Articulo Zeolita

7/26/2019 Articulo Zeolita

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Comportamiento fisiolgico y rendimiento de calabacita por efecto

de un biofertilizante zeoltico y acolchado plstico

Bulmaro Mndez-Argello1

Ricardo Hugo Lira-Saldvar1

Moiss Felipe-Victoriano1

Ileana Vera-Reyes1

Antonio Crdenas-Flores1

Resumen

El acolchado plstico es de gran importancia porque permite ahorrar agua y minimizar malezas

en los cultivos. Las zeolitas tienen una estructura muy porosa, alta capacidad de intercambio

inico, y retienen agua y cationes para una liberacin lenta posterior. Esto permite incrementar

el rendimiento de los cultivos y eficientar el uso de agua y nutrientes. El objetivo de este trabajo

fue analizar el efecto del manejo agronmico de calabacita con y sin acolchado plstico, mas

zeolita incorporada al suelo a razn de 0, 10, 20 y 40 T ha -1. En trminos generales, el

acolchado promovi mayor fotosntesis (Fs) durante todo el da; la conductancia estomtica

(Cs) tambin fue mayor en las primeras horas de la maana y la transpiracin (Tr) no se vio

afectada por el acolchado plstico. Por su parte, la zeolita no mostr un efecto en esas

variables fisiolgicas; sin embargo, la interaccin de los dos factores s report un efecto

significativo en el incremento de la Fs debido al efecto del acolchado, ya que los tratamientos

de mayor tasa fotosinttica (34.75 !mol CO2 m-2 s -1) y Cs (0.57 !mol H2O m

-2 s -1) fueron con

acolchado. De acuerdo con los resultados, se concluye que la zeolita no afecta negativamente

el intercambio gaseoso de las plantas, pero s aumenta el rendimiento ya que la incorporacin

de 40 T ha-1 de zeolita lo increment en 21.6 T ha-1 respecto al control. En relacin con el

acolchado plstico, ste tambin mejor significativamente el rendimiento de calabacita, ya que

produjo en promedio 28.8 T ha-1 ms que el tratamiento testigo sin acolchar.

1 Centro de Investigacin en Qumica Aplicada (CIQA), Departamento de Plsticos en la Agricultura;

[email protected]; [email protected].


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Palabras clave

Cucurbita pepo, zeolita, fotosntesis, agroplasticultura.

Introduccin

El uso de fertilizantes qumicos en los ltimos 60 aos ha sido de gran beneficio en el contexto

de la Revolucin Verde ya que ha permitido mantener la oferta de alimentos por arriba del

crecimiento poblacional. Sin embargo, este logro ha trado efectos negativos para la salud del

suelo y el ambiente; adems, la nitrificacin natural se ha reducido a un nivel muy bajo en los

suelos (Horlingsa y Marsden, 2011). El lixiviado de los fertilizantes nitrogenados causa daos al

ambiente y aumenta los impactos en la salud humana por la contaminacin de fuentes de agua,

la degradacin ambiental y la eutrofizacin de cuerpos de agua (Aghaalikhani et al., 2012;

Ippolito et al., 2011). La aplicacin de zeolita y acolchado plstico no presenta los problemas y

desventajas del uso de fertilizantes convencionales (Leggo y Ledesert, 2009), pues representa

un concepto sostenible y amigable con el ambiente. Esto potencialmente pudiera aumentar la

relacin costo-beneficio para el productor, adems de que trabajos cientficos con calabacita

cultivada con y sin acolchado plstico y zeolita incorporada al suelo son inexistentes en Mxico

y en todo el mundo. Por eso debemos estudiar tecnologas innovadoras que coadyuven a hacer

un uso ms eficiente del agua y los fertilizantes, tal y como se puede lograr con la utilizacin de

zeolita y acolchado plstico.

La zeolitas tienen una gran cantidad de microporos y alta capacidad de intercambio catinico,

lo que les permite absorber agua y cationes para posteriormente liberarlos lentamente (De-

Smedt et al., 2015), lo que permite que promuevan mayor eficiencia en el uso de agua y

fertilizantes (Chinnamuthu y Boopathi, 2009). Por la composicin de aluminio y silicio en su

estructura, las zeolitas se denominan aluminosilicatos; y dependiendo de su naturaleza mineral

pueden ser naturales o sintticas. Acorde con su estructura, una zeolita puede considerarse

como un polmero inorgnico constituido a partir de SiO4 y AlO 4, (DeSmedt et al., 2015). En el

trabajo de Leggo (2009) se afirma que la principal aplicacin de zeolitas como la clinoptilolita es

en la captura de metales pesados as como en el almacenamiento y lenta liberacin de NPK;

adems, promueven notablemente el crecimiento de las plantas (Al-Hadidi et al., 2013). La

mayor eficiencia en el uso de fertilizantes tradicionales y los incrementos en rendimiento de

cultivos debido a las zeolitas se atribuyen a la alta capacidad de intercambio catinico (CIC)


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que poseen, el gran poder de adsorcin y su capacidad de hidratacin y deshidratacin, todo lo

anterior sin que se afecte su estructura y propiedades (Daz et al.,2009).

