Efecto Residual de la Fertilización del Cultivo de Papa
Sobre el Cultivo de Haba (Vicia faba L) en el Sistema de
Rotación
Bruno Condori
1
, André Devaux,
2
Pablo Mamani,
1
Juan
Vallejos,
1
Jorge Blajos
1
Resumen
Durante la campaña agrícola 1993-1994, en la Estación
Experimental Toralapa en Cochabamba, Bolivia, se evaluó el
efecto residual de niveles de fertilización mineral (nitrógeno y
fósforo) y de la aplicación de cal viva (Ca(OH)
2
) en el compor-
tamiento agronómico del haba (Vicia faba L.). Este estudio es la
continuación de trabajos iniciados por el Programa de Investigación
de la Papa (PROINPA), sobre la fertilización del cultivo de la papa en
1991-1992 y los efectos residuales en los cultivos de rotación como
la cebada y el haba. Los análisis de suelos mostraron que el
nutriente más afectado por los niveles de fertilización fue el fósforo,
con una alta disponibilidad en el suelo en el segundo año de
rotación. En cambio, el efecto residual de la aplicación de cal
incrementó los valores de pH, calcio, magnesio y la Capacidad de
Intercambio Catiónico (CIC). Los principales resultados indican que
el efecto residual de la cal, independientemente de las dosis
aplicadas (10 ó 20t/ha), permiten incrementar los componentes del
rendimiento en materia seca de haba: la fitomasa aérea de 49%,
la nodulación bacteriana (223%), y el rendimiento en grano seco
(46%) con respecto al testigo. Esto demuestra el prolongado efecto
residual de la cal y su efecto positivo en la productividad del cultivo
de haba. Se determinó también que el cultivo de haba es el
segundo cultivo más rentable después de la papa en el sistema de
rotación que también incluye la cebada. El valor actualizado neto
(VAN) para el sistema de rotación (papa, cebada y haba) muestra
que el
Aceptado para publicación: julio 1997.
1
Investigadores, Programa de Investigación de la Papa - PROINPA
(Convenio IBTA-CIP-COSUDE), Casilla 4285, Cochabamba, Bolivia.
2
Investigador CIP y Co-Director, PROINPA.
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172
que el nivel de 40-80-0 kg/ha de N y P
2
O
5
combinado con 10 t/ha de
cal viva es el que proporciona el mayor beneficio con 12,520 Bs/ha.
(US$1=Bs 4.65). Se necesita continuar los estudios para
establecer dosis óptimas de cal.
Palabras claves adicionales: efecto residual, papa, fertilización, cal,
haba, nitrofijación, análisis económico.
Residual Effect of the Fertilization of the
Potato Crop on the Faba Bean Crop (Vicia faba L.)
in the Rotation System
Summary
During 1993-1994 at the Toralapa Experimental Research Station in
Cochabamba, Bolivia, the residual effect of mineral fertilization levels
(nitrogen and phosphorus) and of calcium hydroxide (Ca(OH)
2
)
application, was evaluated on the production of the faba bean crop
(Vicia faba L.). This study continues activities initiated in 1991-1992 by
the Bolivian National Potato Research Program (PROINPA), on the
fertilization of the potato crop, and its residual effect on the rotation
crops such as barley and faba bean.
The soil analysis showed that phosporus was the nutrient most affected by
the fertilization levéis, with a high availability in the soil in the second year
of rotation. On the other hand, the residual effect of Ca(OH)
2
application
increased the valúes of pH, calcium, magnesium and the Cationic Exchange
Capacity. The main results indícate that the residual effect of Ca(OH)
2
,
independently of the rates applied (10 or 20 t/ha), increase the dry matter
yield component of faba bean: the aerial plant weight (49%), the bacterial
nodulation (223%) and the yield in dry grain (46%). This shows the
prolonged residual effect of Ca(OH)
2
applied to the soil and its positive
effect on the productivity of the faba bean crop.
Economic analysis shows that faba bean is the second most profitable
crop after the potato, in the rotation system which also includes barley. The
present net valué for the rotation system (potato, barley, bean) shows that
the level of 40-80-0 kg/ha of N and P
2
O
5
combined with 10 t/ha of Ca(OH)
2
,
is the level that gives the highest benefit, obtaining 12,520 Bs/ha (US$1
= Bs 4.65). Further studies are required to establish optimum Ca(OH)
2
rates.
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Additional index words:
residual effect, potato, fertilization, lime,
faba bean, nitrogen fixation, economic
analysis.
Con la finalidad de desarrollar tecnologías cada vez más acordes a los
requerimientos de los agricultores que cultivan la papa, también se toman en
consideración los sistemas de producción agrícola que involucran a este
cultivo. Por ello, el haba, componente del ciclo de rotación practicada por los
agricultores, se enmarca en este estudio.
En las alturas de la provincia Tiraque en Cochabamba, se ha observado que
el pH fluctúa entre 4.3 y 5.5, la CIC es reducida y en general, los suelos son
considerados de baja fertilidad (6, 9, 17). Esta problemática abarca una gran
superficie (11,696 ha), que en la actualidad es una de las principales zonas
productoras de papa en Bolivia (5).
La producción intensiva de papa como cultivo principal, requiere de la
aplicación de fertilizantes y enmiendas para optimizar el uso de los suelos.
Además, la práctica de la rotación de los cultivos y de descanso, permiten
minimizar problemas fitosanitarios y mejorar la fertilidad natural del suelo.
Estas condiciones incrementan la productividad de los cultivos del sistema de
producción (4).
La incorporación de leguminosas dentro del sistema de rotación de cultivos,
otorga diversas ventajas, sobre todo aquellas productoras de grano, como el
haba, que es una fuente de proteínas importantes para la alimentación
humana y ganadera. Además, es la leguminosa más importante por su
capacidad de mantener o mejorar la fertilidad del suelo, ya que fija la mayor
cantidad de nitrógeno atmosférico (2, 7). Sin embargo, las leguminosas son
susceptibles a condiciones de acidez del suelo y requieren cantidades altas
de fósforo (8, 10, 16).
