XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo

XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo DETERMINACION DE LAS FORMAS DE Cu, Cd, Ni, Pb Y Zn Y SU BIODISPONIBILIDAD EN SUELOS AGRICOLAS DEL LIT

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo EVALUACION DE ALGUNAS PROPIEDADES FISICAS EN SUELOS CON DIFERENTES USOS EN SISTEMAS PRODUCTIVOS DEL A

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo DETERMINACION DE LAS FORMAS DE Cu, Cd, Ni, Pb Y Zn Y SU BIODISPONIBILIDAD EN SUELOS AGRICOLAS DEL LITORAL ECUATORIANO1 Jéssica Cargua Ch.2, Francisco Mite V.3, Manuel Carrillo Z3. y Wuellins Durango C. 3

I. INTRODUCCION El Ecuador es un país eminentemente agrícola, siendo las exportaciones de sus productos una fuente importante de recursos económicos ya que tienen amplia acogida en el mercado internacional debido a sus cualidades organolépticas. En el Litoral ecuatoriano, el área utilizada para los principales cultivos tropicales de exportación son: cacao con 434.418 ha; café con 320.911 ha; banano con 266.124 ha; plátano con 183.599 ha y palma africana con 162.202 ha (SICA, 2000). En la actualidad el mercado internacional exige productos alimenticios agrícolas libres de elementos nocivos en especial que contengan metales pesados, los que por su alta toxicidad deterioran la salud. La producción agrícola del mundo y por ende de nuestro país se encuentra expuesta a la contaminación por metales pesados de forma natural, debido a la meteorización de la roca parental y de forma antropogénica por residuos industriales, actividades mineras, quema y al uso indiscriminado de insumos químicos. Estudios realizados han demostrado que los elementos como: cadmio (Cd), cobre (Cu), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn) en cantidades elevadas en los alimentos son considerados tóxicos y pueden causar mareos, vómitos, enfermedades renales y hepáticas e incluso tienen efectos teratógenos (alteraciones fetales). Los metales pesados se han convertido en un tema actual de discusión tanto en el campo ambiental como en salud pública, ya que los daños que causan son muy severos y en ocasiones ausentes de síntomas. Investigaciones realizadas por algunos autores (Carrera, 1994; Carrillo, 2003; INIAP-PROMSA, 2003; INIAP, 2009), en suelos del Ecuador, han encontrado en almendras de cacao más de 1 ppm de Cd en fincas cacaoteras de Santa Rosa y Naranjal. Por otra parte, la forma total y biodisponible fueron mayores a las permitidas por el Codex Alimentarius, (1981) de Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos y tejidos vegetales colectados en plantaciones de cacao, banano y café en el Litoral. La Municipalidad de Guayaquil reportó en el 2008 en los ríos Gala, Chico, Siete y Tenguel, una severa contaminación con metales pesados producto de la actividad minera en la zona de Shumiral, en el Cantón Camilo Ponce Enríquez de la provincia de Azuay. Lo preocupante es que estas aguas contaminadas son usadas para el riego en zonas de producción de banano, cacao, café y otros cultivos que no solo abastecen el mercado interno, sino que son destinados a la exportación. 2. JUSTIFICACION La contaminación del suelo con metales pesados por diversas actividades antrópicas como: minería, fundición, refinación de minerales y el uso intensivo de fungicidas cúpricos en la agricultura, da como resultado efectos negativos sobre los ecosistemas terrestres impactados. Estos efectos negativos se deben a la alta persistencia de los metales en el suelo y a la toxicidad directa que muchos de estos elementos producen en los seres vivos. Es importante ofrecer un producto de excelente calidad en el mercado internacional, mejorar la competitividad e incrementar los ingresos provenientes de las exportaciones, tomando en consideración que el ingreso de divisas es uno de los pilares fundamentales para el mantenimiento del proceso de dolarización en nuestra economía. ______________ 1

Parte del Proyecto PIC-2006-1-325. Trabajo de tesis, previo a la obtención del título de Ingeniera Agropecuaria-Universidad Tecnológica Equinoccial-Santo Domingo. 2 Ex Tesista-Becaria del Departamento Nacional de Manejo de Suelos y Aguas. Estación Experimental Tropical Pichilingue (INIAP). Correo electrónico: [email protected] 3 Personal Técnico del Departamento Nacional de Manejo de Suelos y Aguas. Estación Experimental Tropical Pichilingue (INIAP).

Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo 3. OBJETIVOS General • Contribuir al conocimiento del estado de contaminación con metales pesados en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano y su relación con la absorción por los cultivos.

Específicos • Determinar las formas predominantes de Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. • Conocer la biodisponibilidad de los metales: Cd, Cu, Ni, Pb y Zn para la absorción de los cultivos. 4. MATERIALES Y METODOS Para la ejecución del presente trabajo de investigación se tomaron 40 muestras de suelos agrícolas de siete provincias del Litoral ecuatoriano (Esmeraldas, Manabí, Guayas, Santa Elena, Los Ríos, El Oro y Azuay). El manejo de las muestras y el trabajo de biodisponibilidad se efectuó en el invernadero y los análisis de las muestras se realizaron en laboratorio de Metales Pesados del Departamento Nacional de Manejo de Suelos y Aguas (DNMSA), de la Estación Experimental Tropical Pichilingue (EETP), del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuaria (INIAP), ubicado en el km 5 de la vía Quevedo-El Empalme, iniciando en agosto del 2008 y finalizando en mayo del 2010. 4.1. TRATAMIENTOS Y ANALISIS ESTADISTICO Los tratamientos estudiados en la presente investigación consistieron en el análisis de 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano para determinar las formas de los metales pesados y su biodisponibilidad. El Cuadro 1 presenta el detalle de los lugares (tratamientos) estudiados. Para este trabajo de investigación se aplicó la estadística no paramétrica, en donde las medias fueron expresadas en cuadros y gráficos. Además los resultados fueron sometidos a un análisis de varianza y medias agrupadas según el test Scott-Knott. Los contenidos de metales pesados en la materia seca de las plantas de arroz fueron correlacionados con las características físicas-químicas de los suelos estudiados, También se realizaron correlaciones entre las formas de metales pesados presentes en los suelos y los contenidos en las plantas usadas en biodisponibilidad. 4.2. DATOS REGISTRADOS Y METODOS DE EVALUACION 4.2.1. Características físicas del suelo Las muestras de los 40 suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano fueron sometidas a un análisis de caracterización física en donde se determinó pH (potencial de hidrógeno, relación 1:25 suelo: agua), densidad aparente mediante el método de la probeta y textura del suelo (arena, arcilla y limo); usando el método de Bouyucus modificado por Torres (1993). 4.2.2. Características químicas del suelo Las mismas muestras de suelos fueron sometidas a un análisis químico en donde se determinó: N, P, B por colorimetría; S por turbidimetría; K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn por absorción atómica; capacidad de intercambio catiónico (CIC) usando cloruro de bario para suelos que presentaron pH < 5,5 y acetato de amonio con pH > 5,5; materia orgánica (M.O.) por el método de titulación Walkey-Black; Saturación de Bases (SB), según las metodologías utilizadas en el laboratorio del Departamento Nacional de Manejo de Suelos y Aguas de la Estación Experimental Tropical Pichilingue. 4.2.3. Formas químicas de los metales pesados Para la determinación de las formas de Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano se utilizó la metodología de extracción secuencial propuesta por Carrillo (2003), donde se determinó: Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo a.

