Estudio geoquímico de pH y conductividad eléctrica en una finca piñera, Zanguenga, La Chorrera
Geochemical study of pH and electrical conductivity in a pineapple farm, Zanguenga, La Chorrera
1Licenciatura en Ingeniería Geológica, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Tecnológica de Panamá;
2Departamento de Geociencias Aplicadas y Transporte, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Tecnológica de Panamá;
3Laboratorio de Geotecnia, Centro Experimental de Ingeniería, Universidad Tecnológica de Panamá,
4Sistema Nacional de Investigación, Secretaría Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación de Panamá.
Fecha de recepción: 15 de mayo de 2023;
Fecha de aprobación: 11 de julio de 2023.
*Autor de correspondencia: [email protected]
DOI: https://doi.org/10.33412/idt.v19.2.3828
RESUMEN. La piña es el segundo cultivo perenne tropical con más importancia a nivel mundial después del banano, aportando más del 20% del volumen total mundial de frutos tropicales. La calidad de la piña panameña es del deleite nacional y de mercados internacionales como Europa y Estados Unidos, siendo La Chorrera el mayor productor de piña del país. El objetivo de este estudio es realizar un muestreo geoquímico aplicado a labores agrícolas, con el fin de generar mapas geoquímicos de pH y conductividad eléctrica que sean de utilidad a la producción de piña de la finca en estudio. El muestreo se realizó con una malla irregular de 13 puntos de muestras de suelo, y 2 muestras de sedimentos de los cuerpos de agua cercanos. Se tomaron muestras de suelo a 15 cm de profundidad, y se midió el pH y conductividad eléctrica. En todo el perímetro de la finca los valores de pH del suelo fueron ácidos, siendo el mínimo 4.25 y el máximo 5.09. Se observó que las zonas con mayor conductividad eléctrica fueron los sedimentos de los cuerpos de agua, mientras que las zonas de producción agrícola estuvieron en un rango de 21 a 107 µS/cm. Concluyendo así que la zona se ve afectada por fenómenos como la erosión y el transporte de sedimentos hacia los cuerpos de agua, lo cual guarda relación directa con el relieve de la zona de estudio, y podría indicar también como se realiza el arrastre de los nutrientes aplicados al cultivo de piña.
Palabras clave. Conductividad eléctrica, La Chorrera, mapa geoquímico, pH, piña.
ABSTRACT. Pineapple is the second most important tropical perennial crop worldwide after bananas, contributing more than 20% of the world's total volume of tropical fruits. The quality of the Panamanian pineapple is of national delight and in international markets such as Europe and the United States, with La Chorrera being the largest pineapple producer in the country. The objective of this study is to carry out a geochemical sampling applied to agricultural work, to generate geochemical maps of pH and electrical conductivity that are useful for the pineapple production of the farm under study. Sampling was carried out with a irregular mesh of 13 soil sample points, and 2 sediment samples from nearby bodies of water. Soil samples were taken at a depth of 15 cm, and the pH and electrical conductivity were measured. Throughout the perimeter of the farm, the pH values of the soil were acidic, being the minimum 4.30 and the maximum 5.09. It was observed that the areas with the highest electrical conductivity were the sediments of the bodies of water, while the areas of agricultural production were in a range of 21 to 107 µS/cm. Thus, concluding that the area is affected by phenomena such as erosion and the transport of sediments towards bodies of water, which is directly related to the relief of the study area, and could also indicate how the drag of nutrients is carried out. applied to pineapple cultivation.
Keywords. Electrical conductivity, La Chorrera, geochemical map, pH, pineapple.
1. Introducción
La piña (Ananas Comosus L.) es una fruta tropical perteneciente al grupo de las monocotiledóneas y a la familia Bromeliaceae [1].
La planta de la piña es común en zonas de clima tropical, se cultiva en elevaciones entre el nivel del mar y los 900m. Requiere temperaturas entre 16°C y 32°C siendo las óptimas entre 16°C y 21°C. La alta luminosidad es importante con un mínimo mensual de 12.8% a 20% de brillo solar [2].
