capacidad de intercambio catiónico.
Las cenizas generadas en la quema de material vegetal aportan materia orgánica, Fósforo, Nitrógeno, Calcio, Magnesio y Potasio al contenido nutricional del suelo según Hernández y López en su artículo titulado “Pérdida de nutrimentos por la quema de la vegetación en una sabana de Trachypogon” de 2002.
23
En las publicaciones hechas por Soto y Umaña, se indica que la concentración de Fósforo encontrada en los suelos quemados aumenta mientras que en el estudio de Anderson se indica lo contrario.
En cuanto a la concentración de Nitrógeno total, encontrada en los suelos luego de la quema, existe una discrepancia entre los resultados obtenidos por Correa en su artículo relacionado con el efecto de la época de quema sobre algunas propiedades del suelo y sobre la producción de forraje, publicado en 1987, y el informe presentado por Umaña puesto que el primero afirma que este nutriente disminuye debido a una inhibición temporal de la actividad biológica, mientras que el último sostiene que aumenta.
En relación a la actividad biológica del suelo estudiada también por Bremen & Ham y Medina en sus investigaciones tituladas “Medida y modelación del flujo del CO2 del suelo
en un prado templado bajo regímenes segados y quemados” de 2004 y “Evaluación de la respiración del suelo con sustratos orgánicos (paja de maíz dulce y gallinaza) y observaciones generales de su fauna edáfica” de 1997, respectivamente, se reveló que esta se incrementa debido al aumento de la temperatura generado por la quema, lo cual se manifiesta en una mayor producción de CO2.
Uno de los motivos que lleva al desarrollo de este trabajo es la gran importancia que tiene el estudio de este recurso y todos los factores que lo afectan; es necesario recordar que:
“El suelo es un regalo valioso que Dios le ha dado al hombre, y tiene un valor
inestimable. Por las malas prácticas de manejo que, a través de los tiempos, se han venido utilizando en el desarrollo de los cultivos, la tierra se ha venido destruyendo y, entonces, la vida desaparece paulatinamente: no solo las plantas y los animales, sino las gentes que dependen de ellos. Por eso debe hacerse un alto en el camino, y entrar a revisar las prácticas de manejo empleadas hasta el momento, buscando un proceso de producción sostenible que propenda por la recuperación de los suelos, como un compromiso ineludible con las generaciones futuras.”1
1
24
3.2 LOCALIZACIÓN
El estudio se realizó en el Centro de Investigación de la Universidad de La Salle “La Isla” en el municipio de Sasaima, Cundinamarca a 80 km de Bogotá.
Según el estudio general de suelos realizado por el INSTITUTO GEOGRAFICO AGUSTÍN CODAZZI (IGAC) en 1979, el municipio de Sasaima se encuentra localizado en las coordenadas 74º26´ longitud oeste y 4º58´ latitud norte a una altitud de 1225 msnm; es una de las regiones con más alto índice de pluviosidad dentro del departamento de Cundinamarca; el municipio cuenta con una temperatura promedio anual de 22 ºC y con datos de precipitación de 2567 mm y de humedad relativa del 40 al 50% aproximadamente.
El clima de esta localidad está repartido en las siguientes formas: • Templado medio 81.7%
• Frío 16.5% • Cálido 1.8%.3
El sitio de estudio se encuentra en clima Templado medio.
El suelo se clasifica de la siguiente manera: “Vh: Clima medio húmedo y muy húmedo, en
relieve quebrado, derivados o no de ceniza volcánica, poco a moderadamente evolucionados y desaturados (Dystropepts, Dystrandepts, Humitrpepets, Troporthents)”2.
Para comprobar si el suelo es un derivado de cenizas volcánicas, se realizó la prueba del Fluoruro de Sodio, que consiste en aplicar este reactivo a una muestra de suelo apoyada sobre un papel filtro impregnado de fenolftaleina, como el resultado fue la coloración rosa en el papel se verificó que si lo es.
De acuerdo a la clasificación agrológica del U.S.D.A∗., predominan los suelos de clases IV en virtud de la alta pendiente promedio al ser zona montañosa.
2 IGAC. Mapa de suelos de Colombia, 1983.
25
El centro de investigación cuenta con un área de 44 ha, delimitadas por el Río Dulce y la Quebrada de Talauta; en el se cultivan cítricos como: naranja, mandarina, limón y tangelo, aguacates, plátano, guanábana, papaya, fríjol, yuca, maíz y caña. En el Anexo A se encuentra un esquema general de “La Isla”.
Las áreas de estudio, en cuanto a su uso correspondieron a: • Cultivo Permanente: Suelo clase I, cultivo de naranja. • Sucesión: Suelo clase IV, sin cultivo.
• Cultivo transitorio: Suelo clase I, cultivo actual de maíz.
A continuación se presenta un esquemas donde, en los recuadros sombreados, se ubican las áreas de trabajo seleccionadas en La Isla
Gráfica 1. Localización de las áreas de trabajo.
Fuente: Las autoras
Área Cultivo Transitorio Área Sucesión Área Cultivo Permanente Campamento Área Social centreo de investigación “La Isla” Sasaima
26
4. MARCO TEORICO
Para comprender el efecto de las quemas controladas sobre las características del suelo y el aporte que los abonos orgánicos pueden hacer para su recuperación, es necesario hacer una breve descripción de algunos conceptos generales.
4.1 QUEMAS CONTROLADAS
La quema controlada es una práctica muy utilizada en la zona rural del país y se define como “una acción planificada o deliberada que es aplicada a la vegetación natural bajo
condiciones específicas… que permiten el confinamiento del fuego a una zona determinada”3.
Son realizadas con el propósito de hacer una “preparación del terreno con fines agrícolas,
forestales o ganaderos o para eliminar desechos y productos de esta actividad”4.
