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Hidrobiológica

versión impresa ISSN 0188-8897

Hidrobiológica vol.32 no.3 Ciudad de México sep./dic. 2022  Epub 11-Mar-2024

https://doi.org/10.24275/uam/izt/dcbs/hidro/2022v32n3/jaimes 

Artículos de investigación

Uso de las macroalgas marinas como promotores en el crecimiento de una leguminosa (Trifolium repens) y un cereal (Triticum aestivum)

Use of the macroalgae as a bio-stimulant for the growth of a legume (Trifolium repens) and a cereal (Triticum aestivum)

Ignacio Jaimes-Duarte1  * 
http://orcid.org/0000-0001-6526-7038

Sergio Álvarez-Hernández1 
http://orcid.org/0000-0003-3638-7254

Ana Teresa Jaramillo-Pérez2 
http://orcid.org/0000-0003-2868-5163

María del Rocío Zárate-Hernández3 
http://orcid.org/0000-0001-7643-8947

1Laboratorio de Ficología Aplicada, Departamento de Hidrobiología, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Av. San Rafael Atlixco N° 186, Col. Vicentina Alcaldía Iztapalapa, 09340. Ciudad de México, México.

2Laboratorio de Anatomía Funcional y Biomecánica de Plantas Vasculares, Departamento de Biología, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa.Av. San Rafael Atlixco N° 186, Col. Vicentina Alcaldía Iztapalapa, 09340. Ciudad de México, México.

3Departamento de Biología, Área de zoología, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa Av. San Rafael Atlixco N° 186, Col. Vicentina Alcaldía Iztapalapa, 09340. Ciudad de México, México.


Resumen

Antecedentes:

La agricultura orgánica está basada en la utilización óptima de los recursos naturales, lo cual ayuda a incrementar la actividad biológica del suelo de forma natural sin utilizar compuestos químicos que pueden alterar el suelo, los cultivos y a los mantos acuíferos. Algunas macroalgas tienen el potencial para ser utilizados como bio-estimulantes o acondicionadores de suelos.

Objetivo:

evaluar el potencial de las macroalgas como bio-estimulantes o acondicionadores de suelos, a través de la evaluación del crecimiento de 2 especies de importancia como forrajes o de alimentación y el análisis de la composición del suelo. En este estudio se probaron ocho macroalgas de las costas de Veracruz, México.

Método:

Se añadieron al suelo en forma de fragmentos y de extracto en líquido alrededor de las plantas de Trifolium repens (trébol blanco) y Triticum aestivum (trigo). Se siguió un diseño aleatorio con cuatro réplicas. Se utilizaron dos tratamientos con estimulantes a base de algas, un fertilizante químico y un concentrado de hormonas de crecimiento y un control de agua destilada. El crecimiento se registró cada tercer día.

Resultados:

mostraron que tres de ocho algas promovieron el crecimiento (p<0.05). Para trigo fueron Acantophora spicifera (tratamiento extracto y tratamiento de fragmentos), Ulva lactuca (= Ulva fasciata Delile) y Palisada perforata (tratamiento de fragmentos); para trébol blanco fueron Acantophora spicifera (tratamiento extracto) y Palisada perforata (tratamiento de fragmentos), en comparación con el fertilizante químico (Bayfolan forte) y el control de hormonas vegetal (Agromil V) y agua.

Conclusión:

Dado que las plantas de los tratamientos estimulantes crecieron menos o igual que con los tratamientos algales, existe potencial en las algas estudiadas para su uso como promotores de crecimiento de plantas de cultivos de interés comercial, mejorando la calidad del suelo.

Palabras clave: Agricultura orgánica; Algas; Promotor de crecimiento; Cultivo; Suelo

Abstract

Background:

Organic agriculture is based on the optimal use of natural resources, which helps to increase the biological activity of the soil naturally without using chemical compounds that can alter the soil, crops and aquifers. Some macroalgae have the potential to be used as bio-stimulants or soil conditioners.

Goals:

evaluate the potential of macroalgae as bio-stimulants or soil conditioners, through the evaluation of the growth of two species of importance as fodder or feed and the analysis of soil composition. In this study, eight macroalgae from the coasts of Veracruz, Mexico were tested.

Method:

They were added to the soil in the form of fragments and liquid extract around Trifolium repens (white clover) and Triticum aestivum (wheat) plants. A randomized design with four replicates was followed. Two treatments with algae-based stimulants, a chemical fertilizer and a growth hormone concentrate, and a distilled water control were used. Growth was recorded every other day.

Results:

showed that three of eight algae promoted growth (p<0.05). For wheat they were Acantophora spicifera (extract treatment and fragment treatment) and Ulva lactuca (= Ulva fasciata Delile) and Palisada perforata (fragment treatment); for white clover they were Acantophora spicifera (extract treatment) and Palisada perforata (fragment treatment), compared to chemical fertilizer (Bayfolan forte) and plant hormone control (Agromil V) and water.

