Efecto de la aplicación de vinazas en las
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1. g de suelo incubado durante 1 hora umoles de INTF g por hora Trasar et al 2003 Los resultados se sometieron a an lisis de varianza Andeva con una probabilidad P lt 0 05 para evaluar el efecto de los trata mientos y edades del cultivo de ma z en las propiedades del suelo antes mencionadas Los promedios se compararon por las pruebas de Tukey Duncan y DMS Cuadro1 Caracterizaci n qu mica de la vinaza Propiedades Vinaza 25 pH 1 1 4 5 kg m N 0 007 P205 0 002 K20 34 04 CaO 3 41 MgO 9 61 SO3 0 27 B20 0 01 Fe203 0 45 MnO 0 03 CuO 0 004 ZnO 0 009 Na 2 23 Fuente Centro de Investigaci n de Agricultura Tropical CIAT Resultados y discusi n Caracter sticas f sicas de los suelos Los suelos presentaron una textura franco arcillosa Cuadro 2 En el T4 el suelo Entic Dystropept present una disminuci n signi ficativa en la densidad aparente al finalizar el ensayo con respecto a los valores inicia les 75 25 lo que increment la porosidad 53 5 P lt 0 05 en el mismo tratamiento siendo este comportamiento v lido para el resto de tratamientos la tendencia de estas dos variables est estrechamente relaciona da lo que favorece la circulaci n del aire y la infiltraci n del agua que se drena por la fuerza de gravedad y favorece el desarrollo de las raices Primavesi 1987 Narro 1994 El an lisis de varianza mostr diferen cias altamente significativas en el ndice de2. 211 ACTA AGRON MICA 59 2 2010 p 211 217 Introducci n Las vinazas son un subproducto derivado de la industria azucarera cuya composici n depende de la variedad y el estado de madu raci n de la ca a a la cosecha el sustrato el tipo y la eficiencia de fermentaci n y destila ci n Garc a y Rojas 2006 Las vinazas producidas en el Valle del Cauca Colombia se caracterizan por pre sentar pH cido y elevados contenidos de carbono org nico potasio calcio magnesio azufre y concentraci n electrol tica Por su alto contenido de potasio son una alterna tiva utilizada como enmienda para corregir problemas de salinidad en el suelo Subiros y Molina 1992 No obstante por su elevada DBO demanda bioqu mica de ox geno po seen un alto potencial contaminante en los cuerpos de agua La producci n excesiva de vinaza como subproducto de la industria azucarera ha creado la necesidad de investigar las ventajas y los perjuicios que su uso puede generar tanto en las propiedades qu micas y f sicas de los suelos como en la contaminaci n de estos y de las aguas subterr neas Entre los indicadores de cambio se encuentran las en zimas que indican las reacciones bioqu micas y son sensibles a los cambios generados por las pr cticas de manejo agron mico Cer n y Melgarejo 2005 Yoshioka 2005 Bola os et al 2006 Las deshidrogenasas act an en la degra daci n de la materia org nica y son indica dores import
3. Yoshioka I 2005 Actividad de fosfatasas cida y alcalina en un suelo cultivado con pl tano Musa AAB en tres sistemas de manejo Tesis de maestr a Universidad Nacional de Colombia sede Palmira 99 p 217
4. 0 05 en el Entic dystropept que en el Fluventic haplustoll que present valores bajos Los resultados mostraron que los cambios que se generan como producto de la aplicaci n de vinazas son diferentes para ambos tipo de suelo Palabras clave Vinaza enmiendas org nicas actividad enzim tica Typic Argiudoll Fluventic Haplustoll propiedades fisicoqu micas Zea mays L Abstract The effect of vinasse application was assessed on physical properties and dehydrogenases activity in Entic Dystropept and Fluventic Haplustoll of Valle del Cauca Colombia To meet the requirements of K in sweet corn Zea mays L six treatments were used T1 100 of K as vinasse T2 100 of K with