Área de estudio

El experimento se realizó en un ensayo de progenies de P. patula establecido en septiembre de 2015 en el predio Agua Prieta del ejido Peñuelas Pueblo Nuevo, Chignahuapan, Puebla (19° 57’ 43’’ N, 98° 06’ 11’’ O, 2 555 m de elevación). El clima es C(E)(w), semifrío subhúmedo con lluvias en verano, temperatura media anual de 13.5 °C y precipitación de entre 750 y 1 000 mm en las partes bajas y altas, respectivamente (^{Pérez-Soto, Figueroa-Hernández, García-Núñez, & Godínez-Montoya, 2017}). El suelo está clasificado por el INEGI (^{Instituto Nacional de Estadística y Geografía, 2013}) como Durisol y Andosol.

El ensayo de progenies está compuesto de 20 bloques con 100 familias de medios hermanos plantados en parcelas de un solo árbol por familia, colocados aleatoriamente en marco real a 3 x 3 m. Cada individuo fue parte de una familia de árboles de características fenotípicas sobresalientes, seleccionados en el bosque perteneciente al ejido (20° 00’ 11’’ N, 98° 07’ 48’’ O, 2 894 m de elevación). A los 3 años, los árboles fueron medidos y evaluados con un análisis de varianza; las medias ajustadas por efecto de los bloques (bloqueando el factor ambiental) ayudaron a determinar la calidad genética de cada grupo de familias (^{Salaya-Domínguez, López-Upton, & Vargas-Hernández, 2012}). Se seleccionaron para el experimento 10 familias superiores y 10 de calidad genética inferior, según su desempeño en altura, para comparar su respuesta a los tratamientos de fertilización aplicados.

En junio de 2018 se realizó un muestreo de suelos y análisis foliar como diagnóstico. Las muestras de suelo se obtuvieron de los primeros 30 cm de profundidad de forma aleatoria en 12 bloques seleccionados para realizar el experimento (por sus características homogéneas en drenaje). Se generaron tres muestras compuestas y se analizaron acorde a la NOM-021-RECNAT-2000 ^{(Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2002}). Las muestras foliares de tres individuos “superiores” y tres “inferiores” genéticamente se obtuvieron conforme a la metodología utilizada por ^{Wells y Allen (1985}). Las muestras se secaron en estufa por 72 horas a 70 °C, se molieron y se analizaron. Las concentraciones de N se determinaron por el método micro-Kjeldahl y las de P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn y B por espectrometría de emisión óptica de inducción de plasma acoplado (Varian ICP OES 725-ES; Mulgrave, Australia), utilizando digestiones con una mezcla de H₂SO₄:HClO₄ (2:1, v:v) (^{Alcántar-González & Sandoval-Villa, 1999}).

Definición de los tratamientos

El tratamiento 1 correspondió a los árboles sin aplicación de fertilizante, los cuales se consideraron como control. El tratamiento 2 o “técnico” se definió al comparar las concentraciones nutrimentales obtenidas en los análisis foliares y las concentraciones críticas reportadas por ^{Sánchez-Parada, López-López, Gómez-Guerrero, y Pérez-Suárez (2018}) para P. patula. Para corregir las deficiencias encontradas se aplicaron dosis de 91 mL de Ca, 53 mL de Mn, 10 mL de Zn y 5 mL de Fe al suelo de cada árbol, utilizando fertilizantes líquidos a concentraciones del 10 %, 4 %, 8 % y 8 % de dichos nutrimentos, respectivamente.

El tratamiento 3 se definió de forma empírica con base en otros trabajos de fertilización en especies relacionadas y condiciones similares (^{Reyes-Millalón et al., 2012}; ^{Štofko, 2010}; ^{Vázquez-Cisneros et al., 2018}). El tratamiento consistió en la aplicación de 20 g·árbol^-1 de un fertilizante de liberación controlada (porcentaje % en peso: N-NO₃ = 5.80 %, N-NH₄ = 6.60 %, P₂O₅ = 6.00 %, K₂O = 12.00 %, CaO = 2.00 %, MgO = 3.50 %, Si = 2.10 %, S = 0.00 %, Fe = 0.40 %, Mn = 0.05 %, Cu = 0.04 %, Mo = 0.01 %, Zn = 0.06 % y B = 0.03 %, concentraciones reportadas por el fabricante), con un tiempo de liberación de seis meses en función de la humedad y la temperatura del suelo.

