EL SUELO Y SU MANEJO BAJO EL PARADIGMA ORGANICO 9.1 Manejo agroecológico de suelos y nutrición de las plantas. La relación suelo - planta se caracteriza por una interrelación cíclica dada por lo que el suelo le aporta a las plantas y la necesidad de estas para que el suelo mantenga su fertilidad natural. La agricultura ecológica pretende reproducir esta interrelación cíclica (Kolmans,1996). Ahora bien, esta afirmación no implica no recurrir a ninguna práctica agrícola. La agricultura es en sí misma una actividad artificial, pero la agricultura ecológica,para lograr una mayor productividad que en un ecosistema natural, hace uso de técnicas basadas en los ciclos vitales naturales. Una de las medidas importantes para mantener la fertilidad natural del suelo, es el reciclaje de nutrientes de la materia orgánica. Kolmans (1996), destaca la importancia del fomento de los microorganismos para mejorar la fertilidad del suelo considerando la calidad y cantidad de los nutrientes. Así mismo plantea que en una nutrición vegetal indirecta, no se alteran las poblaciones de organismos que se encuentran en relación con las plantas, mientras que en la directa, es el factor humano el que determina la cantidad de nutrientes, desactivando así la capacidad que naturalmente las plantas tienen para ello. El manejo agroecológico del suelo y la nutrición vegetal se puede entender entonces como el manejo de los procesos que intervienen en la rizosfera que caracterizan la interrelación suelo - planta. Con relación a la práctica de la fertilización, las diferencias más importantes entre el modelo convencional de agricultura y la agricultura alternativa se refieren a las características del modelo de producción, la forma en que se conduce la nutrición (directa o indirecta), la solubilidad de los fertilizantes, la relación con los microorganismos del suelo, la forma de expresar el rendimiento y los indicadores de la fertilidad, así como el consumo de energía (Tabla 9.1)
Agricultura convencional
Agricultura alternativa
Modelo de producción abierto
Modelo de producción cerrado
Nutrición vegetal directa; Nutrición de las plantas directamente con fertilizantes fácilmente solubles. Se desprecia y se desactiva la actividad del edafón.
Nutrición vegetal indirecta; Alimenta el edafón para que sea este el que suministre los nutrientes a la planta. Estimula la actividad del edafón, convirtiéndolo en un ayudante confiable y económico.
En los análisis de suelo, sólo importan los nutrientes químicos solubles
Considera como indicador de la fertilidad, la calidad y cantidad de los nutrientes, así como la actividad biológica.
Evalúa rendimiento en términos cuantitativos
Evalúa rendimiento en términos cuantitativos y cualitativos
Alto consumo de energía
Bajo consumo de energía
Tabla 9.1 Comparación entre modelos de agricultura referente a la fertilización.
La agricultura ecológica presta especial atención a las reacciones químicas, los equilibrios e interacciones sinérgicas y/o antagónicas. El manejo agroecológico de suelos y de la nutrición vegetal se fundamenta en lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Uso de suelos según su vocación. Uso de enmiendas para la mejora de los suelos. Uso de medidas integrales de conservación de suelos. Aplicación de técnicas de laboreo reducido. Uso de la rotación y asociación de cultivos. Uso racional de fuentes de fertilizantes inorgánicos como complemento para manejar la nutrición vegetal. 7. Fertilización científica. 8. Uso de prácticas de abonamiento orgánico (Vermicompost, Compost Natural, Biotierras y Abonos fermentados). 9. Uso de prácticas de abonamiento verde. 10. Uso de Biofertilizantes (Empleo de biopreparados a partir de microorganismos de vida libre o asociados a las plantas).
9.1.1 Uso de suelos según su vocación. Es una de las medidas más elementales que considera un manejo agroecológico de suelos. Se refiere al estudio de los factores limitantes de los mismos en relación con las exigencias del cultivo y sus niveles de tolerancia a la presencia de determinadas cualidades dadas por sus propiedades físicas y químicas. En la medida en que los cultivos bajo explotación corresponden en mayor medida con la vocación del suelo, la práctica agrícola se acercará más a los procesos que naturalmente tienen lugar en el suelo, requiriéndose a su vez menos intervención externa y de los agricultores para contrarrestar efectos negativos. El uso de suelos según su vocación se consigue a través de los estudios de factores limitantes y por tanto de la clasificación agroproductiva general y particular para los cultivos. El estudio de suelos debe incluir el estudio de las propiedades físicas, químicas y biológicas. El estudio de los factores limitantes del suelo para que el mismo permita la mayor expresión de los rendimientos y calidad de las cosechas, incluirá, en la medida de las posibilidades del agricultor, pero teniendo en cuenta la necesidad de su estudio, los siguientes parámetros: Profundidad efectiva. La profundidad efectiva del suelo definida como la profundidad a la cual aparece algún material restrictivo para el desarrollo óptimo del sistema de raíces de las plantas. Los requerimientos de profundidad son específicos para cada cultivo, debiendo valorarse el efecto restrictivo real para el cultivo y en que medida afecta los rendimientos y calidad de las cosechas. Pedregosidad, rocosidad y gravillosidad. Los libros clásicos de estudio de suelos refieren valores restrictivos para la explotación de suelos en la agricultura con presencia de piedras y rocas (porcentaje de la superficie) y/o afloramientos rocosos, lo cual es cierto que restringen el laboreo de áreas a gran escala en el marco de una agricultura que basa su rentabilidad precisamente en el empleo de máquinas e insumos de mayor productividad que el trabajo con herramientas manuales. Este aspecto debe ser considerado de acuerdo a las condiciones con que se cuenta para la explotación agrícola. Pendiente. La pendiente del terreno es un factor de extrema importancia muy relacionado con el drenaje y el riesgo de erosión del suelo. Se realizan prácticas de cultivo tales como la preparación del suelo, riego, control de la vegetación indeseable, labores de cultivo propiamente dichas (aporques, escarificación, etc.) y otras que son aceleradoras de la erosión y degradación de la fertilidad natural, lo que es imprescindible mantener en la agricultura y más en el caso de una agricultura que se sustenta en principios orgánicos.
La horticultura a valores de pendiente del suelo mayores del 8%, considerando sus características físicas, regularmente demanda la realización de prácticas de conservación y mejoramiento que permitan su explotación sostenible. Drenaje. La textura y estructura del suelo determinan características importantes que pueden restringir su capacidad productiva. En este sentido el drenaje interno de un suelo dependerá de la velocidad de infiltración del agua en el sentido de su profundidad y el drenaje externo de la misma y de su pendiente. Muchos cultivos son susceptibles a encharcamientos de agua mas o menos prolongados, por lo que se deberán conocer las características del área a fin de proceder con la ejecución de medidas que atenúen el efecto negativo de este factor. Erosión. La erosión debe evaluarse atendiendo a sus riesgos y factores relacionados, así como por indicadores tales como el porcentaje de pérdidas de los horizontes del perfil orgánico del suelo. La erosión está relacionada directamente con la fertilidad natural del suelo, en la medida en que se hayan perdido capas de suelo de los perfiles orgánicos se irá deteriorando su fertilidad. En esta condición el uso de prácticas de mejoramiento es necesario, útiles, pero costosas. Características del suelo en relación con la nutrición y fisiología de las plantas. Un grupo de características del suelo puede ser por si mismas o como resultado de su interacción, factores limitantes de la adecuada nutrición de las plantas. Entre estas características se encuentran el pH, la salinidad, la sodicidad, el valor de la capacidad de intercambio catiónico (valor T), la capacidad de campo, el porcentaje de arcilla, las relaciones intercatiónicas, la relación sílice – sesquióxidos, porcentaje de saturación por bases (V), contenido de materia orgánica y reserva nutricional del suelo, etc. Si bien algunas de estas características pueden no ser las de mayor efecto negativo a considerar para su explotación en los cultivos, en los cuales muchas veces la adición de materia orgánica mejora determinadas condiciones, sí están todas ellas en estrecha relación con la eficiencia del sistema de cultivo especial que representa la agricultura ecológica. En este sistema de producción el manejo de suelos y nutrición de los cultivos demandan prácticas integrales que necesariamente serán apropiadas condicionalmente al estudio de los mismos y de sus complejas interacciones. La agricultura ecológica como norma, siempre preocupa y ocupa a los agricultores en el uso de compost y abonos orgánicos de distinto tipo, sin embargo el abonamiento orgánico puede ser un arma de doble filo si no se logran en ellos las condiciones y efectos mas apropiados para el suelo y para las plantas. Los abonos orgánicos aplicados al suelo deben verse como un momento en el que estos materiales en movimiento cíclico tienen determinadas cualidades, las cuales dependen de sus fuentes y a su vez de las cualidades de las mismas. Esto quiere decir por ejemplo que no se aporta lo mismo al suelo cuando se emplea un mismo material, digamos un residuo de cosecha, proveniente de un suelo o de otro, cuando se emplea un estiércol de una misma especie animal de un lugar o de otro, cuando se emplea un residuo que tiene un elemento que no está en el equilibrio óptimo o con niveles de toxicidad. El término manejo de suelos implica conocer el suelo. El término manejo de la nutrición vegetal implica conocer el suelo y su relación con la demanda en calidad y cantidad de elementos nutrientes de la planta y su disponibilidad, es decir conocer que práctica agronómica realizar para que la planta tenga disponibles los nutrientes que demanda para expresar su potencial de rendimiento en el momento oportuno.
9.1.2 Uso de enmiendas. El uso de enmiendas puede verse como una oportunidad para aportar al suelo una vez que se le ha alterado su equilibrio natural, o que naturalmente presenta una condición desfavorable para la explotación agrícola que puede ser manejada en función de la mejora de un agroecosistema en función de sus propiedades.
De esta manera, el uso de enmiendas como el encalado, es una práctica agrícola que permite aprovechar posibilidades de sinergismos en la absorción de nutrientes y mejora de los equilibrios internutrientes. El uso de enmiendas se refiere a la utilización de prácticas agronómicas que permitan corregir limitaciones significativas del suelo para su cultivo y que han sido denominadas como labores de mejoramiento de suelos. Estas enmiendas pueden ser químicas o físicas. Entre las enmiendas químicas cabe destacar el encalado. Entre las físicas, la aplicación masiva de materia orgánica dirigida a mejorar la estructura del suelo, el mejoramiento de la nivelación y el drenaje de las plantaciones, etc.
9.1.3 Uso de medidas integrales de conservación de suelos. Esta es una de las actividades agrícolas que menos explicación requiere en relación con un manejo agroecológico de suelos. Cabe destacar que el enfoque de la conservación de suelos en este sentido va a dirigido hacia un manejo integral con enfoque de sistema, es decir el uso apropiado de la medida que corresponda en cada momento condición de espacio y tiempo. De esta forma la conservación de suelos debe concebirse como un sistema y estar sujeta a su proyección y replanteo de manera que no obstaculice el mejor desempeño del sistema de medidas fitotécnicas de un cultivo o grupo de cultivos determinados.
9.1.4 Aplicación de técnicas de laboreo reducido El uso de técnicas de laboreo reducido pretende evitar lo más que se pueda cualquier labor que provoque compactación, períodos prolongados de exposición y riesgos de erosión, pérdida de la vida microbiana por desecación, entre otros efectos negativos que provocan los sistemas convencionales de preparación de suelos y métodos de siembra. Incluye varias modalidades que se refieren a la reducción de labores de labranza, a la preparación localizada del área vital de las plantas conservando el resto del área en su estado natural, a la reducción y sustitución de labores mecanizadas por otras de tracción animal o a su combinación.
9.1.5 Rotación y asociación de cultivos. La rotación de cultivos se define como la sucesión de un cultivo por otro en el tiempo siguiendo criterios por los cuales se beneficie la interrelación suelo - planta. La asociación de cultivos se define como el arreglo de dos o mas cultivos en un mismo campo siguiendo criterios por los cuales se haga un mejor aprovechamiento del suelo y de los sinergismos y complementariedades que esta práctica pueda facilitar. En el caso de la asociación de cultivos se pueden presentar varios tipos de arreglos. Tipos de asociación de cultivos: Cultivos intercalados: Es la siembra de 2 o más cultivos en un mismo campo, siguiendo surcos independientes pero vecinos. Cultivos en franjas: Consiste en la siembra de 2 o más cultivos en un mismo campo alternando en franjas. Cultivos mixtos: Cuando se siembran 2 o más cultivos en el mismo campo sin organización de franjas o surcos. Cultivos de relevo: Cuando se siembran 2 o más cultivos en secuencia, sembrando o trasplantando el segundo antes de la cosecha del primero, siguiendo como propósito el mejor aprovechamiento de la tierra y el abonado verde. Asociación intensiva: Cuando se combinan 2 o más cultivos que se intercalan desde la siembra y se utilizan además cultivos de relevo.
El manejo integrado de suelos y de la nutrición vegetal se benefician de la rotación y asociación de cultivos a través de: 1. 2.
3. 4.
5.
Incorporación de vegetación de apoyo como abonos verdes y cobertura. Diferentes cultivos aportan biomasa aprovechable en función del otro cultivo y de la mejora de la fertilidad del suelo a través de la incorporación de los nutrientes de la materia orgánica. Exploración del perfil del suelo por raíces de diferentes profundidades. El aprovechamiento del espacio vital de desarrollo de las plantas con diferentes sistemas de raíces, permite utilizar los nutrientes distribuídos en todo el perfil. Los cultivos con raíces más profundas recuperan y reciclan nutrientes haciéndolos disponibles para los cultivos de desarrollo de raíces superficiales. Utilización diferencial de los nutrientes y la humedad. Las distintas necesidades de nutrientes en cantidad y momento pueden favorecer mutuamente a los cultivos de la asociación. Producción y movilización de nutrientes en función del cultivo acompañante o sucesor. En el caso de las asociaciones y rotaciones con leguminosas, éstas aportan nitrógeno al medio para su uso por los demás cultivos. Diferentes especies vegetales hacen movilizan nutrientes en cantidades que pueden ser aprovechados por los cultivos sucesores. Incremento en la diversidad biológica del suelo. La diversidad de especies vegetales favorece la diversidad de los microorganismos del suelo, dadas las distintas interrelaciones que suceden en las rizosferas de las mismas atendiendo a los procesos bioquímicos que tienen lugar.
