Revista Científica UDO Agrícola Volumen 6.
Número 1. Año 2006. Páginas: 102-108
Efecto
del derrame petrolero simulado y la aplicación de un remediador sobre la
germinación de semillas y desarrollo de plántulas en dos tipos de maíz (Zea mays L.)
Effect of simulated
oil spill and application of remediator on seed
germination and seedling growth of two corn (Zea mays L.) types
Jesús
Rafael Méndez Natera*, Reizabeth SalazarGarantón
y Aura Velásquez
Departamento de Agronomía, Escuela de
Ingeniería Agronómica, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente, Maturín,
6201, estado Monagas, Venezuela. Email: jmendezn@cantv.net. * Autor para correspondencia
|
Recibido: 20/09/2006 |
Fin de arbitraje: 20/10/2006 |
Revisión
recibida: 03/11/2006 |
Aceptado:
12/11/2006 |
RESUMEN
Se estudió el
efecto del derrame petrolero simulado y la aplicación de un remediador sobre la
germinación de semillas y desarrollo de plántulas en dos tipos de maíz (Cariaco
de grano blanco y Criollo de grano amarillo). El trabajo se realizó bajo
condiciones de invernadero. Cada bolsa contenía
Palabras clave: Biorremediación,
derrame petrolero, maíz, Zea mayz
ABSTRACT
The objective of
the present work was to determine the effect of the simulated oil spill and the
application of the remediator on the germination and
growth of two corn types (Cariaco of white grain and Criollo of yellow grain). Each bag contained
Key
words: Contamination, bioremediation, oil spill, corn, Zea mayz
INTRODUCCIÓN
Los
derrames petroleros, ya sean en ríos, lagos, océanos, así como en los suelos
producen un gran daño ecológico, causando la muerte de la mayoría de los
animales y vegetales silvestres, además estos derrames en suelos agrícolas
ocasionan un daño económico debido a la inutilización de éstos suelos para la
producción de cultivos ó ganadería. El término bioestimulación, se refiere a la aplicación del proceso de
biodegradación, sin adición de productos con microorganismos, en este caso se
estimula la microflora autóctono por acción de
mejoras abióticas, tales como: adición de nutrimentos, oxigenación, humedad y
surfactantes entre otros (Infante 1998).
La red de oleoductos
troncales del Oriente de Venezuela, transporta diariamente 1.550.000 barriles
de crudo y 60.000 barriles de Orimulsión. Dichos volúmenes son recibidos en las
terminales de embarque Jose y Puerto La Cruz en el
estado Anzoátegui, para ser colocados en los mercados internacionales. El
sistema de transmisión de hidrocarburos a través del cual se transporta crudo,
Orimulsión y productos de refinería tiene una extensión de
Se ha evaluado la respuesta
del maíz a condiciones de contaminación por petróleo y otros compuestos
derivados del mismo. Méndez-Natera et al., (2004) evaluaron el efecto de
diferentes concentraciones de petróleo (0, 3 y 6 %) y tres periodos de siembra
después de ocurrido el derrame petrolero sobre la germinación de las semillas
del maíz cv. Himeca 95. En general, encontraron que
los mejores resultados fueron para las semillas que se sembraron después de
El objetivo de este
experimento fue determinar el efecto del derrame petrolero simulado y la
aplicación de un remediador sobre la germinación de las semillas y desarrollo
de las plántulas en un cultivo de importancia económica en Venezuela como lo es
el maíz.
MATERIALES Y
MÉTODOS
El trabajo se realizó en la
población de El Corozo, a unos
El diseño estadístico
utilizado fue el de bloques al azar con tres repeticiones. Se realizó el
análisis de varianza no paramétrico de Friedman y la diferencia entre rangos se
detecto mediante
El ensayo constó de cinco
tratamientos: 1) control: sin contaminación por petróleo y sin el remediador,
sólo siembra; 2) 0 días de remediación – 0 días de siembra: se le aplicó el
remediador inmediatamente después de haber aplicado el petróleo y se sembró el
mismo día. 3) 0 días de remediación - 15 días de siembra: Se aplicó el
remediador inmediatamente después de haber aplicado el petróleo, después de 15
días se sembró. 4) 15 días de remediación - 0 días de siembra: después de 15
días de haber aplicado el petróleo se le suministró el remediador e
inmediatamente se sembró 5) 15 días de remediación - 15 días de siembra:
después de 15 días de haber aplicado el petróleo se le suministro el remediador
y después de 15 días se sembró. Se sembraron dos tipos locales de maíz: Criollo
(grano amarillo) y Cariaco (grano blanco). La cosecha se realizó a los 30 días
después de la siembra (DDS).
