Introducción

La degradación de los suelos es un problema generado por cambios en el uso y prácticas de manejo específicas de cada cultivo. Estas prácticas causan modificaciones paulatinas en el potencial productivo de los suelos (Jamioy et al., 2015). Este efecto limita el desarrollo de los cultivos, sin embargo, puede mitigarse mediante el uso de correctivos agrícolas (Luna et al., 2021). En Ecuador el 24 % de la superficie agrícola presenta suelos ácidos (Chico, 2019). Los suelos de los órdenes inceptisol y ultisol, por lo general, poseen un pH ácido, baja fertilidad y alto contenido de aluminio (Al+++), que puede ser tóxico para el normal desarrollo de las raíces (Calva y Espinosa, 2017). Por lo tanto, es necesario el uso de programas a base de enmiendas que busquen corregir las alteraciones degradantes que puedan ocasionar las condiciones de acidez en el suelo (Sadeghian y Marín, 2020).

El origen de la acidez en los suelos se debe a la pérdida de bases intercambiables, cuyo efecto es producido cuando los iones de calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+) y sodio (Na+) son reemplazados por iones de hidrógeno (H+) en los sitios de intercambio (Álvarez y Rimski-Korsakov, 2015), lo que influye en las características químicas y biológicas del suelo (Valerio y Molina, 2012). Otras formas de degradación incluyen la disminución de los niveles de salinidad, medida por la conductividad eléctrica, así como los niveles de carbono orgánico y materia orgánica (Estrada-Herrera et al., 2017). Los compuestos usados como correctivos deben contener fuentes minerales de origen natural o industrial que puedan reponer las pérdidas de bases cambiables en el suelo y mejorar las condiciones de acidez (Castro y Munévar, 2013).

Según Hirzel et al. (2017), la principal estrategia para manejar y controlar la acidez del suelo es el uso de enmiendas calcáreas, como el carbonato de calcio (CaCO3). En este sentido, Calva y Espinosa (2017) destacan que las enmiendas, mejoran las condiciones físicas y microbiológicas del suelo, mediante el incremento del pH. De la misma forma, Combatt et al. (2017) afirman que una técnica común para suprimir la acidez de los suelos ácidos corresponde al uso de otros compuestos químicos alcalinos, como el carbonato de calcio y magnesio (cal dolomita), y el carbonato de calcio (cal agrícola). Pérez (2016) señala que usar estos compuestos mejoran el pH del suelo, así como la actividad microbiana y la asimilación de nitrógeno orgánico y azufre por el sistema de raíces de las plantas.

En este contexto, las cenizas, fruto de la combustión de biomasa vegetal, también se han usado para aliviar las deficiencias nutricionales en plantaciones de suelos ácidos (Solla-Gullón et al., 2001; Arias-Cedeño et al., 2021). Estos autores indican que las cenizas incrementan el pH del suelo y mejoran las concentraciones de fosfatos, calcio y magnesio, que contribuyen a incrementar la producción. Además, Downie et al. (2009) y Santalla et al. (2011) ratifican que las cenizas mejoran tanto el estado nutricional de los cultivos, como la estructura del suelo debido a su doble función como fertilizante y enmendante.

Finalmente, se han verificado trabajos en los que el biocarbón, producido por pirólisis de material vegetal, ha mostrado beneficios significativos al ser aplicado en suelos, lo cual mejora sus propiedades químicas y físicas (Gómez et al., 2016; Gilces, 2014). En este contexto, Omil et al. (2013) y Zheng et al. (2013) destacan sus beneficios para mejorar la actividad microbiana y optimizar el uso de nutrientes como el nitrógeno.

Ante los argumentos expuestos, la presente investigación se enfoca en evaluar el efecto de 3 enmiendas edáficas -carbonato de calcio, ceniza y biocarbón-a diferentes dosis y con distintos tiempos de incubación (30, 60 y 90 días), sobre las características químicas (pH en KCl, conductividad eléctrica, carbono y materia orgánicos del suelo) de 2 localidades (Dumarí y El Guabo) de la provincia de El Oro, Ecuador.