4.2 ABONOS ORGÁNICOS
La definición de abonos orgánicos que mejor explica su utilidad en este trabajo es la presentada por Coronado en 1997 en su trabajo de grado titulado “Efecto comparativo de tres enmiendas orgánicas; estiércol, compost y humus de lombriz en el cultivo de Cebada (Hordeum vulgare L.) variedad Yanamuclo”, donde los describe como todos los materiales de origen orgánico que se pueden descomponer por la acción de microorganismos y del trabajo del ser humano, donde se incluye además a los estiércoles de organismos pequeños y al trabajo de microorganismos específicos, que ayudan al suelo a mantener su fuerza o fertilidad.
3
AGUIRRE, Lucrecia. Impacto de la Quema Controlada en los Pastizales de los Páramos de la Sierra Central del Perú. Lima : Laboratorio de Ecología y Evaluación de Pastizales – UNALM, s.f.
4
27
Para el desarrollo de este trabajo se escogieron los abonos orgánicos debido a las ventajas que presentan para la recuperación del suelo, que fueron estudiadas por los siguientes autores:
El Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) expone que este tipo de abonos, “pueden
restituir la pérdida de humus que sufre el suelo cada año”5; Clavijo en 1998, en su libro “Tecnología agrícola básica” dice que son fuente de elementos nutrientes que le sirven a la planta para mantener un eficiente nivel de producción y Lora (1971), sustenta que “estimulan la actividad biológica del suelo y mejoran su estructura”6
Para seleccionar los abonos orgánicos a aplicar se tuvo en cuenta la publicación del ICA, “Fertilización en diversos cultivos, quinta aproximación”de 1992 que hace referencia a las clases más usadas de estos, como lo son: los residuos industriales, los de cosechas, el estiércol, los abonos verdes y algunos de los anteriores desechos procesados para producir compost. Por su gran facilidad de adquisición en el área de estudio, se escogieron el mulch, el estiércol y el compost.
4.2.1 Mulch
Uno de los abonos utilizados en el estudio es el mulch, que como indica Coronado, es un acolchado que se extiende en el suelo y está formado por trozos de corteza, restos de la poda del césped, compost parcialmente descompuesto, virutas de madera, paja, conchas, hojas, cascarilla de arroz, etc.
Algunas ventajas de su aplicación sobre el suelo quemado son: resguardar el suelo desnudo, impedir la escorrentía al aumentar la capacidad de infiltración, reducir la evaporación, aumentar la temperatura del suelo superficial y conservar la humedad, estas fueron expuestas en 1973 por Allison en su investigación “Estudio sobre la materia orgánica en el suelo y su papel en la producción de las cosechas”.
5
INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO. Fertilización en diversos cultivos, quinta aproximación : manual de asistencia técnica No 25. Bogotá : ICA, 1992. p. 11.
6 LORA SILVA, Rodrigo. Interpretación de análisis de suelos y recomendaciones de fertilizantes : Fertilizantes orgánicos e
28
En el anterior artículo también se publicó que un buen mulch suministra nutrientes lentamente al suelo a medida que se descompone, aumenta las actividades biológicas y ayuda a mantener un alto nivel de materia orgánica en este.
4.2.2 Estiércol
El segundo tipo de abono orgánico utilizado en esta investigación es el estiércol, que es “el principal residuo agrícola. Su nombre sirve para designar a los desechos de todos los
animales”7.
En relación a su composición, esta “varía entre límites muy amplios según los animales,
su alimentación, la naturaleza de las camas, los cuidados que se tengan al estiércol para conservarlo y su grado de descomposición”8.
En el Centro de Investigación “La Isla” de Sasaima, el estiércol de más fácil adquisición es el equino, por lo cual fue elegido para la investigación.
4.2.3 Compost
El último de los abonos, pero no menos importante es el compost, formado, según lo explica Lora (1971), por residuos de cosecha, hierba cortada, basuras, hojas, materiales procedentes de plantas muertas, etc. Cuando tales materiales, se mantienen en condiciones de humedad, aireación y temperatura adecuadas, se produce una descomposición debido a un proceso microbiológico, que al cabo de unas semanas da lugar a un producto parecido al estiércol.
Para su aplicación se tuvieron en cuenta algunas recomendaciones que señalan que al igual que el estiércol, el compost “debe ser esparcido y enterrado en el suelo con el arado
oportunamente de tal manera que su descomposición se encuentre muy avanzada en el momento de la siembra o de la plantación”9.
7
SALAMANCA SANABRIA, Rafael. Suelos y fertilizantes. Bogotá : Universidad Santo Tomás, 1984. p. 131.
8 INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO, Fertilización en diversos cultivos, quinta aproximación, Op. cit., p. 11. 9
29
Coronado (1997), planteó que la composición química pueden variar mucho en función del material empleado para hacer el compost. Por otra parte, al tratarse de un producto natural no tiene una composición química constante.
4.3 ANÁLISIS QUÍMICOS
Para poder relacionar los resultados obtenidos en las prácticas de laboratorio realizadas en este estudio, es necesario clasificarlos de acuerdo a tablas cualitativas que se describen en este capítulo.
4.3.1 pH
La decisión de determinar el pH en el suelo tratado radica en que su “influencia general
más importante…en el crecimiento de las plantas, es su efecto en la asimilabilidad de los nutrimentos” 10
La tabla 1 señala como los diferentes niveles de pH en el suelo tienen una estrecha relación con la concentración y disponibilidad de los micro y macronutrimentos.
Tabla 1. pH y efectos en el suelo
pH Efectos
Menor de 5,5
Fuerte a extremadamente ácido. Posible toxicidad del Aluminio y del Manganeso. Posibles deficiencias de Fósforo, Calcio, Magnesio, Nitrógeno y Molibdeno. Es necesario encalar para la mayoría de los cultivos.
5,5 a 5,9
Moderadamente ácido, baja solubilidad del Fósforo y regular disponibilidad de Calcio y Magnesio. Algunos cultivos como leguminosas requieren encalamiento.
6,0 a 6,5 Ligeramente ácido. Condición adecuada para el crecimiento de la mayoría de los cultivos.
6,6 a 7,3
Casi neutro o neutro. Buena disponibilidad de Calcio y Magnesio; moderada disponibilidad de Fósforo y baja disponibilidad de micronutrimentos a excepción del Molibdeno.
