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1 Proyecto Reduciendo el Escurrimiento de Plaguicidas al Mar Caribe Protocolo de Investigación Evaluación del impacto ambiental generado por la eliminación del rastrojo de piña a través de su incorporación al suelo Participantes del proyecto MINAET MAG PROAGROIN 2009

Protocolo Rastrojo

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Page 1: Protocolo Rastrojo

 

 

 

 

 

 

Proyecto Reduciendo el Escurrimiento 

 de Plaguicidas al Mar Caribe 

 

Protocolo de Investigación 

 

Evaluación del impacto ambiental generado por la eliminación del rastrojo  

de piña a través de su incorporación al suelo  

 

Participantes del proyecto 

MINAET 

MAG 

PROAGROIN 

 

2009 

Page 2: Protocolo Rastrojo

 

Evaluación del impacto ambiental de la eliminación del rastrojo de piña incorporándolo al suelo

INTRODUCCIÓN

Antecedentes

La piña (Ananas comosus) ha sido seleccionada, desarrollada y domesticada

desde tiempo prehistóricos. En la actualidad los frutos de piña y sus derivados

tienen gran importancia económica en las regiones tropicales y subtropicales del

mundo (Cortés, 1994).

En Costa Rica, esta fruta se ha identificado como un producto novedoso, no

tradicional, con alto potencial para su expansión. Este cultivo es una de las

principales actividades agrícolas que se llevan a cabo en forma tecnificada

comercialmente (Cortés, 1994). Según Aguirre y Arboleda (2008) para el año 2008

se registraron más de 45.000 hectáreas de piña en el país, principalmente en las

regiones Huetar Norte y Huetar Atlántica, mientras que en el año 2000 se

reportaron alrededor de 13.000 hectáreas sembradas.

La tendencia expansionista de la piña ocurre por la creciente demanda de Estados

Unidos y Europa. Según el Consejo Nacional de Producción y Procomer, la

actividad generó cerca de $485 millones (Arguedas, 2008), dando trabajo a

alrededor de 20.000 personas. La actividad genera entre 50.000 y 90.000 empleos

indirectos.

La piña es una bromeliaceae muy voluminosa y su ciclo de producción a nivel

comercial (dos cosechas) es de 27 meses, una vez transcurrido este período

debe eliminarse la biomasa y preparar el suelo para iniciar un nuevo ciclo de

producción. Esta biomasa una vez vista como desecho recibe el nombre de

rastrojo.

Page 3: Protocolo Rastrojo

 

El manejo convencional para la eliminación del rastrojo incluye la aplicación de

herbicida como desecante de la planta (quema en algunos casos) y después la

corta e incorporación. Esta práctica no resulta muy conveniente desde el punto de

vista ambiental, puesto que la aplicación de plaguicidas tarde o temprano se verá

reflejada en la afectación al ambiente.

Los datos respecto a la generación de desechos en la producción de piña son

alarmantes y preocupan a las autoridades nacionales y otros organismos que

buscan evitar el deterioro ambiental nacional e internacional. A raíz de esta

situación se hace necesario buscar soluciones y uso a tanta biomasa y

agroquímicos, que si no se trata adecuadamente eventualmente llegarán a

contaminar suelos, ríos y ambiente en general (Alpízar, 2007).

El uso de materiales agrícolas como materia prima es especialmente importante

cuando se trata desechos que se generan en grandes cantidades y que

regularmente son fuente de contaminación. En Costa Rica, la industrialización de

los productos agrícolas genera un 86% del total de desechos de diferentes

sectores industriales. La utilización de estos residuos resultaría muy ventajosa

desde el punto de vista económico y ambiental, pues sería una fuente renovable

de materiales, lo que evitaría su eliminación de manera inadecuada (Quesada,

2003).

La incorporación al suelo del rastrojo de piña es una alternativa a las prácticas de

eliminación de estos desechos. La presente investigación busca evaluar y

comparar el impacto generado al ambiente mediante la técnica convencional de

eliminación de rastrojo y de la práctica de incorporación del rastrojo sin uso de

herbicidas. Esta investigación se considera importante debido a que se espera

validar la técnica de incorporación de rastrojo como un mecanismo de manejo

agronómico integrado el cual puede brindar muchos beneficios al productor como

al ambiente.

Page 4: Protocolo Rastrojo

 

Objetivo general

Validar la técnica de eliminación del rastrojo de piña por incorporación al suelo en

verde comparada con la práctica de aplicación de herbicida como desecante en la

zona de San Carlos.