KCl T3 50 of K as vinasse and KCl T4 75 of K with vinasse and 25 of K as KCl T5 absolute control without plants T6 control plus plants arranged in a completely randomized design with five replications In Dystropept Entic bulk density decreased and consequently the total porosity increased while the opposite happened in Haplustoll Fluventic The dehydrogenase activity was significantly higher P lt 0 05 in the Dystropept Entic than in Haplustoll Fluventic presenting low values The results showed that the changes that are generated as a result of the application of vinasse are different for each type of soil Key words Organic admendement enzymatic activity vinasse Typic Argiudoll Fluventic Haplustoll chemicophysical properties Zea mays L
5. de muestreo Figura 1 o E Entic Dystropept 5 7 Fluventic Haplustoll pa Z vo 34 jo 2 2 l E T a ji a T 1 7 ji E 0 10 38 76 Figura 1 Actividad de las deshidrogenasas en los suelos a trav s del tiempo experimental 214 EFECTO DE LA APLICACI N DE VINAZAS EN SUELOS CULTIVADOS CON MA Z DULCE Para los tratamientos en el suelo Entic Dystropept el T3 50 50 0 38 umoles de INTF g por hora disminuy significativamente la actividad enzim tica en comparaci n con los testigos T5 suelo 1 25 umoles de INTF g por hora y T6 con planta m s 1 24 umoles de INTF g por hora 76 d d s todos los tra tamientos presentaron diferencias P lt 0 05 en comparaci n con los tratamientos testigo Figura 2 En el suelo Fluventic Haplustoll se presentaron diferencias P lt 0 05 a 38 y 76 d d s en relaci n con el testigo suelo T5 1 9 umoles de INTF g por hora En esta ltima edad s lo la aplicaci n de KC1 disminuy significativamente las deshidrogenasas 0 8 umoles de INTF g por hora Figura 3 moles de INTF g h Los resultados obtenidos en este estudio muestran los efectos de la actividad de las deshidrogenasas sobre las propiedades f sicas de los suelos lo cual es explicable debido a la propiedad oxido reductasa de estas enzimas Coyne 2000 En el suelo Fluventic Haplustoll se pre sent un deterioro en algunas propiedades f sicas que pueden ser en cierta medid
6. estabilidad de los agregados que fue mayor al finalizar el ensayo El di metro prome dio present diferencias significativas entre muestreos con tendencia a disminuir la es tabilidad estructural del suelo SCSS 1990 A pesar de ello en el ltimo muestreo no se presentaron diferencias entre tratamientos para todas las variables evaluadas esto quiz por efecto del desarrollo del cultivo la reorganizaci n de las part culas de suelo y la degradaci n de la vinaza En el suelo Fluventic Haplustoll Cua dro 3 la densidad aparente al finalizar del ensayo increment P lt 0 05 en todos los tratamientos en especial con 100 vinaza T1 En el muestreo final el T3 50 50 la D A fue menor P lt 0 05 en comparaci n con Cuadro 2 Cambios en las propiedades fisicas de un suelo Entic Dystropept por efecto de la aplicaci n de vinaza y KCl Par metro Testigo Fuentes de K y proporci n vinaza KCl aplicada sin K KCI Vinaza 50 50 75 25 Densidad aparente g cm 1 39a 1 21 b 1 23 b 1 24b 1 20 b Textura Franco arcillosa Arcilla 33 01 31 76 33 76 34 76 31 76 Limo 29 7 34 00 28 00 28 80 28 00 Arena 37 3 34 20 38 20 36 40 40 20 Estabilidad de agregados Tamiz 10 63 82 33 40 46 30 35 90 36 70 Tamiz 20 10 41 16 60 17 50 17 70 16 80 Tamiz 35 7 82 20 10 14 20 15 20 16 20 Tamiz 60 5 40 10 10 7 63 8 90 8 29 Tamiz lt 60 13 49 19 80 14 50 22 20 22 70 ndice de estabilidad 0 30 a 0 93 b 0 66 b 0 72 b
