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Efecto de Plaguicidas Sobre Lombrices y Descomposición de Materia Orgánica en un Sistema Silvopastoril

Rosana A. Giménez^[1] y Eva Kesten^[2]

Resumen

Las evaluaciones de la calidad de los suelos se basan en el análisis de parámetros físico-químicos y biológicos. Estos últimos incluyen en muchos casos la determinación de presencia, biomasa y abundancia de lombrices, ofreciendo una importante herramienta para evaluar el impacto de los sistemas de labranza y de la polución de suelos. El objetivo de este trabajo es evaluar los efectos de algunos plaguicidas en una plantación de álamos sobre: 1) la descomposición de la materia orgánica que realizan diferentes grupos de organismos del suelo clasificados por tamaño y 2) la abundancia de las lombrices. El ensayo se condujo en un sistema silvopastoril en el Delta del Río Paraná (Argentina) comparando parcelas con y sin aplicación de pesticidas, con 3 repeticiones. Los plaguicidas aplicados fueron: carbaryl, chlorpyrifos y benomyl a las dosis de uso. Para evaluar la descomposición de la materia orgánica se enterraron bolsas llenas con hojas secas de alfalfa. En todos los tratamientos se usaron bolsas con 3 tamaños de orificios, que permiten la entrada de diferentes grupos de organismos terrestres según su tamaño. A los 12 meses de realizada la colocación de las bolsas y la aplicación de los plaguicidas, se desenterraron las bolsas y se determinó el peso de la materia orgánica remanente. Se determinó la población de lombrices y las especies presentes utilizando formalina. Además se regristraron las características del suelo, de la cubierta vegetal y de las condiciones ambientales. Los resultados se analizaron con métodos estadísticos convencionales (ANOVA y test de Tukey). El fungicida benomyl redujo la población de lombrices y la descomposición de materia orgánica realizada por organismos de mayor tamaño. El Carbaryl y el Chlorpyrifos no afectaron la población de lombrices ni la descomposición de la materia organica.

Palabras claves: plaguicidas, descomposición de materia orgánica, lombrices, silvopastoril, Populus, Lumbricus, Aporrectodea.

Introducción

Muchas evaluaciones de la calidad de los suelos se basan en el análisis de parámetros físico-químicos y biológicos. Los parámetros biológicos incluyen en muchos casos la determinación de presencia, biomasa y abundancia de lombrices, ofreciendo una importante herramienta para evaluar el impacto de los sistemas de labranza y de la polución de suelos. El manual de diagnóstico de la salud del suelo “Soil quality tests”, editado por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos de América (Soil Quality Institute USDA 1998), incluye entre los parámetros biológicos un ensayo con lombrices. Paoletti (1999) destaca el rol de las determinaciones de biomasa y abundancia de lombrices como herramienta para la evaluaación de ambientes rurales.

En los últimos años los estudios pedobiológicos presentan una tendencia hacia la obtención de información del impacto de los contaminantes sobre la estructura de las comunidades terrestres, aumentando el número de estudios con grupos o consorcios de organismos (Faber 1991, Parmelee y otros 1993, Petersen y Luxton 1982). Principalmente debido a que el efecto de las sustancias tóxicas no afecta de igual manera a distintas especies y por ello tomar una sola especie como indicadora de exposición no siempre será representativo de lo que ocurre al conjunto de organismos (Van Gestel y Ma 1988, Ma y Bodt 1993).

Los estudios de a campo permiten la evaluación de los organismos del suelo en su ecosistema inalterado y por su elevada complejidad debido a la gran cantidad de variables, aportan datos de lo que sucede en el sistema del suelo. Pueden mostrar la manifestación de efectos de interacción de diversos factores que pueden no ser detectados en ensayos de menor complejidad, aunque dificultan seriamente su estandardización y la interpretación de sus resultados (Stadler 1998). Sin embargo, su estudio puede ser importante para conocer un poco más acerca del comportamiento de los plaguicidas en el ambiente. Tratando de reducir la complejidad del test se aplicó el bioensayo descripto por Ingelsfield (1989). Así, este trabajo tiene los objetivos de medir los efectos de plaguicidas, por un lado, sobre distintos grupos de organismos terrestres indirectamente a través de su actividad en la descomposición de materia orgánica y, por otro lado, sobre la población de lombrices en condiciones de campo en una plantación de álamos (Populus deltoides Marshall) en el Delta del Paraná (Argentina) donde se produce madera para aserrado y pasta de paepel y carne vacuna.

Materiales y métodos

Para establecer los efectos de plaguicidas sobre la la descomposición de materia orgánica y sobre la población de lombrices en un suelo de la localidad de Otamendi, Provincia de Buenos Aires (Argentina), se compararon parcelas sin tratamientos, con aquellas en que se aplican plaguicidas, con 3 repeticiones por tratamiento.