Fracción fácilmente extraíble

Se pesó 0,5 g de suelo seco a temperatura ambiente y molido hasta alcanzar un tamaño de partícula < 1,117 mm, los mismos que fueron colocados en tubos plásticos de centrífuga de 50 mL. Se adicionó 20 mL de solución de ácido acético 0,11 mol L-1, siendo la mezcla obtenida, agitada a 30 rpm en agitador horizontal por 16 h. Transcurrido este tiempo se retiraron los tubos del agitador horizontal y por medio de centrifugación a 3000 rpm, por 30 min, se separó el extracto. Este sobrenadante fue cuidadosamente colectado con ayuda de una pipeta automática y filtrado en papel filtro rápido, almacenado en un recipiente plástico identificado y conservado en refrigeración hasta la cuantificación de metales pesados (Cd, Cu, Ni, Pb y Zn). El suelo precipitado, fue lavado adicionando 10 mL de agua desionizada, luego agitado en el agitador horizontal por 15 min a 250 rpm y centrifugado a 1500 rpm por 15 min, descartando el sobrenadante. b. Fracción reducible El suelo precipitado de la fracción anterior fue cuidadosamente desagregado en agitador de tubos de ensayo, luego se adicionó 20 mL de solución 0,1 mol L-1 de clorhidrato de hidroxilamina a pH 2. Después se sometió a agitación horizontal por 16 h a 30 rpm. El sobrenadante fue obtenido por centrifugación y conservado en refrigeración y el precipitado, lavado como el paso anterior. Cuadro 1. Lugares de estudios seleccionados para el muestreo. EET-Pichilingue, 2010. Tratamientos

Código

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T20 T21 T22 T23 T24 T25 T26 T27 T28 T29 T30 T31 T32 T33 T34 T35 T36 T37 T38 T39 T40

ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

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Provincia Esmeraldas

Manabí

Los Ríos

Guayas

Santa Elena

El Oro

Azuay

Cantón

Sitio

La Unión La Unión Atacames Santa Ana Flavio Alfaro Tosagua Chone Portoviejo Chone Chone Bolívar Chone Portoviejo Bolívar Chone Buena Fé Guayaquil Chongón Naranjal Naranjal Nazareth Balao Yaguachi Yaguachi Guayaquil El Azúcar El Azúcar Manglaralto Pasaje Sta. Rosa Sta. Rosa Arenillas Pasaje Pasaje Pasaje Arenillas Guabo Arenillas Ponce Enríquez Ponce Enríquez

Cumba Las Luchas Santa Gema El Hebra Bramadora Las Cañitas Ricaurte Colón Guarumal Canuto La Pastora Ricaurte Colón Quiroga La Vainilla Río Gallina Progreso Chongón Balao Chico Cañas Bajada a Progreso San Francisco Recinto El Deseo Virgen de Fátima Buseta El Azúcar El Azúcar UPSE Loma de Franco Río Negro San Francisco La Cuca Loma de Franco Calayacu Progreso San Francisco Tendales Cebo de Lampa Coop. Bella Rica Bella Rica

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo c. Fracción oxidable El suelo precipitado de la fracción anterior fue desagregado en agitador de tubos, luego se adicionó 5 mL de H 2 O 2 8.8 mol L-1. Los tubos se taparon con vidrio de reloj y dejados a temperatura ambiente por 1 h, con movimientos manuales ocasionales. Seguidamente, los tubos aún cubiertos se mantuvieron por 1 h a aproximadamente a 85 ºC en baño de maría, luego destapados y mantenidos a esta temperatura hasta alcanzar un volumen de aproximadamente 2 mL. A continuación se agregó nuevamente 5 mL de H 2 O 2 y el procedimiento de calentamiento anterior será repetido hasta que el volumen del líquido se reduzca aproximadamente 2 mL. Una vez que se alcanzó este volumen se retiraron los tubos del baño de maría e inmediatamente se añadió 25 mL de solución de acetato de amonio 1 mol L-1 a pH 2 y se repitió el procedimiento de centrifugación, como el paso anterior para la obtención y conservación del extracto. d. Fracción residual Para esta fracción se procedió a desagregar el precipitado de la fracción anterior en agitador de tubos, se trasvasó cuantitativamente el suelo a un matraz erlenmeyer con alícuotas de 3 mL de agua desionizada sin exceder los 15 mL en total. Seguidamente a cada muestra se le agregó 5 mL de agua regia (HCl + HNO 3 relación 3:1) y se colocó en la plancha calentadora a ± 105 ºC por 2 h, luego se dejó enfriar los matraces y se agregó nuevamente 5 mL de agua regia y se colocó por 2 h a 105 ºC. Transcurrido este tiempo, se retiraron las muestras de la plancha calentadora y se dejó enfriar un poco. Las muestras de suelos digeridas se filtraron con ayuda de papel filtro rápido, y se colectó el filtrado en un matraz aforado de 25 mL. Los residuos del matraz y papel filtro fueron lavados con algunos mL de HNO 3 2 mol L-1. Se dejó enfriar y se llevó a volumen con HNO 3 2 mol L-1. Las muestras fueron colocadas en envases plásticos y llevadas a refrigeración hasta su cuantificación. El agua regia posee un mayor rendimiento de extracción sobre todo para metales que se presentan a baja concentración. Para la cuantificación de estos metales se utilizó un espectrofotómetro de absorción atómica PerkinElmer AAnalyst 400 usando las técnicas de llama y electrotérmica (horno de grafito). 4.2.4. Biodisponibilidad de los metales pesados Para determinar la biodisponibilidad de Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en los tejidos de las planta de arroz, se utilizó la metodología de digestión Nítrica-Perclórica propuesta por Carrillo (2003). Se colocó aproximadamente 0,5 g de tejido en un matraz erlenmeyer de 50 mL recibiendo enseguida una mezcla nítrica-perclórica relación (4:1), HNO 3 (8 mL) y HClO4 (2 mL), una hora después de colocó en un placa calentadora a 180 ºC, por aproximadamente 90 min hasta la digestión total. La digestión estuvo completa con el aparecimiento de humo blanco y la formación de un líquido incoloro. El extracto fue filtrado en un matraz aforado de 50 mL y llevado a volumen con agua desionizada. La muestra obtenida fue almacenada en un recipiente plástico identificado y conservado en refrigeración hasta la cuantificación. La determinación de los contenidos de metales pesados se realizó en laboratorio, utilizando un espectrofotómetro de absorción atómica marca, PerkinElmer AA400 con HGA900 para análisis electrotérmico. Los resultados obtenidos fueron expresados en ppm (partes por millón). 4.3. MANEJO DE LA INVESTIGACION 4.3.1. Trabajo de campo 4.3.1.1. Selección de las fincas y colecta de las muestras de suelos Basándose en experiencias del DNMSA, se seleccionaron 40 fincas en las provincias de Esmeraldas, Manabí, Los Ríos, Santa Elena, Guayas, El Oro y Azuay que en estudios preliminares presentaron altos contenidos de metales pesados (INIAP, 2009). Se colectó una muestra por sitio, provenientes de 10 submuestras por lugar, a una profundidad entre 0 a 5 cm. 4.3.1.2. Manejo de las muestras de suelos

