Caña de Azúcar, Vol. 9(02): 110-126. 1991

EFECTOS DE LA CACHAZA Y EL AZUFRE SOBRE UN SUELO SALINO-SODICO DEL ESTADO CARABOBO BAJO CONDICIONES DE INVERNADERO

Luis Zérega* y Melitón Adams**

*FONAIAP -Estación Experimental Yaracuy.
 Yaritagua. Venezuela.
**Universidad Central de Venezuela.
Facultad de Agronomía. Maracay 2101.


RESUMEN 

Con el objeto de evaluar los efectos principales y las interacciones de tres niveles de azufre y tres niveles de cachaza, fresca y seca sobre un suelo franco salino-sódico, con pH a la pasta de 10,21 ; conductividad eléctrica en el extracto saturado de 9,35 dS/m a 25°C; relación de adsorción de sodio de 68 y conductividad hidráulica de 0,2 a 0,05 mm/hora y empleando el pasto estrella africana (Cynodon plectostachyus) como planta indicadora, se instaló este experimento bajo condiciones de invernadero. El experimento constó de un total de 15 tratamientos, arreglados como un factorial incompleto y distribuidos en el diseño estadístico completamente al azar, con tres repeticiones. El riego se efectuó con agua destilada. Los resultados indicaron que solamente el azufre, en sus tratamientos principales y en las interacciones con cachaza fresca y seca, mejoraron las propiedades químicas del suelo, y fue en éstos donde el pasto alcanzó el mayor crecimiento y los más altos valores de peso seco. En el control y en donde solamente se aplicó cachaza, el pasto murió, por cuanto no hubo mejoras en las propiedades químicas del suelo en estos tratamientos. 

INTRODUCCIÓN 

Los efectos de las sales en el suelo son muy variados, aunque generalmente inciden sobre el suministro de agua para las plantas, reduciendo generalmente su absorción por la alta presión osmótica que se genera en los suelos con alta concentración de sales solubles, e indirectamente cuando el ión sodio produce deterioro físico del suelo, causando disminución en la penetración y almacenamiento de agua en el mismo. En ocasiones, las sales provocan desbalances en la nutrición vegetal, tales como la poca absorción de potasio por exceso de calcio y reducción de la nitrificación en el suelo. También puede producir efectos tóxicos directos por acumulación excesiva de ciertos rones en la planta, como cloruros, sodio y boro (5). 

La recuperación de suelos afectados por sales generalmente resulta antieconómica, pero cuando se procede a ello, se aplican prácticas integrales: empleo de enmiendas orgánicas e inorgánicas en suelos salino-sódicos y sódicos; lavados para remover sales solubles de la zona radical de los cultivos en los suelos salinos, después de cumplido el proceso de incubación cuando se aplican enmiendas en los salino-sódicos y sódicos; uso de cultivos tolerantes a altas concentraciones salinas y/o de sodio ya la inundación prolongada; asegurar un adecuado drenaje superficial e interno al suelo etc. 

Los mejoradores químicos más comúnmente utilizados en los suelos afectados por sodio, son el yeso y el azufre, por ser los de merlor costo (1 ; 4). El yeso, aunque de acción más rápida que el azufre en el suelo, se aplica en volúmenes equivalentes de requerimientos de cinco a seis veces mayor que el segundo; es de mayor precio y no se produce en cantidades importantes en el país, a pesar de existir ricas fuentes naturales. Además, el yeso generalmente se utiliza en suelos carentes de carbonato de calcio (CaCO3) y carbonato de magnesio (MgCO3) precipitados en el suelo. Los suelos afectados por sodio que comúnmente se desarrollan en Venezuela presentan generalmente CaCO3 y MgCO3 precipitados (5). Para esta última situación lo más recomendable es la aplicación de una enmienda acidificante como el azufre. 

Ante esta circunstancia, la enmienda más conveniente para las condiciones de Venezuela es el azufre, el cual además se produce en grandes cantidades en el país, pero su uso está limitado a suelos regados con aguas sin carbonato de sodio residual (CSR). 