El tratamiento 4 se estableció como contraparte del anterior, a partir de fertilizantes agrícolas tradicionales como urea, fosfonitrato, sulfato de magnesio, nitrato de potasio y sulfato de cobre a dosis de 4.32, 2.76, 2.46, 5.22 y 0.04 g·árbol^-1, respectivamente; además, ácido fosfórico y fertilizantes líquidos de Ca al 10 %, Mn al 4 %, Zn al 8 % y Fe al 8 % a dosis de 1.55, 0.87, 2.29, 0.13 y 0.24 mL·árbol^-1, respectivamente, con el fin de asemejar las concentraciones del fertilizante de liberación controlada (excepto el Si, Mo y B).

Los tratamientos se aplicaron en septiembre de 2018, aleatorizados a nivel de bloque, de tal forma que cada tratamiento tuvo tres repeticiones. Cada repetición incluye 20 familias representadas por un solo árbol. Los tratamientos 2 y 4 se aplicaron en solución, distribuyéndolos de forma manual en la zona de goteo de las copas de los árboles. El tratamiento 3 se aplicó en la misma zona, en los cuatro puntos cardinales, colocando los gránulos en una pequeña apertura a nivel superficial del suelo que después fue cubierta.

Medición de las variables

En octubre de 2018 se realizó la medición inicial del diámetro al cuello de la raíz (DCR, cm), diámetro a la altura de 1.3 m (DIAM, cm), altura total (ALT, cm) y número de verticilos (VERT). Los diámetros se midieron con cinta diamétrica marca Lufkin® y la altura con un estadal Apex® de 5 m de altura. La medición final se realizó en noviembre del 2019.

La fenología se evaluó en días julianos mediante la determinación del inicio (YEMA_IN) en febrero (7, 11, 18 y 25) y el cese del crecimiento en altura (YEMA_F) en octubre (1, 11, 21 y 30) y noviembre (14) de 2019. En noviembre de 2019 se hizo el muestreo foliar conforme a ^{Wells y Allen (1985}). El material recolectado se secó durante tres días en estufa a 70 °C y se obtuvo la masa de 100 acículas (MASA_100, g) con una balanza de precisión a centésimas de gramo (Chyo® JK-200, Chyo Balance Corp., Japón).

Otras variables calculadas fueron la tasa de crecimiento absoluto (TCA) y la tasa relativa de producción (TRP) para el DCR, DIAM, ALT, VERT y el índice de biomasa [IB (dm³) = (DCR² * ALT)/1000] (^{Álvarez, Rodríguez, & Suárez, 1999}), además de la MASA_100, YEMA_IN y YEMA_F, utilizando las fórmulas de ^{Hunt (1990}):

donde,

TCA = incremento total promedio para un intervalo definido

TRP = tasa relativa de producción promedio para un intervalo definido

W_(1,2) = incremento corriente y del periodo anterior para la variable evaluada (DCR, DIAM, ALT, IB y VERT)

t_(1,2) = fechas de medición inicial y final (un año).

Modelo y análisis estadístico

El modelo estadístico de bloques completamente al azar permite identificar los efectos de cada factor y la interacción entre ellos, el cual corresponde a:

donde,

y _ijkl = valor observado del individuo de la k-ésima familia, dentro del j-ésimo grupo genotípico, en el i-ésimo bloque anidado en el tratamiento l-ésimo de fertilización

µ = media poblacional

T _l = efecto fijo del l-ésimo tratamiento de fertilización

B _i(l) = efecto aleatorio del i-ésimo bloque anidado en el l-ésimo tratamiento de fertilización ~NID(0,σb2)

G _j = efecto fijo del j-ésimo grupo genotípico de árboles

TG _jl = efecto fijo de la interacción tratamiento de fertilización y grupo genotípico

RG _ijl = efecto aleatorio de la interacción repetición y grupo genotípico ~NID0,σbg2

F _k(j) = efecto aleatorio de la k-ésima familia anidada en el grupo genotípico ~NID(0,σf(g)2)

TF _jkl = efecto aleatorio de la interacción tratamiento y familia dentro del grupo genotípico ~NID(0,σtf2)

ε _jkl = error asociado a dichos efectos ~NID(0,σe2)

l = tratamientos 1, 2, 3 y 4

i = bloques 1, 2 y 3 por tratamiento

j = genotipos superiores e inferiores

k = 10 familias por cada grupo genotípico.

