Análisis agroecosistémico y modelización del crecimiento y del balance de agua y nitrógeno del cultivo de plátano

Abstract

Esta investigación tuvo como objetivo conocer algunos aspectos básicos del funcionamiento del agroecosistema plátano bajo las condiciones del Sur del Lago de Maracaibo, información indispensable para diseñar prácticas agrícolas que puedan aumentar la sustentabilidad y mejorar el manejo de este importante cultivo. Los tres aspectos analizados, altamente relacionados entre sí, fueron la dinámica de crecimiento de la planta, el balance hídrico y el ciclado de nitrógeno. Este elemento se escogió por ser uno de los más influyentes en la producción vegetal y que a su vez resulta más móvil y propenso a perderse y producir contaminación ambiental, por lixiviación, emisiones gaseosas o elevación de su concentración en suelos y capa freática. El estudio de estos aspectos en cultivos de musáceas (bananos y plátanos) plantea interesantes desafíos metodológicos relacionados con la forma de crecimiento y tamaño de las plantas, por lo que el trabajo constituye también una propuesta metodológica para el análisis agroecosistémico de este cultivo. Complementariamente, se utilizó la modelización para integrar el conocimiento obtenido, con el propósito de contribuir en el desarrollo de una herramienta que permita evaluar alternativas de manejo para aumentar la productividad y minimizar los problemas ambientales. La tesis se desarrolló en las instalaciones de la Estación Local Chama, adscrita al INIA-Zulia, en un lote que fue sembrado de plátano Hartón. Durante el desarrollo del cultivo, hasta la cosecha de la planta madre, se realizaron once muestreos destructivos de biomasa vegetal, la cual fue separada por órganos, incluyendo muestreos exhaustivos de la biomasa de raíces. Se estimó el peso seco de todos los órganos y se analizó nitrógeno total. Además se instaló una estación meteorológica, para recolectar datos de radiación, temperatura y precipitación total. La medición de los flujos y del N en el agua de goteo+caída directa y N de la precipitación total, se efectuó con pluviómetros instalados dentro y fuera de la plantación, el flujo caulinar se obtuvo con mangueras plásticas sujetas al seudotallo de la planta. La salida de agua y N por escorrentía superficial se midió utilizando parcelas de escorrentía que permitieron también estimar las pérdidas de suelo y nitrógeno por erosión. La volatilización, se determinó por el método semiabierto estático para la captura del amoníaco. La dinámica del agua y del N en el suelo se estudió mediante muestreos realizados en las mismas fechas que los del crecimiento de las plantas, en dos capas de suelo (0-20 y 20-50 cm). La información obtenida permitió la construcción y calibración de un modelo de simulación del desarrollo del cultivo, que incluyó submodelos para el crecimiento de las planas y para el agua, el nitrógeno y la materia orgánica del suelo. Entre los resultados obtenidos se puede mencionar la caracterización detallada de la dinámica del crecimiento del cultivo de plátano, la cual sigue un patrón con tres etapas de crecimiento bien diferenciadas: Etapa de crecimiento vegetativo, etapa reproductiva y etapa productiva, las cuales se caracterizaron en función de una serie de variables como la biomasa por órgano, las tasas de crecimiento, la concentración de N, la relación carbono/nitrógeno y biomasa aérea/biomasa subterránea, la eficiencia en el uso de la luz, las tasas de absorción de N, entre otras. El sistema radicular se distribuyó más horizontalmente que verticalmente, orientado radialmente, poco profundo y decreció al alejarse del cormo, la exploración del suelo se realiza de forma progresiva y es mucho más exhaustiva en la primera capa del suelo, por la mayor densidad de raíces que en la segunda capa. La concentración promedio de N en los diferentes órganos de la planta se presentó en el siguiente orden: hoja>seudotallo>raíces>racimo>cormo. La dinámica del N, en la planta está asociada a la acumulación de materia seca y se determinó que la planta acumula en la etapa de crecimiento vegetativo, aproximadamente el 50% del total y en la etapa reproductiva el restante 50%. Esto nos indica que durante la etapa de crecimiento vegetativo, se aplicó un exceso de fertilizante, en cuanto a la etapa reproductiva, la dosis fue inferior al requerimiento de la planta, lo que se considera una debilidad en la sincronización de la fertilización con el crecimiento de la planta. La curva de dilución de N, presentó características diferentes a la típica de las plantas C3, con una curva dividida en dos partes, la primera donde aumenta el contenido de N en la planta y la segunda que sigue la curva propuesta por Greenwood. El índice de nutrición de nitrógeno fue un buen indicativo de la nutrición de la planta madre y el hijo, mostrando algunos períodos con un déficit de N moderado. Con respecto a los flujos del balance hídrico, podemos indicar que el flujo de goteo+caída directa representa un porcentaje de la precipitación neta mucho mayor que el flujo caulinar, siendo distribuido sobre el suelo de una manera bastante heterogénea por la acción de la cubierta vegetal. El principal flujo de salida fue la escorrentía que si la sumamos a la intercepción, tenemos que menos de la mitad del agua que ingresó por precipitación se infiltra en el suelo, planteando un posible déficit hídrico a pesar de las lluvias abundantes. Los flujos de salida siguieron una secuencia de importancia como sigue: escorrentía>evapotranspiración>drenaje> intercepción. En general, las concentraciones de N en los flujos de precipitación, goteo+caída directa y flujo caulinar, están en el rango reportado para varios ecosistemas naturales y agrícolas. Hay que resaltar que la altísima escorrentía que caracterizó el balance hídrico, no se reflejó en una pérdida alta de N por esta vía, a pesar de que el fertilizante fue aplicado sobre la superficie del suelo. La concentración y pérdidas de N en el drenaje, estimados por el modelo ya que el dispositivo de medición tuvo problemas metodológicos, lo ubican como la principal salida del sistema y la volatilización de la urea aplicada representa la segunda pérdida en importancia. Por otra parte la erosión del suelo puede considerarse moderada, con un patrón que sigue los eventos de precipitación. La pérdida de nitrógeno por esta vía es proporcional a la pérdida de sedimentos ya que la concentración permaneció casi constante. El balance de nitrógeno es ligeramente positivo, con un 9% de las entradas que permanecen en el agroecosistema después de la cosecha. Si bien la absorción de N por la planta (30,52 g.m-2) equivale casi al 80% del N aplicado por fertilización, el 65% del mismo retornó al suelo a través de las podas de las hojas y el seudotallo. El suelo presenta un balance de N ligeramente negativo (-2,9 g.m-2), lo que podría estar afectando la sustentabilidad del sistema con respecto a este elemento. Esto nos indica que el agroecosistema tiene una baja eficiencia en el uso del fertilizante y un alto potencial de pérdidas, favorecido por las condiciones climáticas que posibilitan un acelerado proceso de descomposición y posiblemente el manejo agronómico del cultivo, que no promueve la acumulación de materia orgánica en el suelo, por lo tanto, para mantener la producción, las dosis de fertilizante deben mantenerse altas en el tiempo, que se traduce en contaminación del aire y de los efluentes del Lago de Maracaibo. El modelo, una vez calibrado, simuló de forma satisfactoria la mayoría de los procesos. En general, el enfoque agroecosistémico, fue acertado para abordar esta tesis, ya que permitió con el uso de herramientas ecológicas, comprender el funcionamiento del agroecosistema del cultivo de plátano en el sur del Lago de Maracaibo, bajo las condiciones de estudio y plasmarlo en un modelo de simulación.