R. Albiach, R. Canet, A. Gómez, F. Pomares.
[Mª Remedios Albiach Vila, Rodolfo Canet Castelló, Ana Gómez Jiménez, Fernando Pomares García]
Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA), Apartado Oficial, 46113-Moncada (Valencia). ESPAÑA.
[Tfno: 96-1391000, Fax: 96-1390240; E-mail: ralbiach@ivia.es, rcanet@ivia.es, navarregomez@libertysurf.fr, fpomares@ivia.es]

Palabras clave: enzimas, actividad biológica, fosfatasa alcalina, deshidrogenasa

Resumen

En tres experiencias de campo, se han estudiado los niveles de actividad fosfatasa alcalina y deshidrogenasa tras la aplicación de diferentes tratamientos de fertilización y manejo del suelo. En dos de estas experiencias se han ensayado tres modalidades de fertilización: orgánica, con manejo ecológico, organo-mineral y mineral, con manejo convencional. En ambas experiencias se han encontrado los mayores niveles de actividad en las subparcelas con tratamiento orgánico, y los menores en aquellas donde sólo se utilizaron fertilizantes minerales. En una de las experiencias el tratamiento organo-mineral no dio lugar a incrementos apreciables de actividad, mientras que en la otra ambos tratamientos organo-minerales ofrecieron resultados intermedios entre los orgánicos y los minerales. En el tercer ensayo se compararon los niveles de actividad resultantes de varios años de manejo integrado o ecológico de una parcela, no encontrándose en ningún caso diferencias significativas. En todas las experiencias se constató la elevada correlación existente entre las actividades fosfatasa alcalina y deshidrogenasa.

Introducción

Una de las ideas centrales de la Agricultura Ecológica es la consideración del suelo como un sistema complejo, en equilibrio dinámico, en el cual los seres vivos tienen un papel esencial en el mantenimiento de su estructura y fertilidad. De hecho, es un sistema productivo en el cual buena parte de la fertilización de los cultivos queda en manos de la fijación o extracción biológica de los nutrientes, así como de la descomposición posterior de la materia orgánica así producida o bien aportada de fuentes externas. Queda claro de este modo que el estudio de la actividad biológica, relevante en cualquier caso o condición, es imprescindible cuando se quieren conocer los efectos de las prácticas ecológicas de cultivo en el suelo, o la fertilidad actual y potencial de éste en tales condiciones.

Si bien existen numerosos trabajos concernientes al efecto sobre la actividad biológica del suelo de las distintas prácticas que en su conjunto definen el manejo ecológico, no son demasiados los que se han realizado en parcelas bajo estricto cultivo ecológico. Los resultados han sido en algunos casos variables en función del parámetro estudiado y de las técnicas de manejo empleadas (Fraser et al., 1988) o bien se han encontrado pequeñas diferencias (Hassink et al., 1991). En otros casos, en cambio, se han descrito claros incrementos en los índices de actividad biológica en las parcelas cultivadas de manera ecológica (Oberson et al., 1993, 1996; Drinkwater et al., 1995). En el marco de nuestro país, los trabajos prácticamente se reducen a los realizados en la Universidad Complutense de Madrid por el grupo de Pérez Sarmentero y Molina (Pérez Sarmentero et al., 1984; Suances et al., 1998, 2000), realizados en zonas de cultivo extensivo y clima continental, y a los llevados a cabo por nosotros en el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias en el contexto del cultivo mediterráneo de cítricos y hortalizas (Albiach et al., 1996, 1999, 2000a, 2000b).

El objetivo de este trabajo es comparar los niveles de dos actividades enzimáticas en el suelo, la fosfatasa alcalina y la deshidrogenasa, en el transcurso de tres diferentes ensayos de campo. En los dos primeros se han estudiado los diferentes efectos de tres sistemas de fertilización: orgánico, con manejo estrictamente ecológico, organo-mineral y mineral, ambos manejados de modo convencional , mientras que en el tercero se han comparado los niveles de actividad resultantes tras varios años de aplicación de dos sistemas diferentes (ecológico e integrado) de producción de hortalizas. Los resultados de estas experiencias deben permitir valorar el interés de las técnicas ecológicas de cultivo de cara a favorecer un adecuado nivel de actividad biológica del suelo y la posibilidad de emplear las actividades enzimáticas como índices de fertilidad de los agrosistemas.