Conclusions:

since the plants of the stimulant treatments grew less or the same as with the algae treatments, it is concluded that there is potential in the algae studied for using them as promoters for plant growth of crops with commercial interest, improving soil quality.

Key words: Organic agriculture; Bio-stimulant; Algae; Soil; Crop

INTRODUCCIÓN

La agricultura es uno de los pilares principales en la economía rural del mundo, la cual garantiza alimento, empleo, sustento, ingresos por exportación y desarrollo económico, también es una de las actividades en la que se usan grandes cantidades de agroquímicos, especialmente los fertilizantes químicos nitrogenados, los cuales son la principal causa de que las aguas superficiales y subterráneas acumulen nitratos en altas concentraciones, los que pueden llegar a ser tóxicos a concentraciones mayores de 50 mg/L (Eugercios et al., 2017; Tirado, 2015; Hallberg, 1989; Domínguez & Domínguez, 1994). La aplicación de fertilizantes químicos es un método económico, rápido y efectivo para suministrar lo necesario a los cultivos (Blanco-Canqui & Schlegel, 2013). Sin embargo, los fertilizantes pueden dejar de estar disponibles para los cultivos por las escorrentías del suelo, transformación química, física o biológica (Blanco-Canqui & Schlegel, 2013; Daverede et al., 2004; Sánchez et al., 2001; Schachtman et al., 1998; Moe et al., 1967).

Los agroquímicos han sido utilizados para aumentar la producción de los cultivos, estas sustancias son esencialmente, fertilizantes de tipo químico, los cuales ayudan mejorando el crecimiento y desarrollo de las plantas. Durante los últimos años, las fuentes fundamentales de fertilizantes han sido el carbono, fosforo y nitrógeno los cuales se degradan por la actividad microbiana (OMS FAO, 2015). El uso de los agroquímicos tiene varios fines como: proporcionar nutrientes a los suelos (fertilizante), eliminar plantas, hongos y algunas algas (herbicida, fungicida y alguicida), expeler insectos y gusanos del suelo (insecticida y nematicida), controlar roedores (rodenticida) o acelerar el crecimiento y floración (García & Lazovski, 2011; Restrepo, 1992). El uso excesivo de los fertilizantes tiene como consecuencia que la productividad de los suelos disminuya, aumentando la erosión de estos y la contaminación de cuerpos de agua (Hernández, 2011).

Para disminuir el uso de los fertilizantes químicos se ha usado algo llamado agricultura orgánica y se refiere al uso de recursos naturales, minimizando la alteración de los suelos, los cultivos y los mantos acuíferos (Ruiz et al., 2016; Pérez & Refugio, 2015; Ruiz, 2001). Los ejemplos más importantes los podemos encontrar en: las compostas, lombricompostas, estiércol, bio-estimulantes (base de algas), entre otros. Actualmente es una de las mejores alternativas, ya que tiene como objetivo tener cultivos con una mejor calidad, obteniéndolos mediante un proceso sostenible y sin usar sustancias químicas que dañan al medio ambiente, aprovechando al máximo las tierras sin dañarlas, ni tampoco a los cultivos o la salud del ser humano (Gao et al., 2020; Lok & Suárez, 2014; Grageda-Cabrera et al., 2012; Hernández, 2011; Altieri, 1992).

El uso de las algas marinas como acondicionador de suelo comienza en el siglo XlX a. c., cuando las personas agregaban a las zonas agrícolas, algas marinas, por ser fuente valiosa de nutrientes para diversos tipos de suelo y para diferentes cultivos (Lembi & Waaland, 1988). Tiempo después, en la segunda mitad del primer siglo, se hace referencia a la utilización de las algas como composta, cuando los británicos prerromanos añadieron algas al suelo como fertilizante orgánico (Milton, 1964). Los primeros fertilizantes utilizados con base en algas marinas fueron en Europa particularmente en España e Irlanda, entre otros, durante el siglo IV d.c., por su alto contenido de nutrientes (Cabioch, 1976).

El extracto de algas mejora la nutrición de las plantas al afectar los procesos del suelo y directamente en la fisiología de la planta, en la germinación de las semillas, el vigor de las plántulas, el crecimiento y morfología de las raíces, el florecimiento temprano, el retardo de la senescencia, la maduración de los frutos, el rendimiento de los cultivos y la calidad nutricional del producto comestible (Khan et al., 2009; Craigie, 2011; Sharma et al., 2014; Nabti et al., 2017).

Se han estudiado procesos para crear diferentes tipos de bioestimulantes (formas líquidas para raíces o foliar y en polvo) a partir de un tipo de algas marinas como: Ascophyllum nodosum (L.) Le Jolis, Fucus spp., Laminaria spp., Sargassum spp., Ecklonia maxima (Osbeck) Papenfuss y Durvillaea spp. La mayoría se ha utilizado en la agricultura europea y su aplicación ha mostrado resultados positivos al promover el crecimiento de las plantas tratadas (Hernández-Herrera et al., 2014; Hong et al., 2007). Una de las grandes diferencias entre las harinas y los extractos es el tiempo de respuesta. La harina puede tardar varios meses en ser 100% efectiva ya que tiene que ser descompuesta por bacterias del suelo para ser utilizados por la planta. En los extractos líquidos, los componentes celulósicos de las algas marinas, ya sea que se descompongan o eliminen, se vuelven rápidamente disponibles para que sean absorbidos por las raíces de una planta (Battacharyya et al., 2015; Stephenson, 1974).

