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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
METALES PESADOS EN MAÍZ (
Zea mays
L.) CULTIVADO EN UN SUELO ENMENDADO CON
DIFERENTES DOSIS DE COMPOST DE LODO RESIDUAL
Gabriela CUEVAS e Ingrid WALTER
Departamento de Medio Ambiente. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Agroalimentaria, INIA,
Apartado de correos 8111, 28080 Madrid. España. Correo electrónico:
walter@inia.es
(Recibido febrero 2003, aceptado enero 2004)
Palabras clave: maíz, compost de lodo residual, absorción de nutrientes, metales pesados, producción de materia seca
RESUMEN
Se realizó una experiencia de campo de dos años de duración para estudiar la absorción y la
distribución de metales pesados (Cu, Zn, Ni, Cd, Pb y Cr) en plantas de maíz (Z
ea mays
L.)
cultivadas en un suelo calcáreo que fue enmendado con diferentes dosis de compost de lodo
residual. También se analizaron los metales asimilables en el suelo extraídos con ácido
dietilentriamino pentaacético (DTPA) con el fin de determinar el efecto residual y la movilidad
de estos elementos en el suelo a lo largo del perfil. Los resultados obtenidos indicaron que la
cantidad de metales pesados aportados por el compost no representó, en nuestras condiciones
experimentales, ningún riesgo para el buen desarrollo del maíz y que los contenidos de estos en
las diferentes partes de la planta no superaron el umbral de tolerancia que pudiera causar
efectos tóxicos al ser consumidos por el ganado. La concentración de los metales asimilables
en el suelo no mostró diferencias significativas entre los tratamientos con composts y estos no
fueron diferentes significativamente con respecto al fertilizante mineral. La baja movilidad y la
biodisponibilidad de los metales pesados encontrada se debieron principalmente a las caracte-
rísticas físicas y químicas del suelo. La aplicación del compost como enmienda orgánica-
mineral a un suelo de las características del presente estudio (alto valor en CaCO
3
) no afecta la
calidad de la planta de maíz ni causa problemas ambientales a corto plazo.
Key words: corn plants, sewage sludge compost, nutrient uptake, heavy metals, dry matter yield
ABSTRACT
A
2- year field study was performed to evaluate heavy metals (Cu, Zn, Ni, Cd, Pb and Cr) uptake
and their distribution in corn plants (Z
ea mays
L.)
grown on a calcareous soil amended with
different rates of sewage sludge compost. Residual soil heavy metals effect was also determinated
along different depths (0-20, 20-40, 40-60 and 60-80 cm). The values obtained for dry matter and
for heavy metal concentrations in the different plant parts, did not show significant differences
among treatments. Heavy metals concentrations in plant tissues from the compost amended
soil were below the tolerance threshold for livestock. Application of compost did not increase
significantly the availability of heavy metals (Diethylenetriaminepentaacetic acid [DTPA]-ex-
tractable soil metals) and none of them leached from the surface of the soil to groundwater. The
low mobility observed could be due to soil characteristics. There was limited transfer of heavy
metals from the soil to the corn plants. A short-term application of compost to a calcareous soil
did not cause problems to corn plant growth and quality nor to the environment.
Rev. Int. Contam. Ambient. 20 (2) 59-68, 2004
G. Cuevas e I. Walter
60
INTRODUCCIÓN
Uno de los grandes problemas ambientales que el hom-
bre tiene que afrontar y solucionar es la gestión de los
diferentes residuos que genera. La depuración de las
aguas residuales urbanas por medio de distintas técnicas
origina residuos orgánicos que reciben la denominación
de lodos de depuradora o biosólidos. En España se esti-
ma que la producción anual de estos residuos es de alre-
dedor de cuatro millones de toneladas en peso seco. Uno
de sus posibles destinos es su utilización en suelos agrí-
colas. La aplicación de estos residuos para este fin, im-
plicaría la solución de dos problemas ambientales i) la
reducción de una fuente potencial de contaminación y ii)
el aprovechamiento de un recurso de bajo coste que per-
mite mejorar las características físicas, químicas y bioló-
gicas del suelo, es decir, aumentar su productividad.
El uso agrícola de estos residuos orgánicos, ya sea de
forma directa o transformados en productos con alto
contenido de materia orgánica estabilizada (compost) ha
conducido a la valoración de estos materiales, fundamen-
talmente en lo relativo a su capacidad de mejorar la ca-
lidad y la cantidad de la materia orgánica (valor como
enmienda) y el contenido de nutrientes (valor fertilizan-
te) de suelos agrícolas agotados.
El contenido de los metales pesados puede ser un
factor limitante para la aplicación de biosólidos en suelos
agrícolas (Logan
et al
. 1997). Entre los metales pesados
más comúnmente encontrados están Cr, Ni, Cu, Zn, Cd,
y Pb. Algunos de ellos como el Cu y el Zn son elementos
esenciales para la planta y su deficiencia puede provo-
car problemas en los cultivos, mientras que si se encuen-
tran en exceso implican riesgos de toxicidad. Los otros,
no tienen funciones fisiológicas reconocidas y su pre-
sencia en el suelo siempre será un riesgo potencial, ya
sea para las plantas o para los consumidores (Costa
et
al
. 1987). Por ello en todos los países que utilizan los
biosólidos como enmienda orgánico-mineral, se ha legis-
lado su uso para no producir daños ambientales mayores
de los que se pretenden remediar.