Esta fruta se produce bajo regímenes de mucha precipitación entre los 1200 y 1800mm. Debe evitarse la siembra de este cultivo en suelos muy arcillosos de mala estructura que impidan la permeabilidad [2].
Aunque la piña tolera períodos relativamente largos de sequía, el riego cuando se establece la siembra y en el inicio de la formación de la flor y de la fruta es de suma importancia para la calidad de la fruta [2].
Conocida en muchas regiones como “araná”, la piña ha sido cultiva durante cientos de años. Es una especie originaria del Amazonas, probablemente entre Brasil y Paraguay; luego los exploradores españoles y portugueses distribuyeron la planta de piña al resto del mundo [1].
Hawái fue el primer lugar donde se cultivó comercialmente la fruta. La producción mundial de la piña se duplicó entre los años 1948 y 1965 y desde entonces se halla en rápido aumento [3]. Hoy en día, se producen a nivel mundial alrededor de 28 millones de toneladas anuales [4].
Los principales exportadores de piña a nivel mundial para el 2022 son Costa Rica, Filipinas y Brasil [4], [5].
En el caso de Panamá la producción del país es cercana a las 35 000 toneladas métricas de piña por año, de las cuales el 93% se vende en el mercado total, el 5% se vende a la industria y el 2% es para exportación hacia países de Europa y Estados Unidos [6].
Los distritos de Panamá Oeste: La Chorrera, Capira y Arraiján tienen el mayor porcentaje de explotaciones, siendo La Chorrera el que encabeza la lista [6].
De acuerdo con diferentes estudios de mercado sobre la comercialización de piña en Panamá, la principal zona de producción en La Chorrera abarca las regiones de Zanguenga, Mendoza, Cerro Cama, Río Congo, Las Yayas y otras [7], [8].
En la actualidad, el área de Zanguenga (corregimiento de Herrera, La Chorrera) se ha convertido en la zona donde mayormente se cultiva la piña, contando con 16 plantas exportadoras [7].
Según conocedores de la materia, existen 500 hectáreas de cultivos de piña en el área Oeste. De estas 480 hectáreas son de la variedad Cayena lisa y unas 20 de hectáreas del híbrido MD2 (ver figura 1) [7], [9].
Al producir la piña MD2 Golden, una fruta que es más dulce, tiene menos fibra y acidez que la producida en otros países; y puede contener hasta cuatro veces más vitamina C que las variedades regulares, el país se convierte en uno de los productores de piña más apreciados de todo el planeta [10].
Figura 1. Piña híbrida MD2, en la Finca de estudio.
Al cierre del primer semestre de 2020 las empresas y fincas piñeras chorreranas lograron enviar por avión al menos 480 000 kilogramos de piña fresca [10].
El inmenso valor de la piña no sólo en la producción y exportación sino en el consumo de la población panameña y el impacto ambiental que pueden tener las actividades agrícolas relacionadas a este cultivo en las áreas de siembra hacen de suma importancia la caracterización e investigación científica dentro de esta zona.
Figura 2. Muestras tomadas en la finca de piña Los Herrera, Zanguenga
El objetivo de este estudio es realizar un muestreo geoquímico aplicado a labores agrícolas, con el fin de generar mapas geoquímicos de pH y conductividad eléctrica que sean de utilidad a la producción de piña de la finca en estudio, con la disposición de información científica hacia los agricultores.
Los mapas presentan la distribución de las concentraciones de pH y conductividad eléctrica obtenidos de los análisis de laboratorio. Los valores son extrapolados hacia las zonas aledañas de la finca con el uso de herramientas tecnológicas.
2. Materiales y Métodos
2.1 Área de estudio
El estudio se realizó en la Finca de piña “Los Herrera”, ubicada en el corregimiento de Herrera, Distrito de La Chorrera, provincia de Panamá Oeste, Panamá, con las coordenadas de ubicación 623605.1233 E, 990910.534 N, y un área de 0.488 km2.
