Respuesta de un cultivo de pimiento grueso de invernadero a la fertilización integrada y ecológica. I Producción, balance de agua y lixiviación de nutrientes. L. Rincón, A. Pérez*, C. Pellicer, A. Abadía, J. Sáez, A. Paredes. Equipo de Riegos del Departamento de Recursos Naturales y Desarrollo Rural del Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario. 30150 La Alberca, Murcia. josefaa.perez@carm.es Palabras clave: Capsicum annunn L, fertirrigación organica, fertirrigación mineral, liximetros, drenaje, biofertilizante. Resumen El objetivo del presente trabajo fue analizar la productividad y evaluar el balance de agua y la lixiviación de nutrientes de un cultivo de pimiento, cultivado con técnicas de producción integrada y ecológica. El material utilizado fue pimiento (Capsicum annuum) variedad “Almudén”. La plantación se realizó el 20 de diciembre del 2006, con una densidad de 2,5 plantas.m-2, cultivándose en un invernadero multitúnel con infraestructura lisimétrica, dividido en dos bloques con la misma aportación de materia orgánica en suelo (5 kg.m-2 de estiércol). Los tratamientos ensayados en producción integrada fueron tres, diferenciados por el aporte de distintas cantidades de N y biofertilizante (50% N, 100% N y 0% N + biofertilizante). En el cultivo ecológico se diferenciaron dos tratamientos con distintas fuentes de N (materia orgánica líquida + aminoácidos y materia orgánica líquida + aminoácidos + biofertilizante). Se controló la producción total y comercial, la biomasa verde, el balance de agua y nutrientes y la evolución de los nitratos del suelo. Los resultados muestran que en el tratamiento donde se aportó el 100% de N en forma mineral, se obtuvo la mayor producción con 13,46 kg.m-2 y 19,04 kg.m-2 de biomasa. En cultivo ecológico la producción más elevada se consiguió en el tratamiento con biofertilizante con 9,54 kg.m-2, El agua total aportada en todos los tratamientos fue de 946 mm, forzándose un drenaje medio a lo largo del ciclo de cultivo del 29%, en el que se determinó la concentración de nutrientes. Las lixiviaciones más elevadas de N fueron obtenidas en el tratamiento de producción integrada del 100% N y en el ecológico con biofertilizante. Los tratamientos cultivados en producción integrada alcanzaron las producciones más elevadas. INTRODUCCIÓN Optimizar la adición de nitrógeno maximizando la producción y minimizando el impacto medioambiental, es uno de los objetivos mas importantes de la agricultura actual. Con este fin, se han desarrollado distintos métodos de cultivo, destacando entre ellos, la producción integrada que ajusta la fertilización nitrogenada y aumenta la eficiencia del riego para reducir al máximo la percolación por debajo de la zona radicular (Rincón et al., 2008), la producción ecológica, que utiliza fertilizantes orgánicos en lugar de sintéticos (Fushiwaki y Magara, 2005) y por último la utilización de biofertilizantes que generalmente son bacterias promotoras del crecimiento vegetal (Rincón et al., 2005). Los estudios realizados son numerosos y los resultados publicados no son coincidentes. Hay trabajos que demuestran que los fertilizantes orgánicos producen 412 menos perdidas de nitratos por lavado (Kirchmann y Bergström, 2001), mientras que otros no encuentran diferencias (Dufault et al., 2008) o incluso algunos indican que la lixiviacion de nitratos y otros nutrientes es mayor cuando solo se aporta materia orgánica (Berntsen et al., 2006). En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en un ensayo agronómico en el que se compara la respuesta del pimiento respecto al rendimiento, balance de nutrientes y agua y dos modos de fertilización, ecológica e integrada. El ensayo esta situado en el Campo de Cartagena que ha sido declarada Zona Vulnerable a la contaminación por nitratos procedentes de fuentes agrarias, la correspondiente al acuífero Cuaternario y Plioceno en el área definida por zona regable oriental del Trasvase Tajo-Segura y el Sector litoral del Mar Menor. MATERIALES Y MÉTODOS La experiencia se realizó en la finca