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Introducción
El crecimiento y rendimiento de un cultivo depende en parte del genotipo utilizado y las prácticas de manejo aplicadas (Bloem et al., 2004; Escalante et al., 2016). Dentro de las prácticas agrícolas la fertilización con nitrógeno (N) es determinante en el rendimiento, sobre todo en suelos donde este nutrimento es limitado (Aguilar et al., 2015). En el cultivo de ajo, el estudio de la aplicación con N ha sido objeto de varias investigaciones con diferentes cultivares y condiciones de crecimiento, con respuesta variable en el rendimiento (Lipinski y Gaviola, 2006). Así, Buwalda (1986) estudió niveles entre 0 y 240 kg N ha-1 en el cultivar California tardío y reporta que el mayor rendimiento y calidad se lograron con 120 kg de N ha-1. Sardi y Timár (2005) señalan que el rendimiento de ajo más alto se logró con 300 kg de N ha-1. Por su parte, Gaviola y Lipinski (2008), reportan que el incremento en rendimiento de ajo con N se relaciona con una mayor extracción del nutrimento. Así, un rendimiento de ajo colorado de 10 Mg ha-1, se logra con una extracción de 180 kg N ha-1 a una densidad de población de 17 plantas m-2. En contraste, un rendimiento de 12 Mg ha-1 de ajo blanco se logra con una extracción de 160 kg de N ha-1. Dichas diferencias pueden estar relacionadas con la eficiencia del uso de este nutrimento. Huez-López et al. (2010), al trabajar en ajo cultivar “Tocumbo” bajo riego por goteo en Sonora México, encontraron que el rendimiento más alto (22 Mg ha-1) fue con la aplicación de 180 kg N ha‑1. Así mismo, señalan que el peso y tamaño del bulbo presenta cambios significativos con la aplicación de N, pero no el número de dientes. No obstante que existen investigaciones del efecto de la fertilización nitrogenada sobre el rendimiento en ajo, su repercusión sobre la fenología y sus etapas, la radiación interceptada por el cultivo, los componentes del rendimiento y la eficiencia agronómica del N son limitados. Por ello, el objetivo del estudio fue determinar el efecto de la fertilización nitrogenada sobre la fenología, radiación interceptada, biomasa, rendimiento y sus componentes y eficiencia agronómica del ajo en siembra otoño-invernal en clima templado.
Materiales y Métodos
El estudio se realizó durante el ciclo otoño-invierno 2016-2017 en el campo experimental del Colegio de Postgraduados, campus Montecillo, Texcoco, Edo. de México, México (19° 29’ N y 98° 53’ O y altitud de 2250 m); bajo condiciones de riego (se aplicaron 12 riegos en total). El clima de acuerdo con la clasificación de Köppen, modificado por García (2005), es Cw, que corresponde al templado con lluvias en verano, una temperatura media anual de 14.6 °C y una precipitación media de 558.5 mm. En los primeros 30 cm de profundidad el suelo presenta textura arcillo-limosa, con pH de 7.6, conductividad eléctrica de 1.9 dS m-1, 3.5% de materia orgánica, N total de 4% y un contenido de N inorgánico de 12 mg kg‑1 (determinado por el método Kjeldahl). Como material biológico se empleó del cultivar de ajo criollo denominado “Pata de mula”, que es del tipo violeta, con un ciclo de cultivo corto (150 a 160 días), bajos requerimientos de frío y fotoperiodo, cuello duro y de 8 a 16 bulbillos por bulbo, de acuerdo con los criterios mencionados en Burba (2008) y proveniente de la región de San Gabriel Chilac, Puebla, México. La siembra se realizó el 24 de octubre de 2016, de forma manual depositando un “diente” (bulbillo, estructura que se utiliza como semilla) en posición vertical a 3 cm de profundidad, cuidando que el brote se oriente hacia la superf icie terrestre para lograr un mayor porcentaje de emergencia. Enseguida se aplicó un riego de auxilio para inducir a la emergencia de plántulas, en total fueron 12 riegos durante el desarrollo del cultivo. La desinfección de los dientes (semilla agronómica) se hizo con una mezcla de agua y fungicida (cuyo ingrediente activo es tebuconazole) a razón de 2 ml por litro de agua, sumergiéndolos en la solución durante 15 minutos. El patrón de siembra (arregló topológico) fue de 15 × 15 cm entre plantas e hileras. Los tratamientos consistieron en la aplicación a los 30, 60 y 90 días después de la siembra (dds) de 0, 100, 200, 300 kg N ha-1; la fuente de nitrógeno fue urea (46-00-00). El bulbillo plantado depende para su desarrollo inicial de las reservas contenidas, ya que hasta los 45 días dds inicia la extracción de nutrimentos del suelo (Ávila, 2007). El diseño experimental fue bloques al azar con cuatro repeticiones, bajo el modelo Yij = µ + Ti + Bj + Eij, donde: Yij es la variable respuesta del i-ésimo nivel de nitrógeno en el j-ésimo bloque; µ es la media general; Ti es el efecto del i-ésimo nivel de nitrógeno; Bj es el efecto del j-ésimo bloque y Eij es el error experimental del i-ésimo nivel de nitrógeno en el j-ésimo bloque. El manejo de la maleza se hizo manual y constante durante el ciclo del cultivo, para evitar la competencia interespecífica. Por ello, la incidencia de plagas y enfermedades fue mínima y no fue necesaria la aplicación de productos químicos. Se registró los días a ocurrencia a etapas fenológicas (García, 1990) como: emergencia, crecimiento vegetativo, inicio de bulbificación y madurez de bulbo (cuando más del 50% de las plantas presentaron coloración amarillenta o café). Dichas etapas son correspondientes con las etapas de crecimiento principal (ECP) 0, 1, 2 y 4, de la escala de tres dígitos, propuesta en López-Bellido et al. (2016).