La zona del estudio está situada en el Delta del Paraná, a 34° 09´ Sur, 58° 57´ Oeste, 4 metros sobre el nivel del mar y presenta clima templado-húmedo, con suelos aluvionales. El regimen pluviométrico es isohigro. El mes más cálido es enero, con una temperatura media de 22,7° C, y el mes más frio es julio con una temperatura media de 10,1° C. La temperatura media anual es de 16,4° C y la precipitación anual de 1014,8 mm. Por otro lado, debido a la proximidad del Río de la Plata y al gran número de ríos y arroyos que conforman el Delta del Paraná, la humedad relativa es elevada durante todo el año, con una media anual de 76%. Los vientos son en general suaves, con una media anual de 4 km/h. Los suelos son aluviales, tipo gley húmico, con sistema de drenaje artificial, actualmente en uso agroforestal, con producción de madera de álamo (Populus deltoides Marshall) y pastoreo de ganado vacuno.

Los plaguicidas utilizados fueron el insecticida del grupo de los carbamatos, carbaryl a una dosis de 1,1 kg a.i./ha (WP), un insecticida organofosforado chlorpyrifos a dosis de 1 l a.i./ha (EC) y un fungicida, el benomyl, en dosis de 1 kg a.i./ha (WP), aplicados 1 sola vez al inicio del ensayo, en la primavera. Los tratamientos fueron realizados con pulverizadora manual en parcelas de 5 por 2 metros, y tanto estos como el control y las 3 repeticiones fueron asignandos al azar siguiendo un diseño completamente aleatorizado (DCA).

Se determinaron: diversidad, abundancia y biomasa de lombrices, descomposición de materia orgánica producida por distintos grupos de organismos. Para la determinación de la descomposición de materia orgánica al inicio del ensayo se enterraron en el suelo bolsas de nylon con materia orgánica en su interior (Ingelsfield, 1989) accesible a distintos grupos de organismos. Estas bolsas, con perforaciones de 2 diferentes medidas: pequeñas (0,2 mm) y grandes (3,4 mm). Cada bolsa con 30g de hojas secas de alfalfa en su interior. Los orificios permiten el paso de diferentes organismos, logrando una estratificación por tamaño de las especies actuantes (lombrices, colémbolos, miriápodos, carábidos, nemátodos, microorganismos, etc). Se colocaron 3 bolsas de cada tamaño de orificio por tratamiento. La descomposición de materia orgánica se estimó por la variación de peso al final del test. A los 12 meses se retiraron las bolsas y se observó y analizó la actividad biótica del suelo a través de mediciones de peso seco del contenido remanente de materia orgánica en las bolsas.

La extracción de lombrices se realizó con formol al 5% (Raw, 1959) al inicio y al final del estudio en muestras de 0,5 por 0,5 metros por parcela. También se tomaron lombrices adultas al inicio y fin del experimento para determinar su peso medio.

Durante el experimento se registraron además las propiedades físico-químicas del suelo: granulometría, pH (agua 1:2,5), C oxidable (Walkley Black), N total (micro Kjeldhal), P extractable (Kurtz y Bray 1) CIC (Ac NH4 1N y pH7), conductividad eléctrica (pasta). También se colectaron datos climáticos y se describió las especies vegetales herbáceas así como su cobertura del suelo.

Los datos se analizaron por métodos estadísticos convencionales (análisis de variancia y test de Tukey al 5%), comparando los efectos de los tratamientos y del tamaño de orificios de las bolsas enterradas.

Resultados y discusión

El análisis granulométrico del suelo determinó: 28/21% de arena (0,05 - 2 mm), 35/47% de limo (0,002-0,05 mm) y 37/32% de arcilla (< 0,002 mm), de 0 a 5 cm/de 5 a 20 cm respectivamente. La acumulación de materia orgánica con distintos estados de descomposición varía de 1 a 3 cm sobre la superficie del suelo.

Las especies vegetales dominantes de la cubierta del suelo fueron: Paspalum dilatatum, Lolium multiflorum, Panicum grumosum y Scirpus giganteus. La cobertura del suelo varió del 60 al 80% a lo largo del año.

Las temperaturas y precipitaciones mensuales registradas durante el año de ensayo no difirieron de los promedios históricos de la zona. Los parámetros físico-químicos del suelo no fueron alterados por los tratamientos (Tabla 1).

Tabla 1: Características físico-químicas de los suelos (0 - 10 cm) a los 12 meses de la aplicación de los tratamientos.

Las especies de lombrices capturadas durante el ensayo fueron: Lumbricus terrestris (87%) y Aporrectodea caliginosa (13%).

La población de lombrices disminuyó significativamente a los 12 meses de la aplicación de benomyl - F_{(3; 11; p< 0,014)} = 6,6765) - no siendo significativas las diferencias entre los testigos y los tratamientos con carbaryl y clorpyrifos (Tabla 2).

Tabla 2: Población de lombrices extraídas al inicio (0) y final del ensayo (12 m). Suma de L. terrestris y A. caliginosa/m².

