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CAMBIOS QUÍMICOS EN EL SUELO POR APLICACIÓN DE MATERIA
ORGÁNICA SOLUBLE TIPO VINAZAS
Francisco BAUTISTA­ZÚNIGA
1,2
Carmen DURÁN­DE­BAZÚA
3
y Rufino LOZANO
4
1
Facultad de Ciencias, UNAM;
2
Departamento de Manejo y Conservación de Recursos Naturales Tropicales, FMVZ,
UADY km 15.5 carretera Mérida­Xmatkuil, Mérida, Yucatán, México. Correo electrónico, bzuniga@tunku.uady.mx
3
PIQAyQA, Facultad de Química, UNAM;
4
Instituto de Geología, UNAM, Ciudad Universitaria, Coyoacán 04510
D.F., México
(Recibidojunio1998,aceptadomayo2000)
Palabras clave: mineralización, caña de azúcar, Fluvisol, Acrisol, retención de carbono orgánico
RESUMEN
Bajocondiciones deinvernaderose estudiaron los cambios químicos del suelopor la aplicación de
vinazas crudas (VC), vinazas tratadas anaerobiamente (VA) y vinazas tratadas anaerobia­
aerobiamente (VAA) yun testigo con agua destilada. Se utilizaron dos suelos, Acrisol yFluvisol,
de la zona cañera de Córdoba, Veracruz, México, se obtuvieron con cuatromuestras por tratamien­
to y se hicieron análisis químicos durante cuatro semanas. En el Acrisol, la aplicación de vinaza
cruda constituyó un riesgode salinización yde contaminación por Zn yMn. La halloysita presen­
tóuna ligera pérdida dela cristalinidad. Sin embargo, la vinaza cruda proporciona variosbeneficios
potenciales, como aumentosen el valor depH, Fe yP. En el Fluvisol, la aplicación de vinaza cruda
provoca riesgode salinización yaumentode Mn. El beneficiode la aplicación es el aumentode P.
Las VA y VAA no presentan riesgos de salinización en ambos suelos.
Key words: mineralization, sugarcane, Fluvisol, Acrisol, organic carbon retention
ABSTRACT
A research to evaluate the chemical changes on soil caused by the addition of vinasses was
carried out. The soil types studied were Acrisol and Fluvisol of a sugarcane zone of Cordoba,
Veracruz, México. The experiments were conducted with soil pots under greenhouse conditions.
Three types of vinasses were used: Crude vinasses (CV), anaerobically treated vinasses (AV),
anaerobic­aerobically treated vinasses (AAV), and a control with distilled water. Four replicates
were conducted for each treatment, and the samples were analyzed during four weeks. In Acrisol,
the application ofvinasses represented a salinization risk, as well as an increase in concentrations
of Zn and Mn, and alterations of halloysita cristalinity risks. However, the addition of crude
vinasses had direct benefits, shown as an increase in pH, Fe y P. In Fluvisol, the crude vinasses
application representedsalinization andMn pollution risks. Theobservedbenefitsofcrudevinasses
applications is that Pconcentration increases. TheAV andAAVapplication did not represent the
same salinization risk shown by crude vinasses.
Rev. Int. Contam. Ambient.
16
(3) 89­101, 2000
INTRODUCCIÓN
Uno de los principales problemas en la producción de
azúcar y alcohol de caña en México es la utilización de
enormes cantidades de agua, que superan el millón de
metros cúbicos al día. Además, la industria azucarera­
alcoholera contamina fuertemente las cuencas, que es
donde generalmente arroja sus efluentes (Durán­de­
Bazúa
etal
. 1991a). Las vinazas son las aguas residuales,
generadas en los ingenios, que más contaminan, debido a
F. Bautista­Zúñiga
etal.
90
la carga orgánica que, medida como demanda química de
oxígeno soluble (DQO), es de 150 g L
­1
(Durán­de­Bazúa
etal
. 1991b,Bautista­ZúñigayDurán­de­Bazúa 1998). Esta
carga orgánica puede ocasionar problemas de eutroficación
en los cuerpos de agua.
La legislación actual prohibe la descarga en ríos pero la
permite en suelos agrícolas (CNA 1997), sin embargo, en
algunos ingenios las vinazas son vertidas a los ríos y/o a la
red de drenaje para su posterior utilización como agua de
riego en el cultivo de la caña deazúcar.Anteesta restricción
legal, la opción es el tratamiento de la vinaza
insitu
para su
posterior aplicación al suelo.
El tratamiento de las vinazas ha sido motivo de va­
rias investigaciones, en las cuales se ha llegado a re­
ducir la materia orgánica disuelta, en plantas piloto,
hasta en 90%, vía tratamientos anaerobio, aerobio y
anaerobio­aerobio (Durán­de­Bazúa
etal
. 1988, 1991a,
1994, Olvera­Rubio
etal
. 1992). El 10% restante es
material no biodegradable (humus) por los métodos con­
vencionales de tratamiento de aguas residuales, por lo
que es necesaria la aplicación de un tratamiento ter­
ciario o la disposición en suelos (Bautista­Zúñiga
et
al
. 2000).
Existen estudios preliminares de evaluación sobre el uso
de los lodos anaerobios producidos a partir del tratamiento
de las
aguas residuales de las destilerías como
«biofertilizantes», encontrandouna alta calidadcomo abono
debido a sus contenidos de materia orgánica, N, P y K (Ote­
ro y González1991, Valdés
etal
. 1991a); sinembargo, tam­
bién sehan encontrado metales pesados en la vinaza (Valdés
etal.
1991a; Bautista­Zúñiga yDurán­de­Bazúa 1998)y en
la biomasa microbiana producida durante los tratamientos
aerobio (Castro y Villegas 1989) y anaerobio (Valdés
etal
.
1991b, Bautista­Zúñiga yDurán­de­Bazúa 1998), loquedi­
ficulta el manejo de la vinaza.
No se han encontrado cambios en las propiedades de los
vertisoles como resultado de la aplicación de vinaza cruda
(Subirós y Molina 1992) probablemente por su capacidad
amortiguadora alta ylas dosis bajas devinaza utilizadas. Sin
embargo, es probable que en suelos ácidos donde predomi­
nan coloides del tipo de los oxohidroxos de Fe, Al y Mn, la
aplicación de vinazas crudas y tratadas se mineralicen más
rápido y sean una mejor enmienda, debido a su efecto
catalítico sobre la oxidación química y microbiológica de la
materia orgánica y por la menor capacidad de los coloides
inorgánicos para proteger física y químicamente a la mate­
ria orgánica de la biodegradación microbiana (Coleman
et
al.
