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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA EFECTO DE LA APLICACIÓN DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO EN CONTROL DE LA ACIDEZ DE UN SUELO ÁCIDO DE LORETO, ORELLANA TRABAJO DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA AGRÓNOMA CARMEN FRANCISCA CALVA SOTO TUTOR: ING. AGR. FABIÁN MONTESDEOCA, M.Sc. QUITO, DICIEMBRE 2016
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS
CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
EFECTO DE LA APLICACIÓN DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO EN CONTROL DE LA ACIDEZ DE UN SUELO ÁCIDO DE
LORETO, ORELLANA
TRABAJO DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA AGRÓNOMA
CARMEN FRANCISCA CALVA SOTO
TUTOR: ING. AGR. FABIÁN MONTESDEOCA, M.Sc.
QUITO, DICIEMBRE 2016
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a Dios, por permitirme llegar hasta
este momento tan importante de mi formación
profesional. A mis padres y hermanos por ser uno de los
pilares más importantes en mi vida sin ellos no hubiese
podio conseguir esta meta. A Juan mi compañero de
vida, por todo su apoyo incondicional. Y a todos los que
han aportado con un granito de arena a culminar mi
tesis.
Carmen
iii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por protegerme y guiarme durante todo mi camino y darme fuerzas para superar obstáculos y dificultades a lo largo de mi carrera.
A la Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ciencias Agrícolas por darme la oportunidad de estudiar y ser una profesional.
A mi cotutor de tesis Dr. José Espinosa, a mi tutor y miembros del tribunal quienes con su experiencia, dedicación y conocimientos aportaron para que pueda culminar mi proyecto de investigación.
A la Ing. Andrea Guajala, MAGAP Loreto, por su ayuda en la identificación los suelos ácidos del cantón Loreto y recolección de la muestra.
A mis padres y familiares en general por todo su apoyo, sus consejos y guiarme para culminar mi carrera profesional.
A Juan quien durante este tiempo me brindo su amor incondicional y ayuda en mi proyecto
Carmen
AUTORIZACIÓN DE LA AUTOÍiÍA INTELECTU. ,,„
Yo, CARMEN FRANCISCA CALVA SOTO, en calidad de autora del trabajo de tesis titulado:
"EFECTO DE LA APLICACIÓN DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO EÍM CONTROL DE
LA ACIDEZ DE UN SUELO DE LORETO, ORELLANA", por la presente autorizo a la
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR a hacer uso de todos los contenidos , o de purte de
ellos, de este trabajo de titulación con fines estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autora me corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
Quito, 05 de diciembre del 2016
Carmen Francisca Calva SatoC.1.1105Ü74569Email: [email protected]
CERTIFICACIÓN
En calidad de tutor del trabajo de graduación cuyo título es "EFECTO DE LA APLICACIÓN
DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO EN CONTROL DE LA ACIDEZ DE UN SUELO DE
LORETO, ORELLANA", presentado por la Srta. CARMEN FRANCISCA CALVA SOTO, previo a
la obtención del Título de Ingeniera Agrónoma certifico, luego de su revisión completa,
que el documento reúne los requisitos necesarios para graduación.
Tumbaco, 05de diciembre del 2016
IngrAgr. Fabián Montesdeoca, M. Se.TUTOR
Tumbaco, 05 de diciembre del 2016
Ingeniero
Carlos Alberto Ortega Ojeda, M.Sc.DIRECTOR DE CARRERA DEINGENIERÍA AGRONÓMICAPresente.
Señor Director:
Luego de las revisiones técnicas realizadas por mi persona al trabajo de graduacióntitulado "EFECTO DE LA APLICACIÓN DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO ErtCONTROL DE LA ACIDEZ DE UN SUELO DE LOKETO, ORELLANA", llevado a cabo por laSrta. CARMEN FRANCISCA CALVA SOTO, de la Carrera Ingeniería Agronómica, me permitoindicar que el trabajo se ha concluido de manera exitosa, consecuentemente el indicadoestudiante podrá continuar con los trámites de graduación correspondientes de acuerdo alo que estipula las normativas y disposiciones legales.
Por la atención que se digne dar a la presente, reitero mi agradecimiento.
Atentamente,
/. Ing. Agrrratnan Montesdeoca, M. Se.ITOR
EFECTO DE LA APLICACIÓN DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO EN
CONTROL DE LA ACIDEZ DE UN SUELO ÁCIDO DE LORETO, ORELLANA
APROBADO POR:
Ing. Agr. Fabián Montesdeoca, M.Sc.TUTOR
Dr. José Espinosa, Ph.D.COTUTOR
Dr. Bioq. Edgar RuizPRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Ing. Agr. Edwin Cáceres, M.Sc.PRIMER VOCAL DEL TRIBUNAL
Dr. Jaime Hidrobo, Ph.D.SEGUNDO VOCAL DEL TRIBUNAL
2016
viii
CONTENIDO
CAPÍTULO PÁGINAS
1. INTRODUCCIÓN 1
1.1 Objetivos 2
1.1.1 Objetivo General 2
1.1.2 Objetivos Específicos 2
1.1.3 Hipótesis 2
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 3
2.1 Acidez del suelo 3
2.2 Remoción de nutrientes 3
2.3 Utilización de fertilizantes nitrogenados 4
2.4 Aluminio intercambiable 4
2.5 Clasificación de la acidez 6
2.5.1 Acidez activa 6
2.5.2 Acidez intercambiable 6
2.5.3 Acidez no intercambiable 6
2.5.4 Acidez potencial 6
2.6 Efecto de la acidez del suelo en el rendimiento de cultivos 6
2.7 Identificación de problemas de acidez 7
2.8 El pH y su importancia en el suelo 7
2.9 Efecto de la mineralogía en el manejo de la acidez 8
2.10 Encalado 9
2.10.1 Reacciones de la cal en el suelo 9
2.10.2 Efectos de la aplicación de la cal 10
2.10.3 Enmiendas utilizadas en el encalado 11
2.10.4 Selección del material encalante 12
2.11 Costos de producción. 14
2.12 Dosis de cal 14
2.13 Época y momento de la aplicación 15
2.14 Forma de aplicación de la cal 15
2.15 Duración del efecto de la cal 16
2.16 Sobreencalado 16
ix
CAPÍTULO PÁGINAS
3. MATERIALES Y MÉTODOS 17
3.1 Ubicación del sitio experimental 17
3.1.1 Fase de campo 17
3.1.2 Fase de Laboratorio 17
3.2 Materiales 17
3.2.1 Material de campo y de oficina 17
1.1.2 Materiales, reactivos y equipos de Laboratorio 17
3.3 Disposición de los tratamientos en el invernadero 18
3.4 Métodos de manejo del experimento 18
3.4.1 Recolección de muestras 18
3.4.2 Análisis de laboratorio 18
3.5 Prueba con la planta indicadora 19
3.6 Análisis de laboratorio de los suelos después de la cosecha 20
3.7 Análisis funcional 20
3.8 Variables evaluadas 21
3.8.1 Materia verde total 21
3.8.2 Materia seca total 21
3.8.3 pH, acidez intercambiable y Al+3. 21
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 22
4.1 Prueba de invernadero con la planta indicadora 22
4.2 Análisis de Laboratorio 25
4.2.1 Cambios en el pH 25
4.2.1 Acidez intercambiable 27
4.2.2 Aluminio intercambiable 28
4.3 Efecto de las Interacciones 29
4.4 Propuesta de cálculo de la dosis de enmiendas para el suelo de Loreto 31
5. CONCLUSIONES 33
6. RECOMENDACIONES 34
7. RESUMEN 35
SUMMARY 36
8. REFERENCIAS 37
9. FOTOGRAFÍAS 41
x
INDICE DE CUADROS
CUADRO PÁG.
1. Tolerancia de algunos cultivos comunes al Al+3 (adaptado de Sánchez y Camacho, 1981). 5
2. Eficiencia granulométrica de la cal con base en el tipo de malla (Bernier and Alfaro 2006). 13
3. Equivalentes químicos o valor neutralizante de diferentes materiales utilizados como enmiendas (Sadsawka and Campillo, 1999). 13
4. Esquema del análisis de la varianza (ADEVA) para del efecto de las dosis de enmiendas en un suelo de Loreto incubado en el invernadero en el CADET. 20
5. ADEVA para el efecto de dosis de aplicación de cuatro enmiendas para corrección de acidez en un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET, sobre la producción de materia verde y materia seca de trigo (Triticum vulgare). 22
6. ADEVA para el efecto de dosis de aplicación de cuatro enmiendas para corrección de acidez en un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET, sobre el pH del suelo y su contenido de acidez intercambiable y el Al intercambiable. 26
xi
INDICE DE FIGURAS
FIGURA PÁG.
1. Disposición de las macetas para la prueba de incubación en el invernadero. 20
2. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para controlar la acidez en la producción de materia verde de un suelo ácido de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET. 23
3. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para controlar la acidez en la producción de materia seca de un suelo ácido de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET. 23
4. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para controlar la acidez en la producción de materia verde de un suelo ácido de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET tomando en cuenta solamente las líneas de tendencia. 24
5. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para controlar la acidez en la producción de materia seca de un suelo ácido de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET tomando en cuenta solamente las líneas de tendencia. 25
6. Efecto de las dosis de enmiendas en el pH de un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero de CADET. 27
7. Efecto de las dosis de enmiendas en la acidez intercambiable de un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero de CADET. 27
8. Efecto de las dosis de enmiendas en la concentración de aluminio intercambiable en un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero de CADET. 28
9. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la aplicación de dosis de dolomita en el suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET. 29
10. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la aplicación de dosis de carbonato de calcio en el suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET. 30
11. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la aplicación de dosis de dolomita en el suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET. 30
12. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la aplicación de dosis de carbonato de calcio en el suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET. 31
xii
INDICE DE FOTOGRAFÍAS
FOTOGRAFÍAS PÁG.
xiii
EFECTO DE LA APLICACIÓN DE CUATRO MATERIALES DE ENCALADO EN CONTROL DE LA ACIDEZ DE UN SUELO ÁCIDO DE LORETO, ORELLANA
Autor: Carmen Francisca Calva Soto
Tutor: Ing. Agr. Fabián Montesdeoca, M,Sc.
RESUMEN
El objetivo de la investigación fue determinar el efecto de la aplicación de enmiendas en
el control de acidez de un suelo representativo del grupo de suelos rojos clasificados
como Oxic Dystrudepts en el cantón Loreto, provincia de Orellana. Se evaluaron cuatro
enmiendas (carbonato de calcio, dolomita, óxido de calcio y carbonato de magnesio) y
ocho dosis de cada enmienda (0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 y 6.0 t ha-1). Los resultados de
la prueba de invernadero indicaron que los mejores rendimientos de biomasa se lograron
con dolomita y carbonato de calcio, observándose mayor acumulación de biomasa entre
1.0 y 1.5 t ha-1 de enmienda. Las variables analizadas en laboratorio demostraron que el
pH se incrementó a medida que se incrementaban las dosis de enmiendas, lo contrario se
observó con los contenidos de acidez intercambiable y aluminio intercambiable.
PALABRAS CLAVE: ALUMINIO INTERCAMBIABLE, ENMIENDAS, SUELOS TROPICALES
xiv
EFFECT OF THE APPLICATION OF FOUR AMENDMENTS ON THE CONTROL OF ACIDITY OF SOIL FROM LORETO, ORELLANA
Author: Carmen Francisca Calva Soto
Mentor: Ing. Agr. Fabián Montesdeoca, M.Sc.
SUMMARY
The objective of this study was to evaluate the effect lime amendments to control soil
acidity on a soil representative from the red acid soils classified as Oxic Dystrudepts at the
Loreto canton, Orellana province. Four amendments (calcium carbonate, dolomite,
calcium oxide and magnesium carbonate) and 8 lime rates (0, 1.0, 1.5, 2.9, 3.0, 4.0, 6.0 t
ha-1) were evaluated. Greenhouse results indicated that the higher mean biomass yields
of the indicator plant were obtained with the application of dolomite and calcium
carbonate. It was also observed that the higher accumulation of biomass was obtained
with amendment rates ranging from 1.0 to 1.5 t ha-1. Soil analysis demonstrated that pH
values increased as lime rate increased, while the opposite was observed with the
content of exchangeable acidity and exchangeable aluminum.
KEY WORDS: EXCHANGEABLE ALUMINUM, AMENDMENTS, TROPICAL SOILS
EFFECT OF THE APPLICATION OF FOUR WHITEWASH MATERIALS FOR THE CONTROL OF
SOIL ACIDITY IN LORETO, ORELLANA
Author: Carmen Francisca Calva Soto
Mentor: BEng. Fabián Montesdeoca, M.Sc.
SUMMARY
The purpose of the research was to determine the effect of the application of control
modifiers in the control of acidity in soil typical of red soils classified as Oxic Dystrudepts
Loreto County, in the province of Orellana. Four modifiers were analyzed (calcium
carbonate, dolomite, calcium oxide and magnesium carbonate) with eight doses of each
modifier (O, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 and 6.0 t ha"1). The results of the greenhouse test
indicated that the greatest biomass output was achieved with dolomite and calcium
carbonate, observing increased biomass accumulation between 1.0 and 1.5 t ha"1 per
modifier. The variables analyzed in the laboratory demonstrated that the pH increased as
the dose of the modifier increased, while the opposite was observed with the content of
exchangeable acidity and exchangeable aluminum.
KEY WORDS: EXCHANGEABLE ALUMINUM, MODIFIERS, TROPICAL SOILS
ctos Profesionales 2de idiomas Caleb
.cLean Cía. LtíJa.
