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Introducción
El Perú se ubica entre los 20 principales productores avícolas del mundo. Durante la última década, la producción y el consumo de aves se duplicaron, alcanzando a 1.56 millones de toneladas en el 2017. El estimado de producción mensual para el 2018 fue de 61 millones de unidades mensuales (Diario Gestión, 2018). Este incremento resulta también en una mayor generación de residuos sólidos, incluyendo la cáscara de huevo, que puede acumularse en incubadoras y centros de producción de aves para engorde.
La cáscara de huevo es una bio-cerámica porosa (Panheleux et al., 1999; Hincke et al., 2012) formada por varias capas mineralizadas y orgánicas. Las capas externas pueden contener hasta 95% de carbonato de calcio en peso (Romanoff y Romanoff, 1949; Parsons, 1982), además de pequeñas cantidades de magnesio, fósforo y elementos menores (Nys et al., 1999), mientras que las membranas internas son ricas en proteínas (Nys et al., 2004). El contenido de CaCO3 en la cáscara de huevo le confiere interés como enmienda encalante para los suelos ácidos (King'ori, 2011). Diversos autores han mostrado el efecto de la aplicación de cáscaras de huevo molidas en la corrección de la acidez del suelo, la provisión de calcio y el incremento del rendimiento de los cultivos (Holmes y Kassel, 2006; Holmes y Rueber, 2013).
La eficacia de un material encalante depende de su pureza y del grado de finura del material (Barber, 1984). Los materiales de molienda más fina tienen una mayor superficie específica y resultan en mayor velocidad de reacción (Haby y Leonard, 2002), si bien se puede presentar el efecto de sellado de poros. Este trabajo de investigación busca evaluar el efecto de la aplicación de cáscara de huevo molida, tanto tamizada finamente como sin tamizar, sobre el pH, la acidez cambiable y los contenidos de calcio cambiable y extractable en un suelo ácido de la Amazonía peruana, a nivel de laboratorio.
Materiales y Métodos
Obtención y preparación de materiales
La cáscara de huevo fue obtenida de la planta de incubación de pollos de la empresa San Fernando S.A. (distrito de Chancay, región Lima). La cáscara se limpió separando los residuos superficiales y fue molida empleando un molino eléctrico sin remover las membranas. Luego de la molienda, el material fue tamizado secuencialmente a través de tamices con mallas de 60, 140 y 270 mesh (aberturas de 250, 105 y 53 ^m, respectivamente). Los porcentajes de material que pasaron cada malla fueron 94,8%, 77,4% y 4,5%, respectivamente. La cáscara molida sin tamizar y la fracción de molienda contenida entre las mallas de 53 y 105 |j.m (de aquí en adelante fracción fina) fueron seleccionadas como materiales encalantes experimentales. Esta última fracción fue elegida por ser la que se obtuvo en mayor cantidad (72,9%) en la molienda. El contenido de nitrógeno en ambas fracciones fue determinado por el método de micro-kjeldahl (Yuen y Pollard, 1953). El contenido de CaCO3 se determinó por reacción con HCl y posterior retrovaloración. Los contenidos de N y de CaCO3 fueron de 2,1% y 73% en la cáscara molida sin tamizar, y de 1,8% y 70% en la fracción fina, respectivamente. Las eficiencias de finura, calculadas a partir del tamaño promedio de partícula (Barber, 1984), fueron de 95% y 100% para la cáscara sin tamizar y la fracción fina, respectivamente.
El suelo experimental fue obtenido de la capa arable (20 cm) de un campo agrícola ubicado en el distrito de Yarinacocha (región Ucayali). Luego del muestreo, el suelo fue secado al aire, desterronado y tamizado en malla de 10 mesh (2 mm de abertura) para ser sometido a análisis. Las características del suelo fueron las siguientes: arena, 41%; limo, 36%; arcilla, 23%; pH (H2O), 4,98; C orgánico total, 3,2 g kg-1; P extractable (Olsen), 3,5 mg kg-1; K extractable (acetato de amonio), 27 mg kg-1; CIC total, 9,28 cmolc kg-1; acidez cambiable 3,2 cmolc kg-1.