1989, Oades 1989, Lavelle
etal
. 1993).
Por el contrario, en suelos de mejor calidad agrícola
como en los Fluvisoles y en Vertisoles, las vinazas pueden
alterar químicamente las arcillas y ocasionar importantes
cambios en los minerales del suelo por su acidez y poder
ligante, respectivamente(HuangyKeller1972,Huang1993,
Dahlgren 1994, Huang 1994).
Con la idea deagregar las vinazas al suelo, seha intenta­
do oxidar de manera natural (sin un gasto energético adicio­
nal) los compuestos orgánicos solubles presentes en las
vinazas utilizandoal suelocomoreactor (Bautista­Zúñiga
et
al
. 1995). Bautista­Zúñiga y Durán­de­Bazúa (1998), con­
sideran que las vinazas tratadas son una mejor enmienda
que las crudas, principalmente por las formas químicas del
carbono, elemento que se encuentra formando moléculas
de mayor tamaño y peso molecular con propiedades
coloidales.
Los objetivos de este trabajo son identificar los benefi­
cios y riesgos de la aplicación de las vinazas en suelo de las
unidades Acrisol y Fluvisol, así como conocer la velocidad
de descomposición de las vinazas en ambos suelos y los
cambios químicos que se presentan.
Localización del sitio de estudio
El municipio deAtoyac se encuentra a 20 km al noreste
de la ciudad deCórdoba en el estado de Veracruz, México y
se localiza entre los 18° 55´ y 18° 45´de latitud norte y los
96° 40´ y 96° 52´longitud oeste (INEGI 1984a). Alrededor
de 30000 ha se dedican al cultivo de caña de azúcar. En la
zona deinfluencia delos ingenios localizados enelmunicipio
deAtoyac, hayvarios suelos,delas unidadesAcrisol, Lixisol,
Fluvisol yCambisol (Bautista­Zúñiga
etal.
1998).
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizaron vinazas crudas (VC), vinazas tratadas en
un reactor anaerobio de flujo ascendente (VA), y vinazas
tratadas en un tren anaerobio­aerobio (VAA) realizado con
reactores de flujo ascendente y con un reactor de biodiscos
(Jiménez y Martínez 1995) (Tabla I).
Parámetros
Unidades
Vinazas
VC
VA
VAA
pH
4.44
8.73
8.93
Conductividad
dS m
­1
29.3
19.5
19.1
eléctrica
Ca
2+
mol
(+)
L
­1
45.7
9.6
1.7
Mg
2+
mol
(+)
L
­1
46.0
46.0
29.5
Na
+
mol
(+)
L
­1
0.44
0.70
0.60
K
+
mol
(+)
L
­1
10.1
3.9
3.8
Cl
­
mol
(­)
L
­1
112.8
nm
27
SO
4
=
mol
(­)
L
­1
31.2
nm
nm
CO
3
=
mol
(­)
L
­1
nd
0.6
0.6
HCO
3
­
mol
(­)
L
­1
nd
2.5
7.3
Zn
mg L
­1
60.0
62.4
49.6
COT
g L
­1
89
28
27
TABLAI. CARACTERIZACIÓN DE LAS VINAZAS (Bautista­
Zúñiga y Durán­de­Bazúa, 1998)
VC= vinaza cruda, VA= vinaza anaerobia, VAA= vinaza anaerobia­
aerobia, nm= no medido, nd= no detectado
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE EN SUELOS
91
Se usó el suelo de la superficie (0 a 20 cm de profundi­
dad) de la capa arable deAcrisol y Fluvisol (Tabla II). Se
utilizaron macetas (sin drenaje) con 500 g de suelo que se
colocó dentro de una bolsa de plástico con el fin de evitar
la pérdida de vinaza por lavado. La dosis única de vinazas
fue de 100 mL por maceta. El experimento se llevó a cabo
bajo condiciones de invernadero. Se les adicionó continua­
mente agua a las macetas con el fin de que permanecie­
ran cerca de la capacidad de campo (Blake 1976), deter­
minada previamentepor Bautista­Zúñiga
etal
. (1998), con
el fin de proveer condiciones adecuadas para la actividad
microbiana.
Los tratamientos fueron: aplicación de VC, VAy VAA,
más un testigo con agua destilada (T), se realizaron por
cuadruplicado y se evaluaron semanalmente a lo largo de
un mes. Se midió el pH en relación suelo: agua de 1:2.5;
conductividad eléctrica del extracto 1:2.5 con un puente
de conductividad, carbono orgánico total y carbono
hidrosolublerealizando una extracción1:2.5 desuelo:agua
(Nelson y Sommers 1975 en Okalebo
etal
. 1993). Los
cambios a lo largo del tiempo (cuatro semanas) se ajusta­
ron a los modelos lineal y exponencial, según el caso.
Los micronutrimentos (Fe, Mn, Cu y Zn) fueron ex­
traídos con la mezcla Mehlich II y analizados por
espectrofotometría de absorción atómica.
El P se analizó utilizando la técnica diseñada por Olsen
(Houba
etal
. 1988).
En el Acrisol, se analizó el contenido de Fe y Al “acti­
vos” extraíbles con oxalato de amonio (Fe
o
y Al
o
) (Houba
etal
. 1988). Se realizaron análisis de varianza con el fin
de conocer el efecto de los tratamientos.
Se estudiaron los cambios en los minerales secunda­
rios mediante análisis de difracción de rayos X (DRX)
con un difractómetro Philips PW­1050. Con una modifica­
ción del método desarrollado por Biscaye (1965), se midió
el área bajo la curva para el pico más intenso de cada
mineral, obteniendo una estimación de la concentración
del mineral en la muestra, para hacer la comparación
entre tratamientos. Se midió el contenido total de SiO
2
,
Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, MnO, CaO, MgO, K
2
O, Na
2
O y P
2
O
5
por
espectroscopía de fluorescencia de rayos X con un
espectrómetro secuencial Siemens SRS 3000 automati­
zado.
RESULTADOS
Potencial de hidrógeno
Los tres tipos de vinaza ocasionaron el aumento del
valor de pH en el Acrisol (Tabla III).