No obstante, su aplicación deberá realizarse de un
modo controlado y desde el conocimiento de todas las
variables que puedan intervenir en el sistema; es nece-
sario considerar las restricciones ambientales y la apti-
tud de los suelos y los cultivos para evitar consecuen-
cias no deseadas. La utilización de estos residuos no
debe acarrear un aporte excesivo de macronutrientes
y metales pesados que pueda contaminar, a las aguas
superficiales o subterráneas por escorrentía o por
lixiviación. Además, deberá tenerse en cuenta la trans-
ferencia de los metales pesados a las diferentes partes
de las plantas.
La superficie de cultivo de maíz forrajero en el sures-
te de la comunidad de Madrid ha aumentado en los últi-
mos años, por lo que representa una buena oportunidad
para reciclar estos residuos, debido a que en esta zona
se encuentran varias depuradoras de aguas residuales y
plantas de compostaje con el consiguiente ahorro de trans-
porte que esto supone. Estos compuestos orgánicos tie-
nen a su vez un beneficio adicional frente a los fertili-
zantes minerales, ya que no sólo proporcionan nutrientes
al cultivo de forma inmediata (formas inorgánicas) sino
que son capaces de liberarlos de forma progresiva (for-
mas orgánicas); en consecuencia, pueden ser aprove-
chados mejor por la planta y también, dependiendo de su
contenido, por cultivos sucesivos (Parkinson
et al
. 1999).
Fuller
et al
. (1996) han observado un aumento significa-
tivo en la producción de maíz para forraje cuando se
aplican 50 Mg ha
-1
de compost de lodo residual, con alto
contenido en metales pesados. Por otro lado, Hill
et al
.
(1996) no han encontrado diferencias significativas en
la absorción de metales en plantas de maíz, entre el tes-
tigo y los tratamientos aplicados con 25 y 50 Mg ha
-1
de
compost.
La concentración total de los metales pesados en el
suelo es un valor muy útil como índice global de conta-
minación, pero informa poco con respecto a su movili-
dad y biodisponibilidad. Sin embargo, la determinación
de los metales pesados extraídos con reactivos químicos
más suaves, capaces de extraer las fracciones más so-
lubles de estos, que comúnmente se consideran como
potencialmente asimilables
, da valores más acordes
con su comportamiento en el suelo (McBride 1995). Las
soluciones químicas utilizadas con más frecuencia para
la determinación de los metales asimilables son los agen-
tes quelantes y de éstos, el ácido dietilentriamino penta-
acético (DTPA) es el más recomendado para suelos
calcáreos (Lindsay y Norvel 1978).
Los objetivos de este estudio fueron (i) evaluar los efec-
tos de un compost de lodo de depuradora en diferentes
dosis y modos de aplicación sobre la distribución de los
metales pesados en los distintos tejidos de la planta de
maíz (
Zea mays
L. cv. Florencia) y (ii) determinar el efecto
residual de estos metales a lo largo del perfil del suelo, en
una experiencia de campo de dos años de duración.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio y diseño experimental
La experiencia de campo se realizó en la zona sures-
te de la Comunidad de Madrid, en una parcela agrícola
cedida por el Ayuntamiento de San Martín de la Vega.
Los suelos de la zona se clasifican en
Fluvents
dentro
del orden de los entisoles (SSS 1998). Los suelos no pre-
sentan ningún tipo de limitación para su cultivo, desta-
cándose los cultivos herbáceos en regadío y, de estos, el
maíz es el que ocupa mayor porcentaje de tierra cultiva-
da. El río Jarama, a través de sus acequias y canales
riega toda esta zona.
METALES PESADOS EN MAÍZ
61
La zona se caracteriza por un clima mediterráneo
templado seco, con una precipitación media anual de 400
a 500 mm, siendo la evapotranspiración muy alta en los
meses de verano.
La parcela de estudio fue dividida en cuatro partes lo
más homogéneamente posible, representando cada una
de éstas un bloque. Cada bloque fue subdividido en seis
subparcelas (100 m
2
) a las que se les aplicaron los trata-
mientos indicados en la
tabla I
, distribuidos al azar. Para
evitar posibles efectos de contaminación por vecindad,
se realizaron grandes pasillos y surcos para separar las
parcelas y los bloques, respectivamente.
La aplicación
del abono orgánico y la fertilización
mineral en sementera (aplicados e incorporados inme-
diatamente en los primeros 15 cm del suelo mediante un
arado de vertedera) se realizó en la primera semana de
junio del año 1999 y a mediados de este mes se sembró
el maíz (
Zea mays
) variedad de ciclo corto,
Florencia
.
El abono orgánico y la fertilización inorgánica en cober-
tera (aplicados sobre la superficie del suelo) se realizó
veinte días después de la germinación. En diciembre,
cuando el grano estuvo completamente maduro, el maíz
fue cosechado y se obtuvieron los rendimientos en gra-
no por tratamientos. Para ello, se cosechó únicamente la
parte central de cada parcela, eliminando de esta forma
el efecto borde. Se calculó la producción de grano seco
en kg ha
-1
(referida a 14% de humedad).
En el segundo año se cultivó el maíz sin ningún agre-
gado de fertilización orgánica ni inorgánica, siendo la
siembra y la cosecha aproximadamente en las mismas
fechas que el año anterior.
Todas las labores propias del cultivo fueron realiza-
das según el uso de los agricultores de la zona y estuvie-
ron marcadas por las condiciones climáticas.
