Artículos de Investigación Científica y Tecnológica

MACROFAUNA EDÁFICA EN CULTIVO DE MAÍZ (Zea mays) BIOFERTILIZADOS CON LODOS DE CERDO, (PEROTE-MÉXICO)

Rico Carrillo, Roberto Emiliano; Cardona Castaño, Juan Camilo; Cuautle García, Lucero Montserrat; Rosas Acevedo, Ana Yolanda

Roberto Emiliano Rico Carrillo

Universidad Autónoma de Guerrero México

Juan Camilo Cardona Castaño

Universidad Santo Tomás Colombia

Lucero Montserrat Cuautle García

Universidad Autónoma de Puebla México

Ana Yolanda Rosas Acevedo

Universidad Autónoma de Guerrero México

Revista de la Facultad de Ciencias Agropecuarias

Universidad de La Amazonia, Colombia

ISSN: 1692-9454

ISSN-e: 2539-178X

Periodicidad: Semestral

vol. 14, núm. 1, 2022

rcagropecuarias@uniamazonia.edu.co

Recepción: 15 Diciembre 2021

Aprobación: 27 Diciembre 2021

URL: http://portal.amelica.org/ameli/journal/513/51327735132773004/

Modelo de publicación sin fines de lucro para conservar la naturaleza académica y abierta de la comunicación científica

ePub generado a partir de XML JATS4R

Resumen: Antecedentes: los biofertilizantes de lodos de cerdo albergan una gran cantidad de macrofauna edáfica, facilitando los procesos de descomposición de materia orgánica. La aplicación de dichos fertilizantes en el cultivo de maíz, (Zea mays L.), son una fuente alternativa de abono. Objetivo: identificar la presencia de macrofauna edáfica en suelos fertilizados con lodos derivados porcinos, Perote (México). Metodología: cuantitativa, usando un diseño experimental. En el trabajo

de campo usaron 6 trampas “Pitfall”, distribuidas al azar en un área de 800 m² de cultivos de

maíz (Zea mays L.) dividida en 12 parcelas previamente fertilizadas con dosis de lodos de porcinos. Posteriormente, se recolectaron los insectos dentro de las trampas para la identificación.

La información fue analizada en el software BioDiversity Pro con índices de Shannon y Simpson.

Resultados: se encontraron 904 invertebrados, los insectos tuvieron una representación del 97,

1 % y arácnida 2,9 %. De acuerdo con el índice de Shannon (C) fue bajo en diversidad, para el índice de Simpson (D) no hubo cambios significativos del compuesto al nivel de diversidad de macrofauna. Conclusiones: dentro del estudio no hubo presencia de miriápodos, los niveles de diversidad fueron bajos, sin embargo, la trampa 2 presentó mayor un índice (C), alcanzando 0.847. La trampa ubicada en la parcela 3 tuvo índice (S), 9.6.

Palabras clave: macrofauna, edafofauna, biofertilizantes, cultivos de maíz .

Abstract: Background: swine sludge bio fertilizers harbor a large amount of edaphic macro fauna, which facilitates the decomposition of organic matter. The application of these fertilizers in the corn crop (Zea mays L.), are an alternative source of fertilizer. Objective: to identify the presence of edaphic macro fauna in soils fertilized with porcine derived sludge, Perote (Mexico). Methodology: quan-titative, using an experimental design. In the fieldwork, he used 6 “Pitfall” traps, randomly distribu-ted in an area of 800 m² of corn (Zea mays L.) crops divided into 12 plots previously fertilized with doses of pig sludge. Later, the insects were collected inside the traps for identification. Shannon and Simpson analyzed the information in the BioDiversity Pro software, with indices. Results: 904 invertebrates were found; insects had a representation of 97.1% and arachnids 2.9%. According to the Shannon index (C), it was low in diversity and for the Simpson index (D), and there were no significant changes of the compound at the level of macrofauna diversity. Conclusions: within the study there was no presence of myriapods, the levels of diversity were low, however, trap 2 had a higher index (C), reaching 0.847. The trap located in plot 3 had index (S), 9.6.