Dentro de las propiedades del suelo, el pH y los macronutrientes han sido muy estudiados y se les atribuye el estimular el crecimiento de plantas en cultivo. El pH es una de las propiedades más importantes del suelo que afectan la disponibilidad de los nutrimentos, controla muchas de las actividades químicas y biológicas que ocurren en el suelo y tiene una influencia indirecta en el desarrollo de las plantas (Ramya et al., 2011). Por su parte, dentro de los macronutrientes, nitrógeno, fósforo y potasio se ha observado que se requieren en grandes cantidades para mejorar la condición del suelo. En cuanto al nitrógeno se sabe que las plantas lo obtienen principalmente del suelo, donde se encuentra bajo la forma orgánica, la que no es disponible inmediatamente para la planta, sino después de un proceso de mineralización catalizada por los microorganismos del suelo. En caso del fosforo se considera que es un elemento esencial para plantas y animales. El fósforo inorgánico se encuentra bajo varias formas y su disponibilidad depende del pH del suelo. El potasio es uno de los elementos esenciales en la nutrición de la planta cuya movilidad es limitada y es otro elemento que se encuentra en pequeñas cantidades en los suelos (Hernández-Herrera et al., 2014; Rengel et al., 2011).

La agricultura es uno de los sectores más importantes a nivel mundial, tanto para consumo humano como para forraje y uno de los principales cultivos son los cereales y especialmente el trigo (Triticum aestivum L.) es el cultivo más antiguo sembrado por el hombre en inmensas extensiones y en grandes cantidades y uno de los más consumidos (Moreno et al., 1997) y el trébol blanco (Trifolium repens L.), es una leguminosa de interés forrajero de suma importancia en los sistemas de producción animal bajo condiciones de pastoreo y su manejo requiere conocer su distribución estacional a lo largo del año (Gutiérrez-Arenas et al., 2018).

MATERIALES Y MÉTODOS

Recolecta de material algal

Las macroalgas marinas fueron recolectadas en las siguientes tres localidades del estado de Veracruz: Costa de Oro (19°8’40”N, 96°6’27”O), Playa Muñecos (19°44’38”N, 96°24’27”O) y Playa Paraíso (19°35’14”N, 96°23’05”O) (Fig. 1). Las localidades de estudio son costas mixtas y la zona costera a la que pertenecen posee un clima cálido-subhúmedo (Aw2) con régimen de lluvias de verano (Contreras-Espinosa, 1993; Geissert y Dubroeucq, 1995). Su estacionalidad se define por tres épocas que se conocen como lluvias (junio-octubre), secas (febrero-mayo) y nortes (noviembre-enero) (Contreras-Espinosa, 1993; García, 2004).

Figura 1 Localidades de recolecta en la costa del estado de Veracruz, México (Playa Muñecos (PM) (19°44’38”N, 96°24’27”O); Playa Paraíso (PP) (19°35’14”N, 96°23’05”O) y Costa de Oro (19°8’40”N - 96°6’27”O). 

Se recolectaron siete especies de macroalgas diferentes. En la División Chlorophyta, Ulva lactuca L. fue encontrada e identificada bajo su sinónimo U. fasciata Delile en la localidad de playa muñecos en la época de lluvias (Septiembre 2019) y como Ulva lactuca en Costa de Oro en época de secas (Marzo del 2019); cuatro de la División Rhodophyta (Palisada perforata (Bory) K. W. Nam, Hypnea musciformis (Wulfen) J. V. Lamouroux, Acanthophora spicifera (M. Vahl) Børgesen y Digenea simplex (Wulfen) C. Agardh) y dos de la División Ochrophyta, clase Phaeophyceae; Sargassum cymosum C. Agardh y Padina gymnospora (Kützing) Sonder. Estas macroalgas se eligieron debido a que casi siempre están presentes en las localidades de recolecta y además proveen suficiente biomasa para este estudio.

Se recolectaron manualmente 3 Kg de alga y se registraron parámetros: salinidad, temperatura y pH del agua de mar en cada localidad de recolecta, las algas se lavaron in situ con agua de mar para eliminar desechos y arena, se guardaron en bolsas de plástico de cierre hermético previamente etiquetadas. Se transportaron congeladas al laboratorio usando CO2 sólido para evitar descomposición y metabolismo enzimático.

En el laboratorio se lavaron con agua destilada para limpiarlas de epífitos, arena y sales, una vez limpias se guardaron en el congelador a -20°C hasta su uso.

Preparación de los tratamientos algales

Se realizaron dos tratamientos, el primero consistió en obtener un extracto algal (Tratamiento Extracto) y el otro solo se fraccionó la biomasa algal (Tratamiento Particulado) considerando estos tratamientos como un promotor del crecimiento y un acondicionador de suelo, respectivamente.