1
1. INTRODUCCIÓN
El clima y el material parental son los principales factores que han definido la gran diversidad de
suelos del Ecuador. Existen suelos rojos tropicales típicos, suelos más jóvenes dominados por
arcillas tipo 2:1 y suelos derivados de cenizas y otros materiales volcánicos. Generalmente, los
suelos viejos (que no se desarrollan sobre material volcánico) son ácidos, de baja fertilidad y alto
contenido de aluminio intercambiable (Al+3) y están ubicados en las zonas de mayor precipitación
del país como Esmeraldas y la zona oriental del Ecuador (Espinosa, 2008; Zebrowski and Sourdat,
1997).
Parte de esos suelos ácidos de la Amazonía ecuatoriana están localizados en el cantón Loreto,
provincia de Orellana, donde predominan suelos clasificados como Inceptisoles. Sin embargo, un
área que ocupa una superficie de 143.857 ha está dominada por Inceptisoles con características
óxicas (Oxic Dystrudepts) desarrollados sobre cuarzo, lutita y chert en una matriz areno-limosa de
areniscas con intercalaciones de lutitas rojas, grises y verdes. Los análisis de laboratorio indican,
en efecto, que éstos son suelos de pH ácido, con niveles bajos de materia orgánica (MO), baja
capacidad de Intercambio catiónico (CIC) y mediana saturación de bases (SB) (Fassbender, et al.,
1987; SIGTIERRAS, 2011).
La acidez del suelo se origina por la presencia de iones Al+3 e hidrógeno (H+). La reducción del pH
afecta las características químicas y biológicas del suelo, reduce el crecimiento de las plantas y
disminuye la disponibilidad de nutrientes como calcio (Ca), magnesio (Mg), fósforo (P) y potasio
(K). Esto a su vez favorece la acumulación de elementos tóxicos para las plantas como Al+3 y
manganeso (Mn) (Bertsch, 1998; Sumner and Pavan, 2005). Esta condición se genera por
múltiples causas que van desde la génesis hasta el manejo del suelo. La meteorización de ciertas
rocas primarias en largos periodos geológicos y los procesos de pérdida de bases por lixiviación
son las causas principales de la acidez de los suelos en regiones tropicales como los de la zona de
Loreto en la Amazonía ecuatoriana (Zebrowski and Sourdat, 1997).
El encalado constituye la forma más efectiva de corregir los problemas de acidez en los suelos de
bajo pH. Esta práctica agronómica se basa en la aplicación de sales básicas que neutralizan la
acidez causada por la presencia de Al+3 e H+ en el suelo. La decisión de encalar el suelo debe
considerar el tipo de enmienda a utilizarse, además de la época, dosis y método de aplicación
(Espinosa y Molina, 1999; Fageria and Baligar, 2008). Esta práctica estimula el crecimiento de la
planta al reducir la toxicidad del Al y Mn e incrementar la disponibilidad de nutrientes como el Ca,
N, P y molibdeno (Mo) (Espinosa y Molina, 2008)
En el cantón Loreto se han incorporado apreciables cantidades de tierra al uso agrícola luego de la
eliminación del bosque. Estas tierras están cultivadas con una variedad de especies perennes y
anuales que crecen en suelos ácidos con los consecuentes problemas asociados a la toxicidad de
Al+3. El uso de enmiendas como carbonato de calcio (CaCO3) es común en la zona, sin embargo, no
existe información precisa sobre las dosis requeridas para eliminar los problemas de acidez, en
consecuencia, el uso de estas enmiendas es anárquico y su efecto no es consistente. El control de
la acidez mediante el uso adecuado de enmiendas puede ser una herramienta básica para
desarrollar una agricultura rentable y amigable con el ambiente que haga uso eficiente del suelo y
que reduzca o elimine la incorporación de más bosque al uso agrícola.
2
Para lograr información básica sobre fuentes y dosis de enmiendas eficientes y de acción
inmediata, se condujo esta investigación donde se evaluó el efecto de la aplicación de cuatro
enmiendas a diferentes dosificaciones sobre el crecimiento de una planta indicadora (trigo
Triticum vulgare) en el invernadero.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo General
Determinar el efecto de la aplicación de dosis de carbonato de calcio (CaCO3) , dolomita, óxido de
magnesio y carbonato de magnesio en el control de la acidez de un suelo ácido del cantón Loreto,
provincia de Orellana.
1.1.2 Objetivos Específicos
– Evaluar a nivel de invernadero, el efecto de ocho dosis de carbonato de calcio, dolomita,
óxido de magnesio, y carbonato de magnesio aplicadas a un suelo ácido de Loreto sobre el
crecimiento de trigo (Triticum vulgare) como planta indicadora.
– Determinar en el laboratorio el efecto de las ocho dosis de los cuatro tipos de enmiendas
sobre las propiedades químicas de un suelo ácido de Loreto
1.1.3 Hipótesis
Hi 1: Las dosis de carbonato de calcio, dolomita, óxido de magnesio y carbonato de magnesio
promueven el crecimiento de la planta indicadora utilizada en el experimento
Hi 2: Las dosis de carbonato de calcio, dolomita óxido de magnesio y carbonato de magnesio
controlan la acidez y eliminan los efectos tóxicos del Al+3.
3
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1 Acidez del suelo
La acidez del suelo está determinada en gran medida por la presencia de hierro (Fe) y Al+3, ácidos
solubles y por la cantidad y composición de la materia orgánica (MO) presente y su papel en el
aporte de iones de cambio y las reacciones de hidrólisis (Adams, 1984).
El proceso de acidificación del suelo se manifiesta de diferentes maneras (Van Breemen, et al.,
1983):
– Disminución de pH del suelo
– Reducción del porcentaje de saturación de bases (SB) en el complejo de cambio
– Desequilibrios de elementos nutritivos en la proximidad de las raíces
– Disminución de la capacidad de neutralizar ácidos del medio edáfico
Además, el uso intensivo del suelo puede agravar el proceso de acidificación si se utilizan
fertilizantes minerales con amonio o que forman amonio como la urea, enmiendas orgánicas con
gran contenido de N o en un estado temprano de mineralización, mal drenaje de suelos con capa
freática elevada, sobre todo aquellos que han estado anegados durante largo periodo de tiempo,
la contaminación con lixiviados procedentes de actividades minerales e industriales y la
deposición acida húmeda o seca (Zapata, 2004).
La acidez afecta varias de las características químicas y biológicas del suelo, disminuye el
crecimiento de las plantas, reduce la disponibilidad de algunos nutrientes como Ca, K, Mg y P y
promueve la presencia de elementos tóxicos para las plantas como el Al y el Mn (Batista, et al.,
2012; Espinosa ayMolina, 2008). Es por esto que el problema se identifica más con suelos muy
meteorizados y lavados, asi como aquellos suelos orgánicos acidos de varias regiones del mundo
(Mora, et al., 1999). El encalado, junto con la siembra de especies tolerantes a la acidez, son las
prácticas más apropiadas y económicas para corregir los problemas de acidez (Cravo, et al., 2012;
Salas, et al., 2002). Sin embargo, es común encontrar diferentes criterios para decidir la aplicación
de los materiales de encalado que producen resultados contraproducentes, por esta razón, es
necesario conocer el efecto de estos materiales en las propiedades del suelo y el crecimieno de
los cultivos.
A medida que los suelos envejecen s se pierden bases (K+, Ca+2, Mg+2 y Na+) y se simplifica la
estructura de los minerales predominantes. Concomitantemente, este proceso aumenta Ia
proporción de AI+3 y Fe+3 en el suelo. La mayor proporción de óxidos de Fe es responsable de las
coloraciones rojizas, amarillentas o anaranjadas de los suelos altamente meteorizados. La
meteorización se acelera bajo condiciones de humedad y temperaturas altas, por esa razón, Ia
mayoría de los suelos tropicales son ácidos (Espinosa, 2008; Tasistro, 1999).
2.2 Remoción de nutrientes
El proceso de absorción de cationes por las raíces libera iones H+ para mantener el equilibrio en el
interior de sus células, lo que enriquece el suelo con protones y reduce el pH. Por otro lado, la
lixiviación de cationes a capas inferiores genera también acidez en el suelo debido a que los sitios
de donde salieron los cationes de la fase de intercambio son ocupados por H+. La descomposición
de la MO con la ayuda de microorganismos produce un constante suplemento de CO2 que
fácilmente se transforma en bicarbonato (HCO3
-) que también libera H+ (Espinosa y Molina, 1999;
Havlin, et al., 2014; Zapata, 2004).
4
2.3 Utilización de fertilizantes nitrogenados
Las fuentes de N que contienen o forman amonio (NH4+) incrementan el contenido H+, ejemplos
de estos fertilizantes son el sulfato de amonio [(NH4)2SO4], nitrato de amonio (NO3NH4) y urea
[CO(NH2)2]. El NH4+ liberado de la disociación de estos fertilizantes se convierte en nitrato (NO3
-) a
través de oxidación biológica en el proceso de nitrificación que libera H+ que contribuye a la
acidificación del suelo (Espinosa y Molina, 1999; Fageria and Baligar, 2008; Havlin, et al., 2014).
Las reacciones del proceso de nitrificación provocadas por los fertilizantes amoniacales y la urea
en el suelo se explican a continuación (Jaramillo, 2002).
Nitrosomas
2NH4 + 3O2 2 + NO2- + 2H2O + 4H+
Nitrobacter
2NO2- + O2 2NO3
-
En el caso de la urea CO(NH2)4, esta debe hidrolizarse en la presencia de un catalizador o enzima
llamada ureasa. La primera reacción forma carbamato de amonio que es un compuesto muy
inestable. Esta reacción eleva el pH en las inmediaciones del gránulo de urea a valores superiores
a 8.0. En este ambiente alcalino el carbamato de amonio se descompone rápidamente en
amoniaco (NH3) y CO2- y el NH3 en contacto con el agua se transforma en NH4 y por el proceso de
nitrificación acidifica el suelo. La magnitud del cambio de acidez por causa de la aplicación de
fertilizantes nitrogenados acidificantes es controlada principalmente de la dosis de N aplicada y
de la fuente utilizada. Si bien se puede determinar la magnitud de la acidificación provocada por
la acción de la oxidación del N orgánico o amoniacal a nitrato y por tanto se podría calcular la
cantidad necesaria de enmienda para neutralizar dicho efecto, lo más recomendable es
neutralizar los factores ácidos del suelo (Al3+ y H+) de tal forma que la aplicación de los
fertilizantes de reacción acida no provoquen problemas al desarrollo de los cultivos (Espinosa y
Molina, 1999; Havlin, et al., 2014).
Además de los factores citados, también provocan acidez del suelo la extracción de elementos
básicos a través de las cosechas y la fijación biológica de N mediante la simbiosis leguminosa-
rizobio (Bernier and Alfaro 2006).
2.4 Aluminio intercambiable
El principal factor que fomenta el desarrollo de la acidez es la presencia de Al+3 en la solución del
suelo. El Al+3 desplazado de los minerales arcillosos por otros cationes se hidroliza (reaccionan
con una molécula de agua) para formar complejos monoméricos y poliméricos hidroxi-alumínicos.
Las reacciones de hidrólisis del Al+3 liberan H+ que contribuye a la acidez del suelo, este
incremento en acidez promueve la presencia de más Al+3 que produce más H+ haciendo más
complicado el control de la acidez (Fageria and Baligar, 2008; Havlin, et al., 2014; Haynes and
Mokolobate, 2001).
La hidrolisis de las formas monoméricas de Al se ilustran en las siguientes reacciones (Adams,
1984; Jaramillo, 2002):
Al3 + H2O Al(OH) + H+
Al(OH) + H2O Al(OH)2 + H+
Al(OH)2 + H2 Al(OH)3 + H+
5
Cada una de las reacciones libera H+ contribuyendo a la acidificación del suelo.
El Al+3 en la solución del suelo inhibe el crecimiento radicular y la planta deja de absorber
nutrientes y agua, por esta razón, el real problema de acidez está alrededor de la concentración
de Al+3 en la solución del suelo y no en la concentración de H+ per se (Batista, et al., 2012; Meriño-
Gergichevich, et al., 2010).
El Al se encuentra de varias formas en la solución del suelo, presentándose como microcristales,
precipitados amorfos o como complejos orgánicos e inorgánicos (Al3+, AlOH2+ y Al(OH)2+) o formas
poliméricas inorgánicas. Se considera que la presencia de Al+3 en la solución del suelo es la
responsable del pobre desarrollo de los cultivos en los suelos ácidos (Acevedo, 2007; Kamprath,
2003). El Al aparece en solución a pH menor de 5.3, arriba de este pH se inicia la formación de
gibsita (AlOH3) que se precipita eliminando el Al+3 tóxico de la solución del suelo (Espinosa
yMolina, 1999). Este elemento es abundante en los suelos tropicales, debido a que la mineralogía
de arcillas está representada por caolinitas (1:1) y sesquióxidos de Fe y Al. Estos suelos
generalmente poseen un pH bajo lo cual incrementa la posibilidad de que se presente toxicidad
del Al (Salas, et al., 2002).
Varios cultivos son resistentes a la presencia de Al+3 en la solución del suelo y se pueden utilizar
en sitios donde la acidez no permite el uso de otros cultivos. En el Cuadro 1 se presenta una lista
de cultivos comunes con su grado de tolerancia a la saturación Al+3 (Sánchez y Camacho, 1981):
Cuadro 1. Tolerancia de algunos cultivos comunes al Al+3 (adaptado de Sánchez y Camacho, 1981).
El mecanismo de la toxicidad de Al+3 en las células de las raíces todavía no se comprende bien, sin
embargo, se conoce que el mayor daño ocurre en las células meristemáticas apicales de las raíces.
El Al+3 reduce la división celular y el crecimiento de las células radiculares, lo que resulta en raíces
cortas y gruesas. Esto a su vez reduce la capacidad de las raíces para absorber agua y nutriente
necesarios para el crecimiento de la planta. La inhibición de la división celular puede deberse a la
formación de un enlace estable del Al+3 en el núcleo de las células tras un corto contacto con el
metal. La acumulación del Al+3 es especialmente alta en los núcleos de las células de las puntas de
crecimiento radicular y sirven como sensores del impacto estresante del medio ambiente (Aguirre
Gómez and Gómez, 2001).
