Efectos de enmiendas de biochar sobre el desarrollo en Cucumis sativus L. Var. SMR-58

Abstract

El desarrollo de tecnologías agrícolas que incrementen la productividad de los cultivos sin daños al ambiente, especialmente al suelo, es esencial. Una propuesta para mejorar la fertilidad edáfica, es la aplicación de enmiendas orgánicas. El biochar es considerado una de las enmiendas orgánicas con gran potencial para mejorar la fertilidad física y química de los suelos y se obtiene a partir de la transformación de diferentes materiales, con diferentes métodos entre ellos por medio de pirólisis. El biochar, mejora el pH, la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC), la capacidad de retención de agua; y además retiene y mejora la disponibilidad de los nutrientes en el suelo como N y P. El objetivo de este trabajo fue evaluar tres enmiendas de biochar, utilizando residuos agroindustriales; bagazo de agave (A), viruta de madera de álamo (M) y olote (O), sobre el desarrollo de plantas de pepino (Cucumis sativus L. cv SMR-58). Previo a la pirólisis lenta, a los materiales (A,M,O) se les determinó el contenido de humedad, lignina, celulosas, hemicelulosas, extraíbles y cenizas, así como el rendimiento de transformación en biochar. A los materiales obtenidos como biochar, se les caracterizaron las propiedades físicas y químicas más importantes. Posteriormente se realizaron dos experimentos para evaluar el efecto de mezclas en diferentes proporciones de biochar/peatmoss y biochar/suelo en el desarrollo de las plantas. El desarrollo de las plántulas, se registró en un primer experimento a los 43 días de la siembra; en el segundo, se evaluaron las plantas a los 31 días después de su trasplante. En ambos casos se midió la altura y el diámetro del tallo; la longitud, peso seco y volumen de la raíz; el peso seco de hojas y tallos; el pH y la C.E. de los lixiviados; los nutrientes en tallos y hojas, y unidades SPAD en hojas. En el primer experimento, el biochar de agave y de olote fueron efectivos como aditivos, ya que mejoraron el sustrato de peatmoss y con ello el desarrollo de la planta de pepino, pues incrementaron significativamente la disponibilidad de los nutrientes del fertilizante y por tanto los macronutrientes en las hojas y tallos, el peso seco de hojas, tallos y de raíz, la altura y el diámetro del tallo y el volumen de la raíz. Además el biochar de agave incrementó significativamente el pH de los lixiviados, creando un pH más cercano al óptimo para la planta de pepino. En el segundo experimento, las enmiendas de biochar, incrementaron significativamente los cationes intercambiables del suelo, pero no hubo cambios significativos en la CIC, materia orgánica, agua disponible, densidad aparente y la real. Las enmiendas de agave comparadas con las de olote, álamo y el control, tuvieron un efecto significativo en el desarrollo de las plantas de pepino, particularmente en la altura del tallo y el volumen de raíz. El análisis nutrimental en hojas y tallos mostró variación en los tratamientos de ambos experimentos. Por lo anterior, se concluyó que el biochar de agave fue la mejor enmienda para mejorar las características del suelo y para el desarrollo de la planta de pepino.

ABSTRACT The development of agricultural technologies that increase crop productivity without harm to the environment, especially the soil is essential. A proposal to improve soil fertility, is the application of organic amendments. Biochar is considered one of the organic amendments with great potential to improve the physical and chemical fertility of soils and it is obtained from the processing of different materials, with different methods including pyrolysis. Biochar improves pH, cation exchange capacity (CEC), the water holding capacity; and improves the retention and availability of soil nutrients such as nitrogen and phosphorus. The aim of this study was to evaluate three amendments of biochar, using agro-industrial wastes; agave bagasse (A), poplar wood chip (M) and corn cob (O) on the development of cucumber plants (Cucumis sativus L. cv SMR-58). Prior to the slow pyrolysis of the materials (A, M, O), moisture content, lignin, cellulose, hemicellulose, extractives and ash, as well as the yield of transformation to biochar were determined. The most important physical and chemical properties were characterized for these biochar. Subsequently two experiments were performed to evaluate the effect of mixtures of biochar/peatmoss and biochar/soil in different proportions on plant growth. The seedling development was recorded in a first experiment, 43 days after planting; in the second experiment, the plants were evaluated 31 days after transplanting. In both cases the height and stem diameter were measured; length, dry weight and root volume; dry weight of leaves and stems; pH and C.E. leachate; nutrients in leaves and stems , and leaves SPAD units. In the first experiment, agave bagasse and corn cob biochar were effective as additives as they improved the peatmoss substrate and thus the development of the cucumber plant, therefore increased significantly the availability of the fertilizer nutrients and thus the macronutrients in the leaves and stems, dry weight of leaves, stems and root, the height and diameter of the stem and root volume. Morover agave bagasse biochar addition significantly increased the pH of the leachate, creating a pH similar to the optimal for cucumber plants. In the second experiment, biochar amendments significantly increased soil exchangeable cations, but there were no significant changes in the CIC, organic matter, water available, bulk and real density. Agave amendments compared with corn cob, poplar chips and control, had a significant effect on the development of the cucumber plants, particularly stem height and root volume. The nutritional analysis of the leaves and stems showed variation in the treatments of both experiments. Therefore, it was concluded that agave bagasse biochar was the best amendment to improve the soil characteristics for the development of cucumber plant.