Revista Científica UDO Agrícola Volumen 5.
Número 1. Año 2005. Páginas: 81-87
Efecto
de la contaminación con petróleo sobre los caracteres de la nodulación
en el cultivo de frijol
(Vigna unguiculata (L.)
Walp.) en dos suelos
Effect of the contamination
with fuel oil on nodulation characters in the culture of frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp) in two soils of the state of
Jesús Rafael Méndez Natera1; Carmen Felicita Mujica Blanco1*
y Fernando B. Pino Morales2
1Departamento
de Agronomía. Escuela de Ingeniería
Agronómica y 2Escuela de Petróleo. Núcleo de Monagas. Universidad de
Oriente. Maturín. Venezuela. jmendezn@cantv.net
y carmenmujica2002@yahoo.com * Autor para correspondencia
RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de
la contaminación con petróleo en dos suelos del estado Monagas sobre los
caracteres de la nodulación en el cultivo de frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp.). Se utilizaron los suelos de El Tejero
(Tipyc-kandiustults) y Caripito (Tipyc-haplustepts).
Se utilizó un diseño de parcelas divididas con cuatro repeticiones. Las
parcelas principales fueron los niveles de contaminación con petróleo (0, 3, 6
y 9%) y las subparcelas, los dos suelos. No se realizó la inoculación
artificial con rizobia. La cosecha se realizó a los
32 días después de la siembra. Se realizó el análisis de varianza y las
diferencias se detectaron mediante la prueba de Duncan. El nivel de
significación fue 5 %. Hubo mayor peso de nódulos en
el control (0 %) seguido por 3% de contaminación y este superó a los pesos
obtenidos en 6 y 9%, siendo estos últimos similares entre si.
Se produjeron más nódulos en el suelo Caripito que en El Tejero a 0 y 3%,
siendo similar en ambos suelos a 6 y 9%. En el suelo El Tejero hubo mayor
cantidad de nódulos en el control y menor en 3, 6 y 9%. En el suelo Caripito
hubo mayor producción de nódulos en el control, seguido por 3% y este superó a
los tratamiento de 6 y 9%, siendo estos últimos similares entre si. Se inhibió la producción de nódulos a partir de una
contaminación con petróleo de 6% indicando que esta impide la fijación de
nitrógeno atmosférico, por lo tanto la asociación rizobia:leguminosa
es inefectiva en suelos altamente contaminados con petróleo.
Palabras claves: Contaminación petrolera,
fijación de nitrógeno, frijol, Vigna unguiculata
ABSTRACT
The objective of this work was
to evaluate the effect of contamination with oil of two soils of the Monagas
state on the nodulation characters in the bean crop (Vigna unguiculata (L.)
Walp.). The soils, viz, El Tejero
(Tipyc-kandiustults) and Caripito
(Tipyc-haplustepts) were used. A split-plot design
was used with four replications. The four levels of oil contamination (0, 3, 6
and 9 %) were the main plots and the two soils were the subplots. The
commercial inoculation with rizobia were not carried
out. Harvest was made at 32 days after sowing. An analysis of variance was
performed and the differences between treatments were detected by the
Key words: Oil contamination, nitrogen fixation, frijol, Vigna unguiculata
INTRODUCCIÓN
El frijol (Vigna unguiculata (L.) Walp.) es la
principal leguminosa de granos de Venezuela. La producción de frijol para los
años 2003 y 2004 fue de 15.504 y 24.167 t, respectivamente; representando el
49,96 y 52,22 % de la producción total de las leguminosas de grano en Venezuela
(arveja, caraota, frijol y quinchoncho), para un valor de la producción de
3.516 y 5.481 millones de bolívares, respectivamente y una superficie de cosechada de 19.268 y
La red de oleoductos troncales del Oriente de Venezuela,
transporta diariamente un millón 550 mil barriles de crudo y 60 mil barriles de
Orimulsión. Dichos volúmenes son recibidos en los terminales de embarque Jose y Puerto
La actividad petrolera puede influir notoriamente en
las características físicas y químicas de los suelos. La utilización del suelo
con fines de explotación petrolera significa cambios de usos que en muchos
casos, por razones de seguridad, restringen o limitan usos alternos. La idea de
usar plantas para limpiar sistemas
contaminados no es nueva. A finales del siglo 19 se propuso el uso de plantas
en el tratamiento de aguas residuales. La fitorremediación
no es la panacea que algunos defensores han esperado, pero es una tecnología
útil con muchas aplicaciones prácticas para la eliminación de varios
contaminantes orgánicos e hidrocarburos del petróleo (Schnoor,
1997).