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Las muestras de suelos colectadas, fueron secadas a temperatura ambiente en el invernadero, molidas y tamizadas en un tamiz de 2 mm, posteriormente colocadas en fundas plásticas transparentes identificadas y llevadas al laboratorio para su análisis. 4.3.2. Trabajo de invernadero 4.3.2.1. Siembra de las plantas indicadoras Para evaluar la biodisponibilidad de los metales pesados se utilizó plantas de arroz (Oryza sativa) variedad INIAP-16. Antes de la siembra las semillas de arroz fueron sometidas a un periodo de pregerminación. Una vez que apareció la radícula se trasplantaron las semillas pregerminadas a los vasos plásticos. Para el efecto se sembraron 50 semillas pregerminadas de arroz en vasos plásticos, conteniendo 100 g de tierra fina seca al ambiente (TFSA), según la metodología propuesta por Neubauer y Schneider, citados por Araújo (1999). 4.3.2.2. Manejo de las plantas indicadoras El manejo que se le dio a las plantas de arroz durante los 40 días que permanecieron en el invernadero, fue el riego con agua desionizada, con la finalidad de mantener el suelo en capacidad de campo es decir, con un 80 a 100% de humedad. La cantidad de agua proporcionada estaba relacionada con la temperatura del ambiente. Se realizaron cuatro aplicaciones de fertilizantes: la primera a los siete días después del trasplante con fosfato monobásico de potasio (KH 2 PO 4 ) (100 ppm de P y 125,8 ppm de K) en solución, a los 15 días se realizó la segunda fertilización con sulfato de amonio (NH 4 ) 2 SO 4 (50 ppm de N y 57 ppm de S), la tercera a los 20 y la última fertilización a los 30 días con nitrato de amonio NH 4 NO 3 (50 ppm de N). Todos los fertilizantes aplicados fueron de tipo grado analítico y la fertilización se realizó con la finalidad de asegurar la suficiente cantidad de materia seca. 4.3.2.3. Colecta de las plantas indicadoras Transcurrido los 40 días después del trasplante, las plantas fueron colectadas íntegramente, expuestas a un chorro de agua para eliminar el suelo y un tamiz para recoger las raíces pequeñas. Como complemento de la limpieza, las plantas fueron sumergidas subsecuentemente en solución de HCl 0.2 mol L-1, agua destilada y por último agua desionizada. 4.3.2.4. Manejo de las plantas colectadas El material vegetal colectado de cada vaso fue pesado en una balanza analítica marca AND HR-200 y colocado en fundas de papel identificadas y secadas en estufa marca Yamato DKN 600 con circulación forzada de aire por 72 h a 70 ºC. Una vez seco el material vegetal se procedió a tomar el peso seco de cada unidad experimental, dato que se utilizó para determinar el porcentaje de materia seca de cada tratamiento. Seguidamente se molió todo este material utilizando un molino marca IKA A11 basic, y se colocó en fundas plásticas identificadas y almacenadas en un lugar seco y libre de contaminación hasta su análisis. 4.3.3. Trabajo de laboratorio 4.3.3.1. Cuantificación de las formas químicas de los metales pesados Las muestras por triplicado tanto de suelos como de tejidos se cuantificaron por absorción atómica en un espectrofotómetro de absorción atómica PerkinElmer AAnalyst con técnicas de llama y horno de grafito para los elementos como se detalla en el Cuadro 2. Las temperaturas y tiempos fueron dados por el programa WinLab32 AA preestablecido para el equipo en cada uno de los elementos con los modificadores de matriz adecuados.

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Cuadro 2. Técnicas usadas para la cuantificación de metales pesados. EET-Pichilingue, 2010. Fracción y Biodisponibilidad

Cd Fácilmente Extraíble HG Residual HG Oxidable HG Reducible HG Biodisponibilidad HG (HG) horno de grafito; (LL) técnica de llama

Metales Pesados Cu Ni Pb HG HG HG HG HG HG HG HG HG LL HG HG HG HG HG

Zn LL LL LL LL LL

4.4. RESULTADOS Y DISCUSION 4.4.1. Características físicas del suelo En promedio general los suelos presentaron un pH de 6,7 considerado como prácticamente neutro y fluctuaron entre 4,1 a 8,5 con una media de 7,2 - 6,8 - 5,9 - 6,5 - 8,2 - 6,3 y 5,7 para las provincias de Esmeraldas, Manabí, Los Ríos, Guayas, Santa Elena, El Oro y Azuay, respectivamente. El 40% de los suelos muestreados presentaron pH con tendencia a ácido; el 47,5% con pH prácticamente neutro y el 12,5% presentaron un pH con tendencia a alcalino. Esto no resultaría un problema para la mayoría de los suelos ya que estos son prácticamente neutros y a este pH los metales no se movilizan con facilidad. Mientras que Chicón (2006), indica que la mayoría de los metales tienden a estar más disponibles en pH ácido lo que incrementa la toxicidad para las plantas. También se observa que las texturas que predominaron en la mayoría de los suelos fue de tipo franco arcilloso y franco limoso. Estas texturas tienen la capacidad de adsorber a los metales pesados, resultados que concuerdan con Miliarium (2009), el mismo que indica que la arcilla tiende a adsorber a los metales pesados que quedan retenidos en sus posiciones de cambio. Por el contrario, los suelos arenosos carecen de capacidad de fijación de los metales pesados los cuales pasan rápidamente al subsuelo y pueden contaminar los niveles freáticos. 4.4.2. Características químicas del suelo Con la materia orgánica se obtuvieron rangos muy amplios, estos variaron de 0,6 a 10,7%. Los suelos que presentaron altos contenidos de materia orgánica fueron de las provincias de Esmeraldas, Los Ríos y Azuay con un promedio por provincia de 7,7 - 5,3 y 5,7%, respectivamente. Mientras que los suelos de la provincia de Manabí, Guayas y El Oro presentaron un nivel medio de materia orgánica; por último los suelos de la provincia de Santa Elena presentaron en promedio, los más bajos contenidos de materia orgánica con 2,4%. La materia orgánica según Miliarium (2009), reacciona con los metales formando complejos de cambio y quelatos. En cuanto a la capacidad de intercambio catiónico (CIC), los suelos que presentaron mayor CIC, fueron MA06 y MA-12 con 60,6 y 59,0 meq/100 g los mismos que tendrían la mayor capacidad de fijar los metales, mientras que el suelo EO-38 presentó menor capacidad de intercambio catiónico con 5,4 meq/100 g. 4.4.3. Formas químicas de los metales pesados En el Cuadro 3 se muestran los contenidos de las formas químicas de los metales pesados expresados en partes por millón (ppm). Además en Cuadro 4, muestra los contenidos de los metales expresado en porcentaje. 4.4.3.1. Cadmio (Cd) Los suelos que presentaron el mayor contenido total de Cd obtenidos por la suma de las fracciones: fácilmente extraíble, reducible, oxidable y residual fueron de El Oro (EO-30) y Esmeraldas (ES-02) con 4,9 y 3,2 ppm respectivamente, los mismos que superan el valor mínimo crítico de 3 ppm considerados como tóxicos según Kabata-Pendias y Pendias, citados por Maiz et al (2000); García y Dorronsoro; Chander y Brookes, citados por Pino (2003) quienes concuerdan con los resultados obtenidos (Cuadro 3). Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Los suelos de Guayas (GU-21) y Santa Elena (SE-27) presentaron valores totales superiores de este elemento con 2,7 y 2,1 ppm respectivamente. Estos valores son considerados altos si los comparamos con Bowen, citado por Miliarium (2009), quien determinó que el valor crítico de Cd para suelos agrícolas es de 2 ppm del contenido total. En todos los pasos de extracción secuencial se encontró que el Cd fue liberado en diferentes porcentajes, predominando de mayor a menor la fracción reducible, seguido de la fácilmente extraíble, oxidable y residual. En el Gráfico 1 se presenta la frecuencia relativa (%) del contenido de Cd en las fracciones en estudio, resultados que son similares a la realizada por Davidson et al (1998), en donde indican que este metal se encuentra en su mayor parte ligado a los óxidos de Fe y Mn en la fracción reducible. 100 90 80

(%) Cadmio

70 60 50 40 30 20 10 ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

0

Ffe

Gráfico 1.

