Indicadores químicos y microbiológicos del suelo bajo aplicación
de microorganismos eficientes en plantación de cacao
(Theobroma cacao L.)

Chemical and microbiological indicators of the soil under
application of efficient microorganisms in cocoa plantation
(Theobroma cacao L.)

Karina Ramírez Marrache¹, Nelino Florida Rofner²
Fortunato Escobar Mamani^3
1 Carrera Ingeniería en Conservación de Suelos y Aguas, Universidad Nacional Agraria de la Selva, Perú.
anirak8@hotmail.com
² Docente Investigador, Ingeniería en Conservación de Suelos y Aguas. Universidad Nacional Agraria de la Selva, Perú.
nelinof@hotmail.com
³ Investigador del Instituto de Estudios de Agricultura Alternativa CREAA “La chira” Universidad Nacional del Altiplano, Perú.
fempuno@gmail
Artículo recibido en: 8 de septiembre 2019 Aceptado en: 20 de diciembre 2019

Resumen

Los procesos microbiológicos desempeñan un papel importante en el desarrollo de la fertilidad del suelo y en la nutrición de las plantas, por ello, el objetivo fue evaluar el efecto de la aplicación de microorganismos eficientes (EM) en la población de los principales grupos microbiológicos y sobre los indicadores químicos del suelo, en una plantación de (Theobroma cacao L), en Rio Oro, Las Palmas-Leoncio Prado. La investigación, se ajustó a un diseño experimental de bloque completo al azar con cuatro tratamientos y cuatro bloques o repeticiones. Los tratamientos en estudio son dosis de EM de 0 (T1), 1 (T2), 2 (T3) y 3 litros por mochila de 20 L (T4); que representan concentraciones de 0%, 5%, 10% y 15% de EM en la suspensión aplicada; evaluándose, materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K⁺), calcio (Ca²⁺), magnesio (Mg²⁺), aluminio (Al³⁺), hidrogeno (H⁺), capacidad de intercambio de cationes (CICe), acides cambiable (%AC), saturación de aluminio (%SAI) y la población de bacterias fototróficas, actinomicetos y fungi. Los resultados muestran diferencias altamente significativas para MO y N; los indicadores microbiológicos del suelo no mostraron diferencias significativas respecto a los tratamientos aplicados. Se concluye, que los EM en cortos periodos de aplicación mejoran los indicadores químicos del suelo, mostrando un gran potencial para mejorar la calidad del suelo.

Palabras clave. cacao CCN-51, grupos microbianos del suelo, indicadores químicos del suelo, microorganismos eficientes.

Abstract

Microbiological processes play an important role in the development of soil fertility and plant nutrition, therefore, the objective was to evaluate the effect of the application of efficient microorganisms (EM) in the population of the main microbiological groups and on the chemical indicators of the soil, in a plantation of (Theobroma cacao L.), in Río Oro, Las Palmas-Leoncio Prado. The research was adjusted to a randomized complete block experimental design with four treatments and four blocks or repetitions. The treatments under study are EM doses of 0 (T1), 1 (T2), 2 (T3) and 3 liters for 20 L backpack (T4); representing concentrations of 0%, 5%, 10% and 15% of MS in the suspensión applied; being evaluated, organic matter (OM), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K⁺), calcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), aluminum (Al³⁺), hydrogen (H⁺), catión exchange capacity (CEC), changeable acids (%CA), aluminum saturation (% AIS) and the population of phototrophic bacteria, actinomycetes and fungi. The results show highly significant differences for OM and N; The microbiological indicators of the soil did not show significant differences with respect to the treatments applied. It is concluded that EM in short periods of application improve the chemical indicators of the soil, showing great potential to improve soil quality.

Keywords. CCN-51 cocoa, soil microbial groups, chemical soil indicators, efficient microorganisms.