Materiales y métodos

Localización y caracterización del área de procedencia de las muestras de suelo

Las muestras de suelo se extrajeron de 2 localidades específicas en la provincia de El Oro: Dumarí se encuentra situada a 1200 m s. n. m., en las coordenadas 79°35’05” longitud sur y 3°27’03” latitud oeste, está caracterizada por un clima subtropical húmedo, temperaturas que oscilan entre 21 °C y 30 °C, humedad relativa promedio del 78 % y precipitaciones anuales aproximadas de 950 mm (Ecuador - GAD Municipal de Chilla, 2014). El Guabo se encuentra ubicado a una altitud de 180 m s. n. m., en las coordenadas 79°84’42” longitud sur y 3°24’12” latitud oeste, donde predomina un clima subtropical, megatérmico seco a semihúmedo (Kottek et al., 2006).

Dumarí y El Guabo presentan suelos pertenecientes a los órdenes oxisol e inceptisol, clasificados específicamente como alfic ustox y oxic dystrudepts, respectivamente (Espinosa et al., 2022).

Recolección de muestras de suelos

En cada localidad (Dumarí y El Guabo) se tomó una muestra de suelo del horizonte A, a partir de un recorrido en zigzag, donde se realizaron perforaciones para extraer aproximadamente 8 kg de suelo, en 20 submuestras y a una profundidad estándar de 20 cm, las cuales fueron homogeneizadas con la finalidad de conformar una muestra compuesta (Osorio y Casamitjana, 2011) y representativa (Hernández et al., 2014), para un total de 160 kg de suelo por localidad,. Posteriormente, fueron secadas y tamizadas con una malla de 2 mm previo al análisis de laboratorio (Vargas, 2010).

Diseño experimental

Para el desarrollo del estudio se planteó un experimento factorial en parcelas sub-subdivididas completamente al azar fraccionado en 3x3x11, en el cual se manipularon 3 factores de estudio: enmiendas orgánicas (carbonato de calcio, ceniza de caña de azúcar y biocarbón); tiempo de incubación (30, 60 y 90 días) y dosis de enmiendas (0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 y 50 t ha-1), lo cual generó 99 unidades experimentales por cada localidad. La parcela principal consistió en los 3 tipos de enmiendas edáficas; las subparcelas abarcaron 3 tiempos de incubación; y las sub-subparcelas incluyeron las 11 dosis de cada enmienda, incluido el control. Las combinaciones de tratamientos se replicaron 3 veces, de forma completamente al azar en las unidades experimentales a nivel del experimento, para lo que se utilizó la tabla de números aleatorios, por ello, cada unidad experimental presentó la misma probabilidad de recibir una combinación de tratamientos cualquiera. El ensayo se condujo entre febrero y junio de 2022, bajo un control adecuado del material y entorno experimental.

En las unidades experimentales (recipientes plásticos de 500 g de capacidad) se añadieron 250 g de suelo (representan proporcionalmente 1 ha de terreno) tratado con las enmiendas, según las dosis establecidas en la Tabla 1. Posteriormente, se procedió a la homogenización y humectación por capilaridad, dejando drenar el exceso de agua durante 24 horas antes de estabilizar el peso para el ensayo. La reposición de agua se efectuó con un gotero, 2 veces por semana, ajustando el peso a las condiciones iniciales. Las muestras de suelo fueron expuestas a un periodo de incubación dentro del laboratorio de suelos de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técnica de Machala, por 30, 60 y 90 días, en un ambiente con una temperatura promedio entre 25 y 26 °C de temperatura.

Métodos de análisis

Se analizaron el pH y la conductividad eléctrica (CE) utilizando una relación suelo-agua de 1:2 (10 g de suelo a 20 ml de agua destilada). Para el pH en KCl se empleó la misma proporción usando una solución de KCl 1 M, conforme a lo descrito por Ames y Castillo (2014). El porcentaje de carbono orgánico (% CO) se determinó mediante el método de ignición, y para calcular el contenido de materia orgánica (% MO) se utilizó el factor empírico de 1.724 (Eyherabide et al., 2014). Las determinaciones analíticas se realizaron en el Laboratorio de Suelos de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de Universidad Técnica de Machala.