Objetivos específicos

• Evaluar el impacto ambiental de la técnica de eliminación de rastrojo de

piña por incorporación en verde al suelo y su aporte a la calidad del suelo.

• Evaluar el impacto ambiental de la técnica de eliminación de rastrojo de

piña con aplicación de herbicida como desecante

• Comparar el efecto de la incorporación del rastrojo al suelo en verde sobre

el desarrollo de la mosca del establo (Stomoxys calcitrans) contra la

práctica de aplicación de herbicida como desecante

• Determinar la relación beneficio/costo de la eliminación del rastrojo de piña

por incorporación al suelo en verde versus práctica de aplicación de

herbicida como desecante

Page 5: Protocolo Rastrojo

 

MARCO TEÓRICO

La producción agroindustrial de Costa Rica ha representado para el desarrollo

social y económico una actividad generadora de divisas, fuentes de empleo y

riqueza. En más de 70 cantones del país el trabajo agroindustrial significa la

principal actividad económica (Víquez, 2008).

El cultivo de la piña es uno de los que más años tiene de cultivarse en el país. Es

una actividad con más de tres décadas de desarrollo. La alta rentabilidad de la

actividad, la amplitud del mercado de exportación, las condiciones agroecológicas

y fisio-edáficas de Costa Rica y la demanda nacional del producto para la industria

y consumo fresco son factores que han influido en su expansión y desarrollo

(Monge, 1993).

Según Salazar (2008) Costa Rica el mayor exportador de piña del mundo. Las

principales zonas de producción de piña en el país son la región Huetar Norte y

Huetar Atlántica (Aguirre y Arboleda, 2008). De acuerdo con Salazar (2001) en

zonas siempre calientes y húmedas como San Carlos, el desarrollo foliar es

exuberante, los frutos voluminosos, jugosos y poco ácidos. Los mismos autores

reportan que según el Consejo Nacional de Producción (CNP) hay cerca de 1200

pequeños productores de piña en el país, los cuales representan el cuatro por

ciento de la producción nacional que oscila entre siete y diez millones de

toneladas métricas de piña por año. El resto es producido por las grandes

compañías. Según Brenes (2008) noventa y dos mil costarricenses se benefician

de la producción de piña, la cual genera veintitrés mil empleos.

Taxonómicamente se clasifica dentro de la familia Bromeliaceae, es una fruta

compuesta, formada por 100 a 200 frutículos unidos a un eje central o corazón, su

corona de hojas es una continuación del meristemo original que se extiende a

través de la fruta, forma semillas capaces de germinar. Se produce principalmente

en zonas tropicales y sub tropicales por lo que se puede afirmar que dentro de

Costa Rica se encuentra en su hábitat natural (Montero y Cerdas, 2005).

Page 6: Protocolo Rastrojo

 

La piña es un cultivo que aunque se le puede considerar perenne en el sentido

que puede producir por muchos años, no es conveniente desde el punto de vista

comercial (con fines de exportación) hacerlo más allá de la segunda cosecha. Esto

debido principalmente a menores rendimientos y a las condiciones de los frutos en

cuanto a tamaño y calidad, que reducen considerablemente el porcentaje de fruta

exportable (Alpízar y Arguedas, 1990).

El ciclo comercial de la piña es de 27 meses, durante el cual se cosechan dos

piñas. La primera se cosecha a los 15 meses y la segunda, 12 meses después

(Quesada, 2003). Una vez transcurrido este período debe eliminarse la biomasa

para iniciar un nuevo ciclo de producción. Esta biomasa una vez vista como

desecho recibe el nombre de rastrojo.

Los desechos de la industrialización de la piña constituyen entre un 50% y un 65%

de la fruta, de los cuales el 12% es la corona (parte superior del fruto), 9% tallo de

la piña (corazón) y 32% de cáscara. Un desecho importante que se genera a partir

del cultivo de piña es el rastrojo, el cual tiene impacto ecológico y ambiental

(Quesada, 2003).

El rastrojo corresponde a las hojas de la planta de la piña, estas son

extremadamente fibrosas, tenaces y abrasivas debido a su alto contenido de

silicio. Contienen también cordones de fibras, específicos de la piña que le

confieren gran resistencia a la torsión (Víquez, 2008).

Debido a la morfología de las hojas las plantas de piña se secan muy lentamente,

y los renuevos producidos por los tallos de las plantas vivas incorporados al suelo

pueden proliferar en los campos. Por ello es común cortarlas para acelerar su

desecación y descomposición (Víquez, 2008).