7. 0 70 b Di metro ponderado promedio mm 0 95 a 0 68 b 0 84 b 0 70 b 0 71 b Porosidad 46 19 a 53 2 b 52 49 b 53 28 b 53 57 b Valores en una misma fila seguidos de letras diferentes son estad sticamente diferentes P lt 0 05 seg n la prueba de Duncan y Tukey 213 ACTA AGRON MICA 59 2 2010 p 211 217 Cuadro 3 Cambios en las propiedades f sicas de un suelo Fluventic Haplustoll por efecto de la aplicaci n de vinaza y KCl Par metro Testigo Fuentes de K y proporci n vinaza KCl aplicada sin K KCI Vinaza 50 50 75 25 Densidad aparente g cm 1 23 c 1 43 a 1 49 a 1 35 b 1 46 a Textura Franco arcilloso Arcilla 27 76 27 76 28 76 27 76 28 76 Limo 42 3 42 00 42 00 43 00 42 00 Arena 30 24 30 24 29 42 29 24 29 24 Estabilidad de agregados Tamiz 10 5 53 13 30 8 24 6 88 3 30 Tamiz 20 8 95 2 63 17 4 2 56 2 50 Tamiz 35 16 18 10 8 10 90 7 77 11 00 Tamiz 60 17 95 13 3 16 20 13 60 13 60 Tamiz lt 60 51 32 57 00 47 70 69 20 69 70 ndice de estabilidad 0 76 a 0 43 a 0 58 a 0 31a 0 33 a Di metro ponderado promedio mm 0 24a 0 l5Sa 0 20 a 0 17 a 0 13a Porosidad 52 50 c 44 94b 42 54 b 48 01 a 43 55 b Valores en una misma fila seguidos de letras diferentes son estad sticamente diferentes P lt 0 059 seg n la prueba de Duncan y Tukey los dem s tratamientos aunque los valores permanecieron dentro del rango normal 1 1 8 g cm Castro 1998 Narro 1994 no obstan
8. Efecto de la aplicaci n de vinazas en las propiedades f sicas y la actividad de deshidrogenasas en suelos cultivados con ma z dulce Zea mays L Effect of vinasse application on physical properties and dehydrogenases activity in soils under sweet corn Zea mays L cultivation Magda Narv ez Castillo Marina S nchez de Prager Juan Carlos Menj var Flores 1 2 3 Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira Facultad de Ciencias Agropecuarias AA 2372 Palmira Valle del Cauca Colombia mecnarvaezc Apalmira unal edu co msanchezdppalmira unal edu co jemenjivarf gunal edu co Recibido 10 6 2008 Aceptado 14 05 10 Resumen Se evalu el efecto de la aplicaci n de vinazas en algunas propiedades fisicas y en la actividad de las deshidrogenasas en un Entic dystropept y en un Fluventic haplustoll del Valle de Cauca Colombia Para suplir los requerimientos de K del cultivo de ma z dulce Zea mays L se utilizaron seis tratamientos T1 100 de K como vinaza T2 100 de K con KCI T3 50 de K como vinaza y KCI T4 75 de K con vinaza y 25 de K como KCl T5 testigo absoluto sin planta T6 testigo m s planta que fueron dispuestos en un dise o completamente al azar con cinco repeticiones En el Entic dystropept la densidad aparente disminuy y en consecuencia la porosidad total aument mientras que en el Fluventic haplustoll sucedi lo contrario La actividad de las deshidrogenasas fue significativamente mayor P lt
9. a las responsables de la baja actividad enzim ti ca que present este suelo En este sentido Tejada y Gonz lez 2006 encontraron que la degradaci n de la estructura del suelo puede incrementar la densidad aparente y favorecer condiciones anaer bicas que ade m s de disminuir la actividad de la biomasa 4 KCL a Vinaza 4 50 50 gt 75 25 tsgo p tsgo s 0 10 20 30 40 50 60 70 80 D as de desarrollo del cultivo Figura 2 Actividad de deshidrogenasas en el suelo Entic Dystropept durante 78 d as de cultivo umoles de INTF g h w e KCL 3H Vinaza 4 50 50 gt 75 25 AS tsgo p 0 10 20 30 40 50 60 70 80 D as de desarrollo del cultivo Figura 3 Actividad de deshidrogenasas en el suelo Fluventic Haplustoll d as de cultivo a 0 AR _ ETK K lt y tsgo s durante 78 ACTA AGRON MICA 59 2 2010 p 211 217 microbiana afecta el estado metab lico y la producci n de enzimas por las c lulas Ade m s la reducci n de la porosidad significa una distribuci n desigual de los agregados lo que altera la difusi n de ox geno Tate 2002 Al respecto Riffaldi et al 2002 hallaron una correlaci n negativa entre esta enzima y las condiciones deficientes de aireaci n debidas al manejo de los suelos Hern ndez et al 2003 indican que la actividad de esta enzima no s lo depende del tipo de suelo sino tambi n del sistema de cultivo ya que la distribu