Procedimiento estadístico

Para conocer si se presentaron o no diferencias estadísticas significativas entre las combinaciones de tratamientos generadas por los tipos de enmiendas, los tiempos de incubación y las dosis de enmiendas en función de los valores de pH en KCl, CE, % CO y % MO, se utilizó un análisis de varianza (ANOVA) factorial intergrupos, previo cumplimiento a los requisitos de normalidad de datos y homogeneidad de varianzas. Cuando se presentaron diferencias entre las combinaciones de tratamientos o los tratamientos en cada factor de estudio se aplicó la prueba de rangos y comparaciones múltiples de Tukey, mediante el software AGROESTAT® (Barbosa y Maldonado, 2010).

Resultados

Efecto de las enmiendas sobre el pH en KCl

La prueba ANOVA para el efecto de las enmiendas (cal, ceniza y biocarbón) en las 2 localidades mostraron diferencias significativas a los 30, 60 y 90 días (Tabla 1). Esto indica que los 3 tipos de enmiendas, los periodos de incubación y su interacción (E x T) influyeron significativamente en el incremento del pH en KCl. La cal agrícola demostró un efecto superior en mejorar las condiciones de pH (L1 = 6.58 y L2 = 6.41) comparado con la ceniza (L1 = 5.26 y L2 = 4.38) y el biocarbón (L1 = 4.69 y L2 = 3.92), lo cual se alineó con el objetivo de evaluar la eficacia de diferentes enmiendas en la modificación del pH del suelo (Figura 1). La variación en los tiempos de respuesta entre las localidades (90 días en L1 = 5.61 y 30 días en L2 = 5.06) se muestra en Figura 2, en la que se observa un comportamiento distinto entre las 2 localidades, lo que puede estar sujeto a distintas condiciones edafoclimáticas y al manejo agrícola, subrayando la importancia de considerar las condiciones locales en la gestión del pH del suelo.

Efecto de las enmiendas sobre la conductividad eléctrica (CE)

Los resultados de ANOVA para la CE mostraron diferencias significativas en la respuesta a las enmiendas (cal, ceniza y biocarbón) (Tabla 3). Estos resultados confirman que las enmiendas y su interacción con los tiempos de incubación (E x T) fueron determinantes en el incremento de la CE; en ellos, la ceniza mostró un impacto particularmente alto en el aumento de la CE comparado con otras enmiendas (Figura 3). Esta observación es crucial para nuestro objetivo de identificar enmiendas que efectivamente modifiquen la conductividad eléctrica del suelo y faciliten la selección de estrategias de manejo adecuadas para mejorar la fertilidad del suelo. La CE se incrementó ligeramente en L1 (de 0.47 a 0.67 d Sm-1), no así en L2, donde los valores se mantuvieron sin variaciones. (Figura 4).

Impacto de las enmiendas sobre el carbono orgánico (% CO)

La variabilidad en el contenido de carbono orgánico en respuesta a las diferentes enmiendas y dosis fue estadísticamente significativa en ambas localidades (Tabla 4). Este hallazgo es relevante para el objetivo de explorar cómo distintas enmiendas afectan la materia orgánica del suelo, un factor crucial para la sostenibilidad del suelo y la productividad agrícola. La cal agrícola presentó el mayor valor de % CO (1.87 %), diferente a lo obtenido cuando se utilizó ceniza (1.43 %) y biocarbón (1.39 %) en L1; sin embargo, en L2 el uso de biocarbón (1.54 %) mostró el mayor valor (1.54 %), diferente a cal agrícola (1.34 %) y ceniza (1.37 %) (Figura 5). En cuanto al tiempo de incubación, el comportamiento del % CO mostró una ligera disminución a medida que transcurrió el tiempo de incubación en L1; sin embargo, en L2 los valores se mantuvieron sin variación.