RESULTADOS
El cuadro 1 muestra la prueba de
Friedman y la prueba de Dunnett para los caracteres
evaluados en el cultivo de maíz tipo Cariaco (grano blanco). Todos los
tratamientos fueron similares al control o testigo en los caracteres porcentaje
de germinación a los 5 días después de la siembra y la relación altura de las
plántulas/longitud de las raíces. Mientras que el tratamiento control sólo
superó al tratamiento 2 para los caracteres porcentaje de germinación a los 30
días, número medio de días a total germinación, índice de germinación, número
de hojas y relación peso seco de la parte aérea de las plántulas/peso seco de
las raíces. El testigo fue superior a los tratamientos 2 y 4 en los caracteres
altura de las plántulas, longitud de las raíces, peso seco de la parte aérea de
las plántulas y peso seco de las raíces. Los tratamientos 3 y 5 fueron
similares al testigo en todos los caracteres evaluados.
|
Cuadro 1. Prueba de Friedman y prueba de Dunnett
para la suma de rangos de los caracteres evaluados en el ensayo en el cultivo
de maíz tipo Cariaco (grano blanco) en un suelo contaminado con petróleo y
recuperado con un remediador a diferentes fechas de aplicación del remediador
y de siembra. |
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|
|
Germinación |
Número medio |
Índice de |
Altura de |
Número |
|||||||||||||||
|
Tratamiento † |
5
DDS ‡ |
30
DDS ‡ |
Días
a Germin. |
Germinación |
las
Plántulas |
de
Hojas |
||||||||||||||
|
1 |
13,5 |
A
§ |
13,5 |
A |
4,5 |
A |
14,0 |
A |
15,0
|
A |
14,0 |
A |
||||||||
|
2 |
5,0 |
A |
4,5 |
B |
13,5 |
B |
4,5 |
B |
4,5 |
B |
4,5 |
B |
||||||||
|
3 |
7,0 |
A |
7,0 |
A |
9,0 |
A |
7,0 |
A |
10,0 |
A |
10,5 |
A |
||||||||
|
4 |
5,5 |
A |
6,5 |
A |
12,5 |
A |
6,5 |
A |
6,5 |
B |
7,0 |
A |
||||||||
|
5 |
13,5 |
A |
13,5 |
A |
5,5 |
A |
13,0 |
A |
9,0 |
A |
9,0 |
A |
||||||||
|
Friedman
¥ |
11,5000 |
10,923 |
10,400 |
10,792 |
9,2365 |
7,6296 |
||||||||||||||
|
Valor
de X2 |
0,0215 |
0,0274 |
0,0342 |
0,0290 |
0,0555 |
0,1061 |
||||||||||||||
|
g.
l. |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||||||||||||||
|
Cuadro 1. Continuación
...... |
||||||||||||||||||||
|
|
Longitud |
Peso Seco |
Peso Seco |
Relación Altura Planta |
Relación Peso |
|||||||||||||||
|
Tratamiento † |
de
Raíces |
de
Vástago |
de
Raíces |
/Longitud
de Raíces |
Vástago/Peso
Raíces |
|||||||||||||||
|
1 |
15,0 |
A |
15,0 |
A |
15,0 |
A |
12,0 |
A |
13,0 |
A |
||||||||||
|
2 |
4,5 |
B |
4,5 |
B |
4,5 |
B |
4,5 |
A |
4,5 |
B |
||||||||||
|
3 |
10,0 |
A |
10,0 |
A |
8,0 |
A |
8,0 |
A |
12,0 |
A |
||||||||||
|
4 |
6,5 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
6,5 |
A |
6,5 |
A |
||||||||||
|
5 |
9,0 |
A |
10,0 |
A |
12,0 |
A |
14,0 |
A |
9,0 |
A |
||||||||||
|
Friedman
¥ |
9,2364 |
10,255 |
11,418 |
8,9455 |
7,4909 |
|||||||||||||||
|
Valor
de X2 |
0,0555 |
0,0364 |
0,0222 |
0,0625 |
0,1121 |
|||||||||||||||
|
g.