En elAcrisol tratado con vinaza cruda, el pH aumentó
1.8 unidades con respecto al testigo, desde la primera se­
mana y mostró una tendencia de incremento constante
durante el período de estudio, de acuerdo con la ecuación
siguiente:
y= ­ 0.26x + 5.4 para AVC
En elAcrisol tratado con las vinazas anaerobias, en un
principio el valor del pH aumentó 0.5 unidades y con el
paso del tiempo disminuyó hasta muy cerca del valor ini­
cial, con lo cual se observó que el cambio del valor del pH
fue temporal, posiblemente debido a la descomposición de
la materia orgánica adicionada (Figura 1). La dinámica
del valor de pH se describe con el siguiente modelo:
y= ­ 0.16x + 5.73 para AVA
En el Acrisol, el valor de pH aumentó con el tiempo
Unidad
Profundidad
pH
SB
CC
Limos
Arcilla
Textura
cm
%
%
%
%
Acrisol
0 ­ 20
4.48
35
41
27
44
Arcilla
20 ­ 28
4.88
35
38
32
45
Arcilla
Fluvisol
0 ­ 30
6.16
80
32
28
46
Arcilla
30 ­ 44
6.45
80
36
44
32
Franco arcilloso
TABLA II. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS (Bautista­Zúñiga
etal
. 1998)
SB= saturación de bases; CC= capacidad de campo
Semanas
AT
AVC
AVA
AVAA
±
s
±
s
± s
±
s
1
4.86± 0.04a
5.74± 0.06c
5.53± 0.02b
5.62± 0.06b
2
4.84± 0.05a
6.00± 0.07c
5.5 ± 0.07b
5.61± 0.08b
3
4.71± 0.11a
6.13± 0.11c
5.24± 0.05b
6.23± 0.07c
4
4.8 ± 0.00a
6.57± 0.50c
5.1 ± 0.00b
7.21± 0.14c
r
2
(p)
0.36 (0.40)NS
0.95(0.025)
0.93(0.040)
0.85(0.08) NS
TABLAIII. VALOR DE pH EN EL ACRISOL TRATADO CON
VINAZAS
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia, AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P =
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión con valor de
P< 0.05, NS= no significativo
X
X
X
X
F. Bautista­Zúñiga
etal.
92
por la aplicación de las vinazas anaerobias­aerobias, pre­
sentó una tendencia exponencial y llegó a incrementos
arriba de 2.3 unidades de pH (Figura 2), según el mode­
lo siguiente:
y = 4.96e
0.085x
para AVAA
(r
2
= 0.88)
En el inicio (primera semana), en los tres tipos de
vinaza se encontraron valores de pH más altos que en el
testigo; sin embargo, con el paso del tiempo solamente el
tratamiento con vinaza anaerobia tendió a regresar a las
condiciones iniciales de pH. Los tratamientos con vinaza
cruda y vinaza anaerobia­aerobia hicieron suponer que
el cambio en el valor de pH no fue de tiempo corto.
El aumento del pH en el Acrisol por la aplicación de
las vinazas crudas y tratadas puededebersea las siguientes
causas:
1. Oxidación de la materia orgánica en condiciones
reductoras, debido a la actividad microbiana, que al
descomponer la materia orgánica disuelta forma
dióxido de carbono, metano y aumento de los iones
OH
­
. Teóricamente, la reacción de redox que se pre­
senta cuando el agua es la aceptora de electrones, es
la siguiente (Doménech 1995):
MOS
CO
2
+ CH
4
+ 2e
­
2H
2
O + 2e
­
H
2
+ 2OH
­
—————————————————­
MOS + 2H
2
O
CO
2
+ CH
4
+ H
2
+ OH
­
donde: MOS= materia orgánica soluble
2. Es posible que la complejación de las fuentes de aci­
dez del suelo (oxo­hidróxidos de Fe y Al «activos»)
por la materia orgánica (Mc Bride 1989, Hayes y Bolt
1991) contenida en las vinazas ocasionó el aumento
del pH desde la primera semana.
3. En el caso de las vinazas tratadas que poseen un pH
alcalino, el cambio del valor de pH en el Acrisol es
posible que se deba también a los cambios químicos
de los óxidos de Fe y Al “activos”, ya que sus espe­
cies químicas son dependientes del pH (Oades 1989).
En el Fluvisol, los tratamientos con vinazas anaerobias
y anaerobias­aerobias elevaron el valor de pH 0.5 unida­
des desde la primera semana, pero con el paso del tiem­
po, el valor de pH del suelo llegó a sus niveles originales
(Tabla IV).
y = ­ 0.20x + 7.7 para
FVAA
y = ­ 0.18x + 7.57 para
FVA
El aumento del valor de pH durante la primera semana
pudo deberse a las razones arriba mencionadas. Poste­
riormente, las reacciones de acidificación que se presen­
taron por la descomposición de la materia orgánica en los
Fig. 1. Cambios de los valores de pH en suelos de la unidad Acrisol
por la aplicación de vinazas
Fig. 2. Cambios en los valores de pH en suelos de la unidad Fluvisol
por la aplicación de vinazas
Semanas
FT
FVC
FVA
FVAA
±
s
±
s
±
s
±
s
1
6.88± 0.07b
6.16± 0.04 a
7.36± 0.04 c
7.39± 0.09c
2
6.86± 0.04 b
6.42± 0.04a
7.2 ± 0.1c
7.42± 0.08d
3
6.94± 0.05a
7.08± 0.12a
7.09± 0.13a
7.23± 0.05a
4
6.67± 0.05a
7.39± 0.12c
6.78± 0.04b
6.8 ± 0b
r
2
(p)
0.37(0.39)NS
0.97 (0.02)
0.95 (0.02)
0.78(0.12)(NS)
TABLAIV. VALOR DE pH EN EL FLUVISOL TRATADO CON
VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P=
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión valor de P<
0.05, NS= no significativo
X
X
X
X
y = 0.26x + 5.45
AVC
R
2
= 0.95
p = 0.025
y = ­0.155x + 5.73
AVA
R
2
= 0.93
p= 0.036
y = 4.96e
0.085x
AVAA R
2
= 0.86
AT
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
0
1
2
3
4
5
semanas
pH
AT (acrisol testigo)
AVC (acrisol con
vinaza cruda)
AVA (acrisol con
vinaza anaerobia)
AVAA (acrisol con
vinaza anaerobia­
aerobia)
y = ­0.196x + 7.7
FVAA R
2
= 0.78
y = ­0.185x + 7.57
FVA R
2
= 0.95
y = 0.44x + 5.68
FVC R
2
= 0.97
FT
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
0
1
2
3
4
5
semanas
pH
FT (fluvisol testigo)
FVC (fluv isol con vinaza
cruda)
FVA (fluvisol con vinaza
anaerobia)
FVAA (fluvisol con vinaza
anaerobia­aerobia)
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE EN SUELOS
93
tratamientos FVA y FVAA, de acuerdo con Bohn
etal.