Los riegos (tipo manta) fueron realizados durante los
meses estivales, tomando el agua de la acequia del
Jarama. Se regó individualmente cada parcela para evi-
tar posibles contaminaciones. La calidad del agua de rie-
go, según los análisis realizados (valor medio de 6 mues-
tras recogidas durante la época de riego), pertenece a la
clase C2-S2 (USDA 1954); es decir, son aguas con
salinidad media y con contenidos medios de sodio que se
pueden aplicar sin problemas en suelos con textura me-
dia y permeabilidad alta, condiciones similares al tipo de
suelo utilizado en el presente estudio.
Suelo y compost
Se tomaron muestras de suelo, a distintas profundi-
dades a lo largo del perfil, durante el periodo que duró la
experiencia. El primer muestreo se realizó con anteriori-
dad a la aplicación del residuo (año 0), el segundo des-
pués de la primera cosecha (año 1) y el tercero al termi-
nar la segunda cosecha (año 2). Se sacaron 4 muestras,
compuestas por 12 submuestras, por parcela. Cada mues-
tra representaba una profundidad en el suelo (0 a 20 cm,
20 a 40 cm, 40 a 60 cm y 60 a 80 cm). Antes del análisis
las muestras se homogeneizaron, se secaron al aire y se
tamizaron con una malla de 2 mm. Las técnicas segui-
das para determinar las principales características físi-
co-químicas se realizaron según los métodos oficiales de
análisis del Ministerio de Agricultura Pesca y Alimenta-
ción (MAPA 1994). Los metales pesados asimilables
fueron extraídos con DTPA (Lindsay y Norvel 1978) y
los metales en solución se determinaron por espectrome-
tría de emisión de plasma ICP (Perkin Elmer AEE 400).
El compost de lodo utilizado proviene de una mezcla
de lodos anaeróbicos generados por 5 plantas
depuradoras de aguas residuales del Ayuntamiento de
Madrid que han sido compostados y estabilizados duran-
te más de tres meses y cumplen con los requisitos esta-
blecidos por la reglamentación española referente al uso
agrícola de lodos de depuradora. Los principales
parámetros agronómicos se hicieron según Walter
et al
.
(1989) y se encuentran reflejados en la
tabla II
.
Tejidos vegetales
De cada parcela se tomaron 12 plantas de maíz com-
pletas, al azar. Se separaron la raíz, el tallo, las hojas y la
Tratamiento
Descripció
T1
Testigo, fertilización mineral aplicada en
sementera a razón de 600 kg/ha ( N,P,K: 8,15,15)
y 100 kg/ha de nitrato amónico cálcico 27 % N
en cobertera.
T2
30 Mg/ha de compost en sementera.
T3
15 Mg/ha de compost en sementera y la misma
cantidad en cobertera.
T4
60 Mg/ha de compost en sementera.
T5
30 Mg/ha de compost en sementera y la misma
cantidad en cobertera.
T6
30 Mg/ha de compost en sementera y 100 kg/ha
de nitrato amónico cálcico 27 % N en cobertera.
TABLA I
. TRATAMIENTOS APLICADOS EN LA EXPERIENCIA
Parámetros
Metales pesados (mg/kg)
Totales
Asimilables
pH (suelo:agua 1:2.5)
7.7
Zn
1635
77.8
C.E. (dS/m ) a 25 ºC
5.25
Pb
385
6.70
Materia orgánica total (%)
14.4
Ni
79.6
1.52
N total (%)
1.68
Cr
468
0.20
P total (%)
2.6
Cu
460
11.2
K total (%)
0.40
N-NH
4
(mg/kg)
50
N-NO
3
(mg/kg)
227
TABLA II.
PARÁMETROS AGRONÓMICOS MÁS IMPOR-
TANTES Y CONTENIDO DE METALES PESADOS
EN EL COMPOST UTILIZADO
G. Cuevas e I. Walter
62
mazorca y exceptuando esta, los demás tejidos vegeta-
les fueron primero lavados cuidadosamente con agua
destilada para eliminar cualquier resto de suelo y polvo y
después se lavaron con agua bidestilada. La mazorca
fue desgranada y todos los tejidos fueron secados a 60 ºC
en estufa con circulación de aire, hasta peso constante.
Las diferentes partes de la planta: raíz, tallo, hojas, zuro
(mazorca desgranada) y grano fueron molidos previo al
análisis. Se determinaron los principales macronutrientes:
nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio. El N se
determinó por combustión seca a través de un analizador
LECO (CHN 600); los demás nutrientes, junto con los
metales pesados (zinc, cobre, plomo, cadmio, níquel y
cromo) se detectaron por digestión con HNO
3
con-
centrado en microondas. Todos los elementos en solución
fueron cuantificados por espectrofotometría de emisión
de plasma ICP (Perkin Elmer AEE 400).
Análisis estadísticos
Se realizó un análisis descriptivo de todos los datos
obtenidos, un análisis de varianza (ANOVA) y la corres-
pondiente comparación de medias empleando la prueba
de Duncan para un nivel de probabilidad de 5 % (P
0.05)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las características del suelo antes de comenzar el
ensayo (año 0) se presentan en la
tabla III
. Como no se
obtuvieron diferencias significativas entre las parcelas,
los datos corresponden al valor medio de las 24 parce-
las. La característica más relevante encontrada en este
suelo es la presencia de alto contenido de fósforo asimi-
lable debido, probablemente, a anteriores fertilizaciones
minerales.