Influencia de las enmiendas sobre la materia orgánica (% MO)

Consistentes con los resultados anteriores, las pruebas ANOVA revelaron un aumento significativo en la materia orgánica como resultado de la aplicación de enmiendas, con diferencias notables entre las enmiendas y entre los tiempos de incubación (Tabla 5). Los resultados indican que tanto la cal agrícola como el biocarbón son particularmente efectivos en mejorar el contenido de materia orgánica del suelo, lo cual cumple con el objetivo de aumentar la materia orgánica disponible, esencial para la mejora de la estructura y la salud del suelo (Figuras 7 y 8).

La variabilidad en el contenido de materia orgánica, en respuesta a las diferentes enmiendas y dosis aplicadas, resultó ser estadísticamente significativa en ambas localidades estudiadas (Tabla 4). Esta determinación se encaja en el objetivo de analizar cómo las distintas enmiendas afectan la materia orgánica del suelo, un factor importante para la sostenibilidad del suelo y la productividad agrícola. La cal agrícola registró el mayor porcentaje de materia orgánica (% MO) con un valor de 3.23 %, superando a la ceniza (2.46 %) y al biocarbón (2.49 %) en L1. Sin embargo, en L2, el biocarbón presentó el mayor valor de % MO con 2.66 %, en comparación con la cal agrícola (2.31 %) y la ceniza (2.36 %) (Figura 6). En cuanto al tiempo de incubación, el % MO mostró una ligera disminución a medida que avanzaba el periodo de incubación en L1; por el contrario, en L2, los valores permanecieron constantes.

Discusión

Los resultados de este estudio confirman la efectividad del encalado, específicamente utilizando cal agrícola, para controlar la acidez del suelo, en concordancia con lo reportado por Hirzel et al. (2017). Como se refleja en la Tabla 2 y en la Figura 1, la aplicación de cal agrícola provocó un incremento significativo del pH medido en KCl. Este hallazgo es consistente con los resultados de Combatt et al. (2017), Pérez (2016) y Calva y Espinosa (2017), quienes demostraron que la cal agrícola mejora las características fisicoquímicas y microbiológicas de los suelos ácidos, facilitando así una mayor disponibilidad de nutrientes y mejorando la estructura del suelo.

Por otro lado, la ceniza como enmienda edáfica también mostró resultados positivos en el aumento de la conductividad eléctrica y en la corrección de deficiencias del suelo, como se observa en la Tabla 3 y en la Figura 3. Estos efectos corroboran los estudios de Solla-Gullón et al. (2001)), Arias-Cedeño et al. (2021), Downie et al. (2009) y Santalla et al. (2011), que indican que las enmiendas de Ceniza no solo aumentan el pH del suelo, sino que también mejoran la concentración de macroelementos, contribuyendo así a la reestructuración del suelo y al aumento de la productividad agrícola.

Además, los incrementos en los niveles de carbono orgánico y materia orgánica observados en las Tablas 4 y 5, y visualizados en las Figuras 5 y 7, fueron notables con la aplicación de cal agrícola y biocarbón. En la Localidad 1, los efectos beneficiosos de la cal agrícola sobre el CO y la MO están alineados con las investigaciones previas de Hirzel et al. (2017)), Combatt et al. (2017), Pérez (2016) y Calva y Espinosa (2017), que resaltan su capacidad para neutralizar la acidez del suelo y mejorar su estructura, lo que facilita la asimilación de nutrientes por parte de las plantas.

En la Localidad 2, el biocarbón mostró un efecto similar, lo que apoya los estudios de Gómez et al. (2016), Gilces (2014), Omil et al. (2013) y Zheng et al. (2013). Estos autores destacan que el biocarbón mejora las propiedades del suelo mediante la encapsulación de metales pesados y el fomento de la actividad microbiológica, lo que, a su vez, favorece la asimilación del nitrógeno y otras funciones esenciales para el manejo eficaz de la acidez del suelo.

En conjunto, estos resultados destacan la importancia de seleccionar enmiendas edáficas adecuadas basadas en las características específicas del suelo y las condiciones agronómicas locales. Además, subrayan la capacidad de las enmiendas como la cal agrícola y el biocarbón para modificar de manera efectiva las propiedades químicas y biológicas del suelo, en concordancia con los objetivos establecidos en nuestro estudio.

Referencias

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