Tratamiento Extracto

Las algas se descongelaron a temperatura ambiente, se maceraron 2 Kg en un mixer (Waring®) con 4 litros de agua destilada (P:V) a una proporción de 1:5, el cual equivale a una concetracion de extracto del 20%. El homogenado se filtró a través de filtro Whatman No. 42 para eliminar partículas de material algal, éste se fraccionó y se guardó congelado a -20°C hasta su uso.

Tratamiento Particulado

Se fraccionó un kg de cada especie algal, usando tijeras hasta obtener partículas de 4 mm de diámetro aproximadamente. Las algas así procesadas se guardaron a -20°C para su uso en las pruebas del experimento.

Diseño experimental

El experimento se realizó considerando un diseño de lotes al azar. Se hicieron 2 tratamientos, extracto y particulado, cada uno de estos tratamientos se aplicó a las plantas. En total se probaron siete especies algales diferentes y la originalmente considerada U. fasciata (= U. lactuca), usando factor de replicación de n= 4 para el trigo y el trebol blanco. Se realizaron dos tratamientos estimulantes, un fertilizante químico y un concentrado de hormonas de crecimiento, también se probó un control de agua destilada, éstos últimos también con 4 repeticiones por cada uno.

En total se realizaron: 2 tratamientos (extracto y particulado) X 8 algas X 2 plantas de experimentación X 4 réplicas = 128 plantas; 2 tratamientos estimulantes (fertilizante químico y un concentrado de hormonas) X 2 plantas de experimentación X 4 réplicas = 16 plantas; 1 control (agua destilada) X 2 plantas de experimentación X 4 réplicas = 8 plantas. Esto hizo un total de 152 plantas tratadas, 76 por cada especie de angiosperma (plantas de experimentación).

Germinacion de Trifolium repens y Triticum aestivum

Se germinaron semillas de Trifolium repens y Triticum aestivum compradas en Casa Cobo (https://www.semillascasacobo.mx/), las cuales son de calidad (genuidad, limpieza, pureza, sanidad y viabilidad). Para mejorar la germinación se usó Peat Moos el cual es un sustrato que prácticamente no altera la germinación de las semillas. Se germinaron en germinadores comerciales, lo cual se realizó en condiciones ambientales a cielo abierto, garantizando así que todas las plántulas tuvieran entre 1 a 2 cm en promedio de longitud inicial, lo que aproximadamente se llevó 7 días.

El trigo se sembró a una profundidad de 3 a 6 cm, mientras que el trébol blanco a una profundidad de 0.2 a 0.5 cm, ambos se sembraron en bolsas de vivero, el suelo para la siembra fue una mezcla de tierra negra con tierra de hoja a una proporción de 50/50. El experimento se efectuó en condiciones ambientales (temperatura promedio 24° a 26°C, humedad promedio del 30%, dos dias de lluvia, insolación directa controlada con malla sombra del 75%), el experimento se llevó a cabo por dos meses.

Composición del suelo: pH y macronutrientes (N, P y K)

Se realizaron análisis del suelo [pH y macronutrientes (N, K, P)] al inicio y al final del experimento (para cada tratamiento, especie de alga usada, agua destilada, control de hormonas y el fertilizante químico) que se usaron para evaluar el posible cambio en la composición del suelo debido a la adición de los tratamientos, esto se realizó con un equipo de prueba de suelo de Environmental Concepts®. Se prepararon las muestras de suelo, las cuales se tomaron de cerca de 2 a 3 cm debajo de la superficie, que se analizaron al principio y al final del experimento dejando secar la muestra de suelo aproximadamente 2 a 3 días en el sol siguiendo las indicaciones del equipo de prueba de suelo de Environmental Concepts.

Fase experimental

Durante el experimento se midió el largo total de las plantas, en los días de riego, iniciando con 1 a 2 cm en promedio aproximadamente, hasta culminar el experimento (2 meses después).

Tratamiento Extracto

Las plantas se regaron directamente en el suelo con 100 ml de extracto cada tercer día.

Tratamiento Particulado

Se mezclaron manualmente 100 g del particulado algal con la tierra, un día antes del trasplante de los brotes para garantizar uniformidad, en el lugar donde se sembró cada planta y fueron regadas con 100 ml de agua destilada cada tercer día.

Tratamientos estimulantes

Se usaron: un agroquímico y hormonas de crecimiento que se aplicaron siguiendo las recomendaciones del fabricante: Bayfolan Forte: Se diluyeron 80 µl / cm2 = 0.08 ml / cm2 en 10 ml de agua tanto para trigo como para trébol blanco y se agregó en el suelo a una distancia aproximada de 0.5 mm del tallo, esto cada 20 días. Agromil V: Se diluyeron 20 µl / cm2= 0.02 ml / cm2 en 10 ml de agua tanto para trigo como para trébol blanco y se agregó en el suelo a una distancia aproximada de 0.5 mm del tallo, esto cada 20 días. Para los tratamientos estimulantes y el control solo se añadieron 100 ml de agua destilada cada tercer día y algunos domingos se llegó agregar 50 ml a las plantas.