Metales pesados asimilables en el perfil del suelo
En la
tabla IV
se encuentran los contenidos de los
metales pesados asimilables, extraídos con DTPA, para
los tratamientos aplicados, en las diferentes profundida-
des del suelo y para los tres muestreos realizados en los
dos años del estudio. En ella se observa que los valores
obtenidos son en general bajos y así permanecen duran-
te todo el período de la experiencia. La concentración
de los metales pesados en los diferentes tratamientos
aplicados no aumentó significativamente respecto a los
valores obtenidos en el suelo testigo (año 0) y tampoco
se han observado diferencias significativas entre los tra-
tamientos realizados. Esto indica que las distintos dosis
de compost añadidas no provocaron aumento significati-
vo de los metales pesados extraídos con DTPA. La con-
centración de estos metales en el suelo antes de la apli-
cación de los diversos tratamientos era mayor en la capa
superficial y los valores disminuían a lo largo del perfil.
Este mismo comportamiento, como era de esperar, fue
observado tanto en el primero como en el segundo año
de estudio, por lo que se puede deducir que no hubo mi-
graciones de los metales a las capas inferiores a pesar
del riego aplicado. Esto representa una gran ventaja, ya
que ni los elementos más móviles, como Cd y Zn y en
menor medida Ni, mostraron un riesgo de contamina-
ción para las aguas subterráneas debido, principalmente,
a la baja lixiviación de los mismos. La concentración de
Cr no fue detectada (valor por debajo del límite de de-
tección del instrumento utilizado para su determinación,
0.08 mg kg
-1
) en ninguno de los tratamientos y fechas de
muestreos realizadas. Esto demuestra la baja solubilidad
de este elemento, que generalmente se encuentra fuer-
temente retenido en la fracción más resistente del suelo,
por lo tanto no está disponible o asimilable para las plan-
tas (Walter y Cuevas 1999). El motivo de que no se haya
observado aumento significativo en los metales pesados
extraídos con DTPA, a pesar de la cantidad de metales
añadida con los tratamientos con compost, fue debido,
probablemente, a las características del suelo ensayado.
Los metales quedan retenidos en los componentes orgá-
nicos e inorgánicos del suelo (adsorbidos y/o precipita-
dos), situación que es favorecida por el pH y el conteni-
do de carbonatos del suelo, por lo que no son extraídos
con DTPA al menos durante el periodo de este estudio.
Datos similares fueron encontrados por Snyman
et al
.
Parámetros
Profundidad (cm)
0-20
20-40 40-60
60-80
pH1:2.5
suelo/H
2
O
7.7
7.8
8.0
8.2
Conductividad Eléctrica
dS/m
0.139
0.130 0.138
0.134
CaCO
3
%1
4
1
8
3
4
4
1
Materia orgánica oxidable
g/kg
10.2
10.7
6.70
3.80
Fósforo asimilable
Mg/kg
42.30
41.27 31.64
26.96
N-NH
4
Mg/kg
0.54
0.58
1.06
1.14
N-NO
3
Mg/kg
4.52
2.72
2.43
1.90
Metales pesados
extraídos con DTPA
Mg/kg
Zn
3.49
3.61
2.48
0.78
Pb
1.55
1.56
1.05
0.47
Cd
0.08
0.08
0.06
0.03
Ni
0.42
0.44
0.28
0.09
Cr
nd
nd
nd
nd
Cu
1.23
1.26
0.88
0.37
nd: no detectado
TABLA III.
VALOR MEDIO (n = 24) DE LOS DIFERENTES
PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DEL SUELO
A DISTINTAS PROFUNDIDADES DEL MISMO
(AÑO CERO)
METALES PESADOS EN MAÍZ
63
(1998) en un análisis con maíz en un suelo franco limoso
y con aplicaciones de hasta 72 Mg ha
-1
de lodo residual
estabilizado.
Materia seca en los diferentes tejidos del maíz
Las producciones de grano de maíz obtenidas en las
distintas parcelas, para los dos años de estudio, se refle-
jan en
figura 1
. El resultado del análisis estadístico de
los datos indica que no hay diferencias significativas entre
tratamientos en ninguno de los dos años. Esto sugiere
que el compost no presentó efecto adverso sobre la pro-
ducción de grano, resultado coincidente con los obteni-
dos por Parkinson
et al
. (1999) en un estudio de tres
años de duración cultivando maíz forrajero con 15, 30 y
60 Mg ha
-1
de compost con y sin aplicación de fertilizan-
te mineral. La producción de grano obtenida fue seme-
jante al valor medio que lograron los agricultores de la
zona en los dos años.
