Fuentes de fosfato asociadas a la cachaza y el biofertilizante sobre los microorganismos solubilizadores de fósforo y su contenido en el suelo

Phosphate sources associated with filter cake and biofertilizer on phosphorus solubilizing microorganisms and its content in the soil

M.Cs. Cid N. Silva Campos,^I Dr.C. Renato de Mello Prado,^I Dr.C. Leónides Castellanos González,^II M.Cs. Maikel Abreu Jiménez,^II M.Cs. Leandro Rosatto Moda^I

^IUniversidad Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias, Vía de Acceso Prof. Paulo Donato Castellane s/n, CEP: 14884-900-9, Jaboticabal, SP-Brasil.

^II Centro de Estudios para la Transformación Agraria Sostenible (CETAS), Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Cienfuegos, carretera a Rodas km 4, Cuatro Caminos, CP 59430, Cuba.

RESUMEN

Los suelos de regiones tropicales presentan una elevada adsorción del fósforo, el cual se encuentra poco disponible para las plantas y limita la producción de los cultivos. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de las fuentes de fosfato acidulado y fosfato natural asociadas a la cachaza, no enriquecida y enriquecida con biofertilizante, sobre la población de microorganismos solubilizadores de fosfatos y los tenores de P en el suelo. El experimento se realizó en condiciones controladas a nivel de laboratorio en la Universidad “Carlos Rafael Rodríguez” de Cienfuegos, Cuba. Las unidades experimentales fueron macetas de 0,5 dm³ conteniendo suelo Ferralítico Calcítico. El diseño experimental utilizado fue completamente aleatorizado con arreglo factorial 3x2+1 y tres repeticiones; tres fuentes de fósforo: superfosfato triple, fosfato monoamónico y fosfato natural de Cuba; cachaza no enriquecida y enriquecida con el biofertilizante Azotofos y un tratamiento control (solo suelo). A los 30 y 60 días después de la aplicación de los tratamientos, se evaluaron la cantidad de microorganismos solubilizadores de P, los niveles de P, la materia orgánica y el pH del suelo. La adición de biofertilizante a la cachaza no tuvo ningún efecto en los niveles de P y la materia orgánica del suelo. La aplicación de fósforo en forma de fosfato natural en presencia de cachaza no enriquecida y enriquecida con biofertilizante proporcionó una mayor población de microorganismos e incrementó el nivel de P en el suelo, en relación con las fuentes de fosfato acidulado.

Palabras clave: fertilización orgánica, fósforo, microbiología del suelo, solubilización.

ABSTRACT

Soils from tropical regions have high adsorption of phosphorus, which is hardly available to plants, so limiting crop production. This study was aimed to evaluate the effect of acidulated phosphate and ground rock phosphate sources associated with filter cake, enriched or not with biofertilizer, on the population of phosphate solubilizing microorganisms and P concentration in the soil. The experiment was carried out under laboratory conditions at “Carlos Rafael Rodríguez” University of Cienfuegos, Cuba. Experimental units were pots of 0,5 dm³ containing Luvisol. A completely randomized design with 3x2+1 factorial arrangement and three repetitions was used; also, three phosphorus sources: triple superphosphate, mono-ammonium phosphate and natural phosphate of Cuba; filter cake enriched or not with Azotofos biofertilizer and a control treatment (just soil). The amount of P solubilizing microorganisms, soil P levels, organic matter and soil pH value were assessed at 30 and 60 days after applying treatments. The biofertilizer added to filter cake did not have any effect on P levels and soil organic matter. Phosphorus applied as natural phosphate increased the population of microorganisms and soil P level in presence of filter cake, enriched or not with biofertilizer, in relation to acidulated phosphate sources.

Key words: organic fertilization, phosphorus, soil microbiology, solubilization.

INTRODUCCIÓN

Los suelos de regiones tropicales, con intensa intemperización, presentan elevada adsorción del fósforo (P) en los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, encontrándose poco disponible para las plantas, lo que implica que el P sea uno de los nutrientes que más limita la producción y la longevidad de los cultivos en esas condiciones.

Por lo tanto, una alternativa para aumentar los niveles de P en los suelos sería añadir residuos orgánicos, tales como cachaza asociada con la fertilización fosfatada. La cachaza contiene altas cantidades de P, por lo que puede reducir el uso de fertilizantes minerales (1, 2).