La Amazonia peruana, en particular la cuenca del Huallaga, Ucayali, Apurímac, Ene, Urubamba y Marañón, presentan condiciones climáticas que favorecen el crecimiento y desarrollo del cacao (Theobroma cacao L.) (Ministerio de Agricultura y Riego-MINAGRI, 2016), pero el manejo convencional del cultivo con malas prácticas agrícolas, control de plagas con agroquímicos y la instalación del cultivo de coca, ha contribuido a la baja productividad del cacao en estas zonas.

El Ingeniero Agrícola Dr. Teuro Higa, profesor de Horticultura de la Universidad de Ryukyus en Okinawa, Japón, crea una tecnología en la década de los ochenta relacionada con el uso de los microorganismos (Luna y Mesa, 2016; Diaz et al., 2009); consiste en un cultivo mixto de microorganismos benéficos de ocurrencia natural de diferentes especies de microorganismos eficaces (bacterias fototróficas o fotosintéticas, acido lácticas y levaduras) que pertenecen a los géneros Lactobacillus (bacterias ácido lácticas), Saccharomices (levaduras) y Rhodopseudomonas entre otras bacterias fotosintéticas o fototróficas, que pueden ser aplicados como inoculantes para incrementar la diversidad microbial de los suelos y plantas (Fundación de asesorías para el sector rural ciudad de Dios-FUNDASES, 2008).

A estos microorganismos se les conoce como microorganismos eficientes (EM) y se trata de microorganismos que producen sustancias útiles que incluyen aminoácidos, ácidos nucleicos, sustancias bioactivas y azúcares que promueven el crecimiento de las plantas, pueden suprimir la presencia de patógenos (Akhtar et al., 2018; Merino, 2013; Gimeno, 2011) y son muy numerosos en los suelos (Coyne, 2000). Las bacterias acido lácticos, son capaces de producir el ácido láctico (Merino, 2013; Torres y Silva, 2006; Bures, 1997), que es un esterilizador fuerte, suprime microorganismos patógenos y aumenta la descomposición de la lignina y la celulosa (Otero, 2011; Arias, 2010). También, tenemos a los actinomicetos que producen sustancias antagónicas de muchas bacterias y hongos patógenos que mejoran la actividad del azotobacter y de las micorrizas (Luna y Mesa, 2016; Haro, 2013; Bures, 1997) y son capaces de solubilizar fosfatos (González, 2010). Los hongos aumentan la fragmentación de los componentes de la materia orgánica (Haro, 2013) para producir alcohol, ésteres y sustancias antimicrobianas (Bures, 1997), las levaduras son hongos que sintetizan sustancias antimicrobiales, hormonas y enzimas que promueven una activa división celular y radical (Luna y Mesa, 2016).

Todos estos grupos forman parte de los EM y sus múltiples funciones mejoran la fertilidad del suelo y la nutrición de las plantas (Nikolaevich y Borisovich, 2019; Van Wyk et al., 2017). Actualmente se ha adoptado paquetes tecnológicos que incluyen buenas prácticas agrícolas y una eficiente fertilización, que han elevado sustancialmente la productividad, algunos agricultores han combinado este paquete tecnológico con la aplicación de microorganismos eficientes (EM) que, según estudios, permite mejorar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos (Arévalo, 2014; Merino, 2013; Toalombo, 2012; Zúñiga et al., 2011; Diaz et al., 2009).

Las investigaciones evidencian que la aplicación de EM mejora la calidad del suelo, el crecimiento, producción y calidad de los cultivos. En ese contexto, el objetivo fue evaluar el efecto de la aplicación de microorganismos eficientes en la población de los principales grupos microbiológicos (bacterias totales, acido lácticas, fungí y actinomiceto) y sobre los indicadores químicos del suelo en una plantación de cacao, en río Oro-las Palmas, provincia de Leoncio Prado.