La Chorrera tiene un clima tropical de sabana, la temperatura anual varía de 24 °C a 32 °C. Usualmente la temporada lluviosa va de abril a diciembre, siendo octubre el mes más lluvioso, con un promedio de 200 mm de lluvia, la época seca va de enero a marzo [11].
El área de estudio se encuentra en elevaciones entre los 100 y los 115msm, siendo la elevación más baja dentro de la finca unos 100m y la más alta unos 113m. La finca se encuentra dentro de la cuenca del Canal de Panamá en la subcuenca de Caño Quebrado [12].
La zona posee una morfonocrología formada en el periodo Terciario (65 Ma) y una litología que presenta rocas ígneas extrusivas (andesita, basalto, toba, otros) [13, 14]. Presenta en su mayoría suelos oxisoles, y muy pocos suelos inceptisoles [15], esto quiere decir que por lo general son suelos pobres bien drenados, escasos en materia orgánica, ferralítico, con textura arcillosa y fina [16]. El cultivo de la piña se da durante todo el año.
2.2 Muestreo
La campaña de muestro se realizó los días 9 de septiembre y 10 octubre del año 2022. Se colectó una malla irregular a juicio de los expertos y bajo las condiciones de acceso en campo, de 13 puntos de muestras de suelo, y 2 muestras de sedimentos de los cuerpos de agua cercanos, mostrándose la geolocalización de las muestras (ver figura 2). Las muestras de suelo se tomaron a 15 cm de profundidad con una pala plástica. Las muestras de sedimentos de los cuerpos de agua a 5 cm de profundidad con una pala plástica. De todas las muestras de tomó aproximadamente 1.5 kg, se colocaron en bolsas plásticas de cierre hermético y fueron almacenadas a temperatura ambiente.
2.3 Preparación de las muestras y análisis
Todas las muestras, suelos y sedimentos, fueron secadas a temperatura ambiente en el laboratorio, disgregadas y pasadas a través de un tamiz de 2 mm [17]. Se tomó una alícuota representativa para realizar los ensayos de color, pH y conductividad eléctrica. El pH y conductividad eléctrica se determinó en una suspensión 1:5 (p/v) con el multiparámetro OHAUS ST20M-B bajo la norma ASTM D4972 [18]. El color seco y húmedo se determinó a través de las cartas de Munsell.
2.4 Análisis estadístico
Se emplearon hojas de Excel para el manejo de datos, el programa Minitab para la generación de gráficas de caja, y el programa Surfer con la opción “distancia inversa a una potencia (2)” para la generación de mapas de distribución de pH y conductividad eléctrica.
3. Resultados y discusión
La clasificación del color en seco y húmedo para las muestras recolectadas según la Carta de Munsell son en su mayoría rojo y marrón rojizo (ver tabla 1). El suelo característico de la zona de estudio en Zanguenga es del tipo arcilloso con coloraciones rojizas, indicando la presencia de suelos ricos en hierro.
En el diagrama de caja y bigote para los valores de pH (ver figura 3) se puede observar que la totalidad de la finca está distribuida en un rango casi uniforme de pH donde se obtuvieron muestras ácidas, con un mínimo de 4.25, máximo de 5.09, y una media de 4.56.
En el mapa geoquímico de pH para la zona de estudio (ver figura 4) se observan datos significativamente bajos de pH 4.25 al suroeste de la finca correspondientes a las zonas de los sedimentos de la Laguna y Quebrada, mientras que en la zona central del terreno muestreado vemos una anomalía de pH aproximado de 5, representado de color verde y amarillo siendo el más alto, esto se debe a un agregado de cal destinado a la preparación del suelo para el cultivo de piña con el fin de ajustar el pH del suelo y mejorar la absorción de nutrientes [19].
Los suelos de La Chorrera son oxisoles, en estos el proceso de meteorización química da origen a los elementos característicos de suelos arcillosos, con presencia de minerales meteorizados como la caolinita y óxidos e hidróxidos de aluminio los cuales provocan la consistencia ácida del suelo [20]. La acidificación consiste en una disminución del pH del suelo como consecuencia de la acumulación sucesiva de iones de hidrógeno y de aluminio en el suelo, lo que produce una disminución en la disponibilidad de ciertos elementos nutritivos como son el fósforo, magnesio y calcio en aquellos suelos donde suelen ser absorbidos por las plantas [21].