Análisis estadístico

Para el análisis estadístico de las mediciones del largo total de las plantas, se utilizó un ANOVA modificado, seguido de las pruebas de clasificación de medias de Bonferroni con nivel de significancia de 0.05, esto debido a que los datos pertenecen al tipo de medidas repetidas y sin justificación del principio de circularidad de Mauchly. Para estas pruebas se uso el software estadístico SPSS 15.0 (SPSS, 2006). En el caso de la composición del suelo, se realizó una prueba No Paramétrica U de Mann-Whitney para dos poblaciones independientes, con el propósito de observar diferencias en la composición del suelo al inicio y al final del experimento, utilizando también el software estadístico SPSS 15.0 (SPSS, 2006).

RESULTADOS

Se presentan en la Tabla 1 los valores de la longitud total de crecimiento de las plantas de Triticum aestivum durante el experimento. Para el tratamiento extracto, el valor más alto que se registró fue con el extracto de Acantophora spicifera, 30.25 cm y el valor mínimo fue obtenido con alga Hypnea musciformis, 22 cm, para el tratamiento particulado el valor más alto que se registró fue con Palisada perforata, 27.62 cm y el valor mínimo fue obtenido con Hypnea musciformis, 21.4 cm. Los tratamientos estimulantes registraron 22.15 cm para Bayfolan forte, 20.65 cm para Agromil V y 18.22 cm para el agua.

Tabla 1 Valores promedio (± DE) de longitud de la planta de Triticum aestivum para extracto y particulado 

Especies Long. promedio al final (cm) ± SD Extracto Long. promedio al final (cm) ± SD Particulado
Ulva lactuca (= Ulva fasciata) 27.62 ± 0.20 27.2 ± 0.48
Ulva lactuca 26.67 ± 0.20 25.77 ± 0.26
Palisada perforata 27.12 ± 0.17 27.62 ± 0.18
Hypnea musciformis 22 ± 0.14 21.4 ± 0.14
Digenia simplex 22.52 0.15 25.97 ± 0.20
Acantophora spicifera 30.25 ± 0.20 24.87 0.23
Sargasum cymosum 26.85 ± 0.12 21.72 ± 0.15
Padina gymnospora 26.97 ± 0.09 21.9 ± 0.08
Bayfolan Forte 22.15 ± 0.26
Agromil V 20.65 ± 0.19
Agua 18.22 ± 0.25

Para el caso Trifolium repens en la Tabla 2 se muestran los valores de la longitud durante el experimento. Para el tratamiento extracto el valor más alto que se registró con Acantophora spicifera, 9.95 cm y el valor mínimo fue obtenido con Digenea simplex, 3.2 cm, para el tratamiento particulado el valor más alto que se registró fue con Palisada perforata, 4.65 cm y el valor mínimo fue obtenido con Hypnea musciformis, 2.37 cm. Los tratamientos estimulantes registraron una longitud de 3.37 cm para Bayfolan forte, 2.7 cm para Agromil V y 2.32 cm para el agua.

Tabla 2 Valores promedio (± DE) de longitud de la planta de Trifolium repens para extracto y particulado 

Especies Long promedio al final (cm) ± SD Extracto Long promedio al final (cm) ± SD Particulado
Ulva lactuca (= Ulva fasciata) 4 ± 0.14 4.47 ± 0.30
Ulva lactuca 3.97 ± 0.09 3.87 ± 0.12
Palisada perforata 3.97 ± 0.15 4.65 ± 0.17
Hypnea musciformis 3.22 ± 0.09 2.37 ± 0.09
Digenia simplex 3.2 ± 0.08 2.9 ± 0.18
Acantophora spicifera 9.95 ± 0.12 3.7 ± 0.16
Sargasum cymosum 3.9 ± 0.14 3.12 ± 0.17
Padina gymnospora 4 ± 0.14 3.3 ± 0.21
Bayfolan Forte 3.37 ± 0.09
Agromil V 2.7 ± 0.08
Agua 2.32 ± 0.12

Los datos se sometieron al cumplimiento de la prueba de esfericidad de Mauchly, los resultados mostraron que el nivel crítico asociado al estadístico W para todos los tratamientos fue menor que 0.05, por lo tanto, se violó el principio de esfericidad: Triticum aestivum en extracto (Sig.= 0.000), Triticum aestivum en particulado (Sig.= 0.000), Trifolium repens en extracto (Sig.= 0.000) y Trifolium repens en particulado (Sig.= 0.000). Como no se cumplió el principio de esfericidad se utilizó el ANOVA modificado para medidas repetidas (Intra-sujeto).

Los resultados del ANOVA Intra-sujeto, mostraron que el valor de significancia para los cuatro casos fue menor que 0.05, por lo cual se rechazó la hipótesis nula y se concluyó que al menos un par de medias fueron diferentes. En los cuatro casos, la eficiencia del crecimiento total de la planta usando los tratamientos algales en (Triticum aestivum y Trifolium repens) fueron significativos.