La producción de materia seca de las distintas partes
de la planta, en los diferentes tratamientos, para los dos
años de estudio se muestra en la
tabla V
. Los valores
representan el valor medio de doce plantas tomadas al
azar de cada parcela y están expresados como gramos
de materia seca por planta de maíz. Los datos obtenidos
indican que tanto en el primer año como en el segundo,
la producción de materia seca en los diversos tejidos no
Tratamientos
Profundidad (cm)
0-20
20–40
40–60
60–80
1 año
2 año
1 año
2 año
1 año
2 año
1 año 2 año
Cadmio mg/kg
T1
0.14
0.12
0.14
0.16
0.06
0.08
0.04
0.02
T2
0.12
0.12
0.12
0.06
0.06
0.04
0.04
0.02
T3
0.20
0.12
0.20
0.14
0.08
0.06
0.02
0.02
T4
0.18
0.12
0.20
0.12
0.10
0.10
0.04
0.04
T5
0.16
0.12
0.16
0.12
0.10
0.06
0.04
0.02
T6
0.14
0.10
0.12
0.12
0.06
0.06
0.02
0.02
Media año 0
0.16
0.16
0.12
0.06
Zinc mg/kg
T1
11.0
5.6
9.6
5.2
3.0
2.4
1.2
0.7
T2
7.2
6.6
6.6
5.2
3.0
2.7
1.2
0.9
T3
10.6
6.6
10.4
6.0
5.6
2.7
1.0
0.7
T4
13.6
6.4
8.4
6.0
3.6
3.8
1.4
1.0
T5
9.2
7.0
7.8
6.6
3.6
4.0
1.4
1.2
T6
8.2
6.0
6.8
5.0
2.6
2.7
1.2
0.6
Media año 0
7.0
7.2
5.0
1.6
Cobre mg/kg
T1
4.04
1.52
3.78
1.62
1.18
0.82
0.56
0.34
T2
2.46
1.56
2.60
1.48
1.00
0.76
0.50
0.40
T3
3.60
1.48
3.66
1.56
1.78
0.84
0.46
0.38
T4
4.86
1.56
3.20
1.68
1.50
1.12
0.58
0.52
T5
3.24
1.64
2.98
1.74
1.34
1.14
0.50
0.52
T6
2.80
1.40
2.44
1.42
0.98
0.86
0.44
0.30
Media año 0
2.46
2.52
1.76
0.74
Niquel mg/kg
T1
1.30
0.30
1.08
0.26
0.34
0.20
0.16
0.12
T2
0.80
0.28
0.68
0.28
0.28
0.20
0.14
0.08
T3
1.12
0.28
1.20
0.28
0.60
0.20
0.10
0.10
T4
1.24
0.22
0.96
0.22
0.26
0.16
0.12
0.10
T5
0.86
0.26
0.82
0.26
0.34
0.24
0.12
0.12
T6
0.86
0.26
0.78
0.26
0.24
0.20
0.10
0.08
Media año 0
0.84
0.88
0.56
0.18
Plomo mg/kg
T1
4.86
2.28
4.38
1.80
1.46
1.08
0.86
0.62
T2
2.86
2.12
2.64
2.12
1.12
1.06
0.50
0.54
T3
4.18
1.50
4.54
1.64
2.16
1.18
0.52
0.56
T4
4.64
2.08
3.80
2.24
1.96
1.44
0.72
0.62
T5
3.42
2.30
3.10
2.24
1.52
1.46
0.68
0.72
T6
3.16
2.12
2.96
2.00
1.08
1.24
0.58
0.58
Media año 0
3.10
3.12
2.10
0.94
TABLA IV
. VALORES MEDIOS DE LOS METALES PESADOS (mg/kg), EX-
TRAÍDOS CON DTPA, EN LOS DIFERENTES TRATAMIEN-
TOS, A DISTINTAS PROFUNDIDADES Y PARA LAS TRES
FECHAS DE MUESTREO
G. Cuevas e I. Walter
64
presentó diferencias significativas en ninguno de los tra-
tamientos probados. Esto parece indicar que cualquiera
de los tratamientos realizados con el compost puede sus-
tituir a la fertilización mineral tradicional utilizada para
este cultivo en la zona de estudio.
Comparando los resultados obtenidos en el primer año
con los del segundo, se observó aumento en el peso seco
total de la planta en todos los tratamientos en este último
año. Esto fue detectado, también
de
visu
; la planta pre-
sentaba un mejor porte, con un mayor tamaño en el tallo
y en la raíz, es decir, ambos tejidos experimentaron au-
mento de peso considerable respecto a los valores obte-
nidos en el primer año. Entre las posibles causas de este
aumento de peso habría que destacar las diferencias en
las condiciones meteorológicas que hubo entre los dos
años en el momento de sembrar y en las primeras eta-
pas de desarrollo de la planta, siendo más favorables
(menor temperatura y mayores precipitaciones) en el
segundo año frente al primero.
Macronutrientes
Los análisis de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y
magnesio en el grano de maíz indicaron que no hubo
diferencias significativas entre los tratamientos para nin-
guno de los macronutrientes analizados (
Tabla VI
). Se
vuelve a corroborar aquí, desde el punto de vista
nutricional, que cualquiera de los tratamientos aplicados
con compost de lodo puede sustituir a la fertilización
mineral.
Las concentraciones de nitrógeno registradas en el
grano (13 a 17 g kg
-1
) se encontraron dentro del interva-
lo adecuado para un cultivo de maíz (Dowdy 1995) y
son similares a las halladas por Dumitri
et al.
(1997) en
este cultivo con aplicación de lodo residuales. Para el
fósforo no se observaron diferencias entre los tratamien-
tos realizados, ni entre los años de estudio. Los valores
medios obtenidos con todos los tratamientos con compost
indicaron de forma general que en el segundo año el
contenido de P en el grano fue superior al valor obtenido
en el tratamiento mineral. También se detectó en el se-
gundo año una disminución general del P en el grano.
Esto pudo deberse a que este elemento interviene en los
desarrollos radicular y del tallo. El peso de materia seca
de estos dos tejidos fue sensiblemente mayor en el se-
gundo año frente al primero (
Tabla V
), lo que pudo ha-
ber producido un menor transporte de este elemento ha-
cia el grano, en el segundo año.