10
30
Continuación tabla 1…pH Efectos
7,4 a 8,0
Alcalino. Posible exceso de Calcio, Magnesio y Carbonatos. Baja solubilidad de Fósforo y de micronutrimentos a excepción del Molibdeno. Se inhibe el crecimiento de varios cultivos. Es necesario tratar el suelo con enmiendas (yeso).
Mayor de 8,0
Muy alcalino. Posible exceso de Sodio intercambiable. Se inhibe el crecimiento de la mayoría de los cultivos. Es necesario tratar el suelo con enmiendas.
Fuente: ICA, Fertilización en diversos cultivos, quinta aproximación 1992
4.3.2 Materia orgánica (M.O.)
Debido al propósito de la investigación, la materia orgánica que está compuesta principalmente por el humus, es un factor determinante en la evaluación de la recuperación del suelo y según Clavijo (1998), se encuentra relacionada con la génesis del suelo y su fertilidad.
La materia orgánica en el suelo es importante en su relación con otros parámetros químicos evaluados en este estudio ya que, como señala el ICA en su publicación de 1992, “Fertilización en diversos cultivos”, es la fuente principal de Nitrógeno, Fósforo, Azufre y algunos elementos nutritivos menores, es responsable del desarrollo de la vida microbiana del mismo y tiene gran influencia en la capacidad de intercambio catiónico.
Para clasificar el contenido de materia orgánica en el suelo se tiene en cuenta el clima de la región de donde este proceda, como se presenta en la tabla 2.
Tabla 2. Estimativo de M.O. en los suelos
Interpretación del % de M.O. Clima
Bajo Medio Alto
Frío Menor de 5 5 - 10 Mayor de 10
Templado Menor de 3 3 - 5 Mayor de 5
Cálido Menor de 2 2 - 4 Mayor de 4
31
4.3.3 Nitrógeno total (N.T.)
La siguiente tabla fue utilizada para clasificar los resultados de los diferentes tratamientos aplicados a la investigación.
Tabla 3. Estimativo conceptual del Nitrógeno en los suelos.
Interpretación del % de N.T. Clima
Bajo Medio Alto
Frío < 0,25 0,25 – 0,5 > 0,5 Templado < 0,15 0,15 – 0,3 > 0,3 Cálido < 0,10 0,10 – 0,2 > 0,2 Fuente: IGAC, Suelos de Colombia : origen, evolución, clasificación, distribución y uso. 1995.
Importancia del Nitrógeno
Para el análisis de éste parámetro es muy importante tener en cuenta que “es fácilmente
soluble al agua del suelo y es solo parcialmente retenido por las partículas de este. Se pierde fácilmente por lixiviación” 11.
El Nitrógeno también puede afectar la actividad microbiana por que “es nutrimento de los
microorganismos del suelo que actúan en la descomposición de materia orgánica”12.
4.3.4 Fósforo disponible
Si se relaciona la recuperación del suelo con su fertilidad, el Fósforo es un elemento de gran importancia debido a que, como explica León en su artículo “El Fósforo en el suelo” publicado en 1971, tiene una tendencia a formar compuestos relativamente insolubles no aprovechables para las plantas.
11 GRAETZ, H.A. Manuales para educación agropecuaria : suelos y fertilización. México : Trillaz, 1982. p. 28. 12
32
Tabla 4. Valores estimados de Fósforo en Cultivos
Interpretación Concentración (ppm)
Bajo < 15
Medio 15 – 30
Alto > 30
Fuente: IGAC, Suelos de Colombia : origen, evolución, clasificación, distribución y uso. 1995.
Importancia del Fósforo
Uno de los problemas es que su carencia, según el libro “Suelos y fertilizantes” del ICA, evita que la planta aproveche los demás nutrientes, lo cual, aunque haya una mejora en otros parámetros, sería un serio problema a la hora de hablar de una recuperación del suelo.
4.3.5 Capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.)
La importancia de la C.I.C. en el estudio de las áreas, radica en que regula la nutrición catiónica al retener Calcio, Magnesio y Potasio en el suelo, es por esto que como señala Salamanca, es deseable que un suelo tenga una C.I.C. alta, ya que indica una gran capacidad potencial de suministro y reserva de los anteriores elementos, procedentes de la meteorización y de la fertilización y una baja perdida de estos cationes de cambio por lixiviación.
Tabla 5. Estimativo general de la C.I.C. en los suelos
Interpretación C.I.C. (meq /100 g)
Bajo <10
Medio 10 – 20
Alto > 20
Fuente: IGAC, Suelos de Colombia : origen, evolución, clasificación, distribución y uso. 1995.
33
4.3.6 Bases intercambiables: Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Sodio (Na) y Potasio (K)
Las bases intercambiables objeto de esta investigación, se definen como “los metales
alcalinos y alcalinotérreos adheridos a las arcillas y a la materia orgánica del suelo, que pueden ser cambiados entre si o con otro ion cargado positivamente”13.
Para el análisis es importante considerar que “la velocidad a la cual los iones se liberan de
los minerales primarios está en el siguiente orden: Ca++, Mg++, Na+, K+ y generalmente ese es el orden de abundancia de las bases intercambiables”14.
También es considerado en este estudio el Porcentaje de Saturación de Bases, denominado como la relación porcentual de cada una de las bases de cambio con la C.I.C.
Tabla 6. Estimativo conceptual de las bases en el suelo
Interpretación
Elemento Unidades
Bajo Medio Alto
meq/100 g < 3 3 – 6 > 6 Calcio Saturación % < 30 30 – 50 > 50 meq/100 g < 1,5 1,5 – 2,5 > 2,5 Magnesio Saturación % < 15 15 – 25 > 25 meq/100 g Su contenido debe ser menor de 1 Sodio
Saturación % Debe ser menor de 15% meq/100 g < 0,2 0,2 – 0,4 > 0,4 Potasio
Saturación % < 2 2 - 3 > 3 Fuente: ICA, Fertilización en diversos cultivos, quinta aproximación, 1992.
