INTRODUCCIÓN

Existe en Perú una agricultura moderna cuya práctica intensiva y extensiva ha conllevado al uso excesivo de agroquímicos como los fertilizantes químicos, insecticidas, herbicidas, entre otros, que han venido contaminando los suelos agrícolas con metales pesados como el plomo (Pb), cadmio (Cd) y arsénico (As) básicamente (¹), afectando sobre todo la actividad de las enzimas del suelo, responsables del ciclo del carbono y el azufre, reduciendo su capacidad en la aceleración de las reacciones químicas que favorecen el metabolismo celular de los microorganismos que viven en la tierra y participan activamente en la descomposición de la materia orgánica.

Teniendo en cuenta a ello, el abandono de parte del estado en las capacitaciones y asistencia técnica tanto en la producción como en el uso sostenible de estos compuestos químicos, aplicados en forma desenfrenada con contenidos de metales pesados; siendo estos últimos compuestos químicos bioacumulables y no degradables, es decir biomagnifican su presencia en los organismos y son imposibles de degradar para eliminarlos, cuya característica principal es su persistencia en el ambiente cualquiera sea el factor que lo contenga, los efectos negativos de una exposición a metales pesados, suelen ser múltiples generando pérdida parcial o total de organismos vivos y alterando la calidad de vida de los seres vivientes (²).

A todo ello se suma las malas prácticas de los agricultores que, en su afán de generar mayor producción, ocupan nuevos espacios de suelos que no necesariamente son para la producción del tubérculo o en su defecto sobreexplotan irracionalmente los suelos produciendo todo el periodo del año con un solo cultivo (monocultivo); sumándose a ello, la sobreexposición de los suelos cultivables en muchas zonas a los contaminantes provenientes de la actividad minera, conllevan a su vez a desequilibrios en sus ecosistemas ambientales (³,⁴); siendo importante tener en consideración que, el suelo agrícola es un recurso con capacidad ilimitada para soportar y asimilar contaminantes, característica que se ha desestimado actualmente, debido a que las propiedades químicas del suelo están influenciadas por el ambiente y por la dinámica antrópica, lo que lo convierte en un sistema dinámico en el espacio y en el tiempo (⁵,⁶).

La agricultura moderna ha sido y es considerada como una de las mayores fuentes de metales pesados, debido al uso de los fertilizantes, especialmente los fosforados y nitrogenados, los plaguicidas, los compost derivados de residuos y lodos de plantas depuradoras de agua y el estiércol (⁷,5); cabe mencionar que, cultivos como la papa, la espinaca, el tomate y la lechuga son conocidos como bioindicadores ambientales debido a su capacidad de retención e incorporación de compuestos durante su crecimiento, reflejando la presencia de estos, por alteraciones fenotípicas (⁸).

Está comprobado que la primera acción de contaminación del hombre con metales pesados es el consumo de frutas y vegetales de manera directa, ignorando que dicho metales se acumulan en los huesos o tejidos grasos a través de la ingesta alimentaria, lo que conlleva al debilitamiento de las defensas inmunológicas (⁹), ante ello es de suma importancia realizar las evaluaciones pertinentes de estos compuestos en los alimentos (¹⁰); motivo por el cual el objetivo del presente estudio es determinar el nivel de concentración de metales pesados en el cultivo de palto (Persea americana) en Luricocha, Huanta- Ayacucho. Se considera relevante el análisis del tema, a nivel de Suramérica que se destaca por ser fuente de origen de muchos cultivos; no obstante, para su continuidad debe darse cambios importantes en la gobernanza, que permitan no solo el desarrollo de tecnologías y de procesos mejorados, sino también la difusión del conocimiento y la investigación (¹¹).

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación tuvo lugar en el distrito de Luricocha, entre los meses de marzo a diciembre del 2022, tipo de investigación aplicada, nivel de investigación descriptiva-correlacional, método de investigación cuantitativo y diseño de investigación experimental, para el desarrollo de investigación se realizó la extracción de muestras de suelo de siete comités de regantes que integran un total de 786 usuarios, teniendo un total de áreas de cultivo de palto de 138,82 hectáreas, que representa la población total, alcanzando una muestra probabilística de 102 hectáreas, por la magnitud de las áreas de cultivo, el equipo de investigadores consideró hacer uso del 10% sobre la muestra obtenida tomando en cuenta 10 hectáreas en zonas de mayor hectareaje establecidas en el palto.

