Evaluación de potencialidades de las hojas de Ateje como alternativa de fertilización orgánica en agroecosistemas

Evaluation of potentialities of the leaves of Codia collococa as an alternative of organic fertilization in agroesystems

Eduardo Job Hongolo Chanja
Universidad de Pinar del Río Hermanos Saíz Montes de Oca, Cuba
María Teresa Martínez Echevarría
Universidad de Pinar del Río Hermanos Saíz Montes de Oca, Cuba
Mariol Morejón García
Universidad de Pinar del Río Hermanos Saíz Montes de Oca, Cuba

Avances

Instituto de Información Científica y Tecnológica, Cuba

ISSN: 1562-3297

ISSN-e: 1562-3297

Periodicidad: Trimestral

vol. 22, núm. 4, 2020

avances@ciget.vega.inf.cu

Recepción: 18 Junio 2020

Aprobación: 03 Septiembre 2020



Resumen: En dos fincas de las Cooperativas de producción y servicios del municipio Pinar del Río; Roberto Amaran y Fructuoso Rodríguez durante un año a intervalos de 15 días en el período de enero a marzo del 2019 se realizó una investigación con el objetivo de evaluar las hojas de la especie Cordia collococca para la fertilización orgánica de los suelos a partir de la estimación de la producción del área y la evaluación de los macronutrientes. Se utilizó la prueba de Levene para la igualdad de varianza y análisis de varianza ANOVA, con criterio de selección de los árboles a investigar, el nivel de diferencia del área foliar m2 de los árboles seleccionados fue (0,983; p>0.05). Las hojas recolectadas se llevaron al laboratorio de la Universidad de Pinar del Río, las fracciones separadas fueron secadas a 700C hasta llegar a peso constante, mediante la estimación peso seco de cada repetición, en el agroecosistema Fructuoso Rodríguez las hojas de la especie Cordia collococca aportaron el mayor % de materia seca (79 %). Se representó la tasa relativa de descomposición quincenal al suelo por un modelo exponencial simple, el modelo presentó buen ajuste con un R2 confiable igual a 0,504, finalmente se determinó la calidad de la hojas donde se encontraron valores con bajas concentraciones de lignina (7,12) y la disponibilidad de los macronutrientes se comportó en el orden siguiente (P>N>K>Mg>Ca), este resultado permitió establecer el estado nutricional de esta especie para evaluar su efectividad en los programas de fertilización de los suelos.

Palabras clave: área foliar, Cordia collococca, hojas, lignina, macronutrientes, peso seco.

Abstract: In two farms of the production and service cooperatives of the municipality of Pinar del Rio, Roberto Amaran and Fructuoso Rodríguez during a year at intervals of 15days in the period from January to March 2019 an investigation was carried out, with the objective of evaluating of the species of leaves Cordia collococca to know its potentialities from the estimation of the production of the area and the evaluation of the macronutrients. Levene´s test was used for equality of avariance and analysis of variance, with the selection criteria of the treesto investigate, the level of difference of the leaf are m2 of the selected trees was (0,983;p>0.05). The collected leaves were taken to the laboratory of the University of Pinar del Rio, the separated fractions were dried at 700C until reaching constant weight, by estimating the dry weight of each repetition, in the Fructuoso Rodríguez the leaves of the Cordia collococa species contributed the highest percentage of dry matter (79 %). The biweekly relative decomposition rate to the ground was represented by a simple exponential. The model presented a good fin with a reliable R2 equal to 0,504. Finally, the quality of the leaf was determined where values with low lignin concentrations were found (7, 12), and the availability of macronutrients behaved in the following order: P>N>K>Mg>Ca. this result allowed establishing the nutritional status of this species to evaluate its effectiveness in soil fertilization.

Keywords: leaf area, leaves, Cordia collococca, lignin, macronutrients, dry weight.

INTRODUCCIÓN

La descomposición de la biomasa es uno de los procesos importantes que ocurren en los bosques, por su transformación en nutrientes y su disponibilidad en el suelo (Álvarez et al., 2014). En la producción y descomposición de la hojarasca las variables climáticas han sido identificadas como factores de incidencia que modifican la composición de las especies y el contenido nutricional de la hojarasca.