(1993), fueron posiblemente producto de la oxidación de
los compuestos orgánicos en condiciones aerobias, según
reacciones del tipo:
(CH
2
O)
n
+ H
2
O
CO
2
+ 4e­ + 4H
+
El Fluvisol tratado con VC (FVC) presentó disminu­
ción de 0.7 unidades de pH en las primeras dos semanas,
como consecuencia de la acidez de la VC. En la tercera y
cuarta semanas el valor de pH del FVC aumenta, reba­
sando los valores del testigo.
El valor de pH en el Fluvisol tratado con vinaza cruda,
presentó un comportamiento directamente proporcional al
tiempo transcurrido y después de cuatro semanas no al­
canzó el equilibrio (Figura 2). La ecuación que describe
la cinética del comportamiento del valor de pH fue de or­
den cero:
y = 0.44x + 5.68 para
FVC
Es importante resaltar que el valor de pH del Fluvisol,
en todos los tratamientos, tendió a llegar al valor de pH
original. Esto ocurrió después de la cuarta semana que
duró el experimento en FVAy FVAAy a la tercera sema­
na en el FVC. El Fluvisol amortiguó más los cambios de
pH que el Acrisol.
Conductividad eléctrica
La aplicación de vinazas crudas aumentó más de cinco
veces el valor dela conductividadeléctrica (CE)delAcrisol.
Esta característica del suelo disminuyó un poco (400
m
S
cm
­1
) con el paso del tiempo. Sin embargo, después de la
cuarta semana deduración del experimento, la CE del suelo
se encontró muy por arriba del valor inicial (Tabla V).
En el Fluvisol, la CE presentó mayor incremento que
en el Acrisol y llegó a niveles casi nueve veces mayores
que el valor inicial (Tabla VI).
En ambos suelos, las vinazas tratadas (VA y VAA) no
ocasionaron problemas de salinidad.
Las VC presentaron valores elevados de CE (15.08
dS m
­1
) y por ello fueron consideradas como de alto riesgo
de salinización, sin embargo, al interactuar con el suelo se
neutralizaron los iones H
+
y OH
­
que participaron (Chang
1987), juntocon K, Ca, Mg, otros iones y materia orgánica
disuelta, en los valores de la CE de las vinazas crudas y
tratadas. Deacuerdo con los resultados dela CE, elAcrisol
puede recibir mayores dosis de VC y con más frecuencia
queel Fluvisol.
Carbono orgánico
EnelAcrisol, los tratamientos convinaza cruda yvinaza
anaerobia presentaron tasas de descomposición constan­
tes quepudieron ser descritas con las siguientes ecuaciones
(Figura 3):
y = ­ 0.093x + 3.68 para AVC
y = ­ 0.034x + 2.99 para AVA
La tasa de descomposición en el AVC fue tres veces
mayor que en el AVA, posiblemente por el menor conteni­
do de substancias húmicas en las vinazas crudas. El con­
tenido de carbono orgánico en AVAA disminuyó confor­
meaumentó el tiempo, sin embargo, los datos no seajusta­
ron al modelo de mineralización lineal a una P= 0.05 (Ta­
bla VII). En la comparación entre tratamientos por sema­
na, únicamente en el AVC los valores de la primera sema­
na fueron diferentes a los de la cuarta.
El Fluvisol con vinaza cruda fue diferente a los trata­
mientos convinazas anaerobias, anaerobias­aerobias y con
el testigo, durante las cuatro semanas (Tabla VIII). En el
Semanas
AT
AVC
AVA
AVAA
±
s
±
s
±
s
± s
1
302 ±
9.61a
1763 ±
76c
493 ± 14b
471 ± 23b
2
321 ± 29.21a
1395 ± 132c
416 ± 34b
487 ± 57b
3
315 ± 40.65a
1392 ± 101c
425 ± 22b
417 ± 20b
4
348 ± 45a
1384 ±
88c
492 ± 20b
488 ± 51b
r
2
NS
NS
NS
NS
TABLAV. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (µS cm
­1
) EN EL
ACRISOL TRATADO CON VINAZAS
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia, AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P=
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión con valor de
P< 0.05, NS= no significativo
Semanas
FT
FVC
FVA
FVAA
±
s
±
s
±
s
±
s
1
345 ± 28a
3048 ±577c
462 ± 17b
445 ±
3b
2
292 ± 18a
3196 ±264c
391 ± 13b
411 ± 17b
3
266 ± 33a
2302 ±565c
428 ± 29b
446 ± 41b
4
329 ± 37a
1649 ±299c
486 ± 29b
461 ± 33b
r
2
NS
NS
NS
NS
TABLAVI. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (µS cm
­1
) EN EL
FLUVISOL TRATADO CON VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P=
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión con valor de
P< 0.05, NS= no significativo
X
X
X
X
X
X
X
X
F. Bautista­Zúñiga
etal.
94
tratamiento FVC se detectó una tendencia lineal de dis­
minución del carbono con respecto al tiempo; sin embar­
go, la correlación no fue significativa como lo muestra la
figura 4 y la siguiente ecuación:
y = ­ 0.091x + 3.73 para FVC
Los datos del contenido de carbono orgánico total, del
tratamiento con vinazas anaerobias­aerobias, ajustados
al modelo de regresión lineal, fueron descritos por la si­
guiente ecuación:
y = ­ 0.08x + 3.14 para FVAA
La tasa de descomposición del Fluvisol tratado con
vinaza cruda de ­ 0.09 equivalente a una descomposición
de 0.9 g C kg
­1
de suelo por semana fue mayor al trata­
miento con vinazas anaerobias aerobias (0.8 g C kg
­1
de
suelo por semana) .
Los tratamientos con vinazas anaerobias mostraron
una tendencia a la disminución con el paso del tiempo.
En la comparación entre suelos, la diferencia entre
la tasa de descomposición delAcrisol tratado con vinaza
cruda y del Fluvisol con el mismo tratamiento fue de k=
0.002, siendo el Acrisol el que presentó mayor minera­
lización de carbono. Si se compara la disminución de car­
bono entre la primera y cuarta semanas, en el tratamiento
con vinaza cruda, en el Acrisol el valor fue de 0.32% y en
el Fluvisol es de 0.29%, equivalentes a 3.2 y 2.9 g de C kg
de suelo
­1
por mes, respectivamente.
Carbono orgánico soluble
La descomposición de la materia orgánica soluble en el
Acrisol tratado con vinaza cruda mostró una dinámica de
orden cero (tasa de descomposición constante), descrita
por la siguiente ecuación:
y= ­22.7x + 124.5 para AVC
Después de cuatro semanas el suelo alcanzó los nive­
les originales de carbono orgánico soluble (Tabla IX).