El Al+3 compite con el Ca y Mg por los sitios de enlace en la membrana celular, condición que
disminuye la absorción del Ca y Mg. La inhibición de la absorción estos dos cationes por la
presencia de Al+3 se debe a diferentes mecanismos. En el caso del Ca se debe a que el Al+3
bloquea los canales de la membrana plasmática, mientras que la inhibición de la absorción del Mg
se debe al bloqueo de la actividad de los transportadores de proteínas (Marschner, 1995). El
mismo autor manifiesta que el incremento de la concentración externa de Al+3 disminuye la
absorción del Mg y la concentración de éste en diferentes partes de la planta. Se puede prevenir
el efecto nocivo del Al en el crecimiento manteniendo altos niveles de Mg en la planta (alta
relación Mg/Al), evitando así las deficiencias inducidas de este nutrimento por la presencia del
Al+3.
Susceptibilidad Cultivos Saturación Aluminio
(%)
Plantas susceptibles Algodón, girasol, fréjol, soya 20
Plantas tolerantes Arroz, trigo, sorgo, papa, avena < 20
Plantas muy tolerantes Yuca , piña, café, arándano, pasto braquiaria > 60
6
2.5 Clasificación de la acidez
Teniendo en cuenta los conceptos discutidos anteriormente, la acidez se clasifica de la siguiente
forma (Adams, 1984; Espinosa y Molina, 1999; Zapata, 2004):
2.5.1 Acidez activa
Hidrógeno (H+) disociado en la solución del suelo y proveniente de diferentes fuentes. Se evalúa
cuando se mide el pH del suelo y determina las condiciones de acidez actual del suelo.
2.5.2 Acidez intercambiable
Hidrógeno y aluminio intercambiables (H+, Al+3) retenidos en los coloides del suelo por fuerzas
electrostáticas. La acidez intercambiable se expresa en meq/mL o cmol(+)/L. Se considera que un
valor > 0.5 cmol de Al+3/L podría ser problemático para los cultivos (Molina, 1998)
2.5.3 Acidez no intercambiable
Hidrógeno en enlace covalente en la superficie de los minerales arcillosos
2.5.4 Acidez potencial
Acidez intercambiable + acidez no intercambiable.
La acidez de un medio o solución está determinada por la actividad de los iones H+ y se expresa
con un parámetro denominado potencial hidrogeno o pH (Gazey and Davies, 2009). Debido a que
la concentración de iones hidrógeno en las soluciones es muy baja, el pH se define en forma
logarítmica. De ahí que el pH se define como el valor inverso del logaritmo de la actividad de iones
H+, de acuerdo a la siguiente formula (Bernier and Alfaro 2006):
pH = log 1/(H+)
La escala del pH cubre un rango que va de 0 a 14. El pH 7.0 es neutro, mientras que los valores
superiores son alcalinos y los inferiores son ácidos.
2.6 Efecto de la acidez del suelo en el rendimiento de cultivos
Cuando se cambian las condiciones de acidez también se modifican simultáneamente varios
factores ambientales del suelo. Los diversos cambios afectan en forma diferente el crecimiento de
las plantas (Lora Silva and Riveros Rodríguez, 2010). Estos efectos pueden ser de dos tipos:
directos e indirectos. Entre los efectos directos se encuentran la toxicidad de los iones de Al+3
sobre la raíz, la afectación de la permeabilidad de las membranas de la planta por la reducción de
absorción de Ca y la perturbación de la actividad enzimática del suelo, debido a que las enzimas
son particularmente susceptibles a los cambios en pH (Tamhane, et al., 1986). Los mismos autores
mencionan que entre los efectos indirectos de la acidez del suelo sobre los cultivos se pueden
mencionar la baja disponibilidad de P, Cu y Zn, la alta solubilidad de elementos como Al, Mn y Fe,
además de la reducción de la actividad de microorganismos y deficiencias en los contenidos de Ca
y K en el suelo.
El pH no es el principal causante de los problemas de crecimiento que presentan las plantas en los
suelos ácidos, es más bien un indicador de utilidad que permite inferir cuales serían los aspectos
químicos y biológicos del suelo que podrían reducir el potencial nutricional. Sin embargo, se debe
notar que no es la concentración de iones H+ por sí misma la que causa los mayores problemas
comunes de acidez en el suelo, excepto a valores inferiores a 4.2 donde se puede detener y hasta
invertir la absorción de cationes por la raíz.
7
Como se ha discutido anteriormente, el principal factor limitante de los suelos ácidos en la alta
concentración de Al+3 en la solución del suelo (Adams, 1984; Bertsch, 1998; Kamprath, 1984). Los
mismos autores manifiestan que la infertilidad de los suelos ácidos se atribuye directamente a
uno o más de los siguientes factores: baja capacidad de intercambio de cationes, bajo porcentaje
de SB, alta concentración de Al+3 y baja disponibilidad de P, Ca, Mg y algunos micronutrientes.
2.7 Identificación de problemas de acidez
El análisis de suelos es una de las herramientas más útiles para el diagnóstico de la fertilidad de
los suelos. En el caso de la acidez, los problemas se pueden detectar en el laboratorio midiendo el
pH y la acidez intercambiable (H+ + Al+3) del suelo con procedimientos de rutina (Molina, 1999).
La acidez intercambiable se determina mediante la extracción de H+ y el Al+3 con una sal neutra
no tamponada como el KCl 1N, el extracto se titula luego con una base. Esta fracción constituye el
H+ y el Al+3 intercambiables presentes en la solución del suelo que pueden perjudicar el
crecimiento de las plantas. La mayor parte de la acidez en los suelos tropicales (excluyendo los
suelos orgánicos) proviene del Al+3, pero generalmente se habla de acidez intercambiable (Al+3 +
H+) y aluminio intercambiable como si fueran sinónimos (Bertsch, 1998; Molina, 1999).
Cada cultivo, variedad o cultivar tiene su grado de tolerancia a la acidez, condición que depende
de las características genéticas de la planta. Sin embargo, en términos generales, se puede indicar
que casi ningún cultivo soporta valores de saturación de acidez > a 60 %, el valor deseable para la
mayoría de las plantas oscila entre 10 y 25 % (Molina, 1999).
En síntesis, se puede indicar que los problemas de acidez aumentan cuando se presentan las
siguientes condiciones en el suelo (Molina, 1999):
– pH < 5.5
– Acidez intercambiable > 0.5 cmol(+)/L
– Suma de bases ( Ca + Mg + K ) < 5 cmol(+)/L
– Saturación de acidez >20 %
Se han generalizado tres criterios para considerar al Al+3 como un problema en el suelo (Casierra-
Posada, 2001):
– Cuando se presentan en el suelo valores > a 0.2 cmol(+)/L de Al+3
– Cuando el porcentaje de saturación de Al+3, en relación con los cationes intercambiables, es >
25
– Si la relación (Ca+Mg+K)/Al es ≤ que 1.
En cualquiera de estos casos es necesaria la implementación de algún correctivo con el fin de
reducir el efecto tóxico del Al+3 para las plantas.
2.8 El pH y su importancia en el suelo
El pH es el indicador normalmente utilizado para estimar el grado de acidez y basicidad del suelo.
Es un valor que expresa la actividad del ion H+ en la solución del suelo. La actividad de un ion
puede definirse como la concentración efectiva de este ion en una solución.
La escala de pH se extiende de 0 a 14, siendo 7,0 el punto neutro, es decir el punto donde las
actividades de iones hidrogeno (H+) y de iones hidroxilos (OH-) son iguales. Cuando aumenta la
actividad de iones H+ y disminuye la iones OH-, el pH baja de 7,0 y el suelo se acidifica y viceversa.
8
Cuando el pH de la solución del suelo baja, por ejemplo de 6 a 5, ello significa que se produce un
aumento de 10 veces en la concentración de iones H+ y una disminución equivalente de iones OH-
debido a que la concentración de éstos se expresan en forma logarítmica (pH y pOH) (Sadsawka y
Campillo, 1999).
En la práctica, la disponibilidad de los nutrientes de la planta está controlada por el pH del suelo
(Jaramillo, 2002). Sin embargo, se debe que tener en cuenta el cultivo y el suelo, pues cada planta
tiene un pH óptimo y un rango de tolerancia para su desarrollo. Por ejemplo, se ha demostrado
que el café se puede establecer en suelos con un rango de pH entre 4.0 y 6.5, pero que el rango
óptimo para su desarrollo está entre 5.0 y 5.5 (Eckert and Sims, 2009; Valencia, 1988).
No existe una estrategia única para control de la acidez del suelo debido a que cada grupo de
suelos tiene características particulares, determinadas principalmente por la mineralogía (Fox,
1985). Debido a que existen varios factores que controlan la acidez del suelo, la corrección del
problema debe plantearse como una solución integral en el que estén incluidos el conocimiento
claro de las propiedades físicas y químicas del suelo, el manejo de la nutrición del cultivo, el
contenido de materia orgánica del suelo, el tipo de cultivo y la utilización de enmiendas (Molina,
2001).
Generalmente, el problema de acidificación de los suelos se ha abordado desde dos perspectivas.
Por un lado, utilizando variedades de plantas tolerantes y, por otro, corrigiendo la acidez
mediante la aplicación de materiales encalantes. El uso de plantas tolerantes a la acidez ofrece
una solución parcial a los problemas de toxicidad por Al+3 en los suelos donde la adición de
enmiendas no es económicamente posible, o no es efectiva, como es el caso de la acidez en el
subsuelo. Sin embargo, la utilización de plantas tolerantes tiene el riesgo latente de incrementar
la acidificación del suelo en el corto o mediano plazo, sin resolver el fondo del problema que es la
acumulación del Al+3 del suelo. Esto trae como consecuencia la consiguiente degradación del
recurso suelo, el impacto negativo en la productividad agrícola y el peligro de afectar el ambiente.
2.9 Efecto de la mineralogía en el manejo de la acidez
La mineralogía dominante en el suelo es la que determina el manejo para control de la acidez. Los
suelos dominados por arcillas de tipo 2:1 (montmorillonita, vermiculita e illita) son suelos de carga
permanente, es decir, su CIC no cambia con el pH. En estos suelos, la reducción en saturación de
bases (pérdida de K, Ca y Mg) desarrolla acidez tan pronto como el pH del suelo baja de 7.0. Este
incremento en acidez (reducción del pH) rompe la estructura de los cristales de las arcillas y libera
Al+3 estructural que ocupa los sitios de intercambio dejados por las bases desplazadas. Estos
suelos, por tener arcillas de superficie de baja reactividad, se pueden encalar hasta llegar a pH 7,
condición óptima para la producción de cultivos (Espinosa yMolina, 1999; Fageria and Baligar,
2008; Fox, 1985; Uehara and Gillman, 1985).
Por otro lado, los suelos tropicales rojos (Oxisoles y Ultisoles) y los suelos derivados de cenizas volcánicas (Andisoles) están dominados por arcillas de carga variable debido a que la CIC cambia con el pH. Las arcillas de estos suelos, que ya han sufrido un proceso severo de meteorización, son estables hasta pHs cercanos a 5.0 y el Al estructural está fijo en la partícula de arcilla. Cuando el pH se reduce de este punto, las arcillas predominantes (óxidos, hidróxidos de Fe y Al, caolinita, alofana) pierden estabilidad y se disuelven liberando Al+3 a la solución del suelo. Esto ocurre generalmente a pH entre 5.0 a 5.3. En estos suelos es aconsejable elevar el pH con la aplicación de enmiendas solamente a valores de alrededor de 5.5 lo que permite precipitar Al+3 e incrementar apreciablemente la CIC (suelos de carga variable) (Espinosa y Molina, 1999; Fageria and Baligar, 2008; Fox, 1985; Sumner and Pavan, 2005).
9
La diversidad de material parental y clima que prevalecieron en Ecuador en los periodos
geológicos de formación promovieron el desarrollo de suelos de carga permanente y suelos de
carga variable. Los suelos de carga permanente (generalmente Vertisoles, suelos con propiedades
vérticas o Mollisoles) se encuentran en las provincias de Guayas, Manabí, Santa Elena, sur de
Esmeraldas, Cañar, Azuay y Loja. Si se presentan condiciones ácidas en estos suelos es factible
utilizar enmiendas para lograr subir el pH a 7.0, condición óptima para el desarrollo de los
cultivos. Los suelos rojos viejos que desarrollaron carga variable (Ultisoles y Oxisoles) se localizan
al norte de provincia de Esmeraldas y en el piedemonte y planicies de la región Amazónica. Los
suelos derivados de ceniza volcánica (Andisoles) son también suelos de carga variable y están
localizados en la zona de influencia de los volcanes activos de la sierra (desde la provincia del
Cañar hasta la frontera con Colombia) y las secciones de la costa y oriente hasta donde alcanzaron
a distribuirse las cenizas luego de los eventos volcánicos. Estos suelos de deben encalar hasta pH
de alrededor de 5.3 que es donde se precipita el Al+3 que es también el punto donde los cultivos
crecen adecuadamente (Espinosa y Molina, 1999).
Los Andisoles tienen una alta capacidad buffer debido a que la superficie de los coloides
presentes en esos suelos es muy reactiva, situación que impide que el pH del suelo aumente
apreciablemente con la adición de cal. Esto debe a que los OH- producidos por la hidrolisis del
CO32 en el proceso de encalamiento, en lugar de elevar el pH, reaccionan con la superficie de los
coloides creando carga e impidiendo que el pH se incremente (Dahlgren, et al., 2004; Espinosa,
2007)
2.10 Encalado
El encalado es el método más común y efectivo para corregir la acidez del suelo. Consiste en la
aplicación de sales básicas con el objeto de neutralizar la acidez causada por la acumulación de H+
y Al+3 e incrementar el pH. Los mecanismos de reacción de estas enmiendas en el suelo permiten
la neutralización de iones H+ y Al+3 en la solución del suelo por medio de los iones OH- producidos
al entrar en contacto la cal con el agua del suelo, por esto la cal es efectiva solamente cuando
existe humedad en el suelo (Bertsch, 1998; Espinosa y Molina, 2008).
