Certificación Ecológica de Garbanzo mediante Isótopos Estables de Nitrógeno

Transcripción

1 Certificación Ecológica de Garbanzo mediante Isótopos Estables de Nitrógeno 1. Introducción 2. Material y métodos 3. Resultados 4. Conclusiones

2 / [Cuevas F.J. et al.] Córdoba. Coejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural, Itituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera, p. Formato digital (e-book) - (Tecnología Postcosecha e Industrias Agrarias) Garbanzo - Ecológico Isótopos estables Nitrógeno Fardón - Fertilización Este documento está bajo Licencia Creative Commo. Reconocimiento-No comercial-sin obra derivada. Los autores agradecen la co-financiación del proyecto Caracterización organoléptica y funcional de productos ecológicos. Utilización de técnicas isotópicas para la diferenciación entre producto ecológico y convencional (AVA ) a IFAPA y los fondos europeos: FSE y FEDER. Francisco Julián Cuevas Román y María José Ruiz Moreno agradecen a IFAPA y al FSE (Fondo Social Europeo) la financiación de su contrato de investigación. Edita JUNTA DE ANDALUCÍA. Itituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Coejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural. Córdoba, Octubre de Autoría: Francisco Julián Cuevas Román María José Ruiz Moreno José Carlos Montenegro Gómez José Manuel Muñoz Redondo Josefa Rubio Moreno 1 José Manuel Moreno Rojas IFAPA, Centro Alameda del Obispo

3 1.- Introducción Los isótopos estables son variaciones de diferentes elementos químicos (Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, ) que poseen núcleos de diferente masa pero con idéntica configuración electrónica. Los diferentes isótopos de cada elemento químico están ampliamente distribuidos en el suelo, en las aguas, en los elementos vivos y en la atmósfera, y pueden servir como indicadores de los procesos que ocurren en la naturaleza. Las características físico-químicas de las moléculas que poseen los distintos isótopos son ligeramente diferentes y por eso pueden diferenciarse con los equipos de análisis y aportan información sobre los distintos procesos que se han seguido en el cultivo o el crecimiento natural de plantas y animales. Los valores delta (δ) son abundancias de isótopos relativas a un estándar, es decir, son diferencias relativas entre las lecturas de la muestra y estándares de abundancia natural ampliamente utilizadas. δ se calcula como el cociente del contenido del isótopo en la muestra (Ri) partido por el contenido en el estándar y restando al resultado 1. Se multiplica por mil para expresarlo en. El valor δ del estándar utilizado es cero. Ri aire= 15N 98,63/ 14N 0,37 = 0,0038 Figura 1. Contenido de isotopos de N en el aire δ15n aire= ((0,0038/0,0038)-1)*1000=0 3/12

4 1.- Introducción Los fertilizantes nitrogenados sintéticos, usados en agricultura convencional, son derivados del amoniaco (NH3) y se producen a través de reacciones químicas usando como base el nitrógeno molecular atmosférico (N2). De esta manera, los valores de la firma isotópica (δ15n) estarán cercanos al valor del N 2 atmosférico del que proceden (que es 0 ). Los fertilizantes ecológicos están generalmente enriquecidos en el isótopo estable nitrógeno 15 y por tanto tendrán un valor de la firma isotópica mayor (valores de delta de 4 o más dependiendo del tipo de fertilizante). Figura 2. Planta de garbanzo El garbanzo (Cicer arietinum L.) es una leguminosa de grano y como tal tiene la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico al suelo por medio de la simbiosis con la bacteria Rhizobium (Fig. 2). Por lo tanto la determinación de la firma isotópica del nitrógeno resulta más compleja ya que este proceso se traduce en una interferencia o un menor impacto sobre la huella isotópica de nitrógeno. Los valores de δ15n y las diferencias de δ15n entre sueloplanta, pueden variar a lo largo de los distintos climas y ecotipos, ya que ambos están fuertemente influenciados por la temperatura y la precipitación anual. En este trabajo se estudia el efecto de los diferentes tratamientos de fertilización (abonado de fondo y foliar) en la firma isotópica (d15n y d13n) en garbanzo 4/12