El empleo de fuentes orgánicas para los fines en cuestión, es con el objeto de mejorar algunas propiedades físicas (agregación) del suelo superficial, pero generalmente sólo provoca un mejoramiento físico pasajero (4), y han demostrado ser útil en condiciones de moderados niveles de sodio. Al mezclarlas con enmiendas inorgánicas se consiguen mayores efectos positivos y de más duración. 

Las enmiendas orgánicas más utilizadas con estos propósitos son estiércoles, abonos verdes, cachaza y melaza. Entre ellas, la cachaza luce como ,la más conveniente, dado que es el principal residuo de la industria del azúcar de caña, y anualmente se producen grandes volúmenes (entre el 3 y 5% de la caña molida). A esto se une que los ingenios tienen problemas para su eliminación, por razones de los altos costos de transporte y su poder contaminante. Hay países que le están dando uso agronómico, por ser rica en calcio, fósforo, nitrógeno y materia orgánica, Pero su composición varía con la variedad de caña sembrada, el suelo, el método de clarificación utilizado, etc. Además, presenta un alto contenido de humedad (75% aproximadamente) al estado fresco, lo cual encarece los costos de transporte; no obstante, para minimizar esta limitante, se puede usar también en estado seco o como agua de cachaza, aplicándola directamente a los campos de cultivo a través de los canales de drenaje de los centrales azucareros. 

En consecuencia, dada la existencia de más de un millón de hectáreas de suelos afectados por salinidad actual y la potencialidad del problema, principalmente en las superficies bajo riego y en áreas planificadas a incorporar a la agricultura de regadío en Venezuela (7), resulta fundamental evaluar las prácticas y enmiendas más factibles y económicas de usar, en la recuperación de estos suelos. Por estas razones y debido a la escasa investigación realizada en Venezuela en este sentido, el azufre y la cachaza se presentan entre las enmiendas más convenientes para ser utilizadas con fines de mejoramiento físico y químico de suelos afectados por sales. 

Este trabajo tiene como objetivo evaluar bajo condiciones de invernadero, los efectos principales e interacciones de tres niveles de cachaza, fresca y seca, y tres niveles de azufre, empleando una dosis fija de los elementos N-P-K sobre la composición química de un suelo salino-sódico del estado Carabobo, utilizando pasto estrella africana (C. plectostachyus) como planta indicadora. 

MATERIALES Y MÉTODOS 

El experimento se realizó bajo condiciones controladas, en el invernadero de la Sección suelo-nutrimentos-plantas del Instituto de Edafología de la Facultad de Agronomía, adscrita a la Universidad Central de Venezuela, en Maracay, estado Aragua. 

El suelo salino-sódico utilizado en el experimento proviene de la parcela No.48 del Asentamiento Campesino La Guaricha, ubicado en el municipio Diego Ibarra del estado Carabobo, el cual taxonómicamente es un Fluventic Camborthids, francosa fina, mixta, isohipertérmica, citado por Fernández (2). Las características químicas y físicas del mismo y los métodos utilizados para determinar éstas, se presentan en el Cuadro 1, para lo cual se aplicaron las metodologías descritas por Pla (3; 6) ; excepto los métodos de análisis para fósforo y carbón orgánico (incluye materia orgánica), los cuales se determinaron por flujo continuo en el extracto saturado y por Walkley y Black, respectivamente.

Cuadro 1. Principales propiedades químicas y físicas del suelo original y métodos aplicados.

En este estudio se emplearon tres niveles de cachaza fresca (0; 50 y 100 t/ha) ; tres niveles de cachaza seca (0; 16 y 32 V ha) equivalentes a las dosis utilizadas de cachaza fresca al deshidratarla y, tres de azufre elemental (0; 2,5 y 5,0 t/ha) de gránulos medios. Los tratamientos de cachaza fresca y cachaza seca se combinaron de todas las formas posibles con las tres dosis de azufre, resultando este arreglo en un factorial incompleto, distribuidos en un diseño completamente al azar con cinco tratamientos (Cuadro 2) y tres repeticiones. 