En la actualidad en Bolivia también se aprecia la importancia económica de
las leguminosas, ya que existen expectativas con demandas no cubiertas en
el mercado de exportación para grano de haba de zonas altas (8).
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174
Por los antecedentes descritos, es importante conocer el efecto de las
prácticas de fertilización y enmienda aplicados al cultivo de la papa sobre el
posterior cultivo de haba, considerando su importancia como uno de los
cultivos del ciclo de rotación. El objetivo principal del presente estudio,
realizado en coordinación con el Proyecto Fertisuelos-FAO, fue determinar el
efecto residual de niveles de fertilización mineral y de dosis de cal, en la
biomasa e infección de rizobio, los rendimientos biológico y agronómico y la
rentabilidad del cultivo de haba dentro del sistema de rotación papa, cebada
y haba.
Materiales y Métodos
La investigación se llevó a cabo en la Estación Experimental Toralapa,
perteneciente a la Provincia Tiraque del Departamento de Cochabamba
(Bolivia), a una altitud de 3,430 msnm y ubicada geográficamente a los 17°
31' de latitud sur y los 65° 40' de longitud oeste.
Este estudio se inició con la incorporación de fertilizantes y de cal (Tabla 1)
en el cultivo de papa, variedad Waych'a (ssp. andigena) en 1991-1992. Los
resultados iniciales de los análisis de suelos fueron: pH 5.5; materia orgánica
1.7 %; nitrógeno total 0.11 %; fósforo 19 ppm y potasio 0.34 meq en 100 g de
suelo. Las fuentes utilizadas para la aplicación del fertilizante fueron: úrea,
superfosfato triple y cal apagada (Ca(OH)
2
), cuya aplicación se realizó al
momento de la siembra del cultivo de papa.
Posteriormente se evaluó el efecto remanente de estas prácticas de
fertilización en el cultivo de cebada (var. IBTA 80) en 1992-1993, y finalmente
en el cultivo de haba (var. Habilla) en 1993-1994. Este sistema de rotación es
normalmente utilizado por los agricultores de la zona (4).
Para el análisis estadístico, se utilizó el diseño de bloques completos al azar
con arreglo factorial de 4 x 3, con tres repeticiones. Los factores estudiados
fueron:
A
Efecto residual de la aplicación de niveles de
fertilización mineral.
(0-0-0, 40-80-0, 80-160-0 y 160-160-0 kg/ha de N y P
2
0
5
)
B
Efecto residual de la aplicación de cal.
(0,10 y 20 t/ha de cal (Ca (OH)
2
)
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Tabla 1. Aplicación de niveles de fertilización mineral combinados con cal al
cultivo de papa (1991-1992).
Tratamientos
Clave
Fertilizante
N-P
2
O
5
-K
(Kg./ha)
Cal
Ca(OH)
2
(t/ha)
1
a1b1
0-
0-
0
+ 0
2
a1b2
0-
0-
0
+ 10
3
a1b3
0-
0-
0
+ 20
4
a2b1
40-
80-
0
+ o
5
a2b2
40-
80-
0
+ 10
6
a2b3
40-
80-
0
+ 20
7
a3b1
80-
160-
0
+ 0
8
a3b2
80-
160-
0
+ 10
9
a3b3
80-
160-
0
+ 20
10
a4b1
160-
160-
0
+ 0
11
a4b2
160-
160-
0
+ 10
12
a4b3
160-
160-
0
+ 20
Los niveles iniciales de fertilizante y de cal aplicados al cultivo de papa se
presentan en la Tabla 1. El arreglo combinatorio de los factores dio lugar a
doce tratamientos.
La siembra del cultivo de haba se realizó el 8 de setiembre de 1993, en
forma manual, depositando dos semillas por golpe cada 0.25 m y a una
profundidad de 0.03 m. La cosecha se efectuó el 15 de abril de 1994.
Cada unidad experimental fue de 16.50 m
2
, constituida por seis surcos de
5.0 m de largo, espaciados a 0.58 m entre surcos. La distancia entre
plantas fue de 0.25 m.
Entre las principales variables de respuesta del cultivo y otros análisis
auxiliares, se tomaron las siguientes:
Análisis de suelos. Se tomaron muestras de suelo al inicio del estudio,
antes de la siembra del cultivo de papa (1991); al inicio de la siembra de
cebada (1992); al inicio y al final del cultivo de haba (1993-1994). Se
analizaron seis muestras para dicho estudio, entre ellos el testigo (0-0-0),
40-80-0 y 160-160-0 con sus respectivas.
combinaciones con 0 y 10 t/ha de cal, las que fueron analizadas en los
laboratorios del CIAT- Santa Cruz, Bolivia.
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Infección de nódulos de rizobio. Se evaluaron las muestras en la
maduración de vainas antes de la cosecha, precediéndose al conteo de
bacteroides o nódulos en las raíces, obteniéndose posteriormente su
biomasa (13). Las muestras se tomaron en las plantas de los dos surcos
centrales para evitar el efecto de bordes.
Componentes de rendimiento
. Se evaluó el número de plantas por
unidad experimental, número de ramas por planta y número de vainas por
planta antes de la cosecha; el número de granos por vaina y el peso seco de
cien granos después de la cosecha (1).
Rendimiento biológico
o fitomasa seca, se midió antes de la cosecha,
separando la parte aérea (follaje) y la parte subterránea de la planta (15).
Rendimiento agronómico
. Se midió en dos estadios de cosecha, en
vaina verde y en grano seco.