Los cambios microclimáticos son los efectos más importantes que ocurren en las tasas iníciales de descomposición de la hojarasca ocasionados por la reducción en el dosel de los árboles ya los contenidos de nutrientes (Fuentes et al., 2018).

Para González et al. (2016) uno de los principales problemas asociados al manejo de la nutrición de plantaciones forestales en regiones tropicales es encontrar el mejor método de diagnóstico para determinar los factores que en mayor medida limitan su productividad. Uno de dichos métodos podría ser el análisis de tejidos vegetales, en el cual deben ser considerados aspectos como las diferentes metodologías de extracción, la definición del tejido a muestrear y la selección de los árboles, entre otros.

El efecto de las prácticas de manejo silvicultural que pueden determinar la variación de la concentración de los diferentes elementos en el follaje, tales como el número de árboles por parcela, la variación natural entre los árboles individuales de la plantación, la poda, el raleo, el control de malezas, la sanidad del rodal, las quemas y la adición de enmiendas como fertilizantes y cal (Aryal et al., 2015).

Otros estudios consideran otros aspectos; por ejemplo, López et al. (2013) estudian la variación de producción de biomasa, acumulación de nutrimentos y producción de residuos en bosques nativos de más de 60 años, bosques secundarios de más de 30 años y plantaciones forestales de Puerto Rico y agrupan sus datos siguiendo un criterio geológico.

La calidad de la hojarasca varía notablemente entre especies perennes y caducas en trabajos citados por Álvarez (2014), se compararon las características de material vegetal hojas procedentes de especies perennifolias y caducifolias encontrándose mayor cantidad de macronutrientes Ca; K y Mg en las especies caducifolias.

Por otro lado, las especies caducifolias se deshacen de la mayor parte de sus hojas durante el otoño con la finalidad de reducir la demanda de carbono y agua durante el invierno, y a su vez están muy relacionadas con las temperaturas y las precipitaciones por lo que una especie caducifolia ubicada en una misma región con diferentes regímenes climáticos puede mostrar diferencia en la cantidad de hojas desechas y en la composición química.

Los árboles en crecimientos renuevan sus partes a través de la caída de hojas, flores, frutos, corteza, etc.

A la sumatoria de los detritos vegetales aéreos aportados al suelo durante un período de tiempo, expresados en peso seco se le define como producción de hojarasca, la cual representa una de las vías de entradas de nutrientes y materia orgánica al suelo (Alemán et al. (2016).

Las estimaciones de producción de hojarascas usualmente abarcan el uso de cestas o trampas de hojarascas distribuidas en el sotobosque con el objetivo de recolectar hojarascas por lo menos en un año, para obtener una estimación aérea.

Generalmente la producción de hojarasca ha sido relacionada con los cambios fenológicos de la especie y con la periodicidad de la defoliación, fenómenos que dependen de las condiciones y la fisiología de la especie, aunque pueden influir los fenómenos edáficos también (Aryal et al., 2015).

La especie Cordia collococca carece de estudios fenológicos, lo cual limita comprender el funcionamiento regenerativo de esta planta y con ello la posibilidad de un manejo adecuado que permita estimar la producción de hojarasca de un área determinado y el aporte nutricional de las mismas. Por lo tanto, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo recolectar hojas de C. collococca para la fertilización orgánica de los suelos a partir de la estimación de la producción del área y la evaluación de los macronutrientes.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en dos fincas de las Cooperativas de producción y servicios (CPA) del municipio Pinar del Río; Roberto Amaran y Fructuoso Rodríguez durante un año a intervalos de 15 días en el período de enero a marzo del 2019. Durante el año el promedio de las variables climáticas osciló de la siguiente manera: humedad relativa de 78.2 %, precipitación de 1,462 mm, temperatura máxima 26,5 °C , temperatura mínima de 22,4 °C y los vientos de 14,4 km/h sobre el nivel del mar 61,00 m. En la Tabla 1 se muestran los datos climáticos que prevalecieron durante el proceso de recolección de las hojas de la especie Cordia collococca.

Tabla 1. Datos climáticos que prevalecieron durante el proceso de descomposición.
Tabla 1. Datos climáticos que prevalecieron durante el proceso de             descomposición.