Se realizó la prueba a posteriori de clasificación de medias de Bonferroni, para observar los grupos formados de medias diferenciales del crecimiento de las plantas.

Para el caso del extracto (Fig. 2a) en Triticum aestivum se observó que la media de Acantophora spicifera formó un grupo solitario produciendo el mayor crecimiento. Por otro lado, el menor crecimiento se obtuvo con el testigo de agua y el tratamiento estimulante Bayfolan forte que formaron un grupo. De igual manera Agromil V produjo un crecimiento menor de las plántulas. Para el caso del particulado (Fig. 2b) las especies: Acantophora spicifera, Ulva lactuca (= Ulva fasciata) y Palisada perforata formaron un grupo mostrando el mayor crecimiento. Por otro lado el menor crecimiento se obtuvo con el testigo de agua que formó un grupo con los tratamientos estimulantes. De igual manera con Bayfolan forte, Sargassum cymosum e Hypnea musciformis produjeron un crecimiento menor de las plantas.

Figura 2 Triticum aestivum. a) Grupos formados después de la prueba de Bonferroni con los promedios del tratamiento (Extracto). b) Grupos formados después de la prueba de Bonferroni con los promedios del tratamiento (Particulado). 

Para el caso del extracto (Fig. 3a) en Trifolium repens se observó que la media de Acantophora spicifera formó un grupo solitario produciendo el mayor crecimiento. Por otra parte, el control de agua mostró el menor crecimiento significativo de todos los promedios. De igual manera con Agromil V, Digenea simplex e Hypnea musciformis produjeron un crecimiento menor de las plantas. Bayfolan forte mostró un crecimiento superior, ya que estuvo por arriba de varias especies de algas. Para el caso del particulado (Fig. 3b) la especie Palisada perforata mostró el mayor crecimiento significativo de todos los promedios. El menor crecimiento se obtuvo con el tratamiento de agua e Hypnea musciformis que formaron un grupo. Bayfolan forte estimuló el crecimiento y se unió al grupo de los mayores promedios, por encima del crecimiento producido por varias especies de algas, excepto Palisada perforata.

Figura 3 Trifolium repens. a) Grupos formados después de la prueba de Bonferroni con los promedios del tratamiento (Extracto). Grupos formados después de la prueba de Bonferroni con los promedios del tratamiento (Particulado). 

Las diferencias en el crecimiento promedio registrado para el tratamiento extracto y el tratamiento particulado se presentan en las figuras 4 y 5 para Triticum aestivum y figuras 6 y 7 para Trifolium repens respectivamente.

Figura 4 Gráfica del crecimiento de Triticum aestivum con el tratamiento Extracto. 

Figura 5 Gráfica del crecimiento de Triticum aestivum con el tratamiento Particulado. 

Figura 6 Gráfica del crecimiento de Trifolium repens con el tratamiento Extracto. 

Figura 7 Gráfica del crecimiento de Trifolium repens con el tratamiento Particulado. 

Se observaron diferencias significativas al 95 % de confiabilidad, en la concentración de Nitrógeno, Fosforo y Potasio al inicio del experimento en comparación con el final, tanto en el tratamiento extracto y particulado (Tabla 3), p ≤ 0.05, por lo tanto se pudo concluir que el contenido de nutrientes en el suelo al inicio fue significativamente menor que al final después del uso las algas marinas, como particulado y aplicadas en forma de extracto.

Tabla 3 Resultados del análisis No paramétrico para dos poblaciones. 

Probabilidad Probabilidad
(Extracto) (Particulado)
N 0.00034 0.00032
K 0.0032 0.0066
P 0.00047 0.0035

Se observó que al inicio del experimento el suelo tenía un pH de 6.5 y al final del experimento después de la adición de los extractos y de los particulados se pudo observar que el pH bajo a 6 que es óptimo para las plantas de cultivo utilizadas.

DISCUSIÓN

Los resultados sugieren que la liberación de los nutrientes presentes en las algas, al descomponerse o administrarse como extractos, los hacen disponibles para ser usados por las plantas y así estimular su crecimiento, Vinogradov en 1953, sugirió que el efecto que tienen las algas marinas en la agricultura es debido a la composición de micro y macroelementos, el autor menciona que los macroelementos identificados fueron: C, H, O, K, N, S, P, Ca y Mg, encontrando que están disponibles para la planta en concentraciones altas. Se ha registrado que el aplicar las algas marinas al suelo, su descomposición induce una mayor absorción de nutrientes, las hojas crecen más, resultando en un mayor rendimiento y calidad de las cosechas (Spinelli et al., 2009 [en manzano]; Thirumaran et al., 2009 [en goma guar]; Sunarpi et al., 2010 [en arroz]; Bai et al., 2011 [en frijol mungo]; Kumari et al., 2011 [en jitomate silvestre]; Ramya et al., 2011 [en goma guar]; Hernández-Herrera et al., 2014 [en jitomate]). Los resultados obtenidos en este experimento coinciden con los publicados por los autores antes mencionados, que adjudican el efecto positivo del crecimiento de las plantas a la presencia de macronutrientes. Tanto el tratamiento extracto como el particulado estimularon diferencialmente el crecimiento del trigo y del trébol blanco en comparación con los tratamientos estimulantes (Bayfolan forte “uno de los fertilizantes más usados en la agricultura mexicana“ y Agromil V) y el control (agua). En la mayoría de los casos, las algas promovieron un crecimiento significativamente mayor en comparación con el fertilizante químico y el concentrado de hormonas.