El suelo utilizado se pasó por un tamiz de 8 mm y se colocaron 8 Kg. de suelo seco al aire, en potes de plástico de 10 litros de capacidad cada uno, los cuales se ubicaron en un invernadero que cuenta con cortinas de agua y extracto res de aire, para mantener condiciones ambientales adecuadas. 

A cada una de las unidades experimentales se le aplicó una dosis constante o uniforme de N (110 Kg./ha); P (115 Kg./ha) y K (114 Kg./ha) diluida en agua, empleando como fuente nitrato de amonio y fosfato dipotásico grado reactivo, con el objeto de garantizar un desarrollo adecuado del cultivo. 

Debido a la reducida infiltración y permeabilidad del suelo empleado, producto de su tamizado, homoogeneización y colocación en potes, y por el excesivo sodio presente, se desarrolló un método de disposición del suelo en cada pote, para garantizar el humedecimiento inicial y posterior drenaje del mismo. Este método consistió en colocar en el fondo de cada pote una capa de grava cuarzosa de 1 a 2 cm de diámetro aproximadamente y con 2 a 3 cm de espesor. Toda esta grava fue cubierta totalmente por una tela porosa (Supac) ; luego se colocó al suelo encima. En el fondo y a un lado de cada pote se perforó un orificio donde se colocó una manguera de plástico de 0,5 cm de diámetro, con la cual se aplicó el riego inicial al suelo seco por capilaridad y, posteriormente se utilizó para colectar los efluentes (Figura 1). 

La cachaza fresca empleada en el experimento se obtuvo en el Central El Palmar-estado Aragua, y la cachaza seca se obtuvo por deshidratación al aire de la primera, cuya descomposición se presenta en el Cuadro 3.

El azufre utilizado en el experimento se adquirió en Química Tapa Tapa, en Maracay-estado Aragua. Para fines de riego y lavados de sales se empleó solamente agua destilada. 

Al pasto se le hicieron dos cortes, a los cuales se les determinó el peso seco. Al final del experimento (162 días), 1nmediatamente después de haberle dado el último corte al pasto, se le hicieron los siguientes análisis al suelo, por unidad experimental, en el extracto saturado: calcio + magnesio (Ca + Mg), sodio (Na), relación de adsorción de sodio (RAS), potasio (K), carbonatos (Co=3) bicarbonatos (HCa-3), sulfatos (So=4), cloruros (CI-), en meq/l, conductividad eléctrica a 25°C, fósforo (P) en ppm, pH a la pasta y materia orgánica (MO) en porcentaje, siguiendo las metodologías previamente indicadas.

Cuadro 2. Tratamientos arreglados como un factorial incompleto.

Número Tratamiento   

Azufre (t/ha)

Cachaza fresca (t/ha)

Cachaza seca (t/ha)

1  

0,0

0

2  

0,0

50 

0

3  

0,0

100 

0

4  

0,0

16

5  

0,0

32

6  

2,5

0

2,5 

50 

0

2,5 

100 

0

9  

2,5

16

10  

2,5

32

11  

5,0

0

12 

5,0 

50 

0

13  

5,0

100 

0

14  

5,0

16

15  

5,0

32

               

Figura 1. Esquema de distribución del suelo y de los materiales coadyuvantes del drenaje en cada unidad experimental.

Figura 1. Esquema de distribución del suelo y de los materiales coadyuvantes del drenaje en cada unidad experimental.

 

Cuadro 3. Composición química de la cachaza utilizada en el experimento procedente del Central El Palmar y métodos utilizados.

Determinación 

Valor 

Métodos

pH 1 :2 (H20) 

6,3 

Potenciómetro

CE a 25°C  

3,4 dS/m

Conductímetro

Materia orgánica 

28,1 %

Walkley y Black 

Carbono orgánico 

21 ,9 % 

Walkley y Black

Nitrógeno total  

0,8 %

Kjeldahl

Carbono/Nitrógeno  

29,0 %

C. orgánico/N total

Fósforo*  

1,6 %

Colorímetro

Calcio*  

2,6 %

Titulación con EDTA

Potasio*  

0,29 %

Fotómetro de llama

Azufre* 

0,19 % 

Turbidimetría

Porcentaje de humedad  

68,0

Gravimétrico

*El total del elemento fue extraído con ácido nítrico perclórico.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 

Seguidamente se presentan los resultados sobre los efectos de los tratamientos tanto principales como las interacciones, sobre la composición química final del suelo y el peso acumulado del pasto estrella africana. 