Tejido
Tratamiento
Media
vegetal
Compost
T1
T2
T3
T4
T5
T6
g/planta
Primer año
Raíz
28
29
25
31
24
21
26
T
a
l
l
o
4
56
2
4
75
6
5
64
6
5
3
Hojas
51
56
52
49
56
53
53
Mazorca 175
227
191
216
218
191
209
Zuro
28
27
24
29
28
24
27
Grano
147
200
167
187
190
167
182
Total
327
376
317
355
355
312
343
Segundo año
Raíz
129
126
130
133
142
129
132
Tallo
92
113
86
94
95
103
98
Hojas
44
47
45
45
48
47
46
Mazorca 171
193
178
191
194
179
187
Zuro
22
25
23
22
25
22
23
Grano
149
168
155
169
169
157
164
Total
436
478
439
446
480
451
459
TABLA V
. VALORES MEDIOS DE MATERIA SECA (GRA-
MOS POR PLANTA) PRODUCIDA EN LOS DIS-
TINTOS TEJIDOS VEGETALES PARA LOS DIFE-
RENTES TRATAMIENTOS EN LOS DOS AÑOS
DE ESTUDIO
0
3,000
6,000
12,000
T1
T2
T3
T4
T5
T6
kg/ha
Año 1
Año 2
Fig. 1.
Producción de grano (kg/ha) en los diferentes tratamientos y
para los dos años de estudio (al 14 % de humedad)
Tratamiento
Año
N
P
K
Ca
Mg
g/kg
T1
1
14.6
2.98
3.45
2.33
1.21
2
14.4
1.10
4.23
2.51
5.68
T2
1
14.1
3.47
3.62
2.35
1.46
2
13.3
1.56
4.35
2.19
5.17
T3
1
14.8
3.41
3.62
2.46
1.37
2
13.6
1.62
4.09
2.37
5.99
T4
1
14.6
2.98
3.27
2.62
1.29
2
13.9
1.01
4.49
2.37
5.74
T5
1
14.9
3.40
3.76
2.31
1.39
2
13.9
1.35
4.67
2.49
7.33
T6
1
14.7
3.14
3.37
2.28
1.27
2
17.7
1.65
3.76
2.10
6.79
Media
1
14.6
3.28
3.53
2.40
1.35
Compost
2
14.5
1.44
4.27
2.30
6.20
TABLA VI
. VALORES MEDIOS DE LAS CONCENTRACIONES
DE N, P, K, Ca y Mg EN GRANO DE MAÍZ EN LOS
DIFERENTES TRATAMIENTOS PARA LOS DOS
AÑOS DE ESTUDIO
kg/ha
METALES PESADOS EN MAÍZ
65
Los resultados del contenido de potasio en grano no
presentaron diferencias significativas en los diversos tra-
tamientos aplicados en los dos años de estudio. Los va-
lores medios obtenidos en los diferentes tratamientos son
similares dentro del mismo año, observándose un ligero
aumento en el segundo año frente al primero. Los valo-
res hallados en todos los tratamientos pueden conside-
rarse bajos (Hormann
et al
. 1995). Esta deficiencia en
K no es de extrañar ya que el contenido de este elemen-
to en el compost aplicado es relativamente bajo.
Los valores obtenidos de calcio y magnesio tampoco
mostraron diferencias significativas entre los distintos
tratamientos en los dos años de estudio. Las concentra-
ciones de Ca en grano para los dos años fueron similares
mientras que la concentración de Mg en el segundo año
fue sensiblemente mayor que en el primero.
Micronutrientes y metales pesados
Para estudiar la distribución de los micronutrientes y
metales pesados en el maíz se determinaron estos en los
distintos tejidos de la planta para los diferentes tratamien-
tos realizados en los dos años de estudio. Los valores ob-
tenidos para el Cu se encuentran reflejados en la
tabla
VII
. Las concentraciones de este elemento en los diver-
sos tejidos analizados no presentaron diferencias signifi-
cativas en los dos años de estudio entre los tratamientos.
Resultados similares fueron obtenidos por Jaransch-
Wehrheim
et al
. (1996) aplicando 10 y 100 Mg ha
-1
de
compost de lodo a un suelo arenoso ácido. Macnicol y
Beckertt (1985) detectaron que el nivel crítico de cobre
en los tejidos de la planta de maíz es de 20 mg kg
-1
; valo-
res superiores podrían presentar una reducción del 10%
en la producción de grano.
Los datos de Cu en el grano y
en los distintos tejidos analizados en el presente estudio,
se encontraron por debajo del valor crítico propuesto por
estos autores. Los porcentajes de distribución de los ele-
mentos analizados con respecto a su contenido total se
presentaron en la
figura 2
y también los valores medios
obtenidos en los dos años de estudio. Para el caso del Cu,
la raíz es el tejido vegetal que presenta la mayor concen-
tración, mientras que su concentración en grano, en los
dos años de estudio, fue el valor más bajo.
Ni
0%
20%
40%
60%
80%
100%
testigo
compost
grano
zuro
hoja
tallo
raiz
Cu
0%
20%
40%
60%
80%
100%
testigo
compost
Zn
0%
20%
40%
60%
80%
100%
testigo
compost
Cd
0%
20%
40%
60%
80%
100%
testigo
compost
Fig. 2.
Distribución relativa del contenido de los metales pesados
absorbidos por la planta de maíz en sus diferentes tejidos.