Se obtuvieron muestras de suelo siguiendo el protocolo de extracción en el palto por parte del laboratorio del Instituto de Valle Grande, utilizando el método de espectrometría de absorción atómica de llama en la determinación de metales pesados. Los datos han sido organizados mediante hoja de cálculo del Excel, posteriormente analizadas mediante el programa estadístico SPSS v.27, para hallar el nivel de concentración de metales pesados Pb y Cd, procesando a un nivel de confianza del 95% y un α del 5% de significancia, para la contratación de los datos se efectuó un análisis de varianza (ANVA) y para ver diferencia entre las medias del contenido de Cd y Pb en el suelo, utilizando la prueba de Tukey, a un nivel de significancia de 0,05 (5% de probabilidad), y efectuando el análisis de correlación de Pearson para ver los contenidos de Cd y Pb.

RESULTADOS

El nivel de concentración de Pb en los suelos del cultivo de palto (Persea americana) en Luricocha, Huanta- Ayacucho, la Tabla 1 muestra el promedio de plomo en suelo.

Tabla 1 Estadísticos descriptivos de plomo en suelo (mg / Kg). 

Planteamiento de Hipótesis

H0: La distribución de la variable nivel de plomo en suelo no es diferente a la distribución normal en cada muestra

H1: La distribución de la variable nivel de plomo en suelo es diferente a la distribución normal en cada muestra.

La Tabla 2 muestra la aplicación de la prueba de normalidad de Shapiro Wilk por tener datos menores a 30, obteniendo un pvalor = 0.381 para Franco y pvalor= 0.236 para Franco arcilloso y pvalor= 0.807 para Arcillosa, siendo éstos mayores a α= 0.05, lo que se demuestra estadísticamente que los datos cumplen con el supuesto de normalidad a un nivel de significancia del 5%.

Tabla 2 Pruebas de normalidad para plomo en suelo. 

La Tabla 3 muestra que al cumplir con el supuesto de normalidad se aplicó el ANVA, donde se evidencia que existen diferencias significativas de plomo en suelos a un nivel de significancia del 5%.

Tabla 3 ANVA para plomo en suelo. 

En la Tabla 4 la prueba de comparación de medias de Tukey muestra que se formaron dos grupos, en donde se puede observar que entre los suelos franco arcillosos y arcillosos no existen diferencias; sin embargo, éstos si se diferencian con el suelo franco a un nivel de significancia del 5%.

Tabla 4 Prueba de comparación de medias de Tukey para el nivel de Plomo en suelo. 

Se visualizan las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos.

a. Utiliza el tamaño de la muestra de la media armónica = 3,706.

b. Los tamaños de grupo no son iguales. Se utiliza la media armónica de los tamaños de grupo. Los niveles de error de tipo I no están garantizados.

Existe una relación o asociación positiva de 0,773 (77.3%) entre la clase textural y el nivel de plomo en suelo a un nivel de significancia del 5% (Tabla 5).

Tabla 5 Clase textural y el nivel de plomo. 

La Tabla 6 muestra el promedio del nivel de cadmio en suelo, siendo franco arcilloso y arcilloso los suelos que contiene mayor cantidad de cadmio con 0,331 y 0,330 mg/kg con una variabilidad de 0,09 y 0,046 mg/kg respectivamente, mientras que el suelo franco contiene la menor cantidad de Cd con 0,24 mg/kg con una variabilidad de 0,026 mg/kg.

Tabla 6 Estadísticos descriptivos de Cadmio en Suelo (mg / Kg). 

H0: La distribución de la variable nivel de cadmio en suelo no es diferente a la distribución normal en cada muestra

H1: La distribución de la variable nivel de cadmio en suelo es diferente a la distribución normal en cada muestra

La Tabla 7 muestra la aplicación de la prueba de normalidad de Shapiro Wilk por tener datos menores a 30, obteniendo un pvalor = 0,363 para FRANCO y pvalor= 0,322 para franco arcilloso y un pvalor = 0,637 para arcilloso, siendo estos mayores a α=0.05, lo que se demuestra estadísticamente que los datos cumplen con el supuesto de normalidad a un nivel de significancia del 5%.

Tabla 7 Pruebas de normalidad del nivel de Cadmio en suelo (mg/kg). 