l. |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
|||||||||||||||
|
§ Letras iguales indican similitud
estadística (p ≤ 0,05) con el tratamiento 1 (testigo) según la prueba
de Dunnett. |
||||||||||||||||||||
|
† Tratamiento = Ver
Materiales y Métodos ‡ DDS = Días Después de la Siembra |
||||||||||||||||||||
|
¥ Estadístico
de Friedman. Todos estos valores se obtuvieron por corrección por empates |
||||||||||||||||||||
El cuadro 2 muestra la prueba de
Friedman y la prueba de Dunnett para los caracteres evaluados
en el cultivo de maíz tipo Criollo (grano amarillo). Todos los tratamientos
fueron similares al control o testigo en el carácter relación altura de las
plántulas/longitud de las raíces. El testigo fue superior a los tratamientos 2
y 3 en el resto de los caracteres evaluados. Los tratamientos 4 y 5 fueron
similares al testigo en todos los caracteres.
|
Cuadro
2. Prueba de Friedman y prueba de Dunnett para la
suma de rangos de los caracteres evaluados en el ensayo en el cultivo de maíz tipo Criollo
(grano amarillo) en un suelo contaminado con petróleo y recuperado con un
remediador a diferentes fechas de aplicación del remediador y de siembra. |
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|
|
Germinación |
Número medio |
Índice de |
Altura de |
Número de |
|||||||||||||||
|
Tratamiento † |
5
DDS ‡ |
30
DDS ‡ |
Días
a Germin. |
Germinación |
las
Plántulas |
Hojas |
||||||||||||||
|
1 |
15,0 |
A § |
14,5 |
A |
4,0 |
A |
15,0 |
A |
15,0 |
A |
15,0 |
A |
||||||||
|
2 |
5,5 |
B |
5,0 |
B |
13,0 |
B |
5,0 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
||||||||
|
3 |
5,5 |
B |
5,0 |
B |
13,0 |
B |
5,0 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
||||||||
|
4 |
7,0 |
A |
8,0 |
A |
10,0 |
A |
8,0 |
A |
8,0 |
A |
8,0 |
A |
||||||||
|
5 |
12,0 |
A |
12,5 |
A |
5,0 |
A |
12,0 |
A |
11,0 |
A |
11,0 |
A |
||||||||
|
Friedman
¥ |
11,529 |
11,396 |
11,385 |
11,556 |
10,275 |
10,275 |
||||||||||||||
|
Valor
de X2 |
0,0212 |
0,0225 |
0,0226 |
0,0210 |
0,0360 |
0,0360 |
||||||||||||||
|
g.
l. |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||||||||||||||
|
Cuadro 2. Continuación ...... |
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|
|
Longitud |
Peso Seco |
Peso Seco |
Relación Altura Planta |
Relación Peso |
|||||||||||||||
|
Tratamiento † |
de
Raíces |
de
Vástago |
de
Raíces |
/Longitud
de Raíces |
Vástago/Peso
Raíces |
|||||||||||||||
|
1 |
14,0 |
A |
15,0 |
A |
14,0 |
A |
13,0 |
A |
15,0 |
A |
||||||||||
|
2 |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
A |
5,5 |
B |
||||||||||
|
3 |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
B |
5,5 |
A |
5,5 |
B |
||||||||||
|
4 |
8,0 |
A |
8,0 |
A |
8,0 |
A |
7.0 |
A |
8,0 |
A |
||||||||||
|
5 |
12,0 |
A |
11,0 |
A |
12,0 |
A |
14,0 |
A |
11,0 |
A |
||||||||||
|
Friedman
¥ |
9,3333 |
10,275 |
9,333 |
10,902 |
|
|||||||||||||||
|
Valor
de X2 |
0,0533 |
0,0360 |
0,0533 |
0,0277 |
|
|||||||||||||||
|
g.