Compost: Valores medios de todos los tratamientos con
compost (T2,T3,T4,T5 y T6) valores medios de los dos
años de estudio. Testigo: fertilización mineral (T1)
Tejidos
Año
Tratamiento
Media
T1
T2
T3
T4
T5
T6 compost
Mg/kg
Raíz
1
50.6
39.3
42.1
53.3
47.0
55.6
47.5
2
40.6
36.3
34.3
40.9
42.7
45.4
39.9
Tallo
1
17.6
27.4
24.5
21.6
24.7
21.4
23.9
2
18.2
25.8
27.1
27.8
35.4
25.0
28.4
Hojas
1
28.1
20.9
24.3
34.2
31.0
20.4
26.2
2
26.4
21.6
32.1
24.2
20.9
27.8
25.3
Zuro
1
33.1
30.9
26.5
27.4
30.9
28.7
28.9
2
28.1
29.7
25.2
24.8
25.8
28.6
26.8
Grano
1
26.7
29.8
22.5
21.3
25.3
23.2
24.4
2
24.7
31.6
37.1
26.0
45.0
27.1
33.4
TABLA VIII
. VALORES MEDIOS DE LA CONCENTRACIÓN
DE CINC (g/kg) EN LOS DISTINTOS TEJIDOS VE-
GETALES PARA LOS DIFERENTES TRATA-
MIENTOS, EN LOS DOS AÑOS DE ESTUDIO
G. Cuevas e I. Walter
66
La concentración de Zn en las distintas partes de la
planta (
Tabla VIII
) no presentó diferencias significati-
vas. Se puede observar que los contenidos de este ele-
mento en grano en los tratamientos con compost, para el
segundo año, son superiores a los obtenidos en el primer
año; esto podría deberse a que durante el segundo año
ha habido una mayor mineralización de la materia orgá-
nica del compost liberando este micronutriente de forma
asimilable. Los valores logrados se encuentran muy por
debajo de los valores considerados como tóxicos para
algunas plantas comestibles, que varían de 29 a 95 mg
kg
-1
(Lübben
et al
. 1991). Las concentraciones encon-
tradas en el presente estudio, para este elemento en gra-
no, fueron de 21.3 a 45 mg kg
-1
. Valores similares fueron
obtenidos por Bidwell y Dowdy (1987) en un estudio de
maíz de tres años con varias dosis de lodo de depuradora.
La distribución de este elemento en la planta, en los dos
años de estudio, es bastante uniforme en todos los teji-
dos analizados (
Fig. 2
), comportamiento similar fue en-
contrado por Mench
et al
. (1994).
Los rangos obtenidos para estos dos microelementos
fueron similares a los encontrados por Hormann
et al
.
(1995) para un cultivo de maíz forrajero enmendado con
diferentes dosis de lodo residual estabilizado con cal, en
un ensayo de 10 años de duración. Los valores alcanza-
dos para ambos elementos fueron muy inferiores a los
niveles máximos medios tolerados por el ganado (100 a
300 mg kg
-1
y 500 a 1000 mg kg
-1
sobre materia seca pa-
ra Cu y Zn, respectivamente) según Madejón
et al.
(2001).
Los valores de cadmio (
Tabla IX
) en los diversos
tejidos vegetales, según los tratamientos, no presentaron
diferencias significativas, en los dos años. Se observó
que, tanto en grano como en zuro, la concentración de
este elemento fue menor que el límite de detección del
aparato utilizado para su determinación (0.08 mg kg
-1
)
en todos los tratamientos. La concentración de Cd en
las diferentes partes de la planta fue, en orden decre-
ciente: tallo, hojas y raíz, lo que indica la gran movilidad
de este elemento en la planta (
Fig. 2
). Estos datos difi-
rieron con los obtenidos por Gigliotti
et al
. (1996) quie-
nes no detectaron Cd en ningún tejido vegetal de la plan-
ta de maíz cultivado con compost de lodo en un ensayo
de larga duración en un suelo calcáreo. El valor crítico
de la concentración de Cd en hojas de maíz es, según
Macnicol y Beckett (1985), de 5 a 20 mg kg
-1
, valor bas-
tante alejado del obtenido en el presente estudio.