El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de
la contaminación con petróleo de dos suelos del estado Monagas sobre los
caracteres de la nodulación en el cultivo de frijol
MATERIALES Y MÉTODOS
Ubicación del experimento
El
ensayo se realizó en el Invernadero de
Diseño del experimento
Para
la instalación del experimento se uso un diseño de
bloques al azar con un diseño de tratamientos de parcelas divididas con cuatro
repeticiones. Las parcelas principales estuvieron constituidas por los niveles
de contaminación con petróleo (0, 3, 6 y 9 %) y las subparcelas
estuvieron constituidas por los dos suelos (El Tejero y Caripito), para un
total de 8 tratamientos El cultivo de frijol fue sembrado en 16 cajas de anime
divididas en cuatro (parcelas principales), dos tratamientos (los dos suelos) y
cuatro repeticiones para un total de 32 unidades experimentales y en cada una de
ellas se colocaron
Preparación de los suelos
En
cada suelo se simuló una contaminación
de petróleo liviano de 0, 3, 6, y 9 %,
Para evitar deficiencias nutritivas se fertilizó con el equivalente de
500 kg/ha de 12-24-12. En ambos suelos se
mantuvieron las mismas condiciones de humedad, control de malezas, de plagas y
enfermedades. Se determinaron el número de nódulos y
el peso seco total de nódulos.
RESULTADOS
Peso seco total de nódulos (g)
En el cuadro 1 se observa el
análisis de varianza para el peso seco total de nódulos. El mismo indicó que
existieron diferencias significativas sólo para la contaminación con petróleo
no así para los suelos, repeticiones y la interacción contaminación con
petróleo x suelos.
|
Cuadro 1. Análisis de
varianza para el peso seco total de nódulos (g) en el cultivo de frijol (Vigna unguiculata (L.) Walp.), bajo
cuatro niveles de contaminación con petróleo de dos suelos del estado
Monagas, Venezuela. |
|||||
|
Fuente
de |
Grados de |
Suma de |
Cuadrados |
|
|
|
Variación |
Libertad |
Cuadrados |
Medios |
F |
|
|
Repeticiones |
3 |
0,297 |
0,099 |
1,80 |
ns |
|
Petróleo
(P) |
3 |
7,045 |
2,348 |
42,69 |
* |
|
Error
(a) |
9 |
0,495 |
0,055 |
|
|
|
Suelos
(S) |
1 |
0,086 |
0,086 |
1,52 |
ns |
|
P * S |
3 |
0,467 |
0,156 |
2,77 |
ns |
|
Error
(b) |
12 |
0,675 |
0,056 |
|
|
|
Total |
31 |
9,064 |
|
|
|
|
|
|||||
|
C.
V. (a) = 21,43 % C. V. (b) =
21,71 % |
|||||
|
* : Significativo (p ≤ 0,05) ns : No
Significativo (p > 0,05) |
|||||
La prueba de Duncan indicó un mayor
peso seco de nódulos en el tratamiento control seguido por el tratamiento de 3
% y este superó a los pesos obtenidos en 6 y 9 %, de contaminación con petróleo,
siendo estos últimos similares entre sí (cuadro 2).