En la Tabla 2 se muestran la caracterización los suelos de las fincas objeto de investigación teniendo en cuenta la clasificación (Hernández et al., 2015).

Tabla 2. Caracterización edáfica de las fincas objeto de la investigación.
Tabla 2. Caracterización edáfica de las fincas objeto de la investigación.
Hernández et al. (2015). Leyenda: *Cooperativa de Producción Agropecuaria.

Para realizar el experimento se tuvo en cuenta la variable área foliar (m2), a partir de esta variable se seleccionaron los árboles de la especie C. collococca, está metodología se utilizó para medir de forma rápida y no destructiva (Cetina et al., 1998).

Esta variable fue evaluada por un método que se denominó volumen foliar aparente (VFA) (Cetina et al., 1998) consistió en medir la altura y el ancho de la copa, luego multiplicada por un factor de cobertura. Se consideró la ecuación del volumen de un cilindro: V= Ah; A= r2p donde V=volumen del cilindro, en este caso (densidad aparente); A= área del cilindro (diámetro de la copa) y h= altura del cilindro (altura de la copa), finalmente se estimó mediante el producto del área de la base de la copa por la altura de copa y por un factor de densidad aparente (que es un factor de cobertura del follaje con respecto al cilindro que forma la copa).

La densidad aparente se cuantificó en forma visual, de acuerdo con la abundancia del follaje, con una escala de 0 a 10, esta escala correspondió a los valores entre 0 y 100 % de follaje en la copa respectivamente.

Para determinar la producción de hojarasca se emplearon trampas de recolección de hojarasca. Se utilizó la metodología de Huechacona (2016). Las bolsas se confeccionaron de saco yute de se tuvo en cuenta las propiedades físicas del material, aislantes, baja conductividad térmica y moderada retención de la humedad, se coció a un circulo, el cual se elaboró con el Bambusoideae (bambú) de 80 cm de diámetro (0,5026 m2 de área), se colocó dentro de estacas elaboradas del mismo material a una altura de 80 cm sobre la superficie del terreno, se situaron cuatro trampa por cada árbol seleccionado (Figura 1). Los datos se expresan en kilogramos de materia seca ha–1día–1 para cada colecta.

Figura 1. Bolsas para la recolección de hojas de la especie Cordia collococca
Figura 1. Bolsas para la recolección de hojas de la especie Cordia collococca
Elaboración propia.

La totalidad de la colecta del material depositado en cada trampa se realizó durante un año a intervalos de 15 días en el período de enero a marzo del 2019, teniendo en cuenta la fenología de la especie Cordia collococca. Las muestras recolectadas fueron depositadas en bolsas de nylon (1mm) y llevadas al laboratorio de la Universidad de Pinar del Río para su procesamiento. Una vez en el laboratorio se mezclaron las hojas de las trampas de cada árbol, se pesaron 100 gramos de hojas y se midieron con una regla para separar las fracciones gruesas y finas. Finalmente se utilizaron 30 g de fracciones gruesas por cada muestra.

Posteriormente las fracciones separadas fueron secadas a 700 °C hasta llegar a peso constante (Huechacona, 2016). El peso seco por cada componente de la fracción se registró por medio de una balanza analítica de precisión. Se utilizó regresión lineal múltiple para relacionar el volumen de la copa con la producción de hojarasca, para este análisis se promediaron todos los valores de los días comprendidos en la colecta.

Se utilizó la metodología de Farfán y Urrego (2007) para determinar la descomposición de la hojas de la especie Cordia collococca, a partir de evaluar la pérdida de peso correspondiente a cada tiempo de degradación y expresar el porcentaje de peso de la materia seca remanente (porcentaje peso seco- % PR); estimándose mediante el cociente del peso seco de cada repetición remanente en la estufa (Xt), sobre el peso seco del material inicial de la estufa (X0). Se define la ecuación:

PR (%) = Xt/X0*100 [1]

Donde:

PR (%) = Proporción del peso del residuo.

Xt = Peso seco en el tiempo t (días).

X0 = Peso seco inicial.

El proceso de descomposición de las hojas de la especie Cordia collococca, se describió mediante la función lineal propuesta por Olson en 1963, utilizando los datos obtenidos de la pérdida de peso seco.