La composición del suelo, particularmente el incremento de Nitrógeno, fue mayor para el tratamiento de extracto de Ulva lactuca (= Ulva fasciata), Acantophora spicifera, Palisada perforata y Padina gymnospora. En los tratamientos particulados las algas que incrementaron la concentración de nitrógeno en la tierra, al final de experimento fueron Ulva lactuca (= Ulva fasciata), Ulva lactuca, Palisada perforata y Digenea simplex. Para el macronutriente fósforo, su concentración en la tierra fue mayor al final del experimento en los extractos de Acantophora spicifera y Palisada perforata y en el tratamiento particulado, solo en Palisada perforata se incrementó la concentración de este ion. Con respecto al potasio, la concentración de éste fue mayor en el tratamiento de extracto de Ulva lactuca (= Ulva fasciata) y Acantophora spicifera y en el particulado de Ulva lactuca y Palisada perforata. Las algas marinas mejoran la condición del suelo, además incrementan el nivel de nutrientes del suelo como N, P, K y vigorizan las plantas incrementando los rendimientos y la calidad de las cosechas (Surey-Gent y Morris, 1987).

El pH es una de las variables más importantes en los suelos agrícolas, pues afecta directamente a la absorción de los nutrientes del suelo por las plantas, así como a la resolución de muchos procesos químicos que en él se producen. En general, el pH óptimo de los suelos agrícolas debe variar entre 6.5 y 7.0 para obtener los mejores rendimientos y la mayor productividad (Prasad y Power, 1997), ya que se trata del intervalo donde los nutrientes son más fácilmente asimilables, y por tanto, donde mejor se aportarán a la mayoría de los cultivos. La disminución de 0.5 en el pH que se dio al agregar tanto el extracto de algas y el particulado pudo beneficiar a los cultivos ya que el trigo crece bien a un pH entre 5 y 7 y el trébol blanco su pH ideal para crecer va de 5.5 a 7.5.

Trabajos realizados por Sridhar y Rengasamy, (2010) en maní (Arachis hypogaea L.); Kavipriya et al., (2011) en soja verde (Vigna radiata (L.) R. Wilczek); Hernández-Herrera, et al. (2014) en jitomate (Solanum lycopersicum L.); Ruiz et al., (2016) en albahaca (Ocimum basilicum L.); Castellanos-Barriga et al., (2017) también en soja verde y Duarte et al., (2018) en chícharo (Pisum sativum L.), utilizaron Ulva lactuca como bio-estimulante de crecimiento y obtuvieron resultados positivos al estimular el crecimiento de las plantas. Padina gymnospora ha sido usada como estimulante del crecimiento por Hernández-Herrera et al., (2014) en jitomate, sus resultados sugirieron que se obtiene un mayor índice de germinación y un mayor crecimiento de las plantas experimentales. Lo anterior coincidió con los resultados obtenidos, en Padina gymnospora y Ulva lactuca de este estudio, las cuales estimularon el crecimiento de trébol blanco y trigo.

Trabajos de Duarte et al. (2018) en chícharo con Ulva lactuca (= Ulva fasciata) y Ulva lactuca, de Sunarpi et al. (2010) en arroz con Ulva reticulata Forsskål;Anisimov y Chaikina, (2014) en soja con Ulva fenestrata Postels & Ruprecht; y Akila et al., (2019) en soja verde con Ulva sp. son un ejemplo de trabajos realizados con especies del género Ulva, de la División Chlorophyta. En este trabajo, con Ulva lactuca (= Ulva fasciata) con la cual se obtuvieron resultados con un crecimiento significativamente mayor cuando se aplicaron al trigo en forma de extracto y particulado, y para trébol blanco en forma de particulado esto puede ser debido a la temporalidad y a la localidad de recolecta; lo anterior concuerda con lo mencionado por Duarte et al. (2018), quienes utilizaron esta especie de alga, en forma de ensilado y particulado con resultados significativos en el crecimiento de Pisum sativum L., en comparación del tratamiento con Agromil V (hormonas vegetales). Este estimulante hormonal también se utilizó en el presente experimento, donde estimuló un mayor crecimiento que en los controles.