Keywords: Macrofauna, Edafofauna, Biofertilizers, Corn crops.

Introducción

Los biofertilizantes son medidas amigables con el ambiente y una forma sostenible dentro de la seguridad alimentaria. Actualmente, la fertilidad de los suelos está en juego por el uso de agroquímicos, los cuales causan esterilización, erosión y pérdida de la fauna asociada al recurso edáfico. Sin embargo, nuevas formas de subsanar dichos daños están surgiendo en la actualidad, por ejemplo: la experimentación, el uso e implementación de biofertilizantes que garantizan cierto equilibrio del recurso suelo y evitan daños sistémicos, así como disminuyen el compromiso de la seguridad alimentaria (Ocaña et al., 2010; Ayala y Castro, 2018).

Dentro de los biofertlizantes que han aparecido se encuentran aquellos derivados del estiércol de cerdo que se puede aprovechar en diversos cultivos y que contribuyen a la aparición de macrofauna edáfica. Esto constituye una solución alternativa para paliar la erosión, la desecación y la pérdida de nutrimentos que son indispensables para el crecimiento vegetativo al garantizar un mayor rendimiento del agrosistema (Barahona et al., 2021).

El municipio de Perote, Veracruz (México), tiene un modelo de producción agropecuario basado en la porcicultura, con un millón de cabezas de cerdo anuales que pueden generar suficiente materia orgánica para ser empleada como alternativa experimental en la creación de biofertilizantes de bajo coste y fácil aplicación en el sector rural. Dicho residuo sirve como biofertilizante para cultivos y facilita la recuperación del suelo después de la cosecha pues provee un sustrato rico y mineralizado para continuar con el sistema productivo. Además, es una solución mitigativa por las presiones antropogénicas que el modelo productivo ocasiona a lo largo del tiempo (Brown, 2001; Bayacenla et al., 2021).

La investigación identificó la presencia de macrofauna edáfica en suelos fertilizados con lodos de estiércol de porcino en Perote, Veracruz (México). Con base en lo antes planteado, los lodos de estiércol de porcinos son importantes para el recurso edáfico, porque permiten tener mayor diversidad en el crecimiento de la macrofauna, desarrollo vegetativo y presencia de saprófitos básicos

en la descomposición de materia orgánica y control de la desmineralización del suelo. Esto evita el

uso de agroquímicos y sus derivados y permite tener suelos aptos para cultivos (Brito et al., 2015;

Chávez et al., 2020).

Asimismo, la investigación detectó que el aprovechamiento de los lodos de estiércol de porcinos contribuye a la recuperación del suelo, porque aumenta la presencia de organismos descomponedores e invertebrados que están asociados a suelos fértiles, lo que proporciona sustentabilidad a

procesos agroecológicos, encaminados a la conservación del suelo (Menezes et al., 2009; Schlatter

et al., 2020).

Los lodos de porcinos al descomponerse aumentan el nitrógeno, fósforo y biomoléculas funcionales indispensables para tener suelos de calidad que proveen de sustratos a las plantas, especialmente cultivos de maíz, donde los nutrimentos son indispensables para el desarrollo vegetativo.

Esto se debe a que los lodos tienen funciones que interactúan con el medio ecológico, es decir: la

macrofauna en el suelo. Las funciones pueden ser directas e indirectas: las indirectas, proporcionan

el aumento de las sustancias orgánicas al suelo; las directas, están asociadas al crecimiento de la

planta, dado que al nivel radicular puede absorber mayores cantidades de nutrientes (Silva et al.,

2007; Cabrera, 2012; Garandilla et al., 2016).

La investigación fue importante porque, desde un método experimental, se aproxima a la relación que tienen el uso de lodos de porcinos con la presencia de macrofauna edáfica que contribuye a la conservación del suelo cultivado con maíz. Además, se experimenta con un fertilizante alternativo de bajo costo derivado de un proceso productivo aprovechándolo para la reutilización dentro del sistema agroecológico del maíz -cultivo importante en las economías campesinas-, y que permite reemplazar el uso de agroquímicos. También, amplía el espectro de soluciones de residuos orgánicos por medio de la economía circular, dado que se transforma un subproducto derivado de una

cadena productiva en un componente importante para el suelo, sirviéndose de solución en la fertilización del cultivo de maíz (Zea mays), en el municipio de Perote, México. Finalmente, con la

investigación se cumple el objetivo de identificar la presencia de macrofauna edáfica en cultivos de maíz (Zea mays), biofertilizados con lodos de cerdo en el Municipio de Perote, (Veracruz, México).