Análisis económico
. Se determinó el valor actualizado neto (VAN) o
beneficio neto actualizado de los tres cultivos de la rotación, considerando la
sucesión de éstas como un proyecto de inversión a mediano plazo de tres
años del ciclo de rotación (11 y 14). La actualización elimina las diferencias
temporales y trata a todos los valores como si pertenecieran al año base
(año de inversión). La inversión comprende el costo del fertilizante, de la cal
y de su aplicación. Los beneficios están constituidos por los ingresos netos
correspondientes a los cultivos de papa en tubérculo para el primer año,
cebada en grano para el segundo y haba en grano para el tercer año.
Resultados y Discusión
Efecto residual de la aplicación de fertilizantes
El efecto residual de la aplicación de los fertilizantes minerales en la
composición química del suelo, es notorio solamente para el fósforo, cuya
concentración aumentó después de la aplicación del fertilizante; este efecto
se notó hasta el segundo año (1992) del sistema rotacional cuando fue
sembrado el cereal (16). El nivel de fósforo en el suelo bajó a niveles
inferiores al inicial a partir del tercer año, antes de la siembra del haba en
1993 (Figura 1). En esta figura, también se observa que la combinación de
cal (10 t/ha) a la aplicación de fertilizantes aumenta la disponibilidad de
fósforo; esto es perceptible aún en suelos que no tuvieron la aplicación de
fertilizantes minerales.
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Figura 1. Contenido de fósforo en los suelos debido al residuo de
fertilizante y cal (10 t/ha), después de tres años de su aplicación.
En el caso del nitrógeno, el análisis de suelos no mostró cambios durante los
tres años del ciclo de rotación, manteniéndose el contenido en el suelo de
0.11 %.
En el caso de las variables de respuesta del cultivo de haba, el número de
vainas por planta fue el único componente de rendimiento que respondió al
efecto residual de los fertilizantes minerales, mostrando que en los suelos con
niveles elevados de fertilización fosfórica, existe un efecto residual prolongado
(Figura 2). Esto es posiblemente atribuible a la liberación gradual del fósforo
por el suelo, por lo que la variable de respuesta incrementa su valor en
proporción directa a los niveles de fertilización (12, 16). El resto de los
componentes de rendimiento no reportan diferencias a ningún factor en
estudio.
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Figura 2. Interacción de niveles residuales de fertilización y cal, en el número de
vainas por planta de haba (Toralapa, 1993-94).
Efecto residual de la aplicación de cal
La aplicación de cal en todos los casos (con o sin fertilizante), elevó el pH de
los suelos hasta un nivel de 7, incrementando la capacidad de intercambio
catiónico (CIC), liberando calcio y magnesio intercambiables (16). Este efecto
residual fue muy marcado para el segundo año (1992), pero a excepción del
pH, se redujeron los valores de calcio, magnesio y CIC a partir del tercer año,
antes de la siembra del cultivo de haba (Figuras 3 y 4).
Se observó claramente que el nivel de magnesio disponible aumenta con la
aplicación de cal en el segundo año de rotación, bajando su disponibilidad
hasta el tercer año (Figura 4). En la misma figura también se observa que los
niveles del potasio van bajando paulatinamente de niveles bajos a muy
bajos. El aluminio se comporta en forma similar, ya que a partir del tercer año
no se halla en el suelo en su forma disponible. Esto se podría explicar por la
precipitación de aluminio debido a la aplicación de cal (17).
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Infección del rizobio
. Las variables en estudio correspondientes al
microsimbionte (rizobio), fueron las que arrojaron resultados más
contundentes por el efecto residual de la aplicación de cal,
independientemente de sus dosis (10 ó 20 t/ha). El número de nódulos
por planta, se incrementa de 30 en el testigo a 136 en aquellos
tratamientos con residuo de cal (10 ó 20 t/ha, indistintamente). Esta
tendencia es similar en la biomasa seca de nódulos que aumentó de 185
a 598 mg/planta (Figuras 5 y 6). Esta respuesta se debería al ambiente
neutro en el suelo generado por la cal, lo que favorece el desarrollo del
rizobio (2, 3,13).
Componentes de rendimiento: el efecto residual de la aplicación de cal
influyó principalmente en el número de ramas por planta (Tabla 2).
Tabla 2.
Número de ramas en el cultivo de haba, por efecto residual
de fertilización y cal (1993-1994).
Dosis
Número de ramas por planta
de cal
Niveles de fertilizante (kg/ha)
Promedio*
(t/ha)
0-0-0
40-80-0
80-1604)
160-160-0
0
4.3
4.5
4.7
5.0
4.6B
10
6.0
5.5
5.6
5.0
5.5A
20
5.9
5.3
5.9
5.4
5.6A
Promedio*
5.4A
5.1A
5.4A
5.1A
5.2**
* Promedios con distintas letras tanto en columnas como en filas, son diferentes
estadísticamente según Duncan al 5%.
** Promedio general
Rendimiento biológico
. La biomasa seca de la parte aérea del haba
tiene una respuesta marcada al efecto remanente de la aplicación de la
cal. Por el contrario, la parte subterránea correspondiente a la raíz sin
nódulos no responde a ningún factor en estudio. La fitomasa seca aérea, en
relación al testigo sin cal incrementa de 96 a 143 gramos por planta (Figura
7). Esto se nota en un mejor desarrollo del cultivo, por el efecto en el pH del
suelo que es neutro, disponibilidad moderada de calcio (Figura 2) y la
interacción con el desarrollo del rizobio, que se integran a la fisiología
general de la planta aportando con nitrógeno atmosférico para la formación
de aminoácidos, fuente principal de las proteínas (2, 3, 16, 18).
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Rendimiento agronómico
. El rendimiento en vaina verde y en grano
seco tiene una tendencia similar y asociada a la anterior variable e
incrementa por el efecto residual de cal, en relación al testigo, de 11.6 a 17.9
y de 2.6 a 3.9 t/ha, respectivamente (Figura 8).