9.1.6 Uso racional de fuentes de fertilizantes inorgánicos como complemento para manejar la nutrición vegetal. La agricultura orgánica aprueba el uso de fuentes minerales de nutrientes que no han sido sujetas a síntesis o intervención de química. Entre ellas las provenientes de fuentes mineras como la roca fofórica y los quelatos de distintos elementos. Si bien los agricultores orgánicos no pueden hacer uso de los fertilizantes químicos y los agroecólogos están convencidos que se puede lograr producir sin ellos, la práctica agronómica ha demostrado que las propias labores de una agricultura estrictamente orgánica, encierran efectos que atentan contra el manejo agroecológico. Ejemplos de ellos sobran. Cuando se utilizan fuentes de materia orgánica para el abonado directo, pueden existir toxicidades por elementos y desequilibrios internutrientes desfavorables para el aprovechamiento de las complementariedades y sinergismos, los cuales supuestamente son la herramienta de que se vale la agroecología en la fundamentación del abonado orgánico. Las fuentes de materia orgánica pueden ser vectores de agentes patógenos indeseables y de semillas o propágulos de especies de plantas no deseables en los campos de cultivo. El uso de materiales con relaciones C/N muy altas pueden provocar deficiencias de N en los cultivos, lo cual provoca otras deficiencias y susceptibilidad a plagas y enfermedades, con la consecuente pérdidas de rendimiento y calidad, no deseables en ningún sistema de agricultura. Para el caso de un modelo alternativo de agricultura, el uso de fertilizantes químicos se considera como un complemento del mantenimiento de la fertilidad del suelo y del mantenimiento de los equilibrios necesarios entre los nutrientes que presentan relaciones antagónicas. En este caso, el uso de los fertilizantes químicos sólo se considera como complemento en función de mantener equilibrios e intensificar interrelaciones suelo - planta - microorganismos. Los desequilibrios entre los elementos del suelo son perjudiciales a las plantas. Muchas veces estos desequilibrios pueden ser provocados por la propia práctica agrícola, por ejemplo el mulching e incluso la aplicación de materiales orgánicos provenientes de residuos de cosecha y hasta de origen animal. Algunos sistemas intensivos de agricultura utilizan combinaciones de materia orgánica con fertilizantes minerales, a los que se les ha denominado "organominerales". Con el uso de estas formulaciones consistentes en composts mezclados con cantidades previamente determinadas de portadores de N, P2O5 y K2O,Ca y Mg, se estimula la actividad microbiana del compost y se mantienen equilibrios importantes para la nutrición vegetal, tales como los equilibrios Ca/Mg, K/Ca y Ca+Mg/K. Así mismo la relación C/N de un material orgánico puede ser favorecida con la adición de N. 9.1.7 Fertilización científica.
Por fertilización científica se ha entendido por los agroquímicos, el aporte de los nutrientes en cantidad y calidad necesarios a las necesidades de las cosechas, con el objetivo de lograr el máximo de rendimientos y calidad comercial de las mismas. Los sistemas de fertilización científica se fundamentan en el monitoreo de los elementos minerales del suelo, su extracción y aprovechamiento por las plantas atendiendo a las distintas formas de aportación, con el objetivo de aportar los mismos en formas solubles y aprovechables, en dosis, momentos y métodos apropiados a la tecnología y condiciones de cultivo. Si analizamos el concepto, las intenciones son nobles y científicamente argumentadas, sólo que la variable ambiental fue considerada sólo en algunos casos en función de disminuir la contaminación de las aguas y no en función de los efectos sobre los ecosistemas en cuanto a la vida del suelo y la salud humana, entre otros. Sin embargo el concepto metodológicamente deber ser retomado en el manejo agroecológico en cuanto a lo sistémico y metodológico, pues la fertilización, ya sea química o natural no deja de ser una práctica artificial y, ambas tienen en común el propósito de aportar los nutrientes en cantidad y calidad necesarias para obtener cosechas productivas. La fertilización como labor agrícola invariante del manejo de suelos y nutrición vegetal, tiene que ser vista en el sentido del aporte al agroecosistema traducido en la atención a las necesidades cíclicas y estacionales de las plantas, a la disponibilidad y equilibrio de nutrientes y su dinámica bioquímica. La fertilización en el marco de un modelo alternativo de agricultura también tiene que ser considerada como una fertilización científica, sólo que requiere del concurso de una mayor cantidad de disciplinas científicas atendiendo a que en este caso se trata, como fue definido antes, de una nutrición indirecta que considera como indicador de la fertilidad, la calidad y cantidad de los nutrientes, así como la actividad biológica. 9.1.8 Uso de prácticas de abonamiento orgánico (Vermicompost, Compost Natural, Biotierras y Abonos fermentados) COMPOST El compost puede obtenerse por las siguientes vías: 1. 2. 3. 4.
Compost natural. Compost resultante del proceso de biodigestores para la obtención de biogás como fuente alternativa de energía rural. Compost artificial con la inoculación de microorganismos (Biotierra) Compost obtenido por la cría de lombrices (Humus de lombriz o Vermicompost).
Los distintos materiales orgánicos disponibles (estiércoles o residuos), tienen distintas características físicas y químicas. La práctica ideal cuando se conforma el componente orgánico para la mezcla con el suelo en el sustrato es obtener un Compost en el que los distintos materiales hayan sido mezclados. Esto permite uniformar las características de los materiales disponibles y atenuar características indeseables en alguno de los portadores. Por ejemplo cuando se compostea mezclando estiércoles con residuos de gramíneas (zacates de gramíneas: plantas de la familia botánica Poaceae), se atenúa el aspecto negativo que representa una alta relación C/N (Carbono / Nitrógeno) de los residuos de gramíneas. Considérese que estos residuos en ocasiones pueden estar en mayor abundancia que los estiércoles. Las técnicas para producir compost naturalmente son diversas. Ellas están en dependencia de las características de los materiales que se compostean. La producción de abonos orgánicos en general, abarca variados procedimientos, que van desde sencillas tecnologías como es el caso de la producción de humus de lombriz, hasta complejos procesos tecnológicos, como puede ser el composteo de las basuras urbanas de grandes ciudades. A continuación estudiaremos uno de los tantos procedimientos sencillos para obtener compost. Procedimiento sencillo recomendado por el INIFAT (Instituto Nacional de Investigaciones Fundamentales de Agricultura Tropical, 1997):
Consideraciones iniciales: Para elaborar el compost debe escogerse un área de buen drenaje, de fácil acceso desde el área productiva o de origen de los desechos orgánicos, los cuales pueden ser:
• • • • • • •
Residuos de cosecha de todo tipo (no aprovechables para la alimentación animal. Restos de chapeas, limpias y podas. Restos de beneficios de granos y cereales (frijoles, trigo, arroz, maní, soya, etc.) Residuos de la agroindustria azucarera (bagazo, paja, cachaza, mosto de destilerías, etc.) Restos de beneficio de frutas, viandas, hortalizas, etc. Desechos de cocinas y comedores y otras basuras biodegradables (papel, cartón, cáscaras, etc.) Jacinto de agua (Eicchornia crassipes). Por tener un alto contenido de agua estas plantas deben utilizarse ya marchitas. • Excretas de animales (vacuna, equina, porcina, gallinaza, cunícola, ovina, caprina, etc.) • Aserrín y virutas de madera. • Otros materiales utilizados en la alimentación humana y animal ya descompuestos. • Desechos de mataderos de aves, ganado y otros. El Compost puede ser elaborado en trincheras o simplemente formando pilas, tumbas o burros, como popularmente se les llama. Estas pilas se forman al ir superponiendo capas de diferentes materiales a la vez que se van humedeciendo.
•
Los aspectos más importantes a tener en cuenta a la hora de elaborar una pila se reflejan a continuación. Estos es necesario respetarlos para que el proceso sea eficiente y el producto final cuente con la calidad requerida. • Relación C/N de los materiales de 25 a 35:1. • Tamaño de la partícula < 5 mm para material leñoso. • Contenido de humedad de los materiales del 50 - 60 %. • Temperatura de la pila de 55 - 6 oC durante tres días como mínimo • Aireación de las pilas por canales de ventilación y volteo. • Tamaño de la pila: Longitud > 2m, ancho = 1 - 2 m, alto = 1 - 1.5 m. Un aspecto importante es considerar la relación C/N de los materiales iniciales. Los residuos de gramíneas son materiales de una alta relación, lo cual puede atenuarse con el uso de estiércoles, residuos de leguminosas y otras fuentes ya descompuestas. Como alternativa se ha planteado la incorporación de portadores químicos de nitrógeno (urea, sulfato de amonio o nitrato de amonio), lo cual tendría como objetivo en esta fase del composteo bajar la relación C/N a fin de mejorar las posibilidades para la actividad microbiana y por tanto la descomposición. Mediante la adición de cultivos especiales de bacterias (inóculo preparado en laboratorio) se puede lograr una aceleración del proceso de obtención del compost. Al compost obtenido por esta vía se le ha dado el nombre de "biotierra". Otra forma de inoculación sería añadir de 1 a 2% en peso del compost producido en una pila previa, la cual suministrará una población microbiana aclimatada a los desechos frescos. Procedimiento: 1.
2.
Comenzar con una capa del material mas resistente (relación C/N mayor) de aproximadamente 20 cm de espesor. A continuación, si se va a trabajar con inóculo microbiano, añadir éste a razón de 1,5 kg/m2 de residuos (aproximadamente una capa de 1 cm). Humedecer rociando agua sobre la pila en la medida que esta se va formando. Nunca agregue agua en forma de chorro, pues de esta forma no logrará un humedecimiento parejo. Añadir una capa de materia orgánica (estiércol, cachaza u otro residuo de origen animal rico en Nitrógeno) de aproximadamente 5 cm de espesor. En el caso de haber añadido inóculo microbiano no es imprescindible agregar esta capa, pero si se dispone de ella es muy conveniente incorporarla, ya que eleva la calidad del compost, pero entonces será necesario añadir una fuente de nitrógeno (urea, etc.) y volver a humedecer.
3.
Esparcir una fina capa de tierra o suelo sobre toda la pila (aproximadamente de 3 mm) y humedecer. 4. A continuación se siguen conformando las capas en el mismo orden (pasos 1 al 3), hasta lograr una altura de la pila de 1,50 m de alto. Cuando se cuenta con diversos tipos de materiales estos se pueden alternar en las capas. 5. Para garantizar la ventilación (recuerde que este proceso debe ser aeróbico), se colocarán, verticalmente a lo largo de la linea central de la pila cada 1,2 m, tubos viejos de regadío, trozos de caña brava o bambú perforados o troncos de unos 10 cm de diámetro que se retiran 2 ó 3 días después, cuando la pila haya descendido, con lo cual se logra hacer orificios que funcionarán como chimeneas, a través de los cuales asciende aire caliente y vapor de agua. Esto indica que el proceso está ocurriendo. 6. A continuación se deja reposar la pila. Pasados 2 ó 3 días la temperatura se habrá elevado lo suficiente, lo cual puede comprobarse introduciendo en la masa una cabilla (varilla de acero) no muy gruesa hasta 1 m de profundidad en la parte inferior de la pila, si la misma quema al tacto la temperatura está en el rango aproximado de 55 y 60 oC. 7. A los 9 ó 10 días de establecida la pila se procederá a realizar el primer viraje, es decir, se invierten las capas de modo que las superiores queden debajo y las inferiores arriba. Para esta fecha la temperatura habrá comenzado a descender, lo que indica que es conveniente realizar el volteo. Debe tenerse en cuenta el cuidado de restablecer las dimensiones de alto y ancho de la pila, aunque el largo se afecte. No debe olvidarse hacer de nuevo los orificios de ventilación, así como humedecer la masa si presentara signos de desecación (la humedad debe mantenerse al 60 %). 8. Después de esta primera vuelta, se deja de nuevo en reposo, controlando la temperatura cada 2 ó 3 días, hasta que la misma comience a descender nuevamente, entonces se procederá a un segundo volteo, actuando de la misma forma que la primera vez. 9. Se repite el procedimiento tantas veces como sea necesario hasta que la temperatura del interior de la pila no se eleve mas, lo cual indica que el proceso ha concluído. En este momento el material debe presentar la apariencia terrosa de la borra del café, tener un color oscuro y un no desagradable olor a humedad. 10. A continuación se procederá a la fase de maduración y secado del material para lo cual se dará vuelta a la pila cada 2 ó 3 días sin humedecer mas. Cuando la humedad esté entre el 35 y 45 % el compost estará listo para ser utilizado. Algunas recomendaciones útiles:
• •
El compost no debe ser envasado en sacos de fibra vegetal. La duración del proceso estará en dependencia de los materiales utilizados (si la relación C/N es alta demorará más, si es alta aumentará más la temperatura y será más rápido). El proceso debe durar entre 2 y 6 meses. • Si no cuenta con inóculo o estiércol simplemente se puede utilizar tierra rica en materia orgánica procedente de algún montecillo o bosque cercano. Tratando de tomar la parte mas superficial del suelo, es decir, del horizonte húmico. • A las pilas se les puede añadir hierba fresca recién cortada lo cual favorece la fermentación. • Es preferible que las pilas estén en un lugar sombreado, pero si esto no es posible, pueden cubrirse con un colchón de hierbas secas u otro material para que mantengan la humedad, lo que además es útil para evitar que el exceso de agua de lluvia las pueda enfriar. • El control de la temperatura es de mucha importancia, por lo que resulta necesaria la máxima observación y proceder con tantos volteos y rociados con agua de la pila como sean necesarios.
El programa de colaboración interinstitucional para la producción orgánica de alimentos (PROA) en Costa Rica, ha publicado recientemente un plegable conteniendo un método similar para elaborar Compost, del cual se han tomado los elementos fundamentales. COMPOST: Abono orgánico de color oscuro, suelto, semejante al suelo, a partir de material biodegradable, a través de un proceso donde actúan microorganismos y el medio ambiente (sol, agua y aire) y durante el cual se liberan gases y calor.
MATERIALES A UTILIZAR: Desechos agroindustriales: Gallinasa Cachaza Vinaza de caña Restos de piña Banano de desecho Broza de café Bagazo Aserrín Granza de arroz Otros: Basura de la casa Zacate ceniza Roca fosfórica Rastrojos Restos vegetales Melaza Excremento de animales Carbón Carbonato de Calcio Hojas de árboles (maderables, madero negro, negro, poró, eucalipto, etc.) LO QUE NO SE DEBE UTILIZAR: Alimentos grasosos como aceite de freir Residuos del patio tratados con plaguicidas químicos y malezas con semillas. Productos químicos en general Excrementos humanos o animales domésticos. Latas, vidrios, piedras o metales en general. ANTES DE INICIAR: Es importante considerar las características del material. Una de ellas es la utilización de una relación de los materiales ricos en carbono con respecto a los ricos en nitrógeno en una relación de 3 a 1. Es decir por cada 3 materiales ricos en carbono y mas pobres en en nitrógeno ud. puede utilizar uno rico en nitrógeno y mas pobre en carbono. Los materiales secos y duros como el zacate, borucha, aserrín, granza de arroz, etc. son fuente de carbono. Por lo contrario, materiales suaves como residuos orgánicos de cocina, estiércoles, chapias verdes, etc. son fuente de nitrógeno. (Ver en la lectura complementaria el listado de materiales con su relación C/N). DONDE CONTRUIR LA ABONERA En un lugar que permita el movimiento del abono orgánico para lograr su madurez. Puede ser bajo techo o taparse con plástico, sacos y hojas anchas, sobre el suelo o concreto. COMO COLOCAR LOS MATERIALES Los materiales se colocan en capas, uno sobre otro, guardando la relación de materiales vista anteriormente (3 : 1). Ud. los puede variar de acuerdo a su disponibilidad. No necesariamente debe utilizar los que aparecen en el ejemplo siguiente (no es una receta).
Coloque los materiales siguiendo una alternativa similar a este ejemplo.