|
Cuadro
2. Prueba de promedio para el peso seco total de nódulos (g) en el cultivo de
frijol (Vigna unguiculata (L.) Walp.),
bajo cuatro niveles de contaminación con petróleo de dos suelos del estado
Monagas, Venezuela. |
||
|
Concentración de petróleo (%) |
Peso seco total de nódulos (g) 1/ |
|
|
0 |
2,97 |
A |
|
3 |
0,67 |
B |
|
6 |
0,01 |
C |
|
9 |
0,00 |
C |
|
1/ Prueba de rangos
múltiples de Duncan (p < 0,05) Promedios con letras
distintas son estadísticamente diferentes |
||
Número
de nódulos
En el cuadro 3 se observa el
análisis de varianza para el número de nódulos por planta. El
mismo muestra diferencias significativas para la contaminación con
petróleo, los suelos y su interacción, no así para las repeticiones.
|
Cuadro 3. Análisis de varianza para el número de nódulos/planta
en el cultivo de frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp.), bajo cuatro niveles de contaminación con
petróleo de dos suelos del estado Monagas, Venezuela. |
|||||
|
Fuente
de |
Grados de |
Suma de |
Cuadrados |
|
|
|
Variación |
Libertad |
Cuadrados |
Medios |
F |
|
|
Repeticiones |
3 |
16,912 |
5,637 |
1,58 |
ns |
|
Petróleo
(P) |
3 |
1319,665 |
439,888 |
123,02 |
* |
|
Error
(a) |
9 |
32,182 |
3,576 |
|
|
|
Suelos
(S) |
1 |
30,084 |
30,084 |
33,89 |
* |
|
P * S |
3 |
58,493 |
19,498 |
21,97 |
* |
|
Error
(b) |
12 |
10,652 |
0,888 |
|
|
|
Total |
31 |
1467,988 |
|
|
|
|
|
|||||
|
C.
V. (a) = 62,69 % C. V. (b) =
16,52 % |
|||||
|
* : Significativo (p ≤ 0,05) ns : No
Significativo (p > 0,05) |
|||||
La prueba de Duncan (cuadro 4) indicó
que se produjeron más nódulos en el suelo Caripito que en el suelo El Tejero a
0 y 3 %, siendo similar en ambos suelos a 6 y 9 %, por otra parte en el suelo
El Tejero hubo mayor cantidad de nódulos en el control y menor en los
tratamientos de 3, 6 y 9 %. En el suelo Caripito hubo una mayor producción de
nódulos en el tratamiento control, seguido por el tratamiento de 3 % y este
superó a los tratamiento de 6 y 9 %, siendo estos últimos similares entre sí.
|
Cuadro 4. Prueba de promedio
para el número de nódulos por planta en el cultivo frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp.), bajo cuatro niveles de contaminación con
petróleo de dos suelos del estado Monagas, Venezuela. |
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|
|
Número de nódulos por planta |
|||||||
|
|
Concentraciones de petróleo
(%) |
|||||||
|
Suelos |
0 |
3 |
6 |
9 |
||||
|
El
Tejero |
245,93 |
Ba |
2,08 |
Bb |
0,36 |
Ab |
0,00 |
Ab |
|
Caripito |
295,06 |
Aa |
64,90 |
Ab |
0,00 |
Ac |
0,00 |
Ac |
|
1/ Prueba de rangos múltiples de Duncan (p < 0,05) Promedios con letras distintas son
estadísticamente diferentes Letras mayúsculas para comparaciones
entre suelos a una misma concentración de petróleo. Letras minúsculas para comparaciones
entre concentraciones de petróleo en un mismo suelo |
||||||||
DISCUSIÓN
Los resultados indican que la
contaminación con petróleo en ambos suelos afectó severamente tanto la
producción de nódulos como el crecimiento de los pocos que se produjeron medidos
en base al peso de los mismos. El peso de los nódulos se redujo en un 77,44 % a
una contaminación de 3% en comparación con el control en un 100 % para los niveles de 6 y 9 %,
mientras que el número de nódulos se redujo en el suelo Carpito
por 99,15 y 99,85 % a 3 y 6 % de contaminación, respectivamente, mientras que
en el suelo El Tejero estas reducciones fueron de 78,00 y 100,00 %
respectivamente. En ambos suelos, la reducción fue del 100 % para la mayor
concentración de petróleo, es decir, no se produjeron nódulos. Al respecto, Sims (1990) indicó que los derrames de petróleo en regiones
frías causan un daño a largo plazo de la microbiología del suelo, incluyendo
efectos adversos en el ciclo del carbono (por ejemplo, degradación de celulosa)
y en el ciclo del nitrógeno (especialmente la nitrificación y la fijación de
nitrógeno) y la adición de bacterias degradadoras de petróleo mostraron pocas
promesas y la aplicación de aceites de esquistos (aquel del cual el aceite ha
sido extraído) puede reducir el crecimiento de hongos del suelo y la diversidad
de especies de bacterias. Méndez-Natera et
al. (2000) encontraron resultados similares para la longitud y peso seco de
las raíces en el frijol al compararlos con un suelo no contaminado con petróleo
al utilizar un remediador quince días después de la contaminación y efectuar la
siembra treinta días después de la misma.