Uno de los efectos positivos de la aplicación de enmiendas cálcicas sobre suelos ácidos es la
mayor absorción de P lograda al neutralizar el Al+3 que cuando está presente en la solución del
suelo inhibe el crecimiento radicular y reduce substancialmente el ingreso de este nutriente en la
planta (Espinosa yMolina, 2008; Fageria and Baligar, 2008; Gazey and Davies, 2009).
2.10.1 Reacciones de la cal en el suelo
La acción neutralizante de los materiales de encalado no se debe en forma directa al Ca que
proviene de la disolución del CaCO3, ya que éste pasa a ocupar sitios de intercambio en la
superficie de los coloides del suelo y servirá como nutriente para las plantas, sino más bien a las
bases químicas a la cual están ligados el CO3, OH- y SiO3. (Adams, 1984; Cravo, et al., 2012;
Espinosa y Molina, 1999). Las reacciones básicas del encalado se pueden ilustrar con el ejemplo
del CaCO3 o calcita que se presentan a continuación (Espinosa y Molina, 1999):
CaCO3 Ca2+ + CO32-
CO32-+ H2O HCO3
- + OH-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
H2CO3 CO2 + H2O
H+ (Solución del suelo) + OH- H2O
10
Los OH generados por los carbonatos, hidróxidos y silicatos son los que neutralizan la acidez del
suelo a través de la neutralización del H+ y la formación de H2O. Mientras exista H+ en la solución
de suelo el Ca++, CO32-, HCO3
- y H2CO3 continuaran apareciendo en la solución. En esta forma el pH
aumenta debido a que disminuye la concentración de H+ en el suelo (Bertsch, 1998; Espinosa
yMolina, 2008).
El CO32- es el que realmente eleva el pH al hidrolizarse y producir iones OH-, este ion carbonato se
disipa como CO2 después de las reacciones de hidrolisis. Esta es la razón por la cual el efecto de la
cal se limita al lugar de a la aplicación, es decir que la aplicación superficial no afecta al pH de
capas inferiores debido a que la cal no migra a través del perfil del suelo, aspecto muy importante
en el manejo del encalado (Espinosa y Molina, 1999).
El efecto final de las reacciones de la cal reduce la acidez del suelo (incrementa el pH) al convertir
el exceso de H+ en H2O. Sin embargo, es muy importante observar que el efecto del encalado va
más allá de estas reacciones. El incremento del pH permite la precipitación del Al3+ como AlOH3 que es un compuesto insoluble, eliminando de esta forma el efecto toxico del Al+3 en las plantas
(Bohn, et al., 2015; Brady and Weil, 2008; Espinosa y Molina, 1999)
2.10.2 Efectos de la aplicación de la cal
Los efectos directos e indirectos del encalado en las propiedades físicas, químicas y biológicas se
detallan a continuación:
– Toxicidad del aluminio
El mayor efecto beneficioso del encalado es la reducción en la solubilidad del Al+3 toxico para la
mayoría de cultivos (Veronese, et al., 2010 ). El efecto tóxico del Al+3 es removido del suelo
cuando se le adicionan bases Lewis fuertes (CaCO3, SO4-2
, PO4-3
, Si(OH)4, -RCOO-). El CaCO3 al
disociarse en la solución del suelo deja libre al anión CO32- que reacciona con el agua formando
HCO3- y generando OH- que son finalmente los que neutralizan al Al+3. Al aumentarse el pH
disminuye la proporción del Al en la cubierta iónica (Zapata, 2004).
– Disponibilidad de Fósforo
La aplicación de cal no produce liberación de fosforo (P) de formas retenidas o fijadas en el suelo,
o de formas insolubles. Sin embargo, favorece la disponibilidad del fósforo aplicado después del
encalado ya que la cal bloquea algunos sitios reactivos del complejo coloidal, impidiendo que
estos atraigan los iones fosfato que están en la solución del suelo y los retengan o fijen. De este
modo queda más P disponible para ser absorbido por las plantas (Bernier and Alfaro 2006).
– Fijación de Nitrógeno
Por lo general, la acidez restringe la actividad de la mayoría de los microrganismos del suelo. Por
el encalado se mejora las condiciones para un adecuado desarrollo de la actividad microbiana. La
fijación biológica de N es uno de los procesos que se ven favorecidos por el encalado. En forma
paralela al mejorar las condiciones de acidez del suelo se favorece toda la actividad de las
bacterias responsables de la mineralización de la MO favoreciendo la nitrificación de N orgánico y
la mineralización de las formas orgánicas de azufre (S)) a formas minerales de ser absorbidas por
las raíces de las plantas (Bernier and Alfaro 2006).
11
– Física de suelos
El encalado también tiene un efecto benéfico sobre algunas propiedades físicas del suelo, en
especial en la estructura, debido que el efecto floculante de la cal mejora la agregación de
partículas y en consecuencia las condiciones de aireación y movimiento de agua.
Un efecto indirecto del encalado en las propiedades físicas del suelo es que esta práctica favorece
el incremento de la población, tamaño y actividad de las lombrices del suelo. El incremento de la
actividad de las lombrices afecta la estructura del suelo aumentando la presencia de macro poros
(Fassbender, et al., 1987).
En general, el encalado mejora la respuesta de los cultivos a la aplicación de fertilizantes debido a
las adecuadas condiciones físicas y químicas que promueven el desarrollo radicular, favoreciendo
la absorción de agua y de nutrientes (Bernier and Alfaro 2006).
– Propiedades químicas del suelo
El encalado produce un aumento de iones OH- y disminución de iones H+ en la solución del suelo,
disminución de la toxicidad por Al+3, Mn+2 y Fe+2, regulación de la disponibilidad de P y molibdeno
(Mo), aumento en la disponibilidad de Ca y Mg y aumento del porcentaje de SB (Fassbender, et
al., 1987).
– Efectos biológicos
La aplicación de cal mejora las condiciones de desarrollo de los microorganismos del suelo,
especialmente bacterias, condición que incrementa la mineralización de la MO y mejora los
procesos de amonificación, nitrificación y fijación de N (Osorno, 2012).
2.10.3 Enmiendas utilizadas en el encalado
Los productos que se utilizan como correctivos de la acidez del suelo son carbonatos, óxidos,
hidróxidos y silicatos de Ca y Mg. Debido a su diferente naturaleza química, estos materiales
presentan una variable capacidad de neutralización (Chaves, 1993; Espinosa y Molina, 2008;
Gazey and Davies, 2009).
Los OH- generados por carbonatos, hidroxilos y silicatos son los que neutralizan la acidez del suelo
al propiciar la precipitación del Al3+ como Al(OH)3 y la formación de agua (Castro and Munevar,
2013; Espinosa y Molina, 1999; Jaramillo, 2002) Entre los materiales que sirven como enmienda
se pueden citar los siguientes:
– Calcita
La roca caliza o calcita, compuesta principalmente de carbonato de calcio (CaCO3), es el material
más utilizado para la corrección de la acidez, debido a que es un producto natural que se
encuentra en casi todas partes del planeta. Se obtiene de piedra caliza que se muele y se tamiza.
Como se trata de un mineral, contiene impurezas que reducen el contenido de carbonato. La
calcita pura contiene un 40 % de Ca (Bernier and Alfaro 2006).
– Dolomita
Otro material muy utilizado como enmienda para control de acidez es la dolomita, que es un
mineral constituido por CaCO3 y carbonato de Mg (MgCO3) en un mismo cristal. Este es también
un material efectivo para el control de la acidez, pero las minas de este material no son tan
comunes como las de calcita. Cuando el material es puro contiene aproximadamente 22 % de Ca y
13 % de Mg (Jaramillo, 2002).
12
– Óxido de calcio
El óxido de calcio (CaO) se conoce como cal viva o cal quemada. Es un polvo blanco difícil de
manejar por su efecto cáustico. En estado puro contiene un 71 % de Ca. Se fabrica calcinando
caliza en hornos intermitentes o continuos, proceso que produce la siguiente reacción:
CaCO3 + calor (1000°C) CaO + CO2
La ventaja del uso de la cal viva es la mayor velocidad de la reacción de las partículas del material
lo que permite una rápida en la corrección de la acidez. (Bernier and Alfaro 2006; Jaramillo,
2002).
– Hidróxido de Calcio
Se conoce como cal apagada o cal hidratada CaOH. Se obtiene a partir de la reacción del CaO con
agua, lo que produce la siguiente reacción:
CaO + H2O Ca(OH)2
Es un producto de color blanco difícil de manejar. Reacciona rápidamente con el agua del suelo,
recomendándose su rápida incorporación. En forma pura contiene un 56 % de Ca. Tanto el óxido
como el hidróxido de calcio son recomendables para su aplicación en cobertera por su acción
rápida. Su difícil manejo y elevado costo limitan su utilización (Bernier and Alfaro 2006).
– Óxido de Magnesio
Es un material que contiene solamente Mg en una concentración de 60 %. Su capacidad de
neutralizar la acidez, es mucho más elevada que las de otros materiales, pero por su poca
solubilidad en agua debe molerse finamente para que controle adecuadamente la acidez del
suelo. Es una fuente de Mg para suelos ácidos que frecuentemente son deficientes en este
elemento (Jaramillo, 2002).
2.10.4 Selección del material encalante
La efectividad de las enmiendas depende de su grado de fineza (tamaño de la partícula), de la
calidad de las mismas (composición química), contenido de otros nutrientes, costos asociados a la
producción, transporte y distribución del material y de su contenido de humedad (Bernier and
Alfaro 2006; Campillo y Sadsawka, 1999; Rodríguez, 1993).
Grado de finura
El grado de finura de las partículas del material de encalado influye marcadamente en el efecto de la cal aplicada al suelo. La finura del material es un indicativo de cuan rápidamente puede reaccionar la cal en el suelo, los materiales de gránulo grueso tardan en reaccionar porque la superficie de reacción de las partículas es muy baja, mientras que en las partículas finas la superficie de reacción es muy alta y la reacción es más rápida. En general, se considera que los gránulos que atraviesan un cedazo de 60 mesh (60 agujeros por pulgada cuadrada) representan un compromiso entre utilizar materiales muy finos que producen mucho polvo al aplicarlos en el campo y materiales muy gruesos que reacciona más lentamente en el suelo (Beegle and Lingenfelter, 1996; Espinosa y Molina, 2008).
Para estimar la fineza, o eficiencia granulométrica de un material de encalado, se pesa una cantidad determinada del material y se cierne en una secuencia de mallas o cribas de diferente tamaño. Esto permite retener en cada tamiz una cantidad de material, separando de esta forma los diferentes tamaños de partículas presentes. Cada tamaño en particular tiene eficiencia específica granulométrica como se indica en el Cuadro 2.
13
Cuadro 2. Eficiencia granulométrica de la cal con base en el tipo de malla (Bernier and Alfaro 2006)
Numero de malla (mesh*) Tamaño de los orificios (mm) Eficiencia relativa (%)
<8 >2.36 0
8 - 20 2.36 - 0.85 20
20 - 40 0.85 - 0.42 40
20 - 60 0.85 - 0.25 60
>60 < 25 100
*Número de oficios por pulgada cuadrada
Se considera que las partículas mayores de 2 mm son totalmente inefectivas, entre 0.25 y 2 mm
se clasifican como 50 % efectivas y las menores de 25 mm como 100 % efectivas. Estos rangos de
efectividad no represen la solubilidad real del material, pero permiten una evaluación práctica de
los diferentes materiales de acuerdo al tamaño de la partícula (Sadsawka and Campillo, 1999).
- Valor de Neutralización
El valor de neutralización (VN) de la cal cuantifica la capacidad del material para neutralizar la
acidez del suelo y depende de su composición química y grado de pureza. Por convención, el VN
del CaCO3 puro tiene un valor 100 % y sirve como punto de referencia para determinar cuál es el
VN de los materiales encalantes (Espinosa y Molina, 2008; Gazey and Davies, 2009). Por ello, el
VN se expresa en porcentaje como contenido de CaCO3 equivalente (CCE) y representa la cantidad
equivalente de CaCO3 puro presente en un material encalante (Havlin, et al., 2014). Por lo tanto,
el equivalente químico o valor neutralizante se define como la capacidad de la enmienda para
neutralizar la acidez del suelo comparado con el poder de neutralización del CaCO3 químicamente
puro. En el Cuadro 3 se presentan los valores de poder de neutralización de varios materiales
encalantes en su forma pura.
La eficiencia del material correctivo es consecuencia de dos características: su reactividad y su
efecto residual, el valor de neutralización debe considerar las dos condiciones. Estas
características del material encalante son antagónicas, es decir, a mayor reactividad menor es el
efecto residual y viceversa (Campillo y Sadsawka, 1999; Rodríguez, 1993).
Cuadro 3. Equivalentes químicos o valor neutralizante de diferentes materiales utilizados como
enmiendas (Sadsawka y Campillo, 1999).
Material Equivalente Químico (EQ) % Formula Química
Carbonato de calcio 100 Ca CO3
Dolomita 109 CaCO3* MgCO3
Óxido de calcio 179 CaO
Hidróxido de calcio 138 Ca2
Hidróxido de magnesio 172 Mg2
Carbonato de magnesio 119 MgCO3
Óxido de magnesio 248 MgO
Silicato de calcio 86 CaSiO3
Silicato de magnesio 100 MgSiO3
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Como se aprecia en el Cuadro 3, los óxidos y los hidróxidos tienen mayor capacidad de
neutralización que el carbonato de calcio, que se utiliza de referencia. Además, las enmiendas
que contienen Mg tienen menor peso molecular que el Ca.