10. a que el sustrato disponible no es suficiente para sostener la biomasa o los complejos de la enzima intra celular son degradados por otros microorga nismos que habitan en el suelo 216 La aplicaci n de enmiendas org nicas puede incrementar la actividad de las en zimas excepto cuando contienen metales pesados o compuestos org nicos t xicos en altas concentraciones Acosta y Paolini 2005 Otros factores que afectan los meca nismos de acci n de las deshidrogenasas son la acumulaci n de compuestos xenobi ticos utilizados como pesticidas para combatir pla gas e insectos los que inhiben las poblaciones microbianas en el mediano y largo plazos y ocasionan la degradaci n biol gica del suelo Duah Yentumi y Johnson 1986 Este hecho puede explicar los bajos contenidos de esta enzima para los suelos evaluados de acuerdo con su historia de manejo Entic Dystropept con ma z en rotaci n y Fluventic Haplustoll en monocultivo de ca a Conclusiones e Lareducci n del espacio poroso en el suelo D A gt 1 4 g cm afecta negativamente la actividad de las deshidrogenasas en el tiempo e La actividad de las deshidrogenasas es afectada en forma muy significativa por la edad del cultivo del ma z y por la fuente de potasio sin embargo el efecto de estas variables sobre la respuesta enzim tica tambi n est mediado por las variables que definen las condiciones de aireaci n y movimiento de agua en los suelos Agradecimi
11. antes del metabolismo oxidativo y de la actividad microbiana que ocurre en los suelos Quilchano y Mara n 2002 Por esta raz n en este ensayo fueron selecciona das para evaluar en condiciones controladas el efecto de la vinaza sobre la calidad de los suelos estimada en t rminos de metabolismo oxidativo y su relaci n con los cambios que se generan en algunas propiedades f sicas Materiales y m todos El ensayo se realiz en el invernadero de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira 3 30 45 6 N y 76 18 29 91 O utilizando suelos Entic Dystropept de la ha cienda Miravalle del municipio de Florida 3 18 20 1 N y 70 14 11 O a 1037 m s n m cultivado con ma z en rotaci n y Fluventic Haplustoll de la hacienda Gertrudis del In genio Manuelita 3 35 51 1 N y 76 16 8 9 O a 1049 m s n m cultivado con ca a de az car Los tratamientos T1 100 de K como vinaza T2 100 de K como KCl T3 50 de K como vinaza y KCI T4 75 de K como vinaza y 25 de K como KCI T5 testigo absoluto sin planta T6 Testigo m s planta se dispusieron en un dise o completamente al azar con cinco repeticiones Con ellos se esperaba suplir los requerimiento de potasio del cultivo de ma z dulce Zea mays L esta blecido en recipientes pl sticos con capacidad cada uno de 10 kg de suelo seco al aire y uti lizados como parcelas experimentales Estos suelos fueron disturbados La fertilizac
12. ci n espacial de los microorganismos y la mesofauna asociados con la producci n de enzimas pueden estar parcialmente comprometidos con la distri buci n de los agregados Algunos estudios Jastrow y Miller 1991 Tejada et al 2006 muestran una correlaci n negativa entre la biomasa microbiana y la inestabilidad del suelo En relaci n con la fuente de potasio y la actividad de las deshidrogenasas se ob serv que la aplicaci n de KCI en el suelo Entic Dystropept estimul la actividad de la enzima mientras que en el suelo Fluventic Haplustoll la redujo Pathak y Rao 1998 y Chandra et al 2002 se alan que las bajas concentraciones de KC pueden estimular el crecimiento y la actividad microbiana y que en dosis altas este nutrimento puede resultar t xico para los organismos y las plantas Por otra parte las fuentes de potasio pue