Modelo exponencial simple del orden (ecuación):

Y = Y0e-kt [2]

Donde:

Y = Porcentje de peso seco remanente.

Y0 = Porcentaje de peso seco inicial.

e = Base de logaritmo natural.

t= Tiempo.

k = Tasa relativa de descomposición mensual o constante de velocidad de descomposición del residuo.

Finalmente la muestra de hojas de la especie C. collococca, se envasó en un frasco de cristal con cierre hermético y se almacenó a temperatura ambiente, hasta su análisis, luego de realizar análisis foliar a 30 g de muestra para determinar la calidad de la hoja, se le determinó N, P, K, Ca y Mg en base seca, según las técnicas de la AOAC (1965). Se analizaron las fracciones de lignina según Van Soest y Wine (1968) y se determinó la concentración de nutrientes en la muestra seca a peso constante de las hojas de la especie.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La similitud de los resultados del área foliar (m2) permitió la selección de los árboles para la investigación (Tabla 3).

Tabla 3. Resultados de la variable Área foliar.
Tabla 3. Resultados de la variable Área foliar.
Elaboración propia. Leyenda: RA = Finca Roberto Amarán, FR = Finca Fructuoso Rodríguez

Aunque visualmente se observó que los árboles de la muestra son semejantes entre sí, la prueba estadística de hipótesis nula confirmó que no todas las medidas de las muestras de árboles seleccionados son iguales (Tabla 4).

Tabla 4. Resumen de prueba de hipótesis.
Tabla 4. Resumen de prueba de hipótesis.
Elaboración propia.

Posteriormente la decisión de rechazar la hipótesis nula implicó que no todas las medidas de las muestras de los árboles seleccionados son iguales para un nivel de significancia * = P < 0,05, sin embargo, la prueba de Levene para la igualdad de varianza, indicó que la probabilidad asociada al estadístico Levene es = P >0.05 por lo que se supone que las varianzas son semejantes como se aprecia en la (Figura 2).

Figura 2. Medias de los grupos para
intervalo de confianza * = P < 0,05.
Figura 2. Medias de los grupos para intervalo de confianza * = P < 0,05.
Elaboración propia.

Los resultados de las medias de los grupos que se evaluaron indicaron que la metodología usada es apropiada para la selección de árboles, por otro lado constituyen métodos adecuados de diagnósticos para la determinación de la productividad de las especies forestales, protegiendo las mismas de métodos destructivos, según Alvarado (2012).

Por otro lado, se establecieron relaciones entre las variables definidas para la producción de hojas de árboles de la especie C. collococca (Tabla 5).

Tabla 5. relación entre las variables definidas.
Tabla 5. relación entre las variables definidas.
Elaboración propia. Leyenda: La correlación es significativa al nivel ** = P < 0,01 (bilateral).

La correlación es significante al nivel * = P < 0,05 (bilateral).

Se apreciaron interrelaciones significativas, expresándose el valor cuantitativo de cada una de las variables, sin embargo, al aplicar la correlación de Pearson entre el porcentaje de peso de la materia seca remanente de hojas de árboles de la especie C. collococca y las variables peso seco inicial y peso seco en el tiempo t (días), se evidenció una dependencia negativa en la primera recolección para ambos agroecosistemas, siendo estadísticamente significativa (P<0,01) para el agroecosistema Fructuoso Rodríguez, mientras que para la segunda recolección existe una correlación positiva estadísticamente (P<0,01).

Los análisis estadísticos realizados indicaron que existe una correlación entre las dos variables (porciento y días) perfectamente lineal y directa de tal manera que un cambio en una variable permite predecir el cambio en la otra.

Mientras que, el proceso de descomposición de las hojas de la especie C. collococca es proporcional al contenido de materia orgánica y a la tasa relativa de descomposición o de transferencia quincenal al suelo, cuantitativamente las descomposiciones de las hojas se cuantificaron en un 79 % para Fructuoso Rodríguez y un 76 % para Roberto Amaran con un coeficiente de variación entre 0,11 y 0,15.

La fenología de la especie Cordia collococca y las condiciones climáticas son variables que influyeron considerablemente en el comportamiento de los resultados de los agroecosistemas evaluados. En la Fructuoso Rodríguez existió un adelanto en el proceso de defoliación total, similar a la literatura consultada por Martínez (2019), mientras que en la Roberto Amaran los resultados corresponden a la fenología citada por Roig (1988).