*. Esto es un límite inferior de la significación verdadera.

a. Corrección de significación de Lilliefors

Se aplicó el ANVA para el nivel de Cadmio en suelo, obteniendo un pvalor=0.219, siendo este mayor a 0.05, se concluye que no existen diferencias significativas para el nivel de cadmio en los diferentes suelos. La Tabla 8 muestra el análisis de varianza para el nivel de cadmio.

Tabla 8 ANVA para el nivel de Cadmio en suelo 

En la Tabla 9 se muestra la correlación de Spearman entre la Clase textural y nivel de Cadmio en suelo, obteniendo una relación o asociación positiva moderada de 0,55 a un nivel de significancia del 5%.

Tabla 9 Correlaciones de Rho de Spearman entre Clase Textural y Cadmio. 

DISCUSIÓN

En la Tabla 1 se muestra el contenido de Pb en suelo con tres diferentes tipos de texturas donde se cultiva palto en Luricocha, observándose que el suelo de textura arcillosa es el que contiene los mayores niveles de plomo con 49,23 mg/kg, seguido por un suelo franco arcilloso con 45,71 mg/kg; siendo estos resultados superiores a lo reportado por Chacaltana y Mendoza (¹²) quienes encontraron un nivel promedio de 13,36 mg/kg de Pb en un suelo donde se cultivaba palto y que tenía una textura franco- arcillo arenoso. En la Tabla 2 se visualiza que las mayores concentraciones de Cd se presentan en los suelos de textura franco arcilloso y arcilloso con 0,331 y 0,330 mg/kg, respectivamente.

La Tabla 2 muestra la aplicación de la prueba de normalidad de Shapiro Wilk por tener datos menores a 30, obteniendo un pvalor = 0.381 para Franco y pvalor= 0,236 para Franco arcilloso y pvalor= 0.807 para Arcillosa, siendo estos mayores a α= 0,05, lo que se demuestra estadísticamente que los datos cumplen con el supuesto de normalidad a un nivel de significancia del 5%. Estos valores son mayores a lo reportado por Chacaltana y Mendoza (12) de 0,2 y 0,16 mg/Kg de Cd para suelos de texturas franco arcillo arenoso y franco respectivamente, sin embargo, menores al promedio encontrado por Muñoz (¹³) de 1,35 mg/kg, en suelos agrícolas para el cultivo de palto con predominancia de una textura franco arenosa. Los valores reportados para ambas zonas de cultivo, se encuentran por debajo de los parámetros 70 mg/kg para Pb y de 1,4 mg/kg para Cd, establecidos en los estándares de calidad ambiental para suelos agrícolas en Perú. Según Zhao et al. (¹⁴), los metales pesados más prevalentes en el ambiente son el Cd y el Pb.

Por otro lado, la contaminación de suelos por estos metales es un problema mundial ya que, en los últimos cincuenta años, un total de 800 000 t de Pb ha sido liberado en todo el mundo, y la mayor parte de estos se ha acumulado en el suelo (15,16). En China, cerca del 82% de los suelos agrícolas contienen contaminantes inorgánicos tóxicos, como Pb, Cd, cromo (Cr) y arsénico (As) (¹⁷). Una de las posibles causas de la contaminación de los suelos agrícolas con Cd, puede ser el uso excesivo de fertilizantes minerales y abonos (18), así como el uso de aguas residuales contaminadas para riego, que pueden acumular metales pesados (19); aunque, estos niveles podrían deberse también a la misma naturaleza (20) donde los metales pesados se encuentran como componentes de la estructura terrestre, como minerales u otros compuestos, que se incorporan a la cadena trófica cuando son absorbidos por las plantas (¹⁵).

En la Tabla 5, se observa que existe una relación positiva significativa (r = 0.773) entre la textura predominante franco arcillosa y los valores de Pb en el suelo a un nivel de significancia de (p<0.05). Estos resultados, son similares a lo reportado por Arévalo (20) que observó una correlación positiva significativa (p<0.05) entre el valor de Pb contenido en la arcilla del suelo (r = 0.44), cuando evaluó suelos con texturas arcillosas. Respecto al Cd, el análisis de correlación efectuado (Tabla 9), nos demuestra que existe una relación positiva moderada (r = 0,547) entre el tipo de suelo con predominancia de una textura franco arcilloso y el nivel de Cd en el suelo a un nivel de significancia de (p<0.05). Una similar tendencia, pero con un coeficiente de correlación superior (r = 0,863) fue reportado por Muñoz (¹³), que encontró una alta relación positiva (p<0.05) entre una textura franco arenoso y el contenido de Cd a una profundidad de 0-20 cm del suelo, donde cultivaron palto.