La variación del peso medio de la lombriz de tierra (L. terrestris) no registró variaciones con los tratamientos aplicados - F_{(3; 11; p< 0,99)} = 0,017) - (Tabla 3).

Tabla 3: Variación de peso adultos de L. terrestris (mg).

Cuando se comparan los resultados de la variación de peso de la materia orgánica en las bolsas con orificios pequeños y grandes (Tabla 4), se comprueba que en todos los casos, en las bolsas con orificios más grandes se registró una mayor variación del peso de la materia orgánica remanente. Esto se explica por una mayor actividad de descomposición en las bolsas con orificios grandes, debido probablemente a una combinación de factores como un mayor acceso de agua y de la fauna, micro, meso y parte de la macrofauna, mientras que en las bolsas con orificios pequeños, la disponibilidad hídrica fue menor y sólo pudieron ingresar organismos de menor tamaño. Por otro lado, este resultado concuerda con el reciente trabajo de Beyer (2001), que encuentra que la sola presencia o ausencia de lombrices explica parcialmente las diferencias entre el contenido de materia orgánica en distintos suelos, y remarca la importancia de las lombrices en un mull por la rápida incorporación de los residuos vegetales en el suelo mineral.

Tabla 4: Variación de peso de la materia orgánica de las bolsas de distintos orificios (g)

El fungicida benomyl afectó la variación de peso de materia orgánica remanente en las bolsas con orificios grandes con respecto a las de orificios pequeños - F _{(3; 11; p< 2,97x10-5)} = 42,30) - probablemente debido a su efecto negativo sobre la población de lombrices que son parte importante de la macrofauna. Este resultado indicaría la posibilidad de que el benomyl no reduzca la actividad descomponedora de organismos de menor tamaño (microfauna). En el caso de los insecticidas, carbaryl y chlorpyrifos, no huvo diferencias con los testigos (Tukey 5%).

Sin embargo, se debe considerar que todos los plaguicidas estudiados tienen una vida media en el suelo menor a la duración del test, por lo que no se puede descartar la posibilidad de que produzcan efectos en períodos más cortos, que pueden haber sido enmascarados en el largo plazo, aunque a los efectos prácticos, el efecto a largo plazo constituye una información valiosa en la planificación de manejo del monte.

Conclusiones

Una aplicación del fungicida benomyl redujo a la población de las lombrices y afectó la descomposición de la materia orgánica a los 12 meses del tratamiento.

Los insecticidas carbaryl y chlorpyrifos no afectaron la actividad descomponedora de materia orgánica en distintos estratos de organismos terrestres a las dosis de prueba.

El peso de las lombrices a los 12 meses de los tratamientos no se vió afectado por ningún tratamiento.

Obras Citadas

Beyer, W.N. 2001. Estimating toxic damage to soil ecosystems from soil organic matter profiles. Ecotoxicology, 10: 273-283.

Faber, J.H. 1991. Functional clasification of soil fauna: a new approach. Oikos 68: 110-117.

Ingelsfield, CH. 1989. Pyrethroids and terrestrial non-target organisms. Pesticede Science 27: 387-428.

Ma, Wei-Chun & Bodt Jos. 1993. Differences in toxicity of the insecticide chlorpyrifos to six species of earthworms (Oligochaeta, Lumbricidae) in standardized soils tests. Bull. Environmental Contamination and Toxicology, (1993) 50: 864-870.

Paoletti, M.G. 1999. The role of earthworms for assessment of sustainability and as bioindicators. Agriculture, Ecosystems and Environment 74 (1-3): 137-155.

Parmelee, R. W.; Wenstel, R. S.; Phillips, C. T.; Simini, M. & checkai, R. T. 1993. Soil microcosm for testing the effects of chemical pollutants on soil fauna communities and trophic structure. Environmental Toxicology and Chemistry 12: 1477-1486.

Petersen, H. & Luxton, M. 1982. A comparative analysis of soil fauna populations and their role in decomposition processes. Oikos. 39: 287-388.

Raw, F. 1959. Estimating earthworm population by using formalin. Nature 184: 1661-1662.

Soil Quality Institute, USDA (United States Department of Agriculture). 1998. Soil quality test. Ed. Washington DC, USA. Version traduced al español en CD Rom: INTA, Centro de Recursos Naturales, Instituto de Suelos, Área de Investigación en Cartografía y Evaluación de Tierras, 2000. Guia para la Evaluación de la Salud y Calidad del Suelo. Castelar, Argentina.

Stadler, T. 1998. Bioindicadores de la contaminación de suelos: efectos secundarios de insecticidas sobre la fauna edáfica. Revista de del Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” e Instituto Nacional de Investigaciones en Ciencias Naturales, Vol. de Ecotoxicología, Nueva Serie N° 153: 1-10. Buenos Aires, Argentina.

Van Gestel, C. A. M. & Ma, W. 1988. Toxicity and bioacumulation of chlorophenols in earthworms, in relation to bioavailability in soil. Ecotoxicology Environmental Safety 15: 289-297.