Importancia de las Bases ¾ Calcio (Ca)
Este elemento es de gran valor por sus efectos sobre las propiedades químicas del suelo; como en 1982 manifestó Graetz en su manual para educación agropecuaria, promueve la descomposición de la materia orgánica y liberación de nutrientes, mejora la estructura del
13
INSTITUTO GEOGRAFICO AGUSTÍN CODAZZI. Suelos de Colombia : origen, evolución, clasificación, distribución y uso. Bogotá : IGAC, 1995, p. 426.
14 SOCIEDAD COLOMBIANA DE LA CIENCIA DEL SUELO. Fundamentos para la interpretación de análisis de suelos,
34
suelo y la retención del agua. Un exceso en el suelo provoca una deficiencia de Potasio, Fosfato, Magnesio, Zinc y Hierro.
¾ Magnesio (Mg)
El ICA en su libro “Suelos y fertilizantes” publicado en 1979 da a conocer que el Mg, regula la absorción de otros elementos nutritivos y al igual que el N, es parcialmente soluble al agua y por esto susceptible a la lixiviación.
¾ Sodio (Na)
El contenido de Na “en los suelos normales es más o menos igual que el del K. En
algunos casos, el porcentaje de saturación por Na sube al 10%, proporción que no tiene efectos deprimentes en el desarrollo de las plantas, ya que un límite del 15% de saturación sódica es el que se considera como fisiológicamente perjudicial para algunas especies”15.
Ya que las áreas trabajadas presentaban una fertilidad alta antes de las quemas, si el porcentaje de saturación es alto (>15%) en los suelos recuperados, implicaría un cambio en su uso, de ahí el interés en el análisis de este parámetro.
¾ Potasio (K)
Es necesario tener en cuenta que, como lo presentó Graetz en su manual, las partículas del suelo lo retienen con facilidad y su pérdida por lixiviación es muy baja a excepción de suelos arenosos.
4.3.7 Otras relaciones entre bases
Para este estudio no solo se tuvo en cuenta los niveles de las bases en forma individual, sino también la relación que existe entre algunas de ellas, puesto que el exceso o deficiencia de unas pueden afectar la concentración de otras. Por ejemplo, “algunas veces
cuando el Mg es alto en contenido y el K medio… el exceso de Mg inhibe la asimilabilidad del K y puede… presentar por este fenómeno deficiencia”16.
15
LEÓN COTE, Gonzalo y CEPEDA REY, Jaime. El análisis de suelos y su interpretación. Santander : Secretaría de Agricultura y Ganadería de Santander , s.f. p. 15.
16
35
Tabla 7. Otras relaciones entre bases
Relación Ideal Deficiencia de K Deficiencia de Mg
Mg / K 3 > 18 < 1
Ca / K 6 > 30
Ca + Mg / K 10 > 40
Ca / Mg 2 a 4 > 10
Fuente: IGAC, Suelos de Colombia : origen, evolución, clasificación, distribución y uso. 1995.
4.3.8 Relación Carbono / Nitrógeno (C/N)
Calcular esta relación es de gran valor a la hora del análisis puesto que tiene una influencia directa con la mineralización de la materia orgánica y por ende con la liberación de otros nutrientes al suelo.
Tabla 8. Relación C/N
C/N Interpretación
< 10 Baja. Indica alta mineralización del Nitrógeno. 10 - 12 Media. Indica mineralización normal del Nitrógeno.
> 12 Alta. Indica mineralización lenta del Nitrógeno.
Fuente: Salamanca, Suelos y fertilizantes, 1984.
4.4 METABOLISMO EN SUELO
En los antecedentes consultados se hace referencia a la variación de la actividad biológica del suelo luego de la quema. Para comprobar las teorías expuestas en estos, se realizaron análisis del metabolismo del suelo.
La importancia del análisis del metabolismo en esta investigación tiene su fundamento en que:
“Los parámetros de tipo microbiológico bioquímico, permiten, debido a su
36
Medidas como el carbono de la biomasa microbiana y respiración basal pueden indicar la cantidad y actividad de la biomasa microbiana existente en el suelo, la cual estará expuesta a cualquier tipo de cambio.
La fracción biótica de la materia orgánica, formada por microorganismos vivos, desempeña un papel básico en los suelos al ser la última responsable del estado de la materia orgánica, y en general, del desarrollo y funcionalidad del ecosistema. Se puede entonces afirmar que el estudio de la calidad biológica y bioquímica de un suelo puede servir como indicador del estado general de dicho suelo” 17.
La producción del CO2 en las áreas de trabajo, se emplea para determinar indirectamente
el índice de actividad microbiana; esto se debe a que “los microorganismos heterótrofos…
con sus capacidades fisiológicas, asimilan los diferentes compuestos… dando como resultado el proceso de inmovilización que está ligado a su metabolismo energético donde el CO2 es uno de sus productos finales”18.
4.4.1 Curva de Dióxido de Carbono (CO2)
La curva de Dióxido de Carbono se utilizó para realizar el seguimiento de la actividad biológica del suelo tratado. Su aplicación se explica porque:
“Las curvas de respiración del suelo medidas bajo condiciones constantes cambian
después de una fase inicial, hacia una de curso relativamente estable. Hay un ajuste hacia un equilibrio ecológico de la actividad de los microbios del suelo. Este estado de equilibrio es caracterizado por un curso lineal del tipo curva logarítmica…, el cual se denomina respiración básica. Si este equilibrio se disturba por medio de la aplicación de sustancias orgánicas primarias (de fácil descomposición) o por disponibilidad de sustancia de materia orgánica de lenta descomposición, entonces aparecen fases de crecimiento microbial dominando en forma de reacciones de primer orden lo que se resuelve en un aumento de liberación de CO2.
Por supuesto, en el curso del tiempo el proceso cambia otra vez hacia el estado de respiración básica” 19.
17
CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS. Parámetros a medir útiles en el estudio de la revegetación. Madrid : Ministerio de educación y ciencia, s.f.