- Contenido de otros nutrientes
Generalmente, los suelos ácidos tienen baja CIC y bajo contenido Ca y Mg. La aplicación de CaCO3
como enmienda aporta una cantidad apreciable de Ca lo que provoca un desequilibrio con el Mg
que se hace evidente cuando aparecen deficiencias inducidas de Mg en el cultivo provocadas por
las altas cantidades de Ca en la fase de intercambio. La utilización de dolomita como enmienda
puede evitar el problema, sin embargo, la presencia de cantidades apreciables de Ca y Mg pueden
provocar la presencia de una deficiencia inducida de K cuando el contenido de este nutriente en
el suelo es bajo (Abreu Jr., et al., 2003; Espinosa y Molina, 2008).
2.11 Costos de producción.
El costo de producción de los materiales de encalado está ligado al grado de elaboración industrial
de la enmienda. El CaCO3 es la enmienda más barata porque requiere solamente una molienda
para lograr el tamaño del gránulo adecuado para aplicación al suelo. El óxido de calcio es el más
caro ya que este material es CaCO3 que pasa por un proceso de calcinado (Cifu, et al., 2004;
Espinosa y Molina, 2008). En Ecuador, el costo de la dolomita es alto porque es un material que se
importa desde América Central.
2.12 Dosis de cal
El requerimiento de cal depende tanto de las propiedades del suelo como los requerimientos del
cultivo. Dosis muy bajas no reducen la acidez del suelo de forma cuantificable y su efecto residual
es casi nulo. . Por esta razón, la cantidad de cal a aplicarse depende del tipo de suelo, el pH, el
contenido de Al+3, la concentración critica de nutrientes como Ca y Mg y el tipo de cultivo
(Osorno, 2012).
Por otro lado, Alvarado and Fallas (2004) indican que para determinar las necesidades de cal se
deben antes conocer cuatro factores: tolerancia de la planta a la acidez, contenido de acidez del
suelo, calidad del producto encalante a utilizar y los aspectos del manejo del producto
involucrados en la aplicación (voleo, banda o incorporado.
Mediante ensayos de campo se ha establecido que los suelos presentan diferencias al cambio de
pH (poder tampón del suelo) con la aplicación de cal. Este poder tampón varía según las
características de los suelos, el porcentaje de MO, tipo y contenido de arcillas y contenido de
bases (Sadsawka y Campillo, 1999).
El pH es un buen indicador de la acidez del suelo, sin embargo, este parámetro no determina el
requerimiento o cantidad de cal necesaria para controlar la acidez presente en el suelo. Como se
ha mencionado anteriormente, los suelos de Ecuador son de carga permanente o carga variable
dependiendo de su localización geográfica. Los suelos de carga permanente fácilmente se pueden
encalar hasta alcanzar pH 7.0, valor alrededor del cual se obtienen los mejores rendimientos de
los cultivos. El incremento de pH logrado con el encalado no aumenta la CIC (suelos de carga
permanente) (Espinosa y Molina, 1999).
El método común para determinar los requerimientos de cal en suelos de carga permanente es el
que utiliza soluciones tampón. La solución tampón más popular es la SMP buffer (Shoemaker, et
al., 1961) desarrollada para suelos ácidos de carga permanente del estado de Ohio, E.U. Este
método permite obtener recomendaciones para llegar a pH 7.0 y generalmente utiliza altas
cantidades de cal (Espinosa y Molina, 1999).
15
El desarrollo de las recomendaciones de encalado para suelos tropicales rojos es diferente. Los
minerales arcillosos de estos suelos, que han sufrido ya un proceso severo de meteorización, son
estables hasta pH alrededor de 5.0 a 5.3. En esta forma, el Al se encuentra fijo en la partícula de
arcilla y no amenaza el crecimiento de la planta hasta que el pH del suelo se haga más ácido y
disuelva los óxidos, hidróxidos y caolinita liberando el Al+3 a la solución del suelo. Esto ocurre
generalmente a valores de pH menores a 5.3. Cuando esto ocurre solamente se debe elevar el pH
a valores de alrededor de 5.5 lo que permite asegurarse que el Al+3 se haya precipitado. Este
proceso incrementa apreciablemente la CIC (suelos de carga variable). Este incremento en pH es
suficiente para llegar al punto adecuado para el crecimiento y rendimiento de los cultivos.
Siguiendo este concepto, se puede predecir los requerimientos de cal para la mayoría de los
suelos tropicales aplicando la siguiente ecuación (Kamprath, 1984):
CaCO3 (t ha-1) = Factor x cmol Al+3 kg de suelo-1
El factor puede ser 1.5 o 2.0 dependiendo de las características del cultivo y el tipo de suelo.
El factor puede ser modificado con la experiencia obtenida utilizando este factor en condiciones
específicas de suelo. El objetivo de este método de cálculo de los requerimientos de encalado es
el utilizar solo la cal necesaria para neutralizar el Al+3 y eliminar su efecto tóxico (Espinosa y
Molina, 1999; Fageria and Baligar, 2008). Este método de determinación de los requerimientos de
cal es muy difundido en áreas tropicales de suelos rojos como los suelos rojos de Loreto, Ecuador.
Esta investigación definirá si este principio de ajusta a estos suelos y permitirá obtener
información para conducir investigación de campo que determine con exactitud el método de
determinación de las dosis de cal requerida para la zona.
2.13 Época y momento de la aplicación
El efecto correctivo de los materiales de encalado requiere de algún tiempo para manifestarse en
forma significativa en el campo, puesto que son materiales de baja solubilidad. Por ello, estos
materiales deben incorporarse completamente en la capa arable (20 cm de profundidad) donde
se encuentra la mayor proporción de las raíces de los cultivos (Campillo y Sadsawka, 1999). Las
reacciones de neutralización no se producen si no existe un medio favorable. En condiciones
apropiadas, las reacciones ocurren relativamente rápido, por esta razón, la época más apropiada
para aplicar la cal es un poco antes o al inicio de las lluvias, lo que asegura que existirá suficiente
humedad en el suelo a lo largo del proceso de reacción de la enmienda (Chaves, 1993).
Salamanca (1984) indica, por otro lado, que los cultivos perennes ya establecidos y en producción
se deben encalar después de la cosecha principal, por lo menos cada dos años, ya que el cultivo
ha absorbido una buena proporción de los nutrientes que el suelo y los que aportan los
fertilizantes. Con esto se logra el mantenimiento del contenido y el equilibrio de las bases,
evitando la degradación del suelo por extracción de nutrientes, por efecto de la acidez causada
por los fertilizantes, especialmente los nitrogenados, por el lavado de Ca y Mg por altas
precipitaciones y por los procesos erosivos provocados por las malas prácticas culturales.
2.14 Forma de aplicación de la cal
Otro factor importante que determina la efectividad de la cal es la forma de aplicación. Es esencial
incorporar la cal de modo que se logre un contacto máximo del material de encalado con el suelo
en la capa arable. La mayoría de los materiales de encalado son solo parcialmente solubles en
agua, por lo tanto, la completa incorporación en el suelo es muy importante para que la cal
reaccione completamente. Además, es indispensable que el suelo se encuentre húmedo para que
las reacciones de cal ocurran (Osorno, 2012).
16
Si se maneja cal viva, es necesario que se apague antes de distribuirla en el campo. Para ello se
hacen montones en el suelo y se deja que se apague con la humedad atmosférica. Para impedir
que se carbonate es conveniente tapar los montones con tierra. Después se cortan los montones
y se distribuyen por toda la parcela. Para la aplicación de cal apagada, caliza triturada o espumas,
pueden emplearse remolques o camiones distribuidores (Miguel - Sánchez, 2006). Debe tenerse
en cuenta que, debido a las elevadas cantidades a utilizar en el tratamiento, las abonadoras
normalmente utilizadas en la distribución de fertilizantes minerales no tienen suficiente
capacidad para hacer un trabajo efectivo (Magra and Ausilio, 2004).
Una buena distribución de la cal en el suelo es esencial para su reacción. La distribución al voleo,
cobertura y mezclado en la capa arable con implementos de discos luego de la aplicación hacen la
operación más eficiente. En sistema de siembra directa, la alternativa es la aplicación en bandas o
al voleo en superficie siendo, pero la reacción más lenta y quizá incompleta, por lo que se debe
seleccionar correctivos de alta solubilidad (Magra and Ausilio, 2004).
Una vez aplicada la cal se debe esperar un tiempo prudencial (1 a 2 meses) antes de añadir
fertilizantes. El contacto directo de la cal con fertilizantes nitrogenados amoniacales en la
superficie del suelo favorece la formación de carbonato de amonio, el cual a su vez se transforma
en amoníaco que se pierde por volatilización. También el contacto con fertilizantes fosfatados
causa pérdidas de P debido a la formación de fosfatos de calcio insolubles (Carballo and Molina,
1993).
2.15 Duración del efecto de la cal
Los agricultores esperan que la cal tenga un apreciable efecto residual, sin embargo, éste
depende de del tipo de suelo, tipo de cultivo, requerimientos del cultivo, precipitación y relieve
entre otras. La mejor forma de determinar cuándo es necesario encalar nuevamente es
monitorizando el pH del suelo y particularmente el contenido de Al+3 (Espinosa y Molina, 1999;
Smyth, 2012; Solís and López, 1994).
Por otro lado, se reconoce que los efectos residuales del encalado por lo general duran menos en
las regiones tropicales que en las templadas del mundo debido a la mayor precipitación y altas
temperaturas de los primeros. Se espera que los efectos residuales sean más cortos en sistemas
anuales de producción de cultivos que en las áreas sin uso debido a la liberación más rápida del
Al+3 acomplejado en la MO, a la mayor remoción de bases por las plantas en y quizás a mayores
pérdidas por lixiviación (Sanchez y Salinas, 1983).
2.16 Sobreencalado
El uso de cantidades excesivas de cal puede dispersar los coloides al afectar la agregación de las
partículas del suelo. El sobreencalado promueve la dispersión de los agregados del suelo debido a
que produce cambios en la superficie de los coloides que llevan a que dominen las fuerzas de
repulsión entre partículas. Esto altera las condiciones físicas del suelo haciendo que aparezcan
costras en la superficie, que se taponen los poros del suelo que exista una muy lenta infiltración
(Roth and Pavan, 1991).
Además, el sobreencalado del suelo puede provocar una serie de problemas como deficiencia de Mg, reducción en la absorción de P, deficiencia de micronutrientes como Zn y B, y, como se dijo antes, deterioro de la estructura física del suelo y reducción en la infiltración del agua. Por tanto, la aplicación de dosis excesivas de enmienda constituye una práctica peligrosa que puede ser nociva para la producción de los cultivos, además de encarecer innecesariamente los costos de producción. No debe olvidarse que el objetivo básico del encalado es eliminar solo aquella acidez toxica provocada por el Al+3 activo de la solución del suelo (Osorno, 2012; Sadsawka y Campillo, 1999).
17
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Ubicación del sitio experimental
La presente investigación se realizó en dos fases que se describen a continuación:
3.1.1 Fase de campo
Esta fase se condujo en un invernadero del Campo Académico Docente Experimental “La Tola”
(CADET) de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador ubicado en el
barrio La Morita, parroquia Tumbaco, Cantón Quito, provincia de Pichincha. El predio está
localizado a 0°13’46’’ de latitud sur y a 78°22’00’’ de longitud oeste. El invernadero es un
ambiente protegido que posee riego controlado.
3.1.2 Fase de Laboratorio
Esta fase se la realizó en el laboratorio de suelos de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la
Universidad Central del Ecuador ubicado en la Ciudadela Universitaria Cantón Quito, Parroquia
Santa Prisca, Barrio la Gasca. Este predio está localizado a 00° 11´ 92´´ de latitud sur y a de
longitud oeste78° 30´ 41, con una temperatura promedio anual 17 ºC
3.2 Materiales
3.2.1 Material de campo y de oficina
Los materiales de campo incluyeron:
– Invernadero de 468 m2
– Macetas de 2 kg de capacidad,
– Suelo colectado en la localidad de Loreto
– Semillas de trigo (Triticum vulgare) como planta indicadora.
– Pallets de madera (1mx1.20m)
– Regadera 5L
– Libreta de campo
– Fundas de papel de 5 g
– Sarán 4 m
– Tijeras
– Estacas
– Cámara fotográfica
– Agua potable
– Entre los materiales de oficina están una computadora, impresora y flash memory
1.1.2 Materiales, reactivos y equipos de Laboratorio
Materiales
Balanza de precisión de 300 gr
Vasos de precipitación de 500 ml
Vasos plásticos de 100 ml
Erlenmeyer de 250 ml
Probetas de 100 ml
Piceta con agua destilada
Papel filtro
Cucharetas para medir 30 ml y 2.5 ml de suelo
18
Reactivos
Agua destilada
Cloruro de Potasio 1 N
Hidróxido de sodio 0.01 N
Fenolftaleína 0.05 %
Rojo de metilo 0.02 %
Soluciones tampón pH 4, 7 y 10
Equipos
Balanza de precisión de 300 gr
Balanza analítica
Potenciómetro
Titulador para determinación de acidez intercambiable y Al.
3.3 Disposición de los tratamientos en el invernadero
La disposición de los tratamientos en el invernadero se presenta en la Figura 1.
3.4 Métodos de manejo del experimento
3.4.1 Recolección de muestras
Mediante el uso de mapas y con la colaboración de la agencia del MAGAP en Loreto se ubicó un
sitio que se cultiva con maíz y que tiene problemas de acidez. El suelo está clasificado como Oxic
Dystrudepts (Sánchez, et al., 2016). Se tomaron muestras en el sitio y se procedió a determinar
el pH con un potenciómetro portátil para asegurarse que en realidad el suelo tenía pH ácido.
Posteriormente se recolectó suficiente material de la capa superficial del suelo (0-20 cm) para
obtener el sustrato para las prueba de incubación en el invernadero. El suelo recolectado se
transportó al invernadero del CADET donde se procedió a secarlo y tamizarlo.