La cantidad de carbono orgánico extraído con agua en
los tratamientos con vinazas anaerobias y anaerobias­
aerobias disminuyó hasta niveles no detectables con la téc­
nica utilizada.
El Fluvisol tratado con vinaza cruda presentó una ten­
dencia de cinética de descomposición de orden cero para
el contenido de carbono orgánico extraído con agua (Fig.
4), pero el modelo matemático que describe este fenóme­
no no es significativo a una P= 0.05 (Tabla X), la ecuación
es la siguiente:
y= ­ 6.4x + 157.5 para FVC
En el Fluvisol, la utilización de vinazas anaerobias y
Fig. 3. Tendencias de cambio en el contenido de carbono orgánico
total en suelos de las unidades Acrisol y Fluvisol por la apli­
cación de vinazas
Semanas
FT
FVC
FVA
FVAA
±
s
±
s
±
s
±
s
1
2.89± 0.13a
3.57± 0.25b
3.01± 0.16a
3.11±0.26a
2
2.95± 0.13a
3.6 ± 0.13b
3.05
2.89±0.13a
3
2.95± 0.03a
3.56± 0.04b
2.95± 0.12a
2.91±0.09a
4
2.94± 0.11a
3.28±0.17b
2.95± 0.07a
2.84±0.06a
r
2
(p)
0.45 (0.32)NS 0.62 (0.21)NS 0.54 (0.26)NS 0.74 (0.14)NS
TABLAVIII. PORCENTAJE DE CARBONO ORGÁNICO TO­
TAL EN EL FLUVISOL TRATADO CON VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P=
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión con valor de
P< 0.05, NS= no significativo
Semanas
AT
AVC
AVA
AVAA
±
s
±
s
±
s
±
s
1
2.91± 0.22a
3.62± 0.24b
2.96± 0.15a
2.89±0.07a
2
2.9 ± 0.29a
3.42± 0.08b
2.92± 0.19a
2.89±0.11a
3
2.87± 0.18a
3.45± 0.15b
2.88± 0.10a
2.84±0.17a
4
2.89± 0.15a
3.3 ± 0.08b
2.86± 0.06a
2.86±0.11a
r
2
(p)
0.46(0.32)NS
0.83(0.09)NS
0.98 (0.01)
0.54(0.26)NS
TABLAVII. PORCENTAJE DE CARBONO ORGÁNICO TOTAL
EN EL ACRISOL TRATADO CON VINAZAS
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia, AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P=
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión con valor de
P< 0.05, NS= no significativo
X
X
X
X
X
X
X
X
y = ­0.093x + 3.68
AVC R
2
= 0.83
p = 0.09
y = ­0.09x + 3.73
FVC R
2
= 0.62
p = 0.21
FT
y = ­0.034x + 2.99
AVA R
2
= 0.98
p = 0.01
AT
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
0
1
2
3
4
5
semanas
C(%)
AT (acrisol testigo)
AVC (acrisol con
vinaza cruda)
AVA (acrisol con
vinaza anaerobia)
FT (fluvisol testigo)
FVC (fluvisol con
vinaza cruda)
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE EN SUELOS
95
anaerobias­aerobias ocasionaron una cinética de pri­
mer orden en la mineralización del carbono orgáni­
co soluble, siendo la tasa de mineralización en FVAA
(k = ­ 0.504) y en FVA (k = ­ 0.49). Las ecuaciones
son:
y= 97.2e
­0.49x
para
FVA
(r
2
= 0.63)
y= 172e
­0.504x
para
FVAA
(r
2
= 0.86)
El valor de la ordenada al origen, de los suelos trata­
dos con VC, permitió dilucidar el potencial de retención
(adsorción y absorción) de los compuestos orgánicos
solubles contenidos en las vinazas; siendo menor el va­
lor en el Acrisol como consecuencia de su mayor reten­
ción. En este sentido, se confirmó la mayor retención
de compuestos orgánicos en el Acrisol (124.5 mg C kg
­
1
de suelo) en comparación con el Fluvisol (157.5 mg C
kg
­1
de suelo).
Análisis elemental
El Acrisol se consideró un suelo más intemperizado
que el Fluvisol debido a las siguientes evidencias: me­
nores valores Si/Al y mayores cantidades de Fe y Mn.
En cuanto a la fertilidad, el Fluvisol presentó mayo­
res cantidades de metales alcalinos, alcalinotérreos y
P
2
O
5
en comparación con el Acrisol (Tabla XI).
En ambos suelos se detectó la disminución relativa
de SiO
2
y Al
2
O
3
por la adición de vinaza cruda; siendo
de 1.04 % y 0.4 % en el Fluvisol y de 0.4 %, 0.3 % en
el Acrisol, respectivamente.
En el Fluvisol también se detectó la disminución del
orden del 0.3 al 0.1 % de Fe
2
O
3
en los tratamientos con
vinazas.
La adición de vinaza cruda aumentó los contenidos
de K
2
O, CaO y MgO en ambos suelos. Las vinazas
tratadas (VA y VAA) ocasionaron aumentos en el con­
tenido de K
2
O y Na
2
O.
Cambios en algunos micronutrimentos
Es muy conocida la participación del Mn, como
aceptor de electrones, en la descomposición de la ma­
teria orgánica bajo condiciones reductoras, mediante la
siguiente ecuación:
MnO
2
+ 2e­ + 4H
+
Mn
2+
+ 2H
2
O (potencial redox
de 0.4 a 0.2)
Por los contenidos de Mn encontrados es posible
que se pudiera llegar a niveles peligrosos que ocasio­
nen toxicidad a los cultivos (Tabla XII). De la misma
manera, el contenido de hierro aumentó de manera
importante con la aplicación de vinaza cruda en am­
bos suelos, debido posiblemente a las condiciones
reductoras que se presentaron por la descomposición
anaerobia de la VC (Sommers y Linsay 1979). De
hecho, el aumento en hierro y manganeso extraídos
Semanas
AT
AVC
AVA
AVAA
±
s
±
s
±
s
±
s
1
22
±
0a
101
±
3.53b
52
±
7.8a
26
±
0a
2
67
±
0a
82
± 10.6b
ND
ND
3
33
±
0a
60
± 10.6b
ND
ND
4
35
±
0a
35
± 15.56a
ND
ND
r
2
(p)
0.001 (0.97)
0.996 (0.002)
TABLAIX. CONTENIDO DE CARBONO ORGÁNICO EX­
TRAÍDO CON AGUA (mg C kg suelo
­1
) EN EL
ACRISOL TRATADO CON VINAZAS
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia, AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia,
ND= no detectado. Letras diferentes por renglón indican diferencias
significativas (P= 0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regre­
sión con valor de P< 0.05.