En el caso de las especies de la División Rhodophyta, las cuales fueron de las más estudiadas en este experimento, mostraron efecto estimulante del crecimiento en el trigo cuando se adicionaron como extracto y particulado en comparación con el fertilizante químico (Bayfolan forte) y las hormonas vegetales (Agromil V). En el caso del trébol blanco, el extracto de Acantophora spicifera fue el que estimuló mayor crecimiento y para particulado fue Palisada perforata, comparado contra los tratamientos estimulantes, lo anterior concuerda con lo registrado de Duarte et al., (2018) que al utilizar Palisada perforata (como Chondrophycus papillosus (C. Agardh) D. J. Garbary & J. T. Harper) como particulado obtuvieron una estimulación en el crecimiento de Pisum sativum L. En el presente experimento, el alga roja que mostró un efecto de mayor crecimiento tanto para trigo como para trébol blanco fue Acantophora spicifera en extracto.

Para las especies de la División Ochrophyta, Padina gymnospora y Sargassum cymosum, en los dos tratamientos, se obtuvieron resultados significativamemnte mayores para estimular el crecimiento de las plantas experimentales. El tratamiento particulado de Sargassum cymosum aplicado al trigo, estimuló en menor grado, quedando por debajo del producido por Agromil V; en el tratamiento particulado y tratamiento extracto, aplicado al trébol blanco, el crecimiento producido fue menor que el obtenido por el fertilizante químico Bayfolan forte. Lo anterior coincide en parte con los resultados publicados por Duarte et al., (2018) usando el chícharo, que al aplicarle extracto de Sargassum polyceratium Montagne, otra especie del mismo género, obtuvieron un crecimiento por debajo del tratamiento estimulante de hormonas vegetal (Agromil V). En contraste, el tratamiento particulado aplicado por Duarte et al., 2018 sí estimuló más el crecimiento, que el tratamiento con estimulante hormonal.

La actividad bioestimulante del crecimiento que poseen las algas marinas puede estar regulada por varios factores: como el método de extracción, las concentraciones aplicadas, las condiciones ecológicas y geográficas o bien relacionada con la época de recolecta del material algal (estacionalidad). Lo anterior se ha podido observar en varios experimentos de Sridhar y Rengasamy, (2010) y Kavipriya et al., (2011); en ambos trabajos, se utilizó la especie Ulva lactuca la cual fue recolectada en la misma localidad pero en fechas distintas, mostrando una actividad bioestimulante diferencial entre ellas. En el presente trabajo y en Duarte et al., (2018) se experimentó con Palisada perforata y Ulva lactuca recolectadas en la misma localidad, pero en fechas distintas y los resultados mostraron actividad bioestimulante diferente. Para el caso de Ulva lactuca, Duarte et al. (2018) las recolectaron en época de secas en el mes de marzo en Punta Delgada en el Estado de Veracruz, mientras que en este trabajo se recolectaron en época de lluvias en el mes de septiembre dentro de la misma localidad con resultados diferentes como se puede apreciar en las tablas 1 y 2. El tratamiento con extracto mostró una estimulación significativamente menor en comparación con los resultados de estos autores; caso contrario para el tratamiento particulado. Para apoyar la hipótesis de que la localidad o condiciones ambientales influyen en la presencia, ausencia o potencia de las propiedades bioestimulantes, dos trabajos son importantes: Duarte et al., (2018) quienes demostraron que Palisada perforata, recolectada en época de secas en Playa Paraíso, estimuló el crecimiento de Pisum sativum, mientras que esta misma especie, pero recolectada 3 años después en Playa Muñecos (localidad alejada a 250 km de Playa Paraíso) estimuló en menor medida el crecimiento de las plantas. Por otra parte, Ganapathy y Sivakumar, (2014) utilizaron individuos de Hypnea musciformis, al igual que el presente estudio, recolectados en localidades distintas y en fechas distintas, observándose actividad bioestimulante diferencial. Estos resultados, aunados a lo presentado aquí, ayudan a comprobar que las zonas y condiciones de los sitios de recolecta modifican la síntesis de compuestos que pueden estimular el crecimiento, o bien cambian la potencia o concentración de estos. En conclusión, se comprobó que existe potencial en las algas estudiadas de la costa de Veracruz para su uso como promotores de crecimiento en plantas de cultivos de interés comercial, mejorando la calidad del suelo con el aporte de nutrientes esenciales para los cultivos. El agregar las algas en forma de extracto o particulado ayudó a mejorar la composición del suelo en Nitrógeno, Fósforo y Potasio, nutrientes esenciales para las plantas; que aumentan la productividad y son indicadores de la calidad del suelo.

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Recibido: 03 de Marzo de 2022; Aprobado: 10 de Octubre de 2022

*Corresponding author: Ignacio Jaimes-Duarte: e-mail: ignacio.jaimes.duarte@gmail.com

To quote as: Jaimes-Duarte, I., S. Álvarez-Hernández, A. T. Jaramillo-Pérez & M. del R. Zárate-Hernández. 2022. Uso de las macroalgas marinas como promotores en el crecimiento de una leguminosa Trifolium repens) y un cereal (Triticum aestivum). Hidrobiológica 32(3): 341-352.

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