3.4.2 Análisis de laboratorio
Se utilizó una muestra de suelo seco y tamizado y se procedió a la determinación de pH, acidez
intercambiable y Al+3 que representan los valores de las condiciones de acidez natural del suelo
antes de incorporar las enmiendas. Los análisis se realizaron utilizando las metodologías
propuestas por el laboratorio de Suelos de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad
Central del Ecuador (Espinosa, et al., 2009).
- Determinación de pH
El pH de las muestras se determinó por medio del potenciómetro en una suspensión de 60 ml de
agua destilada y 30 g de suelo seco (relación 2:1 agua – suelo).
Procedimiento: se colocaron 60 ml de agua destilada y 30 g de suelo en una vaso de plástico de
100 ml, se mezcló con un agitador manual de vidrio y se dejó reposar durante 30 minutos para
que se homogenicen todas las partículas de suelo con el agua. Luego de este tiempo se puso en
contacto esta mezcla con un electrodo de vidrio y otro de referencia conectados al potenciómetro
que mide el potencial eléctrico y transforma los datos a concentración de iones H+ en la escala
calibrada del aparato. Hay que tomar en cuenta que el potenciómetro se calibró con soluciones
tampón de pH conocido.
19
- Determinación de acidez intercambiable (Al+3 + H+)
La determinación de la acidez intercambiable se realizó mediante la extracción del H+ Al+3 con una
solución salina de cloruro de potasio (KCl) 1 N no tamponada. El H+ extraído y el H+ formado por la
hidrólisis del Al+3se titulan con NaOH. La cantidad de base utilizada en la titulación es equivalente
a la concentración de acidez intercambiable del suelo (Zapata, 2004).
Procedimiento: colocar 2.5 ml de la muestra de suelo y agregar 25 ml de solución de KCl (1 N),
agitar durante 10 minutos aproximadamente a 420 rpm en un agitador circular, filtrar utilizando
papel filtro Whatman qualitativo # 1 o equivalente, usando una probeta, tomar 10 ml del filtrado
y 10 ml de agua destilada y añadir de 2 a 4 gotas de fenolftaleína y finalmente titular con solución
de NaOH 0.01 N.
Cálculos:
Al+3 + H+ (cmolc kg-1 suelo) = V1 x N x 100
Donde:
V1 = Volumen de NaOH utilizados al titular con la fenolftaleína
N = Normalidad del NaOH (0.01)
- Determinación de Al intercambiable
Procedimiento: Se tomaron 10 ml de filtrado y se añadieron 10 ml de agua destilada y 2 a 4
gotas de rojo de metilo al 0.02 %. Se tituló con la solución de NaOH 0.01 N hasta cuando
aparezca un color amarillo permanente (Alvarado, 1999).
Cálculos
H+ intercambiable (meq/100 ml suelo) = V2*N*100
V2= Volumen de NaOH utilizados al titular con el rojo de metilo
N= Normalidad de NaOH.
Al+3 intercambiable (meq/100 ml suelo) = ( Al+3+H+)intercambiable - H+ intercambiable.
Experimento de incubación
Se realizó la prueba de incubación para determinar el punto de neutralización de la acidez del
suelo utilizando las cuatro fuentes de enmiendas: carbonato de calcio, dolomita, óxido de calcio y
carbonato de magnesio. Para cada enmienda se aplicaron ocho diferentes dosificaciones: 0, 0.5,
1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 y 6.0 t ha-1 con un total de 32 tratamientos y se trabajó con tres repeticiones,
lo que da un total de 96 unidades experimentales. Para el efecto, se pesó 2 000 g de suelo, se
colocó en cada una de las macetas y se procedió a incorporar completamente las dosis respectiva
de las enmiendas a evaluarse. Luego se procedió a regar el suelo delas macetas hasta llegar a
capacidad de campo, cuidando que los suelos permanezcan en esta condición durante el tiempo
de incubación (45 días) que es el tiempo necesario para que las enmiendas reaccionen
completamente en el suelo.
3.5 Prueba con la planta indicadora
Inmediatamente después de terminar la prueba de incubación se sembraron 15 semillas trigo
(Triticum vulgare) en cada una de las macetas. Se procedió a cubrir las macetas por dos semanas
con sarán para evitar el daño de las plántulas en germinación por insectos. Luego se quitó el
sarán y se ralearon las plantas dejando solo 10 por cada maceta. Se regaron constantemente las
macetas y se fertilizó adecuadamente para poder ver el efecto del uso de las enmiendas. Las
plantas se dejaron crecer por 45 días, al final de este periodo se cosechó la biomasa y se
determinó el peso de materia verde y materia seca total.
20
3.6 Análisis de laboratorio de los suelos después de la cosecha
Se procedió a secar los suelos de las macetas y se tomó una muestra de 300 g de cada una de ellas
para hacer los mismos análisis de laboratorio que se hicieron en el suelo sin tratamiento.
Figura 1. Disposición de las macetas para la prueba de incubación en el invernadero.
Para la prueba de invernadero se utilizó un diseño Completamente al Azar (DCA). Los factores a
estudiarse fueron ocho dosis de (0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 y 6.0 t ha-1) de las cuatro fuentes de
enmiendas (carbonato de calcio, dolomita, óxido de magnesio y carbonato de magnesio). El
esquema del análisis de varianza simple (ADEVA) fue el siguiente:
Cuadro 4. Esquema del análisis de la varianza (ADEVA) para del efecto de las dosis de enmiendas
en un suelo de Loreto incubado en el invernadero en el CADET.
Fuente de variación Grados de libertad
Total 23
Tratamientos 7
Error experimental 16
Nota: El ADEVA se aplicará a cada una de las enmiendas (carbonato de calcio, dolomita, óxido de magnesio y carbonato de magnesio).
3.7 Análisis funcional
Para cada enmienda se realizaron las siguientes regresiones y correlaciones: dosis vs materia
verde, dosis vs materia seca, dosis vs pH, dosis vs acidez intercambiable, dosis vs Al+3, pH vs acidez
intercambiable y pH vs Al+3. Además, se realizó el cálculo de la dosis de cal utilizando la fórmula de
Kamprath para determinar si este procedimiento funciona bien en el suelo estudiado.
Carbonato de
Calcio Dolomita Óxido de
Magnesio Carbonato de
Magnesio
R3 R1 R2 R2 R1 R3 R1 R2 R3 R2 R3 R1
21
3.8 Variables evaluadas
3.8.1 Materia verde total
Se registró el peso en gramos (g) de la biomasa fresca de las plantas de trigo (Triticum vulgare)
que crecieron en las macetas a los 45 días después de la siembra. Se procedió a cortar las plantas
desde la base del tallo, se determinó el peso fresco y se colocó el material en fundas de papel.
3.8.2 Materia seca total
La biomasa de la materia fresca se colocó en fundas de papel perforadas y se secaron en una
estufa a 70 °C por 48 h y se procedió al pesaje correspondiente en una balanza de precisión.
3.8.3 pH, acidez intercambiable y Al+3.
Se determinó el pH, acidez intercambiable y contenido de Al+3 utilizando los métodos empleados
por el Laboratorio de Suelos de la Facultad de Ciencias Agrícolas como se hizo para el suelo
original, previo aplicación de enmiendas.
22
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Prueba de invernadero con la planta indicadora
El análisis de la varianza (ADEVA) de los efectos de las dosis de enmiendas en el peso de materia
verde y materia seca de trigo (Triticum vulgare) utilizado como planta indicadora se presenta en
los Cuadros 5 y 6. Se observa la respuesta a la aplicación de dosis fue altamente significativa en
para todas la enmiendas. Las regresiones que relacionan las dosis de enmiendas con la de
materia verde y materia seca se presentan en las Figuras 2 y 3. El ajuste de todas las curvas fue de
tipo cuadrático con altos coeficientes de determinación, indicando que el efecto de las enmiendas
es efectivo hasta cierta dosis y que luego se presentan problemas de sobreencalado que reducen
los rendimientos de biomasa fresca y biomasa seca. Esta respuesta a la aplicación de dosis
crecientes de materiales de encalado ha sido documenta por varios investigadores en zonas con
suelos ácidos de los trópicos (Osorio, 2012; Osorno, 2012; Osorno y Osorno, 2010; Smyth, 2012).
Por otro lado, también se observa en la acumulación de materia verde que la utilización de
dolomita produjo la mayor cantidad de biomasa con un promedio general de 38.7 g maceta-1,
seguido por el carbonato de calcio, óxido de magnesio y carbonato de magnesio con 36.85, 33.73
y 31.63 g maceta-1, respectivamente (Cuadro 5 y Figura 2). Cuando la biomasa se homogeniza a
una mismo porcentaje de humedad con el secado se observa que la mejor respuesta continuó
obteniéndose con la utilización de dolomita que acumuló un promedio de 5.48 g de biomasa
maceta-1, sin embargo, el carbonato de calcio ocupó en segundo lugar con 5.12 g maceta-1,
seguido ahora por óxido de magnesio y el carbonato de magnesio con 4.63 y 4.56 g maceta-1,
respectivamente (Cuadro 5 y Figura 3).
Cuadro 5. ADEVA para el efecto de dosis de aplicación de cuatro enmiendas para corrección de
acidez en un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET, sobre la
producción de materia verde y materia seca de trigo (Triticum vulgare).
Carbonato de
Calcio
Carbonato de
Magnesio
Dolomita Óxido de Magnesio
Variables Fuente de Variación --------------------------- Cuadrado medio ---------------------------
Materia verde
Total 15.69 5.56 25.54 10.84
Dosis 51.07 ** 17.70** 82.85** 35.05**
Repeticiones 0.06 ns 0.28 ns 0.03 ns 0.31 ns
Error Experimental 0.23 0.25 0.53 0.25
g maceta-1
36.85 31.63 38.70 33.73
CV % 1.31 1.60 1.88 1.48
Materia seca
Total 0.33 0.13 0.50 0.14
Dosis 1.04 ** 0.39** 1.53** 0.40**
Repeticiones 0.00 ns 0.01 ns 0.07 ns 0.00 ns
Error Experimental 0.04 0.02 0.05 0.02
g maceta-1
5.12 4.56 5.48 4.63
CV % 3.74 3.58 4.14 3.50
23
Figura 2. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para
controlar la acidez en la producción de materia verde de un suelo ácido
de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 3. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para
controlar la acidez en la producción de materia seca de un suelo ácido de
Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET.
y = -0,7666x2 + 8,3272x + 20,779R² = 0,9536
y = -0,6855x2 + 6,8424x + 23,539R² = 0,8221
y = -0,5398x2 + 5,7076x + 21,807R² = 0,969
y = -0,5398x2 + 5,7076x + 21,807R² = 0,969
25,0
27,5
30,0
32,5
35,0
37,5
40,0
42,5
45,0
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Ma
teri
a v
erd
e (
g m
ace
ta-1
)
Dosis (t ha-1)
Dolomita
Carbonato de Calcio
Óxido de Magnesio
Carbonato de Magnesio
y = -0,108x2 + 1,020x + 3,295R² = 0,849
y = -0,064x2 + 0,585x + 3,573R² = 0,764
y = -0,103x2 + 1,119x + 3,087R² = 0,916
y = -0,066x2 + 0,649x + 3,406R² = 0,906
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Ma
teri
a s
eca
(g
ma
ceta
-1)
Dosis (t ha-1)
Dolomita
Carbonato de Calcio
Óxido de Magnesio
Carbonato de Magnesio
24
La mejor respuesta a la aplicación de dolomita probablemente se debe a que este material
entrega también Mg al suelo. Los suelos ácidos de Loreto, clasificados como Oxic Dystrudepts,
generalmente tienen contenidos bajos de este nutriente (Sánchez, et al., 2016), de modo que la
aplicación de dolomita no solo elimina el Al+3 sino que también entrega Mg al suelo situación que
mejora la nutrición del cultivo y el balance de cationes en el suelo (Abreu Jr., et al., 2003; Fageria
and Baligar, 2008). Al respecto, Bose, et al. (2011) y Sancho and Molina (2016) encontraron en sus
experimentos de hidroponía que la absorción de Mg disminuye apreciablemente con la presencia
de Al+3 en la solución debido probablemente a la competencia por los sitios de absorción y
transportadores de la membrana del citoplasma en las células de la raíz.
En los últimos años se ha popularizado la utilización de carbonato de calcio y, en menor
proporción, la de dolomita en las áreas productoras de maíz del cantón Loreto por
recomendación de los programas de mejoramiento de la producción del MAGAP (Vallejo, 2015).
Los datos obtenidos en este estudio ratifican que las mejores fuentes para ese tipo de suelo son,
en efecto, carbonato de calcio (cal agrícola) y dolomita. El carbonato de magnesio y el óxido de
magnesio demostraron ser menos efectivos para controlar la acidez y producir biomasa (Figuras 2
y 3). Sin embargo, la determinación de la cantidad de material a aplicarse para encalar los suelos
ácidos de la zona es todavía anárquica. Si solamente se utilizaran los datos de las regresiones de
producción materia verde y particularmente los datos de materia para determinar la dosis de
carbonato de calcio y dolomita se podrían recomendar dosis de 2.0 a 2.5 t ha-1, pero el ajuste de
valores que logra el cálculo de la regresión para producción de biomasa llevaría a sobre estimar
las dosis de enmienda requerida. Si se utiliza solamente el gráfico de la tendencia de la
acumulación de materia verde y materia seca se logra una mejor aproximación a la dosis real
como se puede observar en las Figuras 4 y 5. En este caso solamente se requerían entre 1.0 y 1.5 t
ha-1 de material para lograr el efecto deseado ya que se observa claramente que dosis mayores
reducen la acumulación de biomasa.
Figura 4. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para
controlar la acidez en la producción de materia verde de un suelo ácido de
Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET tomando en cuenta
solamente las líneas de tendencia.