Fig. 4. Tendencias de cambio en el contenido de carbono orgánico
extraído en agua de los suelos de las unidades AcrisolyFluvisol
X
X
X
X
X
X
X
X
y = ­6.4x + 157.5
FVC R
2
= 0.69
p = 0.17
y = ­22x + 124.5
AVC R
2
= 0.996
p= 0.001
FT
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0
1
2
3
4
5
semanas
mgCkg
­1
suelo
AVC (acrisol con
vinaza cruda)
FT (fluvisol testigo)
FVC (fluvisol con
vinaza cruda)
Semanas
FT
FVC
FVA
FVAA
±
s
±
s
±
s
±
s
1
86 ± 26a
150
± 24b
74
± 2.8a
113
±
0a
2
72 ±
0c
150
± 15.6d
24
± 2.8a
45
±
7.8b
3
76 ±
0b
131
±
3.5c
28
± 7.8a
38
± 11.3a
4
85 ±
0a
135
±
9.2b
ND
ND
r
2
(p)
NS
0.69 (0.17)
NS
NS
TABLAX. CONTENIDO DE CARBONO ORGÁNICO EXTRAÍ­
DO CON AGUA (mg C kg suelo
­1
) EN EL FLUVISOL
TRATADO CON VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes por renglón indican diferencias significativas (P=
0.05) según la prueba de Tukey, r
2
= índice de regresión con valor de
P< 0.05, ND= no detectado, NS= no significativo
F. Bautista­Zúñiga
etal.
96
fue una evidencia de la presencia de condiciones
reductoras.
FeOOH + e­ + 3H
+
Fe
2+
+ 2H
2
O (potencial redox
de 0.3 a 0.1)
Al considerar ambos suelos, el aumento de P pre­
sentó una relación directamente proporcional con la con­
centración del Fe (r= 0.998). Por esto, es posible que el
aumento del P se debió al efecto combinado del aumen­
to del pH [disminución de la formación de compuestos
entre el Al (III) y el ion PO
4
], a las condiciones
reductoras [disminución de la formación de compues­
tos entre el Fe (III) y el ion PO
4
, por el cambio de
estado de oxidación de Fe (III) a Fe (II)] y a la forma­
ción de quelatos de Fe.
Aún cuando elAcrisol contiene más Fe total, al apli­
carle la VC se presentó mayor cantidad de Fe (II) en el
Fluvisol. En el Acrisol prácticamente todo el Mn (IV)
se convirtió en Mn (II) bajo las condiciones reductoras
generadas por la VC.
El contenido de Zn extraído aumentó en el Acrisol,
por aplicación de vinaza cruda. Las vinazas anaerobias
y anaerobias­aerobias no ocasionaron cambios. En el
Fluvisol no se presentaron cambios en el contenido de
Zn por la aplicación de vinazas crudas y tratadas. El
aumento de Zn en el Acrisol por la aplicación de VC
constituyó un riesgo de contaminación del suelo y de
toxicidad para la caña de azúcar.
En ambos suelos, el contenido de Cu no se modificó
por la aplicación de ningún tipo de vinaza. Se tuvieron
mayores cantidades de Cu en el Fluvisol que en elAcrisol
[9 y 2 mg de Cu kg
­1
de suelo, respectivamente].
Cambios en el fósforo asimilable y en Fe y Al ex­
traídos con oxalato de amonio
En ambos suelos, los contenidos de P aumentaron
con la aplicación de los tres tipos de vinaza. Sin embar­
go, al aplicar vinaza cruda, el aumento fue mayor en el
Fluvisol (incremento de 53 mg kg
­1
) que en el Acrisol
(incremento de 8 mg kg
­1
). ElAl
o
no cambia en elAcrisol
por la aplicación de los tres tipos de vinaza.
La aplicación de VC no ocasionó cambios en la can­
tidad de Fe
o
, pero la aplicación de vinazas tratadas (VA
y VA) sí generó el aumento (Tabla XIII), debido posi­
blemente a la inhibición de la cristalización del Fe solu­
ble por la presencia de substancias húmicas, como lo
describe Dahlgren (1994).
Es muy conocido que los compuestos fenólicos re­
ducen el Fe (III) de los minerales del suelo a Fe (II),
ocasionando la liberación de este último a la solución
del suelo (Huang 1994), aumentando el Fe
o
. También
las condiciones reductoras, provocadas por la aplica­
ción de vinazas, bajo las cuales las bacterias forman
reductasas, favorecen la trasformación del Fe (III) a
Fe (II) (Huang 1994). De la misma manera, es posible
FT
FVC
FVA
FVAA
AT
AVC
AVA
AVAA
%
SiO
2
49.1
48.14
48.6
48.3
39.9
39.5
39.7
39.6
Al
2
O
3
20.1
19.7
20.2
20.0
27.8
27.5
27.8
27.5
Fe
2
O
3
t
10.9
10.6
10.7
10.8
12.7
12.8
12.7
12.8
MnO
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.3
0.2
0.3
CaO
2.8
3.1
2.9
2.8
0.4
0.6
0.4
0.4
MgO
0.45
0.47
0.45
0.45
0.35
0.40
0.36
0.37
K
2
O
0.30
0.54
0.34
0.34
0.28
0.50
0.31
0.32
Na
2
0
0.63
0.64
0.67
0.67
0.50
0.51
0.54
0.55
P
2
O
5
1.07
1.04
1.08
1.00
0.36
0.38
0.35
0.37
TABLA XI. CONTENIDOS TOTALES DE ELEMENTOS EN LOS SUELOS TRATADOS CON VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia, AT=
acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol con vinaza anaerobia y AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia
Hierro
Manganeso
Zinc
Cobre
Tratamientos
mg kg
­1
AT
51 ±
22
775 ± 199
119 ±
23
2 ± 0
AVC
93 ±
6
2721 ± 234
278 ±
62
3 ± 0
AVA
55 ±
2
742 ±
57
289 ± 181
2 ± 0
AVAA
53 ±
6
835 ±
48
118 ±
18
2 ± 0
FT
958 ± 104
744 ±
53
9 ± 0
FVC
1102 ± 255
1831 ± 134
75 ±
21
10 ± 1
FVA
1093 ± 283
931 ± 215
79 ±
27
10 ± 1
FVAA
1031 ± 189
994 ± 130
76 ±
6
10 ± 0
TABLAXII. CAMBIOS EN LA DISPONIBILIDAD DE ALGU­
NOS MICRONUTRIMENTOS POR LA APLICA­
CIÓN DE VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia,
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia y AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE EN SUELOS
97
que los ácidos orgánicos presentaran una afinidad alta
(electrostática y como ligantes) con los óxidos de hierro
(Oades 1989).