Sin embargo, existe un coeficiente de variación pequeño en relación a los datos de las condiciones climáticas (Tabla 1), las cuales influyeron en las diferencias que existieron para el peso seco en el tiempo t (días) de los agroecosistemas evaluados, con una incidencia positiva para el microclima establecido en el agroecosistema Fructuoso Rodríguez.

Finalmente, en el modelo aplicado exponencial simple, se observaron las tasas relativas de descomposición (Tabla 6).

Tabla 6. Valores estimados de la tasa de descomposición quincenal.
Tabla 6. Valores estimados de la tasa de descomposición quincenal.
Elaboración propia.

Según Farfán y Urrego (2007), la tasa de descomposición puede fluctuar entre 0,1 por día de muy rápida descomposición a 0,00001 para residuos de muy lenta degradación, por los valores estimados se puede considerar que las hojas de la especie Cordia collococca, en ambos agroecosistemas el tiempo requerido para la descomposición de la fracción foliar de 76 % y 79 % fue de 1.5.

La tasa de descomposición (constante K) durante el tiempo evaluado fue diferente en los agroecosistemas de estudios, la variación más significativa fue en el período del 10 de febrero al 24 de febrero con un tiempo requerido para la descomposición de la fracción foliar entre 35 y 65 %.

Estudios de la descomposición de las hojas en especies arbóreas como la A. acumita mostraron valores similares a la descomposición de las hojas de la especie C. collococca), según Gaspar et al. (2015), los resultados de esta especie sugieren la conveniencia de concentrar los esfuerzos iníciales en la utilización de la especie, por su aportación de materia orgánica y nutrimentos a través de la descomposición de sus hojas.

El modelo propuesto tiene buen ajuste estadístico en términos del coeficiente de determinación y el error medio cuadrático, es estadísticamente igual a la mayoría de los modelos tradicionales. Por otro lado, el valor de R2 es bajo (0,505) pero tiene predictores estadísticamente significativos por lo que se pueden tener conclusiones importantes acerca de la asociación entre los cambios en los valores de los predictores y los cambios en el valor de respuesta independiente del R2 en general el modelo se ajusta a los datos.

En el análisis químico se encontraron bajas concentraciones de lignina (7,15 % y 7,37 %) en las hojas de la especie (e.g. C. collococca), por lo se puede clasificar según Huechacona (2016), como hojarascas mejorante por tener hojas poco lignificadas y ricas en nitrógeno.

En la (Tabla 7) se muestran la disponibilidad de los macronutrientes, esta se comportó en el orden siguiente: N>P>K>Mg>Ca.

Tabla 7. Macronutrientes de las hojas de la especie Cordia collococca (%)
Tabla 7. Macronutrientes de las hojas de la especie Cordia collococca (%)
Elaboración propia.

Si se comparan los valores obtenidos en los macronutrientes de las hojas de la especie C. collococca con los resultados de estudios realizados por Alvarado (2012), la especie se puede ubicar en el tercer grupo el cual está constituido por 24 especies con valores foliares por elementos que oscilan entre 0,63-4,09 % N, 0,63-2,49 % K, 0,28-1,75 % Ca, 0,20-0,86 % Mg y 0,11-0,26 % P, de manera general, se puede apreciar que los valores obtenidos se encuentran entre los rangos definidos por Alvarado (2012) para este grupo, excepto el potasio.

CONCLUSIONES

El proceso de descomposición quincenal de las hojas de la especie Cordia collococca resultaron ser diferentes en ambos agroecosistemas; las diferencias se centraron en los factores ambientales y en la concentración de la lignina.

El modelo exponencial simple, se ajustó a la descripción de la relación entre el peso inicial y final en la descomposición quincenal de las hojas de la especie Cordia collococca.

Las hojas de la especie Cordia collococca presentaron elementos nutritivos almacenados en los residuos vegetales, de manera que pueden ser alternativas de los programas de fertilización orgánica de los suelos para favorecer la sincronía entre los procesos de nutrientes fácilmente disponibles y el contenido de humus del suelo de los agroecosistemas que posean dicha especie.

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