La zeolita como mejorador de los suelos y cultivos

INTRODUCCIÓN

Las zeolitas son enmiendas que mejoran las propiedades químicas de los suelos y son efectivas para incrementar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en la zona de las raíces y disminuir las aplicaciones de fertilizantes, reduciendo las pérdidas por volatilización y lixiviación de los mismos (Gholamhoseini et al., 2013Gholamhoseini, M., Ghalavand, A., Khodaei-Joghan, A., Dolatabadian, A., Zakikhani, H. & Farmanbar, E. 2013. Zeolite-amended cattle manure effects on sunflower yield, seed quality, water use efficiency and nutrient leaching. SoilTillage Res, 126:193-202.). Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos y porosos que les permite el intercambio iónico sin cambiar su estructura atómica (López et al., 2010López, M.; Hernández, M.; Barahona, C.; Martínez, M.; Portillo, R. & Rojas, F. 2010. Propiedades fisicoquímicas de la clinoptilonita tratada con fertilizantes a usar como aditivo en el cultivo de Pleurotusostreatus. Terra Latinoamericana 28: 1-8.). De acuerdo con Jha (2009)Jaa 2009. Uso de la zeolita en la fertilización de la caña de azúcar. Carta Informativa 2, Editorial CINCAE, pp 16-20, Ecuador., las zeolitas son apropiadas para retener iones como el amonio (NH₄ ⁺) y retrasar el proceso de nitrificación, reduciendo la lixiviación de amonios y nitratos hacia aguas subterráneas gracias a su alta CIC del orden de 120 a 200 cmol (+) kg^-1. Inclusive investigadores como Zwingmann et al., (2009)Zwingmann, N., Singh, B., Mackinnon, I. & Gilkes, R. 2009. Zeolite from alkali modified kaolin increases NH₄ ⁺ retention by sandy soil: Column experiments. Applied Clay Science 46: 7 - 12. han reportado que las zeolitas tratadas pueden incrementar hasta once veces la capacidad de retención de amonio, pudiéndolas clasificar como fertilizantes de liberación lenta.

Otros beneficios de su aplicación han sido reportados como mejorar la capacidad de retención de humedad de la capa arable, facilitar el movimiento del agua en el perfil y reducir la densidad aparente del suelo, lográndose un incremento de producción en la cosecha de los cultivos, y sobre todo, reduciendo el impacto ecológico (Colombani et al, 2014Colombani, N., Mastrocicco, M., Di Giuseppe, D. Faccini, B. & Coltorti, M. 2014. Variation of the hydraulic properties and solute transport mechanisms in a silty-clay soil amended with natural Zeolite. Catena 123: 195 - 204.).La zeolita cuando no actúa como fertilizante, sino como una enmienda permite incrementar la eficiencia de estos, permitiendo una disponibilidad controlada de los cationes que son utilizados por las plantas en su nutrición (Costafreda, 2014Costafreda, J.L. 2014. Tectosilicatos con características especiales: las zeolitas naturales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Universidad Politécnica de Madrid. Editorial Fundación Gómez Pardo: Madrid. 26p. Available:< oa.upm.es/32548/1/Tectosilicatos_Costafreda.pdf>, [Consulted: May 6, 2023]). Sin embargo, estudios recientes como los realizados por Colombani et al., (2015)Colombani, N., Mastrocicco, M., Di Giuseppe, D. Faccini, B. & Coltorti, M. 2015. Batch and column experiments on nutrient leaching in soils amended with Italian natural zeolitites. Catena 127: 64 - 71. muestran también el potencial de uso de las zeolitas junto al estiércol de cerdo como abonos de liberación lenta, minimizando la lixiviación de nutrientes.