Análisis económico
Considerando los costos e ingresos para todo el ciclo de rotación (papa
tubérculo, cebada en grano y haba en grano), el análisis económico muestra
que el valor actual neto (VAN) del nivel 40-80-0 kg/ha de N y P
2
O
5
combinado
con 10 t/ha de cal (Tratamiento 5), es el más recomendable desde el punto de
vista de la rentabilidad del ciclo de rotación con 12,520 Bs/ha (US$ 2,692)
(Figura 9).
Otros niveles con ingresos altos son el 80-160-0 kg/ha de N y P
2
O
5
combinado
con 10 t/ha de cal (Tratamiento 8) y el 160-160-0 kg/ha de N y P
2
O
5
(tratamiento 10), con 12,361 y 11,814 Bs/ha, respectivamente (Figura 9). El
primer nivel puede ser considerado como una alternativa de la práctica de la
aplicación de fertilizantes y cal en el ciclo de rotación. El segundo nivel, se
caracteriza por su beneficio neto alto y su bajo costo, que se debe
principalmente a los beneficios netos obtenidos con el cultivo de papa y la
respuesta marcada por este cultivo al nivel de fertilización 160-160-0 kg/ha de
N y P
2
O
5
. El impacto sobre los otros cultivos de la rotación fue más reducido.
Esto nos indica que tenemos que buscar la alternativa de fertilización que
procure el mejor beneficio neto en el cultivo de papa con un efecto positivo en
los otros cultivos de la rotación.
Considerando las tres mejores alternativas de fertilización desde el punto de
vista económico (tratamientos 5, 8 y 10), se determinó que la papa aporta con
el 55 %, la cebada con el 14 % y el haba con el 31 % de los ingresos totales
del sistema de rotación. La producción en grano seco del cultivo del haba es la
que aporta con mayores beneficios económicos después del cultivo de la papa,
aún sin considerar otras de sus diversas ventajas como mejoradora de las
condiciones de fertilidad del suelo (Figura 10).
Conclusiones
Analizados los resultados obtenidos, se observa que la aplicación de cal tiene
un efecto mucho más marcado sobre los cultivos de la rotación, como la
cebada y el haba, que sobre el cultivo de papa.
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El mayor efecto residual de la aplicación de fertilizantes, constituidos de
nitrógeno y fósforo, se observó principalmente con el fósforo, tanto en los
análisis de suelo, como también por las respuestas de los cultivos de cebada
y de haba. A pesar de que el nivel de fósforo parecía haber regresado a su
nivel inicial el tercer año con el cultivo de haba, su efecto aún fue notorio en
el componente de rendimiento correspondiente al número de vainas verdes
por planta. Esto se debería a la disponibilidad gradual de este elemento en el
suelo.
La aplicación de cal al inicio del ciclo de rotación elevó el pH del suelo
incrementando la capacidad de intercambio catiónico, liberando así el calcio,
fósforo y magnesio intercambiables. Este efecto fue marcado en los análisis
de suelo del segundo año pero, aparte del pH, en el tercer año de rotación, el
análisis de suelo mostró que los otros elementos habían regresado a su nivel
inicial. Por los efectos observados en el rendimiento del haba, hay un efecto
muy positivo del residuo de la aplicación de cal sobre el desarrollo y
rendimiento de este cultivo. Podríamos considerar que el pH neutro
alcanzado, favorece la liberación de cationes intercambiables y la formación
de nódulos nitrificadores, lo que favoreció el desarrollo del cultivo de haba
con un efecto positivo sobre la fertilidad del suelo. Este efecto continuará
siendo analizado en el próximo cultivo de papa que iniciará una nueva
rotación después del haba.
No se observó diferencia alguna entre los efectos residuales de las dos dosis
iniciales de cal, 10 y 20 t/ha, aplicadas inicialmente al cultivo de papa. En
base a esta experiencia, se están evaluando los efectos que se podrían
alcanzar con niveles más bajos de cal. Considerando primero el costo de
aplicación de la cal, su efecto sobre los ingresos netos del cultivo de papa y
su impacto sobre el beneficio neto global del sistema de rotación, hay que
establecer los niveles de aplicación de cal que permitan llegar a un beneficio
neto óptimo.
Considerando que el cultivo de la papa es el cultivo más rentable de la
rotación, hay que adaptar los cambios tecnológicos hacia una mejor
rentabilidad de este cultivo, tratando de conseguir un efecto positivo sobre
los otros cultivos de la rotación. Además, como el cultivo de papa se
desarrolla mejor en condiciones de suelos ácidos, se deberá buscar una
dosis de aplicación de cal que no afecte al cultivo de la papa, tanto al
momento de la aplicación de cal, como cuando el cultivo de papa regresa en
la misma parcela después de la conclusión del ciclo de rotación. Una
alternativa a considerarse es que la cal se aplicaría al momento de sembrar
los cereales y analizar sus efectos directo y residual sobre los otros cultivos
de las campañas siguientes.
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Los resultados presentados muestran que, en condiciones de suelos ácidos,
la aplicación de cal combinada con niveles recomendados de fertilizantes
tiene un impacto agroeconómico positivo sobre los cultivos manejados por
los agricultores en su sistema de producción. Sin embargo, es necesario
investigar más esta propuesta, para optimizar su rentabilidad y entender
mejor los efectos agronómicos de la aplicación de cal sobre los cultivos de la
rotación.
Este trabajo fue ejecutado dentro del marco del convenio del Programa de
Investigación de la Papa, PROINPA, que fue establecido entre la Secretaría Nacional
de Agricultura y Ganadería de Bolivia, la Cooperación Suiza al Desarrollo (COSUDE)
y el Centro Internacional de la Papa (CIP).