El objetivo de este trabajo fue analizar el efecto del manejo agronmico de calabacita con y sin

acolchado plstico, ms zeolita incorporada al suelo a razn de 0, 10, 20 y 40 T ha -1.

Materiales y mtodos

Sitio experimental, material gentico y manejo agronmico

El trabajo se realiz en condiciones de campo abierto en el Centro de Investigacin en Qumica

Aplicada (CIQA) en Saltillo, Coahuila, con coordenadas geogrficas 252737 N y 1010208

O, a una elevacin de 1610 msnm. La preparacin del terreno se llev a cabo de forma

mecnica, realizando labores de barbecho, rastreo y formacin de camas de siembra, las

cuales fueron acolchadas con una pelcula plstica de polietileno coextrudo con color negro en

la cara inferior y plata en la superior. La parcela experimental consisti en camas de 18 metros

de largo, con un ancho de 80 cm y pasillos de 40 cm. La siembra se realiz directamente al

suelo a doble hilera y con una separacin de 50 cm entre plantas. Se utilizaron semillas de

calabacita (Cucurbita pepo) var. Grey Zucchini. A todos los tratamientos se les colocaron

cubiertas de agribon en forma de microtnel para proteger a las plantas contra las bajas

temperaturas y de insectos vectores de enfermedades, el cual se retir al inicio de floracin.

Se aplic el riego y la fertilizacin mediante un sistema de fertiriego. El riego se aplic

diariamente de acuerdo a la demanda evapotranspirativa del cultivo. Para satisfacer los

requerimientos nutricionales de NPK se aplic una fertilizacin de fondo antes de la siembra;

posteriormente, se realizaron aplicaciones foliares de macro y micronutrientes en cada corte,

adems de 2 aplicaciones de fosfitos (derivados del cido fosfrico). Se evaluaron ocho

tratamientos con tres repeticiones cada uno utilizando un diseo experimental completamente

al azar con dos factores: 1) zeolita con 4 niveles (0, 10, 20 y 40 T ha -1) y 2) acolchado plsticocon 2 niveles (con y sin acolchado). El anlisis de las variables fisiolgicas se realiz mediante

un anlisis de varianza y prueba de rango mltiple Tukey (P


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Medicin de intercambio gaseoso

La medicin del intercambio gaseoso (Fs, Cs y Tr) se realiz con un equipo analizador

Infrarrojo de gases (IRGA) modelo LI-6400 XP en hojas maduras, sanas, libres de daos por

plagas, enfermedades o deficiencias nutricionales y seleccionadas de una parte no sombreadade la planta. Con el objetivo de evaluar el comportamiento fisiolgico del cultivo, se efectu la

toma de datos con el IRGA para analizar el intercambio gaseoso. Esto se logr realizando la

toma de lecturas cada hora, desde las 8:00 hasta las 5:00 pm, en varios das completos

durante etapas fenolgicas del ciclo del cultivo.

Determinacin de crecimiento, biomasa seca y rendimiento del cultivo

Se midi el rea foliar utilizando un medidor estacionario (LI-COR LI-300, Lincoln Nebraska,USA), el nmero de hojas, de flores masculinas, de frutos, ndice de clorofila (Minolta SPAD

502), peso fresco y seco de plantas, para lo cual las muestras fueron secadas a una

temperatura de 75C hasta alcanzar peso constante. La cosecha se realiz cada tercer da a

partir del da 27 despus de la siembra (dds), tiempo en el que se observaron los primeros

frutos maduros. El criterio de corte fueron frutos con un tamao aproximado de 12 cm de largo

y un dimetro de 4 a 5 cm. El rendimiento por planta se obtuvo promediando el rendimiento de

cada unidad experimental entre el nmero de plantas de los 12 cortes obtenidos.