Tabla 1. Color según Munsell de las muestras recolectadas.
Muestra |
Color seco |
Color húmedo |
Z-4 |
4/4 2.5 YR (Marrón rojizo) |
4/6 2.5YR (Rojo) |
Z-5 |
5/3 7.5YR (Rojo débil) |
4/8 2.5YR (Rojo) |
Z-6 |
4/4 2.5 YR (Marrón rojizo) |
4/3 2.5YR (Marrón rojizo) |
Z-6 canal |
4/4 5 YR (Marrón rojizo) |
4/4 5 YR (Marrón rojizo) |
Z-7 |
4/6 10R (Rojo) |
4/8 2.5 YR (Rojo) |
Z-8 |
4/4 2.5 YR (Marrón rojizo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
Z-9 |
4/6 2.5YR (Rojo) |
3/6 2.5 YR (Rojo oscuro) |
P2 |
5/4 5YR (Marrón rojizo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
P5 |
5/4 5YR (Marrón rojizo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
P6 |
5/4 5YR (Marrón rojizo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
P7 |
4/4 2.5 YR (Marrón rojizo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
P9 |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
Arena negra |
4/8 2.5 YR (Rojo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
Laguna sedimento |
4/1 7.7 YR (Gris oscuro) |
4/1 7.7 YR (Gris oscuro) |
Quebrada sedimento |
4/4 5 YR (Marrón rojizo) |
5/6 2.5 YR (Rojo) |
Figura 3. Gráfico de caja y bigotes de pH
Figura 4. Mapa Geoquímico de pH de suelos y sedimentos en la zona de estudio.
Figura 5. Mapa Geoquímico de Conductividad eléctrica en suelos y sedimentos en µS/cm.
Figura 6. Gráfico de caja y bigotes de conductividad eléctrica en µS/cm
En cuanto a pH del suelo se refiere el valor medio de 4.56 medido en la finca de estudio se encuentra dentro del valor óptimo para el cultivo de piña, ya que para este cultivo el pH debe estar preferentemente entre 4.5 a 5.5, valores de pH mayores de 6.0 reportan problemas con Phytophthora [22].
El diagrama de caja y bigote para la conductividad eléctrica (ver figura 6) muestra un valor mínimo de 21 µS/cm, un máximo de 165 µS/cm en los sedimentos de los cuerpos de agua, y un valor medio de 64 µS/cm.
En el mapa geoquímico de conductividad eléctrica en µS/cm para la zona de estudio (ver figura 5) se observa que los mayores valores de conductividad eléctrica se concentran en la parte sur del área de estudio correspondiente a los sedimentos de los cuerpos de agua, con valores alrededor de los 165 µS/cm, mientras que los menores se dan en el centro y norte de la finca, con valores estimados de 50 µS/cm , esto puede deberse a las diferencias de elevación en el terreno que provocan la escorrentía de los materiales del suelo, llevando consigo gran cantidad de sales conductoras hacia las menores elevaciones y cuerpos de agua. En el noroeste de la finca se observa una conductividad mayor en un rango de 70 a 100 µS/cm correspondiente a un terreno pantanoso donde por escorrentía van las aguas.
La conductividad eléctrica está relacionada directamente con el contenido de elementos, sales y/o metales conductores de electricidad dentro del medio [23]. Es importante considerar que todos los fertilizantes inorgánicos aplicados al suelo y cultivo son sales y por lo tanto tendrán un efecto directo sobre la conductividad eléctrica, mostrándonos el estudio que estos están siendo arrastrados por efectos del clima [24], [25] y relieve hacia los cuerpos de agua y zonas de menor pendiente de la finca.