Fred

Fox

Fres

Distribución relativa (%) del contenido total de Cd en las fracciones fácilmente extraíble (Ffe), reducible (Fred), oxidable (Fox) y residual (Fres) en 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EET-Pichilingue, 2010.

4.4.3.2. Cobre (Cu) La mayoría de los suelos agrícolas muestreados no presentaron contaminación por Cu, a excepción de los suelos de Azuay (AZ-40) y (AZ-39) con 475,7 y 213,6 ppm, respectivamente (Cuadro3). Los contenidos de Cu encontrados en la fracción residual, oxidable, reducible y fácilmente extraíble fueron 385,0; 67,9; 16,0 y 6,8 ppm para (AZ-40) y 184,7; 26,5; 1,3 y 1,1 ppm para (AZ-39) respectivamente, observando que en la fracción residual los contenidos fueron superiores a los obtenidos por Kabata-Pendias y Pendias, citados por Maiz et al (2000), quienes sostienen que valores superiores a 125 ppm de Cu son considerados tóxicos. Davidson et al (1998) indican que esto es indicio de que este metal se encuentra retenido fuertemente en las partículas del suelo y es poco móvil, disminuyendo así su biodisponibilidad para las plantas. En el Gráfico 2 se aprecia que los contenidos en porcentaje de Cu, en las fracciones fácilmente extraíble y reducible en los suelos muestreados fueron menores comparados con la fracción oxidable (ligados a la materia orgánica), encontrándose la mayor proporción de Cu en la fracción residual. La secuencia de los contenidos de Cu en extracción secuencial fue el siguiente: residual > oxidable > reducible > extraíble. Esta secuencia fue diferente a la obtenida por Jordão et al (1990), quienes señalan que la retención del Cu en suelos ocurre en el siguiente orden: reducible > orgánica > residual > extraíble.

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo 100 90 80 70

% Cobre

60 50 40 30 20 10 ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

0

Ffe

Fred

Fox

Fres

Gráfico 2. Distribución relativa (%) del contenido total de Cu en las fracciones fácilmente extraíble (Ffe), reducible (Fred), oxidable (Fox) y residual (Fres) en 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EETPichilingue, 2010.

4.4.3.3. Níquel (Ni) Los más altos contenidos totales de Ni se presentaron en los suelos de El Oro (EO-32), Esmeraldas (ES-03), Guayas (GU-24) y (GU-23) con 57,1; 52,1; 51,4 y 50,1 ppm, respectivamente (Cuadro 4). Estos valores son considerados adecuados si los comparamos con los 100 ppm de Ni considerado crítico para Kabata-Pendias y Pendias, citado por Maiz et al (2000). Además, en el Gráfico 3 se observó que el Ni se encontró en todos los pasos de extracción secuencial, predominando de mayor a menor la fracción residual, seguida de la oxidable, reducible y por último la fácilmente extraíble. Estos datos concuerdan con Davidson et al (1998), quienes obtuvieron la misma secuencia en su trabajo de investigación e indican que el Ni se encuentra ligado en su mayor proporción a las partículas del suelo, lo que lo hace difícilmente disponible para las plantas.

100 90 80 70

% Níquel

60 50 40 30 20 10 ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

0

Ffe

Fred

Fox

Fres

Gráfico 3. Distribución relativa (%) del contenido total de Ni en las fracciones fácilmente extraíble (Ffe), reducible (Fred), oxidable (Fox) y residual (Fres) en 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EETPichilingue, 2010.

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Cuadro 3.

en las fracciones 1 de 40 muestras de suelos

Promedio de los contenidos de cadmio (Cd), cobre (Cu), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn) agrícolas del Litoral ecuatoriano en partes por millón (ppm). EET-Pichilingue, 2010. Suelos

2

ES-01 ES-02 ES-03 Media MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 Media LR-16 Media GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 Media SE-26 SE-27 SE-28 Media EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 Media AZ-39 AZ-40 Media Promedio General 1 Fracciones: (Ffe) (EO) El Oro y (AZ)

Ffe

Fred

Cd Fox

Fres

0,4 0,8 0,3 0,1 0,6 1,9 0,6 0,1 0,3 0,5 0,3 0,1 0,4 1,1 0,4 0,1 0,2 0,6 0,2 0,1 0,4 0,7 0,2 0,1 0,2 0,6 0,3 0,1 0,2 0,4 0,2 0,1 0,2 0,4 0,2 0,1 0,2 0,5 0,2 0,1 0,1 0,3 0,1 0,1 0,2 0,4 0,2 0,1 0,3 0,9 0,4 0,1 0,2 0,4 0,2 0,1 0,2 0,4 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,2 0,5 0,2 0,1 0,2 0,3 0,2 0,1 0,2 0,3 0,2 0,1 0,3 0,9 0,4 0,3 0,3 0,4 0,2 0,1 0,4 0,8 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,4 1,6 0,4 0,3 0,2 0,4 0,2 0,1 0,1 0,4 0,2 0,1 0,2 0,4 0,2 0,1 0,4 0,9 0,2 0,1 0,3 0,7 0,2 0,1 0,5 1,0 0,3 0,2 0,4 1,2 0,3 0,2 0,2 0,9 0,3 0,2 0,4 1,0 0,3 0,2 0,2 0,5 0,1 0,1 0,9 3,5 0,4 0,1 0,4 0,4 0,1 0,1 0,3 0,5 0,2 0,2 0,4 0,8 0,1 0,1 0,2 0,7 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 0,0 0,1 0,1 0,4 0,2 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 0,3 0,7 0,1 0,1 0,1 0,6 0,1 0,2 0,1 0,7 0,2 0,4 0,1 0,6 0,2 0,3 0,3 0,7 0,2 0,1 Fácilmente Extraíble, (Fred) Azuay .

Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010

Tot 1,6 3,2 1,2 2,0 1,1 1,3 1,2 0,9 0,9 1,0 0,7 0,8 1,8 0,9 0,8 0,5 1,0 0,8 0,8 1,8 1,0 1,4 0,7 2,7 0,8 0,8 0,8 1,5 1,3 2,0 2,1 1,6 1,9 0,9 4,9 1,0 1,2 1,4 1,3 0,4 0,3 0,8 0,2 1,2 1,1 1,3 1,2 1,3 Reducible,

Ffe

Fred

0,5 0,5 0,5 0,5 0,2 0,4 0,1 0,3 0,4 0,3 0,3 0,2 0,4 0,2 0,2 0,2 0,3 0,5 0,5 0,3 0,5 0,6 1,6 0,1 0,7 0,1 0,8 1,2 0,6 0,2 0,1 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 0,1 0,4 0,2 0,3 0,2 0,2 0,1 0,2 1,1 6,8 4,0 0,5 (Fox)

9

Cu Fox

Fres

Tot

0,0 3,2 31,6 35,3 0,1 3,6 26,9 31,2 0,2 2,7 42,3 45,6 0,1 3,2 33,6 37,4 0,2 2,0 22,2 24,6 0,2 4,9 21,9 27,3 0,2 2,8 41,2 44,2 0,2 2,9 26,6 29,9 0,3 3,0 38,8 42,5 0,2 2,5 35,2 38,2 0,2 2,0 35,2 37,6 0,2 2,2 31,2 33,8 0,1 3,6 34,1 38,2 0,2 1,5 26,4 28,3 0,2 2,3 28,2 31,0 0,2 1,7 26,2 28,3 0,2 2,6 30,6 33,7 0,5 6,1 54,8 62,0 0,5 6,1 54,8 62,0 0,3 1,9 31,0 33,5 0,7 3,0 34,0 38,2 0,4 6,0 45,2 52,3 1,6 8,5 42,2 53,8 0,1 0,7 15,1 16,1 1,1 18,7 101,0 121,4 0,2 5,4 54,4 60,1 0,6 10,4 67,3 79,0 0,6 28,1 48,0 77,9 0,6 9,2 48,7 59,2 0,1 0,7 18,8 19,8 0,4 0,6 21,2 22,3 0,2 2,5 49,4 52,4 0,3 1,3 29,8 31,5 0,1 5,4 18,0 23,8 2,1 3,2 31,0 36,7 0,0 1,8 8,4 10,4 0,1 3,9 24,3 28,4 0,1 5,3 14,0 19,8 0,0 2,6 16,9 19,7 0,6 2,3 9,0 12,2 1,8 1,3 30,0 33,4 0,3 3,8 28,2 32,6 0,0 0,6 1,8 2,4 0,5 3,0 18,2 21,9 1,3 26,5 184,7 213,6 16,0 67,9 385,0 475,7 8,6 47,2 284,8 344,7 0,7 6,2 43,9 51,3 Oxidable, (Fres) Residual,

Ffe

Fred

0,5 1,3 1,0 1,2 1,4 1,9 1,0 1,5 0,5 1,7 1,3 2,5 0,4 2,1 1,2 2,8 1,8 4,0 0,9 2,4 0,6 2,3 0,7 2,6 1,6 4,6 1,1 2,9 0,7 1,8 0,6 1,9 1,0 2,6 0,0 0,9 0,0 0,9 0,7 4,3 1,7 4,4 0,3 1,4 0,6 0,9 0,5 2,0 0,7 2,3 0,9 3,5 1,4 4,5 0,5 1,8 0,8 2,8 0,6 3,3 0,6 3,3 0,9 4,7 0,7 3,7 0,5 2,0 1,4 3,1 0,0 1,3 1,2 6,6 1,3 6,3 0,0 2,3 0,6 0,6 2,3 5,1 1,1 2,2 0,2 0,0 0,9 2,9 0,7 2,8 1,8 4,4 1,3 3,6 0,9 2,7 (Tot) Forma total,

Ni Fox ppm 12,7 17,6 12,7 14,3 5,1 5,7 5,6 7,4 9,9 5,4 4,1 5,8 16,6 6,7 4,6 2,2 6,6 1,4 1,4 5,5 5,1 1,7 1,1 4,7 3,9 12,2 8,4 2,2 5,0 3,9 4,1 8,4 5,4 2,7 4,0 0,9 6,8 3,6 4,7 1,1 2,3 2,6 0,1 2,9 2,0 1,7 1,8 5,5

Fres

Tot

8,5 23,0 10,3 30,2 36,1 52,1 18,3 35,1 8,1 15,4 11,4 20,9 11,6 19,7 18,5 29,9 22,3 38,0 10,4 19,1 9,8 16,8 9,9 19,0 16,0 38,8 20,9 31,6 8,7 15,9 8,6 13,3 13,0 23,2 30,6 32,9 30,6 32,9 18,6 29,1 35,4 46,5 16,7 20,1 15,5 18,1 17,4 24,5 39,2 46,2 33,5 50,1 37,1 51,4 11,0 15,5 24,9 33,5 9,6 17,4 10,5 18,5 11,2 25,1 10,4 20,3 3,7 8,8 16,7 25,2 3,9 6,1 42,6 57,1 5,8 17,0 10,2 17,3 11,3 13,6 31,8 41,5 12,2 18,0 1,2 1,6 13,9 20,6 29,5 35,0 33,7 41,5 31,6 38,3 17,6 26,7 2 (ES) Esmeraldas

Ffe 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,4 0,3 0,2 0,2 0,0 0,0 0,1 0,0 0,2 0,0 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 0,1 0,1 , (MA)

Fred

Pb Fox

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,5 0,4 0,4 0,3 0,4 0,6 0,5 0,5 0,5 0,6 0,7 0,4 0,9 0,4 0,7 0,6 0,6 0,9 0,7 0,5 0,5 0,6 0,6 2,6 2,2 1,9 1,7 2,4 0,6 2,2 1,4 1,2 0,6 1,7 0,5 1,8 1,2 0,8 Manabí

1,4 1,3 2,6 1,8 1,1 1,6 1,9 2,1 1,0 1,5 0,8 1,5 2,0 0,8 1,2 0,9 1,4 1,4 1,4 0,8 0,9 1,2 2,1 1,2 2,2 2,5 2,6 2,8 1,8 0,9 1,1 1,8 1,3 6,0 4,5 1,6 4,3 2,2 1,7 3,3 0,8 2,3 0,3 2,7 1,4 2,1 1,7 1,8 , (LR)