El ANVA sobre el contenido de Pb en las tres texturas diferentes de suelos donde se sembró palto (Tabla 3), demuestra que existen diferencias significativas en el contenido de Pb en estos suelos a un nivel de significancia de (p<0,05). Al efectuarse la prueba de comparación de medias de Tukey (Tabla 4), se encontró que no existen diferencias significativas entre los contenidos de Pb de los suelos que presentan una textura franco arcilloso (45,71 mg/kg) y arcillosas (49,23 mg/kg) respectivamente, pero si una diferencia significativa (p<0,05), en el contenido de plomo del suelo con textura franca (37,73 mg/kg). Si bien, los resultados encontrados en este estudio demuestran que el Pb se encuentra por debajo de los estándares de calidad ambiental para suelos agrícolas; sin embargo, supera ampliamente los valores aceptables de Pb para un suelo no contaminado cuyo valor máximo se encuentra entre 0,0 y 0,2 mg en plantaciones de cacao (²¹,²²).

En la Tabla 8, se muestra el ANVA sobre el contenido de Cd en tres diferentes texturas de suelos donde prospera el cultivo de palto, se encontró que no existen diferencias significativas (p<0,05) en el contenido de Cd entre las texturas estudiadas, franco (0,240 mg/kg), franco arcilloso (0,331 mg/kg) y arcillosa (0,330 mg/kg); según Martínez y Marrugo (²³), la disponibilidad de Cd en los suelos estudiados posiblemente se deba al mayor porcentaje de arcillas en los suelos, ya que las texturas franco-arcillosas y arcillosas fueron las predominantes; por otro lado, el uso de fertilizantes fosfatos también podría estar influenciando en la mayor concentración de Cd en el suelo en el área de estudio (²⁴,²⁵).

CONCLUSIONES

Los valores de Pb y Cd en el suelo reportados en este estudio permitirán calcular los niveles de contaminación y diseñar propuestas de manejo y remediación; encontrándose estos valores por debajo de los parámetros indicados en los estándares de calidad ambiental para suelos agrícolas en el Perú, lo que garantiza una producción aceptable del cultivo de palto bajo estas condiciones. El comportamiento en el contenido de plomo (Pb) en suelo con tres diferentes tipos de texturas donde se cultiva palto en el área de intervención, se observa claramente en resultados que el suelo de textura arcillosa es el que contiene los mayores niveles de plomo con 49,23 mg/kg, seguido por un suelo franco arcilloso con 45,71 mg/kg, en relación al comportamiento del Cd las mayores concentraciones se presentan en los suelos de textura franco arcilloso y arcillosa con 0,331 y 0,330 mg/kg.

Existe una relación positiva significativa (r = 0.773) entre la textura predominante franco arcillosa y los valores de Pb en el suelo a un nivel de significancia de p<0,05; existe una relación positiva moderada (r = 0,547) entre el tipo de suelo con predominancia de una textura franco-arcillosa y el nivel de Cd en el suelo a un nivel de significancia de p<0,05. El ANVA sobre el contenido de plomo (Pb) en las tres texturas diferentes de suelos, demuestra que existen diferencias significativas en el contenido de plomo en estos suelos a un nivel de significancia de (p<0,05), no obstante al efectuarse la prueba de comparación de medias de Tukey), se encontró que no existen diferencias significativas entre los contenidos de plomo (Pb) de los suelos que presentan una textura franco arcillosa (45,71 mg/kg) y arcillosas (49,23 mg/kg) respectivamente, pero si una diferencia significativa (p<0,05), en el contenido de plomo del suelo con textura franca (37,73 mg/kg).

En tanto, el ANVA sobre el contenido de cadmio (Cd) en tres diferentes texturas de suelos donde prospera el cultivo de palto, no existen diferencias significativas (p<0,05) en el contenido de cadmio (Cd) entre las texturas estudiadas, franco (0,240 mg/kg), franco arcilloso (0,331 mg/kg) y arcillosa (0,330 mg/kg). El Pb se encuentra por debajo de los estándares de calidad ambiental para suelos agrícolas; sin embargo, supera ampliamente los valores aceptables de Pb para un suelo no contaminado cuyo valor máximo se encuentra entre 0,0 y 0,2 mg, en tanto el uso de fertilizantes fosfatos también son influenciados en la mayor concentración de Cd en el suelo en el área de estudio.