Otro de los beneficios del uso de la cachaza está asociado a la microbiología del suelo, una vez que provoca un aumento de colonias de microorganismos productores de enzimas y ácidos orgánicos responsables de la solubilización de P adsorbido en los suelos (3, 4, 5).

Actualmente, se está difundiendo la aplicación de biofertilizantes asociados con la fertilización. Algunos autores, utilizando productos a base de microorganismos, encontraron mayores niveles de P en el suelo, lo que contribuye a una eficiencia más acentuada de la fertilización fosfatada (6, 7, 8, 9). Sin embargo, otros informaron que esta asociación no se refleja en el aumento de la concentración de P en el suelo (10).

Consecuentemente, es necesario realizar más estudios sobre la solubilización de P asociados a los microorganismos, con el fin de que se establezcan nuevas posibilidades para su aplicación en la agricultura, lo que podrá reflejarse en una mejora de la fertilización fosfatada (4). Hay factores que pueden influir en la eficiencia de la fertilización fosfatada asociada a los biofertilizantes, como por ejemplo, la fuente de P utilizada (fosfato acidulado o natural) y la población de microorganismos implicados en el proceso.

Un aspecto importante sobre el uso eficiente de la fertilización fosfatada orgánico-mineral, sería verificar la hipótesis de que las fuentes convencionales de fósforo, como el fosfato monoamónico (MAP) y el superfosfato triple, comparado con el fosfato natural, asociado a un compuesto orgánico, puede modificar la población de microorganismos del suelo, reflejándose sobre el P disponible. Además, verificar si hay aumento de la actividad de la microbiota del suelo y de la disponibilidad de P cuando se utiliza la cachaza, comparado con la cachaza enriquecida con biofertilizantes conteniendo microorganismos.

Por lo tanto, el objetivo del estudio fue evaluar el efecto de las fuentes de fosfato acidulado y fosfato natural asociadas a la cachaza, con y sin enriquecimiento con biofertilizante, sobre la población de microorganismos solubilizadores de fosfatos y los tenores de P en el suelo.

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se realizó en condiciones controladas, en el laboratorio de química de la Universidad “Carlos Rafael Rodríguez” de Cienfuegos, Cuba, en el periodo de septiembre a noviembre de 2013.

Se utilizaron muestras, recolectadas a la profundidad de 0 a 0,40 m, de un suelo Ferralítico Calcítico (11), que corresponde a un Luvisol (12), cultivado con caña de azúcar en el central azucarero “Carlos Baliño”, provincia Villa Clara, Cuba. Inmediatamente después de la recolección, el suelo se secó al aire, los grumos fueron desmenuzados y tamizados (malla de 4 mm). Seguidamente, se realizó el análisis químico para evaluar la fertilidad y se obtuvieron los siguientes resultados: pH (KCl)= 5,5; materia orgánica= 5,4 %; contenido de P en el suelo (Bray-2)= 21 mg 100 g^-1 de suelo (13).

El diseño experimental utilizado fue completamente aleatorizado, en disposición factorial con tres repeticiones, que corresponden a los siguientes tratamientos: tres fuentes de fósforo (60 mg dm^-3 de P soluble en ácido cítrico a 2 %): superfosfato triple (P₂O₅ soluble= 41 %), MAP (fosfato monoamónico, P₂O₅ soluble= 48 %) y fosfato natural de Cuba (P₂O₅ soluble= 6,5 %; P₂O₅ total= 24,1 %); cachaza enriquecida y no enriquecida con biofertilizante y un tratamiento control (sin tratamiento, solo con suelo). El fosfato natural de Cuba es proveniente de apatitas de origen magmático (granulometría en polvo) del yacimiento de Trinidad de Guedes, Matanzas, Cuba.

Se realizaron evaluaciones en dos momentos: a los 30 y 60 días después de la aplicación de los tratamientos. Cada unidad experimental estaba compuesta por recipientes de plástico con 0,5 dm³ de suelo y los respectivos tratamientos.