Efectos de los tratamientos sobre el pH, conductividad eléctrica a 25°C y relación de adsorción de sodio 

Únicamente los tratamientos a base de azufre elemental, solo o combinado con cachaza fresca o seca, hicieron descender sustancialmente el pH a la pasta del suelo al final del experimento (Figura 2). Esta disminución tuvo diferencias estadísticas al nivel del 5% con aplicaciones de 5 toneladas de azufre, solo o en combinación con los dos tipos de cachaza utilizada, en relación con los demás tratamientos; particularmente con la combinación de las dosis máximas de estas enmiendas.

Figura 2. Valores promedio de pH en la pasta saturada, conductividad eléctrica (CE) a 25°C V relación de adsorción de sodio (RAS) en el extracto saturado del suelo, por tratamiento. 

Figura 2. Valores promedio de pH en la pasta saturada, conductividad eléctrica (CE) a 25°C V relación de adsorción de sodio (RAS) en el extracto saturado del suelo, por tratamiento. 
SO = sin azufre; Co = sin cachaza; Cf = cachaza fresca; Cs = cachaza seca; sub-índices 1 V 2 = niveles 1 V 2 de azufre, cachaza fresca V cachaza seca.

En relación con la conductividad eléctrica a 25°C en dS/m, al final del experimento los tratamientos con dosis de azufre (2,5 t/ha) m solo o combinado con los dos tipo de cachaza, exhibieron los más altos valores de esta variable (Figura 2) , sin registrarse diferencias estadísticas entre tratamientos, cuyo rango de variación estuvo entre 6,6 y 9,4 dS/m. Esto se explica, por cuanto aI aplicar azufre en suelos con alto contenido de sodio intercambiable se forma una gran cantidad de sales de sulfato (Figura 4) a partir del ácido sulfúrico formado y por solubilización de compuestos precipitados, entre ellos carbonato de calcio, al disolverlos el ácido mencionado y al aumentar su solubilidad por descenso del pH (1; 8). Lógicamente, la formación de sales solubles es mayor en el inicio y en la medida que se incrementa la dosis de azufre a utilizar, pero paralelamente a ello también se aumenta la tasa de penetración de agua en el suelo, por efectos de ese incremento en la concentración de sales en la solución del suelo (9) y consecuencialmente, al aplicar lavados en mayores dosis de azufre, mayor será la tasa de penetración de agua y de lixiviación de sales en el suelo (Figura 2). 

Una tendencia similar a la CE a 25°C tuvo el RAS en el suelo al final del experimento, particularmente con el uso de azufre solo o en combinación con los dos tipos de cachaza empleados (Figura 2) , lo cual es lógico explicarse por cuanto al desalojar el calcio al sodio del complejo de intercambio, las sales que forma este último catión, principalmente de sulfato de sodio, son lixiviados del perfil del suelo con las aplicaciones de lavados, en proporción a las dosis de azufre aplicado y al mejoramiento de la tasa de penetración de agua en el suelo, lo que se asemeja a 10 explicado para CE. 

Asimismo, los mayores valo(esdeRAS se obtuvieron con lostratamientos de cachaza sola; fresca en dosis de 50 V ha y seca en los dos máximos niveles aplicados, los cuales resultaron estadísticamente diferentes a' nivel del 5% en relación con los demás tratamientos. Ello se debió a que estos tratamientos fueron los que exhibieron los mayores niveles de sodio y al mismo tiempo, las menores concentraciones de calcio más magnesio en el suelo (Figura 3). Los menores valores de esta variable se obtuvieron con los tratamientos de 5 t/ha de azufre, solo o combinado con los dos tipos de cachaza, debido a que estos tratamientos fueron los que presentaron los mayores valores de calcio más magnesio ya la vez los menores de Na (Figura 3), por las razones antes señaladas. 

