EFECTO DEL CULTIVO DE COBERTURA: Mucuna pruriens, EN ALGUNAS PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS Y BIOLOGICAS DE UN SUELO Typic Haplustalfs, CULTIVADO CON MAZ (Zea Mays L.) EN ZONA DE LADERA

DEL MUNICIPIO DE PALMIRA, VALLE.

OSCAR EDUARDO SANCLEMENTE REYES COD. 7075003

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS AGRCOLAS

Palmira 2009

EFECTO DEL CULTIVO DE COBERTURA: Mucuna pruriens, EN ALGUNAS PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS Y BIOLOGICAS DE UN SUELO Typic Haplustalfs, CULTIVADO CON MAZ (Zea Mays L.) EN ZONA DE LADERA

DEL MUNICIPIO DE PALMIRA, VALLE.

OSCAR EDUARDO SANCLEMENTE REYES COD. 7075003

Trabajo de grado para optar al titulo de Magster en CIENCIAS AGRARIAS. ENFASIS SUELOS

DIRIGIDO POR:

Ph. D. MARTIN PRAGER MOSQUERA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS AGRCOLAS

Palmira 2009

III

La facultad y los jurados de la tesis no se harn responsables de las

ideas emitidas por el autor

Articulo 24, resolucin 04 de 1974.

IV

DEDICO:

A Dios Porque siempre me brind su proteccin A mi Familia Por su apoyo incondicional A Mis Amigos y Amigas Quienes me acompaaron en este proceso

V

AGRADECIMIENTOS

Agradezco de forma sincera a todas las personas que de una u otra forma colaboraron en la elaboracin de este trabajo.

Un reconocimiento fraternal a:

Martn Prager Mosquera, I.A. Ph.D. Por su permanente acompaamiento y valioso consejo.

Juan Carlos Menjivar Flores, I.A. Ph.D. Por su apoyo acadmico y financiero

Jairo Gmez Zambrano, I.A. MSc. Por sus valiosos aportes al escrito.

Diego Ivn ngel Snchez, I.A. MSc. Por los puntuales consejos y colaboracin.

Marina Snchez, I.A. Ph.D. Por su conocimiento y continua motivacin

Miguel Bernal, Lab. Por su incondicional apoyo y amistad

Pablo Ivn Gallo, I.A. Por su orientacin y colaboracin.

Nubia Rodrguez, Lab. Por su conocimiento y apoyo.

Octavio Mosquera, I.A, Ph.D. Por sus aportes desde su especialidad.

Mis compaeros y amigos: Cesar Gazca, Mauricio Rojas, Gersan Rengifo, Carlos Patio, Milton Ararat, Oswaldo Puerto, Giovanni Lugo, Claudia Ipaz, Maricela Solarte y Johanna Melo.

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIN ................................................................................................. 1

2. OBJETIVOS ........................................................................................................ 3

2.1 Objetivo General: ............................................................................................. 3 2.2 Objetivos Especficos:..................................................................................... 3

3. REVISION DE LITERATURA .............................................................................. 4

3.1 IMPORTANCIA DE LOS CULTIVOS DE COBERTURA................................... 4

3.2 FORMAS DE USO DE LOS CULTIVO DE COBERTURA ................................ 5 3.2.1 Abono verde ................................................................................................ 5 3.2.2 Cobertura Muerta acolchado orgnico ..................................................... 5

3.3 GENEROS VEGETALES MS USADOS COMO CULTIVOS DE COBERTURA .......................................................................................................... 5

3.4 EL USO DE Mucuna pruriens COMO COBERTURA VEGETAL .................... 6

3.5 CARACTERSTICAS MORFOLOGICAS Y FISIOLGICAS DE LA Mucuna pruriens .................................................................................................................. 7

3.6 EFECTOS DE Mucuna pruriens SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES DEL SUELO .................................................................................................................... 9

3.6.1 QUIMICAS ................................................................................................... 9 3.6.2 BIOLGICAS ............................................................................................ 13 3.6.3 FISICAS .................................................................................................... 16

3.7 EFECTOS DE Mucuna pruriens SOBRE EL CULTIVO DE MAZ (Zea mays) ............................................................................................................................... 19

4. METODOLOGA ................................................................................................ 22 4.1 LOCALIZACIN .............................................................................................. 22 4.2 SUELO............................................................................................................. 22

VII

4.3 DISEO EXPERIMENTAL ............................................................................. 22 4.4 DESCRIPCIN DE LOS MUESTREOS .......................................................... 24

4.4.1 Suelo ......................................................................................................... 24 4.4.2 Cultivo de maz (Zea mays) ....................................................................... 25

4.5 PRUEBAS DE LABORATORIO ...................................................................... 25 4.5.1 Caracterizacin Qumica ........................................................................... 25 4.5.2 Caracterizacin Fsica ............................................................................... 26 4.5.3 Caracterizacin Biolgica .......................................................................... 27

4.5.4 Prdidas de suelo ....................................................................................... 29

4.5.5 Humedad del suelo ..................................................................................... 30

4.6 Variables del cultivo de maz ........................................................................ 31

4.7 Anlisis de Resultados .................................................................................. 32

5. RESULTADOS Y DISCUSIN .......................................................................... 33 5.1 Caracterizacin inicial del suelo ................................................................... 33

5.2 Variables de Respuesta ................................................................................. 34 5.2.1 Nitrgeno total ........................................................................................... 34 5.2.2 Nitrgeno Inorgnico ................................................................................. 36 5.2.3 Nitrgeno mineralizable ............................................................................. 38 5.2.4 Carbono orgnico del suelo ....................................................................... 40 5.2.5 Actividad Biolgica .................................................................................... 43 5.2.6 C-Biomasa Microbiana .............................................................................. 44 5.2.7 Prdidas de suelo ...................................................................................... 46 5.2.8 Humedad del suelo.................................................................................... 48 5.2.9 rea Foliar de maz ................................................................................... 51 5.2.10 Arvenses asociadas al cultivo de maz .................................................... 52 5.2.11 Grano seco de maz ................................................................................ 54

6. CONCLUSIONES .............................................................................................. 57

7. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 58

8. ANEXOS ............................................................................................................ 65

VIII

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Composicin qumica de la biomasa de Mucuna pruriens. ........................ 9

Tabla 2. Produccin de materia seca y acumulacin de Nitrgeno en las cuatro localidades durante 22 semanas. .......................................................................... 10

Tabla 3. Efecto de algunas caractersticas del suelo sobre la erosin hdrica de un suelo de cultivos en Chinchin (Colombia); resultados promedios de 8 aos; precipitacin promedia anual de 2701 mm. Fuente: Federecaf, 1975. ................ 18

Tabla 4. Efectos de la cobertura vegetal sobre la erosin de un suelo con una pendiente del 15%. Fuente: (Meyer, Wischmeier and Foster, 1970). .................... 18

Tabla 5. Descripcin de los periodos de muestreo del suelo y las variables estimadas. ............................................................................................................. 25

Tabla 6. Descripcin de los periodos de muestreo de algunas variables del cultivo de maz. ................................................................................................................. 25

Tabla 7. Caracterizacin qumica inicial del suelo. Fuente: Laboratorio de Servicios analticos del CIAT Palmira. ................................................................................... 33

Tabla 8. Caracterizacin fsica inicial del suelo. Fuente: Laboratorio de fsica de suelos UNAL Palmira. ............................................................................................ 34

IX

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Especies ms usadas como coberturas vegetales, en estudios de investigacin hasta el 2003. Fuente: (CIDICCO, 2003). .......................................... 6

Figura 2. Descripcin de los tratamientos. B1, B2 y B3; son los bloques experimentales. ...................................................................................................... 23

Figura 3. Contenido de nitrgeno total del suelo de 0 a 10 cm, en (mg.kg-1), durante dos etapas del experimento: A los 65 d.d.s. la Mucuna pruriens y 5 das despus de la cosecha del maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

X

Figura 8. C- Biomasa microbiana del suelo en g C.g-1, antes de iniciado el ensayo y despus de cosechado el maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

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EFECTO DEL CULTIVO DE COBERTURA: Mucuna pruriens, EN ALGUNAS PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS Y BIOLOGICAS DE UN SUELO Typic Haplustalfs, CULTIVADO CON MAZ (Zea Mays L.) EN ZONA DE LADERA

DEL MUNICIPIO DE PALMIRA, VALLE.

RESUMEN

Con el fin de evaluar el efecto de la leguminosa Mucuna pruriens como abono verde y cobertura muerta, sobre algunas propiedades de un suelo Typic Haplustalfs del Valle del Cauca y el rendimiento de maz (Zea mays); se us un diseo en bloques completos al azar con siete tratamientos y tres repeticiones: T1 (Testigo), T2 (abono verde), T3 (abono verde + 5 Mg.ha-1 de compost), T4 (abono verde + 250 kg.ha-1 de NPK 10-30-10), T5 (abono verde + 2.5 Mg.ha-1 de compost + 125 kg.ha-1 de NPK 10-30-10), T6 (cobertura muerta) y T7 (cobertura muerta + 2.5 Mg.ha-1 de compost + 125 kg.ha-1 de NPK 10-30-10). Las propiedades del suelo evaluadas fueron: C orgnico total, N total, N inorgnico, N mineralizable, Actividad biolgica (CO2), C- biomasa microbiana y prdidas de suelo. Se realizaron 3 muestreos (0, 65 y 220 das), para estimar la dinmica de las propiedades. La Actividad biolgica (CO2), el C- biomasa microbiana, N inorgnico, N mineralizable y las prdidas de suelo, no presentaron diferencias significativas entre tratamientos al final del experimento; el N total present un incremento significativo en los tratamientos T3 y T5, el C orgnico total se increment a los 220 das en los tratamientos T3, T5 y T7. Los mejores rendimientos de grano seco de maz (Zea mays), se presentaron en los tratamientos T5 (7.0 Mg.ha-1), T7 (6.8 Mg.ha-1), T6 (6.5 Mg.ha-1) y T3 (6.5 Mg.ha-1); los cules se consideran altos teniendo en cuenta la regin agroecolgica donde fue realizado el ensayo. Palabras clave: Typic Haplustalfs, Mucuna pruriens, abono verde, cobertura muerta, rendimiento.

Autor: Oscar Eduardo Sanclemente Reyes (1980). Director: Martn Prager Mosquera (1949).

XII

COVERAGE CROP EFFECT: Mucuna pruriens, IN SOME PHISIC, CHEMICAL AND BIOLOGICAL PROPERTIES OF A SOIL Typic Haplustalfs, GROWN WITH

CORN (Zea Mays L.) IN A SIDE ZONE OF PALMIRA, VALLE.