5 2.- Material y métodos El material vegetal utilizado fue la variedad de garbanzo 'Fardón' (Fig. 3). El eayo experimental se realizó en el invernadero del IFAPA Centro Alameda del Obispo (Fig. 4). Las semillas de garbanzo se sembraron en macetas (140x140x190) cuyo contenido fué una mezcla de suelo y perlita al 50% v/v. Los suelos utilizados en ambos sistemas, ecológico y convencional, procedieron de fincas experimentales y comerciales de los términos municipales de Carmona y Osuna, Sevilla (Tabla 1). El eayo estuvo cotituido por plantas (144 macetas y 8 semillas/maceta). Figura 3. Detalle de 'Fardón' en campo y semilla Figura 4. Vista del eayo experimental en invernadero 5/12

6 2.- Material y métodos. Tabla 1. Características edafológicas de los suelos utilizados en los eayos Suelo Osuna Carmona Capacidad de intercambio catiónico (CIC) meq/100g meq/100g Calcio de cambio 8.52 meq/100g meq/100g Magnesio de cambio 1.72 meq/100g 1.52 meq/100g Sodio de cambio 0.29 meq/100g 0.40 meq/100g Potasio de cambio 0.77 meq/100g 1.68 meq/100g Fósforo asimilable (Olsen) 7.4 ppm 11.8 ppm Materia orgánica oxidable 1.15 % 1.56 % Nitrógeno orgánico 0.08 % 0.10 % Carbonatos 8.34 % % Arcilla 17.1 % 55.9 % Arena 74.2 % 4.0 % Limo 8.7 % 40.1 % Franco-arenoso Arcillo-limoso ph 1/2,5 Clasificación de la textura 6/12

7 2.- Material y métodos Tratamientos de fertilización: Abonado de fondo: Para la modalidad de cultivo convencional se realizaron tres tratamientos de fertilización de fondo: fosfato potásico, y las aportaciones de N fueron 0 (práctica del agricultor), 15 (recomendación MAGRAMA) y 25 (dosis máxima recomendada para garbanzo) respectivamente. En cultivo ecológico, se aportaron en los tres casos 15 Unidades Fertilizantes de Nitrógeno (UFN), con tres abonos diferentes: estiércol de gallina, estiércol de caballo y una mezcla de dos productos comerciales autorizados (Naturgan + Patentkali ). Abonado foliar: Tanto en cultivo ecológico como en convencional se realizaron dos tipos de aplicaciones foliares: una permitida en agricultura ecológica (Organihun Fosforo y Organihun Potasio, de Econatur) y otra convencional de 5 UFN (Welgro, de Massó). Si bien no es habitual una aplicación foliar en garbanzo, en ocasiones se aplican junto con tratamientos fitosanitarios. Como control se utilizaron muestras sin tratar. Itrumentación: IRMS (Espectrometría de Masas de Relaciones Isotópicas) El análisis se realizó con un espectrómetro de masas de relaciones isotópicas (Delta V Advantage*), equipado con un analizador elemental (Flash EA 2000 HT*) y una interfaz universal para análisis en flujo (contínuo ConFlow IV*) (Fig. 5). *Thermo Fisher Scientific (Bremen, Alemania) Figura 5. Espectrómetro utilizado 7/12

8 Certificación Ecológica de Trigo Harinero mediante Isótopos Estables de Nitrógeno. 2.- Material y métodos. En el diseño experimental se coideraron 2 tipos de suelos, 6 abonados de fondo y 3 abonados foliares. Se realizaron 4 repeticiones por cada combinación de factores (Fig. 6). Los análisis se realizaron sobre la semilla recolectada. SUELO Osuna Carmona ABONADO DE FONDO ECOLOGICO ABONADO FOLIAR ECOLOGICO Naturgan + PatentKali Organihun Fosforo + O.Potasio Estiércol Gallina Estiércol Caballo CONVENCIONAL:Welgro CONVENCIONAL SIN ABONO Fosfato Potásico Figura 6. Cuadro resumen de los factores coiderados en el diseño experimental 8/12