El mapa de conductividad eléctrica nos da una estimación de cómo se da el proceso de erosión por escorrentía en la zona de estudio [26-29], y de la importancia de ir en la búsqueda de una agricultura de conservación ante el cambio climático [30].
Conclusiones
Los resultados obtenidos mediante el muestreo geoquímico de la finca los Herrera en el área de Zanguenga, Panamá, arrojaron que la misma, presenta condiciones ideales de pH para el crecimiento y producción de la piña con un valor medio de pH de 4.56. Se evidenció también como la enmienda aplicada de cal al suelo surte efecto en esa zona de la finca donde se reportaron los valores de pH menos ácidos.
En cuanto a la conductividad eléctrica el mapa geoquímico nos permitió observar cómo se distribuye en la zona, obedeciendo a la pendiente del terreno, y dando evidencia de la erosión producida por fenómenos como las escorrentías, lo cual propicia el transporte de las sales aplicadas al suelo hacia los cuerpos de agua, donde se reportaron los mayores valores de conductividad eléctrica.
Viendo la utilidad que pueden tener los mapas geoquímicos para la actividad agrícola, recomendamos ampliar la zona de estudio y realizar estudios geoquímicos de nutrientes de manera que permita priorizar el tratamiento de zonas y economizar la materia prima como los fertilizantes, para que no se desperdicien, siendo así una asesoría técnica y científica al productor agrícola y a la agricultura sostenible.
AGRADECIMIENTOS
Al señor Carlos Herrera por permitirnos el acceso a su Finca Los Herrera. A la Universidad Tecnológica de Panamá por colaborar con el transporte y uso de laboratorios. Al Proyecto Geoparque Puente de las Américas. Al Sistema Nacional de Investigación (SNI) de Panamá por su apoyo a la investigación.
CONFLICTO DE INTERESES
• Los autores declaran no tener algún conflicto de interés.
CONTRIBUCIÓN Y APROBACIÓN DE LOS AUTORES JUNTAS
Conceptualización del proyecto: AGV, RR, EM, YS.
Diseño de la investigación: AGV.
Trabajo de campo: AGV, JA, YS, VM, AD, DH, YC, RA, HP, AV, AZ, YV, KQ, RD, PZ, RC.
Análisis de laboratorio: AGV, VM, AD, DH, YC, RA, HP, AV, AZ, YV, KQ, RD, PZ, RC, YS, JA.
Elaboración de mapas geoquímicos: AGV, VM, AD, DH, YC, RA, HP, AV, AZ, YV, KQ, RD, PZ, RC.
Análisis e interpretación de resultados: AGV, VM, AD, DH, YC, RA, HP, AV, AZ, YV, KQ, RD, PZ, RC.
Redacción del artículo: VM, AD, DH, YC, RA, HP, AV, AZ, YV, KQ, RD, PZ, RC, YS, HS, RR, EM, JA, AGV.
Revisión del artículo: AGV.
Todos los autores afirmamos que se leyó y aprobó la versión final de este artículo.
REFERENCIAS
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[5] Centro de Exportación e Inversión de la República Dominicana, “Perfil Producto: Piña,” [Online]. Available: https://prodominicana.gob.do/Documentos/BC_PERFIL%20PRODUCTO%20-%20pi%C3%B1a_V6.pdf.
[6] J. A. Lara Martez y L. K. Vergara, “Caracterización de la actividad piñera en las subcuencas Los Hules - Tinajones y Caño Quebrado,” Abril 2004. [Online]. Available: http://www.cich.org/publicaciones/06/caracterizacion-actividad-pinera.pdf.
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[12] Comisión Interinstitucional de la Cuenca Hidrográfica del Canal de Panamá, “Plan de Acción Inmediata Subcuenca del Río Caño Quebrado” [Online]. Available: http://www.cich.org/publicaciones/05/pai-cano-quebrado.pdf.
[13] Autoridad nacional del Ambiente. “Atlas ambiental de la República de Panamá”. 2020.
[14] H. P. Pamela Zambrano, “Mapas y descripción de la geología, geomorfología y relieve de la zona de Zanguenga” Panama, 2022.
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