Material y métodos

Como se ha indicado con anterioridad, este trabajo hace referencia a los resultados obtenidos en tres experiencias de campo enmarcadas en dos proyectos diferentes, uno financiado por el INIA y el otro, denominado VEGINECO, por la Comunidad Europea. Las principales características de estos ensayos se decriben a continuación.

Ensayos del proyecto INIA

Se han realizado dos experiencias, una llevada a cabo en una parcela de la finca experimental del IVIA en Moncada (Valencia), y otra en una parcela de la finca experimental que la Fundación Caja Rural Valencia tiene en Paiporta (Valencia). Los tratamientos y dosis aplicadas en cada uno de los dos ensayos se muestran en la Tabla 1. Estos tratamientos se aplicaron por triplicado en subparcelas de 10x7,5m en el caso de Moncada y por cuadruplicado en parcelas de 11x7m en el de Paiporta. En ambos casos, las parcelas con fertilización orgánica fueron manejadas mediante técnicas de agricultura ecológica, mientras que en las de fertilización mineral y organo-mineral se aplicaron técnicas convencionales de cultivo. La secuencia de cultivos llevada a cabo en ambas experiencias ha sido alcachofa primer y segundo año, lechuga, patata, bróculi, sandía e hinojo, y las muestras de suelo se obtuvieron hasta una profundidad de unos 15-20 cm. En ambos casos, los resultados aquí discutidos corresponden a la cuarta temporada de experimentación, pudiendo consultarse los resultados correspondientes al segundo y tercer año en Albiach et al. (2000).

Ensayo VEGINECO

Este ensayo es uno de los varios en marcha en la Comunidad Valenciana dentro del proyecto europeo VEGINECO, en el cual participan grupos de investigación de otros tres países aparte del nuestro (Italia, Suiza y Holanda), y cuya finalidad es desarrollar sistemas sostenibles en cultivos hortícolas que hagan compatible la producción de cosechas de alta calidad con el mínimo impacto ambiental. En este ensayo, llevado a cabo en una parcela de la finca experimental de la Fundación Caja Rural Valencia en Paiporta, se compara la respuesta de una misma rotación de cultivos, mostrada en la Figura 1, a la utilización de técnicas de producción integrada y a la aplicación estricta de técnicas de agricultura ecológica. En ambos casos, el programa de fertilización de los distintos cultivos de la rotación se realiza en base a las necesidades nutritivas de cada uno de ellos, pero teniendo además en cuenta las contribuciones de nutrientes realizadas por el agua de riego, los abonos orgánicos, los abonos verdes, la incorporación de los restos de cultivo, etc., procurando evitar carencias que pudieran reducir la producción o excesos que causaran perjuicios medioambientales. Ambos tratamientos, ecológico e integrado, fueron aplicados por cuadruplicado en subparcelas experimentales de unos 1100 m² de superficie promedio. En este caso las muestras de suelo se obtuvieron hasta una profundidad de 30 cm. Los resultados descritos en este trabajo corresponden a los cinco muestreos completos realizados en las subparcelas entre 1998 y 2000.

En todas las experiencias y muestreos, una vez recogidas las muestras se secaron al aire, se trituraron y se pasaron por un tamiz de 2 mm de malla. Las actividades fosfatasa alcalina y deshidrogenasa se determinaron mediante los métodos de Tabatabai y Bremner (1969) y Casida et al. (1964). Todas las determinaciones se realizaron al menos por triplicado. La significación estadística de los resultados se evaluó utilizando los paquetes estadísticos Statgraphics 4.0 (Manugistics Inc.) y R-base (Ihaka y Gentleman, 1996)