Resultados y discusin

Tasa fotosinttica, conductancia estomtica y transpiracin

Los resultados horarios de los datos sobre fotosntesis, conductancia estomtica y transpiracin

del cultivo de calabacita se presentan en el Cuadro 1. Aun y cuando se realizaron mediciones

cada hora durante el da, slo se reportan las ms representativas que corresponden a la

lectura inicial, una intermedia y la final (Cuadro 1). Respecto al efecto de los tratamientosanalizados, el factor A (dosis de zeolita) report diferencias estadsticas de Fs a las 8:00 y 5:00

pm, ya que se detect una reduccin en la actividad fotosinttica en donde se agreg zeolita al

suelo, debido a que a mayor cantidad de zeolita incorporada se tuvo una menor tasa

fotosinttica. Sin embargo, a las 3:00 pm cuando se present la mayor radiacin solar, se

obtuvieron las mayores tasas fotosintticas con 20 (33.40 !mol CO2m-2 s -1) y 40 (33.25 !mol


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CO2 m-2 s -1) T ha-1 de zeolita en comparacin con el testigo (31.79 !mol CO2 m

-2 s -1). En la

literatura son muy escasos los trabajos que reporten resultados sobre el efecto en la

fotosntesis; sin embargo, queda claro que la presencia de potasio que intrnsecamente se

encuentra en la zeolita sugiere que promueve una apertura de los estomas debido a su efecto

osmtico en las hojas y, por consiguiente, en un incremento de la conductancia estomtica, loque finalmente resulta en mayor tasa fotosinttica (Abdi et al., 2006).

Para el factor B (acolchado plstico) no se detectaron diferencias estadsticas a las 3:00 y 5:00

pm, sin embargo, a las 8:00 horas ocurri lo contrario (Cuadro 1), ya que con acolchado

plstico se tuvieron diferencias significativas (p>0.05) debido a que hubo mayor actividad

fotosinttica (7.59 !mol CO2m-2 s -1) que sin acolchado (6.49 !mol CO2m

-2 s -1). El trabajo sobre

chile morrn realizado por Zermeo et al. (2011) en el que compararon acolchado plstico

negro y coextrudo plata/negro, seala que con acolchado coextrudo la asimilacin integradade CO2 durante el da fue 44.21% mayor que en el cultivo con acolchado plstico negro. De

igual forma, la eficiencia intrnseca del uso del agua y de la radiacin neta fueron 23.04 y

53.47%, respectivamente, mayores en el cultivo con acolchado coextrudo plata/negro.

Resultados obtenido por Ibarra et al. (2008) trabajando con pepino y acolchado coextrudo

negro/blanco reportan tasas fotosintticas de 16.1 !mol CO2m-2s -1 durante las horas de mayor

radiacin solar. Por lo que el cultivo de calabacita del presente trabajo arroj valores de ms de

100% de fotosntesis neta en comparacin con esa otra cucurbitcea. Estos resultadossugieren que la combinacin de factores acolchado ms zeolita incorporada al suelo pudiese

haber incrementado la actividad fotosinttica de la calabacita. El trabajo de Hou et al. (2015)

analiz el efecto del acolchado plstico aplicado en el cultivo de camote (Ipomoea batatas) y se

encontr que este insumo fue una manera efectiva de incrementar el rendimiento de este

tubrculo en la regin noreste de China. El documento sugiere que dicho aumento fue

originado por la modificacin del microambiente causado por el acolchado, por la mayor

capacidad fotosinttica del cultivo y por la produccin de hormonas endgenas asociadas con

el crecimiento vegetativo.

Por otra parte, la reduccin de la Fs o de la Cs encontrada por efecto de los tratamientos

aplicados en este trabajo pudiera ser atribuida a la inhibicin de los procesos bioqumicos a

travs de la concentracin inica o del potencial osmtico que se puede inducir debido a la

deshidratacin celular (Soliman y Mahmoud, 2013). Otro factor que contribuye a la disminucin


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de esas variables fisiolgicas pudiese ser la limitada difusin de CO2 dentro de los espacios

intercelulares de la hoja como consecuencia de la reduccin en la apertura estomtica. Las

posibles razones se pudieran atribuir a que se reduce la difusin gaseosa a los espacios

intercelulares de las hojas (Zhi-Guo et al., 2011). Respecto a la variable transpiracin, en el

mismo Cuadro 1 se aprecia que no hubo diferencias significativas durante todo el da debido ala aplicacin de zeolita, acolchado, ni tampoco por la interaccin zeolita x acolchado.

Cuadro 1. Efecto de la zeolita y el acolchado plstico en la tasa fotosinttica, conductancia

estomtica y transpiracin de plantas de calabaza en tres horas diferentes del da

AP= acolchado plstico; SAP= sin acolchado plstico, misma literal en columna no son significativos.

rea foliar, rendimiento y nmero de flores

La zeolita y su interaccin con acolchado no afect significativamente el rea foliar ni el

rendimiento, sin embargo, el acolchado s promovi significativamente mayor rea foliar

(Cuadro 2). Numricamente, se observ que con la incorporacin de zeolita el rendimiento fue

mayor. Adems, se aprecia que la zeolita ms el acolchado promueven el rendimiento. No

existe una explicacin clara de los incrementos en crecimiento y rendimiento, pero diversos

trabajos reportan que las propiedades que posee la zeolita como son su alta CIC, alto grado de

retencin de agua, as como mayor absorcin y posterior liberacin de nutrientes,

principalmente N, P, K, Mn, Cu y Zn (Al-Busaidi et al., 2008; Bahadoran et al., 2012; Ozbahce

et al., 2014, Yilmaz et al., 2014), hace que se incorporen en el suelo con mayor eficiencia,


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estn mas disponibles para las plantas y puedan promover una mejora significativa en las

propiedades fsicas y qumicas del suelo o sustrato (Vunduk et al., 2014; Ozbahce et al., 2014).