La producción de los diferentes cultivos pueden verse afectada por las carencias nutricionales de los suelos, principalmente del nitrógeno y el potasio. La utilización de la zeolita en diferentes cultivos surge a partir de los trabajos realizados por Gil et al., (1988)Gil, R, R. Campos, M. C. Prudas, A. Morales & Torralvasava.1988. Perspectivas de utilización de la zeolita del yacimiento Tasajera en la industria de los fertilizantes. Memorias de Quimindustria, La Habana, Cuba 88:95-98. y Rodríguez et al., (1988)Rodríguez, C., A. Gil & A.Karak.1988.Uso dela zeolita en los fertilizantes granulados. Memorias de Quimindustria 88:134-5-138. los cuales sugirieron el uso de este mineral en dichos cultivos como potenciador de los fertilizantes químicos y/o enmiendas ya que permite reducir sus pérdidas por lavado y desnitrificación.

El objetivo del presente estudio fue evaluar, la dosis de zeolita como mejorador de los suelos y los cultivos de tabaco, hortalizas, caña de azúcar, maíz y arroz.

MATERIALES Y MÉTODOS

La zeolita empleada provino de la mena de Tasajera ubicada en Villa Clara a la cual se le realizó en colaboración con el Centro de Investigaciones y Proyectos para la Industria Minero-Metalúrgica (CIPIMM), la identificación del mineral, empleando la Difracción de Rayos X y análisis químicos y mineralógicos. Esta zeolita tuvo una composición de 85% de clinoptilonita + Heulantita, 5-10% de Modernita y 5-10% de otros componentes. La tabla 1 muestra su composición química.

Los experimentos en los diferentes cultivos se realizaron bajo un diseño de bloque al azar donde se estudiaron 5 tratamientos (dosis de zeolita) y 4 réplicas en los cultivos de caña de azúcar, tabaco y hortalizas en diferentes suelos. Se realizó además en diciembre de 2019 un ensayo en 1000 m² en cultivos de arroz en un diseño de Bloques Completos al Azar. Cada bloque tuvo un área de 200 m², los cuales fueron separados 1 m entre ellos para evitar efectos de borde. Los tratamientos incorporándolos a 0,03 m de profundidad con un rodillo compactador. Se evaluó los rendimientos del cultivo al cabo de su ciclo de producción por área de cada tratamiento (50 m²), teniendo en cuenta del total cosechado, el producido de arroz blanco listo para consumo. Para el maíz se utilizaron dos tipos de suelos vertisoles: aluvial y esquelético. Se realizó un diseño completo al azar donde en las parcelas experimentales de un hm² se sembró maíz variedad INIAP-14. Se establecieron dos tratamientos: dosis 120 y 150 kg hm^-2 de zeolita con cuatro repeticiones por tratamiento. Como variables de respuesta se contemplaron el peso de mazorca y rendimiento de grano, para lo cual se seleccionaron 10 plantas al azar de cada unidad experimental, se pesaron en fresco y luego fueron desgranadas usando balanza electrónica; los granos obtenidos fueron secados en estufa por 24 horas a 50ºC.

Los datos obtenidos fueron analizados aplicando estadísticas descriptivas. Se verifico la distribución normal y la homogeneidad de los datos mediante las pruebas de Shapiro Wilk y Lavene respectivamente. Se realizaron ANOVAS para determinar la existencia de diferencias significativas y se aplicó el test de Tukey (p < 0.05) para identificar diferencias entre tratamientos. En los experimentos de los cultivos se empleó la prueba de Duncan

Los análisis químicos de suelos se realizaron según la norma NRAG 879.88 (1996)Instituto de Suelos de Cuba.1996. NRAG 879.88. Norma Ramal de Análisis Químicos de Suelo, Cuba del Instituto de Suelos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la tabla 2 se muestran los resultado de la zeolita utilizada como enmienda en el cultivo del tabaco, donde la aplicación de 2t/ha resulto la mejor variante con diferencias significativas respecto a las demás variantes

Según los resultados obtenidos en el análisis de varianza se encontraron diferencias significativas en el rendimiento de campo y los contenidos del Pol en caña. Como se muestra en la tabla 3, se obtuvo la mejor respuesta con la aplicación localizada de 1 t/ha de la zeolita en el fondo del surco y a ambos lados de la semilla y 15 cms de profundidad.