18
CAMPOS, Ricardo. Cuantificación del metabolismo del suelo. Guías para el curso de microbiología del Suelo. Bogotá : Universidad Nacional de Colombia, Escuela de postgrado, Facultad de Agronomía, 1997.
19
37
5. MARCO CONCEPTUAL
Para tener una mejor comprensión de esta investigación, es necesario hacer una explicación de algunos conceptos que se utilizan para el desarrollo de este trabajo.
Bases del suelo: Son los nutrientes presentes en el suelo y benéficos para la planta; en este trabajo se consideraron para el análisis los elementos Calcio, Magnesio, Sodio y Potasio.
Bloques: Agrupación de unidades experimentales. El número de unidades que conforman el bloque es igual al número de tratamientos, como se ve en la Gráfica 5. Las unidades del bloque deben ser tan uniformes como sea posible, de modo que las diferencias observadas se deban en gran parte a los tratamientos.
Cultivo permanente: Plantación estable, hecha sin el ánimo de ser alternado con ningún otro tipo de siembra. Para este estudio en el área de trabajo se hallaba un cultivo de cítricos.
Cultivo transitorio: Plantación realizada por un tiempo determinado luego del cual será remplazada por otra. Para este estudio en el área de trabajo se hallaba un cultivo de fríjol, reemplazado por uno de maíz y nuevamente por uno de fríjol.
Repeticiones: Unidades experimentales en bloques diferentes en las que se aplica el mismo tratamiento. Para este caso se realizaron cinco para cada tratamiento en las áreas de trabajo. En la Gráfica 7 se encuentran ubicadas las repeticiones de cada tratamiento.
Sucesión: Terreno que antes había sido cultivado y ahora se encuentra en etapa de transición hacia bosque. El último cultivo en el área trabajada era de maíz.
38
Suelo clase IV: Suelo con pendiente, se puede cultivar en ellos, pero se requieren ciertas prácticas de manejo.
Tratamiento: Procedimiento cuyo efecto se mide y se compara con otros. Se escogieron 5 tipos de tratamiento explicados en la metodología.
39
6. DISEÑO METODOLOGICO
El tipo de investigación realizada para establecer el efecto de los abonos orgánicos en la recuperación de suelos quemados fue de tipo exploratoria, ya que de este tema no se tenían antecedentes específicos y de tipo correlacional, por que se buscó relacionar la efectividad de diferentes tratamientos aplicados al suelo quemado.∗
Para el desarrollo de este estudio se realizaron las siguientes actividades: montaje, nomenclatura de la unidad experimental y parámetros de evaluación y seguimiento.
6.1 MONTAJE
En el municipio de Sasaima en el Centro de Investigación “La Isla”, se localizaron 3 zonas donde se encontraran las características del uso del suelo buscadas, (cultivo permanente,
cultivo transitorio y en sucesión), para el desarrollo del estudio.
Gráfica 2. Área de cultivo permanente antes del montaje
Fuente: Las autoras
∗ SUARES RUIZ, Pedro Alejandro. Metodología de la investigación. Diseños y técnicas. Bogotá : Orión Editores LTDA,
40
Gráfica 3. Área de sucesión antes del montaje.
Fuente: Las autoras
Gráfica 4. Área de cultivo transitorio antes del montaje
Fuente: Las autoras
41
Las zonas de cultivo permanente y transitorio, presentaron características semejantes, sin embargo la de sucesión tenía una pendiente más pronunciada, debido a que no fue posible localizar un terreno que cumpliera con esta condición.
Se preparó el terreno con el trazado de áreas de 49 m2, donde se llevó a cabo el estudio. Se realizó la limpieza de cada área, al retirar la vegetación con guadaña y rastrillo.
Dentro del área se ubicaron 25 cuadros de 1 m x 1 m, separados entre si por 30 cm, donde se localizaron los 5 tratamientos y sus 5 repeticiones como se indica en la Gráfica 5.
Gráfica 5. Área de trabajo, bloques y unidad experimental.
Fuente: Las autoras
Los 5 tipos de tratamiento fueron: 1. Suelo sin quema
2. Suelo quemado
3. Suelo quemado tratado con mulch 4. Suelo quemado tratado con estiércol 5. Suelo quemado tratado con compost
La delimitación se llevó a cabo al ubicar cuatro estacas perimetrales y una cinta de peligro; la separación de los tratamientos se realizó por medio de cabuyas a ras del suelo que atravesaban el terreno para formar una cuadrícula.
7m
1 m
0,3 m
0,4 m
Bloques
42
Gráfica 6. Cuadrantes demarcados por cabuyas.
Fuente: Las autoras
Luego de observar las características del terreno, se escogieron los bloques, cada uno con la mayor uniformidad posible de modo que la variación entre las unidades de cada bloque fuera menor que la variación entre unidades de bloques diferentes con el fin de aumentar la precisión del experimento y disminuir el error, posteriormente se localizó cada uno de los 5 tratamientos antes enumerados dentro de los bloques por medio del azar con ayuda de un dado. Cuando caía un tratamiento ya asignado o el número 6 se repetía el lanzamiento. El resultado de este procedimiento se encuentra en la Gráfica 7. Gráfica 7. Localización de los tratamientos y sus repeticiones en las unidades experimentales.
Fuente: Las autoras
5 2 3 4 1
4 5 2 3 1
2 3 1 4 5
1 4 3 2 5
2
4
5
1
3
1 4 3 2 5
2 5 1 4 3
2 5 3 4 1
1 3 2 5 4
1
5
4
3
2
1 2 3 4 5
3 4 2 5 1
1 5 4 2 3
3 4 2 1 5
4
5
2
1
3
43
Se pesó 1 kg de material vegetal propio del área para cada uno de los tratamientos, distribuyéndolo uniformemente dentro de la unidad experimental, con el fin de contar con homogeneidad en el material combustible.
Gráfica 8. Pesaje de materia orgánica, colocada en cada uno de los cuadrantes antes de la quema.