Fres

Tot

Ffe

Fred

Zn Fox

Fres

Tot

3,1 4,9 3,7 10,8 5,5 51,2 71,2 3,0 4,6 5,1 15,8 9,2 53,8 83,9 4,3 7,3 3,3 11,6 6,5 78,6 100,0 3,4 5,6 4,0 12,7 7,1 61,2 85,0 5,0 6,5 2,4 10,4 5,4 59,9 78,2 4,3 6,4 10,6 21,1 8,6 55,4 95,7 5,4 7,8 1,0 8,2 5,8 79,3 94,2 5,3 8,1 4,6 15,3 7,7 69,4 96,9 5,0 6,6 0,9 4,7 3,4 75,7 84,8 4,8 7,1 1,7 9,5 5,3 66,1 82,6 4,8 6,2 0,8 3,5 2,1 57,1 63,6 4,5 6,4 0,6 4,1 3,6 63,9 72,2 4,6 7,1 4,1 16,7 8,4 77,3 106,5 4,4 5,7 0,4 5,0 1,7 61,3 68,5 3,4 5,2 1,3 6,7 3,2 48,8 60,0 3,5 5,2 0,3 4,6 1,9 53,4 60,2 4,6 6,5 2,4 9,1 4,8 64,0 80,3 5,2 7,2 2,6 9,0 5,3 65,8 82,7 5,2 7,2 2,6 9,0 5,3 65,8 82,7 4,6 6,3 0,0 7,0 3,7 72,0 82,7 3,5 5,3 0,3 7,2 4,2 58,8 70,5 3,2 5,1 3,7 10,1 4,8 56,7 75,2 6,0 9,3 45,2 34,7 12,9 66,7 159,5 3,0 4,8 1,0 7,3 0,6 43,8 52,7 5,3 8,5 2,2 11,0 6,0 61,8 81,1 6,3 9,7 2,2 12,9 8,0 61,1 84,1 6,7 10,2 1,7 9,4 6,1 67,6 84,7 6,0 10,0 4,3 15,4 3,9 47,2 70,9 5,0 7,7 6,7 12,8 5,6 59,5 84,6 2,7 4,4 0,2 4,7 1,2 56,5 62,7 3,1 4,9 0,0 5,9 1,4 61,6 69,1 3,2 6,1 0,3 9,2 3,5 68,6 81,6 3,0 5,1 0,2 6,6 2,1 62,2 71,1 10,7 19,5 11,8 30,0 9,3 33,2 84,4 10,9 17,8 3,7 16,1 4,1 65,3 89,2 4,8 8,3 7,4 8,1 1,6 18,2 35,4 5,4 11,4 3,4 12,4 4,4 51,8 72,0 8,3 13,0 8,5 17,1 5,7 31,9 63,2 5,9 8,2 6,4 25,0 9,7 48,9 90,0 5,0 10,7 5,2 3,8 2,3 17,9 29,2 4,6 6,9 0,9 3,8 3,1 53,7 61,4 9,7 13,3 4,3 10,6 5,6 50,6 71,1 1,7 2,7 2,0 0,2 0,2 5,2 7,6 6,7 11,2 5,4 12,7 4,6 37,7 60,4 6,2 8,1 5,7 14,5 3,1 54,5 77,8 11,6 15,6 7,1 12,5 7,0 66,0 92,6 8,9 11,8 6,4 13,5 5,1 60,3 85,2 5,2 7,9 4,2 11,1 4,9 56,2 76,4 Los Ríos , (GU) Guayas , (SE) Santa Elena ,

XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo 4.4.3.4. Plomo (Pb) Los suelos que presentaron el mayor contenido total de Pb fueron de El Oro (EO-29), (EO-30) y Azuay (AZ40) con 19,5; 17,8 y 15,6 ppm de Pb, respectivamente (Cuadro 6). Estos valores son considerados bajos de acuerdo a los obtenidos por Kabata-Pendias y Pendias, citados por Pino (2003); Adriano (1986) y Maiz et al (2000), quienes manifiestan que valores de 100 - 400 ppm de Pb son considerados críticos en suelos y pueden causar toxicidad en plantas. Tomando en consideración estos niveles y comparándolos con los resultados obtenidos en este trabajo de investigación se observa que los mismos fueron bajos si los compara con los 35 ppm de Pb indicado por García y Dorronsoro, citado por Pino (2003). En el Gráfico 4 se observa la secuencia de la distribución relativa (%) de Pb en las diferentes fracciones del suelo: residual > oxidable > reducible > fácilmente extraíble; encontrándose que el Pb se encuentra en mayor proporción en la fracción residual, ligado fuertemente a las partículas del suelo y que no puede ser tomado fácilmente por las plantas por no estar en la solución del suelo de forma disponible, esto concuerda con los resultados reportados por Carrillo (2003).

100 90 80 70

% Plomo

60 50 40 30 20 10 ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

0

Ffe

Fred

Fox

Fres

Gráfico 4. Distribución relativa (%) del contenido total de Pb en las fracciones fácilmente extraíble (Ffe), reducible (Fred), oxidable (Fox) y residual (Fres) en 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EETPichilingue, 2010.

4.4.3.5. Zinc (Zn) Los suelos de Guayas (GU-20), Manabí (MA-12) y Esmeraldas (ES-03) presentaron valores de 159,5; 106,5 y 100 ppm de Zn en su orden (Cuadro 5). Además otros suelos como (MA-07), (MA-059, (MA-06) y (AZ40) presentaron 96,9; 95,7; 94,2 y 92,6 ppm, respectivamente (Cuadro 5) , los cuales fueron superiores a lo manifestado por García y Dorronsoro, citado por Pino (2003), donde señalan que concentraciones de 90 ppm de Zn es considerado tóxico para el suelo. La extracción secuencial de los contenidos totales de Zn en todos los suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano sujetos al estudio fueron inferiores a 400 ppm, valores considerados tóxico para Kabata-Pendias y Pendias, citados por Maiz et al (2000). La secuencia de los contenidos en porcentajes de Zn en las fracciones del suelo de mayor a menor son las siguientes: fracción residual > reducible > oxidable > fácilmente extraíble, datos que se pueden observar en el Gráfico 5, los mismos que concuerdan con los resultados obtenidos por Davidson et al (1998).

Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010

10

XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo 100 90 80 70

% Zinc

60 50 40 30 20 10 ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

0

Ffe

Fred

Fox

Fres

Gráfico 5. Distribución relativa (%) del contenido total de Zn en las fracciones fácilmente extraíble (Ffe), reducible (Fred), oxidable (Fox) y residual (Fres) en 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EETPichilingue, 2010.

4.4.4. Biodisponibilidad de los metales pesados 4.4.4.1. Cadmio (Cd)

AZ-40

En el Gráfico 7 se muestra la biodisponibilidad de Cd obtenidos en los análisis utilizando plantas de arroz. Los tejidos de arroz que presentaron valores de 10,9 - 9,1 - 5,6 y 3,7 ppm de Cd, fueron los que se sembraron en los suelos de Azuay (AZ-40), El Oro (EO-30), (EO-33) y Guayas (GU-25) en su orden. Estos valores fueron superiores a los reportados por Adams y Carrasquero, citados por Pino (2003), que señalan que muchos alimentos especialmente los cereales que contienen Cd en cantidades van desde 0,25 a 3,5 ppm. También fueron diferentes a los reportados por la Asociación Brasileña de Industrias de Alimentos, citada por Accioly y Siqueira (2000), quienes manifiestan que el límite máximo permitido para Cd es de 1 ppm en alimentos. Los menores contenidos de Cd en los tejidos se presentaron en El Oro (EO-35), EO-34 y Guayas (GU-24), GU-22 con 0,8 ppm y Santa Elena (SE-28, Manabí (MA-08) y GU-23 con 0,7 ppm de Cd, concordando con el trabajo realizado por Aloway, citado por Jordão et al (2002), quienes indican que los rangos de 0,2 a 0,8 ppm de Cd encontrados en las plantas son considerados como adecuados.

EO-30

12

2

EO-31 EO-32

4

ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29

6

EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39

EO-33

8

ES-01 ES-02

Cadmio (ppm)

10

NC

0

Suelos Suelos con igual símbolo y color pertenecen a un mismo grupo, según la prueba de Scott-Knott ( α = 0,05) . La línea segmentada representa el nivel crítico (NC) según la Associação Brasileira da Indústria de Alimentos citada por Accioly y Siqueira (2000).