SUMMARY

The purpose of this work was to evaluate the effect of the legume Mucuna pruriens as green manure and death coverage, on some properties of a soil Typic Haplustalfs of Valle del Cauca and the yield of corn (Zea mays); a complex bloc design was used randomly with seven treatments and three repetitions : T1 (Witness), T2 (green fertilizer), T3 (green fertilizer + 5 Mg.ha-1 of compost), T4 (green fertilizer + 250 kg.ha-1 of NPK 10-30-10), T5 (green fertilizer + 2.5 Mg.ha-1 of compost + 125 kg.ha-1 de NPK 10-30-10), T6 (death coverage) y T7 (death coverage + 2.5 Mg.ha-1 of compost + 125 kg.ha-1 of NPK 10-30-10). The evaluated soil properties were: C total organic, N total, N inorganic, N mineral biological activity (CO2), C- microbial biomass and soil waste. Three samples were made (0, 65 and 220 days), in order to estimate the dynamic of the properties. The biological activity (CO2), the C- microbial biomass, N inorganic, N mineral and soil waste, did not show significant differences between treatments at the end of the experiment; the N total presented an significant increasement in the treatments T3 y T5, the total organic C presented increased after 220 days in the treatments T3, T5 y T7. The best yield of corn dry grain (Zea mays), were displayed in the treatments T5 (7.0 Mg.ha-1), T7 (6.8 Mg.ha-1), T6 (6.5 Mg.ha-1) and T3 (6.5 Mg.ha-1); which are considered high considering the agroecological region were the research took place. Keywords: Typic Haplustalfs, Mucuna pruriens, green manure, death coverage, yield.

Autor: Oscar Eduardo Sanclemente Reyes (1980). Director: Martn Prager Mosquera (1949).

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1. INTRODUCCIN

En la actualidad el sistema productivo de roza, tumba y quema; es todava muy utilizado por los pequeos agricultores de las zonas de ladera de nuestro pas. Sin embargo, ste sistema se torna cada vez menos productivo debido en parte a los largos periodos de establecimiento de cultivos bajo prcticas tradicionales y a los cortos periodos de descanso; factores que agotan rpidamente los nutrientes del suelo y aceleran su proceso erosivo.

El uso de abonos verdes y sistemas de cobertura vegetal, son tecnologas alternativas que han sido aplicadas a los cultivos establecidos posteriormente al sistema de roza, tumba y quema; principalmente en frica, Asia y Centroamrica; donde se han obtenido resultados bastante buenos en la mejora de algunas propiedades fsicas, qumicas y biolgicas del suelo; as como el incremento de los rendimientos en cultivos de cereales como el maz, arroz de secano y sorgo; gracias al efecto de stas tecnologas sobre la eficienia del uso de fertilizantes minerales.

La especie Mucuna pruriens, ha sido una de las ms usadas como abono verde y cobertura vegetal; segn los ms recientes reportes de estudios de investigacin en ste tema, mostrando sus mayores beneficios en la fijacin de nitrgeno atmosfrico al suelo, el control de vegetacin espontnea, la retencin de hmedad en el suelo y la reduccin de la erosin.

En Colombia, el uso de la Mucuna pruriens como abono verde sistema de cobertura vegetal en los cultivos de las zonas de ladera, es incipiente; al igual que los estudios de investigacin que estimen los beneficios obtenidos con esta especie, bajo nuestras condiciones agroecolgicas. Estos hechos, limitan el

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proceso de extensin de prcticas agroambientales adecuadas, desde los entes de investigacin agraria hacia los productores.

El presente estudio de investigacin, estim el efecto de la Mucuna pruriens usada como abono verde y cobertura muerta, ms un complemento de fertilizacin; sobre algunas propiedades qumicas del suelo como el aporte de Nitrgeno y Carbono, biolgicas como la biomasa microbiana y la actividad biolgica del suelo, as como la reduccin del proceso de erosin, el contenido de hmedad y el rendimiento de un cultivo de maz (Zea mays).

Este estudio se realiz en campo, sobre un suelo Alfisol representativo de las laderas de la regin vallecaucana de Colombia, el cul estuvo por ms de diez aos en descanso bajo barbecho.

Lo anterior, con la perspectiva de obtener informacin que contribuya al desarrollo de nuevas alternativas tecnolgicas de bajo costo, sostenibles desde el punto de vista agroambiental; las cules puedan ser accequibles no slo la comunidad cientfica sino tambin a los pequeos productores de stas zonas del pas.

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2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General:

Evaluar la contribucin del cultivo de cobertura (Mucuna pruriens), a la sostenibilidad de un suelo Typic Haplustalfs, del municipio de Palmira departamento del Valle del Cauca.

2.2 Objetivos Especficos:

Determinar los cambios de algunas propiedades biolgicas del suelo, como el C-biomasa microbiana y la actividad biolgica; durante el establecimiento de la Mucuna pruriens como abono verde y cobertura muerta, en un cultivo de maz (Zea mays).

Determinar los cambios de algunas propiedades qumicas del suelo, como el Nitrgeno total, Nitrgeno inorgnico, Nitrgeno mineralizable y Carbono orgnico total; durante el establecimiento de la Mucuna pruriens como abono verde y cobertura muerta, en un cultivo de maz (Zea mays).

Evaluar prdidas de suelo por erosin, durante un ciclo de cultivo de Mucuna pruriens en asocio con maz (Zea mays).

Evaluar el efecto del uso de Mucuna pruriens como abono verde y cobertura muerta, sobre el rendimiento del cultivo del maz (Zea mays).

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3. REVISION DE LITERATURA

3.1 IMPORTANCIA DE LOS CULTIVOS DE COBERTURA

Los cultivos de cobertura se definen como una cobertura vegetal viva, que cubre el suelo en forma temporal o permanente, cultivada en asociacin con otras plantas (intercalado, en relevo o en rotacin). (CIDICCO, 2003).

Generalmente, se usan como coberturas algunas especies de leguminosas gracias a su accin de mantener y/o mejorar las condiciones de fertilidad de los suelos agrcolas. Debido a esto uno de los propsitos de promover la utilizacin de los cultivos de cobertura ha sido el poder reducir la dependencia de fertilizantes de sntesis qumica, los cules son costosos y muchas veces no disponibles localmente, para lograr producciones adecuadas de alimentos. (Flores, 1991).

Otras ventajas del uso de los cultivos de cobertura sobre el suelo son:

- Aporte de materia orgnica fresca al suelo - La fijacin de Nitrgeno atmosfrico, gracias a su asociacin simbitica con rizobios del suelo. - El incremento de la diversidad de macro y microorganismos edficos, mejorado el ciclaje de la materia orgnica fresca. - La reduccin de prdidas superficiales causadas por los procesos erosivos, sobre todo en suelos con pendiente; debido a su efecto de interceptacin de las gotas de lluvia y al amarre mecnico de los agregados del suelo por su accin radical. - El control de adventicias, debido a su efecto inicial de competencia y a su efecto aleloptico sobre otras especies. - El mejoramiento de algunas propiedades fsicas del suelo como la retencin de hmedad, la porosidad y la estabilidad estructural.

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- El control de algunos patgenos presentes en el suelo, principalmente nemtodos. (CIDICCO, 2003).

3.2 FORMAS DE USO DE LOS CULTIVO DE COBERTURA

3.2.1 Abono verde

El abono verde es un cultivo que se siembra en rotacin o asocio con un cultivo comercial, el cul es incorporado al suelo in situ, con el fin de mantener, mejorar o restaurar sus propiedades fsicas, qumicas y biolgicas; y que adems en algunas ocasiones puede ser utilizado antes de su incorporacin, como alimento de animales el consumo humano. (Costa et al, 1992).

3.2.2 Cobertura Muerta acolchado orgnico

La cobertura muerta acolchado orgnico, es una prctica agrcola que consiste en mantener cubierto el suelo con un material orgnico, destinado tanto a proteger como a fertilizar. Se prctica en horticultura y arboricultura, ya sea en periodos de reposo del suelo como en periodos de cultivo y tambin en sistemas cerealistas, actuando como acolchado el propio rastrojo. (Smith et al, 1987).

3.3 GENEROS VEGETALES MS USADOS COMO CULTIVOS DE COBERTURA

El uso de gneros vegetales como cultivos de cobertura vegetal, es muy diverso; sin embargo los estudios de investigacin muestran que en el continente Americano los gneros ms usados son: Mucuna spp., Canavalia spp. y Phaseolus spp. En Asia predominan los sistemas con especies leosas como Leucaena, spp., Flemingia macrophila, Sesbania spp., Tephrosia vogelii, Gleichenia linearis y Chromolaena odorata. El uso de los cultivos de cobertura en

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frica, es predominantemente, para produccin de alimentos tanto animal como para el ser humano; la recuperacin y la fertilidad del suelo, suele ocupar un segundo lugar, es por eso que se emplean con frecuencia los gneros de Vigna spp., Mucuna y Cajanus spp. (CIDICCO, 2003).

La figura 1, muestra las especies ms usadas como coberturas en estudios de investigacin realizados en Amrica latina hasta el 2003. Se resalta el uso de la Mucuna spp, debido a sus bondades como mejoradora de algunas propiedades fsicas, qumicas y biolgicas del suelo.

Figura 1. Especies ms usadas como coberturas vegetales, en estudios de investigacin hasta el 2003. Fuente: (CIDICCO, 2003).

3.4 EL USO DE Mucuna pruriens COMO COBERTURA VEGETAL

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En los ltimos aos, los cultivos de cobertura han recibido gran atencin por parte de la comunidad cientfica y los agentes para el desarrollo agrario, preocupados por la productividad y la sostenibilidad de los sistemas agrcolas del mundo en desarrollo.

Mucuna pruriens, se destaca entre los cultivos de cobertura estudiados y fomentados (Durn et al, 1989; Bunch, 1990; Camas Gmez, 1991; Quiroga Madrigal et al, 1991; Derpsch y Florentn, 1992; Lobo Burle et al, 1992; Zea 1992; Buckles y Arteaga, 1993; Chvez, 1993; Versteeg y Koudokpon, 1993; Arteaga et al, 1997; Calegari et al, 1997; Flores, 1997).

Los mayores reportes de esta especie en estudios de investigacin formales, enfocados hacia el mejoramiento del recurso suelo provienen de Centroamrica, Brazil, frica y La India. Los principales beneficios obtenidos con el uso de Mucuna pruriens como cobertura vegetal, son la fijacin de Nitrgeno atmosfrico al suelo (50 200 kg N.ha-1), el control de arvenses, el aporte de biomasa fresca al suelo, la reduccin de la erosin del suelo y el incremento de la actividad biolgica. (Anthofer et al, 2005) y (Blanchart et al, 2006).