MATERIALES Y MÉTODOS

Ubicación de la zona de estudio

El presente trabajo de investigación se desarrolló entre los meses de noviembre 2018 a mayo del 2019, en el fundo Amando, que le pertenece al Sr Amando del Águila Rivera, políticamente río Oro pertenece al distrito de Mariano Dámaso Beraún, las Palmas, provincia de Leoncio Prado, región Huánuco. Geográficamente se ubica en las coordenadas UTM: 386092E y 8968 134N a 731 m s.n.m.; presenta un clima muy húmedo con más de 85% de humedad relativa, con precipitaciones por encima de los 3000 mm anuales, temperatura promedio de 22°C (Meza, 2010) y diferencias altitudinales con variantes climáticas de acuerdo a las condiciones térmicas, como ejemplo la gran presencia de nubosidad. Según la clasificación de la zona de vida o formaciones vegetales del mundo de Holdridge (2000), la zona de río Oro corresponde a un bosque muy húmedo-Sub Tropical (bmh-ST) y presenta pendientes entre los 25 a 70%, que corresponde a una configuración de pendientes y laderas o falderas clasificadas como ecorregión Rupa Rupa o selva alta (Pulgar, 2014).

Para la preparación y activación de EM, se utilizó 5 litros de microorganismos eficientes comercial, este se méscló con 10 kg de estiércol fresco de vacuno, 5 kg de melaza de caña disuelta, 5 litros de leche fresca, 20 litros de mucilago de cacao, 0.5 kg de levadura de pan y 1 kg de polvillo de arroz, toda esta mescla se preparó en un cilindro de 80 L, acondicionado con un respirómetro a base de manguera y 1 botella de plástico de 500 mi (Figura 1).

El biofermentador se mantuvo en reposo por 30 días, luego de este proceso de activación la suspensión se aplicó al suelo según los tratamientos.

La investigación se inició en setiembre del 2018 y los análisis de indicadores químicos del suelo se realizaron después de la quinta aplicación (febrero), una aplicación mensual de los EM. Las muestras de suelo se tomaron de puntos diferentes de cada unidad experimental según tratamientos. Puntos que fueron seleccionados al azar a una profundidad de 0-20 cm y 0.5 kg por punto, luego se juntaron y homogenizaron para tomar una muestra compuesta de 1 kg por unidad experimental, que se enviaron al laboratorio de suelos de la Universidad Nacional Agraria de la Selva. Las variables químicas determinadas fueron: pH (Potenciómetro), MO (Walkley y Black) K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ y Al³⁺ (Absorción Atómica), H⁺ (Yuan), P (Olsen modificado), N total (Micro Kjeldahl); protocolos descritos por Bazán (2017).

El análisis microbiológico de las muestras de suelo se realizó al final del experimento, de las muestras compuestas extraídas, a través de la técnica de recuento en placa por medio de diluciones seriadas, descritas por Arguello (2016) y Baldani (2007); para el aislamiento se tomaron 10 g de suelo en 90 mi de agua peptonada (AP) 0.1%, a partir de esta dilución inicial se prepararon diluciones sucesivas tomando cada vez un mililitro de solución y adicionando 10 ml de AP hasta alcanzar la dilución deseada. En este caso se midió en diluciones 10^-3, en el laboratorio de microbiología de la Universidad Nacional Agraria de la Selva. Los medios utilizados para el análisis microbiológico de muestras de suelo fueron: bacterias fototróficas (píate count + manitol 1%), actinomicetos (agar actininomyces + glicerina) y para mohos y levaduras (agar sabouraud glucosado 4% + ceftriaxona).

La investigación, se ajustó a un diseño experimental de bloque completo al azar con cuatro tratamientos y cuatro bloques o repeticiones; el tratamiento en estudio es dosis de EM de 0 (T1), 1 (T2), 2 (T3) y 3 litros/mochila de 20 L (T4); que representaron concentraciones de 0%, 5%, 10% y 15% de EM en la suspensión aplicada. La unidad experimental constó de 6 plantas de cacao, con un área de 54 m² y hacen un total de 12 unidad experimentales; en total el área experimental midió 648 m². Se utilizó las técnicas estadísticas de análisis de varianza (ANVA) para probar la hipótesis a un nivel de significancia de 5% para repeticiones y tratamiento, para las comparaciones múltiples de las medias, la prueba de amplitudes de Tukey a un nivel de significancia del 5%. Para el procesamiento de datos se usó el programa IBM SPSS 25.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Efecto de los EM en indicadores químicos del suelo