l. |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
|||||||||||||||
|
§
Letras iguales indican similitud estadística (p ≤ 0,05) con el
tratamiento 1 (testigo) según la prueba de Dunnett. |
||||||||||||||||||||
|
† Tratamiento = Ver
Materiales y Métodos ‡ DDS = Días Después de la Siembra |
||||||||||||||||||||
|
¥
Estadístico de Friedman. Todos estos valores se obtuvieron por corrección por
empates |
||||||||||||||||||||
DISCUSIÓN
Estos resultados indican que la
aplicación del remediador 15 días después del derrame y la siembra 30 días
después del derrame fue el mejor tratamiento en ambos tipos de maíz, sugiriendo
que la flora bacteriana autóctona contribuyó con el mejoramiento de las
condiciones del suelo. Gómez y Castillo (1997) indicaron que los suelos
petrolizados pueden ser biotratados con colonias
bacterianas autóctonas, aprovechando las condiciones climáticas de la zona
(ambientes de sabana) como fue el suelo donde se realizó este experimento. Soto
et al (1997) presentaron un estudio que mostró el comportamiento de la
flora microbiana aislada de un suelo contaminado con hidrocarburo, la cual fue
capaz de biodegradar las distintas fracciones del
crudo presente (saturados, aromáticos, resinas y asfáltenos), seleccionaron dos
cepas bacterianas del género Bacillus y
encontraron que las cepas aisladas realizaron una remoción del 66 % en los
hidrocarburos totales.
En general, los tratamientos donde
se aplicó el remediador inmediatamente y la siembra inmediatamente o 15 días
después del derrame petrolero simulado arrojaron los peores resultados,
indicando el efecto tóxico del petróleo. Numerosos autores han indicado el
efecto detrimental del petróleo sobre el cultivo de
maíz. Ekundayo et
al., (2001) determinaron el efecto de un derrame de petróleo crudo sobre el
crecimiento, productividad y absorción de nutrimentos en la variedad de maíz Suwan 1 en un experimento de macetas y encontraron que la
germinación fue retrasada y el porcentaje de germinación fue significativamente
afectado por la contaminación con petróleo y el crecimiento fue pobre en los
suelos contaminados usando los caracteres altura de planta, diámetro del tallo,
altura de la mazorca y área foliar a los cuatro semanas después de la siembra. Issoufi et al.,
(2006) evaluaron seis cultivos agrícolas, maíz, alfalfa, ryegrass
perenne, trigo, soya y Vicia villosa en un suelo contaminado con 0, 1, 5 y 10 % de
petróleo artificialmente temperizado y encontraron
que la emergencia de plántulas a los 7 días después de la siembra del
tratamiento con 1 % de contaminación no difirió estadísticamente del control,
pero la emergencia de plántulas fue significativamente reducida para maíz,
trigo y soya en el suelo contaminado con 5 % de petróleo crudo comparado con el
control, mientras que la altura de la planta a los 28 días después de la
siembra fue significativamente más alta en maíz que la mayoría de las especies
a 5 % de contaminación del suelo. Quiñones-Aguilar et al., (2003) realizaron un experimento con la finalidad de
conocer la capacidad del maíz para emerger y crecer en un suelo contaminado
artificialmente con petróleo crudo, se estableció un experimento en invernadero
en Montecillo, Estado de México, se sembraron 10 recolecciones procedentes de
Minatitlán, Veracruz, y el híbrido Jornalero en diferentes concentraciones de
petróleo en el suelo (0, 15.000, 25.000 y 35.000 mg/kg de suelo). La
recolección MV08 presentó valores más altos de emergencia en todas las
concentraciones de petróleo crudo en el suelo. Respecto al crecimiento de las
plantas de maíz, las recolecciones MV06 y MV08 tuvieron mayor potencial para
utilizarse en experimentos en suelos contaminados con petróleo. La
concentración de petróleo 25.000 mg/kg de suelo favoreció el crecimiento de las
plántulas de maíz. Las plantas cultivadas en el suelo sin contaminar superaron
significativamente a las plantas de los suelos contaminados (15.000, 25.000 y
35.000 mg/kg de suelo) en todas las variables de crecimiento (altura de la parte
aérea, longitud de la raíz principal, volumen radical, peso seco total), en
cuanto a las tres concentraciones, los valores para dichas variables no fueron
diferentes, excepto para la longitud de la raíz principal, cuyo valor disminuía
a medida que aumentaba la concentración de petróleo. Este efecto puede
atribuirse a que el petróleo formó sobre la raíz una capa hidrofóbica,
la cual limitó la absorción de agua y nutrimentos. Méndez-Natera et al., (2003) encontraron que los
menores porcentajes de germinación a los 8, 16, 24 y 32 días después de la
siembra, ocurrieron en las máximas concentraciones de petróleo (6 y 9 %) y la
germinación fue similar en las concentraciones de 0 y 3 % en los dos suelos
estudiados (El Tejero y Caripito, estado Monagas, Venezuela) e indicaron que
igual tendencia se observó para el número promedio de días a total germinación
e índice de la velocidad de germinación y concluyeron que el maíz podría
utilizarse como un cultivo recuperador de suelos afectados por petróleo cuando
los niveles de contaminación del suelo
no sean tan severos.