• • • • • • • •
Zacate picado, aserrín o suelo Estiércol Restos de cocina Chapia Aserrín Estiércol o gallinaza Restos de cocina, chapia Suelo, zacate picado
La recomendación más sensata es aquella por la que se le exprese que el mejor COMPOST es aquel que se elabore con su propia mezcla de materiales y utilizando materias primas de su Finca y de acuerdo a su disponibilidad y precio. PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Escoja el lugar (accesible y con agua disponible) Coloque una capa de suelo Agregar residuos de cosecha Agregue carbón Agregue carbón. Agregue residuos de cosecha Espaciar granza de arroz u otro material que le de volumen como por ejemplo trozos de caña de maíz. Agregar estiércol Agregar residuos de cosecha Agregue agua y melaza Repita la operación con los materiales restantes. Revuelva y forme un montículo de 1 m de alto (a la altura de la cintura), y 2 m de ancho por el largo necesario. Tapar el montículo con plástico y sellar los bordes con suelo. Todos los días se debe destapar. Ver si está calentando (debe calentar). Para probar la temperatura, introducir un cuchillo si al tocarlo con su mano no resiste la temperatura debe dejarlo 2 días así y luego darle vuelta al montículo. Hágalo cuantas veces sea necesario. Comprobar la humedad, si al apretar el material este chorrea agua entre los dedos, le sobre, entonces se debe revolver el montículo. Si al apretar no suelta agua y conserva su forma la pelota de material, está perfecta y si se desmorona, le falta, entonces agregue agua. cada vez que se revuelva el montículo, este debe recobrar la forma Es importante el desarrollo de hongos en el compost. ¡ Es una buena señal ! Se continúa revolviendo y manteniendo la forma. Entre mas tiempo madure, mejor, no menos de 3 meses.
En el plegable al que hemos hecho referencia se concluye diciendo que: "El hacer COMPOST es como hacer pan, cada quien debe desarrollar su propia receta con sus ingredientes". Retomando esa afirmación se hará mención a otros métodos reportados por Miranda (1996), para la elaboración de compost por horticultores mejicanos. Se trata de la elaboración de compost en hoyos y en tanques. La elaboración de compost en hoyos se adecua a las condiciones de la huerta casera. Estudios realizados en Méjico han revelado que un buen número de familias producen mas de 200 kg de basura orgánica al año. Para hacer un "hoyo de composta", se debe seguir el siguiente método : 1. 2. 3. 4. 5.
Hacer un hoyo de 0,60 x 0,60 x 1 m de profundidad. Recoger la basura orgánica del hogar en un bote o recipiente exclusivo para ello. Vaciar la basura orgánica en el hoyo. Tapar la basura depositada con una palada de tierra (suelo de la capa arable), a fin de proporcionar fuente de microorganismos y que no se produzcan malos olores y moscas. Mantener la humedad evitando encharcamiento del hoyo.
6. 7. 8.
Cada vez que se vacíe el bote de basura orgánica se cubre con tierra nuevamente y así se van obteniendo capas alternas de basura y suelo, hasta que se llene el hoyo. Cada cierto tiempo se deben hacer unos agujeros en la composta. Al extraer el compost del hoyo, se separarán los últimos 20 cm de basura que todavía no está lista y posteriormente se echarán en el fondo para poder comenzar de nuevo.
Mediante este procedimiento se pueden obtener 0,28 m3 de compost cada 3 - 6 meses. El hoyo de composta puede ser apropiado para horticultores que no se dedican a tiempo completo a esta actividad y que marginalmente pretenden explotar la basura orgánica hogareña sin dedicar el mayor tiempo a esta práctica. Lo anterior se plantea pues existen prácticas mas productivas en las cuales se puede emplear también la basura orgánica doméstica para formar un verdadero sistema biodinámico como lo constituye la cría de lombrices para obtener el Vermicompost.
Figura 9.1. Hoyo de composta.
El composteo en hoyos para procesar mayores volúmenes de material, según lo demanda el composteo para elaborar sustratos para fomentar organopónicos, puede ser realizado mediante un sistema de tres hoyos continuos en los que se rota el material, según refieren Morales y Masson (1996), a los 30 y a los 60 días. Otro método referido para la elaboración de compost por Miranda (1996), es la elaboración en tanque o tambo. Este método se utiliza igualmente para procesar la basura doméstica. El tanque puede permitir una extracción sistemática del compost. Según podrá apreciarse en la figura siguiente el tanque puede facilitar la ventilación y drenaje, así como aislar la basura del exterior protegiéndola de roedores, insectos y malos olores. Para esto se pueden usar 2 variantes: 1) El tanque estacionario y 2) el tanque rotatorio. El tanque estacionario constará de una tapa con agarradera y dos puertas en la sección inferior. En las ¾ partes del círculo de la tapa que no componen la tapa, es decir que queda fija, se inserta en un orificio un tubo ventilador que se conecta en ese espacio con una cavidad vacía que quedará entre el borde del tanque y una lámina galvanizada perforada o simplemente una malla metálica con orificios de diámetro apropiado. Las puertas de la parte inferior dan paso al material, ubicándose un anillo con malla metálica separado del fondo del tanque que permitirá drenar el tanque e ir extrayendo el material.
Figura 9.2 Tanque para la elaboración de compost.
El tanque estacionario puede ser útil también para la lombricultura.
BIOTIERRA La Biotierra es el compost obtenido por la inoculación de la mezcla de materiales orgánicos con microorganismos que descomponen la materia orgánica a través de diferentes procesos bioquímicos naturales. Ha sido una práctica utilizada para acelerar el composteo y facilitar el proceso de descomposición. La producción del compost "Biotierra" se popularizó en Cuba como una alternativa de fertilización de suelos, realizándose un conjunto de investigaciones en distintos cultivos con excelentes resultados, entre los cuales para plantaciones de papa, los mejores resultados se alcanzaron cuando se combinó su uso con el de fertilizantes minerales balanceados (NPK). La aplicación de un inóculo compuesto por distintos microorganismos acelera el proceso de descomposición de la materia orgánica y aumenta la calidad del producto final. Mayea (1993), atribuyó los inicios del composteo en Asia desde hace varios siglos y lo definió, según su tecnología, como la obtención rápida de humus fuera del suelo mediante la desintegración física y descomposición química por los macro y microorganismos existentes y añadidos. Entre los microorganismos añadidos como parte del inóculo de laboratorio se encuentran : Aspergillus orizae, Bacillus nato, Sacharomycae cerevizae y Trichoderma viride.
La harina puede hacerse de yuca, boniato, plátano, maíz, cabecilla de arroz. En el caso del maíz y la cabecilla de arroz añadir agua hasta el 60 %. Si la harina está muy húmeda como puede ser en el caso del boniato, se puede añadir cachaza seca o bagazo, u otro material similar seco. Las harinas de boniato, yuca y plátano se obtienen por molinado directo de las raíces o tubérculos, según el caso.
Figura 9.3 Técnica operativa para obtener la biotierra
Entre los 2 y 7 días la temperatura irá subiendo hasta alcanzar 55 ó 60 0C, la cual debe mantenerse. Si la temperatura excede este valor, hay que virar la pila y/o humedecerla. A los 9 d ías se hace el primer viraje aunque esté alta la temperatura (viraje de homogeneización) y se vuelve a mantener a 55 - 60 0C. Durante el viraje se humedece si es necesario. Una vez que baje la temperatura, lo cual puede deberse a falta de humedad, falta de aire, compactación, se da un nuevo viraje y humedecimiento, lo cual se repite hasta que la temperatura ya no suba mas después del viraje. Algunos índices prácticos de que la pila está lista son el hecho de que haya decrecido su volumen a 1/3 aproximadamente, el material está frío, tiene color oscuro o negro y posee un olor agradable a bosque húmedo. Rendimiento : Una pila de 1,5 x 2 x 10 m tendrá 30 m3 de restos al inicio del proceso. Una vez terminado el mismo, se habrán obtenido aproximadamente 12 t de Biotierra. La siguiente tabla es una guía para los productores de Biotierra para conformar su sustrato orgánico y balancear los materiales a llevar a la pila de acuerdo a su relación C/N, de forma tal que la misma esté entre 30-40 : 1 (óptimo entre 26 - 35 :1). De forma general los residuos del grupo de plantas leguminosas poseen relaciones C/N mas bajas que los residuos provenientes de las gramíneas. La materia orgánica descompuesta proveniente de fuente animal posee generalmente una relación C/N baja.
La combinación de la pila y la ubicación por estratos alternando materiales de relación C/N alta y baja permitirá proporciones mas apropiadas para la acción microbiana y nos permitirá utilizar una mayor diversidad de residuos.
Tabla 9.2. Relación C/N de algunos materiales posibles a utilizar en la preparación del compost.
ABONOS ORGANICOS FERMENTADOS Entre los métodos para elaborar abonos orgánicos se encuentra el BOCASHI, abono orgánico desarrollado en Centroamérica, fundamentalmente en Costa Rica. El término Bocashi, es un término japonés que significa "fermentación suave" (PROA, 1996). Este tipo de abono proviene del proceso de fermentación de diferentes residuos orgánicos que se incorporan al suelo sin terminar el proceso en sí, lo cual permite aportar al suelo poblaciones de microorganismos en crecimiento y desarrollo y así aportar "vida al mismo". Los procedimientos para elaborar abonos fermentados pueden ser muy variados y semejan el proceso de elaboración de biotierras, ya que se emplea como inóculo un abono elaborado anteriormente o tierra fértil, sólo que el proceso es más corto, estando listo el material entre 15 y 20 días de iniciada la fermentación. El procedimiento de forma general consiste en mezclar fuentes de materia orgánica proveniente de residuos de cosecha y estiércoles, añadir una fuente de carbohidratos, arinas de granos o viandas, miel y el inóculo. Después de varios días de movimiento para no dejar subir la temperatura de fermentación ya está listo para envasar y aplicar.
A continuación un procedimiento de elaboración de un BOCASHI, utilizado como referencia por el Programa de Colaboración Interinstitucional (PROA) en Costa Rica, para promover la agricultura orgánica. Elaboración de un Bocashi. Para iniciar: Un lugar tapado o materiales para cubrir y una superficie de trabajo de suelo compacto o concreto. Materiales:
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6 sacos de tierra (sacos a 50 kg) 1/2 sacos de Bocashi 3 sacos de gallinaza (sacos a 40 kg) 3 sacos de cascarilla de arroz (sacos a 15 kg) 1/2 saco de carbón molido (sacos a 30 kg) 1/2 saco de semolina de arroz o alimento para ganado (sacos a 50 kg). 10 kg de roca fosfórica 1 galón (3,78 l) de melaza 50 Galones de agua (200 l)
Procedimiento: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Se dispersan dos sacos de tierra en la superficie de trabajo. Se agrega un saco de cascarilla de arroz. Se agrega gallinaza. Se añade un saco de carbón. Se coloca una capa de semolina. Se disuelve la melaza en agua y se riega sobre la mezcla. Se agrega la roca fosfórica. Se coloca una capa de Bocashi. Los pasos anteriores se repiten en capas con los materiales restantes. Se revuelven bien todos los materiales. Se agrega agua si es necesario hasta mantener la mezcla con un 50 % de humedad aproximadamete. 12. Una vez conformado la pila extendida a lo largo con las dimensiones similares a una pila ce compost, se cubre durante 1 ó 2 días. 13. Diariamente se revuelve la mezcla para mantener la temperatura alrededor de los 55 0C, se puede regular también variando la altura de la pila. 14. El material estará listo en unos 15 días.
El Bocashi se aplica en las camas de semilleros, bandejas (4 partes de suelo por una de Bocashi, en los canteros, o en aplicación localizada al fondo del surco. En áreas del INIFAT (Instituto Nacional de Investigaciones Fundamentales de Agricultura Tropical), La Habana, Cuba, Ojeda et al. (1997),no encontraron diferencias entre el tratamiento con 0,745 t de fertilizante químico fórmula 8-9-14 y el tratamiento con 2 - 4 t/ha de Bocashi en el cultivo de varias hortalizas. Sin embargo la calidad fue superior con el uso del abono orgánico fermentado con un 5 % de frutos con calidad comercial mayor que con el fertilizante químico. VERMICOMPOST La cría de lombrices en un ambiente controlado para obtener el humus resultante de su alimentación a partir de la materia orgánica y para obtener la materia seca de su propio cuerpo, se conoce como lombricultura. El uso del humus de lomriz, casting o vermicompost, como alternativa de fertilización, es una de las posibilidades con que se cuenta para el manejo agroecológico de la nutrición vegetal. La literatura científica reconoce entre las ventajas del uso del vermicompost, su riqueza en nutrientes y el alto porcentaje de la materia orgánica que los porta. Sin embargo, más directamente, los agricultores
orgánicos le agradecen a este animal, los favores que les hace cuando trabajan voluntariamente día y noche para proveerlos de un abono rico en nutrientes. En el presente epígrafe no se pretende realizar una presentación de los detalles de la lombricultura, más bien se abordarán los elementos más importantes en el manejo de la producción de vermicompost, que frecuentemente conducen al fracaso de esta práctica alternativa al uso de fertilizantes químicos. La lombricultura es la explotación intensiva de la lombriz de tierra con el objetivo de producir humus y proteína animal (Alonso et al., 1996; MINAGRI, 1995). El humus es el apreciado producto del incesante trabajo de ingestión y de digestión de sustancias orgánicas por parte de la lombriz. La composición química es variable. Elementos N ................................ 1,5-3 % P................................. 1,8-3 % K ................................ 1,0-3 % Materia Orgánica ................. 50-60 % PH ............................... 6,7 - 7,3 Relación C/N ..................... 21,1 : 1 Intercambio catiónico ........... 167,6 meq/100 g Cationes de Calcio .............. 2,5 meq/100 g Mg ............................... 2,5 -3 meq/100g Na ............................... 0,02 meq/100g Fe ............................... 0,20 meq/100g Al ............................... 0,95 meq/100g Zn ............................... 40 ppm Mn ............................... 30 ppm Co ............................... 2 ppm El humus es de color oscuro, inodoro, de granulometría tipo polvo, suelto, ligero. Es soluble en agua lo que nos permite preparar un abono líquido para mezclarlo con el agua de riego. Permanece inalterable conservando una rica reserva de sustancia orgánica ya que posee una humedad menor del 50% que le permite una estabilidad microbiológica y térmica. Su empleo debe ser óptimo durante el año de producción después de este período conserva sus propiedades pero algunas de sus actividades puede resultar inferior. Su uso no tiene contradicción, es apropiado para cualquier cultivo y aunque se suministre en exceso no provoca ningún daño. Influye positivamente en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Propiedades físicas El humus ejerce una acción muy favorable sobre la estructura del suelo, es decir la agrupación de partículas en agregados de tamaño medio y lo permite una buena circulación del agua, del aire y de las raíces. Se obtiene un aumento en la permeabilidad, una mayor capacidad de retención del agua y menor cohesión del suelo por lo que mejora los suelos arcillosos. Propiedades químicas Equilibra las funciones físicas del suelo, debido a sus condiciones de humidificación y de una mineralización de las sustancias orgánicas nitrogenadas facilitando la absorción de los elementos nutritivos por parte de la planta, aumenta la capacidad de cambios de iones del suelo por la formación del complejo "arcillo húmico" absorventes y regulador de la nutrición de la planta, también se forman complejos "fosfo húmico" que mantienen el fósforo asimilable por las plantas.
Propiedades biológicas Están determinadas por el numero de microorganismos por unidad de volumen y en su capacidad de actividad, las cuales son pertenecientes a los principales grupos fisiológicos del suelo, que aseguran la fertilidad reactivando el proceso de desintoxicación por contaminantes químicos, favorece la acción antiparasitaria y protege las plantas de las plagas, aumentando las defensas naturales. Fortalece diversos metabolismos biológicamente activo por el aporte de enzimas, estimulando las plantas, la presencia de humus favorece el desarrollo de las raíces, posee además una actividad fitohormonal que le brinda condiciones ventajosas en el aumento de la velocidad y porcentaje de germinación de la semilla, mejora del estado vegetativo, crecimiento de las plantas, la floración, la producción de frutos y absorción de elementos nutritivos, sus riquezas en microorganismos también le permiten el aporte energético por la gran cantidad de organismos mineralizantes, reactivando los terrenos estériles ya que regenera la flora bacteriana, regula el incremento y la actividad de los nitratos del suelo. Especies utilizadas
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Híbrido Rojo Californiano (HRC). Esta especie, descubierta en California en 1954, permitió el desarrollo vertiginoso de la lombricultura. Su característica fundamental es que no escapa del cultivo, por lo que se le considera como una especie doméstica. Además de esta característica, el HRC tiene una vida de 16 años en comparación con las otras especies que tienen una vida promedio de 4 años. También entre sus características podemos señalar una mayor resistencia a las condiciones ambientales y mayor productividad. El HRC fue introducido en Cuba en 1985 y se ha cultivado intensamente para ampliar los pies de cría.