Resultados y discusión

Los resultados obtenidos en las dos experiencias que forman parte del proyecto INIA se muestran en los gráficos de la Figura 2. Como puede verse, en la experiencia de Paiporta no se encontraron diferencias estadísticamente entre los distintos tratamientos, aunque en el caso de la actividad fosfatasa alcalina el nivel de probabilidad alcanzado fue del 93%, muy cercano al 95% usualmente considerado como significativo. Puede destacarse no obstante que los niveles de actividad resultantes tras la fertilización exclusivamente orgánica (y consiguiente manejo ecológico) fueron claramente superiores a los de los tratamientos organo-mineral (en el que se aplicó el 50% del fertilizante orgánico empleado en el caso anterior) y mineral, siendo la diferencia entre estos muy pequeña, aunque siempre favorable al organo-mineral. Las dos actividades enzimáticas mostraron estar, como era esperar, claramente correlacionadas, con un coeficiente r de 0,78, significativo al 99% de probabilidad. En la experiencia de Moncada, por otra parte, sí se observaron diferencias estadísticamente significativas, siendo los resultados no obstante comparables, tanto en magnitud como en tendencia, a los de la experiencia de Paiporta. Así, los niveles más bajos de actividad se obtuvieron con ambos tratamientos de fertilización mineral, no observándose ningún efecto del incremento de dosis. Por el contrario, los niveles de ambas actividades enzimáticas se incrementaron claramente con el incremento de las dosis de fertilizante orgánico aplicado, siendo los tratamientos puramente orgánicos, manejados bajo técnicas ecológicas, los que dieron lugar en todos los casos a los valores más elevados. No puede decirse qué enmienda orgánica (estiércol de ovino o gallinaza) dio lugar a mayores niveles de actividad, puesto que los resultados dependieron de la dosis y la actividad estudiada. De nuevo, ambas actividades enzimáticas mostraron un elevado grado de correlación, con un coeficiente r de 0,76, significativo al 99,9% de probabilidad.

Estos resultados son muy similares en magnitud, tendencia y grado de correlación entre variables a los encontrados en las dos anteriores temporadas de estudio en estas experiencias (Albiach et al., 2000), lo que indica un alto grado de homogeneidad en los resultados globales del estudio y, consiguientemente, un mayor interés.

Si bien las experiencias hasta ahora comentadas parecen indicar un mayor nivel de actividad biológica en los suelos manejados mediante agricultura ecológica, los resultados de la experiencia VEGINECO, que se muestran en las tablas 2 y 3, sugieren que no existen diferencias importantes entre los tratamientos ecológico e integrado. Así, como vemos, los niveles de actividad enzimática observados son muy similares para ambas modalidades de manejo, no existiendo en ningún caso diferencias estadísticamente significativas. También es bastante destacable la homogeneidad de los valores durante periodos de muestreo que abarcan cerca de tres años completos, sin caídas importantes ni grandes picos de actividad. Esta homogeneidad es relativa cuando atendemos a los resultados correspondientes a cada una de las subparcelas experimentales. Como vemos también, no existieron diferencias significativas entre las medias globales de cada una de las actividades enzimáticas durante el periodo completo de estudio, siendo ligeramente superior el nivel de actividad fosfatasa alcalina en las parcelas orgánicas, y prácticamente idénticos los niveles de actividad deshidrogenasa. Esta similaridad de resultados se debe sin duda a que la fertilización fue virtualmente idéntica en ambos sistemas, y a que los tratamientos fitosanitarios aplicados en el sistema integrado, reducidos a lo estrictamente necesario, no afectaron significativamente a la actividad biológica del suelo. Como en las dos experiencias del proyecto INIA, ambas actividades enzimáticas mostraron un alto grado de correlación, con un coeficiente r de 0,48, significativo al 99%.

Conclusiones

Los resultados de las dos experiencias realizadas en el marco del proyecto INIA parecen indicar que tanto la aplicación de fertilizantes orgánicos como el manejo del suelo mediante técnicas de agricultura ecológica contribuyen al incremento del nivel de actividad biológica del suelo. Así, en la experiencia de Paiporta se observan mayores niveles de actividad enzimática, aunque sin alcanzarse significación estadística, en el tratamiento ecológico, mientras que en el organo-mineral, a pesar de aplicarse cantidades apreciables de productos orgánicos (el 50% de los empleados en el tratamiento ecológico), los niveles de actividad son muy similares a los del tratamiento mineral. En la experiencia de Moncada, en cambio, los tratamientos ecológicos (exclusivamente orgánicos) vuelven a ser los que producen los mayores niveles de ambas actividades, pero sí se observan claros incrementos también en el caso de los dos tratamientos organo-minerales manejados de manera convencional.