Fuente: Las autoras
Gráfica 9. Quema de las unidades experimentales seleccionadas.
Fuente: Las autoras
44
después de lo cual se aplicaron los abonos en dosis de 250 g∗ por cuadro mezclándolos con el suelo y las cenizas.
Se señaló cada unidad experimental con rótulos de colores donde se especificó el tratamiento y al mismo tiempo se instaló el montaje para el análisis del metabolismo en suelos.
Gráfica 10. Delimitación del área de cultivo permanente. Señalamiento de las unidades experimentales
Fuente: Las autoras
Gráfica 11. Delimitación del área de sucesión. Señalamiento de las unidades experimentales.
Fuente: Las autoras
∗Dosis determinada por recomendación técnica según los tipos de cultivos de las áreas a trabajar, la opinión de ingenieros
45
Gráfica 12. Delimitación del área de cultivo transitorio. Señalamiento de las unidades experimentales.
Fuente: Las autoras
Los abonos utilizados son producidos en el centro de investigación de la siguiente manera:
• Compost: Generado principalmente por desechos de naranja y del casino del centro de investigación, los cuales empezaron a procesarse hace dos años en una zanja, que fue cubierta con cal y luego con suelo.
• Estiércol: Es de origen equino. Lo traen de fuera de las instalaciones, se agrupa en pilas y el aplicado en esta investigación, llevaba secándose al aire libre 5 meses dentro de “La Isla”.
• Mulch: Formado por los residuos vegetales provenientes de la limpieza de cada terreno.
46
6.2 NOMENCLATURA DE LA UNIDAD EXPERIMENTAL
La unidad experimental se clasificó de la siguiente forma: Primero con una letra mayúscula que indica el área
• P: Cultivo Permanente • S: Suelo en Sucesión • T: Cultivo transitorio Luego el bloque: • 1: Bloque uno • 2: Bloque dos • 3: Bloque tres • 4: Bloque cuatro • 5: Bloque cinco
Por último el tratamiento:
• 1: Tratamiento uno (Suelo sin quema) • 2: Tratamiento dos (Suelo quemado)
• 3: Tratamiento tres (Suelo quemado tratado con mulch) • 4: Tratamiento cuatro (Suelo quemado tratado con estiércol) • 5: Tratamiento cinco (Suelo quemado tratado con compost)
Por ejemplo si se habla del P43 se hace referencia a la unidad experimental ubicada en el
área de cultivo permanente, bloque 4, tratada con mulch.
6.3 PARÁMETROS DE EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO
Esta investigación se realizó a partir de la siguiente hipótesis:
47
Las variables que se tuvieron en cuenta para la realización de este estudio fueron las siguientes:
• Variable independiente: Es el tiempo; cuyos intervalos se encuentran marcados por las frecuencias de muestreo según el tipo de análisis (químico o de metabolismo del suelo).
• Variable dependiente: Son los resultados de los diferentes análisis químicos o del metabolismo del suelo que se dan durante el tiempo de estudio.
• Variable de control: Es el tratamiento número dos de cada área de investigación y corresponde a suelo quemado sin la aplicación de ningún abono orgánico.
La evaluación y seguimiento de los métodos de recuperación empleados se realizó por medio de los siguientes análisis:
6.3.1 Análisis químicos
6.3.1.1 Muestras y muestreos
Las muestras del primer muestreo, se tomaron al abrir huecos en forma de v de 20 cm de profundidad con una pala, luego con la misma pala se sacó un lado de éste y de esta porción se tomó un segmento de la mitad. Para los siguientes muestreos, se tomaron muestras a menor profundidad.
Gráfica 13. Toma de la muestra de suelo.
Fuente: Las autoras
48
Se realizaron cuatro muestreos del suelo con la siguiente frecuencia: • Primero: Antes de la quema
• Segundo: Después de la quema y antes de la aplicación de los abonos. • Tercero: Hacia la mitad del periodo: 70 días después de la quema • Cuarto: Al final del periodo: 112 días después de la quema
La recolección de las muestras (M) del inicio se llevó a cabo de manera general para cada área, para así obtener un total de seis muestras del suelo más dos de los abonos utilizados.
Tabla 9. Número de muestras tomadas al inicio de la investigación.
Área Permanente Sucesión Transitorio
Quema Antes
Des-pués Antes Des-pués Antes Des-pués Estier- col Com- post Muestra M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
Fuente: Las autoras
Para los dos siguientes muestreos se tomaron porciones de suelo de cada una de las unidades experimentales, se mezcló las de los mismos tratamientos para obtener una sola muestra de cada uno, con un total de 15 por muestreo.
Tabla 10. Número de muestras tomadas para el tercer y cuarto muestreo de la investigación. Tratamiento Área 1 2 3 4 5 Transitorio M1 M2 M3 M4 M5 Permanente M6 M7 M8 M9 M10 Sucesión M11 M12 M13 M14 M15
49
La nomenclatura para los análisis químicos solo tuvo en cuenta el área y el tratamiento debido a que al mezclar las muestras de los mismos tratamientos se pierde el concepto de bloque.
La muestra de mulch se transportó en bolsas de papel con orificios para ventilar el material y se almacenó en la nevera durante el tiempo previo al análisis.
6.3.1.2 Metodologías
Para los análisis de laboratorio se emplearon las siguientes metodologías (Ver Anexo C):
• Preparación de la muestra de suelo Secado y tamizaje.
• Determinación de pH en suelos
Relación suelo agua p/v 1:1.Valoración potenciométrica.
• Determinación de carbón orgánico, materia orgánica y Nitrógeno total en suelos. Método de Walkley and Black. Valoración volumétrica.
• Determinación del Fósforo disponible en suelos Método Bray II. Valoración colorimétrica.
• Determinación de la capacidad de intercambio catiónico en suelos
Desplazamiento del amonio intercambiado con Cloruro de Sodio. Valoración volumétrica.
• Determinación de las bases intercambiables (Ca, Mg, Na, K) en suelos
Extracción por acetato de amonio 1N a pH 7. Valoración por espectrofotometría de absorción atómica.