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Africana Roja. Es la segunda especie más utilizada. Es la más abundante en Cuba y se puede encontrar naturalmente en la tierra húmeda de patios y cultivos. Esta especie, si bien tiende a escapar del cultivo ante condiciones adversas del clima o del cultivo puede cultivarse por su alta productividad. A continuación se refieren algunas características de las lombrices que son de especial importancia para el proceso de la cría y obtención del humus. Morfología externa. La lombriz es un animal alargado, de cuerpo cilíndrico y anillado que pertenece al Phylum Annéiida. Clase Oligochaeta, su longitud varia entre los 5 y 10 cm en la especie Híbrido Rojo Californiano. Su cuerpo está revestido por una fina cutícula que lo protege de la desecación. Todos sus segmentos ó metámeros son iguales, excepto el primero que se le denomina Prostomio, el segundo Metastomio que contiene la boca y el último Pigidio que contiene el ano. También en la época de la madurez sexual aparece una sona diferenciada glandular que se le denomina CLITELO y está relacionada con la reproducción y puesta de huevos o capullos. La morfología interna y externa son utilizadas en sistemática para clasificar distintas especies de lombrices. La morfología externa se apoya en estructuras como: número de quetas, número de segmentos del cuerpo del animal, cantidad de segmentos y posición que ocupa el clitelo con respecto al prostomio, caraterísticas del extremo posterior en la lombríz; estas características junto a otras son las empleadas en la clasificación. 2.- Morfología interna: a) La respiración: Es epitelial, las lombrices necesitan tener la piel húmeda para poder captar el oxígeno ya que en un medio muy seco no se podría llevar a cabo el intercambio, al igual ocurre con un medio muy anegado en agua que provocaría la muerte por asfixia.
b) El sistema digestivo: Es rectilíneo y consta de boca succionadora sin dientes por donde entra el alimento húmedo y se dirige hacia la faringe, de aquí pasa al esófago que tiene a ambos lados las glándulas calcíferas las cuales segregan una sustancia denominada Carbonato de Calcio, la que tiene la propiedad de neutralizar los ácidos en los alimentos. Ahora bien, si la acidez es muy elevada no pueden neutralizarlas pues estos alimentos diariamente consumen una cantidad de excreta equivalente en peso a su peso corporal, que en un adulto es aproximadamente igual a un gramo. Ahora bien, una vez que el alimento ha llegado al esófago pasa al buche, al estómago y de ahí al intestino en donde actúan varias enzimas desdoblando los alimentos en sustancias más simples; las deyecciones salen a través de ano enrriquecidas por microorganismos propios de la flora bacteriana cuyas enzimas, se plantean que son del orden de 4 x 10 colonias de bacterias por gramo de humus activo. c) El aparato circulatorio: La sangre de las lombrices es un pigmento semejante a la Hemoglobina, pero no lo es propiamente. La misma circula a través de los diferentes vasos, siendo los más representativos de este sistema: el vaso longitudinal dorsal, el vaso longitudinal ventral y el subneural, además de otros cinco vasos pulsátiles anastomosados metamericamente en las proximidades del prostomio que impulsan la sangre a la parte posterior del cuerpo del animal y que algunos autores hacen llamar corazones. d) Los órganos excretores: Poseen un par de nefridios por segmento y son unos simples tubitos por donde se eliminan las sustancias de desecho al exterior a través de unos poros que se les denomina poros nefridiales o nefrioporos y que se comunican con unos embudos ciliados, los cuales atraen las sustancias de desechos antes mencionadas respondiendo a la función de excresión. e) El sistema nervioso: Está representado por un par de ganglios supraesofágicos que se encuentran por encima del esófago y que algunos autores lo hacen llamar cerebro ya que en animales algo más evolucionados que los anélidos este par de ganglios se corresponde con el cerebro. También aparece un collar periesofágico alrededor del esófago y la cadena ganglionar ventral. Organos de los sentidos: Poseen cedas, papilas táctiles, fosetas ciliadas, células visuales subcutáneas las cuáles no permiten la visión pero sí perciben la luz. Las lombrices podemos decir que son animales fotosensibles y su tropismo dentro de otras cosas, corresponde a su respuesta en presencia de la luz, las cuales huyen ante esta prefiriendo los habitats oscuros. A este tropismo se le denomina fototropismo negativo. Se conoce que la exposición de las lombrices por más de 24 horas a luz natural a luz natural las mata y antes la luz ultravioleta ocurre lo mismo, pero solo admiten esta exposición muy pocos minutos sin que mueran. Las lombrices también responden a los alimentos moviéndose verticalmente hacia arriba en busca de ellos, también bajan verticalmente para huir de un pH muy ácido o muy básico, para refugiarse en el humus y buscando la humedad óptima en el fondo de la litera para evitar la incidencia de los rayos solares en las horas más críticas, que provocan el recalentamiento de los canteros y su desecación en la parte superior de ellos. Locomoción: Intervienen los músculos, el líquido celómico y las quetas. Cuando la lombriz quiere avanzar apoya las quetas en la superficie y el líquido celómico ayudado por los músculos se dirige hacia adelante, la parte posterior del cuerpo del animal se acorta avanzando de esta forma, entonces, se retiran las quetas, seguidamente el líquido celómico se desplaza hacia atrás estirándose el cuerpo y puede comenzar de nuevo este movimiento que le permite avanzar.
g) Reproducción: Cuando estamos en presencia de una lombriz con clitelo hablamos de que esta ha alcanzado la madures sexual o sea que es adulta, ya que el clitelo no tipifica el estadio juvenil. Las lombrices son hermafroditas, es decir poseen los dos sexos el femenino representando por los ovarios y el masculino por los testículos, pero no se autofecundan, o sea necesitan del apareamiento de dos lombrices. Esta unión no está precedida de ninguna manifestación amorosa, sólo les guía el instinto, en la misma se van a entrelazar estrechamente las lombrices en posición invertida haciendo coincidir ambos clitelos, en esta posición pueden permanecer hasta 15 minutos quedando en contacto el poro genital masculino con el femenino intercambiando el material espermático ambas lombrices; es por eso que se plantea que la producción de las lombrices, es recíproca cruzada, ésta unión es facilitada por secresiones del clitelo. Ahora bién, los espermatozoides no siempre fertilizan las huevas inmediatamente, sino que esto puede suceder posteriormente, por tanto, el material espermático es almacenado en el aparato genital femenino hasta la fecundación. El acoplamiento de dos lombrices se efectúa con no menos de 7 días entre uno y otro, del cual se obtienen 2 capullos, uno por cada una de las lombrices que intervienen. Si las condiciones del medio en cuanto a humedad y temperatura se refiere son óptimas, a los 21 días tendremos el nacimiento de las pequeñas lombrices. Las lombrices recién nacidas tienen color blanco y son capaces de alimentarse por sí solas, siendo parecidas a sus progenitores, solo varían en tamaño y color. A los tres días aproximadamente se tornan de color rosáceo y seguidamente de color rojo. Regeneración: Es la capacidad que tiene el extremo que contiene la boca de regenerar toda la parte posterior del cuerpo del animal, pero es válido aclarar que el extremo posterior no puede regenerar cabeza. Dicha capacidad no está relacionada con la reproducción. Condiciones de vida: Las condiciones de vida de las lombrices pueden ser controladas los criadores sí son capaces de velar por algunos de los parámetros que influyen directamente sobre ellas como son: temperatura, humedad, la alimentación cuidando el pH óptimo para permitir un desarrollo pleno del cultivo. Cuando las lombrices están en los rangos óptimos de dichos parámetros son capaces de vivir, reproducirse y producir humus, pero dejan de reproducirse, si los valores se hacen extremos pueden provocar la muerte a las lombrices. Cobertura Se recomienda no utilizar cobertura directamente sobre los canteros, como en los casos de la experiencia, sino que se recomienda usar la sombra de árboles como la higuereta que nos excluye el inconveniente de la presencia de cochinillas que compiten por los alimentos. Alimentación adecuada: La alimentación de las lombrices puede ser cualquier desecho o basura de origen animal o vegetal rico en materia orgánica descomponible o en avanzado estado de descomposición, en general, los materiales más usados para la alimentación son los estiércoles de vaca, conejos, ovejas, etc. También se recomienda introducir en la alimentación algún tipo de fibra y celulosa, bien en forma de cartón como residuos de fábricas de papel, como hojas de papel común, ya que se sabe que la celulosa tiene efecto positivo en la neutralización de la acidez de los alimentos. También se conoce que al suministrar celulosa a la dieta de las lombrices mejoran los resultados en la etapa reproductiva, y se ha observado además que los productos que contienen lignina demoran mucho más que otros en ser consumidos ya que su descomposición es más lenta.
Se debe velar que los alimentos que se van a suministrar deben ser neutros y húmedos para que puedan ser ingeridos por las bocas sin dientes de las lombrices, porque estos son succionados hasta por las más pequeñas de ellas. Trastornos fisiológicos para la lombriz: Las alteraciones físico - químicas en el medio o un desbalance en la alimentación provocan un estado tóxico alimenticio, donde puede peligrar la supervivencia de las lombrices o en casos más drásticos la muerte. Este desbalance alimenticio puede ser ocasionado por una intoxicación proteica que se le conoce en la literatura internacional como "gozzo ácido" y lo causa un excesivo contenido de sustancias proteicas en los alimentos, por lo que los microorganismos allí presentes en el proceso de descomposición producen una elevada acidez y la consiguiente liberación de gases, por eso, las lombrices al ingerir el alimento en esas condiciones pueden sufrir una inflamación a todo lo largo de su cuerpo dando la apariencia de abultamientos y constricciones ya que las glándulas calcíferas antes mencionadas no pueden neutralizar la acidez, con la modesta secreción de Carbonato de Calcio de sus glándulas, es por ello que se ocasiona en esos casos trastornos fisiológicos los cuáles se revelan como: a) Inflamación de la región clitelar y necropsia. b) En la mayoría de los casos aparecen constricciones y abultamientos a todo lo largo del cuerpo del animal. c) Se mostrarán filiformes y rosadas quedando en el fondo de las literas casi inmóviles. d) En otros casos se tornarán blancuzcas y pueden morir. Enemigos Naturales: Ranas, ratas, mancaperros, aves, y las hormigas, las cuáles pueden ser controladas cuando efectuamos el regadío como se requiere. Densidad de población: La densidad de población de un cultivo de lombrices puede llegar a su clímax por unidad de área cuando las condiciones para su desarrollo son óptimas o sea cuando encuentran todos los requerimientos nutricionales indispensables para su desarrollo, cuando numéricamente la población de lombrices es superior a la de sus enemigos y puede competir con ellos dominando como población, cuando están mejor adaptados en su habitat, pero para que eso ocurra, como individuos, ellas necesitan de un espacio vital donde se le facilite su desarrollo. Una población débil numéricamente puede ser desplazada por otros organismos más fuertes que compiten con ellas por el habitat, por los alimentos, etc. Cuando en un área pequeña hay alta densidad de población los alimentos comienzan a escasear, el espacio vital se va reduciendo, comenzando a predominar los enemigos más fuertes y mejor adaptados. Siempre que seamos capaces de proporcionar a un cultivo las condiciones de pH, temperatura y humedad óptima podemos encontrar de cuarenta mil a cincuenta mil lombrices por metro cuadrado, aunque algunas experiencias en Cuba han arrojado valores en cultivo superiores. Tecnología de producción del humus. Para el establecimiento de una explotación de lombricultura, en primer término debe contarse con un área de cría destinada a la producción. Sus dimensiones estarán en correspondencia con las necesidades de producción, teniendo en cuenta el potencial de alimentación y disponibilidad de agua.
Condiciones que debe reunir el área de cría: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Superficie plana con una ligera pendiente que facilite el drenaje externo. Disponibilidad de agua y alimentos. Disposición que permita disponer los canteros o contenedores de norte a sur. Permitir la protección del área. Contar con personal calificado. Posibilidades de sombreo.
Pie de cría. La cantidad de lombrices necesaria para comenzar la cría es de 1 kg/m2 de superficie a sembrar, lo que representa entre 1 000 y 1 200 individuos en los distintos estadios. La cría normalmente se comienza con el fomento del pie de cría, por lo cual es necesario haber acondicionado un área con ese fin. De esta área partirá el pie para el fomento en los canteros o contenedores en producción. El fomento del pie de cría se realizará aplicando la masa de lombrices sobre el cantero y cubriéndolo con una capa de materia orgánica de 15 cm de espesor. Métodos. Existen varios métodos de producción a distintas escalas. La producción puede llevarse a cabo en pequeños contenedores de distintas forma, sin embargo la explotación más convencional plantea el uso de contenedores en los cuales se pueda realizar el manejo rotatorio necesario del proceso. Existen métodos de cultivo en canteros sobre el suelo utilizando la sombra natural de cultivos como el plátano (Musa spp.) u otras especies utilizadas con el propósito de dar sombra como la higuereta (Ricinus spp.). Se han creado centros productores en los que las actividades que incluye la tecnología se realizan mecanizada o semimecanizadamente. Alimentación. El alimento puede estar constituído por cualquier tipo de materia orgánica en descomposición que posea un pH entre 7,5 y 8,5. Entre las fuentes, se encuentra el estiércol vacuno, equino, caprino, ovino, etc., que estén bien fermentados. También se podrán utilizar compost fresco y residuos orgánicos de diverso tipo, entre los cuales se incluyen las basuras orgánicas domésticas. Estos materiales se podrán mezclar con estiércol al 50 % y con varios días de antelación de forma que las fermentaciones hayan ocurrido y se haya estabilizado la acidez y la temperatura. Todo alimento que se vaya a utilizar deberá ser sometido a la Prueba de la Caja. La Prueba de la Caja consiste en tomar una caja de madera o plástica, con orificios de drenaje y las siguientes dimensiones: largo=30 cm, ancho=30 cm y alto= 10 cm. Se colocan 5 a 6 cm del alimento que se va a proporcionar, previamente humedecido y cuyo pH haya sido controlado. Se instalan en la caja 50 lombrices colocándolas en la superficie. Si el alimento está bueno las lombrices descenderán rápidamente. Se deja reposar por 24 horas y se cuentan de nuevo. Si se encuentran los 50 individuos el alimento es excelente, sino tiene limitaciones en la medida de la cantidad de lombrices que se encuentren. Al iniciar la cría la primera capa de alimento debe ser de 15 cm. Con posterioridad se añadirán capas de 10 cm, colocádolas en el centro del cantero con un margen libre de 15 a 20 cm a ambos lados de los bordes. La frecuencia normal de alimentación debe ser de una vez por semana, no obstante cuando la densidad de la población aumenta, ésta puede reducirse a tres o cuatro días, lo cual se determina al observar que la superficie ya está convertida en humus. La altura del cantero no debe sobrepasar los 70 cm.