3.5 CARACTERSTICAS MORFOLOGICAS Y FISIOLGICAS DE LA Mucuna pruriens

Mucuna pruriens, es una leguminosa trepadora perteneciente a la familia Fabaceae, proveniente del sur de China y del este de la India. Es autgama y por tanto es rara su contaminacin natura (Duke, 1981).

Los ciclos biolgicos de esta especie, varan entre 100 y 300 das hasta la cosecha de la vaina, posee una semilla de color negro y la planta presenta una alta resistencia a factores abiticos adversos, como la sequa, la escasa fertilidad

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y la elevada acidez del suelo; sin embargo se desarrollan deficientemente en zonas muy fras y hmedas. (Duke, 1981; Hairiah, 1992; Lobo Burle et al, 1992).

El gnero Mucuna spp., se desarrolla mejor en condiciones de calor y hmedad, por debajo de los 1500 m.s.n.m y en zonas con precipitaciones abundantes. Produce una cantidad considerable de hojas antes de llegar a su madurez fisiolgica, las cules se pudren gradualmente formando un lecho de hojarasca bajo la planta que crece activamente.

Las cantidades de biomasa area varan entre 5 Mg.ha-1 y 12 Mg.ha-1 de materia seca, y llega a producir hasta 1 Mg.ha-1 de races secas (Duggar, 1989; Camas Gmez, 1991; Chvez, 1993). La produccin de vainas es variable y dependiente de las condiciones ambientales, pero puede llegar a 2 Mg.ha-1.

Como la mayora de las leguminosas, Mucuna pruriens tiene la capacidad de fijar el Nitrgeno atmosfrico mediante una relacin simbitica con microorganismos del suelo. El Nitrgeno es convertido por los rizobios de las races de la planta en una forma asimilable, que se almacena en las hojas, tallos y semillas; convirtiendo a la planta en una fuente eficiente de Nitrgeno. (Buckles, 1998).

El gnero Mucuna spp, contiene compuestos txicos como la L-Dopa, triptaminas alucingenas y factores antinutricionales tales como fenoles y taninos (Awang et al, 1997). Debido a las concentraciones elevadas de L-Dopa (7%), la Mucuna pruriens se ha constituido como una fuente comercial de extraccin de esta sustancia, usada en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.

A pesar de sus propiedades txicas, Mucuna pruriens se ha usado como alimento secundario. Las semillas de esta especies, contienen alrededor de 27% de protenas y son ricas en minerales, en especial de K, Mg, Ca y Fe (de la Vega et al, 1981), (Duke, 1981) y (Olaboro, 1993).

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La tabla 1, muestra la composicin qumica de la biomasa area de la Mucuna pruriens, de acuerdo a tres investigaciones.

Tabla 1. Composicin qumica de la biomasa de Mucuna pruriens.

Compuesto qumico Buckles,

1998 Baijukya et al,

2004 Anthofer et al,

2005 %Nitrgeno 2.8 1.7 2.5 %Fsforo 0.2 0.1 0.2 %Potasio 1 0.5 1.3 %Calcio 1.4 - 2.0 %Magnesio 2.6 - 0.9 %Lignina - 16.6 16.8 %de polifenoles solubles - 2.0 4.0 Relacin lignina:Nitrgeno - 9.6 6.7 Relacin Polifenoles:Nitrgeno - 1.1 1.6 Relacin (Lignina+Polifenoles):Nitrgeno 10.5 10.7 8.3

3.6 EFECTOS DE Mucuna pruriens SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES DEL SUELO

3.6.1 QUIMICAS

3.6.1.1 Fijacin de Nitrgeno atmosfrico al suelo

(Kaizzi et al, 2006), investigaron sobre los diferentes usos y beneficios del uso de la Mucuna pruriens como abono verde complementada con fertilizacin mineral, sobre los rendimientos de maz (Zea mays) en cuatro zonas agroecolgicas de Uganda, frica. Se obtuvo un rango en la fijacin de Nitrgeno atmosfrico entre 34 y 108 kg.ha-1 para las cuatros localidades, como lo muestra la tabla 2.

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Tabla 2. Produccin de materia seca y acumulacin de Nitrgeno en las cuatro localidades durante 22 semanas.

Sitio Altitud Matera seca

(Mg.ha-1) N acumulado

(kg.ha-1) N fijado del aire

(kg.ha-1) Kongta 1890 2.6 80 34 Kasheshe/Nemba 1430 6.3 200 86 Odwarat 1060 7.9 170 97 Agonyo II 1070 6.6 190 108 LSD (P=0.001) 1.6 81 34

Los autores atribuyeron las diferencias en la fijacin del Nitrgeno atmosfrico, a la diferencia de altitud y temperatura entre los sitios, factores que afectan el desarrollo de la especie.

(Anthofer et al, 2005), evaluaron el aporte de nutrientes al suelo provenientes de dos variedades de Mucuna: Mucuna pruriens y Mucuna spp, en un suelo transitorio entre bosque (Rhodic Ferrasol) y sabana (Haplic Acrisol), de Ghana frica. En este estudio, se obtuvo una fijacin de Nitrgeno por parte de la Mucuna pruriens de 107.7 kgN.ha-1 de los cules el 57.8% provinieron de la atmsfera, y por parte de la Mucuna spp. de 46.1 kgN.ha-1 de los cules el 22.6% fue fijado de la atmsfera; destacando la mayor eficiencia en la fijacin de Nitrgeno, de la variedad Mucuna pruriens.

(Ojiem et al, 2007), investigaron acerca de las contribuciones de algunas leguminosas sobre la economa del Nitrgeno del suelo, en tres zonas agroecolgicas del oeste de Kenya, las cules fueron catalogadas como de baja, media y alta fertilidad. El uso de la Mucuna pruriens como abono verde en plantaciones de maz, obtuvo una fijacin de nitrgeno al suelo entre 42 y 132 kgN.ha-1 en los suelos de baja fertilidad, entre 67 y 204 kgN.ha-1 en los suelos de mediana fertilidad y entre 74 y 234 kgN.ha-1 en los suelos con alta fertilidad.

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3.6.1.2 Nitrgeno mineralizable

El proceso de mineralizacin del nitrgeno orgnico del suelo durante el crecimiento de los cultivos, es de importancia ya que puede contribuir en gran parte a la nutricin de los mismos (Dahnke and Johnson, 1990). La estimacin de la fraccin del nitrgeno mineralizable es muy compleja ya que es afectada por diversos factores que tienen efecto sobre su dinmica, y estn relacionados con los procesos de inmovilizacin y mineralizacin, que alteran la disponibilidad del nutriente para el cultivo (Loiseau et al, 1994).

La mineralizacin de nitrgeno del suelo responde a una cintica de primer orden (Rice and Havlin, 1994) ya que la cantidad neta que se obtiene por incubacin de muestras en condiciones adecuadas para la actividad microbiolgica, es directamente proporcional al tamao del potencial de nitrgeno mineralizable (Stanford et al, 1972).

(Baijukya et al, 2004), estudiaron el efecto de la descomposicin de algunas coberturas leguminosas usadas en maz (Zea mays), sobre la tasa de mineralizacin del nitrgeno en el suelo. Este estudio se efecto en dos tipos de suelos de Tanzania: Humic Acrisol y Alumi humic Ferrasol, los cules fueron muestreados durante las estaciones seca y hmeda.

El nitrgeno mineralizado se hall como la diferencia entre el contenido de nitrgeno mineral del suelo tratado y el testigo, sobre la cantidad de residuos incorporados al suelo con las coberturas. En el tratamiento donde se us como cobertura Mucuna pruriens se obtuvo durante las primeras semanas, una mineralizacin del 25% del nitrgeno aportado con la biomasa, equivalente a 58 mg.kg-1 de suelo.

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Se observ que durante las tres primeras semanas, el nitrgeno aportado con la cobertura fue inmovilizado por parte de los microorganismos edficos, para posteriormente pasar a formas inorgnicas (N-NO3 y N-NH4).

3.6.1.3 Carbono orgnico total

El carbono orgnico total del suelo, segn (Brady and Weil), citados por (Cabrera, 2000), agrupa los materiales orgnicos que se acumulan en el suelo, que segn el tipo de carbono se dividen en: carbono activo (10 a 20%), representa la materia orgnica de alta calidad que es fcilmente degradable y est constituida por la biomasa microbial, los metabolitos libres, sustancias no hmicas y cidos fulvicos lbiles. El carbono lento (5 a 10%), representa la materia orgnica de menor calidad del suelo y mayor dificultad de ser biodegradada y est constituida por tejidos vegetales ricos en lignina. El carbono pasivo (60 a 90%), compuesto principalmente por hmus estable que se encuentra formando complejos con la arcilla, est constituido por los cidos hmicos y las hminas.

(Carneiro Amado et al, 2006), realizaron investigaciones acerca del potencial acumulativo de carbono en el suelo, en sistemas con labranza tradicional, labranza cero y labranza mnima, usando cultivos de cobertura. Las investigaciones se realizaron en el sur de Brazil en dos tipos de suelo: Typic Paleudalf y Typic Paleudult. El establecimiento de Mucuna pruriens como cobertura vegetal permanente asociada con maz, obtuvo un contenido de carbono orgnico total del suelo a una profundidad de (0- 5 cm) de 9420 mg.kg-1, que fue superior en 6210 mg.kg-1 comparado con el suelo bajo labranza tradicional y 2660 mg.kg-1 comparado con el sistema de labranza cero. Se obtuvo un aporte de Carbono orgnico al suelo, en el sistema Mucuna pruriens maz (Zea mays) de 4.51 Mg.ha-1.ao-1, favoreciendo la sostenibilidad del recurso suelo.

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(Blanchart et al, 2006), en estudios realizados en un suelo Typic Tropudults del sur de Benin frica, donde estim el efecto de la Mucuna pruriens como cobertura vegetal de maz (Zea mays), sobre comunidades de macrobiota del suelo; hallaron adems un contenido de carbono orgnico del suelo donde se us la cobertura de 11500 mg.kg-1, que fue superior en 4800 mg.kg-1 al tratamiento donde se us fertilizacin mineral, y en 6200 mg.kg-1 comparado con el suelo donde se us labranza tradicional.

(Buckles, 1998), en estudios realizados en Honduras del sistema de la abonera, que consiste en la rotacin anual entre Mucuna pruriens y el maz (Zea mays); encontr un incremento del contenido de carbono estable del suelo del 20% en 11 aos de investigacin, cifras que representan 6.21 Mg.ha-1 para el mismo periodo de tiempo.