Gráfico 7. Contenidos de Cd en plantas de arroz cultivadas en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano bajo condiciones de invernadero. EET-Pichilingue, 2010. Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010

11

XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo 4.4.4.2. Cobre (Cu) En el Gráfico 8 se puede observar que en las plantas de arroz los contenidos de Cu están por debajo del nivel mínimo considerado crítico para las plantas, a excepción de Azuay (AZ-40) que se destacó estadísticamente de los demás, debido a su alto contenido de Cu en la planta (86,47 ppm), valor considerado crítico según Kabata-Pendias y Pendias citados por Maiz et al (2000). Por otra parte, Guayas GU-20 presentó contenidos de 33,50 ppm superando los 30 ppm considerados como aceptables en alimentos por Accioly, Pavesi y Siqueira (2000). En este mismo gráfico se observa que en este metal se presentaron siete grupos estadísticamente diferente según el test de Scott-Knott. Jones citado por Adriano (1986), manifiesta que el Cu es requerido en pequeñas cantidades 5-20 ppm en los tejidos de las plantas, valores similares a los de Aloway citado por Jordão et al (2002), que menciona que las concentraciones de Cu encontrados en pasto Brachiaria fueron de 4 a 15 ppm de Cu. Comparando estos valores observamos que los contenidos de Cu obtenidos en tejido de arroz en su mayoría no superaron este límite. AZ-40

100 90 80

60

40 30 20 10

GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39

GU-20

50

ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19

Cobre (ppm)

70

NC

0

Suelos Suelos con igual símbolo y color pertenecen a un mismo grupo, según la prueba de Scott-Knott ( α = 0,05) . La línea segmentada representa el nivel crítico según Kabata-Pendia y Pendias citado por Maiz et al. (2000).

Gráfico 8. Contenidos de Cu en plantas de arroz cultivadas en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano bajo condiciones de invernadero. EET-Pichilingue, 2010.

4.4.4.3. Níquel (Ni) De acuerdo a la prueba de Scott-Knott, los contenidos de Ni en el tejido de arroz, fueron reunidos en cuatro grupos estadísticamente distintos. El grupo que reportó los valores más elevados fueron de El Oro (EO-36), (EO-33) y Azuay (AZ-40) con 11,67; 10,3 y 10,1 ppm, respectivamente. Estos valores son considerados altos de acuerdo a lo manifestado por Chicón (2006), donde señala que para arroz los rangos encontrados de Ni son de 0,2-1,2 ppm valores que difieren de los contenidos obtenidos en esta investigación (Gráfico 9).

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12 10 8 6 4

ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32

Niquel (ppm)

14

EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

16

NC

2 0

Suelos

Suelos con igual símbolo y color pertenecen a un mismo grupo, según la prueba de Scott-Knott ( α = 0,05) . La línea segmentada representa el nivel crítico según Kabata-Pendia y Pendias citado por Maiz et al. (2000).

Gráfico 9. Contenidos de Ni en plantas de arroz cultivadas en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano bajo condiciones de invernadero. EET-Pichilingue, 2010.

4.4.4.4. Plomo (Pb) El contenido de Pb en tejido de arroz, se presentan en el Gráfico 10. Utilizando el test de Scott-Knott los suelos se distribuyeron en cinco grupos, que estuvieron por debajo del nivel crítico indicado por la Asociación Brasileña de Industria de Alimentos, citada por Accioly y Siqueira (2000). Estos autores indican que el límite crítico de Pb es de 8 ppm. Además, estos valores no superan los 25 ppm de Pb considerado perjudicial para las plantas de arroz, indicado por Adriano y Maiz et al, citados por Pino (2003). 10 9 NC

8

6 5 4 3 2

ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19 GU-20 GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

Plomo (ppm)

7

1 0

Suelos Suelos con igual símbolo y color pertenecen a un mismo grupo, según la prueba de Scott-Knott ( α = 0,05) . La línea segmentada representa el nivel crítico por la Asociación Brasileña de Industria de Alimentos citada por Accioly y Siqueira (2000).

Gráfico 10. Contenidos de Pb en plantas de arroz cultivadas en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano bajo condiciones de invernadero. EET-Pichilingue, 2010.

4.4.4.5. Zinc (Zn) En el Gráfico 11, se presenta el contenido de Zn en tejido de arroz. Para este caso se presentaron 9 grupos estadísticamente diferentes, según el test de Scott-Knott. La mayoría de los tejidos de arroz, presentaron valores que van de 50 a 100 ppm de Zn, considerados como niveles adecuados. En cambio los valores del Guayas (GU-20), El Oro (EO-33) y Azuay (AZ-40), presentaron valores de 372,73 - 126,6 y 118,3 ppm de Zn, respectivamente, considerados críticos. Estos valores estuvieron por debajo de los recomendados por Kabata-Pendias y Pendias, citados por Maiz et al (2000), concordando con Adriano (1986), el mismo que

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GU-20

observó que concentraciones de Zn en suelos por encima de 250 ppm son perjudiciales para las planta de arroz, disminuyendo el rendimiento.

400 350 300

150 100 50

GU-21 GU-22 GU-23 GU-24 GU-25 SE-26 SE-27 SE-28 EO-29 EO-30 EO-31 EO-32 EO-33 EO-34 EO-35 EO-36 EO-37 EO-38 AZ-39 AZ-40

200 ES-01 ES-02 ES-03 MA-04 MA-05 MA-06 MA-07 MA-08 MA-09 MA-10 MA-11 MA-12 MA-13 MA-14 MA-15 LR-16 GU-17 GU-18 GU-19

Zinc (ppm)

250

NC

0

Suelos Suelos con igual símbolo y color pertenecen a un mismo grupo, según la prueba de Scott-Knott ( α = 0,05) . La línea segmentada representa el nivel crítico según Kabata-Pendia y Pendias citado por Maiz et al. (2000).

Gráfico 11. Contenidos de Zn en plantas de arroz cultivadas en suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano bajo condiciones de invernadero. EET-Pichilingue, 2010.

4.4.5. Correlaciones Se encontró correlación negativa altamente significativa entre el pH y los contenidos de Cu y Zn en plantas de arroz lo que se deba probablemente que a pH neutro el Cu y el Zn no tienen gran movilidad, por lo que permanecen en el suelo y está disponible en pequeñas cantidades para las plantas. Para Miliarium (2009), los metales son más móviles en suelos ácidos y la mayoría de los suelos del Litoral ecuatoriano no presentaron esta condición. Para el resto de metales en estudio no se encontró correlación con el pH (Cuadro 8). El mismo Cuadro 8 presentan correlaciones significativas entre arena y los contenidos de Cu y Ni. También el limo presentó correlación con los contenidos de Ni y Pb, lo que nos indica que a mayor cantidad de limo mayor será el contenido de Ni, mientras que la arcilla no presentó correlación con ninguno de los metales. En el Cuadro 9 se presenta las correlaciones de los elementos químicos vs el contenido de los metales pesados en las plantas de arroz. Se presentó correlación negativa significativa entre la materia orgánica y los contenidos de Pb biodisponibles en suelos del Litoral ecuatoriano lo que concuerda con Miliarium (2009), el mismo que indica que la materia orgánica puede adsorber tan fuertemente a algunos metales como el Pb, que pueden quedar en posición no disponible por las plantas. Cuadro 8. Coeficiente de correlación lineal entre las características físicas del suelo y el contenido de metales pesados en plantas de arroz de 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EET-Pichilingue, 2010. Metales Pesados

Características físicas del suelo

Cd

Cu

Ni

Pb

Zn

pH

-0,226

ns

-0,430

**

-0,174

ns

0,117

ns

-0,583

**

Densidad aparente

0,119

ns

0,262

ns

0,210

ns

0,117

ns

0,069

ns

Arena

0,300

ns

0,316

*

0,398

*

0,218

ns

0,012

ns

Limo

-0,121

ns

-0,160

ns

-0,344

*

-0,370

*

0,228

ns

Arcilla

-0,303

ns

-0,295

ns

-0,257

ns

0,005

ns

-0,198

ns

ns, *, **; no significativo y significativo al 0.05 y 0.01 respectivamente.