Incubación de las enmiendas
La prueba de incubación fue realizada en el laboratorio de análisis de suelos, plantas, aguas y fertilizantes de la Universidad Nacional Agraria La Molina (LASPAF-UNALM). Porciones de 200 g de suelo fueron colocadas en frascos de plástico con tapa hermética. Los materiales encalantes se aplicaron en cantidad suficiente para neutralizar 3,2, 6,4 y 12,8 cmolc kg-1 de acidez (100%, 200% y 400% de la acidez cambiable del suelo). Las porciones de cáscara sin tamizar necesarias para estas dosis fueron de 0,45 g, 0,90 g y 1,80 g, respectivamente, en tanto que para la fracción fina fueron de 0,43 g, 0,86 g y 1,72 g. Un tratamiento sin aplicación de enmienda fue incluido como testigo. Se instalaron doce frascos por cada tratamiento. El suelo fue mezclado uniformemente con las enmiendas y humedecido a 50% de la máxima capacidad de retención con agua destilada. Luego los frascos fueron cerrados herméticamente e incubados en un ambiente oscuro con temperatura entre 22 y 25 °C. Durante la incubación se agregó agua destilada cada semana para mantener la humedad del suelo (Ok et al., 2011).
Análisis químico
Las mezclas de suelo y enmienda fueron incubadas durante 135 días y evaluadas en tres momentos (45, 90 días y 135 días de incubación). Cuatro frascos fueron seleccionados en cada evaluación en un muestreo sin reemplazo. El pH se determinó empleando una relación suelo-agua de 1:1; la acidez cambiable fue determinada por el método descrito por Yuan (1959); el calcio cambiable fue determinado por desplazamiento con KCl 1 N y posterior espectrofotometría de absorción atómica (Miyazawa et al., 2001). Se utilizó KCl en vez de CH3COONH4 (Ciesielski et al., 1997) para evitar la disolución del calcio de las cáscaras sin reaccionar. El calcio extractable fue determinado empleando la solución extractante Mehlich-3 (Mehlich, 1984).
Análisis estadístico
Los datos obtenidos en los diferentes trata mientos fueron sometidos sin transformación al análisis de variancia (ANVA). Los promedios de los tratamientos fueron comparados mediante la prueba de comparación de medias HSD de Tukey. Para el análisis estadístico se empleó el paquete Agricolae del ambiente para cómputo estadístico R, versión 3.4.3 (R Core Team, 2017).
Resultados y Discusión
Variación del pH en el suelo
El tiempo de incubación no afectó el pH del suelo sin enmienda encalante. La aplicación de cáscara de huevo molida resultó en un incremento significativo del pH del suelo experimental. Este incremento se pudo apreciar desde los 45 días de incubación y se relacionó directamente con la dosis aplicada (Tabla 1). En todas las dosis aplicadas el pH se incrementó ligeramente hasta los 90 días de incubación para posteriormente estabilizarse a los 135 días en valores promedio de 5,10, 6,81 y 7,54, para las dosis equivalentes a 100%, 200% y 400% de la acidez cambiable, respectivamente. En general, la dosis de 200% fue suficiente para alcanzar valores de pH cercanos a la neutralidad.
Tabla 1 Efecto de la aplicación de cáscara de huevo molida (fracciones fina y sin tamizar) sobre el pH de un suelo ácido durante un periodo de incubación de 135 días.
Los valores dentro de cada columna seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes a P < 0,05, de acuerdo a la prueba de comparación de medias HSD de Tukey. Niveles de significación: 'n.s.' > 0.05, '*' < 0.05, '**' < 0.01, '***' < 0.001.
El tamaño de partícula no influyó significa tivamente en el efecto de la cáscara de huevo molida sobre el pH del suelo (Tabla 1). Las fracciones fina y sin tamizar arrojaron valores estadísticamente similares en el pH del suelo en todas las dosis aplicadas. Solo a la dosis de 200% de la acidez cambiable y a los 135 días de incubación, el pH del suelo enmendado con la fracción sin tamizar superó a aquel enmendado con la fracción fina.