3.6.2 BIOLGICAS

3.6.2.1 Actividad biolgica

Todos los organismos presentes en el suelo respiran y la gran mayora, los organismos aerobios, liberan CO2 en el proceso. El total de CO2 liberado incluye la respiracin por toda la flora y fauna del suelo y las races. Por tanto, la cantidad de CO2 liberada es un indicador de la actividad biolgica (aerobia) en el suelo. Una alta tasa de respiracin indica un nivel elevado de actividad biolgica y puede sealar la descomposicin rpida de la materia orgnica y la liberacin de nutrientes. Un mtodo indirecto de estimacin de la actividad biolgica del suelo, es la respirometra, que consiste en la cantidad de CO2 desprendido del suelo por unidad de rea por unidad de masa, en un tiempo determinado (Swisher, 1999).

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(Tejada et al, 2007), investigaron el efecto de diferentes abonos verdes sobre las propiedades biolgicas del suelo y el rendimiento de maz (Zea mays), en un suelo Typic Xerofluvent de Espaa. Se obtuvo un incremento general en la tasa de respiracin del suelo, en las parcelas donde se establecieron los abonos verdes en comparacin con el tratamiento testigo, que redujo su tasa de emisin de CO2 en el tiempo; posiblemente por disminucin de la materia orgnica debido a su mineralizacin. Los autores concluyen que la tasa de respiracin del suelo, depende de la composicin qumica de los abonos verdes usados y de su relacin C:N.

El establecimiento de cultivos de cobertura, involucra una adicin de materia orgnica fresca al suelo, la cul es aprovechada por los organismos edficos como fuente de nutrientes. (Blanchart et al, 2006), investigaron el efecto de la cobertura de Mucuna pruriens sobre las comunidades de macrofauna y nematofauna bajo un cultivo de maz (Zea mays) en Benin frica. Como tratamientos se tuvo: un sistema bajo labranza tradicional, un sistema bajo fertilizacin mineral y un sistema bajo cobertura. Se encontr que el establecimiento de la cobertura favoreci el desarrollo de las lombrices de tierra, milpis, cienpis, colepteros adultos, dpteros e ispodos; y redujo las poblaciones de hormigas y dermaptera; en comparacin con los dems tratamientos.

La presencia de Mucuna pruriens, modific la estructura, composicin y diversidad de la biota del suelo y estimul el desarrollo de organismos que pueden promover la estructuracin del suelo y hacer ms disponibles los nutrientes.

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3.6.2.2 C- Biomasa microbiana.

El C-biomasa microbiana, se relaciona con el carbono orgnico del suelo, y permite estimar qu proporcin de carbono orgnico en el suelo es inmovilizado por los microorganismos (Anderson and Domsch, 1986) citados por (Rojas, 2002).

El C-biomasa microbiana del suelo y las actividades de las enzimas en el suelo, responden mucho ms rpidamente a los cambios en las prcticas de manejo del suelo, comparado con el contenido de materia orgnica (Goyal et al, 1999; Garca et al, 2000).

(Fosu et al, 2007), estudiaron las dinmicas en la mineralizacin y biomasa microbiana durante la descomposicin de cuatro leguminosas usadas como abono verde: Mucuna pruriens, Crotalaria juncea, Crotalaria retusa y Calopogonium mucunoides. El estudio se realiz en un suelo franco arenoso clasificado como Ferric Lixisol. Se obtuvo un incremento en la biomasa microbiana del 250% durante los primeros 4 das de aplicados los abonos verdes, en comparacin con el testigo; que fue explicado como un proceso inicial de inmovilizacin del carbono por parte de los microorganismos. El tratamiento donde se us la Mucuna pruriens, mostr el segundo incremento en la biomasa microbiana seguido de la Crotalaria juncea, sin embargo los valores en la biomasa microbiana en los tratamientos con abono verde se redujeron a partir del quinto da hasta el da 66, en casi el 80%; describiendo un proceso de mineralizacin.

(Jackson, 2000), obtuvo resultados similares, en el incremento del C- biomasa microbiana despus de incorporar al suelo residuos de Phacelia tanacetifolia como abono verde, en un suelo Typic Argixeroll de California USA. Los valores del C-biomasa microbiana, se incrementaron notablemente durante las dos primeras semanas de incorporar el abono verde hasta lograr un pico mximo de 135 gC.m-2 a una profundidad de (0-30 cm). Sin embargo, estos niveles presentaron una

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reduccin sustancial, hasta equilibrarse a los 60 das aproximadamente, en 50 gC.m-2.

3.6.3 FISICAS

3.6.3.1 Hmedad del suelo

La cantidad de agua que posee el suelo es una de sus caractersticas ms especficas y est determinada fundamentalmente, por su textura, su contenido de materia orgnica, la composicin de sus fracciones mineral y orgnica y el arreglo que presente el medio fsico edfico, por el aporte que se le haga natural (lluvia) o artificialmente (riego) de ella, as como por el consumo causado por la evapotranspiracin. (Jaramillo, 2002).

Una de las ventajas del uso de coberturas vegetales en la produccin de cultivos, reside en la conservacin de la hmedad del suelo. Esta proviene de la menor evaporacin frente a la labranza tradicional. El mayor contenido de agua en el suelo con cobertura queda disponible para la transpiracin de las plantas, aumentando as la eficiencia hidrolgica de las mismas. Estos efectos varan directamente relacionados con el flujo de vapor del agua, el cul se ve reducido con el incremento de la cobertura vegetal en los sistemas de labranza mnima. (Phillips et al, 1986).

(Len et al, 1998), estudiaron el efecto de Mucuna pruriens como cultivo de cobertura en la agricultura chol del valle del Tulipa, en Chiapas Mxico. El establecimiento de la cobertura obtuvo un incremento del 20% en el contenido de agua aprovechable del suelo, en comparacin con el testigo. Este incremento en el contenido de agua aprovechable, tuvo una alta correlacin con el contenido de materia orgnica, el cul present un incremento similar.

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(Williams et al, 2004), encontraron resultados similares cuando usaron una cobertura de Centeno (Secale cereale) en un cultivo de soya, en un suelo Typic Endoaquults de USA. El incremento en el contenido de hmedad volumtrica del suelo fue de 21% (8 cm3.cm-3) en el suelo con la cobertura, comparado con el suelo testigo.

3.6.3.2 Prdidas de suelo

La erosin, segn (Anaya et al, 1977) citado por (Rivera, 2007), se define como el proceso fsico que consiste en el desprendimiento y arrastre de los materiales del suelo por los agentes del intemperismo. (Ellison, 1947), citado por (Hudson, 1982), define la erosin como el proceso de separacin, transporte y depsito de los materiales del suelo por los agentes causantes, tales como la lluvia, el viento y el hombre.

Segn la ecuacin universal de prdida de suelo (EUPS) planteada por (Wischmeier y Smith, 1978), los principales factores que intervienen en los procesos erosivos del suelo, son: La longitud y gradiente de la pendiente, la erosividad de la zona, la erodabilidad del suelo, el tipo de cultivo y las prcticas de conservacin.

La tabla 3, muestra el efecto de las caractersticas geomorfolgicas del suelo, sobre la erosin del suelo en cultivos de Chinchin Colombia.

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Tabla 3. Efecto de algunas caractersticas del suelo sobre la erosin hdrica de un suelo de cultivos en Chinchin (Colombia); resultados promedios de 8 aos; precipitacin promedia anual de 2701 mm. Fuente: Federecaf, 1975.

Efecto del gradiente Efecto de la longitud Gradiente (%) Perdida de suelo (Mg.ha-1) Longitud (m) Prdida de suelo (Mg.ha-1)

23 119 5 152 43 327 10 207 20 306

La cobertura vegetal del suelo, logra un efecto reductor en las prdidas de suelo por erosin. La tabla 4, muestra como el incremento en la cobertura vegetal del suelo, permite una reduccin paulatina de las perdidas de suelo.

Tabla 4. Efectos de la cobertura vegetal sobre la erosin de un suelo con una pendiente del 15%. Fuente: (Meyer, Wischmeier and Foster, 1970).

Cobertura vegetal (Mg.ha-1) Perdidas de suelo por erosin (Mg.ha-1.ao-1) 0 62.3

1.12 19.4 2.24 11.5

4.48 2.5 8.96 1.5

(Blanchart et al, 2006), en estudios donde se us una cobertura de Mucuna pruriens intercalada con una plantacin de maz (Zea mays); encontraron unas perdidas en el suelo con cobertura de 2.9 Mg.ha-1.ao-1; reduciendo dichas prdidas en 91% (31.1 Mg.ha-1.ao-1) y 69% (6.4 Mg.ha-1.ao-1), con respecto a los suelos con labranza tradicional sin fertilizacin y labranza tradicional con fertilizacin mineral. Estas diferencias indican los beneficios del uso de la especie sobre la conservacin del recurso suelo.

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3.7 EFECTOS DE Mucuna pruriens SOBRE EL CULTIVO DE MAZ (Zea mays)

3.7.1 Control de arvenses

Las arvenses, son especies vegetales que invaden los cultivos y prados artificiales. Estas especies han sido consideradas como un obstculo al desarrollo de una agricultura sostenible (Rivera, 2007). Los factores de competencia entre las arvenses y los cultivos, principalmente por luz y nutrientes; afectan los rendimientos esperados por los agricultores.

La prctica de sembrar especies leguminosas en los cultivos de granos puede contribuir en gran medida a controlar las arvenses. En Honduras y otras partes de Centroamrica, esta dando resultados muy prometedores el uso de Mucuna pruriens cuando se siembra asociado con los cultivos tradicionales de maz (Zea mays) y sorgo (Sorghum bicolor) (Flores, 1991).

(Lawson et al, 2007), evaluaron algunos beneficios del uso de las coberturas de Mucuna pruriens y Cannavalia ensiformis, sobre un cultivo de maz (Zea mays); en un suelo Plintic Acrisol del norte de Ghana. Se obtuvo entre otros resultados, una supresin mxima de 74.4% y 72.9%, en el contenido de arvenses en los tratamientos con Mucuna pruriens y Cannavalia ensiformis, respectivamente. Las especies de arvenses ms reducidas con las coberturas fueron: Cynodon dactylon, Brachiaria lata, Pennisetun polystachion; y la especie ms dominante durante el experimento fue Paspalum scrobiculatum.

(Yuncosa et al, 2006), evaluaron cinco leguminosas: Mucuna pruriens, Stizolobium aterrimum, Vigna unvellab, Crotalaria juncea y Vigna unguiculata; como coberturas vegetales y su efecto sobre la vegetacin espontnea, en un suelo del Estado de Trujillo Venezuela. La Mucuna pruriens, obtuvo la mayor interferencia sobre las

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arvenses del suelo, seguida de Stizolobium aterrimum, Vigna unguiculata, Vigna unvellab y Crotalaria juncea.