Los indicadores que muestran diferencias significativas son la MO y el N; en la Tabla 2 se observa las comparaciones múltiples según Tukey y los valores de la diferencia honesta significativa (HSD) para la MO. Los resultados indican que los tratamientos T2 y T4 son los que presentan mayores diferencias (Sig=0.038) con respecto al tratamiento control.

La Tabla 1 muestra las medias para los indicadores químicos, los valores tienen diferencias altamente significativas para MO y N y se observa incrementos de acuerdo a los tratamientos para la MO de 1.570 (T2 y T4) a 1.915% (T3), y el nitrógeno de 0.092 (T1) a 0.095% (T3); los demás indicadores no mostraron diferencias respecto a los tratamientos aplicados, sin embargo, hay una tendencia de incremento en K de 94.747 (T4) a 108.705 ppm (T2); Ca de 4.517 (T1) a 4.727 Cmol kg¹ (T4) y Mg de 1.965 (T1) a 2.145 Cmol kg~¹ (T4). Los valores en general corresponden a un suelo ácido de baja calidad.

Al respecto, los microorganismos eficientes, mejoran las condiciones químicas del suelo (Luna y Mesa, 2016) y los procesos microbiológicos desempeñan un papel importante en el desarrollo de la fertilidad del suelo y en la nutrición de las plantas (Nikolaevich y Borisovich, 2019; Van Wyk et al., 2017). Por ello, Su aplicación en suelos, permite mejorar las propiedades químicas, aumentan la capacidad de intercambio catiónico del suelo, la materia orgánica, así como el pH del suelo (Díaz et al., 2009).

Moya (2012) y Arias (2010) señalan que los efectos benéficos generales de la aplicación de los EM mejoran la disponibilidad de nutrientes en el suelo, solubilizándolos, separando las moléculas que los mantienen fijos, dejando los elementos disgregados en forma simple para facilitar su absorción por el sistema radical. Además, los microorganismos efectivos inoculado al suelo aceleran la descomposición de los desechos orgánicos (Suquilanda, 1995 citado por Haro (2013) y exhiben efectos complementarios y sinérgicos con la fertilización mineral son altamente compatibles con los insumos minerales, con impactos positivos en la absorción de minerales de las plantas (Bargaz et al., 2018).

Los resultados muestran diferencias significativas para la MO y N; este comportamiento ha sido señalados por otros estudios, entre ellos, Cóndor et al. (2007) describe un experimento realizado en un huerto de cítricos brasileños en el que se encontró incrementos de la materia orgánica en niveles significativos a profundidades de 0-20 cm y 20-40 cm, argumenta a la capacidad del EM para formar humus a partir de un mantillo de hierba, también encontró incremento en el pH y la capacidad de intercambio catiónico (CIC). Ruiz (2011) en el caserío Los Milagros, distrito de José Crespo y Castillo, provincia de Leoncio Prado, encontró que la aplicación de EM incrementó la materia orgánica, pH, nitrógeno, potasio y fósforo.

Los resultados del trabajo (Tabla 1 y Figura 2) muestran una ligera tendencia de incremento para los indicadores K⁺, Ca²⁺ y Mg²⁺, que estadísticamente no son significativas. Sin embargo, este comportamiento es verificado por otros autores. Holecková et al. (2018) aplicando microorganismos activos del género Pseudomonas, aumentó significativamente los contenidos de Ca²⁺, Mg²⁺, P, K⁺ y S del suelo en maíz. Diaz et al. (2009) determinaron la acción positiva de los EM sobre la capacidad de intercambio catiónico (CIC) para la recuperación de un suelo del municipio de Mondoñedo, Cundinamarca. Torres (2006) evaluó la recuperación de un suelo con acacia japonesa (Acacia melanoxylon), por medio de micorrizas vesículo arbusculares y EM, encontró concentraciones apreciables de Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ y K⁺; el pH no presentó alteraciones. Por tanto, los resultados encontrados son coherentes con las referencias y nos indican en periodos cortos el gran potencial que pueden tener los EM en los diferentes indicadores químicos del suelo, frente a una aplicación de mediano a largo plazo.