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Sobre el Cultivo de Haba (Vicia faba L) en el Sistema de
Rotación
Bruno Condori
1
, André Devaux,
2
Pablo Mamani,
1
Juan
Vallejos,
1
Jorge Blajos
1
Resumen
Durante la campaña agrícola 1993-1994, en la Estación
Experimental Toralapa en Cochabamba, Bolivia, se evaluó el
efecto residual de niveles de fertilización mineral (nitrógeno y
fósforo) y de la aplicación de cal viva (Ca(OH)
2
) en el compor-
tamiento agronómico del haba (Vicia faba L.). Este estudio es la
continuación de trabajos iniciados por el Programa de Investigación
de la Papa (PROINPA), sobre la fertilización del cultivo de la papa en
1991-1992 y los efectos residuales en los cultivos de rotación como
la cebada y el haba. Los análisis de suelos mostraron que el
nutriente más afectado por los niveles de fertilización fue el fósforo,
con una alta disponibilidad en el suelo en el segundo año de
rotación. En cambio, el efecto residual de la aplicación de cal
incrementó los valores de pH, calcio, magnesio y la Capacidad de
Intercambio Catiónico (CIC). Los principales resultados indican que
el efecto residual de la cal, independientemente de las dosis
aplicadas (10 ó 20t/ha), permiten incrementar los componentes del
rendimiento en materia seca de haba: la fitomasa aérea de 49%,
la nodulación bacteriana (223%), y el rendimiento en grano seco
(46%) con respecto al testigo. Esto demuestra el prolongado efecto
residual de la cal y su efecto positivo en la productividad del cultivo
de haba. Se determinó también que el cultivo de haba es el
segundo cultivo más rentable después de la papa en el sistema de
rotación que también incluye la cebada. El valor actualizado neto
(VAN) para el sistema de rotación (papa, cebada y haba) muestra
que el
Aceptado para publicación: julio 1997.
1
Investigadores, Programa de Investigación de la Papa - PROINPA
(Convenio IBTA-CIP-COSUDE), Casilla 4285, Cochabamba, Bolivia.
2
Investigador CIP y Co-Director, PROINPA.
Page 2
Condori, Devaux, Madani, Vallejos, Blajos
172
que el nivel de 40-80-0 kg/ha de N y P
2
O
5
combinado con 10 t/ha de
cal viva es el que proporciona el mayor beneficio con 12,520 Bs/ha.
(US$1=Bs 4.65). Se necesita continuar los estudios para
establecer dosis óptimas de cal.
Palabras claves adicionales: efecto residual, papa, fertilización, cal,
haba, nitrofijación, análisis económico.
Residual Effect of the Fertilization of the
Potato Crop on the Faba Bean Crop (Vicia faba L.)
in the Rotation System
Summary
During 1993-1994 at the Toralapa Experimental Research Station in
Cochabamba, Bolivia, the residual effect of mineral fertilization levels
(nitrogen and phosphorus) and of calcium hydroxide (Ca(OH)
2
)
application, was evaluated on the production of the faba bean crop
(Vicia faba L.). This study continues activities initiated in 1991-1992 by
the Bolivian National Potato Research Program (PROINPA), on the
fertilization of the potato crop, and its residual effect on the rotation
crops such as barley and faba bean.
The soil analysis showed that phosporus was the nutrient most affected by
the fertilization levéis, with a high availability in the soil in the second year
of rotation. On the other hand, the residual effect of Ca(OH)
2
application
increased the valúes of pH, calcium, magnesium and the Cationic Exchange
Capacity. The main results indícate that the residual effect of Ca(OH)
2
,
independently of the rates applied (10 or 20 t/ha), increase the dry matter
yield component of faba bean: the aerial plant weight (49%), the bacterial
nodulation (223%) and the yield in dry grain (46%). This shows the
prolonged residual effect of Ca(OH)
2
applied to the soil and its positive
effect on the productivity of the faba bean crop.
Economic analysis shows that faba bean is the second most profitable
crop after the potato, in the rotation system which also includes barley. The
present net valué for the rotation system (potato, barley, bean) shows that
the level of 40-80-0 kg/ha of N and P
2
O
5
combined with 10 t/ha of Ca(OH)
2
,
is the level that gives the highest benefit, obtaining 12,520 Bs/ha (US$1
= Bs 4.65). Further studies are required to establish optimum Ca(OH)
2
rates.
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173
Additional index words:
residual effect, potato, fertilization, lime,
faba bean, nitrogen fixation, economic
analysis.
Con la finalidad de desarrollar tecnologías cada vez más acordes a los
requerimientos de los agricultores que cultivan la papa, también se toman en
consideración los sistemas de producción agrícola que involucran a este
cultivo. Por ello, el haba, componente del ciclo de rotación practicada por los
agricultores, se enmarca en este estudio.
En las alturas de la provincia Tiraque en Cochabamba, se ha observado que
el pH fluctúa entre 4.3 y 5.5, la CIC es reducida y en general, los suelos son
considerados de baja fertilidad (6, 9, 17). Esta problemática abarca una gran
superficie (11,696 ha), que en la actualidad es una de las principales zonas
productoras de papa en Bolivia (5).
La producción intensiva de papa como cultivo principal, requiere de la
aplicación de fertilizantes y enmiendas para optimizar el uso de los suelos.
Además, la práctica de la rotación de los cultivos y de descanso, permiten
minimizar problemas fitosanitarios y mejorar la fertilidad natural del suelo.
Estas condiciones incrementan la productividad de los cultivos del sistema de
producción (4).
La incorporación de leguminosas dentro del sistema de rotación de cultivos,
otorga diversas ventajas, sobre todo aquellas productoras de grano, como el
haba, que es una fuente de proteínas importantes para la alimentación
humana y ganadera. Además, es la leguminosa más importante por su
capacidad de mantener o mejorar la fertilidad del suelo, ya que fija la mayor
cantidad de nitrógeno atmosférico (2, 7). Sin embargo, las leguminosas son
susceptibles a condiciones de acidez del suelo y requieren cantidades altas
de fósforo (8, 10, 16).