Page 7: Protocolo Rastrojo

 

Conforme aumenta el número de hectáreas de piña sembradas y por ende la

producción, el volumen de desechos generados en la plantación y en los procesos

incrementa también (Alpízar, 2007). Esta condición no es beneficiosa para los

productores ni para el ambiente.

El cultivo de piña es el que más desechos agroindustriales genera. Alrededor de

1,5 millones de toneladas métricas de rastrojo anualmente se transforma en

desecho y representan más de la mitad de la biomasa implicada, llegando a

duplicar el valor del producto mismo (Alpízar, 2007).

El manejo para la eliminación del rastrojo de la piña en ocasiones representa un

problema debido a su gran volumen y a la característica de lenta degradación.

Esta situación hace que el productor recurra al uso de herbicidas para desecar y

posteriormente quemar en algunos casos (Quesada, 2003).

El Dicloruro de dimetil-4,4′-bipiridilo por su nombre químico o Paraquat más

comúnmente conocido por su nombre comercial es un herbicida tóxico utilizado

para la eliminación del rastrojo de la piña (Víquez, 2008). El uso del paraquat

afecta el medio ambiente, y su toxicidad es acumulativa, contamina enormemente

los suelos, amenazando su uso futuro (Quesada, 2003).

El cultivo de la piña resulta bastante afectado con la competencia de las plantas

invasoras. La piña es una planta de crecimiento relativamente lento, de bajo porte

y de sistema radical reducido en relación con su parte aérea. Este cultivo proyecta

poca sombra (abierto) y puede ser rápidamente ahogado por las malas hierbas

(Aguirre y Arboleda, 2008).

La finalidad del control de las malezas es de evitar la competencia entre estas y la

piña principalmente por agua y nutrientes. El control de malezas se puede hacer

en forma química y manual. Por lo general la maleza de raíz profunda o agresiva

que ha sobrepasado el crecimiento o floración de la piña, debe eliminarse

Page 8: Protocolo Rastrojo

 

manualmente sacándola de la plantación (http://countrygateway.

enbolivia.com/nuevo/documentos/pina.pdf).

Los herbicidas utilizados en campo para el control de malezas en piña son los

siguientes: Ametrina, Paraquat, Bromacil y Quizalofop-p-ethyl. El uso intensivo de

herbicidas (agroquímicos) afecta al ambiente principalmente por contaminación de

mantos acuíferos. El Instituto Regional de Estudios en Toxicología (IRET) de la

Universidad Nacional detectó presencia de agroquímicos principalmente Bromacil

en las nacientes de agua que abastecen los acueductos rurales de las

comunidades de Cairo, la Francia y Luisiana (Aguirre y Arboleda, 2008).

La cantidad de insumos químicos utilizados en la producción de piña en

comparación con la producción bananera es superada por mucho. Esto debido a

la particularidad de la fruta y su ciclo productivo, el cual se debe acelerar en

función de la demanda mundial (Salazar, 2008).

Las malas prácticas agrícolas como la siembra a favor de pendiente, los suelos

descubiertos, el uso de agroquímicos y las quemas de rastrojo, provocan un fuerte

desbalance en la zona de cultivo y en los ecosistemas circundantes, que se

evidencia con la presencia de plagas y disminución de la fertilidad de los suelos

(Acosta, 2008). Según el mismo autor, la flora microbiológica presente en el suelo,

para efectos agrícolas, cumple diversas funciones como crecimiento de la planta,

reciclaje de nutrientes y mejora de la estructura del suelo. Su presencia en el suelo

se encuentra en relación con su capacidad productiva y su calidad en términos de

fertilidad. Una alta variedad entre estos organismos del suelo es una forma de

inhibir el crecimiento descontrolado de microorganismos patógenos, reduciendo

así la incidencia de plagas y eliminando la dependencia de agroquímicos.

Page 9: Protocolo Rastrojo

 

Montero y Cerdas (2005) señalaron que las plantas de piña requieren programas

de fertilización intensiva porque extraen gran cantidad de nutrientes,

principalmente nitrógeno (N) y potasio (K) y otros como calcio (Ca), magnesio

(Mg), hierro (Fe) y zinc (Zn). El nitrógeno es esencial para aumentar el tamaño de

la fruta y el rendimiento por hectárea y el potasio para el desarrollo de la fruta en

peso, tamaño, concentración de azúcares y acidez del jugo.