En la
tabla X
se encuentran los valores para Ni; en
ella se observa, que no hubo translocación del metal desde
la raíz hacia grano, a pesar de su relativa movilidad. Este
elemento no fue detectado ni en grano ni en zuro, en
ninguno de los tratamientos aplicados (valor inferior al
Tejidos Año
Tratamiento
Media
T1
T2
T3
T4
T5
T6
compost
Mg/kg
Raíz
1 16.5
12.3
14.6
17.0
15.9
20.8
16.1
2
9.52
9.67
10.03
9.17
10.37
9.61
9.77
Tallo
1
3.64
3.65
2.44
3.05
4.40
3.06
3.32
2
2.40
2.40
2.40
2.42
2.39
1.79
2.32
Hojas
1
1.13
2.94
2.21
2.34
2.49
2.50
2.50
2
1.79
2.80
3.02
2.35
2.39
2.94
2.70
Zuro
1
6.74
5.45
6.08
4.89
6.65
6.10
5.82
2
5.37
7.15
6.62
6.45
5.29
5.45
6.19
Grano
1
1.43
1.82
2.43
2.43
1.24
1.83
1.95
2
1.87
1.60
1.97
1.78
1.81
1.48
1.73
TABLA VII
. VALORES MEDIOS DE LA CONCENTRACIÓN DE
COBRE (mg/kg) EN LOS DISTINTOS TEJIDOS VE-
GETALES PARA LOS DIFERENTES TRATA-
MIENTOS, EN LOS DOS AÑOS DE ESTUDIO
Tejidos Año
Tratamiento
Media
T1
T2
T3
T4
T5
T6
compost
Mg/kg
Raíz
1
0.43
0.45
0.44
0.42
0.44
0.44
0.43
2
0.30
0.29
0.60
0.21
0.60
0.60
0.46
Tallo
1
1.22
1.22
1.61
1.60
1.23
1.23
1.38
2
1.18
1.61
1.21
1.80
1.20
1.20
1.40
Hojas
1
0.61
0.82
0.84
1.43
1.21
0.82
1.02
2
0.58
0.60
0.80
0.65
0.61
0.58
0.64
Zuro
1
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
2
n
dn
dn
dn
d
n
d
n
d
n
d
Grano
1
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
2
n
dn
dn
dn
d
n
d
n
d
n
d
nd: no detectado
TABLA IX
. VALORES MEDIOS DE LA CONCENTRACIÓN DE
CADMIO (mg/kg) EN LOS DISTINTOS TEJIDOS
VEGETALES PARA LOS DIFERENTES TRATA-
MIENTOS EN LOS DOS AÑOS DE ESTUDIO
Tejidos Año
Tratamiento
Media
T1
T2
T3
T4
T5
T6 compost
Mg/kg
Raíz
1
2.70
7.36
7.93
8.48
7.37
0.79
7.59
2
2.40
6.24
4.08
4.90
5.48
4.81
5.10
Tallo
1
0.60
0.60
0.58
0.60
0.61
0.60
0.60
2
0.78
0.75
0.79
0.62
0.62
0.61
0.68
Hojas
1
0.61
0.81
0.81
0.81
0.61
0.83
0.77
2
0.80
0.85
0.92
0.78
0.90
0.91
0.87
Zuro
1
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
2n
d
n
d
n
dn
dn
dn
d
n
d
Grano
1
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
2n
d
n
d
n
dn
dn
dn
d
n
d
TABLA X
. VALORES MEDIOS DE LA CONCENTRACIÓN DE
NÍQUEL (mg/kg) EN LOS DISTINTOS TEJIDOS VE-
GETALES PARA LOS DIFERENTES TRATAMIEN-
TOS, EN LOS DOS AÑOS DE ESTUDIO
nd: no detectado
METALES PESADOS EN MAÍZ
67
limite de detección, 0.10 mg kg
-1
). La mayor concentra-
ción de este metal, como puede verse en la
figura 1
, se
encontró en las raíces, siguiendo en orden decreciente
hojas y tallo. Los valores alcanzados en hoja y tallo no
superan la concentración crítica para plantas cultivadas
propuesta por Förstner (1995).
Las concentraciones de plomo y cromo analizadas
en los diferentes tejidos vegetales y en todos los trata-
mientos para los dos años de estudio fueron menores al
límite de detección, a excepción de los valores obtenidos
en las raíces en ambos elementos. Los valores medios
de los dos años de las concentraciones en las raíces para
Cr fueron 2.39 y 3.38 mg kg
-1
y para Pb 6.55 y 6.74 mg
kg
-1
para el testigo y la media de los tratamientos con
compost, respectivamente. Estos datos fueron similares
a los encontrados por Gigliotti
et al
. (1999), que determi-
naron el porcentaje de la distribución de estos elementos
con respecto a la planta total y hallaron que el 100 % de
estos quedaban retenidos en las raíces. La baja movili-
dad de estos dos elementos fue la principal causa de que
se retuvieran, en su totalidad, en las raíces.
CONCLUSIONES
Las concentraciones de metales pesados asimilables
a lo largo del perfil del suelo no presentaron en ningún
caso diferencias significativas entre los tratamientos con
compost de lodo frente al tratamiento con fertilizante
mineral, ni con los valores obtenidos en el suelo antes de
iniciar la experiencia (año 0). A pesar del riego aplicado
no se observaron lixiviaciones de estos elementos a lo
largo del perfil en los dos años de estudio.
La producción de materia seca, en las distintas par-
tes de la planta de maíz, obtenida con la aplicación de
compost no fue significativamente diferente entre los di-
versos tratamientos aplicados y fue semejante a la obte-
nida en las parcelas con fertilización inorgánica tradicio-
nal. La producción de grano encontrada está dentro de
los rangos normales para esa variedad de maíz y fue
similar a la que lograron los agricultores de la zona.
En los dos años de estudio, los macro y
micronutrientes encontrados en los diferentes tejidos de
la planta de maíz estuvieron dentro de los límites norma-
les para el buen desarrollo del cultivo. Los ligeros au-
mentos registrados en el segundo año tanto en el Cu
como en el Zn no fueron significativamente diferentes a
los obtenidos con la fertilización mineral tradicional.
Con respecto a los metales pesados analizados se
puede decir que estos no presentan ningún problema. En
el caso del Ni y del Cd los valores hallados en tallo y
hoja se encontraron lejos de los valores considerados
críticos y en el caso del Pb y del Cr, el 100 % de estos
elementos quedaron retenidos en las raíces y no pasaron
a la parte aérea de la planta.
Se puede concluir que, en nuestras condiciones ex-
perimentales, la aplicación de compost de lodo residual
puede sustituir a la fertilización mineral tradicional utili-
zada para el cultivo de maíz de forraje sin manifestar
efectos adversos en la calidad del cultivo ni en el am-
biente.
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