Sitio experimental

El VIRN está ubicado a 40° latitud sur y 63° longitud oeste, al margen sur del río Negro en Argentina. El clima en la región es semiárido mesotermal, registrándose una precipitación media de 394 mm y temperatura media anual de 14.2 °C. Es una zona fértil, con suelos de textura fina a media, y cuenta con una red de canales para el suministro de agua de riego.

Este trabajo se realizó durante la temporada 2019 en un lote con riego gravitacional ubicado en la Chacra Experimental de la Unidad Integrada para la Innovación del Sistema Agroalimentario de la Patagonia Norte (UIISA), en el VIRN, Argentina, en donde el año anterior se cultivó cebolla. El suelo del sitio experimental es franco arcilloso, con pH de 7.9, conductividad eléctrica (CE) de 1.2 dS·m^-1, 4.75 % de materia orgánica (MO) y 0.9 % de nitrógeno total (N).

Diseño experimental

En un lote de 5 000 m² se establecieron tres bloques de 1 200 m² (12 x 100 m), en donde se definieron tres parcelas de 12 x 25 m, una por cada tratamiento de fertilización: 1) orgánica (Co), compostaje de residuos de cebolla y estiércol bovino (8 kg·m^-2) al momento de la siembra, 2) mineral (Mi), fosfato monoamónico al momento de la siembra (100 kg·ha^-1) y urea cuando el cultivo presentó la tercer hoja (50 kg·ha^-1) y 3) mixta (Co+Mi), compostaje + fosfato monoamónico al momento de la siembra (4 kg·m^-2 + 50 kg·ha^-1, respectivamente) y urea cuando el cultivo presentó la tercer hoja (25 kg·ha^-1). Las dosis se determinaron de acuerdo con los requerimientos del cultivo y las contribuciones del suelo (^{Pellejero et al., 2021}).

El 19 de marzo de 2019 se sembró ajo Morado INTA, un diente de ajo cada 10 cm a doble hilera sobre el camellón. Se efectuó un riego al momento de la siembra, y a partir de agosto se regó cada 15 días, según demanda del cultivo por el surco entre camellones. La cosecha se realizó el 18 de diciembre de 2019.

Características del compostaje

Se trabajó con residuos del procesamiento de cebolla de la empresa empacadora Quequen, ubicada en el VIRN. El manejo de las cebollas cosechadas implica la eliminación de raíces, hojas superiores y catáfilas exteriores, lo cual se utilizó para el compostaje por su alta relación C/N y como estructurante de alto contenido de nitrógeno de estiércol bovino. El compostaje maduro presentó un pH de 7.8, CE de 2.8 dS·m^-1, MO de 21.6 %, N de 0.9 % y fósforo extraíble (P) de 0.23 % (^{Pellejero et al., 2017}).

Las variables evaluadas en cada tratamiento se describen a continuación:

Rendimiento del cultivo. Al momento de la cosecha, se recogieron los ajos desarrollados en un metro lineal de camellón. A cada bulbo se le determinó el peso fresco y el diámetro ecuatorial para clasificarlos por calibre.

Muestras de suelo. A los 27, 85, 148, 237 y 274 días después la siembra (dds) se tomaron tres muestras de suelo de cada tratamiento. Cada muestra se conformó por 15 submuestras de los primeros 5 cm del suelo sobre el camellón de cultivo.

Indicadores biológicos: Sobre las muestras húmedas de suelo se determinó la respiración microbiana del suelo, la actividad de la deshidrogenasa y la actividad de la esterasa. Para la primera se incubaron 100 g de suelo húmedo, tamizado con malla de 2 mm, con 25 mL de NaOH (0.25 M) por 7 días en oscuridad a temperatura ambiente. Posteriormente, se titularon 10 mL del hidróxido con HCl (0.10 M) usando fenolftaleína como indicador. El dióxido de carbono producido se cuantificó comparándolo con un blanco sin suelo (^{Alef, 1995}).

La actividad de la deshidrogenasa se determinó incubando 3 g de suelo húmedo con 0.5 mL de trifeniltetrazolium (TTC) a 37 °C por 24 h. El producto de la hidrólisis se extrajo con tres lavados con alcohol y se llevó a 50 mL. La concentración de trifenilformazan (TPF) se determinó por absorbancia a 480 nm (^{Casida et al., 1964}). La actividad de la esterasa se obtuvo incubando 1 g de suelo húmedo en 7.5 mL de buffer fosfato con pH de 7.2 y 0.2 µL de fluoresceína diacetato (1 µg·mL^-1 de FDA) por 30 min a 30 °C. La reacción se detuvo con 7.5 mL de acetona, y la fluoresceína liberada se cuantificó por absorbancia a 490 nm (^{Alef, 1995}).