Para que se tenga una idea del consumo de materia orgánica en el proceso, se puede calcular que por cada m2 de cantero, se necesitan 2 t por año. Por cada t de materia orgánica que se consuma se producirán de 500 a 600 kg de humus. Riego. El riego estará en dependencia de las condiciones climáticas y de la época del año. Debe garantizarse el 80 % de humedad en el sustrato durante todo el tiempo. El riego y el manejo de la sombra permitirán controlar la temperatura, la cual deberá mantenerse entre 20 y 28 0C. Métodos de manejo y cosecha del humus Colecta de la superficie del cantero.
Consiste en un raspado de la capa superficial una vez que se haya retirado antes el riego. Una vez que se retira esa primera capa, no habitada por las lombrices, pues ellas descienden durante el día en busca de la humedad y retirándose de la luz, se espera durante 30 - 60 minutos para realizar un segundo raspado y así sucesivamente se procede por capas hasta que queda una gran concentración de lombrices en el fondo del cantero. Esa última capa rica en lombrices puede utilizarse para inocular otros contenedores recién montados, o simplemente se vuelven a alimentar para continuar la cosecha de humus. El desdoble o inoculación de nuevos canteros debe hacerse cuando la densidad de población alcanza los 3 kg/m2 de superficie para Eudrilus o 20 000 individuos/m2 en el caso de Eisenia. Aunque de forma general se plantea que la población deberá estar entre 20 000 y 30 000 lombrices/m2. Para conocer la densidad de población se deben hacer muestreos una vez por mes cada 10 m2 de cantero. La muestra debe tener 20 x 20 x 30 cm, dividida en estratos de 10 cm de acuerdo al momento en que se tome.
Figura 9.4
De esta forma se conoce la densidad de población de lombrices y capullos en cada uno de los perfiles. El número de capullos es muy importante, ya que si las condiciones no les son favorables, la reproducción
disminuye, disminuyendo el números de capullos. Cuando las lombrices tienen las condiciones óptimas el número de apareamiento aumenta. Otro dato que nos el muestreo es la relación entre juveniles y adultas, ya que en una población sana deben encontrarse todos los estadios de vida de las lombrices. Cuando una población sólo tiene lombrices adultas es que no hay reproducción y cuando solo hay juveniles, las condiciones son adversas, ya que este estadio es el más resistente. Con el muestreo se puede además saber el estado físico en que se encuentran las lombrices y cuál es su desplazamiento vertical, debido a que el muestreo se realiza a tres niveles diferentes (0-10, 10-20, 2030 cm). El muestreo se debe realizar en los canteros sacando las muestras de los tres perfiles para determinar la cantidad de lombrices y capullo. Un muestreo más exhaustivo se podrá hacer sacando una de cada uno de los extremos del cantero (entre los 3 a 5 m) y uno del centro para de esta forma tener datos representativos de la realidad. En las canoas o contenedores, la técnica utilizada es la misma, solo que se saca una sola muestra con los tres perfiles. Debemos aclarar que al comienzo del cultivo, no tendremos los tres perfiles mencionados anteriormente, pues es bueno recordar que se comienza con sólo 15 m de excreta. Las muestras se deben recoger en bolsa de nylon señalando claramente en que parte del cantero y a perfil pertenece, para poder llevar sin dificultad el control de número de lombrices y capullos y de ésta forma hacer las comparaciones necesarias entre las muestras, y los muestreos. El conteo del número de lombrices y capullos nunca debe ser pasadas las 24 horas de sacada la muestra, ya que pasado este tiempo se pudiera afectar la población, el conteo se debe realizar el mismo día de sacada la muestra. El número de capullos debe estar por encima de las 500/m2, con estos datos podemos decir que nuestra población se encuentra en óptimas condiciones. Para llevar nuestros datos de un área de 400 cm2 a 1 m2, sólo necesitamos multiplicar los valores obtenidos por 25. II. Método de la pirámide Se extrae todo el humus de los canteros y se forma una pila en forma de pirámide (cónica) al sol. Al cabo de 1-3 horas, las lombrices migran hacia el centro y base de la pila, se disgrega el humus y se colectan las lombrices. Tamizado Consiste en la cosecha total del cantero por un tamizado a través de una criba o una máquina tamizadora. El diámetro de los orificios será de 2 mm para obtener un humus fino, de 2,4 a 4,6 para una granulometría media y de 6 mm para una gruesa. Desdoble.
El desdoble puede realizarse en dos modalidades:
• •
Desdoble con cosecha total del cantero. Desdoble sin cosecha del cantero.
Desdoble con cosecha total del cantero (Figura 9.5): 1. 2. 3. 4. 5.
Se divide el cantero A que se va a desdoblar en tres partes iguales. Se preparan tres canteros (B,C y D) de iguales dimensiones que el cantero A que se va a desdoblar. Se suspende la alimentación hasta atrasarla 3 a 4 días para que las lombrices se encuentren hambrientas. Se procede a alimentar el cantero con una capa de 5 cm de espesor. Pasados unos 7 días esta capa estará llena de lombrices. Se retira la capa con alta densidad de población de lombrices en las tres secciones marcadas anteriormente y cada una se distribuye en los tres nuevos canteros.
6. 7. 8.
Se repiten las operaciones No. 4 y 5 hasta tres veces. Se cosecha el humus del cantero A. Alimentar los canteros para dar inicio a un nuevo ciclo.
Desdoble sin cosecha (Figura 9.6). 1. 2. 3. 4. 5. 6.
8.
Se divide el cantero A que se va a desdoblar en tres partes iguales. Se preparan dos canteros (B y C) de iguales dimensiones que el cantero A que se va a desdoblar. Se suspende la alimentación hasta atrasarla 3 a 4 días para que las lombrices se encuentren hambrientas. Se procede a alimentar el cantero con una capa de 5 cm de espesor. Pasados unos 7 días esta capa estará llena de lombrices. Se retira la capa con alta densidad de población de lombrices en dos de las tres secciones marcadas anteriormente, dos se distribuyen en los dos nuevos canteros (B y C) y una permanece en el que se desdobla A. Se repiten los pasos No. 4 y 5 tres veces. 7. Se redistribuye el material que quedó en el cantero A (1/3 con tres capas de alimento superpuestas)
Alimentar los canteros para dar inicio a un nuevo ciclo. Figura 9.6
El uso del vermicompost en el manejo agroecológico de suelos. Transplante de árboles Distribución en el hoyo de 100 a 300 g en directo contacto con las raíces o el soporte que lo contiene, en fase de replante suministrar 300/500 g y regar. Transplantes difíciles De 15 a 20 días antes de ser removido enterrar en el área de las raíces 250 g/m2 de humus regando abundantemente y en el lugar donde ha de ser ubicada (proceder como se indica arriba) Terrenos agotados Independientemente de la situación distribuir de 300 a 800 g/m2, labrar con azada y regar. Semilleros Esparcir 300g/m2. Fruticultura De 1 a 2 kg por planta jóven y de 2 a 3 kg/planta en producción ó de 20 a 25 kg/ha. Echar sobre la semilla o antes de la siembra. Fertilización floral Disolver en agua de 60 a 70 g/1 de humus y dejar reposar durante 24 h.
Césped De 80 a 150 g/m2 dos veces al año y regar. Tiestos y plantas interiores En tiestos de 10 a 20 cm de diámetro echar 3 cucharadas cada dos o tres meses y de 20 a 40 cm de diámetro echar 5 cucharadas cada dos o tres meses. Organopónicos Aplicar de forma localizada en los canteros 600 g/m2/año del humus, lo cual podrá hacerse de forma fraccionada en las sucesiones de cultivos. 9.1.9 BIOFERTILIZANTES Los biofertilizantes son productos elaborados a partir de microorganismos de distinto tipo que una vez aplicados al suelo o a las plantas, a través de distintos mecanismos, realizan funciones de fertilización, a las cuales se les ha llamado fertilización biológica. Los biofertilizantes son uno de los puntales de la agricultura orgánica. Actualmente su producción comercial se ha extendido considerablemente, existiendo una amplia gama de productos. A continuación se resume en varias páginas la caracterización de los principales biofertilizantes de uso agrícola, a partir de los trabajos publicados por Herrera (1993): 1.Microorganismos fijadores de nitrógeno
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Simbióticos: Rhizobium sp. Bradyrhizobium sp. • No Simbióticos: Azotobacter chrooccocum Azospirillum brasilense 2.Microorganismos solubilizadores de fósforo y potasio
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Fosfobacterias: Pseudomona fluorescens Bacillus meghaterium • Hongos: Aspergillus niger Penicillium lilacium • Actinomicetos : Géneros Streptomyces y Actinomyces
3.Hongos formadores de micorrizas
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Géneros : Glomus Acoulospora Gigaspora A continuación se ampliará en lo concerniente a los principales elementos necesarios para la comprensión de la acción de estos microorganismos utilizados como base para la fabricación de productos biofertilizantes. A continuación se resumen algunos de los aspectos fundamentales que sobre el tema de los Biofertilizantes han sido estudiados por el Instituto de Ecología y Sistemática y varias instituciones del Ministerio de Agricultura en Cuba.
Considerando la acción que realizan desde el punto de vista espacial, los biofertilizantes pueden clasificarse en dos grandes grupos: 1. 2.
De acción indirecta De acción directa.
En el primer grupo (acción indirecta) el producto de la biofertilización (nutrientes solubilizados, mejoramiento de la estructura del suelo, etc.) es aprovechado indirectamente por los cultivos, aunque estos pueden adicionalmente influir sobre los primeros. En el segundo (acción directa) se agrupan microorganismos que total (nódulos fijadores de nitrógeno) o parcialmente (micorrizas) habitan algún componente de los tejidos vegetales, y por ello la acción de la biofertilización se realiza en parte del vegetal y no en su medio circundante. Desde el punto de vista de su distribución, los biofertilizantes pueden ser considerados como: 1. 2.
de distribución RESTRINGIDA (Simbiosis Azolla-Anabaena, fijadores biológicos de nitrógeno simbióticos -FBNS-, algunos tipos de endomicorrizas y ectomicorrizas) de distribución AMPLIA (fijadores biológicos de nitrógeno de vida libre -FBNL-, microorganismos solubilizadores de fósforo y potasio -MOSP y MOSK-, microorganismos estimuladores del crecimiento vegetal -MECV-, lombrices de tierra -LT-, Y micorrizas vesículo-arbusculares -MVA-).
En general, el procedimiento seguido en el estudio de cualquiera de ellos consiste en tres grandes pasos: 1. 2. 3.
Aislamiento y caracterización de cepas de los diferentes biofertilizantes Ensayos de efectividad sobre el crecimiento vegetal Establecimiento de técnicas para la reproducción masiva que permita su introducción en la practica agrícola.
Todos, de una u otra forma, contribuyen a mejorar la calidad y productividad de los cultivos mediante la eliminación total o parcial de la adición de fertilizantes químicos. Aunque normalmente se trata de encontrar las cepas mas efectivas de cada uno de los biofertilizantes conocidos, también pueden producirse tecnologías de manejo para mejorar la influencia de los biofertilizantes nativos "in situ", mediante la optimización de la fertilización, el empleo de pesticidas compatibles, mejoramiento de la calidad de los suelos, etc. Los biofertilizantes de acción INDIRECTA.
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Simbiosis Azolla-Anabaena.-
De utilidad mayormente restringida a los campos de arroz, las algas del género Anabaena se asocian de manera simbiótica con helechos acuáticos del género Azolla, estimulándose el crecimiento de este último de manera notable, de modo que al depositarse toda la biomasa del helecho en el suelo, en los periodos de secano, se produce una rápida descomposición con considerables aportes de nitrógeno al terreno. En algunos lugares, donde el cultivo de arroz se encuentra totalmente mecanizado, este efecto biofertilizador no puede ser aprovechado debido a que las maquinarias impiden el desarrollo del helecho o éste entorpece el uso de aquellas. Se ha comprobado que esta Simbiosis es capaz de fijar entre 103 y 312 kg de N/ha/año y de incorporar al ecosistema cantidades sustanciales de materia orgánica que van de 150 hasta 300 t/ha/año.
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Los microorganismos solubilizadores de fósforo (MOSP).-
Para que los compuestos orgánicos del humus o de la materia orgánica recién incorporada puedan ceder fósforo a la solución del suelo y a las plantas, parece ser necesaria la acción hidrolítica de las fosfatasas. Algunos trabajos han demostrado que varios microorganismos del suelo poseen actividad fosfatasa. La disolución microbiológica de fosfatos insolubles debe ser entendida como la transformación de este elemento de una forma insoluble a otra soluble en agua. Esta disolución puede ocurrir por acción de ácidos orgánicos o inorgánicos producidos durante el metabolismo de los microorganismos. El término "fosfobacteria" ha sido utilizado genéricamente para referirse a las bacterias que presentan la propiedad de liberación del fósforo de las formas insolubles y mas recientemente se ha utilizado para
referirse a bacterias que liberan el fósforo de compuestos inorgánicos por acidificación del medio. Originalmente, el término fue utilizado en Rusia para referirse a un "fertilizante biológico" consistente en Bacillus megaterium var. phosphaticum que fue utilizado con posterioridad a la Segunda Guerra Mundial, pero su uso decayó' a medida que la industria de los fertilizantes se desarrollo' en ese país. Sin embargo, no son sólo bacterias las que se consideran actualmente en el grupo de los microorganismos solubilizadores de fósforo. También algunos hongos y actinomicetos realizan esta función. Entre los géneros bacterianos reportados como capaces de la solubilización de fosfatos inorgánicos se encuentran Pseudomonas, Achromobacter, Agrobacterium, Micrococcus, Aerobacter, Flavobacterium y otros; entre los hongos solubilizadores se encuentran los géneros Aspergillus, Penicillium, Sclerotium, Rhizopus, etc. Actinomicetos del género Actinomyces también se han involucrado. Es interesante resaltar que todos estos microorganismos son heterótrofos y necesitan por tanto de fuentes energéticas carbonadas para su metabolismo. En los suelos, en las condiciones comunes de cultivo, la materia orgánica carbonada es limitante de la actividad microbiológica y consecuentemente de la disolución de fósforo. Se sabe que el 30-40 % de los microorganismos aislados de la rizosfera son capaces de disolver fósforo, mientras que del suelo no rizosférico sólo el 10 - 17 % lo hacen. Esto significa que las potencialidades de estos microorganismos están restringidas mayormente a la rizosfera (donde está mas asegurado el suministro de fuentes carbonadas), lo que no puede garantizar los requerimientos de las plantas de por sí, pues los fertilizantes añadidos mas allá de la rizosfera se perderían por lixiviación o fijación.