Fundamentación teórica.

La importancia de la macrofauna del suelo permite la preservación, conservación y fertilidad edafológica, además, los procesos biológicos de regulación y la producción agrícola son necesarios

dentro de la seguridad alimentaria, el desarrollo rural y la producción del agro (Mendoza, 2014;

Moreno et al., 2020; Machado et al., 2021).

Cabe mencionar que los invertebrados para los productores de agrosistemas son catalogados como plagas y reciben mucha atención dado que representan enormes gastos de millones de dólares anuales por los daños económicos durante el proceso vegetativo, por esta razón, los agricultores e investigadores usan agroquímicos para erradicarlos. Sin embargo, sin los invertebrados no habría beneficios y ningún proceso agrícola sería eficiente (Morales et al., 2021). De ahí que, conservar la fauna del suelo resulta un desafío dentro del medio productivo, porque sin ellos las condiciones edafológicas se perderían, afectando otros procesos tales como: la polinización, la dinámica de la red trófica dentro y fuera del equilibrio del agrosistema (Pérez et al., 2001; Perdomo et al., 2016).

Basadas en lo anterior, las investigaciones sobre macrofauna edáfica centran sus esfuerzos en analizar la importancia de los biofertilizantes de lodos derivados y la reutilización de compuestos químicos de origen orgánico que se puedan degradar de forma rápida y segura, los cuales conducen a la

mejora de las condiciones físicas, químicas y sobre todo las condiciones biológicas del suelo al favorecer la aparición de macrofauna (Mateo et al., 2020; Nicosia et al., 2020; Morales et al., 2021).

Dentro de esos biofertilizantes se encuentran los derivados del estiércol de porcinos, estos administrados en suelos, una vez aplicados, contribuyen al mejoramiento de dicho recurso al evitar el

uso de agroquímicos que erosionan, desertifican el recurso edáfico y resulta impropio para el crecimiento vegetal, (Sánchez y Reinés, 2001; Gandarillas et al., 2016; Bayancela et al., 2021).

Por otra parte, el uso de estiércol de cerdo para producción de biofertilizantes es una alternativa experimental para enfrentar problemas de la agricultura contemporánea. Esto sucede en un momento

donde es importante cuidar los recursos naturales y el entorno. Al mismo tiempo, permite sentar

un precedente de información científica para posteriores investigaciones donde la materia orgánica

puede ser transformada en favor de procesos sustentables, amigables con el ambiente y el recurso

suelo (Mateo et al., 2019; Ribeiro et al.,2021).

METODOLOGÍA

El estudio fue cuantitativo de tipo experimental; se usaron lodos derivados de lagunas de tratamientos de excretas porcinas de una organización porcícola del municipio de Perote, Veracruz.

El caso de estudio fue un cultivo de maíz (Zea mays L.), ubicado a las afueras del municipio de

Perote, estado de Veracruz- México, con un área de 800 m². Esta fue dividida en 12 parcelas de las

cuales 9 fueron muestreales y 3 sirvieron de testigo. Se aplicó el biofertilizante producto de lodos

de excretas de porcinos en las nueve parcelas y a las tres parcelas testigo no se le aplicó dicho compuesto, pues sirvieron para comparar si se generaban cambios en la macrofauna existente en ellas

y la relación con la dosis administrada del compuesto en las nueve parcelas previamente escogidas

(Hernández et al., 2019).

● Dosis mínima de administración: 20 ml del compuesto en las parcelas 3, 4 y 8 con testigo en la 12 sin administración del compuesto. ● Dosis media de administración: 60 ml del compuesto en las parcelas 1, 7 y 9 con testigo en la 11 sin administración del compuesto. ● Dosis máxima de administración: 120 ml del compuesto en las parcelas 5, 6 y 10 con testigo en la 2 sin suministración del compuesto.