En la actualidad en Bolivia también se aprecia la importancia económica de
las leguminosas, ya que existen expectativas con demandas no cubiertas en
el mercado de exportación para grano de haba de zonas altas (8).
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174
Por los antecedentes descritos, es importante conocer el efecto de las
prácticas de fertilización y enmienda aplicados al cultivo de la papa sobre el
posterior cultivo de haba, considerando su importancia como uno de los
cultivos del ciclo de rotación. El objetivo principal del presente estudio,
realizado en coordinación con el Proyecto Fertisuelos-FAO, fue determinar el
efecto residual de niveles de fertilización mineral y de dosis de cal, en la
biomasa e infección de rizobio, los rendimientos biológico y agronómico y la
rentabilidad del cultivo de haba dentro del sistema de rotación papa, cebada
y haba.
Materiales y Métodos
La investigación se llevó a cabo en la Estación Experimental Toralapa,
perteneciente a la Provincia Tiraque del Departamento de Cochabamba
(Bolivia), a una altitud de 3,430 msnm y ubicada geográficamente a los 17°
31' de latitud sur y los 65° 40' de longitud oeste.
Este estudio se inició con la incorporación de fertilizantes y de cal (Tabla 1)
en el cultivo de papa, variedad Waych'a (ssp. andigena) en 1991-1992. Los
resultados iniciales de los análisis de suelos fueron: pH 5.5; materia orgánica
1.7 %; nitrógeno total 0.11 %; fósforo 19 ppm y potasio 0.34 meq en 100 g de
suelo. Las fuentes utilizadas para la aplicación del fertilizante fueron: úrea,
superfosfato triple y cal apagada (Ca(OH)
2
), cuya aplicación se realizó al
momento de la siembra del cultivo de papa.
Posteriormente se evaluó el efecto remanente de estas prácticas de
fertilización en el cultivo de cebada (var. IBTA 80) en 1992-1993, y finalmente
en el cultivo de haba (var. Habilla) en 1993-1994. Este sistema de rotación es
normalmente utilizado por los agricultores de la zona (4).
Para el análisis estadístico, se utilizó el diseño de bloques completos al azar
con arreglo factorial de 4 x 3, con tres repeticiones. Los factores estudiados
fueron:
A
Efecto residual de la aplicación de niveles de
fertilización mineral.
(0-0-0, 40-80-0, 80-160-0 y 160-160-0 kg/ha de N y P
2
0
5
)
B
Efecto residual de la aplicación de cal.
(0,10 y 20 t/ha de cal (Ca (OH)
2
)
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175
Tabla 1. Aplicación de niveles de fertilización mineral combinados con cal al
cultivo de papa (1991-1992).
Tratamientos
Clave
Fertilizante
N-P
2
O
5
-K
(Kg./ha)
Cal
Ca(OH)
2
(t/ha)
1
a1b1
0-
0-
0
+ 0
2
a1b2
0-
0-
0
+ 10
3
a1b3
0-
0-
0
+ 20
4
a2b1
40-
80-
0
+ o
5
a2b2
40-
80-
0
+ 10
6
a2b3
40-
80-
0
+ 20
7
a3b1
80-
160-
0
+ 0
8
a3b2
80-
160-
0
+ 10
9
a3b3
80-
160-
0
+ 20
10
a4b1
160-
160-
0
+ 0
11
a4b2
160-
160-
0
+ 10
12
a4b3
160-
160-
0
+ 20
Los niveles iniciales de fertilizante y de cal aplicados al cultivo de papa se
presentan en la Tabla 1. El arreglo combinatorio de los factores dio lugar a
doce tratamientos.
La siembra del cultivo de haba se realizó el 8 de setiembre de 1993, en
forma manual, depositando dos semillas por golpe cada 0.25 m y a una
profundidad de 0.03 m. La cosecha se efectuó el 15 de abril de 1994.
Cada unidad experimental fue de 16.50 m
2
, constituida por seis surcos de
5.0 m de largo, espaciados a 0.58 m entre surcos. La distancia entre
plantas fue de 0.25 m.
Entre las principales variables de respuesta del cultivo y otros análisis
auxiliares, se tomaron las siguientes:
Análisis de suelos. Se tomaron muestras de suelo al inicio del estudio,
antes de la siembra del cultivo de papa (1991); al inicio de la siembra de
cebada (1992); al inicio y al final del cultivo de haba (1993-1994). Se
analizaron seis muestras para dicho estudio, entre ellos el testigo (0-0-0),
40-80-0 y 160-160-0 con sus respectivas.
combinaciones con 0 y 10 t/ha de cal, las que fueron analizadas en los
laboratorios del CIAT- Santa Cruz, Bolivia.
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176
Infección de nódulos de rizobio. Se evaluaron las muestras en la
maduración de vainas antes de la cosecha, precediéndose al conteo de
bacteroides o nódulos en las raíces, obteniéndose posteriormente su
biomasa (13). Las muestras se tomaron en las plantas de los dos surcos
centrales para evitar el efecto de bordes.
Componentes de rendimiento
. Se evaluó el número de plantas por
unidad experimental, número de ramas por planta y número de vainas por
planta antes de la cosecha; el número de granos por vaina y el peso seco de
cien granos después de la cosecha (1).
Rendimiento biológico
o fitomasa seca, se midió antes de la cosecha,
separando la parte aérea (follaje) y la parte subterránea de la planta (15).
Rendimiento agronómico
. Se midió en dos estadios de cosecha, en
vaina verde y en grano seco.