den afectar los enzimas Chandra et al 2002 al estudiar el cloruro el sulfato y la vinaza oxidada como fuentes de potasio encontraron que el primero afectaba negativamente los procesos de nitrificaci n y mineralizaci n del carbono en comparaci n con el segundo mientras que la vinaza oxidada incrementa el porcentaje de mineralizaci n de carbono Tejada et al 2006 evaluaron el efecto de la aplicaci n de vinaza fresca y compostada en la producci n de remolacha y hallaron que la actividad enzim tica disminuy Pascua et al 1998 consideran que la muerte de los microorganismos es debida
13. do con su modo de acci n en los suelos Nota T cnica Tecnica a p 3 13 Hern ndez W Rojas J Rivero C Centeno A y Paolini J 2003 Efecto de tres siste mas de labranza de un suelo cultivado con ma z Zea mays L Rev Agron Maracay 29 171 18 Jastrow J D y Miller R M 1991 Methods for assessing the affects of biota on soil structure Agric Ecosyst Environ 34 279 303 Kay B D Da Silva A P y Baldock J A 1997 Sensitivity of soil structure to chan ges in organic carbon content prediction using pedotransfer functions Can J Soil Sci 77 655 667 Malag n D y Montenegro H 1990 Pro piedades f sicas de los suelos Instituto Geogr fico Agust n Codazzi IGAC Bogot 811 p Narro E 1994 F sica de suelos con enfoque agr cola Editorial Trillas M xico p 195 Pascua J A Hernandez C Garcia C y Ayuso M 1998 Enzymatic activities in an arid soil amended with urban organic wastes laboratory experiment Sci Biore sour Technol 64 131 138 Pathak H y Rao D 1998 Carbon and ni trogen mineralization from added organic matter in saline and alkaline soil Soil Biol Biochem 30 695 702 Primavesi A 1987 Manejo ecol gico do Solo 9 edici n 549 p Quilchano C y Mara on T 2002 Dehydro genase activity in Mediterranean forest Soil Biol Fertile Soils 35 102 107 Quintero D 2007 Investigaciones sobre el manejo de las vinazas aplicadas al suel
14. entos Al Programa Uso y Manejo de Suelos y Aguas con nfasis en degradaci n de suelos de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira por el apoyo en el desarrollo de esta investigaci n Referencias Acosta Y y Paolini J 2005 Actividad de la enzima deshidrogenasa en un suelo Calciothids enmendado con residuos org nicos Agron Trop 55 2 217 232 Bola os M Yoshioka I Sanchez de P M e Indupulapati R 2006 Actividad de fos fatasas cida y alcalina en suelo cultivado con pl tano en tres sistemas de manejo Acta Agron mica 55 3 11 14 EFECTO DE LA APLICACI N DE VINAZAS EN SUELOS CULTIVADOS CON MA Z DULCE Castro H 1998 Fundamentos para el co nocimiento y manejo de suelos agricolas Manual t cnico Instituto universitario Juan de Castellanos Tunja p 179 Ceron L y Melgarejo L 2005 Enzimas del suelo Indicadores de salud y calidad Acta Biol Col 10 1 5 17 Coyne M 2000 Microbiolog a del suelo un enfoque exploratorio Editorial Paraninfo Espa a 416 p Chandra S Josh H Pathak M Cjain C y Kalra N 2002 Effect of potassium salts and distillery effluent o carbon mine ralization in soil Sci Bioresour Technol 83 255 257 Duah Yentum S y Jonson D 1986 Changes in soil microflora in response to repeated applications of some pesticides Soil Biol Biochem 8 629 635 Garc a A y Rojas C 2006 Posibilidades de uso de la vinaza en la agricultura de acuer
