Características de sustratos orgánicos acondicionados con biocarbón. Influencia en la calidad de plantas de Talipariti elatum (Sw.) Fryxell cultivada en tubetes ARTÍCULO ORIGINAL

Características de sustratos orgánicos acondicionados con biocarbón. Influencia en la calidad de plantas de Talipariti elatum (Sw.) Fryxell cultivada en tubetes

Characteristics oforganicsubstrates equippedwithBiocarbon. Influence onQualityPlantsHibiscuselatus(Sw.) FryxellGrown intubotes

Revista Cubana de Ciencias Forestales
Año 2015, Volumen 3, número 1

Marilyn Alonso López1,Yasiel Arteaga Crespo2, Gretel Geada López3, Yudel García Quintana4, Leila Carballo Abreu5, Iris Castillo Martínez6

1Universidad de Pinar del Río, Facultad de Forestal y Agronomía, Calle Martí No. 270, CP: 20100, tel.: 53-048-779363. Correo electrónico: marilyn73@af.upr.edu.cu


RESUMEN

El propósito de esta investigación fue determinar las propiedades físicas de sustratos orgánicos en mezclas con biocarbón como acondicionador y su influencia en la calidad de plantas de Talipariti elatum (Sw.) Fryxell cultivada en tubetes. Para ello se realizó un ensayo experimental, el cual se instaló en una casa de cultivo, ubicada en las áreas del Laboratorio de Suelos perteneciente al Ministerio de la Agricultura, municipio Pinar del Río (22' 25' 21,9'' N; 83' 40' 33,6 E''). Los sustratos independientes empleados fueron cachaza, turba, biocarbón y mezclas volumétricas de cachaza-biocarbón y turba-biocarbón en un experimento completamente aleatorio con nueve tratamientos y diez réplicas. Se demostró la influencia positiva del biocarbón en las propiedades físicas de los sustratos dado por la disminución de la densidad aparente, diámetro medio de partículas y aumento de la retención de humedad de las mezclas en relación con los componentes individuales. El análisis de correspondencia mostró una correlación significativa (p d» 0,05) entre los sustratos y las variables destubetado, estabilidad del cepellón y arquitectura radical. La especie Talipariti elatum (Sw.) Fryxell mostró una respuesta favorable demostrada por sus parámetros morfológicos, donde los más favorables resultaron en los sustratos conformados por cachaza con un ochenta y cincuenta por ciento (C80 y C50), lo que evidenció que estos sustratos proporcionan las mejores características químicas y físicas requeridas para su crecimiento.

Palabras clave: Biocarbón; propiedades químicas; propiedades físicas; sustratos.


ABSTRACT

The purposeof this researchwas to determinethe physical properties oforganic substratesin blends withbiocharas a conditionerand its influence onthe quality ofplantsTaliparitielatum(Sw.) Fryxellgrown intubetes. An experimentaltrial, whichwas installed in agrowing house, located in areas of theSoils Laboratoryof the Ministry ofAgriculture, municipality Pinardel Río (22' 25 `21.9' `N;83' 40; was performed'33.6 E''). Independentsubstrates usedwere straw, peat, biocharand volumetricmixtures ofstraw -biochar and peat-biochar in a completelyrandomized experimentwith ninetreatmentsand tenreplicates. The positive influenceof biochar was demonstrated inthe physical propertiesof the substratesgivenby the decreasein bulk density, average particle diameterandincreasingmoisture retentionof the mixturesin relationto individual components. Correspondence analysisshowed a significantcorrelation (p d»0.05) between the substratesanddestubetadovariables,stabilityof the root ballandradicalarchitecture. The speciesTaliparitielatum(Sw.) Fryxellshoweda favorable responseshown bymorphologicalparameters, wherethe most favorablesubstratesresulted inafilter cakeformed byfifty percentandeighty(C80 andC50), which showed thatthese substratesprovidethe bestchemical and physicalcharacteristics required forgrowth.

Key words: biochar; chemical properties; physical properties; growing media.