Indicadores químicos: Los suelos oreados se pasaron por un tamiz de 2 mm y se les determinó el pH en solución 1:2.5, la CE en pasta de saturación, la relación de absorción de sodio (RAS), el N por Kjeldahl, la MO por oxidación con dicromato de potasio (MO), el P por el método de Olsen y el potasio (K) disponible extraído con acetato de amonio por espectrometría de llama.

Análisis estadístico

Los datos obtenidos se sometieron a una análisis de varianza y una comparación de medias de Fisher (LSD, P ≤ 0.05). El coeficiente de correlación de Spearman se utilizó para explorar las correlaciones entre los parámetros microbiológicos y los físico-químicos. Todas las pruebas se realizaron con el programa estadístico InfoStat 2015 (^{Di Rienzo et al., 2015}).

Rendimiento del cultivo de ajo

El rendimiento total y el comercial (bulbos sanos de calibres 4 a 6) de los tres tratamientos de fertilización resultó similar (Figura 1). El rendimiento comercial (10.99, 12.29 y 10.33 t·ha^-1 para Co, Mi y Co+Mi, respectivamente) fue similar al observado para el mismo cultivar de ajo en la provincia de Mendoza, Argentina, en las temporadas de 2017 y 2018 (11.36 y 12.38 t·ha^-1, respectivamente) (^{Fernández, 2019}).

Figura 1 Rendimiento del ajo producido con diferentes fuentes de fertilización. Co = compostaje de residuos de cebolla y estiércol bovino; Mi = fosfato monoamónico y urea; Co+Mi = compostaje + fosfato monoamónico y urea. Cada barra corresponde al promedio de tres muestras y los bigotes indican el error estándar. 

Los rendimientos del ajo utilizando abono caprino o mineral resultaron similares en un ensayo realizado en el este de Etiopía por ^{Tadila y Nigusie (2018)} , aunque los mayores rendimientos se alcanzaron con la combinación de ambos fertilizantes en las mismas dosis. Por su parte, ^{Ruiz et al. (2007)} no encontraron diferencias en el cultivo de cebolla fertilizado con diferentes fuentes orgánicas, como estiércol bovino, caprino o gallinaza, aunque ellos no compararon los rendimientos con fertilización química, sino con un testigo sin fertilizar que rindió menos que los tratamientos con abono. ^{Paterlini et al. (2019)} tampoco observaron diferencias en el rendimiento del cultivo de lechuga al analizar diferentes dosis de compostaje de cama de pollo. ^{Carelli y Defendente (2018)} obtuvieron rendimientos similares al aplicar fertilización orgánica y mineral en el cultivo de rúcula. En el presente trabajo, obtener rendimientos similares a la fertilización química, en el primer año de uso de compostaje de cebolla y estiércol vacuno en el VIRN, es promisorio en esta primera fase de la transición agroecológica.

El 86 % del peso de los bulbos cosechados correspondió a los calibres medios (4 y 5). El tratamiento Mi presentó mayor proporción de bulbos grandes (calibre 6). En todos los tratamientos, los bulbos chicos (calibre menor a 4) representaron menos de 3 % del peso total de la cosecha (Figura 2). Además de los rendimientos, para el mercado es importante la homogeneidad en los calibres, característica que se observó en los tratamientos con aporte de compostaje.

Figura 2 Proporción en peso por calibre de bulbos de ajo producido con diferentes fuentes de fertilización. Co = compostaje de residuos de cebolla y estiércol bovino; Mi = fosfato monoamónico y urea; Co+Mi = compostaje + fosfato monoamónico y urea. 

Una distribución similar a la del presente estudio se observó en la temporada 2018 en toda la provincia de Mendoza, Argentina, donde predominaron los ajos de calibre 5 (51 %), seguidos del calibre 6 (38 %) y el calibre 4 (6 %). Los tamaños medianos sumaron el 89 % del ajo morado producido en esa provincia argentina (^{Fernández, 2019}).