En conjunto, los tratamientos que tuviéramos mayores efectos mejoradores del suelo en cuanto a valores de pH, CE y RAS fueron los que incluyeron aplicaciones de 5 t/ha deS, solo o combinado con los dos tipos de cachaza utilizada, la cual fue la máxima dosis empleada de este agente químico, donde los análisis estadísticos realizados para cada una de las variables de suelo mencionadas dieron valores de coeficiente de variabilidad de 29, 15 y 12%, respectivamente, lo cual indica un relativo bajo error experimental; particularmente para las dos últimas y por ende, un alto margen de confiabilidad de los resultados para las condiciones en que se condujo el ensayo. 

El análisis interpretativo de los efectos de los tratamientos sobre las variables de suelo ya discutidas, da una idea bastante aproximada sobre el grado de mejoramiento de las propiedades químicas del suelo salino-sódico empleado en este ensayo, por efecto de las enmiendas utilizadas y el lavado aplicado en 162 días de experimentación. 

Composición catiónica del suelo 

Al final del experimento en todos los tratamientos, en forma general, se mantuvo una relación proporcional en la concentración de cationes; es decir, Que el sodio fue el que siempre presentó los más altos valores de concentración, pues estuvo en una proporción de 20 veces mayor en relación con el calcio más magnesio y 95 veces más que el potasio en relación con el suelo original, excepto para las aplicaciones de 5 toneladas de azufre por hectárea, solo o combinado con los dos tipos de cachaza, en los cuales la relación NalGa + Mg, disminuyó a 12 en promedio, y la relación Na/K prácticamente se duplicó en los tratamientos que incluyeron azufre (Figura 3). 

Composición aniónica del suelo 

El anión que presentó la mayor concentración en el suelo original y al final del experimento en todos los tratamientos, fue el sulfato (Figura 4), cuya concentración fue particularmente superior en los tratamientos que incluyeron azufre, por la gran cantidad de sales de sulfato que se forman en el suelo con la aplicación de este mejorador químico, por las razones ya indicadas (9). 

Los otros iones evaluados tuvieron más o menos la misma dinámica en todos los tratamientos, registrándose los mayores contenidos de bicarbonatos, carbonatos y cloruros con cachaza sola. Las menores concentraciones de estos aniones se obtuvieron en los tratamientos con azufre, solo o combinado con cachaza (Figura 4); esto ocurrió en términos generales, debido a un mayor efecto del lavado, por el ya referido mejoramiento de la tasa de penetración de agua que ejerce esta enmienda química en el suelo al aumentar la concentración de sales de sulfato (9). 

Peso acumulado del pasto estrella africana 

En la Figura 5 se presentan los efectos principales del azufre, la cachaza fresca y seca y el de las interacciones de estas enmiendas, sobre el peso seco acumulado total en gramos, de los cortes realizados al pasto. Puede apreciarse que el azufre fue la enmienda que tuvo un efecto determinante en el peso seco del pasto, mientras que con solo cachaza y en el tratamiento control el pasto no se produjo, porque las plantas murieron (Figura 5.b); lo cual es obvio, por cuanto también el azufre fue el que indujo los cambios más importantes en las propiedades del suelo, discutidos anteriormente. La dosis media de S sin cachaza registró los mayores rendimientos de pasto (Figura 5.a). 

Figura 3. Valores promedio de Na (Ca + Mg.) y K, en meq/l, en el extracto saturado del suelo, por tratamiento. So = sin azufre; Co = sin cachaza; Cf = cachaza fresca; Cs = cachaza seca; sub-índices 1 y 2 = niveles 1 y 2 de azufre, cachaza fresca y cachaza seca.

Figura 3. Valores promedio de Na (Ca + Mg.) y K, en meq/l, en el extracto saturado del suelo, por tratamiento. So = sin azufre; Co = sin cachaza; Cf = cachaza fresca; Cs = cachaza seca; sub-índices 1 y 2 = niveles 1 y 2 de azufre, cachaza fresca y cachaza seca.