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Los fijadores de nitrógeno atmosférico de vida libre (FBNL).-
La única e inagotable fuente de nitrógeno en la naturaleza la constituye la atmósfera, en la cual este elemento ocupa alrededor del 80 % del volumen total. Se calcula que en la atmósfera están contenidas alrededor de 80 mil toneladas de nitrógeno sobre una hectárea de suelo. Los primeros organismos nitrofijadores aislados fueron Clostridium pasteurianum y Azotobacter (1893 y 1901, respectivamente), desplegándose desde entonces un enorme interés en estudiar estos organismos debido a la contribución que pudieran hacer a la nutrición nitrogenada de las plantas superiores. Como consecuencia de este interés, hoy se sabe que el proceso mediante el cual el nitrógeno atmosférico es reducido a nitrógeno amoniacal e incorporado por ese curso al reservorio de nitrógeno del suelo, sólo es llevado a cabo por procariotas, bacterias, actinomicetos y algas verde-azules (cianofíceas). Los microorganismos que fijan nitrógeno pueden ser aerobios o anaerobios, autótrofos o heterótrofos, tener vida libre o estar asociados en Simbiosis con otros organismos, como sucede con la Simbiosis del Rhizobium con plantas leguminosas, que se excluye de este grupo. Entre las bacterias nitrofijadoras de vida libre se cuentan géneros tales como Azomonas, Azotobacter, Beijerinckia, Derxia (de Azotobacteraceae, aerobios); Bacillus, Clostridium (de Bacillaceae, anaerobios); Klebsiella y Enterobacter (de Enterobacteraceae, anaerobios facultativos). Azotobacter ha sido el género de bacterias nitrofijadoras mas estudiado hasta nuestros días. La mayoría de los cultivos de Azotobacter asimilan no más de 10 mg de nitrógeno molecular por gramo de fuente de carbono utilizada, aunque en algunos casos fijan hasta 15 e incluso 30 mg de nitrógeno por gramo de glucosa utilizada. En general, se calcula que para obtener una fijación de nitrógeno atmosférico equivalente a 100 kg/ha, los organismos fijadores requieren metabolizar aproximadamente 10 000 kg de compuestos carbonados. La rizosfera es un ambiente favorable para la fijación de nitrógeno, debido a la presencia de fuentes de carbono como exudados radicales, células desprendidas, etc. Muchas bacterias nitrofijadoras viven asociadas a la rizosfera, lo que produce influencias mutuas. Sin embargo, las principales fuentes de energía en los suelos, la celulosa, hemicelulosa y lignina, no son directamente utilizables por las bacterias nitrofijadoras, por lo que deben contar con la acción de otros microorganismos que desintegren previamente esos complejos polímeros. En condiciones naturales, el suministro de esas sustancias viene dado por los residuos de los vegetales que se acumulan en el suelo, mientras que en el caso de los agroecosistemas, sólo la paja que queda después de la cosecha constituye la fuente proveedora de material carbonado energético para las poblaciones de nitrofijadores heterótrofos libres. En cultivos que ofrecen pocos residuos, o en aquellos mecanizados, donde la paja se retira o se quema, la regeneración de estos microorganismos se ve disminuida, así' también como los beneficios que pueden obtenerse de ellos.
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Los estimuladores del crecimiento vegetal (MECV)
Algunos microorganismos fijadores de nitrógeno de vida libre como Pseudomonas, Enterobacter, Azospirillum y Azotobacter, así como algunos microorganismos solubilizadores de fósforo, se incluyen en este grupo. En determinadas condiciones ambientales, el efecto beneficioso de estos microorganismos, especialmente Azotobacter, no se debe al nitrógeno fijado, cuya cantidad puede ser exigua, sino a las sustancias fisiológicamente activas que son excretadas al medio circundante - la rizosfera - de donde son tomadas por las raicillas absorbentes de las plantas, produciendo en éstas un aumento del crecimiento al ser absorbidas en determinadas concentraciones. Entre estas sustancias se encuentran vitaminas, las auxinas, citoquininas y giberelinas, de reconocido efecto estimulador del crecimiento vegetal, fosfolípidos, ácidos grasos, y un gran número de sustancias. También se ha reportado la síntesis de sustancias fungistáticas que, al inhibir el crecimiento de los hongos fitopatógenos del suelo, promueven indirectamente el desarrollo de las plantas. Todas estas sustancias, mediante su acción conjunta, son capaces de estimular la germinación de las semillas y acelerar el crecimiento de las plantas, especialmente en sus primeros estadios y siempre que sea adecuada la concentración de organismos en el sistema radicular. El efecto estimulador del crecimiento vegetal ocurre solamente cuando en el suelo hay suficiente cantidad de materia orgánica, ya que en suelos poco fértiles, con escaso contenido de materia orgánica, no se obtiene efecto agronómico positivo. Los biofertilizantes de acción DIRECTA.
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Los fijadores biológicos simbióticos de nitrógeno (FBNS).-
Dentro de este grupo se incluyen todos los microorganismos que de forma directa, es decir, habitando alguna parte del vegetal, son capaces de fijar nitrógeno resultando de ello un beneficio para la planta hospedera: a) La Simbiosis Rhizobium-leguminosas. b) La Simbiosis formadoras de nódulos con algunas plantas no leguminosas. c) La Simbiosis de algas verdeazules con la familia Cycadaceae. d) Los nódulos foliares fijadores de nitrógeno.
a)La Simbiosis Rhizobium-leguminosas. La síntesis de amonio a partir de nitrógeno elemental e hidrogeno fue puesta en practica como proceso industrial desde 1913 y se halla muy difundida en el mundo para la producción de fertilizantes nitrogenados. Esta reacción transcurre a alrededor de los 350 grados Celsius y 350-1000 atmósferas de presión, es decir, en condiciones que requieren de un alto consumo de fuentes energéticas. El mismo proceso reductor del nitrógeno elemental es llevado a cabo por las bacterias a temperatura ambiente y presiones atmosféricas normales gracias al complejo enzimático que poseen, la nitrogenasa, cuya función es la activación de la molécula de nitrógeno y su posterior reducción. Por ello, una importante alternativa para la solución de la falta de abonos nitrogenados, sobre todo en los países pobres, es el manejo de la actividad nitrofijadora de los microorganismos del suelo, de modo que pueda suplirse en alguna medida el suministro de fertilizantes nitrogenados a los cultivos. Las plantas no pueden utilizar el nitrógeno del aire para su nutrición, sino que lo toman cuando se encuentra en forma de ión amonio o nitrato. Sin embargo, ya desde la antigüedad se conocían los efectos beneficiosos del cultivo de leguminosas sobre los cultivos posteriormente plantados en los mismos suelos.
Los avances de la microbiología a fines del pasado siglo, posibilitaron que se describiera el fenómeno de la fijación del nitrógeno en las leguminosas como una asociación simbiótica entre la planta y cierta bacteria, que fue descrita en 1888 por Beijerinck como Bacillus radicicola, hoy conocido como género Rhizobium. La fijación simbiótica del nitrógeno es la vía mas productiva, por la cual el nitrógeno puede ser incorporado al suelo en proporciones que se han calculado entre 73 y 865 kg/ha/año. Se calcula que la fijación de nitrógeno atmosférico por las plantas leguminosas alcanza el 20% de la cantidad total fijada anualmente sobre el planeta, con valores similares a los de la producción mundial de fertilizante nitrogenado. No todas las leguminosas pueden formar nódulos y por el contrario, otras que se conoce que son capaces de nodular, en ocasiones carecen de nódulos ya que en el suelo donde han crecido está ausente el otro miembro de la Simbiosis, es decir, la especie de Rhizobium que provoca la formación de los mismos. Los primeros métodos de inoculación con Rhizobium consistieron en la transferencia de suelo infectado a las nuevas áreas de siembra, aplicando directamente a las semillas pequeñas cantidades de este suelo como una pasta enriquecida con azúcar. Actualmente, tienen mas aceptación las inoculaciones consistentes en cultivos líquidos de la bacteria en los que se sumerge la semilla inmediatamente antes de la siembra; o el cultivo incorporado a una turba neutra finamente granulada, que puede ser almacenado por varios meses en condiciones apropiadas. La aplicación de turba seca a las semillas no es practica debido a su baja adherencia, por lo que se prepara una mezcla pastosa con metil-etil-celulosa o con goma arábiga, complementada si se prefiere con carbonato de calcio, en la que se remueven las semillas y se dejan secar luego, para formar una pastilla o "pellet". El "pellet" preparado sin semilla y sembrado junto con ésta también ha sido utilizado, especialmente cuando se quiere aislar el inóculo de las semillas que han sido tratadas con pesticidas. Los cultivos liofilizados también han sido utilizados como inóculo, constituyendo un inoculante poco voluminoso y biológicamente muy estable. La elección de la forma de inóculo depende de factores tales como la demanda, organización y consideraciones de mercado, disponibilidad de los portadores, posible necesidad de liberar de contaminación el cultivo y existencia de factores en el suelo que afecten la supervivencia de la bacteria en la semilla inoculada. El número de bacterias viables por semilla para obtener resultados satisfactorios es variable. En el campo es difícil que se establezca la nodulación cuando se tienen menos de 100 bacterias por semilla y se considera como mínimo permisible entre 100 y 1000. Sin embargo, cuando hay mucha competencia por las bacterias ya establecidas, son necesarias de 100 000 a 1 000 000 de bacterias por semilla. En el caso de la turba preparada para aplicar a razón de 300 g/kg de semilla, se necesitan para alcanzar esas concentraciones de bacterias, cultivos que contengan entre 1 y 70 millones de bacterias por gramo de turba, según sea el tamaño de la semilla. En Cuba se ha encontrado como población o'ptima 8 X 108/g de turba, con un mínimo de 5 X 106. La utilidad de la inoculación está demostrada tan fehacientemente que, en México se ha reportado la inoculación por año de 40 000 ha de frijol, 250 000 ha de garbanzos y 30 000 ha de alfalfa; en Perú' se inoculan anualmente 170 000 ha que incluyen toda la soya y el 30% del maní que se siembra, mientras que en otros muchos países existen amplios planes de inoculaciones con Rhizobium. b) Las Simbiosis Frankia-plantas no leguminosas. Algunas plantas angiospermas crecen normalmente en Simbiosis con microorganismos fijadores de nitrógeno específicos, confinados a nódulos especializados que se forman en sus raíces. Los microorganismos que participan en estas Simbiosis no son bacterianos, sino muy similares a los actinomicetos, con la sola excepción de la nodulación radical por Rhizobium spp. en Trema cannabina var. scabra (Ulmaceae). Los estudios sobre esta Simbiosis fueron muy escasos hasta los años 50. En 1970 J. H. Becking propuso que estos endófitos se clasificaran en el género Frankia, nombre sugerido por L. M. Brunchorst en 1886. El género (fam. Frankiaceae, relacionada con Actinomycetaceae y Streptomycetaceae, integrando el Orden Actinomycetales) contiene sólo 10 especies y no se ha considerado conveniente una mayor subdivisión debido a lo escaso de los conocimientos sobre ellas que, por demás, no se pueden cultivar en medios artificiales.
Los endófitos de Frankia crecen saprofíticamente en el suelo y pueden tener una amplia distribución, independientemente de las plantas hospederas. Además, parecen poseer una gran longevidad, pues se ha observado nodulación en plantas sembradas sobre suelos en los que no ha habido las especies hospederas conocidas por mas de 100 años. Los nódulos se forman solamente cuando están presentes en la rizosfera los organismos apropiados. La infección se produce por crecimiento hifal del endófito que provoca una actividad mitótica pronunciada en las células corticales que atraviesan, llenándose de racimos de hifas que forman en este lugar vesículas características. Las células vecinas a la capa cortical aumentan de volumen, dando origen al nódulo primario, el que después de 1-2 semanas se ramifica en los ápices, tomando un aspecto coraloide. Alrededor de la zona infectada se forma un peridermo, quedando así' constituido el nódulo típico o "rizotamnio" cuyo crecimiento continuo se produce de forma basípeta (células mas viejas hacia la base del nódulo), pudiéndose prolongar por muchos años, hasta que el nódulo llega a necrosarse. Los nódulos necróticos pueden contener el endófito en fase altamente activa, por lo que ante el deterioro total de aquellos, éste puede volver al suelo e infectar nuevas raíces. Los nódulos frescos son de color rojo naranja o carmelita y pueden alcanzar, en condiciones de campo, hasta 5-6 cm de diámetro. Se distinguen dos tipos de nódulos radicales en las plantas no leguminosas: los del tipo coraloide de Alnus (en el género Alnus de Betulaceae y en las especies noduladoras de las familias Elaeagnaceae, Rhamnaceae, Coriariaceae y Rosaceae); y los ramificados dicotómicamente, del tipo Myrica y Casuarina (en las especies noduladoras de las familias Myricaceae, Casuarinaceae, Asteraceae, Ericaceae, Zygophyllaceae y Ulmaceae). Cabe insistir en que no todas las especies de estas familias forman nódulos, habiéndose comprobado este fenómeno en 156 especies de 613 posibles que comprenden estas familias. Las plantas no leguminosas fijadoras de nitrógeno atmosférico tienen una amplia distribución mundial, no encontrándose solamente en las regiones polares, desprovistas totalmente de plantas vasculares. Algunas especies están adaptadas a condiciones ecológicas especializadas, como Myrica cordifolia, que estabiliza las dunas arenosas, mientras que otras tienen una mayor amplitud ecológica, lo que las hace muy adecuadas para el mejoramiento de suelos en regiones donde no pueden usarse leguminosas. En los países tropicales, por ejemplo, se utilizan especies de Casuarina con este propósito. C. equisetifolia es frecuentemente encontrada sobre las playas arenosas de muchas islas tropicales debido a su alta tolerancia a la salinidad. En las selvas tropicales húmedas no se han reportado especies noduladas, pero en las selvas tropicales de montaña se encuentra comúnmente Myrica javanica nodulada, colonizando activamente las corrientes de lava recientes o los bosques destruidos por la actividad volcánica. Esto significa que la utilidad de estas Simbiosis podría estar dirigida a las recolonizaciones de áreas totalmente degradadas, donde la ausencia de nitrógeno en el suelo podría ser suplida, al menos en parte, por esta Simbiosis. En condiciones de campo, se alcanzan normalmente fijaciones de nitrógeno entre 60 y 100 kg/ha/a, y algunas especies como Casuarina equisetifolia y Alnus rubra, pueden fijar mas de 200 kg/ha/año. c) La Simbiosis de algas verde-azules con la familia Cycadaceae. Las algas verdeazules, además de su amplia distribución como organismos de vida libre, pueden formar asociaciones de carácter simbiótico o comensalista con una serie de organismos tales como hongos (para formar líquenes), hepáticas, líquenes y plantas superiores. Debido a su gran movilidad, invaden espacios vacíos y penetran en determinados tejidos de las plantas hospederas. En algunas de estas asociaciones ocurre fijación de nitrógeno atmosférico, aunque debe aclararse que la misma fijación puede ocurrir cuando estas algas se encuentran en vida libre, por lo que no depende de su forma de vida. Una gran cantidad de líquenes son capaces de formar asociaciones simbióticas fijadoras, especialmente con algas del género Nostoc. La mas destacada y conocida de todas estas Simbiosis resulta ser la de este género Nostoc y el género Anabaena con la familia Cycadaceae (especies de Cycas, Microcycas, Encephalarthos, Bowenia, Zamia, Ceratozamia, Macrozamia y Stangeria). En las raíces de estas plantas se producen nódulos en los que se aloja el alga, formando las cadenas que le son características. La cianobacteria pierde o disminuye la capacidad fotosintética y aumenta la proporción de heteroquistes y la actividad de fijación de nitrógeno, pasando a recibir fotosintatos del hospedero.