Indicadores de calidad del suelo

Los indicadores de salinidad del suelo en los tratamientos Mi no se modificaron a lo largo del ensayo. Sin embargo, en los tratamientos donde se aplicó compostaje (Co y Co+Mi), el pH resultó similar al de Mi al inicio y aumentó 9 % a lo largo del ciclo del cultivo. De modo inverso, la CE resultó superior a la del suelo al comienzo del ciclo, y a lo largo del cultivo disminuyó un 53 %. Los valores de la RAS fueron bajos en todos los tratamientos, y con una dispersión elevada como para identificar variaciones a lo largo del ciclo del cultivo (Figura 3).

Figura 3 Comportamiento de los indicadores de salinidad del suelo en el cultivo de ajo con diferentes fuentes de fertilización. a) pH en relación 1:2.5, b) conductividad eléctrica (CE) en pasta de saturación y c) relación de la absorción de sodio (RAS). Co = compostaje de residuos de cebolla y estiércol bovino; Mi = fosfato monoamónico y urea; Co+Mi = compostaje + fosfato monoamónico y urea. 

^{Benedicto-Valdés et al. (2019)} observaron un aumento de 8 % en el pH al aplicar estiércol vacuno, partiendo de un pH del suelo y el estiércol similares entre sí. Por el contrario, cuando aplicaron estiércol caprino o gallinaza, no observaron cambios en el pH. Del mismo modo, pero con compostaje de cama de pollos, ^{Paterlini et al. (2019)} observaron el aumento del pH en una unidad en el cultivo de lechuga por trasplante, el cual coincide en fecha con el cultivo de ajo, pero tiene un ciclo más corto (55 días). El aumento de pH del suelo se podría deber al aporte del estiércol vacuno del compostaje utilizado en este trabajo, lo cual condicionaría su uso en zonas con suelos alcalinos como los del VIRN. No obstante, esta variable no afectó la calidad ni el rendimiento del cultivo.

La CE del suelo con estiércol bovino resultó superior a la del suelo sin abono en el ensayo de ^{Benedicto-Valdés et al. (2019)}, aunque no se indica cuánto tiempo estuvo el estiércol en el campo y si se efectuaron riegos. En el presente trabajo se partió de un compostaje maduro, por lo que la CE era relativamente baja (2.8 dS·m^-1) y parecía estar asociada a la contribución de iones sodio (RAS), los cuales fueron lavados con los sucesivos riegos. Por ello, en los primeros meses del cultivo, la CE se igualó en todos los tratamientos.

Al momento de la cosecha (finales de primavera), el pH de los suelos donde se incorporó abono orgánico (Co y Co+Mi) resultó superior al de los suelos con Mi. En cambio, la CE y la RAS resultaron similares en los tres tratamientos (Cuadro 1); esto debido a los múltiples riegos gravitacionales realizados (12 riegos de 30 mm), la calidad del agua del río Negro que se utiliza en el VIRN (CE 0.3 mS·cm^-1) y al funcionamiento del sistema de drenaje que permite el lixiviado de las sales solubles junto al exceso de agua. Dichos resultados son contrarios a lo observado por ^{Cebadero-Cayetano et al. (2020)}, quienes obtuvieron una disminución del pH con el aumento del contenido de carbono orgánico.

En el primer muestreo (27 dds), los cuatro indicadores de fertilidad evaluados (N, MO, P y K) resultaron superiores en los tratamientos con compostaje (Figura 4). El N total del suelo disminuyó a lo largo del ensayo, probablemente debido al lavado del amonio del estiércol vacuno, el cual habría causado la elevación del pH (Figura 4a). La MO también redujo a lo largo del ensayo, con un leve incremento en el último muestreo debido, probablemente, al aporte de residuos de hojas del propio cultivo de ajo y de las malezas (Figura 4b). El contenido de P en el suelo resultó significativamente superior (P ≤ 0.05) en los tratamientos con Co, debido a la menor movilidad de este nutriente en el suelo, especialmente a los pH alcalinos de la región (Figura 4c).

Figura 4 Cambios en los indicadores de fertilidad del suelo en el cultivo de ajo con diferentes fuentes de fertilización: a) nitrógeno, b) materia orgánica, c) fósforo y d) potasio. Co = compostaje de residuos de cebolla y estiércol bovino; Mi = fosfato monoamónico y urea; Co+Mi = compostaje + fosfato monoamónico y urea. 