 

Figura 4. Valores promedio de carbonatos (CO=3), bicarbonatos (HCO-3), cloruros (CI-) V sulfatos (SO=4) en meq/l, en el extracto saturado del suelo, por tratamiento. So = sin azufre; Co = sin cachaza; Cf = cachaza fresca; 

Figura 4. Valores promedio de carbonatos (CO=3), bicarbonatos (HCO-3), cloruros (CI-) V sulfatos (SO=4) en meq/l, en el extracto saturado del suelo, por tratamiento. So = sin azufre; Co = sin cachaza; Cf = cachaza fresca; 
Cs = cachaza seca; sub-índices 1 y 2 = niveles 1 y 2 de azufre, cachaza fresca V cachaza seca.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

-Solamente el azufre, en sus tratamientos principales y en las interacciones con cachaza, ejercieron efectos mejoradores sobre las propiedades químicas del suelo. Lo cual permitió el crecimiento y desarrollo del pasto estrella africana. Sin embargo, los niveles de sales registrados al final del experimento no reflejan el que se haya eliminado el problema, pero sí indican que esa es la tendencia. 

-Se observó, aunque no se midió, de manera evidente el mejoramiento de la tasa de penetración de agua en el suelo con aplicación de azufre, particularmente con la dosis máxima empleada de este agente químico, quedando esta conclusión restringida a condiciones de invernadero, requiriendo ser comprobada en el campo. 

-Los menores valores de pH, RAS, CE a 25°C, sodio soluble y las mayores concentraciones de calcio más magnesio y sulfato en extracto saturado del suelo, se Obtuvieron con la aplicación de 5 toneladas de azufre por hectárea, dosis máxima empleada del agente químico mejorador, solo o combinado con cachaza fresca y seca. 

-Con la aplicación de solamente cachaza y en el control, prácticamente nO se modificaron las propiedades químicas del suelo original, por lo que el pasto murió, dadas las adversas condiciones químicas y físicas del suelo original. 

-Se recomienda el azufre en dosis Entre 2,5 y 5,0 t/ha, en suelos con alto contenido de sodio intercambiable y carbonatos de calcio y magnesio precipitados, restringiéndose su uso a suelos regados con aguas con carbonato de sodio residual. 

-La cachaza se debe emplear mezclada con azufre, sobre todo si el suelo es bajo o carente de carbonatos de Ca y Mg precipitado. Pero no se debe mantener al suelo inundado en forma prolongada. 

-La implantación de cultivos en estos suelos, debe hacerse posterior al tiempo de incubación de la enmienda y al proceso de lavado de sales del perfil del suelo. Esto podría hacerse cuando el pH y la CE alcancen niveles inferiores al máximo permisible por el cultivo a sembrar.

Figura 5.(A) Efectos de la interacciones de los tres niveles de azufre con los tres niveles de cavhaza fresca y cachaza seca.(8) Efectos independientes de azufre, C. fresca y C. seca versus peso acumulado de 2 cortes de pasto estrella africana.

Figura 5.(A) Efectos de la interacciones de los tres niveles de azufre con los tres niveles de cavhaza fresca y cachaza seca.(8) Efectos independientes de azufre, C. fresca y C. seca versus peso acumulado de 2 cortes de pasto estrella africana.

 

EFECTS OF CANE FIL TER CAKE ANO SULPHUR ON SALINE-SODIC SOIL FROM CARABOBO STATE IN GREENHOUSE 

ABSTRACT 

In order to study the principal and interactions effects of three levels of filter cake, fresh and dry, and three levelsof sulphur, on a loamy saline-sodic soil with pH of the saturated soil paste of 10.18; electrical conductivity in saturated extract of 9.35 dS/m; sodium adsorption ratio of 68 and hydraulic conductivity ranged from 0.2 to 0.05 mm/hour, an experiment was carried out with Estrella Africana (Cynodon plectostachyus) grass grown as indicator plant in a greenhouse. The experiment had 15 treatments in total, such an incomplete factorial arrangement and established as a randomized complete desing with three replicates. The grass was irrigated with distillate water. The results showed that treatments with sulphur only and its interactions with fresh and dry filter cake improve chemical properties of soil measured as growing and dry weight of the Estrella Africana grass. In the contror and treatments with only filter cake the grass die because there were no improvement in the soil properties for these treatments.

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