La escasez de información sobre estas Simbiosis, así como su distribución reducida a unas pocas familias, mayormente de ambientes naturales, indican que su importancia como biofertilizantes es casi nula y hacen que sean apenas señaladas dentro de este grupo. d) Los nódulos foliares y caulinares fijadores de nitrógeno. No podemos dejar de mencionar este grupo, aunque su importancia como biofertilizantes, dada su estrecha distribución y las cantidades de nitrógeno que son fijadas, es bien escasa. Algunas plantas de las familias Rubiaceae, Myrsinaceae y Dioscoriaceae presentan nódulos en sus hojas. Los nódulos foliares se derivan de estructuras secretoras primitivas cuya formación no depende de la presencia del microsimbionte. Durante el desarrollo de la hoja, algunos de los tricomas crecanos a las glándulas secretoras exudan una sustancia mucilaginosa donde se encuentran las bacterias, las que pasan a los estomas y entran a la cámara subestomática, que se alarga y origina los nódulos foliares cuando las hojas jóvenes emergen de la región apical. Las células mesofílicas crecen dentro de la cámara del nódulo y forman un retículo celular cuyos intersticios son ocupados por las bacterias. Esta infección puede ocurrir tanto en el primordio foliar como en el floral, por lo que la semilla es infectada generalmente, estableciéndose un ciclo. Al tratar de establecer la identidad de los endófitos en algunas de estas plantas, los investigadores han descrito miembros de los géneros bacterianos Chromobacterium y Klebsiella. Estos microorganismos, sin embargo, pueden sobrevivir libremente y fijar nitrógeno sin la presencia del hospedero. Por otra parte, algunas de las plantas parecen necesitar de la Simbiosis para su desarrollo normal, achaparrándose y deformándose las yemas axilares en caso de su ausencia. Para otros hospederos no existen evidencias de que la Simbiosis sea obligatoria. Por lo contradictorio de los resultados que se tienen, no existe acuerdo entre los investigadores en relación a si los beneficios que se derivan de la Simbiosis se deben a la fijación de nitrógeno que desarrollan o a la producción de sustancias estimulantes por parte del endófito. LAS MICORRIZAS El término "micorrizas" fue primeramente propuesto por el botánico alemán Albert Bernard Frank en 1885, quien lo tomó del griego, donde "mico" significa hongo y "riza" raíces. Son pues, asociaciones entre ciertos hongos del suelo y las raíces de las plantas. Para Frank, las micorrizas representaban un fenómeno generalizado, resultante de la unión orgánica entre las raíces y el micelio de los hongos, como un órgano morfológicamente independiente, con dependencia fisiológica intima y reciproca, seguida por el crecimiento de ambas partes y con funciones fisiológicas muy estrechas, siendo consideradas como el fenómeno de la naturaleza mas inesperado y sorprendente. Desde por lo menos 50 años antes de Frank estas asociaciones eran ya conocidas, pero se consideraban de naturaleza parasítica. Debido a esto, las especulaciones de Frank en cuanto al posible papel de la asociación en la nutrición y crecimiento de las plantas fueron refutadas por los científicos de la época, hasta que en 1884 pudo demostrar, de manera convincente, que la colonización de las raíces de árboles por los hongos producida micelio abundante en la rizosfera, que esto ayudaba a la absorción de nutrientes del suelo y del humus, y que el hongo era incapaz de atacar, dañar o causar ninguna disfunción en las raíces, quedando así establecido el carácter mutualista de la asociación. Tradicionalmente, las micorrizas se han agrupado sobre la base de la anatomía de las raíces que colonizan en: a)Ectomicorrizas, que se caracterizan por la penetración intercelular del micelio fúngico en la corteza radicelar, que forma la "red de Hartig" y el "manto" que se desenvuelve alrededor de los segmentos de raíces colonizados, provocando cambios anatómicos evidentes que producen el crecimiento dicotómico de esas raíces. b)Ectendomicorrizas, que son generalmente ectomicorrizas con penetración intracelular. Existen diferencias anatómicas en función de la planta hospedera, de manera que se diferencian los subgrupos de las Pinaceae y de las Ericales (géneros Arbutus y Monotropa; micorrizas arbutoides). c)Endomicorrizas, caracterizadas por la penetración inter e intracelular, pero sin formación de manto ni modificaciones morfológicas evidentes en las raíces. Cumplen con estas condiciones los tipos de micorrizas ericoides, orquidoides y las vesículo-arbusculares, siendo los dos primeros tipos de distribución
restringida a los taxones hospederos que le dan nombre y el tercero, las micorrizas vesículoarbusculares, las de mas amplia distribución de todos los microorganismos biofertilizadores, tanto geográfica como florísticamente. Utilización de las micorrizas VA La utilización de las micorrizas como biofertilizantes no necesariamente implica que se pueda dejar de fertilizar, sino que la fertilización se hace más eficiente y puede disminuirse la dosis a aplicar desde comúnmente 50 - 80 % y en ocasiones hasta 100 %. Se plantea que de las cantidades de fertilizantes aplicadas, sólo se aprovecha un 20 %, mientras que normalmente el resto se fija o lixivia sin remedio, mientras que con la utilización de las micorrizas, puede ser recuperado por las plantas un porcentaje mucho mayor. Mientras que un pelo radical puede poner a disposición de una raicilla los nutrientes y el agua que se encuentran hasta 2 mm de la epidermis, las hifas del micelio extramátrico de las micorrizas V-A pueden hacerlo hasta 80 mm, lo que representa para la misma raicilla la posibilidad de explorar un volumen de suelo hasta 40 veces mayor. 9.2 La experiencia cubana en alternativas orgánicas y biológicas de fertilización. La agroproductividad de los suelos cubanos presenta limitaciones a considerar para su manejo agrícola. Los niveles de nutrientes en los suelos que han sido explotados durante años en sistemas intensivos bajo fertilización química, provoca que ese factor propiamente se haya convertido en uno de los factores limitantes de la productividad. Esta situación puede apreciarse por el hecho de que sólo el 28 % de los suelos cubanos se encuentren en las categorías de muy productivos y productivos (Marrero, 1997).
Factor limitante
Superficie (millones de ha)
% de la superficie agrícola
Salinidad y sodicidad
1,00
15.00
Erosión fuerte y media
2.90
43.50
Mal drenaje
2.70
40.50
Baja fertilidad
3.00
45.00
Alta compactación
1.60
24.00
Acidez (pH en KCl) < 6.6
0.47
7.00
Bajo contenido de M.O.
4.66
69.80
Baja retención de humedad
2.50
37.50
Pedregosidad y rocosidad
0.80
12.00
Tabla 9.3 Principales factores limitantes de los suelos cubanos.
A esto debe añadirse la no disponibilidad de fertilizantes químicos y una reducción considerable en su uso en el país. La reducción en la disponibilidad de fertilizantes fue muy drástica, solamente en el período 1989 - 1992, la disponibilidad de fertilizantes se redujo en un 77 %. Prácticamente el fertilizante químico se redujo a un 28.9 % en el período 1991/97 si se toma como referencia el promedio anual del período 1981/90.
Como contrapartida a esta situación se desarrolló vertiginosamente los que pudo denominarse como la industria de los biofertilizantes. El uso de enmiendas orgánicas para la mejora de suelo era una práctica habitual de la agricultura cubana. En los años 1989 y 1990 se aplicaron 2 973,7 y 2 822,8 t de materia orgánica. Tomando como referencia los años 1993 y el 1994 en el cual tuvo su máxima expresión el uso de los biofertilizantes, se beneficiaron:
Biopreparados
1993
1994
Cultivos
Azotobacter
100 000 ha
200 000 ha
diversos
Fosforina
9 400 ha
8 500 ha
diversos
Azospirillum
-
4 000 ha
Arroz
Micorrizas
8 000 000 posturas 23 000 000 posturas Café
Rhyzobium y Brady rhizobium
Tabla 9.4 Areas beneficiadas con el uso de biofertlizantes en 1993 y 1994 en Cuba.
9.2.1 Alternativas orgánicas La experiencia cubana en cuanto al uso de alternativas orgánicas de fertilización se da en mayor medida en la utilización de residuos orgánicos descompuestos en gran escala, en el uso de abonos verdes y en la elaboración de biotierras y vermicompost. El uso de materiales orgánicos descompuestos de manera directa es más utilizado para la mejora de suelos en gran escala, este es el caso del uso de la cachaza (subproducto de la industria azucarera)y de otras fuentes provenientes de la producción animal y el beneficio del café. Algunos resultados experimentales demuestran las ventajas del uso de los composts en la producción vegetal. La tabla 5 muestra los resultados obtenidos en el cultivo de la lechuga con el uso de composts por investigadores de la Universidad de Ciego de Avila (Rodríguez y Herrera, 1997)
Tratamientos
Longitud de las hojas (cm)
Cantidad de hojas Rendimiento (t/ha) % N % P % K
Sin compost
19.7
10
5.0
2.5
0,4
3.2
Con compost
29.2
17
18.8
3.0
0.5
3.9
Significación
**
***
***
*
***
**
Tabla 9.5. Resultados obtenidos en la aplicación de compost. * P<0.05 **P<0.01 ***P<0.001
En este mismo centro se obtuvieron resultados positivos con el empleo de abonos orgánicos en los cultivos del frijol y el maíz en una rotación (tabla 9.6).
Rendimientos (t/ha) Tratamientos frijol
maiz
P0
0.54 b
9.95 b
P100
1.31 a
11.47 a
Gallinaza
0.93 f
11.51 a
Gallinaza + 50 % de P mineral
1.31 a
11.34 a
Gallinaza + 50 % de P Mineral
1.15 d
11.53 a
Porqueraza
0.92 f
11.45 a
Porqueraza + 50 % de P mineral 1.27 b
11.35 a
Porquerasa + 25 % de P mineral 1.02 e
11.47 a
Cachaza
0.79 g
11.51 a
Cachaza + 50 % de P mineral
1.23 c
11.24 a
Cachaza + 25 % de P mineral
0.92 f
11.51 a
Tabla 9.6. Efectos de la aplicación de abono orgánico sobre el rendimiento del maíz y el frijol (Herrera, Fernández y González, 1997). Letras iguales no difieren estadísticamente para P<0.05
Mayea, Díaz y Dávila (1997) en la Universidad Central de Las Villas estudiaron la sustitución de fertilizantes químicos por compost en varios cultivos (Tabla 5.7) En el pimiento obtuvieron resultados asociados a la menor incidencia de enfermedades.
Tratamiento
Compost (50 t/cab)
Rendimiento (kg/parcela) Ataque (%)
7.22 a
7.22 a
Compost (50 t/cab) + NPK (3 t/cab) 7.07 a
0c
NH4NO3 (4 t/cab)
6.55 a
62 a
Testigo
4.40 b
5b
Tabla 5.7. Rendimiento e incidencia de Cercospora en el pimiento al sustituir NPK y NH4NO3 por compost.
En la papa (tabla 8) obtuvieron resultados de sustitución del fertilizante mineral en una cosecha Díaz, Mayea y Dávila, 1997).
Tubérculos (t/ha) Tratamiento Comerciales No comerciales
NPK 1,5 t/ha
39.68
0.38
NPK 0,75 t/ha + compost 3,7 t/ha
35.14
0.45
NPK 0,50 t/ha + compost 3.7 t/ha
34.90
0.42
Compost 8 t/ha
31.74
0.27
Tabla 9.8. Rendimiento de los tubérculos de papa.
La biotierra y otras modalidades de compost son practicados en la fertilización indirecta de cultivos en gran escala como la papa y las hortalizas. El uso de las alternativas orgánicas de fertilización es el sustento de la fertilidad de los sustratos en el manejo del cultivo organopónico. Las figuras 9 y 10, muestran algunos resultados con el uso de materia orgánica y el humus de lombriz (vermicompost) en un organopónico de la ciudad de Cienfuegos con el cultivo de la lechuga (Socorro y Díaz, 1997). Es necesario señalar que la práctica de la lombricutura es la alternativa de fertilización más extendida y adoptada en el caso del cultivo organopónico en la provincia de Cienfuegos. En esta provincia se han obtenido los mejores indicadores del desarrollo de la agricultura orgánica del país de manera sostenida en los últimos cuatro años. Los resultados con la adición de materia orgánica y humus en diferentes cultivos permitió demostrar el alto potencial de rendimiento en los organopónicos sin el uso de fertilizantes químicos.
Las tablas 9.9, 10 y 11, corresponden a resultados obtenidos en el INIFAT en la Ciudad de La Habana (Carrión, Peña, Companioni, Ojeda, Arcia; INIFAT, 1997). Tabla 5.9. Efecto de sustratos orgánicos sobre la producción de hortalizas (varias especies). Variantes
Kg/m2 1995
75 % Humus + 25 % suelo Humus 100 % 1/3 humus + 1/3 suelo + 1/3 zeolita Compost 100 % 1/3 compost + 1/3 suelo + 1/3 zeolita 75 % Compost + 25 % suelo ES
Kg/m2 1996
12 c 15 b 17 b 16 b 19 a 20 a 1.5 *
19 a 18 ab 18 ab 15 bc 14 bc 13 c 1.94 *
Tabla 9.9. Efecto de sustratos orgánicos sobre la producción de hortalizas (varias especies).
Variante
Kg/m2/año
Con materia orgánica Sin materia orgánica ES Humus a 10 kg/m2 Humus a 3 kg/m2 ES
20 13 1.17 13 9 1.08
Tabla 9.10. Efecto de la materia orgánica y el humus sobre la producción de organopónicos (varias especies).
Dosis (kg/m2)
0 3 6
Tomate Masa promedio del fruto (g) 124 142 141
Frutos/parcela 13 b 15 ab 20 a
Lechuga Rendimiento (kg/m2) 1.6 b 2.2 ab 2.4 a
Rendimiento (kg/m2) 1.9 b 3.6 a 4.0 a
Tabla 9.11. Influencia del estiércol en la producción de tomate y lechuga.
Durante el período 1992 - 1996, se llevó a cabo un programa de investigaciones en el INCA (Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas) con el objetivo de estudiar el comportamiento de diferentes especies de plantas como abonos verdes en las condiciones de Cuba, así como evaluar sus posibilidades para ser utilizadas como sustituto de las necesidades parciales o totales de fertilizantes nitrogenados en los cultivos de la calabaza, papa y malanga. Los resultados fueron positivos con incrementos significativos en los rendimientos y mejora de las propiedades físicas y químicas de los suelos bajo tratamiento (Tabla 9.12)
Especie Sorghum vulgare Crotalaria juncea Canavalia ensiformis Mucuna aterrimun Vigna radiata Lupinus albus
Masa verde (t/ha)
Masa seca (t/ha)
23-88 11-63 9-27 4-20 10-20 0-4
7-22 4,8-17 2.5-6.6 1-4.3 2.5-5.6 0-0.7
N (kg/ha) 100-300 85-300 70-130 30-120 18-94 0-20
P (kg/ha) 13-65 4,5-25 4-31 2-8 2-13 0-4
K (kg/ha) 65-240 53-230 27-147 15-65 23-136 0-15
Tabla 9.12 Aporte de fitomasa y nutrientes de especies de abonos verdes promisorios (García, Treto y Alvarez, 1997).
Tratamientos
Cantidad de frutos Calabaza cuello largo 5.95 b 9.50 a 11.15 a 1.01 ***
Vegetación natural Vigna unguiculata Crotalaria juncea ES
Peso
Calabaza Total cuello corto 6.4 b 13.6 c 7.2 a 19.2 b 13.1 a 29.2 a 0.79 ***
Kg/parcela 17.6 25.4 38.3 1.21
c b a ***
Kg/fruto 1.28 b 1.36 b 1.53 a 0.03***
Tabla 9.13. Efecto de la incorporación de abonos verdes sobre el rendimiento de la calabaza y sus componentes. (García, Treto y Alvarez, 1997).