En este ensayo hubo producción de
nódulos a una contaminación de 3 %, Sims (1990)
indicó que la revegetación disminuyó el efecto del aceite de esquistos,
aparentemente porque las bacterias son aisladas en la rizósfera
de las plantas hospederas empleadas. Rhykerd y Smiciklas (2004) indicaron que la
fijación de nitrógeno es severamente inhibida en suelos contaminados con
hidrocarburos de petróleo, sin embargo, los suelos contaminados con
biocombustibles o combustibles son para la soya mucho menos peligrosos para la
fijación de nitrógeno y que los biocombustibles son más ambientalmente
amigables que los hidrocarburos de petróleo. Lindström
et al. (2003) indicaron que las tasas
de germinación de las semillas de Galega orientalis disminuyeron con incrementos en las
concentraciones de m-toluato, la fracción de m-toluato más alta de 500 ppm inhibieron el crecimiento de
las plantas y el desarrollo de las raíces, así como la nodulación,
pero la presencia del inoculante de Pseudomonas putida incrementó el nivel de tolerancia hasta 1000
ppm, aunque las raíces fueron pequeñas y ramificadas cuando se desarrollaban en
m-toluato,
la mayoría de las plantas fueron viables y cuando se transfirieron dentro de
medios no contaminados, la mitad de las plantas comenzaron a desarrollarse
normalmente y los nódulos se desarrollaron sobre las nuevas raíces laterales a
las tres semanas y en cocultivos con la raza de P. putida, el m-toluato fue
removido por la actividad metabólica de la raza y la planta y la simbiosis
funcionaron bien y en el suelo G. orientalis noduló y mostró un
buen desarrolló a 2000 ppm de m-toluato así como en el suelo contaminado con diesel en el
campo, donde la planta fue estimulada por el crecimiento bacterial
en la rizósfera.
Rosa et al. (2005) realizaron un experimento para comparar las tasas de
reducción de acetileno de soya cultivada en un suelo contaminado con diesel de
petróleo con aquella cultivada en una mezcla de 80 % de diesel de petróleo y 20
% de biodisel o 100 % de biodisel,
el experimento se condujo en un invernadero y las unidades experimentales
consistieron de macetas de un litro, un suelo limoso se contaminó con
Suominen et al. (2000), realizaron un experimento
en el invernadero con 2000 ppp de m-tolueno o suelo
contaminado con petróleo y un suelo sin petróleo como control y aplicaron los
siguientes tratamientos para todos los tipos de suelos: (i) Galega orientalis con
rizobia; (ii) G.
orientalis sin rizobia;
(iii) G. orientalis
con rizobia y Pseudomonas putida PaW85 y (iv) suelos mezclados sin inoculante,
después de las primeras reacciones las raíces crecieron normalmente produciendo
un sistema radical fuerte y ramificado alcanzando la capa de suelo contaminado,
la estructura de las raíces varió en los diferentes tipos de suelos, en el
suelo con petróleo, las raíces se dispersaron primero mayormente de forma lateral
en un modo de crecimiento normal, mientras el m-toluato causó una ramificación grande
de las raíces, la nodulación ocurrió normalmente en
todos los tipos de suelos en las macetas inoculadas con rizobia
y el ensayo de reducción de acetileno mostró que todas las plantas en cada
tratamiento fueron capaces de fijar nitrógeno.