De la experiencia VEGINECO parece extraerse la conclusión de que no existen diferencias del nivel de actividad biológica del suelo debido al manejo de éste mediante técnicas de producción integrada y de agricultura ecológica. Esta falta de diferencias se debe sin duda a que en ambos tratamientos se observó una atención escrupulosa a fertilizar en las cantidades precisas, de modo que el programa de fertilización en ambos sistemas fue similar, y a controlar las plagas y enfermedades de un modo cuidadoso con el medio ambiente, de manera que la aplicación de fitosanitarios en el sistema integrado fue reducida a lo estrictamente necesario y no afectó significativamente a la actividad biológica del suelo.

En todas las experiencias, finalmente, se comprobó la elevada correlación entre los niveles de actividad fosfatasa alcalina y deshidrogenasa, algo que coincide con la típica consideración de esta última como un buen indicador del nivel general de actividad metabólica en el suelo.

Referencias

Albiach, R., Pomares, F., Canet, R. (1996) Actividades enzimáticas como índices de la actividad biológica del suelo en huertos ecológicos de cítricos. En Agricultura ecológica y desarrollo rural. II Congreso de la Sociedad Española de Agricultura Ecológica. Pamplona, septiembre de 1996.

Albiach, R., Canet, R., Pomares, F., Ingelmo, F. (1999) Structure, organic components and biological activity in citrus soils under organic and conventional management. Agrochimica, XLIII: 235-242.

Albiach, R., Canet, R., Pomares, F., Ingelmo, F. (2000) Microbial biomass content and enzymatic activities after the application of organic amendments to a horticultural soil. Bioresource Technol., 75:43-48.

Albiach, R., Gómez, A., Pomares, F., Canet, R. (2000) Efecto del tipo de fertilización sobre la actividad biológica del suelo en reconversión a la agricultura ecológica. En Una alternativa para el mundo rural del Tercer Milenio. III Congreso de la Sociedad Española de Agricultura Ecológica. Valencia, septiembre de 1998.

Casida, L.E., Klein, D.A., Santoro, T. (1964) Soil dehydrogenase activity. Soil Science, 98: 371-376.

Drinkwater, L. E., Letorneau, D. K., Workneh, F., Van Bruggen, A. H. C., Shennan, C. (1995) Fundamental differences between conventional and organic tomato agrosystems in California. Ecological Applications, 5:1098-1112.

Fraser, D. G., Doran, J. W., Sahs, W. W., Lesoing, G. W. (1988) Soil microbial populations and activities under conventional and organic management. Journal of Environmental Quality, 17:585-590.

Hassink, J., Lebbink, G., Van Veen, J. A. (1991) Microbial biomass and activity of a reclaimed-polder soil under a conventional or a reduced-input farming system. Soil Biology and Biochemistry, 23:507-513.

Ihaka, R., Gentleman, R. (1996) R: a language for data analysis and graphics. Journal of computational and graphical statistics, 5:299-314.

Oberson, A., Fardeau, J. C., Besson, J. M., Sticher, H. (1993) Soil-phosphorus dynamics in cropping systems managed according to conventional and biological agricultural methods. Biology and fertility of soils, 16:111-117.

Oberson, A., Besson, J. M., Maire, N., Sticher, H. (1996) Microbial processes in soil organic phosphorus transformations in conventional and biological cropping systems. Biology and fertility of soils, 21:138-148.

Pérez Sarmentero, J., Molina, A., Colmenares, R. (1994) Influencia del abonado con compost y fertilizantes solubles sobre la actividad enzimática del suelo y la calidad del cultivo de avena-veza en una finca de la alta montaña madrileña. En Prácticas ecológicas para una agricultura de calidad. I Congreso de la Sociedad Española de Agricultura Ecológica. Toledo, septiembre de 1994.

Suances, L., Colmenares, R., Pérez Sarmentero, J., Molina, A., De Miguel, J. M. (1998) Preparados biodinámicos en pastizales mediterráneos: evaluación de los cambios en las condiciones del suelo. En Agricultura ecológica y desarrollo rural. II Congreso de la Sociedad Española de Agricultura Ecológica. Pamplona, septiembre de 1996.