Se utilizó la cachaza descompuesta y para su enriquecimiento se adicionó el biofertilizante Azotofos (480 mL kg^-1 de cachaza) conteniendo los microorganismos Pseudomonas fluorescens y Azotobacter fluorescens (10⁸ ufc mL^-1), de acuerdo con la metodología propuesta (14). El biofertilizante se obtuvo en el laboratorio del Instituto de Investigaciones de Suelos y Fertilizantes de Barajagua en Cienfuegos.

Se realizó el análisis químico de la cachaza (15) y se obtuvieron los siguientes resultados, expresados en g kg-1: N= 18; P= 12,1; K= 4,3; Ca= 96,4; Mg= 10,2; S= 3,4, mientras que la microbiológica^A presentó los siguientes resultados: 2,5x10² ufc g^-1 de microorganismos solubilizadores de fósforo. La dosis de cachaza fue de 25 t ha^-1 en base seca (12,5 g dm^-3 de suelo).

En todos los tratamientos se aplicó, de manera uniforme, el nitrógeno (200 mg dm^-3) en forma de urea (44 % de N) y el potasio (150 mg dm-³) en forma de cloruro de potasio (60 % de K₂O). Durante todo el experimento se realizaron riegos frecuentes, manteniendo la humedad del suelo próxima a la capacidad de campo.

A los 30 y 60 días después del inicio del experimento, se recogieron muestras de suelo de cada recipiente (0,5 dm³), para la determinación de la materia orgánica, el pH y los niveles de P en el suelo (Bray-2) (13); además, se cuantificaron los microorganismos solubilizadores de fosfato. Las muestras recolectadas se colocaron en bolsas de nylon, protegidas de la luz y mantenidas en cajas térmicas hasta su llegada al laboratorio; seguidamente, se tamizaron (malla de 2 mm), ajustando la humedad a 60-70 % de la capacidad de campo, se envasaron en bolsas de plástico con apertura para la ventilación y después se mantuvieron en cámara fría (4 ºC).

Para la cuantificación de los microorganismos solubilizadores de fosfato, se utilizó el medio de cultivo de Pykoskaia^A. Las placas fueron incubadas a temperatura de 30 ºC, por 96 horas y el conteo de los microorganismos se realizó con un contador de colonias.

Los datos de microorganismos solubilizadores de fosfato fueron transformados en logaritmo (Log. X).

Para comparar las medias de los tratamientos se utilizó la prueba de Tukey (P<0,05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se encontró interacción entre las fuentes de P y la cachaza para los microorganismos solubilizadores de fósforo (MSF) a los 30 y 60 días (Tabla I). La aplicación de cachaza, independientemente del enriquecimiento o no con biofertilizante, generó colonias más grandes de MSF en comparación con el tratamiento control.

En presencia de la cachaza enriquecida con biofertilizante a los 30 días, el fosfato monoamónico incrementó el número de MSF, en relación a las demás fuentes de P y a los 60 días no se verificaron diferencias entre las fuentes de fosfato monoamónico y fosfato de roca; sin embargo, en ambas fuentes hubo incremento de las MSF con respecto al uso del superfosfato triple (Tabla II). En tanto, cuando solo se aplicó cachaza (sin enriquecimiento con biofertilizante), el mayor número de MSF se obtuvo con la adición de fosfato de roca cubana a los 30 y 60 días.

El uso del biofertilizante aumentó la población de MSF en el suelo con la aplicación de la fuente de fosfato monoamónico. Estos resultados pueden estar relacionados con las características químicas de ese fertilizante, ya que presenta nitrógeno en su composición, además de su solubilidad y la interacción con los microorganismos presentes en el biofertilizante, pues esos son factores que influyen en la eficiencia de la fertilización fosfatada asociada a la adición de microorganismos (16).

Para las demás fuentes de P no se verificó ningún efecto sobre la cantidad de MSF entre los tratamientos con o sin enriquecimiento del biofertilizante. Un resultado semejante ha sido obtenido por otros autores (10).

El hecho de que la adición del biofertilizante en la cachaza no haya incrementado significativamente el número de MSF en la mayoría de las fuentes de P, puede atribuirse a la alta cantidad de microorganismos en la composición de la cachaza (2,5x102 ufc g^-1).

Para el tenor de P, la materia orgánica y el valor de pH en el suelo no se verificaron efectos de la interacción entre las fuentes de P y la cachaza, a los 30 y 60 días después de la aplicación de los tratamientos (Tabla III).