Cambios en los minerales
La identificación de la halloysita por difracción de ra­
yos X (DRX) se realizó a partir de la posición angular de
la familia de planos en 0.446 nm, sin embargo como se
detectó material amorfo y por ello hubo un oscurecimiento
dela señal, se decidió utilizar el segundo pico, localizado a
los 0.736 nm.
En el Acrisol, los minerales identificados por DRX no
mostraron cambios substanciales excepto en la halloysita,
cuyo cambio se debe atribuir a dos causas, pérdida de la
cristalinidad del mineral por el cambio de pH del suelo
(hacia alcalino) y/o a la interacción de las vinazas con las
láminas deAl y Si de la halloysita (Tabla XIV).
En el Fluvisol por el contrario, el cuarzo, la cristobalita
y la hematita parecieron aumentar su intensidad relativa y
el área de sus picos, lo que sugiere que las vinazas pudie­
ron estar lixiviando y/o disolviendo minerales amorfos pre­
sentes en la matriz (Tabla XV).
Los cambios en la halloysita pudieran debersemás pro­
bablemente a que la familia de planos cercana a 0.72 nm
aceptó el material agregado con las vinazas y eso refleja
una pequeña pérdida de la cristalinidad del mineral, lo que
también puedeestar asociado al área bajo el pico (Brindley
y Brown 1980).
Al comparar el análisis de difracción de rayos X reveló
que el Fluvisol contiene relativamente más cuarzo,
feldespatos, cristobalita y halloysita que el Acrisol. Estos
resultados concuerdan con la mayor cantidad de Si y Ca
en el Fluvisol y los mayores contenidos de Fe y Al en el
Acrisol, encontrados en el análisis de fluorescencia de ra­
yos X.
Tratamientos
Halloysita
Cuarzo
Hematita
Cristobalita
(0.736 nm)
área de la señal en cm
2
AT
4.46 (0.701 nm)
2.05
0.46
presencia
AVC
3.82 (0.724 nm)
2.08
0.52
presencia
AVA
3.52 (0.728 nm)
4.20
0.44
presencia
AVAA
4.32 (0.736 nm)
2.05
0.48
SPC
TABLAXIV. MINERALES SECUNDARIOS EN EL ACRISOL
TRATADO CON VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia,
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia y AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia.
El número entre paréntesis corresponde a la posición angular de la
familia de planos en angstroms, SPC= señal poco clara
Tratamientos
Halloysita
Cuarzo
Cristobalita
Hematita
Boehmita
(0.718 nm)
(0.61 nm)
área de la señal en cm
2
FT
5.06 (0.718 nm)
2.75
0.96
0.56
Presencia
FVC
5.25 (0.736 nm)
3.15
1.38
0.96
Presencia
FVA
5.28 (0.724 nm)
3.32
1.61
0.9
SPC
FVAA
6.25 (0.724 nm)
3.98
1.56
0.6
SPC
TABLA XV. MINERALES SECUNDARIOS EN EL FLUVISOL TRATADO CON VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia, AT=
Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol con vinaza anaerobia y AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia. El número
entre paréntesis corresponde a la posición angular de la familia de planos en nm, SPC= señal poco clara
Tratamientos
Fósforo
Fe
o
Al
o
mg kg
­1
Acrisol
AT
9
±
1
503.1 ±
15.3b
3.20
± 0.14a
AVC
17
±
1
492.8 ±
15.9b
2.80
± 0.08a
AVA
11
±
1
590.0 ±
22.6a
2.87
± 0.11a
AVAA
9
±
1
619.4 ±
26.1a
2.83
± 0.13a
Fluvisol
FT
337
± 18
NA
NA
FVC
390
±
6
NA
NA
FVA
351
±
1
NA
NA
FVAA
359
±
7
NA
NA
TABLAXIII. CAMBIOS
EN
EL
HIERRO
Y
ALUMINIO
EXTRAÍBLES CON OXALATO DE AMONIO Y
EN EL FÓSFORO OCASIONADOS POR LA APLI­
CACIÓN DE VINAZAS
FT= Fluvisol testigo, FVC= Fluvisol con vinaza cruda, FVA= Fluvisol
con vinaza anaerobia, FVAA= Fluvisol con vinaza anaerobia­aerobia,
AT= Acrisol testigo, AVC= Acrisol con vinaza cruda, AVA= Acrisol
con vinaza anaerobia y AVAA= Acrisol con vinaza anaerobia­aerobia.
Letras diferentes indican diferencias significativas entre tratamientos
(P< 0.001), NA= no analizado
F. Bautista­Zúñiga
etal.
98
DISCUSIÓN
El aumento del pH en el Acrisol resultó importante
debido a la relación que tiene con el incremento en la
disponibilidad de los nutrimentos (Lindsay 1988, Oades
1989, Hayes y Bolt 1991, Doménech 1995), principal­
mente con el P. El cambio en el pH no es momentáneo
ya que permaneció durante las cuatro semanas que duró
el experimento.
En los suelos ácidos, sobre los que se realizan activi­
dades agrícolas, es común la aplicación periódica de can­
tidades importantes de carbonato de calcio con el objeto
de aumentar el pH, disminuir la fijación de P, aumentar
Ca y Mg, disminuir la toxicidad porAl, aumentar la capa­
cidad de intercambio catiónico, y mejorar las propieda­
des físicas y microbiológicas (Arzola
etal
. 1994, Chávez
y Alvarado 1994, Orlando 1994). Esta práctica puede
ser substituida con la aplicación de vinaza cruda, ya que
además de cubrir los objetivos de la aplicación de cal, se
le adicionan K, N, S, Ca, Mg, P y Zn y otros nutrimentos,
siendo con ello una enmienda mejor y más barata.
La caña de azúcar, cultivo que tiene gran capacidad
de adaptación a una variedad amplia de suelos (en la
zona de estudio hay al menos siete unidades) es, sin em­
bargo, un cultivo sensible a la salinidad, que presenta dis­
minución en su rendimiento a valores mayores de 2 dS
m
­1
(Aguirre 1993). Por ello es de suma importancia dar­
le seguimiento a esta característica edáfica.
Las VA y VAA, que contienen compuestos húmicos,
pueden mejorar los suelos en las propiedades arriba men­
cionadas, además la CE no aumenta y los enlaces con
los óxidos de Fe y Al son más estables.