3.7.2 Rendimiento de maz

Muchos estudios se han enfocado hacia los efectos de la Mucuna pruriens, sobre los componentes de rendimiento en el cultivo de maz (Zea mays). Estos efectos se basan en las bondades del uso de la leguminosa como cobertura vegetal, mulch o abono verde; sobre algunas propiedades del suelo y los cultivos, como por ejemplo la fijacin de Nitrgeno atmosfrico al suelo, el incremento en la materia orgnica del suelo, el incremento en el contenido de agua aprovechable en el suelo, la supresin de arvenses, entre otras.

(Nsiah et al, 2007), evaluaron el efecto sobre el rendimiento en grano seco de maz, de las coberturas Mucuna pruriens y Cowpea, complementadas con fertilizacin mineral. Los estudios se realizaron en suelos clasificados como Lixisoles de una zona de transicin entre bosque y sabana, de Ghana. Se obtuvo los mejores rendimientos en grano seco de maz con el establecimiento de la cobertura de Mucuna pruriens, con valores de 2.9 Mg.ha-1 y 4.2 Mg.ha-1 para los tratamientos con 0 y 60 kgN.ha-1 respectivamente.

(Kamidi et al., 1998), estimaron el efecto el uso de varias especies de leguminosas como abono verde complementadas con fertilizacin de sntesis qumica, sobre el rendimiento de maz (Zea mays); en un suelo de Kenya. Los rendimientos mximos, se obtuvieron en las parcelas donde se us el abono verde de Mucuna pruriens con 7.2 Mg.ha-1 los cules superaron en 50% (2.4 Mg.ha-1), a los obtenidos en las parcelas donde nicamente se us el fertilizante de sntesis qumica (30 kg P2O5.ha-1 + 30 kg N.ha-1).

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(Robertson et al, 2005), evaluaron el efecto de Mucuna pruriens como abono verde, complementada con fertilizacin mineral; sobre los rendimientos del maz (Zea mays), en cinco localidades de Malawi. Los mayores rendimientos en grano seco de maz, se obtuvieron en el establecimiento del abono verde ms un complemento de fertilizacin de 69 kg N.ha-1 con 6.4 Mg.ha-1, la cul fue 30% (1.5 Mg.ha-1) mayor, que en las parcelas donde se estableci el abono verde sin ninguna fertilizacin adicional.

(Blanchart et al, 2006), estimaron el efecto de la cobertura de Mucuna pruriens sobre los rendimientos del cultivo de maz, en Benin frica. Se obtuvieron unos rendimientos de 3.5 Mg.ha-1, 2.5 Mg.ha-1 y 0.2 Mg.ha-1 de grano seco; en los tratamientos donde se uso la cobertura, labranza tradicional ms fertilizacin NPK y el testigo, respectivamente.

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4. METODOLOGA

4.1 LOCALIZACIN:

El presente estudio se realiz en un suelo perteneciente a la parte alta de la cuenca hidrogrfica del ro Agua clara, en zona rural del municipio de Palmira, Valle del Cauca, ubicado a 1350 m.s.n.m., con una temperatura ambiental promedia de 230C y 70% de hmedad relativa.

4.2 SUELO:

El suelo predominante es del orden Alfisol (Typic Haplustalf), segn (IGAC, CVC; 2004), presenta un epipedn mbrico que descansa sobre un endopedn Kndico con predominio de arcillas 1:1. La saturacin de bases es mayor del 50%, el rgimen de hmedad es stico influenciado por una precipitacin media anual de 1200 mm. La textura del suelo dentro de sus primeros 20 cm es franco arenosa y contiene fragmentos de grava fina. Presenta una pendiente del 30% clasificada como escarpada.

El suelo proviene de un descanso en barbecho por ms de 10 aos, el cul se intervino mediante una roza a machete, evitando disturbar la superficie del suelo. Posteriormente, se realiz una limpieza manual de los residuos vegetales, con el fin de establecer las parcelas experimentales.

4.3 DISEO EXPERIMENTAL:

Se empleo un diseo en bloques completos al azar (BCAA) con tres repeticiones, donde los arreglos de los bloques se establecieron en sentido perpendicular a la pendiente. El tamao de la parcela experimental fue de 20 m2, el cul se tom con

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base al nmero de plantas de maz (15) necesarias para estimar el componente de rendimiento, teniendo en cuenta la densidad de siembra y el efecto de bordes.

Se asignaron 7 tratamientos a las unidades experimentales en cada bloque, para un total de 21 parcelas con un rea experimental de 420 m2.

Los tratamientos fueron seleccionados con base al uso del cultivo de cobertura Mucuna pruriens (abono verde y cobertura muerta), y al tipo de enmienda empleada para el cultivo de maz (fertilizante de sntesis qumica y abono orgnico compostado).

La figura 2, presenta la descripcin de los tratamientos y su distribucin en los bloques experimentales:

B1 T7 T6 T1 T3 T4 T5 T2 B2 T2 T1 T7 T6 T5 T4 T3 B3 T3 T2 T5 T1 T7 T6 T4 Figura 2. Descripcin de los tratamientos. B1, B2 y B3; son los bloques experimentales.

T1: Testigo (Sin Mucuna pruriens y sin fertilizar) T2: AVSF (Abono verde sin fertilizar) T3: AVO (Abono verde ms abono orgnico compostado) T4: AVQ (Abono verde ms fertilizante de sntesis qumica) T5: AVOQ (Abono verde ms abono orgnico compostado complementado con fertilizante de sntesis qumica) T6: CMSF (Cobertura muerta sin fertilizar) T7: CMOQ (Cobertura muerta ms abono orgnico compostado complementado con fertilizante de sntesis qumica)

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El establecimiento del cultivo de Mucuna pruriens en las parcelas experimentales se realiz utilizando 70 kg.ha-1 de semilla, se incorpor como abono verde y/ como cobertura muerta a los 80 d.d.s (das despus de sembrado).

La incorporacin del abono verde se realiz con machete, a una profundidad de 5 cm; evitando disturbar el suelo. La cobertura muerta se obtuvo despus de la aplicacin del herbicida glifosato (N-fosfonometilglicina), en dosis comercial.

Despus de 20 das de establecida la cobertura muerta e incorporar el abono verde, se realiz la siembra del cultivo de maz (Zea mays) variedad ICA 305. La densidad de siembra utilizada fue 40.000 plantas.ha-1.

El abonamiento se realiz en dos etapas del cultivo de maz: a los 10 d.d.s y a los 30 d.d.s., fraccionando las dosis en 50%. Las cantidades de abono utilizadas, fueron establecidas con base su aporte de Nitrgeno, Fsforo y Potasio; frente a los requerimientos nutricionales del maz. El abono orgnico utilizado fue compost tipo bocachi (ver caractersticas en anexo), el cul se empleo en el tratamiento T3 en dosis de 5Mg.ha-1. El fertilizante de sntesis qumica utilizado fue NPK 10-30-10, el cul se aplic al tratamiento T4 en dosis de 250 kg.ha-1. En los tratamientos T5 y T7, se utiliz una enmienda conformada por 2.5 Mg.ha-1 de compost tipo bocachi complementada con 125 kg.ha-1 del fertilizante de sntesis qumica NPK 10-30-10.

4.4 DESCRIPCIN DE LOS MUESTREOS 4.4.1 Suelo

Los muestreos de suelo se realizaron a una profundidad de (0-10 cm), durante cinco etapas del experimento, como lo muestra la tabla 5.

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Tabla 5. Descripcin de los periodos de muestreo del suelo y las variables estimadas.

Muestreo Das Etapa Variables estimadas

1 0 Intervencin del barbecho

Qumicas: pH, COT, P, K, Ca, Mg, Al, Na, CIC, S, B, Fe, Mn, Cu, Zn. Fsicas: Da, Dr, Estabilidad estructural. Biolgicas: Actividad biolgica y C-Biomasa microbiana.

2 65 Prefloracin Mucuna pruriens Qumicas: N total, N-NO3, N-NH4, N mineralizable. Prdida de suelo

3 130 30 d.d.s Maz Fsica: Humedad volumtrica 4 170 70 d.d.s Maz Fsica: Humedad volumtrica

5 220 Cosecha de Maz Qumicas: N total, N-NO3, N-NH4, N mineralizable, COT.

Biolgicas: Actividad biolgica y C-Biomasa microbiana. Prdida de suelo

4.4.2 Cultivo de maz (Zea mays)

Las variables de respuesta, en el cultivo de maz; se realizaron as:

Tabla 6. Descripcin de los periodos de muestreo de algunas variables del cultivo de maz.

Muestreo Das Etapa Variables estimadas 1 130 Prefloracin del Maz rea foliar 2 150 Floracin del Maz Contenido de arvenses 3 170 Llenado de grano rea Foliar 4 220 Cosecha de Maz Grano seco de Maz

4.5 PRUEBAS DE LABORATORIO

4.5.1 Caracterizacin Qumica

El pH del suelo se determin en agua destilada con un electrodo conductimetro (Suelo: agua, relacin 1:1), El contenido de carbono orgnico total se determin por el mtodo de Walkley Black, citado por (Jaramillo, 2002) oxidando el carbono orgnico de las muestras de suelo con K2Cr2O7 en cido sulfrico (96%), por 30 minutos y estimando por titulacin la cantidad de Cr+3 formado. El contenido de

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Fsforo se determin por el mtodo de Bray II, citado por (Tiessen et al, 2006), las bases de cambio Ca, K, Na, Mg, Al; as como la CIC, se determinaron por el mtodo de (Lavkulich, 1981) en extracto de saturacin con acetato de amonio.

Los elementos S, B, Fe, Mn, Cu y Zn; se determinaron por el mtodo de extraccin con Hidroxilamina cida, citado por (Ross et al, 1985) y posterior lectura con espectrofotmetro. El N total se determin por espectrometra mediante mtodo Kjeldahl citado por (Radojevic et al, 2002); NO3 y NH4, se determinaron por extraccin KCl 1M y posterior lectura en espectrofotmetro.

El Nitrgeno Mineralizable, se estim mediante el mtodo de incubacin anaerbica descrito por (Gianello and Bremner, 1986) donde se determina la cantidad de NH4 por espectrometra antes y despus, de una incubacin anaerbica de 20g de suelo con contenido de humedad cercano a capacidad de campo, en tubos de ensayo sellados y encubados a una temperatura de 37C, durante 14 das; siendo el diferencial del contenido de NH4 antes y despus de la incubacin, el N que pas desde su estado orgnico a inorgnico por accin microbiana.