Aunque el uso de la fuente de fosfato monoamónico haya mostrado cantidades más altas de MSF en relación con otras fuentes de P (Tabla II), fue la aplicación del fosfato de roca la que proporcionó un nivel más alto de P en el suelo, correspondiendo a 98 % y 94 % a los 30 días y 99 % y 91 % a los 60 días, en relación con la aplicación de superfosfato triple y fosfato monoamónico, respectivamente (Tabla III).

Los resultados pueden ser atribuidos al efecto combinado de dos elementos principales; primeramente, a la presencia de P insoluble en la roca fosfatada, que con la adición de los microorganismos contenidos en la cachaza y en el biofertilizante, se favorece la solubilización, incrementando así los niveles de P en el suelo. Los mecanismos implicados en la solubilización del fosfato son la producción de ácidos orgánicos y el aumento de la acción enzimática, lo cual es atribuido a la actividad de los microorganismos (3, 4, 5).

Por otra parte, con el extractor (Bray-2) de P utilizado en el trabajo, ya que por este método (13) se extrae el complejo de cationes combinados con el fósforo, así puede ser extraído el P de la fuente de fosfato de roca, que tiene ese elemento unido con AI y Ca (17, 18); por lo tanto, se supone que el extractor determinó el P disponible y una parte no disponible de la roca fosfatada.

Los resultados están de acuerdo con otros estudios que verificaron una mayor recuperación del P aplicado en el suelo con el uso del mismo extractor (17).

El fosfato de roca presenta una solubilización lenta en el suelo. Sin embargo, cuando este se aplica asociado a la adición de materia orgánica y biofertilizantes, puede ser una fuente alternativa a los fertilizantes fosfatados solubles; varios estudios han comprobado la eficacia de esta fuente en el suministro del P al vegetal (6, 19).

Para el nivel de materia orgánica del suelo, no hubo efectos significativos entre las fuentes de P, a los 30 y 60 días (Tabla III). Sin embargo, el valor de pH del suelo se incrementó con la aplicación de la roca fosfatada en comparación a las demás fuentes.

Con la adición del biofertilizante a la cachaza no se verificaron efectos en los niveles de P y materia orgánica del suelo, en ambos periodos evaluados (30 y 60 días). Estos resultados son semejantes a los encontrados en otros estudios (10).

El enriquecimiento de la cachaza con biofertilizantes proporcionó disminución de los valores de pH en el suelo a los 30 y 60 días; similares resultados han sido encontrados por otros autores, que atribuyeron este hecho a la producción de ácidos orgánicos por los microorganismos (6).

Se observa que agronómicamente la variación del pH (hasta 0,2) del suelo en razón de los tratamientos fue relativamente pequeña; por lo tanto, no es importante para explicar los resultados.

En ambos periodos evaluados, la adición de la cachaza (enriquecida o no con biofertilizante) promovió el incremento en las colonias de MSF, los niveles de P, la materia orgánica y el valor de pH del suelo, en relación al control. Los resultados evidencian los beneficios de la cachaza para la mejoría de la calidad química y biológica del suelo.

CONCLUSIÓN

La aplicación de fósforo en forma de fosfato natural en presencia de cachaza, con o sin enriquecimiento con biofertilizante, proporcionó una mayor población de microorganismos e incrementó el nivel de P en el suelo en relación con las fuentes de fosfato acidulado.

AGRADECIMIENTOS

Al programa de cooperación internacional de la CAPES/MES, por la concesión de la beca de estudios al primer autor.

Nota al pie

^A Martínez, R. V.; López, M.; Brossard, F. M.; Tejeda, G. G.; Pereira, A. H.; Parra, Z. C.; Rodríguez, S. J. y Alba, A. Procedimientos para el estudio y fabricación de Biofertilizantes bacterianos. Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, Maracay, Venezuela, 2006, p. 88.

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Recibido: 30 de enero de 2015
Aceptado: 18 de abril de 2015

M.Cs. Cid N. Silva Campos, Universidad Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias, Vía de Acceso Prof. Paulo Donato Castellane s/n, CEP: 14884-900-9, Jaboticabal, SP-Brasil. Email: cidncampos@yahoo.com.br