Las diferentes formas químicas del N en el suelo podrían justificar los mayores calibres observados en el tratamiento Mi, aunque los rendimientos totales con los tres tratamientos resultaron similares. ^{Rodrigues et al. (2019)} tampoco observaron diferencias en el contenido de N total en suelos de macetas con plantas de oliva después de 18 meses al aplicar ocho tratamientos de fertilización, los cuales incluían fertilización mineral, biochar y diferentes residuos orgánicos.

El tratamiento Co modificó significativamente (P ≤ 0.05) los indicadores de fertilidad del suelo durante el tiempo que estuvo el cultivo en campo. En dicho tratamiento, se observaron valores más altos de MO, P y K (1.2, 3.5 y 1.5 veces, respectivamente) que en los suelos con Mi o Co+Mi (Cuadro 2). Esta condición favorecerá al cultivo sucesor.

^{Rodrigues et al. (2019)} no observaron diferencias en el contenido de P en suelos con diferentes fuentes de residuos orgánicos, pero partieron de un suelo con mayor contenido de P y pH ácido; además, no mejoraron el contenido de MO con los tratamientos ensayados. La disponibilidad del P en el suelo está asociada a pH neutros y altos contenidos de MO (^{Andrades & Martínez, 2014}); aunque ^{Paladino et al. (2019)} obtuvieron un mayor contenido de carbono orgánico y menor CE en suelos urbanos con tres años de producción agroecológica.

El comportamiento de las actividades biológicas resulto similar en los tres tratamientos durante el ciclo del cultivo. En general, los tres parámetros biológicos resultaron superiores con el tratamiento Co durante todo el ciclo; esto debido al aporte de microorganismos presentes en el compostaje de cebolla y el estiércol vacuno empleado (Figura 5). El incremento en la respiración de los microorganismos del suelo en el último muestreo se podría deber a la interacción de esta actividad con un evento de riego y las labores mecánicas realizadas para la remoción de malezas previo a la cosecha. Dicho efecto no se hizo evidente en las actividades de la esterasa y la deshidrogenasa porque al ser enzimas extracelulares se pudieron haber percolado con el riego.

Figura 5 Comportamiento de las actividades biológicas del suelo cultivo con ajo sometido a diferentes fuentes de fertilización: a) respiración (mg_CO2·kg_ss ^-1 por 7 días), b) actividad de la esterasa (µg_FDA·g^-1) y c) actividad de la deshidrogenasa (mg_TFF·g^-1). Co = compostaje de residuos de cebolla y estiércol bovino; Mi = fosfato monoamónico y urea; Co+Mi = compostaje + fosfato monoamónico y urea. 

Los parámetros biológicos al final del ciclo del cultivo resultaron significativamente superiores (P ≤ 0.05) con Co, siendo 37, 26 y 54 % superior al tratamiento con Mi para la respiración, la actividad de la esterasa y la actividad de la deshidrogenasa, respectivamente (Cuadro 3). Considerando lo anterior, resulta prometedor el aporte de abono orgánico para el ciclado de los nutrientes del suelo. ^{Di Ciocco et al. (2014)}, con agricultura continua, reportaron disminución en la respiración edáfica y en la actividad de la deshidrogenasa, con lo que justificaron la necesidad de aportar microorganismos al suelo.

El aporte de materia orgánica favorece la actividad microbiana, razón por la cual ^{Cebadero-Cayetano et al. (2020)} observaron un aumento en la actividad de la deshidrogenasa en lotes con aporte constante de broza, como un espartal o encinar. De manera similar, en el presente trabajo el incremento de materia orgánica estimuló las actividades biológicas presentes en el ciclado de nutrientes del suelo.

El coeficiente de correlación de Spearman muestra que la respiración edáfica se correlaciona significativa (P ≤ 0.05) y positivamente con la CE, la RAS y la MO; la actividad de la esterasa, con el N y el P, y la actividad de la deshidrogenasa, con el pH y la RAS. Esta última además se correlacionó negativamente con la CE (Cuadro 4). ^{Di Ciocco et al. (2014)} obtuvieron una correlación entre la respiración edáfica y la CE, la MO y el sodio, además de correlacionar positivamente con otras variables químicas como P, N y pH, lo cual no se observó en el presente estudio, ya que el suelo presentó mayor pH y menor contenido de N y P. Dichos autores analizaron la actividad de la nitrogenasa, y correlacionó positivamente con otras variables físico-químicas a las observadas con la respiración.