Las medias con letras iguales en la misma columna difieren a P<0.05 (Test de Duncan). Otros resultados con abonos verdes se pueden apreciar en las tablas 9.14 y 15
Tratamiento Con Canavalia Sin Canavalia ES
Producción de café cereza (t/ha) N0 7.5 abc 7.0 bc 1.2 *
N50 11.2 a 6.4 c
N100 8.6 abc 7.2 abc
N150 8.8 abc 9.1 abc
N200 N250 6.6 bc 8.2 bc 10.7 ab 7.4 abc
Altura Diámetro (cm) (cm) 142.8 148.5 3.6
98.1 106.2 2.9
N (%) 4.07 2.97 0.08***
Tabla 9.14. Efecto de la combinación fertilizante nitrogenado y Canavalia ensifomis en el crecimiento, producción y contenido de N foliar (Bustamante, Ochoa y Rodríguez, 1997).
Abono verde Testigo Con Mucuna Con Canavalia
Papas/m
Peso promedio del tubéculo (g)
Rendimiento (qq/ha)
Rendimiento
33 38 36
85,2 91,2 88,6
403 595 533
129 282 220
Tabla 9.15. Efecto de los abonos verdes en el comportamiento de la cosecha de papas (Crespo, Fraga y Gil, 1997)
Se estudió el intercalamiento de especies de leguminosas con maíz y la rotación con el cultivo de la papa. En la experiencia se obtuvo como biomasa para la mucuna (Styzolobium aterrimum cv. Semilla Prieta) 14,7 t MS/ha; para la canavalia (Canavalia ensiformis)7.2 t MS/ha y para el tratamiento testigo 7.3 t MS/ha dadas por vegetación expontánea con presencia de escoba amarga, bermudas, bledos, etc. 9.2.2 Alternativas biológicas: los biofertilizantes. La experiencia cubana con el uso de los biofertilizantes, tiene sus antecedentes en la década de los 70 cuando se realizaban los primeros estudios en Cuba sobre microorganismos tales como el Azotobácter chroococcum en el INIFAT (Instituto Nacional de Investigaciones Fundamentales de Agricultura Tropical).
En los últimos 30 años se realizaron numerosos estudios sobre la microflora de los suelos cubanos. Según refiere Martínez (1998), se han organizado colecciones de especies microbianas con características de biofertilizantes a partir de aislamientos realizados en gran número de regiones y suelos del país. Se cuenta con resultados de investigación sobre la selección de las cepas más eficientes y efectivas para cada especie vegetal, mediante estudios quimiotóxicos y pruebas de screening en bandejas. Así mismo han sido creados nuevos medios de cultivo que permiten una rápida multiplicación de las cepas y que incrementan la síntesis de sustancias activas. Se han determinado las tecnologías de fermentación, con los escalados correspondientes, para diferentes especies microbianas. En los primeros años de la presente década, como resultado de la crisis posterior al derrumbe del bloque de países socialistas de Europa, la investigación y aplicación de todo el conocimiento acumulado se intensificó al punto de que se desarrolló una red de fabricación sin nuevas inversiones. En 1990 se trataron las primeras 3 000 ha en las hortalizas. Sólo con el aprovechamiento de las capacidades instaladas para otros fines, entre 1991 y 1996, se logró el beneficio promedio de unas 500 000 ha de diferentes cultivos. La búsqueda de alternativas para la fertilización de los suelos ante la no disponibilidad de fertilizantes minerales, provocó en Cuba un movimiento fuerte en el uso de los biofertilizantes, fundamentalmente entre 1991 - 1995, con la generalización de la aplicación de productos comerciales a base de cepas de Azotobácter chroococcum, a ello sucedió el uso del Azospirillum, la Fosforina, el Rhizobium, el Bradyrhizobium y las micorrizas. Principales resultados con el uso de los biofertilizantes en Cuba: Azotobácter La bacteria Azotobacter chroococcum se encuentra en gran parte de los suelos cubanos en poblaciones de 1 000 a 10 000 células/g de suelo. Con estas poblaciones, según refiere Martínez et. al.(1994), no se puede apreciar la acción benéfica de las bacterias, sin embargo el aumento artificial de las poblaciones a través de la aplicación de biopreparados obtenidos por métodos biotecnológicos, permite obtener poblaciones de hasta 100 000 000 de células/g de suelo después de aplicar el biofertilizante. Las cepas cubanas de Azotobacter son capaces de suministrar el 50 % de las necesidades de nitrógeno de los cultivos en un ciclo, lo cual permite reducir en igual proporción los fertilizantes nitrogenados, fuente de contaminación de las aguas subterráneas y de los frutos agrícolas con nitratos perjudiciales a la salud humana. Las cepas cubanas producen una gran diversidad de sustancias fisiológicamente activas tales como sustancias con actividad reguladora del crecimiento vegetal (actividad auxínica, giberélica y citoquinina), así como concentraciones apreciables de aminoácidos (ácido aspártico, serina, glicina, valina, isoleucina, ácido glutámico, alanina, ornitina, lisina, arginina, treonina, leucina, fenilalanina, prolina, tirosina). Los productos comerciales en medio líquido comercializados en gran escala fueron:
• • •
Biostín (tabaco, tomate, hortalizas, cítricos, yuca, boniato y café). Oniobiostín (cebolla, ajo, col) Azotoriza (arroz, maíz, trigo, otras gramíneas y plátano)
El Biostín fue elaborado a base de una cepa con efectos benéficos en una gran diversidad de cultivos (cepa INIFAT-12), el Oniobiostín a partir de la cepa INIFAT-17 y la Azotoriza de la INIFAT-8 (CEN, 1992). El efecto alcanzado en los vegetales con el uso del azotobacter puede ilustrarse tomando como referencia los resultados obtenidos en el cultivo del tomate por el INIFAT (Martínez, 1996). Efectos: 1. 2.
En los semilleros se obtiene un aumento de la población de plántulas entre un 30 - 40 %. Se acorta el período en el semillero entre 7 y 10 días, lo cual se atribuye a la influencia de las sustancias activas del crecimiento que son producto del metabolismo bacteriano. La altura de las plántulas es mayor en un 30 %, el diámetro del tallo lo es en un 40 %, el número de hojas en un
3. 4. 5. 6.
20 %, la longitud de las raíces en un 2,2 % y la masa seca de las plantas completas es mayor en un 52 %. La cantidad de flores por plantas es mayor en los campos tratados. La fructificación de las plantas que fueron tratadas ocurre más temprano y la cantidad de frutos por planta fue superior en 35 % en la época de siembra normal y en un 60 % en las siembras fuera de época. Se obtuvo un incremento promedio de rendimiento del 38 % en la época normal y del 60 % fuera de época. La calidad comercial de los frutos fue superior. En la época normal se obtuvo entre un 82 - 85 % de frutos de primera calidad en las áreas tratadas y sólo un 65 - 70 % en las no tratadas.
La relación beneficio costo promedio obtenida experimentalmente con estos productos oscila entre 30 y 50. Otros estudios realizados en el INIVIT (Instituto Nacional de Investigaciones de Viandas Tropicales) con el uso combinado del Azotobacter y otros biofertilizantes, han sido reportados con un efecto favorable para las viandas y hortalizas, con incrementos significativos de los rendimientos (Ruiz, 1995) Las recomendaciones del empleo del azotobacter son específicas para cada cultivo pero sus dosis oscilan entre los 20 a los 40 l/ha. En los últimos años el uso del azotobácter ha disminuido, lo cual se atribuye a algunos inconvenientes de la formulación en medio líquido, fundamentalmente en lo que se refiere a la conservación del producto y a la demanda de una disciplina tecnológica - productiva por los agricultores que no está arraigada culturalmente para el uso de los medios biológicos en general. Además el proceso de transformación agraria que ocurre actualmente en el país, que comenzó desde 1993 con la creación de las UBPC (Unidades Básicas de Producción Cooperativa) a partir de la granja estatal, la entrega de tierras en usufructo, entre otras transformaciones institucionales, han provocado la no intervención del estado en la toma de decisiones tecnológicas en esas áreas y en cuanto a la planificación de la producción agrícola la cual está más sujeta a las decisiones de las cooperativas y entidades productivas. Las instituciones de investigación del país trabajan en la formulación del producto en medio sólido y con soluciones más viables para su uso por el agricultor.
Lugar
Superficie (ha)
Batabanó
Siembras en época normal Testigo
1.50
Quivicán
Variantes
Batabanó
3.20
Quivicán
2.60
7.40
Tratada Testigo
2.00
Rendimientos (t/ha)
10.50 8.20
Tratada Siembras fuera de época Testigo
11.20 5.0
Tratada Testigo
7.90 5.20
Tratada
8.50
Tabla 9.16. Algunos resultados que fueron obtenidos con el tomate en dos épocas y localidades de la provincia de La Habana (Empresas de producción).
Variante
Clon de yuca CMC-40 31.5 28.9 35.5
100 % de N 50 % de N %0 % N + BIOSTÍN
Clon
Señorita 32.9 28.6 37.6
Yabú 8 25.0 18.7 33.7
CEMSA 78-354 35.9 25.5 41.3
Tabla 9.17. Efectos de la aplicación de BIOSTÍN sobre el rendimiento de la yuca y boniato (t/ha).
Variante
Rendimiento banano 42.19 44.77 37.97 41.83 34.50 36.90
100 % N 100 % N + Azotoriza 70 % N 70 % N + Azotoriza 50 % N %0 % N + Azotoriza
plátano 23.84 27.74 20.48 23.08 15.09 18.06
Tabla 9.18. Efecto de la aplicación de diferentes dosis de fertilizantes nitrogenados en combinación con AZOTORIZA sobre bananas y plátano (Cavendish Gigante y Burro CEMSA).
Tratamiento
Rendimiento
50 % N + 40 l/ha Biostín 50 % N + 25 l/ha Biostín 100 % N 50 % N
Toronja (Grape Fruit) 73.00 70.00 66.50 57.90
Naranjo 46.00 38.89 36.25 27.90
Tabla 9.19 Efecto de la aplicación del BIOSTÍN sobre el rendimiento en cítricos.
Fosforina.
La eficiencia en el uso del fertilizante fosfórico, aplicado al suelo, oscila entre el 10 y e 25 %, es decir, que la cantidad utilizada por las plantas representa sólo una pequeña parte del fósforo total presente en el suelo, ya que una gran proporción se encuentra en formas no utilizables (Paul y Clark, 1989). Muchos microorganismos, incluyendo bacterias, hongos y actinomicetos, son capaces de solubilizar el fósforo inorgánico. En Cuba se han obtenido biopreparados en base a una mezcla de microorganismos aislados de los suelos del país y seleccionados por su alta eficiencia solubilizadora y por su capacidad para establecerse en la zona rizosférica de una gran cantidad de cultivos agrícolas. Estos biopreparados se aplican sobre suelos con altos contenidos de fósforo total y bajas disponibilidades de fósforo asimilable, en cultivos de yuca, boniato, viveros y plantaciones de café y cítricos, en los que permite reducir, según los resultados experimentales obtenidos, entre el 50 y el 80 % de las necesidades de fertilizante fosfórico. Las aplicaciones de fosforina permiten el incremento de los rendimientos agrícolas y también tienen la capacidad de aportar sustancias biológicamente activas en la zona rizosférica de las plantas. Biofertilizantes a base de Rhizobium y Bradyrhizobium. En lo que se refiere a la fijación simbiótica de Nitrógeno, en Cuba se utilizan cepas nativas de Rhizobium que son específicas para frijol, caupí, maní y otras leguminosas, así como cepas de Bradyrhizobium para soya y otras leguminosas forrajeras. Las distintas cepas empleadas pueden sustituir hasta el 80 % de las necesidades de nitrógeno de estos cultivos, en los cuales la inoculación es una operación de rutina dada la facilidad del tratamiento, es decir la inoculación de la semilla antes de la siembra con una pasta elaborada con el Rhizobium en formulación sólida. Micorrizas. En Cuba se viene trabajando desde hace varios años en las micorrizas. El Instituto de Ecología y Sistemática aisló y estudió una gran cantidad de cepas de los suelos cubanos, liberándose los materiales de partida para el fomento del biofertilizante en el país. Actualmente se dispone de la tecnología para la producción de distintos tipos de Zeofert y se trabaja para perfeccionar su producción y conservación. Existe todo un programa de investigación extensión para ello y la práctica de la inoculación en los viveros forestales, frutales y de café se encuentra generalizada. Los resultados con el uso de los biofertilizantes por separado evolucionaron rápidamente hacia los estudios de la combinación de ellos con cada vez menores dosis de fertilizantes minerales. Existen múltiples resultados de investigación y extensión conducidas por las principales instituciones del país en este sentido (tablas 5.20 y 21).
Cultivos
Arroz
Biofertilizantes
Micorrizas (Glomus fasciculatum; Glomus manihotis)
Dosis (kg/ha)
Rendto (t/ha)
Incremento
10
Primavera Primavera
1
5.6-6.2
2-3.2
Frío
Frío 1-2.6 2-7.6
Azospirillum brasilensis
Yuca
Micorrizas (Glomus manihotis)
50
7.1-8.5 13-25
maní
Azospirillum brasilensis Micorrizas (Glomus fasciculatum; Glomus manihotis)
2 5
1-1.6
0.2-1
frijol
Rhizobium Micorrizas (Glomus fasciculatum; Glomus manihotis)
5
1-1.2
0.25
Rizobium Micorrizas (Glomus fasciculatum; Glomus manihotis)
5
3.5-5.5
0.6-1
Pseudomonas cepacia Zanahoria Micorrizas (Glomus fasciculatum; Glomus manihotis)
1
23-32
5-13
15-22
4-10
7.4-15
0.3-10
maíz
0.5
0.5
0.2
2
Azospirillum brasilensis
Tomate
2 Pseudomonas cepacia Micorriza (Glomus manihotis; Glomus 1 mosseae; Glomus fasciculata) Azospirillum lipoferum Azospirillum brasilensis
Ajo
Micorrizas (Glomus fasciculatum; Glomus manihotis) Azospirillum brasilensis
2 2 1 2 2
Pseudomonas cepacia Tabla 9.20 Resultados obtenidos en la biofertilización de diferentes cultivos de interés económico para Cuba. Resultados del INCA (Gómez et. al., 1997)
Tratamiento Testigo M+F M+A A+F M+A+F M + A + F + 50 % NPK M + A + F + 75 % NPK 100 % NPK ES
Minitubérculos (miles/ha)
Rendimiento (t/ha)
Incremento Rdto (%)
125.7 e 320.7 cd 327.4 c 301.9 d 324.2 cd 331.5 c 417.4 a 381.9 b 0.03*
1.3 d 3.7 c 4.4 c 3.8 c 4.6 bc 5.7 b 8.0 a 7.5 a 0.4 *
188 240 197 257 339 522 484
Tabla 9.21 Efecto combinado de la Micorrizas VA, la Fosforina, el Azotobacter y dosis de NPK en el rendimiento y número de minitubérculos de papa para semilla en condiciones de campo. Resultados del INIVIT (Ruiz et al., 1997).
La experiencia cubana ha permitido comprobar que los biofertilizantes, al igual que las alternativas orgánicas y sus combinaciones funcionan para sustitutir los fertilizantes químicos, pero también ha permitido conocer, lo complejo que resulta su empleo en las condiciones de la producción, dado lo imprescindible de la disciplina tecnológica para su empleo y dadas las complejas interacciones que tienen lugar. Basado en el libro: "Modelo Alternativo para la Racionalidad Agrícola" de Alejandro R. Socorro Castro. Capítulo 5: "Manejo Agroecológico de Suelos y Nutrición Vegetal".