• Análisis foliar (Ca, Mg, K)
50
Las muestras de estiércol equino y compost fueron trabajadas y analizadas como suelo, debido a su parecido físico con este. El análisis de las muestras de mulch se realizó con la metodología de análisis foliar.
6.3.2 Metabolismo del suelo
• Cuantificación del metabolismo del suelo
Método estático (Ver Anexo D)
Para la cuantificación del metabolismo del suelo se realizó la curva de CO2, para la cual
se colocaron sobre el suelo en el centro de cada unidad experimental, frascos de vidrio de 25ml de volumen con el NaOH, cubiertos por otro frasco de plástico para capturar el CO2
y en cada área se montaron tres blancos ubicados en el centro del terreno dentro de un vaso plástico.
En la preparación del ácido clorhídrico y el hidróxido de Sodio, la normalidad se rectificó por medio de la estandarización como se explica en el Anexo E, cuando por estandarización la normalidad daba con una diferencia menor a 0.001, se asumía la teórica para los cálculos. Cuando la diferencia era mayor se aplico la fórmula C1V1 = C2V2.
Gráfica 14. Montaje para el análisis del metabolismo en suelo.
51
Gráfica 15. Frascos con NaOH recogidos en el terreno y clasificados por área.
Fuente: Las autoras
Cada vez que se recolectaban los frascos para el análisis, se reemplazaban por unos nuevos para el siguiente muestreo.
Se realizaron diez muestreos con la siguiente frecuencia:
52
7. RESULTADOS Y ANÁLISIS
En este capítulo se presentan los resultados de las prácticas de laboratorio, los datos obtenidos de estas y sus cálculos se encuentran en el Anexo F y G.
Para el análisis de los resultados, se tuvieron en cuenta los datos de laboratorio, el marco teórico y el de referencia y las observaciones de campo consignadas en el Anexo I.
El análisis se divide en tres partes: La primera se basa en las gráficas de las diferentes prácticas de laboratorio realizadas, la segunda parte contrasta las curvas de metabolismo del suelo con los análisis químicos y en la última se trabajan los promedios de los análisis químicos del 4 muestreo en las tres áreas de estudio.
Para facilidad del lector se coloca el significado de cada tratamiento: T1. Suelo sin quema
T2. Suelo quemado
T3. Suelo quemado tratado con mulch
T4. Suelo quemado tratado con estiércol
T5. Suelo quemado tratado con compost
7.1 ANÁLISIS DE LAS GRÁFICAS
Para los análisis se hablará primero del comportamiento de las gráficas en las pruebas químicas y del metabolismo del suelo, luego para la parte química se aplicará una matriz diseñada por las autoras para clasificar los tratamientos de cada área según los resultados de los análisis.
53
7.1.1 pH Tabla 11. Resultados de pH Área Muestreo TratamientoPrimero Segundo Tercero Cuarto
1 5,8 6,5 5,9 2 6,5 5,5 3 6,5 6,0 4 7,0 6,4 Cultivo permanente 5 5,8 6,5 6,6 5,9 1 5,7 6,5 5,7 2 6,3 6,4 3 6,3 5,9 4 6,8 6,1 Sucesión 5 5,7 6,2 6,3 6,0 1 5,5 6,5 5,3 2 6,3 5,5 3 6,3 5,5 4 6,4 5,6 Cultivo transitorio 5 5,5 6,5 6,5 5,8
Fuente: Las autoras
De acuerdo a la Gráfica 16 de pH, se observa un aumento de este en el segundo muestreo es decir, inmediatamente después de la quema, lo que se debe, según Arzola y Umaña, a las cenizas aportadas por esta.
La recuperación con los abonos orgánicos, hizo que los suelos llegaran a un nivel de pH óptimo para este tipo de suelo (6.0 a 6.5), ya que como se señala en la tabla 1 del ICA, es una condición adecuada para el crecimiento de la mayoría de los cultivos.
Su comportamiento general en los suelos quemados tendió a estabilizarse, para luego descender, retornado casi a su nivel inicial antes de la quema (primer muestreo), debido a las lluvias y lixiviación de las bases.
El T4 (Suelo quemado, tratado con estiércol) presentó el nivel más alto en el segundo
54
7.1.2 Materia orgánica
Tabla 12. Resultados de materia orgánica en porcentaje
Área
Muestreo Tratamiento
Primero Segundo Tercero Cuarto
1 4,6 4,5 7,5 2 5,1 7,4 3 2,9 5,9 4 4,7 7,1 Cultivo permanente 5 4,6 6,7 2,7 5,4 1 4,3 5,3 6,9 2 4,7 6,3 3 3,9 6,8 4 4,8 5,4 Sucesión 5 4,3 3,9 2,7 6,1 1 7,0 3,3 8,1 2 4,8 5,9 3 4,9 4,6 4 4,6 7,5 Cultivo transitorio 5 7,0 6,5 4,4 5,6
Fuente: Las autoras
En la Gráfica 17 de % de materia orgánica se ve una disminución de esta después de la quema, ya que fue consumida por el fuego, lo cual concuerda con los estudios de Anderson, Forgeard y Soto; en el último muestreo los niveles de M.O. fueron mayores con respecto al tercero, lo que se explica por el crecimiento de plantas y fauna edáfica, que se da como una recuperación natural del suelo en los dos últimos meses del estudio.
En general, el T2 presentó un aumento de M.O. en el área de sucesión debido al
crecimiento de macollas y en el cultivo permanente y transitorio al aumento de la maleza.
55
Teniendo en cuenta el clima (tabla 2), al final del tiempo de estudio, la mayoría de los datos presentaron un nivel alto de M.O.
Los datos de cultivo permanente segundo muestreo y transitorio T1 tercer muestreo,
muestran valores de M.O. atípicos, lo cual se puede explicar a un error en el muestreo, quizás en el primer caso se tomó muestra no quemada.