Otro de los efectos sobre el ambiente de la producción de piña es la proliferación

de la mosca de los establos (Stomoxys calcitrans). El problema se presenta por el

manejo inadecuado de los desechos y rastrojos del cultivo, el proceso de

descomposición de la materia orgánica favorece la mosca porque le sirve de

medio para completar su ciclo biológico (Rojas et al, 2006). De acuerdo con los

mismos autores, esta mosca afecta directamente al ganado bajando su producción

de leche y carne, estresando al animal. Las heridas representan un medio ideal

para el ingreso de virus, ecto y endoparásitos, bacterias, etc. La situación de

contagio de enfermedades es la misma para cualquier mamífero incluyendo

personas.

Las exportaciones de piña experimentaron un crecimiento considerable en los

últimos años, está colocada entre los diez principales productos de exportación

del país. No obstante, existe preocupación debido a malas prácticas agrícolas

destructoras de los suelos, bosques, ríos y especies animales de los ambientes

aledaños (Acuña, 2005).

Debido al crecimiento acelerado en la producción piñera del país y su impacto en

el ambiente, es preciso realizar una planificación integral de la actividad donde se

respeten las regulaciones tales como no invadir nacientes ni áreas de recarga

acuífera, protección de tomas de agua para abastecimiento de la población, así

como realización de los respectivos estudios hidrogeológicos y de suelos

(Cuadrado, 2008). Según Jiménez (1999) la práctica de quema de rastrojo se

realiza donde se desea hacer una rápida preparación entre ciclos, ya que seis

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semanas después del derribo se continúa preparando y se siembra de inmediato

Sin embargo, puede haber problemas por daños o contaminación. La

incorporación de materia en verde regresa el material orgánico al suelo para

mejorar la condición mecánica de este, la fertilidad y la capacidad de retención de

humedad del suelo.

METODOLOGÍA 

El experimento se realizará en la finca Pilo Produce, S.A., Propiedad de Fernando

Rodríguez Solís, ubicada en Cerro Cortés de Aguas Zarcas de San Carlos,

Alajuela, 500 m noreste de la Planta Industrial Tico Fruit. Se trabajará con dos

parcelas cada cual corresponderá a un tratamiento que son: incorporación de

rastrojo en verde e incorporación de rastrojo desecado previamente con herbicida.

Cada parcela para cada tratamiento tendrá un área de 1000 m2

aproximadamente.

Para cada tratamiento se llevaran a cabo muestreos de suelo, foliar y

microorganismos. La toma de muestras se hará por un recorrido en zigzag. Para

suelo los parámetros a determinar serán físicos (textura) y químicos (Ca, P, K, Mg,

Cu, Fe, Zn, Mn, Al, N, materia orgánica), para la biomasa los parámetros a medir

serán físico (peso seco / peso fresco), químicos (Ca, Mg, K, P, Zn, Cu, Mn, Fe, N).

Para microorganismos se determinará únicamente bacterias, actinos y hongos.)

Para cada parámetro a medir se tomarán 10 muestras que serán analizadas de

forma independiente (repeticiones), a excepción del análisis de textura de suelo

que será una única muestra compuesta seleccionada por el método de cuarteo.

Cada muestra del mismo parámetro debe ser tomada a la misma profundidad,

considerando un mismo volumen y bajo condiciones lo más similares posibles

según cada tratamiento. Una vez tomadas las muestras se deben identificar con

un código que a su vez deberá ser apuntado en la libreta de campo (Henríquez et

al. 1998). El laboratorio en el cual se hará el análisis de las muestras es el Instituto

Nacional de Innovación y Transferencia en Tecnología Agropecuaria INTA, a

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excepción del análisis de microorganismos que se hará en el Centro Investigación

Agronómica (CIA). Se detalla a continuación cada tipo de análisis:

Determinación en suelo de Ca, K, Cu, Fe, Mn, P, Mg, Zn, Al, al inicio y al final de

la investigación. Cada muestra debe ser de 500 g aproximadamente tomada de 0-

30 cm de profundidad, se coloca en bolsa plástica y se rotula. Una vez en el

laboratorio la extracción se realizará por medio de la solución Olsen modificado

(MAG, 1980).

Determinación de materia orgánica: al inicio y al final de la investigación. Toma de

muestras de suelo, extraídas a una profundidad de 0-15cm y transportadas en

refrigeración (a 4°C) al laboratorio el mismo día (a efecto de evitar pérdidas), el

análisis se realizará en el laboratorio, utilizando el método de digestión húmeda

del carbono, según la metodología para análisis de suelos, plantas y aguas del

MAG, basado en el método Walkey y Black modificado (MAG, 1980).