 

INTRODUCCIÓN

La política forestal de Cuba contempla en su programa de desarrollo hasta el año 2020 la sustitución en más de un 90 % de la tecnología de vivero forestal tradicional por la de tubetes para producción de plantas (SEF, 2012). Esto hace necesario el empleo de sustratos orgánicos que reúnan propiedades químicas y físicas que garanticen aportes de nutrientes necesarios, así como una fácil operacionalidad en un volumen limitado de los contenedores, lo que exige óptimas propiedades para el crecimiento del material vegetal. Durante los últimos años, el uso de materiales con características capaces de sustituir al suelo en la producción de plantas forestales ha sido muy acelerado, de tal manera que la producción en viveros se hace bajo esquemas de producción donde se utilicen materiales reciclables y con orientación ecológica (Santiago, 2002). La conversión de residuos mediante la pirólisis para obtener biocarbón ha sido ampliamente utilizada como una alternativa de manejo, reduciendo el volumen de residual sólido (Caballero et al., 1997; Koch y Kaminsky, 1993; Yamato et al., 2006). Sin embargo, el uso de biocarbón como sustrato o en mezclas en viveros bajo tecnología de tubetes no ha sido estudiado, así como la influencia en la calidad de plantas.

El objetivo del presente trabajo fue determinar las propiedades físicas de sustratos orgánicos en mezclas con biocarbón como acondicionador y su influencia en la calidad de plantas de Talipariti elatum (Sw.) Fryxell cultivada en tubetes.

 

MATERIAL Y MÉTODO

Para el estudio se utilizaron diferentes sustratos: cachaza, turba y biocarbón, además se emplearon mezclas volumétricas de cachaza-biocarbón y turba-biocarbón (4:1; 1:1; 1:4). La composición de los sustratos. (Tabla 1.)

 

RESULTADOS

Los análisis químicos de los sustratos se realizaron a partir de las normas cubanas para este tipo de análisis (NC-XX 2009), donde se determinó el porcentaje de materia orgánica, contenido de potasio, calcio, sodio, nitrógeno total, pH y conductividad eléctrica. Se determinaron las propiedades físicas a partir de las metodologías de Ansorena (1994), (densidad aparente, densidad real, porosidad total y retención de humedad). Además del diámetro medio de las partículas (Dmp), mediante análisis granulométrico, para la serie de tamices ASTM(ASTM E-29, 1972).

Para los parámetros destubetado, estabilidad estructural del cepellón y arquitectura radical se analizaron niveles del grado de complejidad.(Tabla 2)

Las variables morfométricas utilizadas en el análisis fueron altura, diámetro del cuello de la raíz, peso seco aéreo, peso seco de la raíz principal y peso seco delas raíces finas, sugeridas por Mexal y Landis (1990) y Contardi (1999), como esenciales para el monitoreo de la calidad de las plantas, medidas a los 84 días posteriores a la siembra.

El índice de esbeltez se calculó mediante el cociente de la altura en centímetros entre el diámetro del tallo en el cuello de la raíz en milímetros. La relación parte aérea/raíz se estimó como el cociente entre el peso seco de la parte aérea en gramos y el peso seco de la raíz en gramos. Relación altura parte aérea y masa seca de la parte aérea se obtuvo por la división de la altura por la materia seca de la parte aérea. El Índice de calidad de Dickson a partir de la siguiente ecuación:

Siendo: Pst: peso seco total (g); H: altura (cm); dcr: diámetro del cuello de la raíz (mm); Psa: peso seco aérea (g); Psr: peso seco radical (g)

Se evaluó la dinámica de crecimiento para las variables altura y diámetro cada siete días a partir de los 42 días posteriores a la siembra.

Se realizó un análisis de varianza de clasificación simple y una prueba de comparación de medias de Duncan para un 95 % de probabilidad para las propiedades química y física de los sustratos. Los parámetros destubetado, estabilidad estructural y desarrollo radical se evaluaron a través del análisis de correspondencia. Para el procesamiento de los datos se utilizó el paquete estadístico SPSS ver. 15.0 para Windows.

 

DISCUSIÓN

Los sustratos presentaron diferencias significativas en la mayoría de sus características químicas, con excepción del sodio (Tabla 3).