25,0
27,5
30,0
32,5
35,0
37,5
40,0
42,5
45,0
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Ma
teri
a v
erd
e (
g m
ace
ta-1
)
Dosis (t ha-1 )
DolomitaCarbonato de CalcioÓxido de MagnesioCarbonato de Magnesio
25
Figura 5. Efecto de la aplicación de dosis de diferentes enmiendas para
controlar la acidez en la producción de materia seca de un suelo ácido de
Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET tomando en cuenta
solamente las líneas de tendencia.
4.2 Análisis de Laboratorio
La confirmación de que efectivamente el encalado ha controlado los problemas de acidez se logra
midiendo el pH y la concentración de la acidez intercambiable y el Al intercambiable. En el Cuadro
6 de presenta el ADEVA del efecto de las dosis de las diferentes enmiendas en los mencionados
parámetros. De igual forma se observa que existieron diferencias altamente significativas para las
dosis de todas las enmiendas evaluadas.
4.2.1 Cambios en el pH
Los cambios de pH con las diferentes enmiendas se pueden evidenciar en las curvas de las
diferentes enmiendas utilizadas que aparecen en la Figura 6. De nuevo, la representación gráfica
de las líneas de tendencia explica mejor el efecto de las dosis de las enmiendas sobre el pH antes
que las regresiones. En ellas se puede apreciar que luego de 45 días de la incubación la reactividad
de las enmiendas tuvo similares comportamientos con respecto incremento de pH.
Se considera que el suelo estudiado es de carga variable y en condiciones normales no se
esperaría incrementos tan marcados en el pH como los encontrados en este estudio. Esto
probablemente se debe a que las dosis altas de las enmiendas lograron sobreponerse sobre la
capacidad tampón del suelo. Como se vio anteriormente, el comportamiento de la respuesta a las
enmiendas en términos de acumulación de biomasa indicaba claramente que las dosis para lograr
el mayor rendimiento se encontraban entre 1.0 y 1.5 t ha-1 de enmienda, dosis que serían
suficientes para elevar el pH a valores que permitan eliminar los problemas de acidez y precipitar
el Al+3 tóxico. Datos similares fueron reportados por Vélez (2010) en suelos de Loja en un trabajo
similar de incubación. Los datos de la Figura 6 demuestran que las dosis de 1.0 a 1.5 t ha-1 de las
enmiendas elevaron el pH a valores de alrededor de 6.0.
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Ma
teri
a s
eca
(g
ma
ce
ta-1
)
Dosis (t ha-1)
DolomitaCarbonato de CalcioÓxido de MagnesioCarbonato de Magnesio
26
Cuadro 6. ADEVA para el efecto de dosis de aplicación de cuatro enmiendas para corrección de
acidez en un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero del CADET, sobre el pH
del suelo y su contenido de acidez intercambiable y el Al+3.
Carbonato de Calcio
Carbonato de Magnesio
Dolomita Óxido de Magnesio
Variables Fuente de Variación ------------------------- Cuadrado medio ---------------------------
pH
Total 0.59 0.52 0.55 0.54
Dosis 1.93 ** 1.69** 1.78** 1.75**
Repeticiones 0.00 ns 0.00 ns 0.00 ns 0.00 ns
Error Experimental 0 0.00 0.00 0.00
6.57 6.38 6.50 6.60
CV % 0.77 0.77 0.92 0.78
Acidez intercambiable
Total 0.02 0.02 0.03 0.03
Dosis 0.07 ** 0.07** 0.10** 0.09**
Repeticiones 0.0 ns 0.00 ns 0.00 ns 0.00 ns
Error Experimental 0.00 0.00 0.00 0.00
cmolc kg suelo-1
0.31 0.33 0.26 0.29
CV % 1.74 1.87 1.78 1.62
Aluminio intercambiable
Total 0.01 0.02 0.01 0.01
Dosis 0.04 ** 0.04** 0.04** 0.03**
Repeticiones 0.00 ns 0.00 ns 0.00 ns 0.00 ns
Error Experimental 0.00 0.00 0.00 0.00
cmolc kg suelo-1
0.17 0.19 0.15 0.17
CV % 3.83 3.42 3.95 2.57
27
Figura 6.Efecto de las dosis de enmiendas en el pH de un suelo de Loreto,
Orellana, incubado en el invernadero de CADET.
Figura 7. Efecto de las dosis de enmiendas en la acidez intercambiable de un
suelo de Loreto, Orellana, incubado en el invernadero de CADET.
4.2.1 Acidez intercambiable
El comportamiento de la acidez intercambiable (H++Al+3) del suelo de Loreto, Orellana, en respuesta a la aplicación de dosis de las enmiendas evaluadas se presenta en la Figura 7. Contrario a lo que sucede con el pH, la concentración de la acidez intercambiable se reduce a medida que se incrementan las dosis de enmienda. Este comportamiento es similar para todas las enmiendas y ha sido ampliamente documentado en suelos tropicales (Cravo, et al., 2012; De Mello Prado and Natalle, 2004; Fageria and Baligar, 2008; Kamprath, 1984; Osorno, 2012; Smyth, 2012).
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 , 5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
pH
Dosis ( t ha-1)
DolomitaCarbonato de CalcioÓxido de MagnesioCarbonato de Magnesio
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Aci
de
z in
terc
am
bia
ble
(cm
ol c
kg
su
elo
-1)
Dosis (t ha-1)
DolomitaCarbonato de CalcioÓxido de MagnesioCarbonato de Magnesio
28
Es evidente que las dosis altas de cal (3.0, 4.0 y 6.0 t ha-1) de las enmiendas eliminan un alto
porcentaje de la acidez intercambiable, sin embargo, de lo observado en la acumulación de
biomasa (Figuras 4 y 5) se puede concluir que concentraciones bajas de acidez intercambiable no
afectaron el crecimiento de la planta indicadora. Se debe recordar que este parámetro mide la
acidez (H+) propia de suelos de bajo pH y el H+ producido por la hidrólisis del Al+3 en las mismas
condiciones, es decir, una parte de la acidez es inducida por la presencia de Al+3. Se conoce que el
H+ perse no afecta la planta sino a valores de pH inferiores a 3.0 y que es la toxicidad de el Al+3 lo
que realmente afecta la planta (Batista, et al., 2012; Espinosa y Molina, 1999; Osorno, 2012;
Zapata, 2004). Aparentemente, las dosis entre 1.0 y 1.5 t ha-1 neutralizan una buena proporción
del Al+3 y eliminan su efecto nocivo para la planta indicadora.
4.2.2 Aluminio intercambiable
En suelos ácidos tropicales el principal factor limitante para la producción de cultivos es la
presencia de Al+3 en el suelo a valores de pH menores a 5.5. Este es sin duda el caso de los suelos
de una buena parte del cantón Loreto en la provincia de Orellana (Sánchez, et al., 2016;
SIGTIERRAS, 2011. Los problemas de hacen evidentes en los principales cultivos como café,
naranjilla, cacao y en la nueva producción de maíz de la zona. Los efectos de la aplicación de dosis
de enmiendas sobre el contenido de Al+3 en el suelo de Loreto incubado en el invernadero del
CADET se presentan en la Figura 8.
Figura 8. Efecto de las dosis de enmiendas en la concentración de aluminio
intercambiable en un suelo de Loreto, Orellana, incubado en el
invernadero de CADET.
Como era de esperarse, el comportamiento de las de las curvas de Al+3 fue similar al de acidez
intercambiable (H++Al+3), sin embargo, se observa una drástica reducción en el contenido de Al+3
hasta las dosis de entre 1.0 y 1.5 t ha-1, luego la reducción es de menor magnitud. Nuevamente,
esto concuerda con los resultados de la producción de biomasa de la planta indicadora debido a
que la precipitación del Al+3 como gibsita [Al(OH)3] mejora el ambiente radicular y las planta
indicadora pudo expresar su mejor rendimiento (Osorno, 2012; Osorno y Osorno, 2011; Otilio,
2007). Esta situación concuerda con las dosis de 1.0 a 1.5 t ha-1 en todas las enmiendas.
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Alu
min
io i
nte
rca
mb
iab
le(c
mo
l c k
g s
ue
lo-1
)
Dosis (t ha-1)
DolomitaCarbonato de CalcioÓxido de MagnesioCarbonato de Magnesio
29
4.3 Efecto de las Interacciones
El suelo ácido utilizado en las pruebas de incubación y en la prueba de producción de biomasa,
representativo de la zona de suelos ácidos de Loreto, tenía originalmente un pH de 5.2, una
concentración de acidez intercambiable (H++Al+3) de 0.52 cmolc kg-1 de suelo y un contenido de
aluminio intercambiable (Al+3) de 0.36 cmolc kg-1 de suelo. La mayoría de los suelos de Loreto
están clasificados como Oxic Dystrudepts (Sánchez, et al., 2016; SIGTIERRAS, 2011), es decir, son
Inceptisoles que todavía no se han meteorizado lo suficiente para llegar a ser Ultisoles u Oxisoles,
sin embargo, el proceso está en marcha y le ha conferido ya al suelo características óxicas (pH
bajo y suficiente contenido de Al+3 para limitar el crecimiento de los cultivos) (Soil Survey Staff,
2006; Zebrowski and Sourdat, 1997). Por otro lado, este estudio ha demostrado, a través de la
prueba de incubación, que la dolomita y el carbonato de calcio son las enmiendas que
promovieron la mayor producción de biomasa de la planta indicadora en dosis que varían entre
1.0 y 1.5 t de enmienda ha-1. Los datos obtenidos también sugieren que la aplicación de las
mismas cantidades de enmienda eliminaba suficiente de la acidez intercambiable y aluminio
intercambiable para promover la mejor producción de biomasa. El objetivo final de este estudio
es encontrar suficiente información que permita hacer una recomendación simple y económica
de la dosis de enmienda a aplicar para controlar los problemas de acidez de los suelos de Loreto.
Las interacciones de los datos de pH con la acidez intercambiable y con el aluminio intercambiable
presentada en las Figuras 9, 10, 11 y 12 para dolomita y carbonato de calcio demuestran que la
recomendación de encalado debería, en efecto, estar alrededor de las cantidades de enmienda
que lograron la mayor cantidad de biomasa.
Figura 9. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la
aplicación de dosis de dolomita en el suelo de Loreto, Orellana, incubado en
el invernadero del CADET.
y = -0,0362x2 + 0,6304x + 4,5679R² = 0,9846
y = 0,0004x2 - 0,0789x + 0,6063R² = 0,998
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 , 5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Acid
ez in
terca
mb
iab
le(cm
olc k
g su
elo
-1)p
H
Dosis CaMg(CO3)2 (t ha-1)
pHAcidez intercambiable
30
Figura 10. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la
aplicación de dosis de carbonato de calcio en el suelo de Loreto, Orellana,
incubado en el invernadero del CADET.
Figura 11. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la
aplicación de dosis de dolomita en el suelo de Loreto, Orellana, incubado en
el invernadero del CADET.
y = -0,0332x2 + 0,6033x + 4,6406R² = 0,9954
y = 0,0011x2 - 0,0851x + 0,6144R² = 0,9979
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Acid
ez in
terca
mb
iab
le(cm
olc k
g su
elo
-1)p
H
Dosis CaCO3 (t ha-1)
pH
Acidez intercambiable
y = -0,0362x2 + 0,6304x + 4,5679R² = 0,9846
y = 0,0042x2 - 0,0863x + 0,4323R² = 0,9916
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 , 5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Alu
min
io in
tercam
biab
le(cm
olc kg su
elo
-1)p
H
Dosis CaMg(CO3)2 (t ha-1)
pH Aluminio intercambiable
31
Figura 12. Interacción entre pH y acidez intercambiable como respuesta a la
aplicación de dosis de carbonato de calcio en el suelo de Loreto, Orellana,
incubado en el invernadero del CADET.
4.4 Propuesta de cálculo de la dosis de enmiendas para el suelo de Loreto
La promoción de la agricultura en el cantón Loreto en los últimos años, particularmente hacia la
producción de cultivos perennes como café, cacao y naranjilla y cultivos anuales como maíz, ha
encontrado que uno de los principales limitantes de la producción es la acidez del suelo (Granda,
2005). Como se ha indicado anteriormente, existe poca información documentada que soporte la
recomendación de aplicación de enmiendas para corregir los problemas de acidez de los suelos de
la zona de producción de cultivos en Loreto. Ademas, es también conocido que las principales
enmiendas que se comercializan en el cantón Loreto son el carbonato de calcio (cal agrícola) y la
dolomita (Guajala, 2015). Este proyecto de investigación ha documentado la dinámica de los
procesos de control de acidez durante el periodo de reacción de cuatro enmiendas en un suelo
que representa las condiciones generales de la mayoría de suelos ácidos del cantón Loreto. Esta
información no deja dudas que las dosis de enmienda a aplicarse están alrededor de 1.0-1.5 t ha-1,
sin embargo, es necesario encontrar una forma práctica de determinar cual es la dosis de
enmienda para cada lote de producción en particular. Partiendo de que siempre será necesario
hacer un análisis para determinar el pH del suelo, se observa en las Figuras 11 y 12 que el mejor
parámetro, complementario al pH, que permite determinar la dosis de cal en el contenido de Al+3
en el suelo.