Gráfica 16. Resultados de pH
Muestreo Muestreo Muestreo
Fuente: Las autoras
Gráfica 17. Resultados de porcentaje de materia orgánica
Muestreo Muestreo Muestreo
Fuente: Las autoras
%M.O.
CULTIVO PERMANENTE SUCESION CULTIVO TRANSITORIO
%M.O. %M.O.
pH pH pH
CULTIVO PERMANENTE SUCESION CULTIVO TRANSITORIO
5,0 5,4 5,8 6,2 6,6 7,0 7,4
Primero Segundo Tercero Cuarto
5,0 5,4 5,8 6,2 6,6 7,0 7,4
Primero Segundo Tercero Cuarto
T1 T2 T3 T4 T5 Rango Optimo 5,0 5,4 5,8 6,2 6,6 7,0 7,4
Primero Segundo Tercero Cuarto
1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0
Primero Segundo Tercero Cuarto
1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0
Primero Segundo Tercero Cuarto
1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0
Primero Segundo Tercero Cuarto
57
7.1.3 Nitrógeno total
Tabla 13. Resultados de Nitrógeno total en porcentaje
Área
Muestreo Tratamiento
Primero Segundo Tercero Cuarto
1 0,23 0,22 0,37 2 0,26 0,37 3 0,14 0,30 4 0,24 0,36 Cultivo permanente 5 0,23 0,33 0,13 0,27 1 0,22 0,26 0,34 2 0,24 0,31 3 0,19 0,34 4 0,24 0,27 Sucesión 5 0,22 0,20 0,14 0,31 1 0,35 0,17 0,41 2 0,24 0,30 3 0,25 0,23 4 0,23 0,38 Cultivo transitorio 5 0,35 0,33 0,22 0,28
Fuente: Las autoras
El Nitrógeno total, según la Gráfica 18 presentó el mismo comportamiento de la M.O. lo cual se debe a que ambos al ser calculados teóricamente a partir del carbón orgánico, conservan una misma relación de colinealidad.
Al final del tiempo de seguimiento, la mayoría de los tratamientos en las tres áreas de estudio alcanzaron un nivel alto, según la tabla 3.
Como el valor de % M.O. en el dato de cultivo permanente, segundo muestreo, es atípico también lo es en este parámetro y se corrobora con las gráficas de CO2, ya que no hubo
58
7.1.4 Fósforo
Tabla 14. Resultados de Fósforo en ppm
Área
Muestreo Tratamiento
Primero Segundo Tercero Cuarto
1 93 119 110 2 122 159 3 113 148 4 169 113 Cultivo permanente 5 93 177 166 173 1 22 16 23 2 23 20 3 37 21 4 116 63 Sucesión 5 22 34 42 38 1 53 52 58 2 66 52 3 52 44 4 89 86 Cultivo transitorio 5 53 163 58 63
Fuente: Las autoras
La Gráfica 19 muestra como el Fósforo (P) aumentó después de la quema, lo cual coincide con las conclusiones de los artículos de Umaña y Soto, ya que las cenizas son fuente de Fósforo.
Según la tabla 4, este elemento presentó una alta disponibilidad durante los cuatro meses de estudio, lo que hizo que no representara un problema en el aprovechamiento de los otros nutrientes, según explica el ICA.
Después de la quema y la aplicación de los abonos, sus niveles tendieron hacia los determinados antes de la quema. En general, los abonos ayudaron a aumentar los niveles de Fósforo en el suelo y se observa que el tratamiento que presentó el nivel más alto de este elemento es el T4, lo que se corrobora con los datos de laboratorio que indican que
es el abono con el nivel de Fósforo más alto.
Gráfica 18. Resultados de porcentaje de Nitrógeno total
Muestreo Muestreo Muestreo
Fuente: Las autoras
Gráfica 19. Resultados de Fósforo en mg/kg
Muestreo Muestreo Muestreo
Fuente: Las autoras
P (mg/Kg)
%N.T
%N.T
%N.T
P (mg/Kg)
CULTIVO PERMANENTE SUCESION
P (mg/Kg)
CULTIVO PERMANENTE
CULTIVO TRANSITORIO
SUCESION CULTIVO TRANSITORIO
0,10 0,16 0,22 0,28 0,34 0,40 0,46
Primero Segundo Tercero Cuarto
0,10 0,16 0,22 0,28 0,34 0,40 0,46
Primero Segundo Tercero Cuarto
0,10 0,16 0,22 0,28 0,34 0,40 0,46
Primero Segundo Tercero Cuarto
T1 T2 T3 T4 T5 Valor Alto 0 40 80 120 160 200
Primero Segundo Tercero Cuarto
0 40 80 120 160 200
Primero Segundo Tercero Cuarto
0 40 80 120 160 200
Primero Segundo Tercero Cuarto
60
7.1.5 Capacidad de intercambio catiónico
Tabla 15. Resultados de capacidad de intercambio catiónico en meq/100 g
Área
Muestreo Tratamiento
Primero Segundo Tercero Cuarto
1 49,0 43,4 35,8 2 48,2 43,9 3 49,9 41,6 4 42,0 43,9 Cultivo permanente 5 49,0 61,2 39,9 44,6 1 44,8 33,9 43,3 2 49,8 36,0 3 49,1 32,0 4 48,0 33,2 Sucesión 5 44,8 55,3 52,5 40,2 1 63,4 42,2 33,6 2 43,2 34,2 3 39,2 37,4 4 42,7 42,5 Cultivo transitorio 5 63,4 58,2 46,0 33,6
Fuente: Las autoras
La capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.) de la Gráfica 20 registra un comportamiento general de aumento con la quema, que va disminuyendo a través del tiempo, debido a la absorción de nutrientes por parte de las plantas, además, esto se relaciona con la tendencia del pH, como indica el IGAC, ya que al disminuir el pH, el intercambio iónico se da más por aniones que por cationes.
Luego de la aplicación de los abonos la C.I.C. descendió, sin embargo, los abonos hicieron que se mantuvieran niveles muy altos según la tabla 5 ya que todos los valores están sobre 20 meq/100 g.