El pH en todos los sustratos no limita el desarrollo vegetal de acuerdo MINAGRI (1984). En este sentido Taiz y Zeiger (2006), reportan que valores entre 5,5-6,5 incrementan la disponibilidad de elementos nutricionales y Landis et al., (2000), plantean que las especies forestales toleran un intervalo relativamente amplio de valores de pH. Con relación a la conductividad eléctrica los valores se encuentran dentro del intervalo adecuado por Noguera et al., (2003) para el desarrollo vegetal. El biocarbón prácticamente estuvo constituido por materia orgánica lo que sugiere que este podría ser utilizado como un componente activo del sustrato. Fuentes y Oropeza (1996) plantean que la materia orgánica contribuye a la mejora de las propiedades físicas. El contenido de nitrógeno, calcioy potasio resultó menor en turba y mayor en cachaza, las mezclas presentaron valores semejantes a sus componentes mayoritarios. Sin embargo, la composición de sodio fue similar en todos los sustratos.

El análisis de las propiedades físicas de los sustratos (Tabla 4) indicó diferencias significativas.

Se encontró valores medios, en relación con los constituyentes individuales, en las propiedades físicas de las mezclas donde se evidenció influencia del biocarbón en la modificación de las propiedades. Según criterios de Fonteno (1996), aquellos sustratos que tengan una porosidad total en un intervalo de 75 a 85 % reúnen las características adecuadas. Los materiales con mayor porosidad resultaron ser T20 y C20, siendo mayor en T, C y T80. En el caso de T20 y C20, los valores mayores, en relación con T y C, se deben a que mayoritariamente en su composición se encuentra el biocarbón. La retención de humedad según Abad et al., (1999), citado por Guzmán (2003), es adecuada en aquellos sustratos que al menos retengan un 50 % de humedad. Según este criterio, excepto T, los materiales empleados reúnen esta condición. Estos mismos autores consideran la densidad aparente óptima si los valores son menores de 0,2 g mL-1. Ansorena (1994), obtuvo buenos resultados con una densidad aparente por debajo de 0,4 g mL-1. Los sustratos donde la proporción de biocarbón es mayoritaria se encuentran cercanos a este valor. En cuanto a la densidad real los valores se encuentran dentro de los intervalos recomendados por Ansorena (1994).

El análisis de correspondencia mostró una correlación significativa (p d» 0,05) entre los sustratos y las variables destubetado, estabilidad del cepellón y arquitectura radical (Tabla 5), con valores de inercia total mayores que uno.

Se puede apreciar que a un fácil destubetado estuvieron asociados los sustratos T20, T50, C50 y C80; medio a C y T80 y difícil T. (Figura 1)

Se puede apreciar que proporciones de BC del 80 % disminuye la estabilidad del cepellón tanto en turba como en cachaza. Esto a su vez reafirma el uso de biocarbón solo como acondicionador. (Figura 2)

La arquitectura radical resultó buena para la mayoría de los sustratos (Figuras 3 y 4 a, b y c), excepto T que se consideró mala, lo cual indica que la presencia de BC favorece el desarrollo del sistema radical.

El destubetado es una propiedad física asociada al desarrollo radical y las propiedades físicas de los sustratos. Un menor grado de desarrollo del sistema radical puede disminuir la estabilidad del cepellón.

Castillo et al., (2006) en la evaluación de diferentes sustratos compuestos por cachaza como elemento principal en la producción de plantas de Eucaliptus grandis demostraron que las plantas con una mayor colonización de las raíces sobre el sustrato presentan una menor resistencia al destubetado. Estos autores refieren que las variables destubetado, estabilidad del cepellón y arquitectura radical están estrechamente relacionadas entre sí, las cuales se deben tener en cuenta a la hora de estudiar los sustratos, pues del buen comportamiento de ellas depende en gran medida el éxito de la plantación.

Como se aprecia en la (Figura 5), tanto para la altura como el diámetro a partir de los 50 días aparecen los mayores incrementos (el período más activo de crecimiento), y para los 77 días comienzan a estabilizarse los incrementos, lo que pudiera estar indicando menor disponibilidad de nutrientes y espacio para continuar el crecimiento. En ambas curvas el sustrato con peor comportamiento resultó ser T y sus combinaciones, cachaza. Y los mejores resultados siempre estuvieron asociados a las combinaciones de biocarbón y cachaza (C50 y C80). Cabe señalar, que las combinaciones de turba y cachaza con biocarbón siempre fueron superiores a los sustratos de estos elementos independientes, lo que puede estar relacionado con las mejoras en las propiedades físicas y químicas que le impone la presencia de biocarbón.