Kamprath (1984) en su búsqueda de métodos fáciles y efectivos para determinar la dosis de
enmienda necesaria para controlar los problemas de acidez en suelos tropicales propuso utilizar
solamente cantidades de enmienda que precipiten el Al+3 y eliminen su efecto tóxico. Esto ante la
pretención de utilizar los métodos de recomendación de enmiendas utilizados para controlar
acidez en suelos de carga permanente de Nortemérica (Espinosa ayMolina, 1999; Fageria and
Baligar, 2008; Smyth, 2012) que generan recomendaciones de altas cantidades de cal que no son
necesarias en suelos tropicales de carga variable. La propuesta de Kamprath se resume en la
siguiente fórmula:
y = -0,0335x2 + 0,6165x + 4,6351R² = 0,9813
y = 0,0042x2 - 0,0863x + 0,4323R² = 0,9916
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 3 ,0 4 ,0 6 ,0
Alu
min
io in
terca
mb
iab
le(cm
olc kg su
elo
-1)p
H
Dosis CaCO3 (t ha-1)
pH
Aluminio intercambiable
32
CaCO3 (t ha-1) = Factor x cmolc Al+3 kg-1 de suelo
El factor puede ser 1.5 o 2.0 dependiendo de las características del cultivo y el tipo de suelo. El
factor puede ser modificado con la experiencia obtenida utilizando este factor en condiciones
específicas de suelo. Este método de determinación de los requerimientos de cal es muy
difundido en áreas tropicales de suelos rojos (Espinosa y Molina, 1999; Osorno, 2012; Osorno y
Osorno, 2011) como los suelos de Loreto, Ecuador.
Siempre ha sido problemático para los agricultores el recolectar muestras de suelo y enviarlas al
laboratorio, en especial en zonas como la Loreto. Una de las limitantes era la dificultad de enviar
la muestra a sitios lejanos. Al momento, la disponibilidad de una buena carretera y la cercanía de
del laboratorio de suelo en la Estación Experimental Central de la Amazonía del INIAP ubicada en
el sector San Carlos, cantón Joya de los Sachas abre la oportunidad para que los técnicos asesores
del MAGAP y los propios productores puedan enviar muestras para análisis con el fin de disponer
de la información necesaria para la aplicación de cal.
Como se dijo anteriormente, los datos de las Figuras 9, 10, 11 y 12 demuestran el contenido de
Al+3 predice mejor la dosis de enmienda que produce la mayor acumulación de biomasa de la
planta indicadora. Éste sería el parámetro a utilizarse en la fórmula de Kamprath, sin embargo,
esto requiere de una doble titulación del extracto obtenido con la agitación con KCl 1N (ver
materiales y métodos) y este paso no está incluido en la rutina de los laboratorios de suelos de
Ecuador que solamente determinan acidez intercambiable. Entonces se propone utilizar el
contenido de acidez intercambiable como parámetro para el cálculo en la fórmula de Kamprath.
De esta forma, el cálculo utilizando un factor de 2.0 quedaría de la siguiente forma para el suelo
estudiado de Loreto:
CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x 0.52 cmolc de acidez intercambiable kg-1 de suelo = 1 t ha-1 CaCO3
Las relaciones entre pH, acidez intercambiable, aluminio intercambiable y acumulación de
biomasa encontradas en este estudio permiten demostrar que la utilización del método de
Kamprath es efectiva para determinar la dosis de cal necesaria para controlar los problemas de
acidez de los Inceptisoles óxicos que representan la mayoría de los suelos del cantón Loreto. Los
parámetros necesarios son pH (los suelos deben tener pH menor a 5.5 para que necesiten
encalado) y acidez intercambiable.
33
5. CONCLUSIONES
La información desarrollada en el presente estudio permite presentar las siguientes conclusiones:
Las pruebas de acumulación de biomasa conducidas en el invernadero en el suelo ácido,
representativo de los Inceptisoles óxicos que conforman la mayor parte de suelos del cantón
Loreto, demostraron que la mayor acumulación de materia verde y materia seca de la planta
indicadora se logró con la utilización de dolomita y carbonato de calcio. Esta son también las
fuentes de más uso y las más económicas de la zona. Las otras fuentes evaluadas acumularon
menos biomasa, sin embargo, esta fuentes nos so de uso común en la zona por su costo más
alto. Las dosis que logran la mayor acumulación de biomasa estuvieron entre 1.0 y 1.5 t ha-1
de enmiendas.
Los resultados de los análisis de suelos para evaluar el efecto de las dosis de las enmiendas
en el comportamiento del pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable demostraron
que todas las enmiendas utilizadas tuvieron el mismo comportamiento. Como era de
esperarse, el pH se incrementó y los contenidos de acidez intercambiable y aluminio
intercambiable se redujeron, sin embargo, fue claro que las dosis altas (2, 3, 4 y 6 t ha-1) no
eran necesarias para precipitar la mayor parte del Al+3, mejorar el ambiente radicular y
promover la mayor acumulación de biomasa. Las dosis que logran estos efectos benéficos
están de nuevo entre 1.0 y 1.5 t ha-1 de dolomita y carbonato de calcio.
La evaluación de las interacciones pH - acidez intercambiable y pH - aluminio intercambiable
también permite concluir que las mejores dosis para lograr la mayor acumulación de biomasa
están entre 1.0 y 1.5 t ha-1 de dolomita y carbonato de calcio, sin embargo, la interacción con
aluminio intercambiable detecta mejor el rango de dosis adecuadas.
Si bien se logró recolectar toda la información general de soporte que permite llegar
indirectamente a la dosis recomendada de enmienda, esto no es suficiente para entregar una
herramienta que permita dar una recomendación de la dosis adecuada de la enmienda en
suelos particulares. Para esto se probó la propuesta de Kamprath que plantea utilizar la
concentración de aluminio intercambiable como principal parámetro de evaluación
utilizando la fórmula:
CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x cmolc de Al+3 kg-1 de suelo
Sin embargo, las dificultades para obtener la concentración de Al+3 en los laboratorios, ya que
este parámetro no está incluido en los análisis de rutina, se propone utilizar la acidez
intercambiable en la fórmula. Este parámetro permite obtener una dosis de enmienda que
está respaldada por toda la información generada del comportamiento del suelo y la planta
indicadora a la aplicación de amplias dosis de enmiendas. La fórmula propuesta es la
siguiente:
CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x cmolc de [H+ + Al+3] kg-1 de suelo
Esta fórmula puede utilizarse en todos los suelos ácidos de las mismas características del
suelo evaluado en el invernadero de CADET. La fórmula con los datos de este suelo quedaría
de la siguiente forma:
CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x 0.52 cmolc de [H
+ + Al+3] kg-1 de suelo ≈ 1 t ha-1 CaCO3
34
6. RECOMENDACIONES
A partir de las conclusiones del trabajo experimental realizado se pueden establecer las siguientes
recomendaciones
Entregar la información recolectada a las personas envueltas en la producción de cultivos
en el área de suelos ácidos del cantón Loreto.
Conducir investigación de campo que ratifique la información obtenida en este estudio y
que sirva de demostración para los promotores del MAGAP y los agricultores de la zona.
Promover el uso de labranza de conservación (siembra directa) en el cultivo de maíz en la
zona de Loreto como herramienta accesoria para controlar la acidez y reducir los
potenciales problemas de erosión
Controlar la calidad de los correctores de acidez promocionados en la zona para que las
enmiendas reaccionen en forma eficiente y permitan la expresión del potencial de
rendimiento de maíz.
35
7. RESUMEN
La presente investigación se condujo en dos fases, la primera en el invernadero del Campo
Académico Docente Experimental La Tola (CADET) y la segunda en el Laboratorio de Suelos,
ambos pertenecientes a la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central. El objetivo de
la investigación fue determinar el efecto de la aplicación de enmiendas en el control de acidez de
un suelo representativo del grupo de suelos rojos clasificados como Oxic Dystrudepts en el cantón
Loreto, provincia de Orellana. El suelo presentó inicialmente un pH 5.2, acidez intercambiable (H+
+ Al+3) de 0.52 cmolc kg-1 y aluminio intercambiable (Al+3) de 0.38 cmolc kg-1. Se evaluaron cuatro
enmiendas (carbonato de calcio, dolomita, óxido de calcio y carbonato de magnesio) y ocho dosis
de cada enmienda (0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 y 6.0 t ha-1). Los tratamientos se replicaron tres
veces dando un total de 24 unidades experimentales por enmienda. La prueba de invernadero se
inició mezclando completamente las dosis de las enmiendas en el suelo que luego se colocó en
macetas de 2 kg que se mantuvieron cerca de capacidad de campo por 45 para permitir la
completa reacción del suelo con los materiales. Luego de este tiempo se sembraron las macetas
con trigo (Triticum vulgare) que dejó crecer por 6 semanas. Se cosechó la biomasa y se determinó
materia verde y materia seca. Para los análisis de laboratorio se usaron los suelos de las macetas
luego de la prueba de incubación para determinar pH, el contenido de H+ + Al+3 y Al+3. Para el
análisis estadístico se utilizó un diseño completamente al azar (DCA) para cada enmienda. Los
resultados de la prueba de invernadero indicaron que los mejores rendimientos de biomasa de la
planta indicadora se lograron con dolomita y carbonato de calcio. Se pudo además observar que
las dosis de mayor acumulación de biomasa estuvo entre 1.0 y 1.5 t ha-1 de enmienda. Las
variables analizadas en laboratorio demostraron que el pH se incrementó a medida que se
incrementaban las dosis de enmiendas, lo contrario se observó con los contenidos de H+ + Al+3 y
Al+3, sin embargo, solo las dosis bajas dieron valores que coincidían con las dosis que acumularon
la mayor cantidad de biomasa. El análisis gráfico de las interacciones de pH con H+ y pH y Al+3
encontró la misma tendencia. Toda esta información permitió definir la dinámica de los cambios
promovidos por la adición de las enmiendas en la acumulación de biomasa y en las propiedades
del suelo y en forma indirecta la dosis adecuada de enmienda, pero esto no es suficiente para
entregar una herramienta que permita dar una recomendación de la dosis adecuada de la
enmienda en suelos particulares. Con los valores iniciales del contenido de H+ + Al+3 se propuso
utilizar la metodología de Kamprath utilizando la siguiente fórmula: CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x cmolc de
[H+ + Al+3] kg-1 de suelo que cuando se planteó con los valores iniciales de H+ + Al+3 del suelo dio el
siguiente resultado: CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x 0.52 cmolc de [H+ + Al+3] kg-1 de suelo ≈ 1 t ha-1 CaCO3.
Esta fórmula puede utilizarse en todos los suelos ácidos de las mismas características del suelo
evaluado en el invernadero de CADET.
36
SUMMARY
A study was conducted in two phases, one at the Experimental Station greenhouse and other at
the Soil Testing Lab, both belonging to the College of Agriculture, Central University. The objective
was to evaluate the effect lime amendments to control soil acidity on a soil representative from
the red acid soils classified as Oxic Dystrudepts at the Loreto canton, Orellana province. Soil
presented an initial 5.2 pH, and values of 0.52 cmolc kg-1 of exchangeable acidity (H+ + Al+3) and
0.39 cmolc kg-1 of exchangeable aluminum (Al+3). Four amendments (calcium carbonate, dolomite,
calcium oxide and magnesium carbonate) and 8 lime rates (0, 1.0, 1.5, 2.9, 3.0, 4.0, 6.0 t ha-1)
were evaluated. Treatments were replicated 3 times giving a total of 24 experimental units per
amendment. The greenhouse experiment was started mixing the lime rates with 2 kg of soils and
placing them in plastic pots which were kept at near field capacity for 45 days to allow complete
reaction of the liming materials. After this time pots were seeded with wheat (Triticum vulgare)
and were allowed to grow for 6 weeks. Above ground biomass was harvested to evaluate fresh
and dry matter accumulation. Soils samples from the pots after harvest were used for the lab
analysis determination of pH, H+ + Al+3 and Al+3. A complete randomized design was used for
statistical evaluation. Greenhouse results indicated that the higher mean biomass yields of the
indicator plant were obtained with the application of dolomite and calcium carbonate. It was also
observed that the higher accumulation of biomass was obtained with amendment rates ranging
from 1.0 to 1.5 t ha-1. Soil analysis demonstrated that pH values increased as lime rate increased,
but the opposite was observed for H+ + Al+3 and Al+3, however, only the lower rates agreed with
the rates that produced the higher yields. Graphic analysis of the pH with H+ and pH with Al+3
interactions showed the same tendencies. All this information documented the dynamics of the
changes promoted by the addition of the amendments on biomass accumulation and soil
properties and, in indirect form, the right rate of the amendment, but this information is not
enough to deliver a rate recommendation fitted for every particular soil. It was proposed to use
the method developed by Kamprath using the initial values of H+ + Al+3 to be plugged in the
following formula: CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x cmolc of + + Al+3 kg-1 of soil. When the numbers were
plugged the result was CaCO3 (t ha-1) = 2.0 x 0.52 cmolc of H+ + Al+3 kg-1 of soil ≈ 1 t ha-1 CaCO3. This
formula can then be used for all the acid soils with the same characteristics as the soil incubated
at the greenhouse.
37
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9. FOTOGRAFÍAS
1: Toma de muestra del suelo de Loreto, Orellana; 2: Secado del suelo en el invernadero del CADET; 3: Tamizado del suelo; 4: Pesado del suelo (2 kg/maceta); 5: Disposición de las macetas en el invernadero; 6: Dosis de enmiendas cálcicas; 7: Colocación de la enmienda + suelo en la maceta; 8: Colocación de la enmienda en el suelo
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9: Riego de las macetas a capacidad de campo; 10: Siembra de las semillas de trigo; 11:
Colocación del sarán; 12: Plantas de trigo a las 8 días después de la siembra; 13: Riego delas
plantas de trigo; 14: Raleo delas plantas de trigo (10 plantas/maceta); 15: Plantas de trigo a los 30
días después dela siembra; 16: Plantas de trigo a los 42 días después de la siembra.
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1: Cosecha de trigo a los 45 días; 18: Plantas de trigo en fundas de papel; 2: Tamizado del suelo;
20: Colocación del suelo en cajas de cartón; 21: Secado de las plantas en estufa; 22: Pesado de las
plantas en balanza: 23: Determinación de pH; 24: Preparación de muestras para determinación de
aluminio y acidez intercambiable.
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25: Agitación de las muestras; 3: Titulación, para determinación de acidez y aluminio
intercambiable.