15. i n b sica consisti en dosis kg ha equivalentes de 250 de K 200 de N y 100 de P considerando una densidad equiva lente de 55 555 plantas ha 0 9 m entre hile ras y 0 2 m entre plantas a una profundidad de siembra de 20 cm y densidades de 1 4 g cm y 1 25 g cm para el Entic Dystropept y el Fluventic Haplustoll respectivamente En total se hicieron cuatro muestreos de suelos 1 al inicio del ensayo antes de la siembra 2 10 d as despu s de la siembra d d s antes de la primera fertilizaci n 3 38 d as del cultivo despu s de la primera fertilizaci n y 4 76 d d s al momento de cosecha La vinaza utilizada en el ensayo provino del Ingenio Providencia present reacci n extremamente cida y altos contenidos de K Ca Mg y Na Cuadro 1 El potasio fue el elemento de mayor concentraci n seguido del magnesio Para el resto de nutrientes las concentraciones fueron bajas Las variables evaluadas fueron densidad aparente textura estabilidad de agregados y porosidad total Malag n y Montenegro 1990 y deshidrogenasas Trasar et al 2003 Los niveles de actividad enzim tica fueron medidos por espectrofotometr a me diante la reducci n del 2 p iodofenil 3 p nitrofenil 5 feniltetrazolio INT para formar iodonitrotetrazolio formaz n INTF Las uni dades de medida de las deshidrogenasas se expresaron en umol g de INTF producido por EFECTO DE LA APLICACI N DE VINAZAS EN SUELOS CULTIVADOS CON MA Z DULCE
16. o Centro de Investigaciones de la Ca a de Colombia Cenica a 20p Riffaldi R Saviozzi A Levi Minz R y Cardelli R 2002 Biochemical properties of Mediterranean soil as affected by long term crop management system Soil Till Res 67 104 114 SCCS Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo 1990 Fundamentos para la inter pretaci n de an lisis de suelos plantas y aguas para riego Publicaci n de la Socie dad Colombiana de la Ciencia del suelo 3 ed Bogot p 323 Subiros J y Molina E 1992 Efecto de la aplicaci n de vinazas en la producci n de ca a de az car y en las caracter sticas qu micas de un Inceptisol de Guanacas te Costa Rica Agron Costarric 16 1 55 60 Tate R L 2002 Microbiology and enzymo logy of carbon and nitrogen cycling En R G Burns and R P Dicks eds Enzymes in the environmental Marcel Dekker Inc Nueva York p 227 248 Tejada M Garcia C Moreno J y Hern n dez M 2007 Application of two beet vi nasse forms in soil restoration Effects on soil properties in an arid environment in southern Spain Agric Ecol Environ 119 289 298 Tejada M y Gonz les J 2006 Effects of two beet vinasse forms on soil physical proper ties and soil loss Catena 68 41 50 Trasar C Gil F y Leir s C 2003 T cnicas de an lisis de par metros bioqu micos en suelos Medida de actividades enzim ticas y biomasa microbiana Mundi Prensa Ma drid 370 p
17. te en el suelo se observaron costras que reflejan problemas de compactaci n del suelo provocando disminuciones en el espa cio poroso lo que incrementa la resistencia a la penetraci n de raices Narro 1994 Tejada et al 2007 Tejada y Gonz lez 2006 y Kay et al 1997 encontraron que la aplicaci n de altas dosis de vinaza incrementan la densidad del suelo lo que es atribuible a la presencia de sodio intercambiable en la vinaza En este estudio el ndice de estabilidad y el di metro promedio ponderado de los agregados no presentaron diferencias signi ficativas entre muestreos ni entre tratamien tos siendo estables durante todo el tiempo experimental Actividad enzim tica de las deshidrogenasas En el an lisis de varianza se encontraron diferencias P lt 0 05 para la actividad enzi m tica siendo m s alta en el suelo Entic Dys tropept entre 0 83 y 3 93 umoles de INTF g por hora que en el Fluventic Haplustoll entre 0 8 y 1 8 umoles de INTF g por hora Durante el desarrollo del cultivo cada suelo present comportamientos diferentes as en el Entic Dystropept inicialmente 0 d d s la actividad de las deshidrogenasas fue baja pero 10 d as despu s increment para finalmente disminuir a los 38 d d s coinci diendo con la poca de floraci n del maiz y permaneciendo as hasta 76 d d s En el suelo Fluventic Haplustoll la actividad de la enzima fue baja y permaneci constante a trav s de las pocas
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