Análisis económico
. Se determinó el valor actualizado neto (VAN) o
beneficio neto actualizado de los tres cultivos de la rotación, considerando la
sucesión de éstas como un proyecto de inversión a mediano plazo de tres
años del ciclo de rotación (11 y 14). La actualización elimina las diferencias
temporales y trata a todos los valores como si pertenecieran al año base
(año de inversión). La inversión comprende el costo del fertilizante, de la cal
y de su aplicación. Los beneficios están constituidos por los ingresos netos
correspondientes a los cultivos de papa en tubérculo para el primer año,
cebada en grano para el segundo y haba en grano para el tercer año.
Resultados y Discusión
Efecto residual de la aplicación de fertilizantes
El efecto residual de la aplicación de los fertilizantes minerales en la
composición química del suelo, es notorio solamente para el fósforo, cuya
concentración aumentó después de la aplicación del fertilizante; este efecto
se notó hasta el segundo año (1992) del sistema rotacional cuando fue
sembrado el cereal (16). El nivel de fósforo en el suelo bajó a niveles
inferiores al inicial a partir del tercer año, antes de la siembra del haba en
1993 (Figura 1). En esta figura, también se observa que la combinación de
cal (10 t/ha) a la aplicación de fertilizantes aumenta la disponibilidad de
fósforo; esto es perceptible aún en suelos que no tuvieron la aplicación de
fertilizantes minerales.
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177
Figura 1. Contenido de fósforo en los suelos debido al residuo de
fertilizante y cal (10 t/ha), después de tres años de su aplicación.
En el caso del nitrógeno, el análisis de suelos no mostró cambios durante los
tres años del ciclo de rotación, manteniéndose el contenido en el suelo de
0.11 %.
En el caso de las variables de respuesta del cultivo de haba, el número de
vainas por planta fue el único componente de rendimiento que respondió al
efecto residual de los fertilizantes minerales, mostrando que en los suelos con
niveles elevados de fertilización fosfórica, existe un efecto residual prolongado
(Figura 2). Esto es posiblemente atribuible a la liberación gradual del fósforo
por el suelo, por lo que la variable de respuesta incrementa su valor en
proporción directa a los niveles de fertilización (12, 16). El resto de los
componentes de rendimiento no reportan diferencias a ningún factor en
estudio.
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178
Figura 2. Interacción de niveles residuales de fertilización y cal, en el número de
vainas por planta de haba (Toralapa, 1993-94).
Efecto residual de la aplicación de cal
La aplicación de cal en todos los casos (con o sin fertilizante), elevó el pH de
los suelos hasta un nivel de 7, incrementando la capacidad de intercambio
catiónico (CIC), liberando calcio y magnesio intercambiables (16). Este efecto
residual fue muy marcado para el segundo año (1992), pero a excepción del
pH, se redujeron los valores de calcio, magnesio y CIC a partir del tercer año,
antes de la siembra del cultivo de haba (Figuras 3 y 4).
Se observó claramente que el nivel de magnesio disponible aumenta con la
aplicación de cal en el segundo año de rotación, bajando su disponibilidad
hasta el tercer año (Figura 4). En la misma figura también se observa que los
niveles del potasio van bajando paulatinamente de niveles bajos a muy
bajos. El aluminio se comporta en forma similar, ya que a partir del tercer año
no se halla en el suelo en su forma disponible. Esto se podría explicar por la
precipitación de aluminio debido a la aplicación de cal (17).
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179
Infección del rizobio
. Las variables en estudio correspondientes al
microsimbionte (rizobio), fueron las que arrojaron resultados más
contundentes por el efecto residual de la aplicación de cal,
independientemente de sus dosis (10 ó 20 t/ha). El número de nódulos
por planta, se incrementa de 30 en el testigo a 136 en aquellos
tratamientos con residuo de cal (10 ó 20 t/ha, indistintamente). Esta
tendencia es similar en la biomasa seca de nódulos que aumentó de 185
a 598 mg/planta (Figuras 5 y 6). Esta respuesta se debería al ambiente
neutro en el suelo generado por la cal, lo que favorece el desarrollo del
rizobio (2, 3,13).
Componentes de rendimiento: el efecto residual de la aplicación de cal
influyó principalmente en el número de ramas por planta (Tabla 2).
Tabla 2.
Número de ramas en el cultivo de haba, por efecto residual
de fertilización y cal (1993-1994).
Dosis
Número de ramas por planta
de cal
Niveles de fertilizante (kg/ha)
Promedio*
(t/ha)
0-0-0
40-80-0
80-1604)
160-160-0
0
4.3
4.5
4.7
5.0
4.6B
10
6.0
5.5
5.6
5.0
5.5A
20
5.9
5.3
5.9
5.4
5.6A
Promedio*
5.4A
5.1A
5.4A
5.1A
5.2**
* Promedios con distintas letras tanto en columnas como en filas, son diferentes
estadísticamente según Duncan al 5%.
** Promedio general
Rendimiento biológico
. La biomasa seca de la parte aérea del haba
tiene una respuesta marcada al efecto remanente de la aplicación de la
cal. Por el contrario, la parte subterránea correspondiente a la raíz sin
nódulos no responde a ningún factor en estudio. La fitomasa seca aérea, en
relación al testigo sin cal incrementa de 96 a 143 gramos por planta (Figura
7). Esto se nota en un mejor desarrollo del cultivo, por el efecto en el pH del
suelo que es neutro, disponibilidad moderada de calcio (Figura 2) y la
interacción con el desarrollo del rizobio, que se integran a la fisiología
general de la planta aportando con nitrógeno atmosférico para la formación
de aminoácidos, fuente principal de las proteínas (2, 3, 16, 18).
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Rendimiento agronómico
. El rendimiento en vaina verde y en grano
seco tiene una tendencia similar y asociada a la anterior variable e
incrementa por el efecto residual de cal, en relación al testigo, de 11.6 a 17.9
y de 2.6 a 3.9 t/ha, respectivamente (Figura 8).