EM y los microorganismos del suelo

En la Tabla 3, se muestra las medias, su desviación estándar y la significancia de los diferentes tratamientos e indicadores microbioiógicos evaluados, el cual no presentan diferencias estadísticas significativas, con una población media de bacterias fototróficas de 57000 (T4) a 107750 UFC g^-1 suelo (T1); Actinomicetos de 27000 (T1) a 63500 UFC g^-1 suelo (T3) y Fungi de 3250 (T4) a 8750 UFC g^-1 suelo (T2) estos valores equivalen a una población de 104 para bacterias y actinomicetos y 103 para hongos; donde, las bacterias tienden a disminuir a medida que la dosis de EM aumentan, presumiblemente por efectos de competencia causado por los diferentes grupos que contiene el EM. Sin embargo, los actinomicetos y hongos muestran un incremento con T2 (10% de EM) y T3 (20% de EM) y luego tiende a disminuir T4 (con 30% de EM). Este resultado corresponde a una baja población microbiana. Según Otero (2011) y Coyne (2000), en un suelo fértil la población de bacterias varia de 108-1010, los actinomicetos de 106-108 y los hongos de 104-106 UFC g^-1 de suelo.

Los resultados muestran que altas concentraciones de aplicación alteran la población de los diferentes grupos, aunque no muestran diferencias estadísticas entre los tratamientos aplicados, si bien, las referencias señalan que los EM son una combinación de grupos microbianos, sin embargo, su aplicación en el suelo no se traduce en incrementos significativos. Al respecto, Terry et al. (2005), al evaluar la efectividad agro biológica de Azospirillum sp, en el crecimiento, desarrollo y rendimiento del tomate, en la provincia de La Habana, obtuvo incremento del nivel poblacional en la rizosfera de las plantas inoculadas; también, Ruiz (2011) determinó la influencia de microorganismos del bocashi en las características de los suelos de cultivo de cacao, en el caserío Los Milagros-Leoncio Prado, concluyendo que los microorganismos del bocashi estimularon el crecimiento microbiano en el suelo. Por lo tanto, estas referencias evidencian que no se producen incrementos estadísticamente significativos, lo que ocurre es que los EM crean un equilibrio entre diferentes grupos microbianos, recuperando la estructura microbiológica del suelo afectando de manera directa en la calidad del suelo, situación que se observa en esta investigación.

CONCLUSIONES

La aplicación de EM tuvo efectos sobre los indicadores químicos del suelo, muestra diferencias altamente significativas para MO y N, los demás indicadores no mostraron diferencias respecto a los tratamientos aplicados, observándose ligera tendencia de incremento para los indicadores K⁺, Ca²⁺ y Mg²⁺, que estadísticamente no son significativas.

Los indicadores microbiológicos evaluados, no presentan diferencias estadísticas significativas, estos valores equivalen a una población de 104 para bacterias y actinomicetos y 103 para hongos, en donde, las bacterias tienden a disminuir a medida que la dosis de EM aumenta, los actinomicetos y hongos muestran un incremento con T2 (5% de EM) y T3 (10% de EM) para luego disminuir T4 (con 15% de EM). En general el suelo presenta una baja población microbiana.

La aplicación de EM al suelo muestra un gran potencial para mejorar la calidad del suelo, pues en 6 meses de evaluación con aplicaciones mensuales (periodo corto) en este trabajo se aprecia diferencias en la MO y N, y un incremento sostenido de bases cambiables (K⁺, Ca²⁺ y Mg²⁺), indicadores muy importantes en la calidad del suelo.

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