9 3.- Resultados Los resultados se presentan en la Tabla 2. La firma isotópica d15n no nos permitió diferenciar los distintos tratamientos de fertilización realizados tanto en agricultura convencional como en ecológico. Tampoco hubo diferencias para los distintos tipos de suelos utilizados (Osuna y Carmona). El porcentaje de nitrógeno presente en garbanzo fue diferente en dos de los tratamientos realizados. Se obtuvo un mayor porcentaje de nitrógeno en el abono de fondo ecológico sin aplicación foliar que el abonado convencional con aplicación foliar convencional. De esta manera, una mayor dosis de fertilización (siendo muy baja, 15 UF) no produjo un mayor rendimiento en el contenido nitrogenado de los granos. Esto podría ser explicado por la simbiosis entre el Rhizobium-leguminosa que predominó sobre el aporte nitrogenado y tipología de los fertilizantes. El d13c estuvo afectado por los distintos tipos de fertilización. Los valores menos negativos [-27,1] se observaron en el tratamiento totalmente ecológico EE (Fondo Eco + Foliar Eco). Estos valores fueron diferentes a los tratamientos CE (Fondo Con + Foliar Eco) [-28,4] y C(Fondo Con) [-28,7]. El valor de d13c también fue diferente al coiderar los distintos tipos de suelo, observándose en Carmona un número menor (más negativo) [-28,2] que el suelo de Osuna [-27,7]. Al coiderar la interacción Suelo x Tratamiento, no hubo interacción entre los factores por lo que los tratamientos de fertilización (abonado de fondo y abonado foliar) se comportaron de igual manera en ambos tipos de suelo. 9/12

10 3.- Resultados Tabla 2. Efectos del tratamiento de fertilización y suelo en d15n, d13c y porcentajes totales (N% y C%) en semilla de garbanzo. Tratamiento d15n d13c N Total (%) C Total (%) ECOLOGICO Fondo ECO + Foliar ECO (EE) 0,03-27,1 a 3,77 ab 45,0 Fondo ECO + Foliar CON (EC) -0,40-27,7 ab 3,39 ab 44,4-0,43-27,7 ab CONVENCIONAL 0,06-28,1 ab -0,23-28,4 b 0,37-28,7 b ** 3,80 a 44,6 3,19 b 3,45 ab 3,40 ab * 44,1 45,0 44,2 Fondo ECO (E-) Fondo CON + Foliar CON (CC) Fondo CON + Foliar ECO (CE) Fondo CON (C-) Significancia SUELO Osuna Carmona 0,09-0,29-27,7 a -28,2 b 3,52 3,47 44,6 44,5 Significancia * SUELO X TRATAMIENTO (Significancia) ANOVA de tres factores y medias de grupos. = no significativo, * = P <0.05, ** = P <0.01, *** = P < Diferentes letras en la misma columna significa que hay diferencias estadísticas 10/12

11 4.- Conclusiones 1. Los isótopos estables (d15n) no permitieron diferenciar semillas de garbanzo procedentes de agricultura convencional de la ecológica. 2. El abonado foliar no afectó a la delta isotópica nitrogenada del grano, posiblemente debido a la baja dosis, la baja asimilación foliar o al momento de aplicación. 3. Las distintas tipologías de suelo (diferentes coeficientes intercambio catiónico, capacidad de retención de agua en el suelo, estructura...) pudieron afectar al fraccionamiento isotópico del carbono. 4. El aporte mínimo de nitrógeno no mejora el porcentaje de nitrógeno de las semillas del garbanzo a las dosis recomendadas por el MAGRAMA. Más información del Área de Tecnología Postcosecha e industrias agroalimentarias en: webmaster.ifapa@juntadeandalucia.es 11/12

12 Certificación ecológica de garbanzo mediante Isótopos estables de nitrógeno Itituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera Avda. de Grecia s/n Sevilla (Sevilla) España Teléfonos: Fax: webmaster.ifapa@juntadeandalucia.es Este trabajo ha sido cofinanciado al 80% por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, dentro del Programa Operativo FEDER de Andalucía