4.5.2 Caracterizacin Fsica

La textura del suelo se determin por el mtodo de la Pipeta de Robinsons (SSWE, 1982). La densidad aparente se determin por el mtodo del cilindro biselado, citado por (Jaramillo, 2002). La densidad real se estim mediante el mtodo del picnmetro descrito por (Montenegro y Malagn, 1990). La estabilidad estructural se determin mediante el mtodo de Yoder descrito por (Gonzlez, 1987).

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4.5.3 Caracterizacin Biolgica

4.5.3.1 Actividad biolgica

La actividad biolgica del suelo, se estim mediante respirometra (C-CO2) a travs del mtodo de campo propuesto por (Anderson, 1982), en donde el CO2 desprendido por unidad de tiempo, es atrapado por una disolucin alcalina, mediante los siguientes pasos:

Se adicionaron 30 mL de una disolucin de NaOH 0.2M, en un recipiente de vidrio.

Se coloc el recipiente sobre el suelo en campo y posteriormente se cubre con una cmara de respiracin presionando los bordes hasta ser introducidos en el suelo unos 2 cm.

Se dej el sistema por 24 horas. Se establecieron tres sistemas idnticos en laboratorio como testigos, sobre

una superficie inerte. Se adicionan dos gotas de BaCl2 al 10%, para precipitar el CO2 como

BaCO3. Se adicionan dos gotas de Fenolftaleina al 1% en solucin alcohlica. Se titularon las muestras con HCl 0.2M, para estimar la cantidad de CO2

que no reaccion. La cantidad de carbono que emiti el suelo en forma de CO2 se estim

mediante la ecuacin:

Donde: HCl muestra: ml de HCl utilizados para titular la muestra HCL testigo: ml de HCl utilizados para titular testigos

( )( )( ) ( )[ ] diarr MmuestraHClmltestigoHClmldiaha COCkg = 21222

2

**

10*6*. pipi

28

M: Molaridad NaOH y HCl 6: peso miliequivalente de crbono = 6mg/meq r1: radio de la boca del recipiente de vidrio (cm) r2.radio de la boca de la cmara de respiracin (cm)

4.5.3.2 C-Biomasa microbiana

La biomasa microbiana con base al crbono, se estim mediante el mtodo de fumigacin extraccin, propuesto por (Vance et al, 1987); donde las muestras de suelo se expusieron a una atmsfera de cloroformo libre de etanol, destruyendo las membranas celulares de los microorganismos presentes para la posterior determinacin del contenido de carbono, a partir de los siguientes pasos:

Se coloc en recipientes 20 gramos de suelo por triplicado (muestras fumigadas).

Las muestras de suelo, se dejaron en un desecador junto con 2 recipientes: uno con 20 mL de cloroformo libre de etanol, y otro con 20 mL de agua, por espacio de 24 horas en oscuridad y a temperatura ambiente.

Se succion el aire hasta percibir olor a cloroformo. Se coloc 20 gramos de suelo en otros 3 recipientes (muestras controles-

sin fumigar) Se agreg 50 ml de K2SO4

0.5M a cada recipiente Se agit durante 30 minutos Se dej decantar durante 30 minutos Se filtr en papel filtro (Whatman No 42) Por cada muestra se pasaron 8 mL del extracto a un erlenmeyer de 250 ml

y se realiz el blanco correspondiente a 8 mL por triplicado del extractante (K2SO4

0.5M). Se agregaron 2 mL de K2Cr2O7

0.066M ms 10 ml de H2SO4

concentrado ms 5 ml de H3PO4 concentrado.

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Se colocaron sobre una placa caliente por cinco minutos Al enfriar se diluy en 80 ml de agua destilada Se agregaron tres gotas de indicador difenilamina Se titul con sulfato ferroso amoniacal 0.033N

El C- biomasa microbiana del suelo, se calcul mediante la siguiente ecuacin:

2

611

.

10..003,0..)(.

VPVNLBggC =

Donde: B = lectura en blanco L = lectura de las muestras N = normalidad del sulfato ferroso amoniacal V1

= volumen del extracto V2= volumen titulado del extracto P = peso seco de la muestra

Posteriormente se hall la diferencia entre el carbono contenido del suelo fumigado contra el carbono del suelo no fumigado, as:

33.0..

11snfsf ggCggCBM

=

Donde: gC.g-1sf

= microgramos de carbono de suelo fumigado gC.g-1snf

= microgramos de carbono de suelo no fumigado

0.33= Factor de eficiencia de extraccin del carbono presente en la biomasa microbiana, propuesto por (Wu and Joergensen, 1990).

4.5.4 Prdidas de suelo

Las prdidas de suelo por erosin, se estimaron mediante el uso del mtodo de parcelas de erosin tipo estaca citado por (Gmez, 1996; Echeverry et al, 1990, Manco y Parra, 1997). En ste mtodo, las prdidas de suelo por accin del viento

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la lluvia; se determinan como una altura lmina, que en funcin de una unidad de rea (ha), se convierte en un volumen de materiales. Con ese volumen y su densidad aparente, se puede estimar el peso del material potencialmente perdido y/o depositado.

Se usaron estacas de 80 cm de largo, marcadas milimtricamente con cinta mtrica; las cules se establecieron en nodos de 1m2 en todas las parcelas experimentales.

Se tomaron datos del nivel del terreno durante 20 semanas, para hallar finalmente un diferencial de altura promedio en todos los tratamientos (H). La densidad aparente del suelo se estim mediante el mtodo del ncleo, citado por (Jaramillo, 2002).

Las prdidas de suelo en Mg.ha-1.ao.-1; se hallaron mediante la siguiente frmula:

E = H . 1000m2 . Da . 2,6 Donde: H: Diferencial promedio de altura de suelo degradado, estimado en las estacas de erosin, en m. 1000m2: Valor de una ha. Da: Densidad aparente del suelo en Mg.m-3, estimada mediante el mtodo del ncleo. 2,6: Factor de conversin de 20 semanas a un ao.

4.5.5 Humedad del suelo

El contenido de hmedad del suelo en ml.ml-1, se estim mediante TDR (Tesaprobe); en dos etapas del cultivo de maz, donde la precipitacin fue baja y

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alta. Para ello se usaron tres pluvimetros dentro del rea experimental, como referencia de la poca de lluvia.

La sonda fue enterrada de 0-5 cm, en puntos concntricos dentro de un rea de 0.25 m2 para el mismo sitio de muestreo en cada tratamiento, con el fin de reducir los errores de medicin.

4.6 Variables del cultivo de maz

4.6.1 rea foliar

Para la determinacin de rea foliar de maz (Zea mays), se tomaron diez plantas por parcela eliminando los bordes y se midi largo y ancho de todas las hojas de cada planta; multiplicando largo x ancho x 0,75 (Montgomery, 1911) para determinar rea foliar por hoja, lo que permiti obtener el rea foliar total por planta, en cada tratamiento.

4.6.2 Arvenses asociadas al cultivo

En la determinacin de la cantidad de arvenses asociadas al cultivo de maz (Zea mays), se us la metodologa empleada por (Len et al, 1998); se estableci un recuadro de (25cm x 25 cm); que se dispone sobre la superficie del suelo para extraer de esa rea la biomasa vegetal de las arvenses asociadas. Se llev a la estufa a 70oC durante 48 horas, para finalmente hallar los valores de materia seca por hectrea, en cada uno de los tratamientos.

4.6.3 Grano seco de maz

Para la estimacin del peso de grano seco de maz, se muestrearon 15 plantas por tratamiento a los 120 d.d.s, se cosecharon las mazorcas, desgranndolas para

32

estimar el peso del grano seco y el contenido de hmedad gravimtrica inicial. Se realiz una conversin matemtica entre el contenido de hmedad inicial del grano y una humedad de 14% con la que se expresa generalmente los rendimientos de los granos.

4.7 Anlisis de Resultados

A los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio, se les realiz anlisis estadstico usando el programa SAS versin 9.0; de ANOVA (P

33

5. RESULTADOS Y DISCUSIN

5.1 Caracterizacin inicial del suelo

5.1.1 Qumica

La tabla 7, muestra la caracterizacin qumica inicial del suelo despus de la intervencin del barbecho. El suelo presenta un pH ligeramente cido (6.0), una saturacin de bases mayor del 50%, una CIC bastante alta (50.2 cmol.kg-1) la cul est directamente relacionada con un buen contenido de materia orgnica inicial (7.6%).

Los contenidos de Al y K, son bajos; el Ca y Mg poseen unos valores aceptables para ste tipo de suelos. El contenido de P es muy bajo, al igual que el contenido de Cu, Fe y Zn. El contenido de S es medio, los contenidos de Mn y B, son bastante altos. Lo anterior indica que el suelo tiene buenas condiciones de retencin de bases, sin embargo existe una deficiencia nutricional de P y K.

Tabla 7. Caracterizacin qumica inicial del suelo. Fuente: Laboratorio de Servicios analticos del CIAT Palmira.

pH K Ca Mg Al Na CIC MO P S B Fe Mn Cu Zn

6,0

----------------------cmol.kg-1------------------------

g.kg-1 --------------------------mg.kg-1-------------------------------- 0,3 26,1 23,3 0,1 0,0 50,2 76,0 3,5 63,7 0,8 3,2 43,9 0,3 0,9

5.1.2 Fsica

La tabla 8, muestra la caracterizacin fsica inicial del suelo, despus de la intervencin del barbecho. El suelo presenta una densidad aparente alta (1.65 g.cm-3), perteneciente a una clase textural franco arenosa; indicando el predominio

34

de minerales inertes. El tamao de agregados predominante (>2mm); expresa un ndice de estabilidad estructural de 0.84, lo que indica una alta inestabilidad y susceptibilidad a los procesos erosivos.

Tabla 8. Caracterizacin fsica inicial del suelo. Fuente: Laboratorio de fsica de suelos UNAL Palmira.

Densidad real (g.cm-3) 2.31 Densidad aparente (g.cm-3) 1.65 Porosidad total (%) 28.6 Limo (%) 22.7 Arcilla (%) 15.7 Arena (%) 61.6 Clase textural FA Agregados > (2mm) 38.04 Agregados (0.84 - 2 mm) 28.98 Agregados (0.84 - 0.5 mm) 13.16 Agregados (0.5 - 0.25 mm) 3.16 Agregados < 0.25 mm 16.68 ndice de estabilidad estructural 0.84

5.2 Variables de Respuesta

5.2.1 Nitrgeno total

En la figura 3, se presenta el contenido del Nitrgeno total del suelo de 0-10 cm, en (mg.kg-1), durante dos etapas del experimento: A los 65 d.d.s la Mucuna p. y 5 das despus de la cosecha del maz.