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo En este mismo Cuadro 9 se observa correlación significativa entre los contenidos de Cd, Cu, Ni y Zn con la capacidad de intercambio catiónico (CIC), lo que nos indica que cuanto mayor sea la capacidad de intercambio catiónico, mayor será la capacidad del suelo de fijar estos metales. Los contenidos de Cd en las plantas de arroz se correlacionaron significativamente con los contenidos en la fracción fácilmente extraíble, reducible y residual, estos valores concuerdan con Carrillo (2003), el mismo que indica que estas fracciones pueden estar disponibles para las plantas. Este metal no presentó correlación con la fracción oxidable. Con respecto al Cu, se encontró correlación altamente significativa con todas las fracciones del suelo estudiados, concordando con Carrillo (2003), quien indica que cualquiera de las fracciones puede ser un indicativo de disponibilidad de este metal para las plantas (Cuadro 10). Cuadro 9. Coeficiente de correlación lineal entre las características químicas y los contenidos de metales pesados en plantas de arroz de 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EET, Pichilingue, 2010. Características Metales Pesados químicas Cd Cu Ni Pb del suelo N 0,218 ns 0,345 * 0,170 ns -0,133 P -0,124 ns 0,003 ns -0,399 * -0,023 S -0,022 ns 0,181 ns -0,053 ns 0,074 B -0,197 ns -0,125 ns -0,133 ns 0,169 K -0,260 ns -0,235 ns -0,286 ns 0,253 Ca2+ -0,188 ns -0,392 * -0,529 ** -0,108 Mg2+ -0,084 ns -0,075 ns -0,132 ns 0,060 Zn 0,175 ns 0,291 ns -0,025 ns -0,118 Cu 0,694 ** 0,972 ** 0,321 * 0,111 Fe 0,251 ns 0,457 ** 0,309 * -0,017 Mn 0,401 * 0,452 ** 0,453 ** -0,088 H+Al -0,019 ns 0,198 ns 0,169 ns -0,010 Al3+ -0,035 ns 0,145 ns 0,186 ns -0,084 SB 0,213 ns 0,164 ns 0,244 ns 0,139 CIC -0,315 * -0,401 * -0,564 ** -0,175 M.O. 0,032 ns -0,097 ns -0,093 ns -0,337 ns, *, **; no significativo y significativo al 0.05 y 0.01 respectivamente.

Zn ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns *

0,465 0,564 0,553 0,099 -0,194 -0,337 -0,133 0,943 0,343 0,626 0,255 0,546 0,546 0,176 -0,426 -0,044

** ** ** ns ns * ns ** * ** ns ** ** ns ** ns

Las correlaciones de Ni en las plantas de arroz se asociaron altamente significativa con la fracción fácilmente extraíble y reducible concordando con Alloway, citado por Camargo et al (2000), quienes relatan que para el Ni, las concentraciones de estas plantas reflejan una concentración de este elemento en suelos especialmente con la fracción soluble. Estos resultados son similares a los obtenidos por Carrillo (2003), el mismo que indica que a medida que aumenta la concentración del metal en el suelo, va a aumentar el contenido en las plantas. Por otra parte los contenidos de Pb en las plantas de arroz se correlacionan significativamente con la fracción reducible, considerando que esta fracción está ligada a los óxidos de Fe y Mn, y a medida que el contenido de Pb incrementa en esta fracción, este metal va a estar más disponible para las plantas. El análisis de los contenidos de Zn en las plantas de arroz se correlacionan altamente significativamente con las fracciones: fácilmente extraíble, reducible y oxidable lo que se debe probablemente a que las tres fracciones pueden ser un indicativo de disponibilidad de este metal para las plantas, ya que estas se pueden volver disponibles si se expone al suelo s factores físicos o químicos (Cuadro 10).

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XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo Cuadro 10.

Coeficiente de correlación lineal entre las fracciones obtenidas por el método de extracción secuencial y los contenidos de metales pesados en plantas de arroz de 40 muestras de suelos agrícolas del Litoral ecuatoriano. EET-Pichilingue, 2010. Características químicas del suelo

Cd

Cu *

Metales Pesados Ni Pb

Zn

Fracción fácilmente Extraíble

0,389

Fracción reducible

0,545 ** 0,955 ** 0,401 ** 0,331

Fracción oxidable

0,137 ns 0,890 ** -0,073 ns 0,136 ns 0,554 **

Fracción residual

0,387

*

0,968 ** 0,410 ** 0,215 ns 0,968 ** *

0,679 **

0,872 ** 0,184 ns 0,177 ns -0,052 ns

ns, *, **; no significativo y significativo al 0.05 y 0.01 respectivamente.

CONCLUSIONES  De forma general las muestras de suelos del Litoral ecuatoriano, no presentaron problemas con los contenidos de Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en la fracción fácilmente extraíble. En la mayoría de los suelos estudiados se encontró a todos los metales en estudio en la fracción reducible (asociados a los óxidos de Fe y Mn), en la fracción fácilmente extraíble (en la solución del suelo disponible para la planta), en la fracción oxidable (ligado a la materia orgánica) y en la fracción residual (ligada fuertemente a las partículas del suelo).  Los suelos que presentaron mayor contenido de Cd fueron los de la provincia de El Oro (EO-30) y Esmeraldas (ES-02), con 4,2 y 3,2 ppm, respectivamente. Para el Cu, los suelos que presentaron altos contenidos de este metal en forma total, fueron de la provincia del Azuay.  El Ni no presentó contaminación en ninguna fracción y los valores obtenidos estuvieron por debajo de los niveles críticos establecidos. En el caso del Pb, no se presentaron valores superiores al nivel crítico establecido. El mayor valor de este metal se dio en la fracción fácilmente extraíble se en las provincias del Guayas y Santa Elena, sin tener problemas de toxicidad.  Para Zn, se presentaron altos contenidos de este metal en forma total, pero en la fracción disponible para la planta no se observó toxicidad, lo que no representa un problema de contaminación para los cultivos.  Los altos contenidos totales de estos metales en la provincia de Azuay podrían deberse a la presencia de actividad minera que se da en esta provincia, a la contaminación del agua de los ríos, la misma que es utilizada para el riego de los diferentes cultivos.  En cuanto a la biodisponibilidad de los metales antes mencionados, para Cd el 75 % de las plantas de arroz cultivadas en los suelos en estudio presentaron problemas con los contenidos biodisponibles, los cuales podrían ser fácilmente absorbidos por los cultivos. Para Cu, la mayoría de las plantas cultivadas en estos suelos no presentaron problemas con los contenidos biodisponibles, a excepción de GU – 20 y AZ – 40, las mismas que están por encima de los 20 ppm considerados como crítico.  Para el caso de Ni, las plantas que presentaron problemas con los contenidos biodisponibles fueron de EO-33, EO-36 y AZ-40, mientras que para Pb no se presentaron problemas de biodisponibilidad y finalmente para Zn se presentaron problemas de biodisponibilidad en GU-20, EO-33 y AZ-40.

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