Otros tipos de estres
pueden afectar la nodulación, Obbard
y Jones (1993) condujeron una investigación para determinar si razas efectivas
de Rhizobium leguminosarum biovar. trifolii capaces de la fijación simbiótica de nitrógeno con
trébol blanco (Trifolium repens)
estuvieron presentes en un rango de suelos contaminados con metales y
encontraron que cuando la planta hospedera fue nativa al césped, los rizobia se encontraron en los nódulos y en la rizósfera del suelo en todos los sitios evaluados, ellos
fueron capaces de realizar una simbiosis efectiva y la fijación de nitrógeno,
incluso cuando las concentraciones de metales excedieron grandemente los limites de metales del suelo en algunos casos. Sin embargo,
la nodulación no ocurrió en algunos casos donde T. repens no
fue nativa en los suelos contaminados con metales y esto indicó que una
población rizobiana no efectiva estuvo presente o que
las células efectivas estuvieron ausentes del suelo. Obbard
y Jones (2001), indicaron que las tasas de la fijación de nitrógeno por Rhizobium en simbiosis con plantas hospederas
leguminosas incluyendo trébol blanco, haba y guisantes se establecieron en
suelos que han sido corregidos experimentalmente con aguas cloacales
contaminadas con metales pesados, los resultados mostraron que los efectos
adversos de los metales pesados son aparentes sobre las tasas de fijación de
nitrógeno simbiótico para el trébol blanco cultivado en competencia interespecífica con ryegrass baja
condiciones mezcladas del césped, comparado con el trébol blanco cultivado en
el césped sin ryegrass, experimentos adicionales en
haba y guisantes indicaron un efecto significativo pero menor relacionado con
la inhibición por los metales sobre la tasa de fijación de nitrógeno comparado
con suelos no tratado y suelos corregidos con un lodo relativamente no
contaminado.
El peso de los nódulos y el número
de nódulos se redujeron drásticamente a una contaminación del 3 % y prácticamente
los niveles de 6 y 9 % inhibieron completamente la producción de nódulos,
similares resultados fueron obtenidos por Merkl et al. (2004), así como por Orta et al. (1999) quienes evaluaron en El
Tigre, Venezuela, las características de crecimiento y nodulación
en plantas de frijol y encontraron que el mayor peso seco del vástago y de la
raíz lo presentaron los tratamientos 0,00001 %; 0,0001 % y 0,1 % de suelo
contaminado por petróleo, no siendo así para el número total de nódulos ni para
el peso seco de los nódulos, donde el mayor rendimiento lo presentó el
tratamiento 1 % de suelo contaminado, mientras que el número de nódulos por
planta en la raíces secundarias fue mayor en el tratamiento 0,00001 % de suelo
contaminado y concluyeron que hay un efecto deletéreo de la contaminación por
petróleo sobre la simbiosis rizobia-leguminosa.
Werner et al. (1998), indicaron que
la nodulación es inhibida por los aromáticos
derivados de los hidrocarburos de petróleo, posiblemente, ellos reducen el
desarrollo de los rizobia y/o la actividad rizobiana o disturban el intercambio químico de las
moléculas mensajeras entre el simbionte y el hospedero el cual es esencial para
la localización del huésped por el simbionte y el proceso de infección
CONCLUSIONES
Se inhibió la producción de nódulos a partir de un nivel
de contaminación con petróleo de 6 % indicando que la contaminación con
hidrocarburos en los suelos impide la fijación del nitrógeno atmosférico, por
lo tanto la asociación rhizobia:leguminosa es
inefectiva en suelos altamente contaminados con petróleo.
LITERATURA CITADA
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Página diseñada
por Prof. Jesús Rafael Méndez Natera
TABLA DE CONTENIDO DE LA REVISTA
CIENTÍFICA UDO AGRÍCOLA