El establecimiento de la Mucuna pruriens logr incrementar el contenido de nitrgeno total del suelo entre 31% y 71% en comparacin con el testigo, mostrando los beneficios de esta especie como aportadora de nitrgeno.

35

La parcela testigo, present la mayor reduccin del contenido de nitrgeno total del suelo despus de la cosecha del maz con un 35% (510 mg.kg-1) el cul fue significativo.

El establecimiento de abono verde y la cobertura muerta, logran mantener el contenido de nitrgeno total del suelo despus de la cosecha de maz en un 99% y 98% respectivamente, indicando una menor variacin en los resultados con respecto a su valor inicial; y un uso ms eficiente del nitrgeno.

El uso del compost como complemento del abono verde, increment el contenido de nitrgeno total del suelo despus de la cosecha de maz en un 27% (612 mg.kg-1) el cul fue significativo, en comparacin con el testigo. Lo anterior indica un efecto de retencin del material orgnico adicionado sobre el nitrgeno obtenido con la adicin del abono verde.

Con la adicin de fertilizante de sntesis qumica al abono verde, se logra un incremento del 6% (139 mg.kg-1) en el contenido del nitrgeno total del suelo despus de la cosecha de maz, sin embargo este incremento no fue significativo en comparacin con el testigo.

Las parcelas donde se us el compost complementado con fertilizante de sntesis qumica, tuvieron un incremento en el contenido de nitrgeno total del suelo despus de la cosecha de maz de 31% y 23% en el abono verde y la cobertura muerta respectivamente; siendo significativo nicamente este incremento en el abono verde, comparado con el testigo.

Lo anterior permite afirmar que existi una residualidad de nitrgeno en el suelo, despus de usar el abono verde complementado con compost y la combinacin de compost ms fertilizante de sntesis qumica, resultados similares a los encontrados por (Kaizzi et al, 2006).

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Figura 3. Contenido de nitrgeno total del suelo de 0 a 10 cm, en (mg.kg-1), durante dos etapas del experimento: A los 65 d.d.s. la Mucuna pruriens y 5 das despus de la cosecha del maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

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La adicin de compost al abono verde increment el aporte de nitrgeno inorgnico en 62% (57 kg.ha-1), sin embargo este incremento no fue significativo. El uso del fertilizante de sntesis qumica en el abono verde increment el aporte del nitrgeno inorgnico en un 85% (78 kg.ha-1), el cul no difiri de manera significativa, con respecto al abono verde.

El uso del compost complementado con el fertilizante de sntesis qumica, tuvo un aporte adicional de nitrgeno inorgnico al cultivo de maz con respecto al testigo de 130 kg.ha-1 y 201 kg.ha-1 en el abono verde y la cobertura respectivamente; siendo ste ltimo estadsticamente significativo.

Sin embargo, el aporte de nitrgeno inorgnico al cultivo de maz, en las parcelas con el compost complementado con el fertilizante de sntesis qumica en la cobertura; no difiri estadsticamente (1%) con el tratamiento donde se us la cobertura sin fertilizar, indicando una posible prdida del Nitrgeno inorgnico (NO3 +NH4) adicionado, por volatilizacin o escurrimiento debido a su alta solubilidad y el tipo de suelos.

En general, se observ que existieron diferencias significativas entre el tratamiento testigo y los dems tratamientos; destacando un mayor aporte de nitrgeno inorgnico en los tratamientos donde se us la cobertura muerta comparados con aquellos donde se us el abono verde. Estos aportes de Nitrgeno inorgnico donde se us la Mucuna pruriens, fluctuaron entre 57 y 199 kg.ha-1; datos similares a los encontrados por (Kaizzi et al, 2006), (Ojiem et al, 2007) y (Buckles et al, 1998), y pueden explicarse en parte, por una mayor proteccin del suelo frente a las lluvias, evitando las prdidas de nitrgeno inorgnico.

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Figura 4. Contenido de Nitrgeno inorgnico (NO3+NH4) del suelo de 0 - 10 cm en kg.ha-1. Durante dos etapas: A los 65 d.d.s la Mucuna pruriens y 5 das despus de la cosecha de maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

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nitrgeno orgnico por parte de la Mucuna pruriens al suelo, bien sea como biomasa o como exudado radical.

Se present en todos los tratamientos, una reduccin del contenido de Nitrgeno mineralizable entre los dos periodos evaluados, la cul no present diferencias estadsticamente significativas. Sin embargo, las tendencias muestran que el tratamiento testigo presenta la menor reduccin, del orden 55 mg.kg-1 de suelo, que fue proporcional al contenido de materia orgnica lbil.

Las parcelas donde se us el abono verde, presentaron una reduccin del nitrgeno mineralizable de 103 mg.kg-1 de suelo. La adicin de fertilizante de sntesis qumica en el abono verde, amortiz la reduccin del nitrgeno mineralizable en un 7% (8 mg.kg-1 de suelo). El uso del compost en el abono verde, amortiz esa reduccin en un 16% (17 mg.kg-1 de suelo), lo que indica un mayor tiempo de permanencia del nitrgeno orgnico en el suelo.

El uso de la cobertura muerta, presenta inicialmente una tasa de mineralizacin del nitrgeno del 54% (30 mg.kg-1) mayor que el testigo; estos valores son inferiores a los hallados por (Baijukya et al, 2006).

La cobertura muerta, tuvo un 18% menos de reduccin del nitrgeno mineralizable despus de la cosecha de maz, en comparacin con el abono verde; posiblemente debida a la menor incorporacin de biomasa al suelo; factor que limitara el contacto del material vegetal con los organismos del suelo.

Las parcelas donde se us el compost complementado con fertilizante de sntesis qumica, tuvieron una reduccin del nitrgeno mineralizable entre los dos periodos de muestreo de 85 mg.kg-1 de suelo y 68 mg.kg-1 de suelo, para la cobertura muerta y el abono verde respectivamente. Esto indica una leve tendencia del

40

abono verde sobre la cobertura muerta de mantener las reservas de nitrgeno orgnico en el suelo, cuando se usa un complemento de fertilizacin.

Estas cifras permiten concluir, que el uso del abono verde con compost ms fertilizante de sntesis qumica, permite racionalizar el nitrgeno orgnico aportado por la Mucuna pruriens al suelo, favoreciendo la nutricin de los prximos cultivos.

Figura 5. Contenidos de Nitrgeno mineralizable del suelo 0-10 cm, en (mg.kg-1), durante dos etapas: A los 65 d.d.s la Mucuna pruriens y 5 das despus de la cosecha de maz. Los valores indican la diferencia entre las dos etapas. Duncan (P

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Figura 6. Contenidos de carbono orgnico del suelo de 0 - 10 cm, en (g.kg-1) antes de iniciado el experimento y despus de cosechado el maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

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reduccin fue significativamente ms baja que en el testigo; pero no difiri estadsticamente con la reduccin presentada por el abono verde.

El uso de compost complementado con fertilizante de sntesis qumica logr incrementar de forma significativa, el contenido final de carbono orgnico del suelo en un 6% (3 g.kg-1) y 9% (3 g.kg-1) en comparacin con su valor inicial, en los tratamientos con abono verde y cobertura, respectivamente.

Las ganancias de carbono orgnico en el suelo, en los tratamientos donde se uso el compost, indican el gran aporte de carbono de esta fuente de abonamiento; factor que va en direccin favorable a los procesos de conservacin del recurso, gracias al incremento ostensible del contenido de materia orgnica; resultados similares a los obtenidos por (Blanchart et al, 2006) y (Carneiro et al, 2006).

El testigo, indica que el contenido de carbono orgnico del suelo presenta una alta dinmica de prdidas, que pude estar relacionada con los procesos degradativos causados principalmente, por la considerable longitud y gradiente de la pendiente, el bajo aporte de materia orgnica fresca, la baja cobertura del suelo que impida el desprendimiento de las partculas por accin de las gotas de lluvia y la escorrenta; as como un aprovechamiento del contenido inicial de carbono por los organismos del suelo en sus procesos metablicos.

Existi una mayor tendencia hacia las prdidas de carbono orgnico, en el tratamiento donde se us el abono verde sin fertilizar que en el tratamiento donde se us la cobertura muerta sin fertilizar, posiblemente por el efecto mecnico de la cobertura que reduce las prdidas por lixiviacin.

43

5.2.5 Actividad Biolgica

La actividad biolgica del suelo estimada mediante respirometra, present un incremento en todos los tratamientos; sin embargo estos incrementos no fueron significativos.

La figura 7, presenta la tasa de respiracin del suelo, antes de realizado el ensayo y despus de cosechado el maz. La adicin de fertilizante de sntesis qumica al abono verde, logr el mayor incremento en la tasa de respiracin al finalizar el experimento con 136% (8 kg CO2.ha-1.d-1), el cul fue 155% (5 kg CO2.ha-1.d-1) mayor que el incremento en el abono verde sin fertilizar. Lo anterior puede deberse al efecto adicional de los nutrientes aportados por el fertilizante, sobre el incremento en las poblaciones de organismos edficos y al mayor desarrollo de races y actividad rizosfrica en el cultivo de maz.

El uso de la cobertura muerta logr un incremento en la tasa de respiracin del suelo de 29% (1,1 kg CO2.ha-1.d-1) y 56% (1,7 kg CO2.ha-1.d-1) comparado con el testigo y el abono verde, respectivamente.

Las parcelas donde se us el compost complementado con fertilizante de sntesis, lograron un mayor incremento en la tasa de respiracin del suelo con la cobertura, siendo 46% (1,7 kg CO2.ha-1.d-1) ms alta, que cuando se us en el abono verde.

El uso de compost en el abono verde, increment la tasa de respiracin del suelo en un 32% (1 kg CO2.ha-1.d-1) comparado con el abono verde sin fertilizacin; lo que pudo deberse a la adicin de microorganismos al suelo con el abono orgnico.

Lo anterior permite concluir que el uso de la Mucuna pruriens complementada con fertilizacin, incrementa la actividad biolgica del suelo considerablemente; posiblemente debida al aumento de nutrientes disponibles para los diversos

44

organismos edficos y al mayor desarrollo de races en el cultivo de maz. Estos resultados son similares a los obtenidos por (Blanchart et al, 2006) y (Tejada et al, 2007).

Figura 7. Actividad biolgica del suelo por respirometra en (kg CO2.ha-1.d-1) antes de iniciado el ensayo y despus de cosechado el maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

45

Figura 8. C- Biomasa microbiana del suelo en g C.g-1, antes de iniciado el ensayo y despus de cosechado el maz. Los valores indican la diferencia entre los dos periodos. Duncan (P

46

Es posible que las poblaciones de microorganismos edficos se redujeran, una vez se terminaron las reservas de nutrientes, posteriormente a la cosecha de maz; describiendo una cintica de primer orden donde el contenido de nutrientes disponibles es proporcional al tamao de las poblaciones microbianas.