Tipo de muestreo

Aleatorio simple: de forma aleatoria se colocaron 6 trampas tipo Pitfall en las parcelas de maíz.

Figura 1. Parcelas con respectivas dosis administradas del compuesto y trampasFigura 1. Parcelas con respectivas dosis administradas del compuesto y trampas Figura 1. Parcelas con respectivas dosis administradas del compuesto y trampas.

Figura 1
Parcelas con respectivas dosis administradas del compuesto y trampas

Figura 1. Parcelas con respectivas dosis administradas del compuesto y trampas

Tipo de trampa: Pitfall, a la cual se le aplicó cebo de sardinas en estado de putrefacción, anticoagulante, miel y alimento para gatos y perros, posteriormente se pusieron en las parcelas escogidas

al azar. Se hizo un agujero para insertar la trampa en el suelo y se puso un techo para proteger el

punto en cual fue instalada la trampa. Las trampas se revisaron todos los días durante 10 días.

Figura 2
a Trampas Pitfall elaboradas con botellas pet tomado y modificado para este proyecto de Pérez et al 2007 b Techos para trampas Pitfall elaborados con materiales reutilizados

Figura 2. a) Trampas Pitfall: elaboradas con botellas pet (tomado y modificado para este proyecto de Pérez, et. al., 2007). b) Techos para trampas Pitfall, elaborados con materiales reutilizados.

Recolección de especímenes

Los ejemplares recolectados fueron preservados en frascos de plástico convencional con alcohol etílico al 70% debidamente rotulado con fecha, número de trampa y número de ejemplares capturados. La identificación taxonómica se realizó en Perote, Veracruz, utilizando un microscopio

estereoscópico VELAB modelo VE-S1 con un aumento de 4X, pinzas pequeñas, alcohol al 70%,

tela malla, además de manuales para identificación en campo de acuerdo con clave morfológica,

cajas de Petri, con un catálogo de macrofauna edáfica y manuales de identificación de macrofauna

de otras regiones (Zumbado y Azofeifa, 2018).

Procesamiento de información

Se elaboró una base de datos en Microsoft Excel, con los organismos encontrados en cada trampa. Se evaluó la diversidad de órdenes y familias dentro de cada una de las áreas y por repetición

del muestreo (diversidad). De este modo, se determinó la abundancia y riqueza de especies por el

número de familias. Con el software BioDiversity Pro, una vez realizada la primera recolecta de

ejemplares, fueron reinsertadas las trampas Pitfall en sus respectivas áreas asignadas y se repitió

dos veces su colocación, extracción y procedimientos, teniendo así un total de tres muestreos con

dichas trampas sobre la metodología antes descrita.

Análisis de la información: Estadística

descriptiva y aplicación de pruebas de Biodiversidad, Simpson (D) y Shannon (C).

Área de estudio

Perote, se ubica en la parte central del estado de Veracruz a 51 km de la capital Xalapa-Enríquez, tiene una población de 77.500 habitantes y una pobreza moderada del 10%, una matriz económica que se basa en el comercio de materias primas (DataMéxico, 2021).

Figura 3
Área de estudio Fuente autor Datos obtenidos de CONABIO httpwwwconabiogobmxinformacionmetadatagisdestdv250k_2gwxml_xsldbmetadata xslfgdc_htmlxsl&_indentno

Figura 3. Área de estudio. Fuente autor. Datos obtenidos de CONABIO http://www.conabio.gob.mx/informacion/metadata/gis/destdv250k_2gw.xml?_xsl=/db/metadata/ xsl/fgdc_html.xsl&_indent=no

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Comparado con los estudios de Hoffmann et al., (2018); Machado et al., (2021), los cuales arroja-ron elevados niveles de diversidad según prueba H ́. El presente estudio difirió de lo propuesto por los autores, pues el índice de Shannon arrojó un valor bajo de diversidad al nivel de las familias en las unidades muestreadas como se puede apreciar en la tabla 1 y la figura 4