Acidez cambiable
La incubación disminuyó ligera y gradualmente la acidez cambiable del suelo. Este efecto puede deberse al equilibrio alcanzado entre los cationes intercambiables con aquellos presentes en la solución suelo (Curtin y Smillie, 1995) luego de humedecer el suelo. La aplicación de cáscara molida sin tamizar disminuyó significativamente la acidez cambiable, alcanzándose la neutralización casi total en todas las dosis de encalado desde los 45 días de incubación (Figura 1) y hasta el final del experimento. La disminución de la acidez cambiable no fue afectada por el tamaño de partícula (Tabla 2). Estos resultados parecen señalar que si bien la dosis de encalado equivalente a 100% de la acidez cambiable no permite alcanzar un pH superior a 5,4, considerado como indicador de la neutralización del aluminio (Kamprath, 1970), sí es suficiente para neutralizar la acidez cambiable que puede resultar tóxica para las plantas.
Figura 1 Efectos de la aplicación de cáscara de huevo molida sin tamizar (dosis equivalentes a 0, 100, 200 y 400% de la acidez cambiable) sobre la acidez cambiable de un suelo ácido durante un periodo de incubación de 135 días.
Tabla 2 Efecto de la aplicación de cáscara de huevo molida (fracciones fina y sin tamizar) sobre la acidez cambiable y los contenidos de calcio cambiable y extractable de un suelo ácido (135 días de incubación).
Los valores dentro de cada columna seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes a P < 0,05, de acuerdo a la prueba de comparación de medias HSD de Tukey. Niveles de significación: 'n.s.' > 0.05, '*' < 0.05, '**' < 0.01, '***' < 0.001.
Calcio cambiable y extractable
La aplicación de cáscara de huevo sin tamizar incrementó significativamente el contenido de calcio cambiable (en KCl) del suelo. Este efecto fue notorio desde los 45 días de incubación y se relacionó directamente con la dosis aplicada. El calcio cambiable se incrementó a los 90 días y disminuyó a los 135 días (Figura 2). No se apreciaron diferencias significativas entre los dos tamaños de partícula para el contenido de calcio cambiable (Tabla 2).
Figura 2 Efectos de la aplicación de cáscara de huevo molida sin tamizar (dosis equivalentes a 0, 100, 200 y 400% de la acidez cambiable) sobre el contenido de calcio cambiable (KCl 1 N) de un suelo ácido durante un periodo de incubación de 135 días.
El contenido de calcio extractable (Mehlich-3) mostró un comportamiento similar al del calcio cambiable. Todas las dosis empleadas aumentaron significativamente el calcio extractable con respecto al suelo sin enmienda. El incremento fue proporcional a la dosis aplicada. Hasta los 90 días de incubación, el calcio extractable del suelo enmendado con cáscara de huevo sin tamizar aumentó gradualmente, mientras que, a los 135 días de incubación, disminuyó marcadamente en la dosis equivalente a 400% de la acidez cambiable y se mantuvo constante en las otras dosis (Figura 3). La liberación del calcio contenido en la cáscara de huevo molida puede ser acelerada por la reacción fuertemente ácida del suelo y por la actividad bacteriana que toma parte activa en la descomposición de la cáscara de huevo (Smith y Hayward, 2010). La disminución de calcio cambiable que se observó posiblemente se debió al proceso de carbonatación ocasionado por el elevado pH y la baja concentración de CO2 en el suelo. Los contenidos de calcio cambiable y calcio extractable mostraron estrecha correlación, especialmente a los 135 días de incubación (Figura 4), lo cual indica que la extracción de calcio con la solución de Mehlich-3 es un buen estimador de la disponibilidad de calcio en un suelo ácido.
Figura 3 Efectos de la aplicación de cáscara de huevo molida sin tamizar (dosis equivalentes a 0, 100, 200 y 400% de la acidez cambiable) sobre el contenido de calcio extractable (Mehlich-3) de un suelo ácido durante un periodo de incubación de 135 días.
Conclusiones
La aplicación de cáscara de huevo molida mostró efectos muy favorables en la corrección del suelo ácido experimental: incremento del pH, neutralización de la acidez cambiable e incremento de las fracciones biodisponibles de calcio. Las fracciones de cáscara de huevo molida fina y sin tamizar presentaron efectos similares sobre todas las variables evaluadas, lo que parece indicar que la cáscara molida no requiere de un tamizado posterior mientras aproximadamente 75% del material pueda pasar una malla de partículas menores de 140 mesh. El calcio extractable (con solución de Mehlich-3) se correlacionó estrechamente con el calcio cambiable en el suelo. En general, la cáscara de huevo molida es un material encalante muy promisorio para la corrección de suelos ácidos, requiriendo pruebas de campo para la recomendación de dosis adecuadas.