experimental Torreblanca del IMIDA situada en el Campo de Cartagena (37º40´N – 0º58´W) en Murcia, principal zona productora del pimiento grueso bajo invernadero. El ensayo se desarrollo en un invernadero multicapilla cubierto con lámina de polietileno térmico con lisímetros de drenaje de 5 m de longitud, 1 m de anchura, 0,65 m de profundidad y evacuación independiente de las disoluciones drenadas. El material vegetal utilizado fue pimiento tipo Lamuyo, variedad Almudén, tolerante al virus del bronceado, La plantación se realizó el 20 de diciembre del 2006, con una densidad de 2,5 plantas.m-2 (1m entre filas y 0,4 m entre plantas). Se efectuó control integrado de plagas. El suelo del invernadero es de textura franco arcillosa, donde se aportó 4 kg.m-2 de estiércol de oveja y 1 kg.m-2 de gallinaza, procediendo a la desinfección del mismo mediante biosolarización. Las características iniciales del suelo de cultivo, en el perfil de 0-40 cm, eran: 2,37% de materia orgánica, 0,20% de nitrógeno total, 145,36 ppm de fósforo asimilable y una elevada conductividad eléctrica (ext.sat.) de 10,75 dS.m-1. La calidad del agua de riego fue variable durante el ciclo del cultivo, presentando un valor medio de conductividad eléctrica de 1,77 dS.m-1. En el sistema de riego por goteo se instaló una tubería emisora por cada fila de plantas con emisores de 2,3 l.h-1 de descarga unitaria situados cada 40 cm. Las necesidades hídricas del cultivo se evaluaron semanalmente multiplicando la evapotranspiración de referencia de la semana anterior por los coeficientes de cultivo (Rincón, 2003), variando la frecuencia de riego durante el ciclo del cultivo en función de las necesidades hídricas y la dosis de riego ajustada al suelo. La evapotranspiración del cultivo se incrementó un 25% para producir drenaje y poder evaluar la lixiviación de nutrientes. Los tratamientos ensayados se presentan en la tabla 1. En producción integrada (PI) el nitrógeno mineral se aplicó en forma de disolución, ajustando el tratamiento del 100% N a 373 kg.ha-1 de N, 56 kg.ha-1 de P y 485 kg.ha-1 de K, necesidades del cultivo obtenidas en la experiencia de Rincón et al., 1995. En producción ecológica (PE) semanalmente se aplicó la cantidad de 5 ml.m-2 de materia orgánica líquida, producto de origen ovino en un 100% (contiene un 4% de materia orgánica total), más 1 ml.m-2 de aminoácidos de origen vegetal. En los tratamientos donde se aportó biofertilizante, se utilizó una mezcla comercial de bacterias Azotobacter vinelandii y Azospirillum brasilense (108 UFC.ml-1), en la cantidad de 1,5 ml.m-2, distribuyéndose en 5 aportaciones 413 a los 0, 30, 70, 120 y 170 días después del trasplante. Toda la fertilización se realizó vía gotero con un diseño experimental de tres repeticiones, distribuidas al azar. Diariamente se midió el volumen de drenaje producido y se guardó en el frigorífico una alícuota de 200 ml, mezclándose al final de la semana las 7 muestras diarias para obtener una disolución media, donde se analizó las concentraciones de nitratos (NO3-), fosfato (PO43-) y potasio (K+). Los aniones se determinaron mediante electroforesis capilar y los cationes mediante absorción atómica. Con la concentración de cada uno y el volumen de agua drenado se evaluaron las cantidades de iones lixiviados. El contenido de NO3- del suelo se midió en todos los tratamientos en cuatro fechas, mediados de mayo, junio y julio y al final del cultivo, muestreándose el suelo a 20 cm de profundidad y 15 cm de distancia al punto de goteo, coincidiendo con la máxima densidad radicular. La determinación se realizó en el extracto 1 (suelo):2(agua) (AOAC, 1990). Se muestreó y pesó la biomasa verde en 4 fechas durante el ciclo de cultivo y se controló la producción total y comercial en 6 recolecciones. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Producción de cultivo y biomasa La tabla 2 muestra los parámetros medios de producción total y comercial al final del cultivo, obtenidos en seis recolecciones. Los parámetros medios de producción más elevados fueron conseguidos en el tratamiento donde se aportó el 100% de N mineral, alcanzando diferencias significativas con todos los tratamientos en kg.m-2 de producción y en número de frutos. Los tratamientos de cultivo ecológico no tuvieron diferencias significativas entre ellos, pero si en producción con los tratamientos donde se aplicó nitrógeno mineral. La mayor producción de biomasa total fresca fue la obtenida en el tratamiento PI – 100% N, no obteniendose diferencias significativas con el resto de tratamientos de PI, pero si con los dos de ecológico, a diferencia de lo obtenido por Warman (2005). Los frutos representaron una media del 80% del total de la biomasa formada (Fig. 1). Balance de agua y nutrientes La tabla 3 muestra el balance de agua y la lixiviación de nutrientes en el ciclo de cultivo para cada tratamiento. El agua total aportada fue de 946 mm forzándose un drenaje medio a lo largo del cultivo del 29,60 %, en el que se analizaron los nutrientes lixiviados. Los tratamientos donde se aplicó biofertilizante fueron los que más volumen drenaron, siendo las cantidades lixiviadas del resto semejantes entre sí. Del balance medio se deduce una evapotranspiración de 666 mm oscilando entre los valores medios de 1,05 mm.día-1 en los primeros 64 días de cultivo y 4,68 mm.día-1 en los últimos 67 días. La dosis de riego fue de 2,40 mm, mantenida durante todo el ciclo del cultivo, variando la frecuencia de los riegos desde uno hasta tres riegos diarios en el periodo de máximas necesidades hídricas (Pellicer et al., 2008, Rincón et al., 2008a). La productividad del agua de riego más alta fue la obtenida en el tratamiento donde se aplicó el 100% de N mineral con 14,23 kg.m-3 para el total del agua aportada y la más baja en el tratamiento PE con 9,46 kg.m-3, coincidiendo con lo obtenido por Rincón et al., (2008b). Las lixiviaciones más elevadas de N fueron obtenidas en el tratamiento de producción integrada del 100% N y en el ecológico con biofertilizante (Gaskell y Smith, 2007), coincidiendo este último resultado con lo obtenido por Rincón et al., 2008b. El tratamiento PI – 0% de N, drenó prácticamente todo el N que se le aportó con el agua de 414 riego, así que la actuación del biofertilizante fijando nitrógeno atmosférico, combinado con otras propiedades de las bacterias como la formación de sustancias estimuladoras del crecimiento, estimulación de micorrizas, etc., ha influido positivamente en el cultivo (Hernández et al., 2005; Rincón et al.; 2005).No se produjo ninguna pérdida de fósforo por lixiviación, constatando la poca movilidad de este elemento en el suelo. La lixiviación más baja de K se obtuvo en el tratamiento con más alta producción de frutos y biomasa (PI – 100% N) y las más elevadas en los tratamientos donde se aplicó biofertilizante (Tabla 3). Nitratos en el suelo Los niveles de concentración de nitratos en el suelo a los 148 días después del trasplante (ddt) son en todos los tratamientos superiores a los alcanzados al final del cultivo (Fig.2). A los 148 ddt, fecha donde ya se habían realizado las dos primeras recolecciones, el valor máximo fue obtenido en el tratamiento donde se aplicó el 100% de N mineral, consiguiendose diferencias significativas con los tratamientos PI 0% de N mineral y PE. Al final del cultivo, continua siendo el tratamiento 100% de N mineral, el de mayor concentración de nitratos en suelo, manteniendo diferencias significativas con el PI 0% de N mineral, pero siendo ahora, significativamente diferente con el tratamiento ecológico con biofertilizante, debido a una producción y drenajes más elevados. Agradecimientos Al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), por haber financiado este proyecto dentro del Subprograma Nacional de Recursos y Tecnologías Agrarias en Cooperación con las Comunidades Autónomas. Referencias Berntsen, J., Grant, R., Olesen, J.E., Kristensen, I.S., Vinther, F.P., Mølgaard, J.P., Petersen, B.M. 2006. Nitrate leaching from organic farming systems with rotational grass-clover and arable crops. Soil Use and Management (22):197-208. Dufault, R.J., Hester, A., Ward, B. 2008. Influence of organic and synthetic fertility on nitrate runoff and leaching, soil fertility, and sweet corn yield and quality. Communication in Soil Sciencie and Plant Analysis, vol 39 (11-12): 1858-1874. Fushiwaki, Y., Magara, Y. 2005. Water pollution by agriculture and other rural uses, in water quality and standars, from Encyclopedia of life Support Systems (EOLSS), Development under the Auspices of UNESCO, Olss Publishers, Oxford UK[http://www.eolss.net]. Gaskell, M., Smith, R. 2007. Nitrogen sources for organic vegetables crop. Horttechnology, vol 17(4):431-441. Hernández, T., Garcia, C., Pascual, J.A., Hernández, Mª M. El uso de bacterias fijadoras de nitrógeno en Agricultura Ecológica. Agricultura, 872:184-187. Kirchmann, H., Bergström, L. 2001. Do organic farming practices reduce nitrate leaching?. Commun. Soil Sci. Plan. 32:997-1028. Pellicer, C., Pérez, A., Abadía, A., Rincón, L., Paredes, A., Carrillo, F. 2008. Resultado del aporter de biofertilizantes a un cultivo de pimiento con fertilización ecológica. VIII Congreso SEAE, IV Congreso Iberoamericano Agroecología. Rincón, L. Sáez, L., Balsalobre, E., Pellicer, C. 1995. Crecimiento y absorción de nutrientes del pimiento grueso en cultivo bajo invernadero. Investigación Agraria: Producción y Protección Vegetal Vol. 10(1):47-59. 415 Rincón, L. 2003. La fertirrigación del tomate y del pimiento grueso. Vida Rural 164: 3640. Rincón, L., Pérez, J., Abadía, A., Pellicer, C., Valero, A.L. 2005. El uso de biofertilizantes en la fertilización nitrogenada de los cultivos hortícolas. Agricultura, 879:788-792. Rincón, L., Pérez, A., Abadía, A., Pellicer, C., Sáez, J., Paredes, A. 2008a. Aplicación en fertirrigación de distintas cantidades de N en un cultivo de pimiento grueso de invernadero. Respuesta productiva y balance de nutrientes. Actas de Horticultura 50:188-194. Rincón, L., Pérez, A., Pellicer, C., Abadía, A., Sáez, J., Paredes, A. 2008b. Resultados comparativos de un cultivo de pimiento grueso de invernadero con producción integrada y ecológica. II Producción y balance de Nutrientes. XII Simposio Ibérico de Nutrición Mineral de las Plantas. Granada ( en prensa). Warman, P.R. 2005. Soil fertility, yield and nutrient contents of vegetable crops after 12 years of compost or fertilizer amendments. Biological Agriculture & Horticulture, vol 23(1): 85-96. Tabla 1. Tratamientos experimentales. Tratamientos M.O. aportada al suelo Fertilización nitrogenada PI – 100% N 100% N mineral (373 kg.ha-1) PI – 50% N PI – 0% N + Bf PE 5 kg.m-2 de estiércol ( 4 kg.m-2 de oveja + 1 kg.m-2 de gallinaza ) PE+Bf 50% N mineral (187 kg.ha-1) 0% N mineral + Biofertilizante1 Materia orgánica líquida + Aminoácidos Materia orgánica líquida + Aminoácidos + Biofertilizante* 1 Biofertilizante: mezcla de bacterias Azotobacter y Azospirillum (108 UFC.ml-1) Tabla 2. Parámetros de la producción. Producción comercial Tratamiento Producción total Kg.m-2 nº f.m-2 g.f-1 Kg.m-2 nº f.m-2 g.f-1 PI – 100% N 13,2 c 61,7 b 0,2 a 13,5 c 64,2 b 0,2 a PI – 50% N 11,2 b 51,8 a 0,2 a 11,4 b 53,2 a 0,2 a 9,9 ab 45,8 a 0,2 a 10,1 ab 48,0 a 0,2 a PE 8,7 a 42,9 a 0,2 a 9,0 a 45,2 a 0,2 a PE+Bf 9,2 a 46,2 a 0,2 a 9,5 a 48,6 a 0,2 a PI – 0% N + Bf En cada columna, letras diferentes a continuación de las medias indican diferencias significativas a P=0,05. Tabla 3. Balance de agua y lixiviación de nutrientes. Agua N mm 416 P Kg.ha-1 K Aportado en el agua de riego 60 0 67 Drenado 109 0 126 73 0 138 52 0 248 53 0 225 107 0 268 946 Tratamientos PI – 100% N PI – 50% N PI - 0% N + Bf PE PE + Bf 237 252 342 267 303 20 18 16 14 12 kg.m -2 10 8 6 4 2 0 Planta completa Frutos totales Frutos comerciales PI – 100% N 19,04 15,12 13,16 PI – 50% N 18,10 14,82 11,23 PI – 16,61 13,82 9,86 PE 15,58 12,69 8,68 PE+Bf 15,23 12,03 9,22 0% N + Bf Fig.1. Parámetros de producción de biomasa. 180 148 ddt 223 ddt 160 140 100 - NO3 (ppm) 120 80 60 40 20 0 PI 100%N PI 50%N PI 0 %N + Bf Tratamientos Figura 2. Concentración de nitratos en el suelo. 417 PE PE + Bf