Figura 4. Índice de Shannon H ́

Con base en lo anterior, tabla y gráfica, se infiere que las unidades muestrales que presentaron ma-yor diversidad fueron la trampa dos en la parcela siete, con dosis media del compuesto derivado del estiércol de cerdo, seguido de la trampa seis con dosis mínima en la parcela 3 del biofertilizante. La baja y heterogénea diversidad puede deberse a cambios sistemáticos en el suelo; los efectos ambientales del inadecuado uso y sobreexplotación del recurso edáfico. Dichos impactos ambientales que sufre el recurso edáfico, asociados a cambios graduales en las labores agrícolas, son el resultado de la baja recuperación e impiden el aumento de macrofauna edáfica. Por otra parte, como el biofertilizante constituye una solución de mitigación ambiental es posible que la dosis administrada no haya sido suficiente para remediar el efecto antrópico que dejan los altos niveles de sobrexplotación del suelo para la producción de maíz (Zea mays). De acuerdo con Villalobos et al. (2000) y Morales et al. (2014) el estudio de dominancia tuvo mejor perspectiva pues se encontraron niveles muy altos de macrofauna edáfica en cultivo de maíz (Zea mays). En dicho estudio se usó biofertilizante derivado de lodos porcinos. En contraste, para la presente investigación, los resultados fueron dispares con resultados tendientes a una dominancia baja en la investigación. Por otra parte, en cuanto a la dominancia con índice de Simpson arrojó los siguientes resultados: en la trampa tres, parcela nueve, se alcanzó un índice moderado de 0.34 con el uso de una dosis media del compuesto; la trampa seis, ubicada en parcela tres, tuvo un rango 0.18, es decir, dosis mínima del compuesto, lo cual es un resultado poco significativo. Sin embargo, se relaciona la cantidad del compuesto de biofertilizante en las parcelas tres y nueve con el aumento de presencia de macrofauna edáfica. (Ver figura 5 y Tabla 2.)

Figura 5. Índice de SimpsonDentro del estudio, la distribución de la macrofauna edáfica fue tipo agregada. Lo que indica, en algunas parcelas del cultivo de maíz, la existencia de condiciones moderadas, tal vez, aportadas por el biofertilizante derivado de lodos de cerdo que contribuye a potencializar la condición fisicoquí-mica del recurso edáfico para el cultivo de maíz (Ver figura 6 y tabla 3).

Figura 6. Distribución de familias

No hubo cambios significativos de presencia de macrofauna en las parcelas fertilizadas con el compuesto derivado de lodo de cerdo como lo demostró el índice H ́. Esto quiere decir que la diver-sidad de invertebrados edáficos fue igual y sin variaciones de acuerdo con las dosis administradas del biofertilizante; no obstante, tanto la dosis mínima, como la media y la máxima no generaron cambios con respecto a las unidades testigos contrastadas (Ver figura 6).

Figura 7. Relación entre las parcelas muestreadas con la dosis de biofertilizante

RECOMENDACIONES

Es importante investigar la capacidad de resiliencia que los suelos poseen en el área de estudio. Es fundamental determinar la causa de la baja diversidad biológica que tienen los suelos en la zona de estudio del municipio de Perote, Veracruz.Se propone hacer nuevos ensayos experimentales con lodos de cerdo para usarse en forma de en-mienda al suelo.Se sugiere que se hagan estudios de la relación desarrollo vegetativo con la composición y estruc-tura fisicoquímica del suelo en el área tratada

CONCLUSIONES

No se relaciona el crecimiento de la fauna edáfica en suelos fertilizados con el uso de lodos de derivados de porcinos en el cultivo de maíz (Zea mays L.) dado que no presentaron cambios signi-ficativos en la presencia de macrofauna con la muestra testigo.La familia con más representantes de la especie fue Xylomyidae (Ver Tabla 3).Tanto los índices de Shannon y Simpson, arrojaron bajos niveles en diversidad de macrofauna.Los parámetros de dosificación del compuesto administrado en el cultivo de maíz no tienen rela-ción con la diversidad y abundancia de los organismos invertebrados encontrados en los puntos muestreales

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