Ha sido sealado tambin que al tener una mayor absorcin de nutrientes, las plantas

presentan mayor sntesis de aminocidos, protenas y otros compuestos nitrogenados, los que

finalmente originan mayor crecimiento (Ghannad et al., 2014; Orha et al., 2015).

Respecto al nmero de flores por planta, los resultados indican que se tuvieron claras

diferencias numricas entre tratamientos con una tendencia a incrementarse en funcin de la

cantidad de toneladas de zeolita incorporadas al suelo, ya que la dosis de 10 T ha-1 report

52.17 flores por planta, con 20 t ha-1 se encontraron 65.33 y con 40 t ha-1 75.50; sin embargo,

estas diferencias no fueron estadsticamente significativas. En cambio, el factor acolchado

plstico no promovi diferencias en la produccin de flores por planta. Los resultados de

Bahadoran et al. (2012) con la especie florcola ( Polianthes tuberosa L.) indican que la zeolitaincorporada al medio de cultivo o sustrato increment la longitud del tallo floral, el dimetro de

flores, rea foliar y contenido de clorofila, pero se redujo el dimetro del tallo floral, peso seco

de tallos y races. Por lo tanto, estos autores concluyen que la zeolita adicionada al sustrato

tuvo efectos benficos en algunos parmetros del crecimiento y desarrollo.

Cuadro 2. Efecto de la zeolita en el rendimiento, rea foliar y nmero de flores del cultivo de

calabacita

Factores

Zeolita (T ha- )

y acolchado

rea foliar

(cm2 planta-1)

Flores planta-

1

Rendimiento

(kg planta-1)

Rendimiento

total (T ha-1)

A 0 T 6194.38 a 46.50 a 3.48 a 125.28 a

10 T 6122.89 a 52.17 a 3.92 a 141.12 a

20 T 5204.82 a 65.33 a 3.59 a 129.24 a

40 T 5558.68 a 75.50 a 4.08 a 146.88 a

B AP 6633.42 a 59.25 a 4.17 a 150.12 a

SAP 4906.96 b 60.50 a 3.37 a 121.32 a

A*B 0 T+AP 7020.74 a 41.33 a 3.91 a 140.76 a

0 T+SAP 6571.60 a 51.67 a 3.05 a 109.8 a

10 T+AP 6480.84 a 56.00 a 4.24 a 152.64 a

10T+SAP 6460.49 a 48.33 a 3.61 a 129.96 a

20 T+AP 5928.26 a 62.33 a 4.18 a 150.48 a


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20T+SAP 5764.93 a 68.33 a 3.00 a 108.00 a

40 T+AP 4096.62 a 77.33 a 4.34 a 156.24 a

40T+SAP 3838.03 a 73.67 a 3.83 a 137.88 a

CV 28.96 34.99 25.16 25.16

AP= acolchado plstico; SAP= sin acolchado plstico; T= t ha-1 zeolita; misma literal en columna no

son significativos.

Conclusiones

La zeolita no influy en el intercambio gaseoso en las plantas de calabaza ya que no redujo ni

increment la tasa fotosinttica ni la conductividad estomtica de las mismas; sin embargo, el

rendimiento unitario y por hectrea s mostr una clara tendencia a incrementarse con la

incorporacin de este biofertilizante de origen mineral. Por otra parte, en este trabajo se

observaron diferencias estadsticas significativas a favor del acolchado plstico, ya que permiti

incrementar la maquinaria fotosinttica de las plantas al aumentarse el rea foliar en los

tratamientos acolchados. Adems, se observ que el uso del acolchado plstico ms zeolita

promovi mayor nmero de flores y rendimiento. Por lo tanto, la zeolita representa un elemento

de gran importancia en la agricultura sostenible o ecolgica ya que mejora la estructura del

suelo, incrementa la retencin de agua y nutrientes haciendo ms eficiente el uso de estos

insumos con lo que se tienen ahorros en los costos del cultivo y se genera un menor impacto

ambiental.

Agradecimientos

Al Centro de Investigacin en Qumica Aplicada (CIQA) por el financiamiento otorgado al

proyecto con clave asignada CIQ-6241.

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