Esta disminución de los caracteres
a concentraciones altas de petróleo en el suelo también ha sido reportada para
otras especies de plantas. Rivera-Cruz et al., (2005) evaluaron cuatro
leguminosas (Crotalaria
sp., Leucaena sp., Mimosa sp. y Mimosa pigra) a diferentes concentraciones de petróleo en el suelo
y encontraron que el crecimiento vegetativo de las cuatro leguminosas mostró
diferencias estadísticas significativas entre las medias de los tratamientos.
La altura de la planta fue severamente afectada por las tres concentraciones
más altas de los petróleos intemperizado (79.457 mg
de hidrocarburos totales/kg de suelo) y nuevo (100.000 y 150.000 mg de
hidrocarburos totales/kg de suelo). La mayor reducción en la altura se presentó
en las leguminosas Mimosa sp. y Mimosa pigra,
donde las plantas no lograron sobrevivir al efecto de la concentración más alta
de petróleo (150.000 mg/kg de hidrocarburos totales), en cambio la planta de Leucaena sp. fue menos sensible a la exposición de la concentración
más alta de petróleo nuevo, ya que sobrevivió a su efecto y creció un poco al
pasar de
Xu
y Johnson (1995) indicaron que la contaminación por hidrocarburos reduce el
crecimiento de la planta porque los hidrocarburos pueden cubrir las raíces de
las plantas influenciando la absorción de agua y nutrimentos, después
penetrando dentro de los tejidos vegetales, las moléculas de hidrocarburos
pueden dañar las membranas celulares causando un derrame de los contenidos
celulares y bloqueando los espacios intercelulares reduciendo el transporte de
metabolitos y la tasa de respiración. Según Pérez-Vargas et al., (2002) las propiedades físicas del suelo se ven muy
afectadas por la contaminación con hidrocarburos: al aglutinarse las partículas
del suelo se generan estructuras más gruesas que cubren la superficie de las
partículas y el espacio poroso y afectan la aireación del suelo. La película
que cubre las partículas es hidrófoba y disminuye la retención de agua. Por
otro lado el contenido de materia orgánica del suelo se incrementa
notablemente, así como la acidificación y la saturación de bases y la capacidad
de intercambio catiónico. Todos estos factores acarrean una disminución de la
fertilidad del suelo. El impacto que la contaminación de hidrocarburos del
petróleo produce en el equilibrio ecológico de la rizósfera:
cuando las concentraciones son tóxicas, los hidrocarburos del petróleo inhiben
la masofauna del suelo; en casos de toxicidad aguda,
se inhibe la germinación y el rebrote de meristemos y la elongación radicular
disminuye, así como el contenido de clorofila y la fotosíntesis. No obstante,
se ha observado que a bajas concentraciones, los hidrocarburos estimulan el
crecimiento de los vegetales.
Por ser un estudio preliminar del
remediador utilizado, se recomienda para futuros estudios un riguroso monitoreo
de la biodegradación, basado en la disminución de crudo y sus componentes, respirometría y determinación del número de bacterias como
ha sido sugerido por Infante (1998)
CONCLUSIONES
Los dos tipos de maíz respondieron en forma
diferente al derrame petrolero y a la aplicación del remediador. El tratamiento
5 (aplicación del remediador 15 días después del derrame petrolero + siembra 30
días después del derrame) resultó ser el más adecuado para la recuperación de
suelos afectados por derrames petroleros bajo condiciones de invernadero.
LITERATURA CITADA
Ekundayo, E. O.; T. O. Emede and
D. I. Osayande. 2001.
Effects of crude oil spillage on growth and yield of maize (Zea mays L.) in soils of Midwestern Nigeria. Plant Foods
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Ediciones de
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D. Smiciklas. 2006.
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Larenas-Parada, G. y M. L. De Viana. 2005. Germinación
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Pérez-Vargas, J.; G. García-Esquivel y F. Esparza-García. 2002. Papel
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phosphatase activity in oil-contaminated, remediated and uncontaminated soils
planted to barley and field pea. Plant and Soil
173: 3-10.
Página diseñada por Prof. Jesús Rafael
Méndez Natera
TABLA
DE CONTENIDO DE LA REVISTA CIENTÍFICA UDO AGRÍCOLA