Los datos se analizaron con el procedimiento MIXED del programa estadístico SAS 9.4® utilizando el método de Máxima Verosimilitud Restringida (REML, siglas en inglés), para determinar la existencia de diferencias significativas (^{SAS Institute, 2015}); cuando las hubo, la separación de medias se hizo mediante comparación directa entre pares (PROC MIXED).

Análisis foliar y de suelos

Los Cuadros 1 y 2 indican que las características fisicoquímicas del suelo fueron adecuadas para el desarrollo de P. patula, aunque la materia orgánica fue baja; los nutrimentos P-Bray, Cu, Mg y K se encontraron en valores deficientes, según la NOM-021-RECNAT-2000 (^{SEMARNAT, 2002}). Asimismo, el Cuadro 3 muestra los resultados del análisis foliar, con base en el cual se formuló la dosis de fertilización “técnica”, a partir de las deficiencias nutrimentales detectadas.

De acuerdo con los Cuadros 4 y 5, los efectos de los tratamientos de fertilización no fueron estadísticamente diferentes para las variables evaluadas. No obstante, la condición genética sí influyó significativamente en las tasas de crecimiento absoluto y relativo de producción del índice de biomasa (P ≤ 0.01), así como en las tasas relativas de producción de altura y diámetro al cuello de la raíz (P ≤ 0.05). Por su parte, la tasa de crecimiento absoluto del diámetro y el inicio del crecimiento fueron significativamente diferentes con P = 0.09.

Los tratamientos de fertilización y el grupo genético tuvieron interacción significativa (P ≤ 0.05) sobre las tasas relativas de producción del diámetro al cuello de la raíz y el índice de biomasa, de igual forma ocurrió con la tasa relativa de producción de la altura, pero a una menor significancia (P ≤ 0.10). Para dichas variables, la Figura 1 ilustra que la interacción entre tratamiento*grupo genotípico fue estadísticamente diferente (P ≤ 0.001) para el caso del tratamiento de fertilización de liberación controlada del grupo superior en contraste al mismo tratamiento del grupo inferior que generó los valores más altos. Los tratamientos control y de liberación controlada del grupo genético inferior también causaron efecto significativamente diferente (P ≤ 0.10) para las mismas variables (Figura 1), siendo el tratamiento de liberación controlada el que generó una mayor respuesta sobre los árboles. De manera particular, el tratamiento de liberación controlada del grupo genéticamente superior tuvo efecto menor (P ≤ 0.10) en la tasa de crecimiento relativo en altura total en comparación con los tratamientos de fertilización “técnica” y agrícola (Figura 1). El resto de las variables evaluadas para los efectos considerados en el Cuadro 4 no fueron estadísticamente diferentes.

Figura 1 Tasas de crecimiento relativo de producción (TPR) del índice de biomasa (IB), diámetro al cuello de la raíz (DCR) y altura total (ALT), tasas de crecimiento absoluto del IB y el diámetro (DIAM), y fecha de inicio del crecimiento (YEMA_IN) en el tratamiento control (C), técnico con base en análisis foliares (Tec), fertilizante de liberación controlada (LC) y fertilizantes agrícolas tradicionales (AT) por grupo genotípico. Medias con distinta letra mayúscula (comparación entre tratamientos de fertilización en cada genotipo) o letra minúscula (comparación entre los dos genotipos dentro de cada tratamiento de fertilización) son diferentes entre sí (P ≤ 0.10) por comparaciones directas entre pares de medias (PROC MIXED).  

Por otra parte, el inicio del crecimiento fue más rápido en los genotipos superiores que en los inferiores por un día (P ≤ 0.10) (Cuadros 4 y 5). El cese de crecimiento solo se pudo determinar para 61 árboles, los cuales tuvieron un periodo de crecimiento promedio de 270 días, mientras que 179 continuaban creciendo, presumiblemente por la ocurrencia de las últimas lluvias en el mes de noviembre.

El Cuadro 6 indica que, a nivel de familia dentro de los grupos genotípicos (F _k(j) ), las tasas de crecimiento absoluto y relativo para el número de verticilos presentaron diferencias significativas (P ≤ 0.01). Esto también sucedió para el caso de la masa de 100 acículas, pero a una significancia menor (P ≤ 0.10). Por su parte, el efecto de la interacción entre la fertilización y las familias (TF _jkl ) fue significativa en el caso de la tasa de crecimiento absoluto del diámetro al cuello de la raíz (P = 0.06) y la tasa relativa de producción del número de verticilos (P = 0.07).