El comportamiento de la dinámica de crecimiento de la especie resultó similar a los informados por Cobas (2001) y León (2010) en relación con el período de mayor velocidad de crecimiento entre 70 a 90 días. Las variaciones en el intervalo pudieran estar asociadas por la fuente de semilla, a las condiciones ambientales del vivero, fecha de siembra, densidad de cultivo, tipo de contenedor, grado de sombreo, régimen riego, entre otros.

Se exponen los resultados de los parámetros morfológicos. Se comprobó que los mejores atributos e índices morfológicos correspondieron a los sustratos C50 y C80, no existiendo diferencias significativas entre ellos, lo cual pudo estar asociado a las mejores características químicas y físicas, por lo que estas combinaciones favorecieron en mayor medida el desarrollo y crecimiento de las plantas. (Tabla 5)

Se presentan los índices morfológicos. Los mayores valores del índice de esbeltez resultaron en C50 y C80 y los menores para T, seguido de las mezclas turba-biocarbón, donde se evidencia que la presencia de biocarbón influyó de manera positiva en estos resultados. La relación altura/materia seca de la parte aérea fue menor en T y sus combinaciones, con una menor expectativa de supervivencia para estos sustratos, según criterios de Gomes et al., (2002). El índice de calidad de Dickson se mostró mayor en las mezclas C50 y C80. (Tabla 6)

Los valores del índice de esbeltez resultaron inferiores a 4,5; valores similares a los reportados por Cobas et al., (2001) y León (2010), para la especie en estudio.

El índice obtenido por la división la altura por la materia seca de la parte aérea resulta de gran utilidad para predecir el potencial de supervivencia de las plántulas en el campo, a pesar de no ser comúnmente usado como un índice para evaluar el patrón de calidad en fase de establecimiento. Cuanto menor es este índice, más lignificada está la planta y mayor deberá ser la capacidad de supervivencia (Gomes et al., 2002).

En este sentido Zumkeller et al., (2009) obtuvieron para Tabebuia heptaphylla valores superiores hasta 32. La relación entre materia seca de la parte aérea y la materia seca de la raíz es considerada como un índice eficiente y seguro para expresar la calidad de las plantas (Parviainen, 1981). Se propuso que 2,0 sería la mejor de relación entre estos atributos (Brissette et al., 1991). En el experimento esta relación se encontró próximo a este valor en C y las mezclas con esta (C, C20, C50 y C80), no existiendo diferencias significativas, mientras que en T y las mezclas turba-biocarbón los valores se encontraron por encima, sin embargo, fueron inferiores a 3,1. Según lo recomendado por Hunt (1990), de un valor mínimo de ICD de 0,20, se observa que las plántulas de T. elatum, alcanzaron esos valores, lo cual indica que presentan calidad suficiente para ser plantadas. Los mejores resultados se presentaron en C50 y C80.

Estos valores resultaron semejantes a los encontrados por Mateo et al., (2011), con valores entre 0,17 y 0,30 en la producción de Cedrela odorata L. en sustrato a base de aserrín. El ICD combina la información de los índices de esbeltez y la relación entre peso seco aéreo y peso seco radical, y los ajusta por el efecto del tamaño de la planta, por lo que un aumento en el índice representa plantas de mejor calidad, lo cual implica que, por una parte, el desarrollo de la planta es grande y que, al mismo tiempo, las fracciones aérea y radical están equilibradas (Oliet, 2000).

 

CONCLUSIONES

Las mejores propiedades químicas y físicas en C50 y C80 indican que son los sustratos potenciales para su uso en contenedores.

El biocarbón presentó un efecto acondicionador de las propiedades físicas en turba y cachaza con una disminución de la densidad y aumento de la retención de humedad de los sustratos.

La especie T. elatum mostró una respuesta morfológica más favorable en C50 y C80, lo que evidenció que estos sustratos proporcionan las mejores características químicas y físicas requeridas para su crecimiento.

 

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    Recibido: 15 de enero de 2015.
    Aceptado: 16 de enero de 2015.

    Marilyn Alonso López. Universidad de Pinar del Río, Facultad de Forestal y Agronomía, Calle Martí No. 270, CP: 20100, tel.: 53-048-779363. Correo electrónico: marilyn73@af.upr.edu.cu