Análisis económico
Considerando los costos e ingresos para todo el ciclo de rotación (papa
tubérculo, cebada en grano y haba en grano), el análisis económico muestra
que el valor actual neto (VAN) del nivel 40-80-0 kg/ha de N y P
2
O
5
combinado
con 10 t/ha de cal (Tratamiento 5), es el más recomendable desde el punto de
vista de la rentabilidad del ciclo de rotación con 12,520 Bs/ha (US$ 2,692)
(Figura 9).
Otros niveles con ingresos altos son el 80-160-0 kg/ha de N y P
2
O
5
combinado
con 10 t/ha de cal (Tratamiento 8) y el 160-160-0 kg/ha de N y P
2
O
5
(tratamiento 10), con 12,361 y 11,814 Bs/ha, respectivamente (Figura 9). El
primer nivel puede ser considerado como una alternativa de la práctica de la
aplicación de fertilizantes y cal en el ciclo de rotación. El segundo nivel, se
caracteriza por su beneficio neto alto y su bajo costo, que se debe
principalmente a los beneficios netos obtenidos con el cultivo de papa y la
respuesta marcada por este cultivo al nivel de fertilización 160-160-0 kg/ha de
N y P
2
O
5
. El impacto sobre los otros cultivos de la rotación fue más reducido.
Esto nos indica que tenemos que buscar la alternativa de fertilización que
procure el mejor beneficio neto en el cultivo de papa con un efecto positivo en
los otros cultivos de la rotación.
Considerando las tres mejores alternativas de fertilización desde el punto de
vista económico (tratamientos 5, 8 y 10), se determinó que la papa aporta con
el 55 %, la cebada con el 14 % y el haba con el 31 % de los ingresos totales
del sistema de rotación. La producción en grano seco del cultivo del haba es la
que aporta con mayores beneficios económicos después del cultivo de la papa,
aún sin considerar otras de sus diversas ventajas como mejoradora de las
condiciones de fertilidad del suelo (Figura 10).
Conclusiones
Analizados los resultados obtenidos, se observa que la aplicación de cal tiene
un efecto mucho más marcado sobre los cultivos de la rotación, como la
cebada y el haba, que sobre el cultivo de papa.
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El mayor efecto residual de la aplicación de fertilizantes, constituidos de
nitrógeno y fósforo, se observó principalmente con el fósforo, tanto en los
análisis de suelo, como también por las respuestas de los cultivos de cebada
y de haba. A pesar de que el nivel de fósforo parecía haber regresado a su
nivel inicial el tercer año con el cultivo de haba, su efecto aún fue notorio en
el componente de rendimiento correspondiente al número de vainas verdes
por planta. Esto se debería a la disponibilidad gradual de este elemento en el
suelo.
La aplicación de cal al inicio del ciclo de rotación elevó el pH del suelo
incrementando la capacidad de intercambio catiónico, liberando así el calcio,
fósforo y magnesio intercambiables. Este efecto fue marcado en los análisis
de suelo del segundo año pero, aparte del pH, en el tercer año de rotación, el
análisis de suelo mostró que los otros elementos habían regresado a su nivel
inicial. Por los efectos observados en el rendimiento del haba, hay un efecto
muy positivo del residuo de la aplicación de cal sobre el desarrollo y
rendimiento de este cultivo. Podríamos considerar que el pH neutro
alcanzado, favorece la liberación de cationes intercambiables y la formación
de nódulos nitrificadores, lo que favoreció el desarrollo del cultivo de haba
con un efecto positivo sobre la fertilidad del suelo. Este efecto continuará
siendo analizado en el próximo cultivo de papa que iniciará una nueva
rotación después del haba.
No se observó diferencia alguna entre los efectos residuales de las dos dosis
iniciales de cal, 10 y 20 t/ha, aplicadas inicialmente al cultivo de papa. En
base a esta experiencia, se están evaluando los efectos que se podrían
alcanzar con niveles más bajos de cal. Considerando primero el costo de
aplicación de la cal, su efecto sobre los ingresos netos del cultivo de papa y
su impacto sobre el beneficio neto global del sistema de rotación, hay que
establecer los niveles de aplicación de cal que permitan llegar a un beneficio
neto óptimo.
Considerando que el cultivo de la papa es el cultivo más rentable de la
rotación, hay que adaptar los cambios tecnológicos hacia una mejor
rentabilidad de este cultivo, tratando de conseguir un efecto positivo sobre
los otros cultivos de la rotación. Además, como el cultivo de papa se
desarrolla mejor en condiciones de suelos ácidos, se deberá buscar una
dosis de aplicación de cal que no afecte al cultivo de la papa, tanto al
momento de la aplicación de cal, como cuando el cultivo de papa regresa en
la misma parcela después de la conclusión del ciclo de rotación. Una
alternativa a considerarse es que la cal se aplicaría al momento de sembrar
los cereales y analizar sus efectos directo y residual sobre los otros cultivos
de las campañas siguientes.
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Los resultados presentados muestran que, en condiciones de suelos ácidos,
la aplicación de cal combinada con niveles recomendados de fertilizantes
tiene un impacto agroeconómico positivo sobre los cultivos manejados por
los agricultores en su sistema de producción. Sin embargo, es necesario
investigar más esta propuesta, para optimizar su rentabilidad y entender
mejor los efectos agronómicos de la aplicación de cal sobre los cultivos de la
rotación.
Este trabajo fue ejecutado dentro del marco del convenio del Programa de
Investigación de la Papa, PROINPA, que fue establecido entre la Secretaría Nacional
de Agricultura y Ganadería de Bolivia, la Cooperación Suiza al Desarrollo (COSUDE)
y el Centro Internacional de la Papa (CIP).
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http://74.125.113.104/search?q=cache:QN_opl-B3AQJ:papaslatinas.
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