Determinación de N orgánico: al inicio y al final de la investigación, a partir de

muestras de suelo, extraídas a una profundidad de 0-15cm y transportadas en

refrigeración (a 4°C) al laboratorio el mismo día (a efecto de evitar pérdidas) en el

laboratorio del Centro de Investigaciones Agronómicas (CIA) de la Universidad de

Costa Rica, se usará la metodología en la que el amonio intercambiable adherido

a los espacios activos de las arcillas del suelo, es extraído mediante una solución

de KCl 2M. Siguiendo así la metodología para la determinación de N orgánico en

muestras de suelo, Laboratorio de Suelos del CIA-UCR.

Determinación de microbiología de suelo: se realizarán de 0 – 15 cm de

profundidad, 500 g, y transportadas en refrigeración (a 4°C) al laboratorio, el

mismo día (a efecto de evitar pérdidas). En el CIA, se realizará el registro de

bacterias, hongos y actinos, presentes en el suelo superficial, el método a utilizar

para los conteos es el de Wollum, 1982 y Uribe y Castro, 2007). Al inicio y al final

de la investigación.

Page 12: Protocolo Rastrojo

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Análisis nutricional de la biomasa (Ca, Mg, K, Fe, P, Zn, Cu, Mn, N) y

determinación de peso seco/peso fresco, se coloca la planta de piña en bolsa

plástica y se transporta al laboratorio el mismo día. Una vez en el laboratorio se

sigue el procedimiento detallado en la metodología para análisis de suelos, plantas

y aguas del MAG (MAG, 1980). Al inicio de la investigación y después de la

aplicación del herbicida.

La estimación de biomasa como materia fresca se realizará pesando individuos al

azar, se determina un peso promedio y se extrapola al número total de plantas por

parcela en los tres tratamientos. Para el tratamiento con herbicida se realizará esta

práctica al inicio de la investigación y después de la aplicación del herbicida.

El muestreo de mosca paletera se realizará mediante un muestreo de larvas y

pupas de Stomoxys calcitrans, en áreas de 1 m2 cada uno, en 10 sitios por

parcela, después de cada pase de rastra.

Cuadro 1.INSTRUMENTOS DE MUESTREO Y REQUERIMIENTOS

Muestras de suelo, foliar y microbiológico

Muestreo de Stomoxys calcitrans

Barreno Pinzas

Palín Lupa

GPS Hilo

Romana Guantes

Etiquetas Libreta de campo

Bolsas plásticas Frascos

Hielera c/ hielo Alcohol

Marcadores indeleble/ lápiz

 

Page 13: Protocolo Rastrojo

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Se trabajará con el modelo estadístico apareado, para cada parámetro a

analizar respectivos a cada tratamientos se determinarán las medias, y se

hará una comparación entre ellas para lo cual se utilizará la t-Student, esto

con el fin de determinar si existe diferencia significativa o no. El análisis

estadístico se basará en el supuesto que no existe diferencia alguna entre

ambos tratamientos de eliminación de rastrojo de piña.

Para los dos tratamientos se deberán reportar todos los costos involucrados,

con el fin de elaborar un análisis beneficio/costo. A su vez, se cuantificará el

aporte de nutrientes al suelo a través de la biomasa incorporada, con lo cual

se calculará el beneficio que puede recibir el agricultor al aplicar una

fertilización diferenciada, gracias al aporte de nutrimentos con el rastrojo.

Se realizará un análisis financiero de los gastos directos que afectan al

productor, así como un análisis económico ambiental el cual incluya las

externalidades positivas y negativas (que afecten los recursos naturales, las

actividades productivas circundantes y el aspecto social) e identifique los

móviles de generación es estas externalidades. En cronograma de actividades

se muestra en el cuadro 2.

Page 14: Protocolo Rastrojo

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Cuadro 2. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Actividad Mes

1 2 3 4 5

1  Toma de muestras de suelo y foliares

en testigo y tratamiento antes de la

eliminación de la segunda cosecha

 

2  Toma de muestras en testigo de suelo

y foliares una vez aplicado el herbicida  

3  Muestreo de adultos de Stomoxys

calcitrans  

4  Toma de muestras de suelo en testigo y

tratamiento una vez finalizada la

incorporación del rastrojo

 

5  Análisis de beneficio/costo de la técnica

de incorporación en ambos tratamientos  

6  Análisis integral de resultados y

conclusión de la investigación  

 

Page 15: Protocolo Rastrojo

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