Suances, L., Pérez Sarmentero, J., Molina, A. (2000) Actividad enzimática de esterasas, fosfatasas y b -galactosidasas en suelos de tres fincas de pastos permanentes con diferente altitud. En Una alternativa para el mundo rural del Tercer Milenio. III Congreso de la Sociedad Española de Agricultura Ecológica. Valencia, septiembre de 1998.

Tabatabai, M. A., Bremner, J. M. (1969) Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biology and Biochemistry 1: 301-307.

Figura 1. Rotación de cultivos seguida en los sistemas de Producción Integrada y Producción Ecológica en el ensayo VEGINECO.

Tabla 1. Dosis de fertilizantes aportadas en los ensayos del proyecto INIA (en peso seco)

Tratamiento	Abonado de fondo	Abonado de cobertera
Ensayo de Moncada
Testigo (FMo)	90 UF P2O5 90 UF K2O (superfosfato y sulfato potasa)
Fert. mineral (FM2)	90 UF N 90 UF P2O5 90 UF K2O (complejo 15-15-15)	270 UF N en tres aportaciones (una de sulfato amónico y dos de nitrato amónico)
Estiércol+F. mineral (E1+FM1)	19,1 t/ha estiércol ovino	50 % dosis del FM2
Gallinaza+F. mineral (G1+FM1)	6,7 t/ha gallinaza	50 % dosis del FM2
Estiércol (E2)	38,2 t/ha estiércol ovino
Gallinaza (G2)	13,4 t/ha gallinaza
Ensayo de Paiporta Tratamientos FM2, E1+FM1 y E2 como en el Ensayo 1

Tabla 2. Niveles de actividad fosfatasa alcalina en la experiencia VEGINECO
Tratamiento	Muestreo	Subparcela*				Valor	Significación
		A/III	B/IV	C/I	D/II	medio	Estadística
Ecológico	1	156	120	212	179	167± 39	NS
Integrado	1	155	153	183	187	170± 18
Ecológico	2	203	No	168	265	212± 49	NS
Integrado	2	179	Muestreado	134	245	186± 56
Ecológico	3	No	176	165	258	200± 51	NS
Integrado	3	muestreado	195	160	170	175± 18
Ecológico	4	235	239	165	190	207± 36	NS
Integrado	4	212	73	151	179	154± 59
Ecológico	5	139	205	132	253	182± 58	NS
Integrado	5	142	194	158	236	183± 42
Ecológico	Global	-	-	-	-	192± 44	NS
Integrado	Global	-	-	-	-	173± 39

*Las letras indican las subparcelas ecológicas, y los números romanos las integradas

Tabla 3. Niveles de actividad deshidrogenasa en la experiencia VEGINECO
Tratamiento	Muestreo	Subparcela*				Valor	Significación
		A/III	B/IV	C/I	D/II	medio	Estadística
Ecológico	1	1,25	1,10	1,97	2,15	1,62± 0,52	NS
Integrado	1	1,71	3,30	1,52	2,22	2,19± 0,80
Ecológico	2	2,26	No	1,61	2,64	2,17± 0,52	NS
Integrado	2	2,37	muestreado	1,09	2,26	1,91± 0,71
Ecológico	3	No	1,21	1,80	1,54	1,52± 0,30	NS
Integrado	3	muestreado	1,52	1,38	1,15	1,35± 0,19
Ecológico	4	1,91	1,73	2,18	2,29	2,03± 0,25	NS
Integrado	4	3,46	0,14	1,98	2,28	1,97± 1,37
Ecológico	5	2,36	1,12	1,83	4,45	2,44± 1,43	NS
Integrado	5	1,81	1,26	3,10	3,77	2,49± 1,15
Ecológico	Global	-	-	-	-	1,97± 0,77	NS
Integrado	Global	-	-	-	-	2,02± 0,94

*Las letras indican las subparcelas ecológicas, y los números romanos las integradas

Figura 2. Efecto de los diferentes tratamientos en las actividades fosfatasa alcalina y deshidrogenasa en las dos experiencias del proyecto INIA.