En las tablas 4 y 5 se muestra que la aplicación de 1 t/ha de zeolita constituye la mejor opción para encontrar un impacto productivo y con ahorro de los fertilizantes empleados. Mumpton (1999)Mumpton, F. A.1999. La roca mágica: Uses of Natural Previous Zeolites in Agriculture and Industry Proceedings of the National Academy of Sciences of United States of America, 96:3463-3470 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.96.7.3463., planteó las grandes perspectivas de este mineral en la agricultura y la necesidad de su empleo.

En el suelo aluvial la aplicación de zeolita incremento significativamente el peso de grano por mazorca y el peso seco de grano de maíz en 4,3% y 13,6% respectivamente (Tabla 6). En el suelo esquelético, los rendimientos de grano alcanzados fueron mayores que en el suelo aluvial y estuvieron del orden de 4,42 kg hm^-2 con urea + zeolita y 4,16 kg hm^-2 con la urea sola. Al igual que en el cultivo del arroz, la eficiencia en el uso del nitrógeno al igual que el acondicionamiento del medio edáfico pudieron ser las causas para obtener estos resultados.

Milosevic et al. (2013)Milosevic, T., Milosevic, N. & Glisic, I. 2013. Tree growth, yield, fruit quality attributes and leaf nutrient content of ‘Roxana’ apricot as influenced by natural zeolite, organic and inorganic fertilizers. Sci. Hortic. 156: 131 - 139. evaluaron la aplicación de zeolitas naturales en suelos ácidos y encontraron que su aplicación obtuvo mejores resultados de cosecha y mejor calidad de frutos de que la urea al no permitir la reducción del pH, el desbalance de bases, ni la liberación de elementos tóxicos como Mn y Al.

En el arroz con la aplicación de zeolita, se hallaron diferencias significativas en el rendimiento en comparación con el testigo sola (Tabla 7). La aplicación de 3000 kg hm^-2 Zeolita para 3 años, aumento la adsorción del NH₄ ⁺ en el suelo y logro retenerlo durante la etapa de máxima adsorción del arroz, favoreciendo el uso del nitrógeno (Tarkalson, 2010Tarkalson, D. 2010. Clinoplolite Zeolite influence on inorganic nitrogen in silt loam and sandy agricultural. Soil Sci. 175: 357-362.). El incremento del rendimiento en los tratamientos con zeolita estuvo alrededor del 36% con respecto al testigo en los lotes donde se sembró el arroz por trasplante. Nuevamente los tratamientos con zeolita estuvieron por encima del testigo alcanzando incrementos del 21% y 36% respectivamente. Similares resultados fueron reportados por Sepaskhah y Barzegar (2010)Sepaskhah, A. R. & Barzegar, M. 2010. Yield, water and nitrogen-use response of rice to zeolite and nitrogen fertilization in a semi-arid environment. Agricultural Water Management, 98(1):38-44. http://doi.org/10.1016/j.agwat.2010.07.013 quienes alcanzaron incrementos de hasta 28 y 62% al utilizar 4 Mg hm^-2 de zeolita y dosis de fertilizante nitrogenado de 80 kg hm^-2con respecto a la aplicación de urea sin zeolita y el testigo absoluto respectivamente. La Aplicación de zeolitas neutraliza la acidez de la Urea, en suelos ácidos y producen mayores cosechas y mejor calidad que cuando se aplica la urea convencional, al no permitir la reducción del pH, el desbalance de bases, ni la liberación de elementos tóxicos como Mn y Al (Milosevic et al., 2013Milosevic, T., Milosevic, N. & Glisic, I. 2013. Tree growth, yield, fruit quality attributes and leaf nutrient content of ‘Roxana’ apricot as influenced by natural zeolite, organic and inorganic fertilizers. Sci. Hortic. 156: 131 - 139.).

CONCLUSIONES