Sin embargo, el uso del abono orgnico, que posee un gran contenido de carbono aprovechable, lo pudieron inmovilizar los microorganismos edficos y crecer as en poblaciones celulares, segn lo descrito por (Anderson y Domsch, 1986, citados por Rojas 2002); para finalmente ser el tratamiento con menores prdidas en el C-Biomasa microbiana.

5.2.7 Prdidas de suelo

La figura 9, presenta las prdidas superficiales de suelo llevadas a un ao. Los valores de prdidas de suelo, no presentaron diferencias estadsticamente significativas entre los tratamientos (P

47

Sin embargo, las tendencias muestran que las mayores prdidas de suelo se obtuvieron en la parcela testigo (10,9 Mg.ha-1.ao-1). Con el uso del abono verde se obtuvo una reduccin en las prdidas de suelo de 4% (0,5 Mg.ha-1.ao-1) frente al testigo.

La parcela donde se adicion el compost al abono verde, present una perdida de suelo de (10 Mg.ha-1.ao-1) con lo que se obtuvo una reduccin de 8% frente al testigo y de 4% frente al abono verde; mostrando una tendencia de conservacin del recurso.

El uso de fertilizante de sntesis qumica en el abono verde, produjo las menores prdidas de suelo, que fueron menores en 33% (3,6 Mg.ha-1.ao-1) frente al testigo y 30% (3,1 Mg.ha-1.ao-1) frente al abono verde. Este efecto pudo deberse a la mayor rea foliar de maz y a su mejor desarrollo radical presentado en ste tratamiento, que pudo interceptar las gotas de lluvia y amarrar mejor el suelo; reduciendo el desprendimiento de las partculas de suelo.

En la parcela donde se us la cobertura, se present una considerable reduccin en las perdidas de suelo de 25% (2,7 Mg.ha-1.ao-1) frente al testigo y 21% (2,2 Mg.ha-1.ao-1) frente al abono verde; lo que pudo deberse al efecto fsico de proteccin por parte de la cobertura, evitando el desprendimiento de las partculas de suelo por accin de las lluvias.

Las parcelas donde se us el compost complementado con fertilizante de sntesis qumica, presentaron un reduccin de las prdidas de suelo con respecto al testigo de 30% (3,3 Mg.ha-1.ao-1) en la cobertura y de 11% (1,1 Mg.ha-1.ao-1) en el abono verde, mostrando una mejor tendencia de proteccin de la cobertura sobre el abono verde.

48

En general, los tratamientos donde se us la cobertura muerta presentaron unas perdidas de suelo 16% menores, a las obtenidas en los tratamientos con abono verde. Estos datos estaran mostrando un efecto positivo de la cobertura muerta sobre el suelo; la cul estara actuando como una barrera protectora, reduciendo las prdidas por impacto de las gotas de lluvia; similar a los resultados obtenidos por (Blanchart el at, 2006) y (Meyer, Wischmeier and Foster, 1970).

De otro lado, los tratamientos donde se uso el abono verde, presentaron en promedio valores ms altos de prdidas, posiblemente debido a que en la actividad de incorporar los residuos vegetales se disturb el suelo, favoreciendo as el desprendimiento y arrastre de las partculas por accin de la escorrenta.

5.2.8 Humedad del suelo

El contenido de hmedad del suelo, estimado en dos pocas del experimento: Alta precipitacin y baja precipitacin; con el fin de comparar dos condiciones de hmedad del suelo. En la figura 10, se presenta las dos pocas de muestreo (semana 18 y 24).

Figura 10. pocas de muestreo del contenido de hmedad del suelo. El muestreo 1 se realiz en la semana 18 (30 d.d.s. maz) con 34 mm.s-1 y el segundo muestreo en la semana 24 (70 d.d.s maz) con 10 mm.s-1.

Mue

stre

o 1

Mues

treo

2

0

10

20

30

40

50

60

70

mm

DE

LL

UVIA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

SEMANAS DE MUESTREO

PRECIPITACIN EN mm.semana-1

49

La figura 11, presenta los contenidos de hmedad volumtrica del suelo en ml.ml-1, durante un periodo seco y hmedo.

Se encontraron diferencias significativas (P

50

La adicin de compost al abono verde, obtuvo un incremento en el contenido de hmedad del suelo de 6%(0,02 ml.ml-1) en el periodo seco y de 8% (0,03 ml.ml-1) en el periodo hmedo, frente al testigo. Lo anterior se pudo deber a una mayor retencin del agua en el suelo por parte de la materia orgnica adicionada con el compost.

El uso del fertilizante de sntesis qumica en el abono verde, logr incrementar los contenidos de humedad del suelo en 15% (0,04 ml.ml-1) en el periodo seco y 15% (0,05 ml.ml-1) en el periodo hmedo, frente al testigo.

La parcela donde se us la cobertura, logr incrementar los contenidos de hmedad del suelo en 6% (0,02 ml.ml-1) en el periodo seco, pero no existi un incremento en el periodo hmedo.

Las parcelas donde se us el compost complementado con fertilizante de sntesis qumica, presentaron un incremento con respecto al testigo de 11% (0,04 ml.ml-1) en el periodo seco y 10% (0,03 ml.ml-1) en el periodo hmedo, con el abono verde; as como de 12% (0,04 ml.ml-1) en el periodo seco y 12% (0,05 ml.ml-1) en el periodo hmedo, con la cobertura.

Se encontr una correlacin inversa (P

51

5.2.9 rea Foliar de maz

En la figura 12, se presenta el rea foliar promedio de una planta de maz a los 70 d.d.s, en cm2.

Figura 12. rea foliar de una planta de maz en cm2, tomada a los 70 d.d.s. Duncan (P

52

El uso del compost en el abono verde, obtuvo un incremento en el rea foliar del maz de 8% (240 cm2) con respecto al testigo; lo que pudo deberse al ingreso adicional de nutrientes por intermedio del abonamiento.

La adicin del fertilizante de sntesis qumica al abono verde, obtuvo el mayor incremento en el rea foliar del maz con 43% (1336 cm2) con respecto al testigo y 38% (1240 cm2) con respecto al abono verde; posiblemente por la adicin de N, P y K fcilmente asimilables, as como la mayor disponibilidad de hmedad en el suelo; factores que favorecieron notablemente los procesos fisiolgicos de la planta.

El establecimiento de la cobertura muerta, increment el rea foliar del maz en 14% (436 cm2), con respecto al testigo y 11% (340 cm2) con respecto al abono verde, debida posiblemente a la eliminacin de los factores de competencia, como las arvenses.

El uso del compost complementado con fertilizante de sntesis qumica, tuvo un efecto bajo del 2% (94 cm2) sobre el incremento del rea foliar del maz cuando se adicion a la cobertura muerta y de 17% (530 cm2) con respecto al testigo; sin embargo cuando se us en el abono verde, se obtuvo un incremento de 37% (1159 cm2) con respecto al testigo y de 33% (1063 cm2) con respecto al abono verde.

5.2.10 Arvenses asociadas al cultivo de maz

La figura 13, muestra la materia seca de las arvenses asociadas al cultivo de maz en kg.ha-1. El anlisis estadstico indica que no existieron diferencias significativas entre los tratamientos (P

53

Sin embargo, las tendencias muestran que el establecimiento del abono verde, tuvo la mayor presencia de arvenses asociadas al cultivo con 1074 kg MS.ha-1, las cules pudieron competir con las plantas de maz, desfavoreciendo su desarrollo.

Figura 13. Contenido total de arvenses asociadas al cultivo de maz en kgMS.ha-1. Duncan (P

54

El establecimiento de la cobertura, present una reduccin en el contenido de arvenses de 15% (87 kg MS.ha-1) y 54% (578 kg MS.ha-1) comparado con el testigo y el abono verde, respectivamente. Esta reduccin, pudo deberse al efecto aislante de la cobertura sobre la superficie del suelo, interfiriendo en el establecimiento de arvenses asociadas. Estos resultados son similares a los obtenidos por (Lawson et al, 2007) y (Yuncosa et al, 2006).

El uso del compost complementado con fertilizante de sntesis, tuvo un efecto reductor del contenido de arvenses asociadas con respecto a los tratamientos sin su uso, de 38% (411 kg MS.ha-1) en el abono verde y de 29% (143 kg MS.ha-1) en la cobertura.

En conclusin, el establecimiento de la cobertura tuvo el mayor efecto reductor del contenido de arvenses asociadas al cultivo de maz, y el uso de una fertilizacin adicional en la cobertura y el abono verde, logr controlar en mayor medida la cantidad de arvenses; comparado con los tratamientos donde no se us la fertilizacin adicional.

5.2.11 Grano seco de maz

La figura 14, muestra los rendimientos del maz en grano seco, con un contenido de hmedad gravimtrica del 14%.

55

Figura 14. Rendimiento de grano seco de maz en Mg.ha-1. Duncan (P

56

Las mayores productividades se obtuvieron con la adicin de compost y fertilizante de sntesis en la cobertura y el abono verde respectivamente (6854 y 6966 kg.ha-1), superando al testigo en 66% y 69%. Estas cifras permiten concluir que es posible mantener el potencial productivo del suelo complementando la aplicacin de abono verde con compost y fertilizante de sntesis qumico, lo cul permite hacer ms eficiente el uso de ste ltimo. Estos resultados fueron superiores a los obtenidos por (Nsiah et al, 2007 and Blanchart et al, 2006) y similares a los obtenidos por (Robertson et al, 2005 and Kamidi et al, 1998).

57

6. CONCLUSIONES

1. Mucuna pruriens, bien sea utilizada como cobertura muerta abono verde, es un recurso importante y valioso para contribuir a la conservacin de los suelos y a la prctica de nuevas tecnologas de cultivo.

2. Los rendimientos obtenidos en grano seco de maz, se consideran altos para esta zona agroecolgica; convirtindose en una alternativa de cultivo viable para los agricultores de la regin.

3. El uso de Mucuna pruriens, permite un incremento considerable del contenido de Nitrgeno en el suelo, gracias a su capacidad de fijacin del Nitrgeno atmosfrico; factor que va en direccin con la prctica de una agricultura sostenible.

4. El uso de compost complementado con fertilizante de sntesis qumica, se constituy como la mejor alternativa de abonamiento, ya que permiti las menores variaciones en las propiedades del suelo y los mejores rendimientos del maz.

5. El tipo de uso y manejo del suelo afectan su actividad biolgica, la cul es directamente responsable del proceso de secuestro y liberacin de carbono a la atmsfera.

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