Es necesario realizar estudios de campo para encon­
trar las cantidades adecuadas de vinazas que mejoren las
condiciones edáficas y eleven la producción de caña, ya
que se ha encontrado que cuando son altas, la cantidad y
la calidad de la caña de azúcar disminuye (Orlando 1985,
1994), así como la germinación y el crecimiento de
Pisum
sativum
y
Helianthusannuus
(Faruk y Kadioglu 1992).
En cuanto a la mineralización del carbono orgánico
soluble, la tasa de descomposición (k) fue considerable­
mente mayor en el Acrisol (k = ­ 22.7 mg C kg
­1
de suelo
por semana) que en el Fluvisol (k = ­ 6.4 mg C kg
­1
de
suelo por semana), cerca de 4 veces más. La explica­
ción a este hecho se fundamentó en el comportamiento
de los coloides minerales de los suelos.
En el Fluvisol, donde se tiene más halloysita que óxi­
dos, la salinidad puede llegar a inhibir la acción de las
enzimas extracelulares secretadas por los hongos (Swift
etal
. 1977, Tate 1992, Lavelle
etal
. 1993). También es
ya conocido el efecto negativo de la salinidad en la acti­
vidad de las enzimas (Tate 1992) y como el Fluvisol re­
sultó más salino que elAcrisol, es posible que este hecho
contribuyera a disminuir la tasa de mineralización de la
materia orgánica.
En lo concerniente al Acrisol, se encontraron, princi­
palmente coloides minerales del tipo de los oxohidroxos
de Fe, Al y Mn que no inhibieron a las enzimas
extracelulares. Por el contrario, Fe y Mn pueden catalizar
la oxidación de la materia orgánica en condiciones de
baja aireación (Mc Bride 1989, Oades 1989).
En ambos suelos, la cinética de la mineralización de
las VC fue de orden cero, lo cual teóricamente se debe a
que el substrato es mucho mayor que la tasa media de
mineralización, por esto se deduce que este modelo de
descomposición es independiente del crecimiento
microbiano (Alexander y Scow 1987, Paul y Clark 1989,
Lehninger
etal
. 1993). Esto apoya la hipótesis de la par­
ticipación de los minerales en la oxidación de la materia
orgánica.
La aplicación de vinaza cruda produce beneficios,
sobretodo en elAcrisol quees el suelo más intemperizado
y con menores contenidos de cationes intercambiables.
Además las concentraciones de Fe, Mn y Zn también
aumentan en ambos suelos, siendo en el Acrisol de 134,
251, 82 y 11 % en Zn, Mn, Fe y P, respectivamente y en
el Fluvisol de 146, 15 y 16 % en Mn, Fe y P, respectiva­
mente. La cantidad elevada de Mn puede ser tóxica para
la caña de azúcar, principalmente en el Acrisol.
Con respecto a los cambios en los minerales, se en­
contró que el Acrisol tratado con VC no se acidificó de
manera drástica y es menor el riesgo de destrucción de
halloysita, por esta vía. Por el contrario, la acidificación
del Fluvisol en los primeros días, producto de la adición
de vinazas crudas, puede ocasionar la descomposición
de las arcillas tipo 1:1 (Bohn
etal
. 1993), aún cuando se
encuentre en función de su concentración y de la acidez,
según lo indica la siguiente ecuación:
­
D
(halloysita) /
D
t = k(halloysita)(H
+
)
donde: t = tiempo
k = constante
En suelos con smectita, el riesgo de destrucción de
estos minerales secundarios es mayor debido a que esto
se encuentra únicamente en función del ion H
+
(Bohn
et
al
. 1993).
Las aplicaciones continuas de VC en los suelos pue­
de ocasionar la meteorización excesiva de los minerales
primarios y secundarios en el Fluvisol por varias razones,
como su condición ácida, su actividad como ligante y la
generación de ácidos inorgánicos como HNO
3
y H
2
SO
4
,
productos de la descomposición (Huang y Keller 1972,
Huang 1993). Alargo plazo, la meteorización de los sue­
los puede ocasionar la disminución de la fertilidad del
suelo debido a que la mayoría de los suelos de la región
son arcillosos, es decir, contienen más minerales secun­
darios queprimarios, por lo queson suelos con bajos con­
tenidos de minerales primarios que contengan nutrimentos
en su estructura cristalina.
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE EN SUELOS
Es posible, que por aplicaciones continuas de VC, a
largo plazo se produzcan condiciones de “pseudo­
podsolización” lo que constituye un problema de mane­
jo debido a la formación de horizontes endurecidos y
por la acumulación y toxicidad de los quelatos de Fe y
Al.
Se recomienda estudiar la formación de compues­
tos organominerales ya que éstos disminuyen la erosión
del suelo, principalmente por la formación de complejos
multidentados entre los iones de los metales de transi­
ción y las substancias húmicas (Greenland 1965,
Doménech 1995).
CONCLUSIONES
En elAcrisol, la aplicación de vinaza cruda constitu­
ye un riesgo de salinización y de contaminación por Zn
y Mn. La halloysita presentó una pérdida ligera de la
cristalinidad. Sin embargo, la vinaza cruda representa
varios beneficios potenciales, como aumentos del valor
de pH, Fe y P.
Los riesgos de la aplicación de vinazas anaerobias
en el Acrisol son la toxicidad por Zn y la pérdida de la
cristalinidad de la halloysita. Los beneficios son los in­
crementos en el valor del pH y en el P y la disminución
del riesgo de contaminación de los cuerpos de agua.
El uso de la vinaza anaerobia­aerobia en el Acrisol
presentó el beneficio potencial del aumento del valor de
pH y la disminución del riesgo de contaminación de los
cuerpos de agua.
En el Fluvisol, la aplicación de vinaza cruda presen­
ta los riesgos de salinización y de toxicidad por Mn. Los
beneficios de la aplicación son incrementos de Fe y P.
En el Fluvisol no se detectaron riesgos por la vinazas
anaerobia y anaerobia­aerobia. El beneficio se debe a
la retención de la materia orgánica y su consecuente
disminución del riesgo de contaminación de los cuerpos
de agua.
Al comparar entre suelos, en el Acrisol es mayor la
descomposición de la materia orgánica y la retención
del carbono orgánico soluble que en el Fluvisol. Por ello,
el riesgo de contaminación de los cuerpos de agua ale­
daños a los sitios de aplicación aumenta en el Fluvisol.
AGRADECIMENTOS
Se agradece el apoyo económico de la UNAM, así
como la colaboración técnica del Biól. Jorge Villatoro y
la asesoría de las Dras. Teresa Reyna Trujillo y Lourdes
Villers Ruiz. Asimismo, se agradece a uno de los árbi­
tros que de manera especial y anónima realizó valiosos
comentarios sobre el mecanoscrito.
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