Con la finalidad de conocer las condiciones climáticas durante el desarrollo del cultivo se hizo el monitoreo de la temperatura máxima, mínima, media (promedio decenal) y la precipitación (suma decenal) de datos registrados por la estación agrometeorológica del Colegio de Postgraduados, ubicada en el campus Montecillo. Con los valores de temperatura se calculó la acumulación de unidades calor, determinadas por el método residual (Snyder, 1985), mediante la Ecuación 1:
donde: Tmáx = temperatura máxima diaria, Tmín = temperatura mínima diaria y TB = temperatura base del cultivo, que para el ajo se consideró como TB = 0 °C (Buwalda, 1986).
A los 60, 80, 100 y 120 dds, se determinó la radiación solar, medida cuando el sol se encontraba en el Cenit, con un sensor lineal de quantum modelo L1-19-Licor y la radiación interceptada (%) se calculó mediante la Ecuación 2:
dónde: RI = radiación interceptada, RS = radiación sobre el dosel y RB = radiación en la base del dosel.
En la cosecha (150 dds) se registró en g m-2, la biomasa (peso de la planta, PFP) y el rendimiento de bulbo (PFB) de campo. El peso de la materia seca de toda la planta y de los bulbos en g m-2, se obtuvo después de colocar en una estufa de aire forzado (Blue M Electronic Company, Ilinois, EUA) el material por 72 h a 80 ºC hasta alcanzar el peso constante.
La cosecha se realizó cuando más del 40% de las plantas presentaron una coloración amarillenta o café debido a la senescencia, comprobando además, la rigidez de los bulbos extraídos del suelo y que los dientes estén totalmente formados y ocupen la totalidad del diámetro ecuatorial. Así mismo, se registró la altura de planta (AP), número de hojas (NH), el diámetro ecuatorial (DE, mm), polar (DP, mm) y el número de dientes (ND) por bulbo. Con los datos de materia seca se calculó el índice de cosecha (IC) que indica la cantidad de materia seca acumulada en el órgano de interés agronómico, en relación a la biomasa total (Escalante y Kohashi, 2015), con la siguiente Ecuación 3:
donde: PSB = peso seco del bulbo y PSP = peso seco total de planta.
La eficiencia agronómica del nitrógeno (EAN) se calculó de acuerdo con el planteamiento presentado en Neeraja et al. (2001) como el incremento en el rendimiento económico del cultivo por unidad de fertilizante aplicado, de acuerdo a la siguiente Ecuación 4:
donde: RcN = rendimiento de bulbo con suministro de nitrógeno, RsN = rendimiento de bulbo sin suministro de nitrógeno y CN = cantidad de nitrógeno aplicado (kg N-1).
A las variables en estudio se les realizó un análisis de varianza y las que resultaron con diferencias significativas, una prueba de comparación de medias de Tukey a un nivel de significancia del 5% de probabilidad de error. Para ello se utilizó el software SAS versión 9.0.
Resultados y Discusión
Fenología y elementos del clima
En la Figura 1 que presenta los elementos del clima y la fenología durante el desarrollo del ajo. Con respecto a la fenología se observa que la ECP 0, comprendida en el intervalo de 002 a 009 (punto óptimo para la siembra del bulbillo a la emergencia de la plántula), tuvo una duración de 24 días; la ECP 1 (101-111) que comprende desde el desarrollo foliar, hasta el inicio de la bulbificación, está dado con la formación de brotes laterales en las axilas de las hojas en el tallo verdadero y culmina con el alargamiento y engrosamiento de éstas ECP 2 (200-204); finalmente la ECP 4 que comprende la diferenciación visual de los brotes laterales hasta el máximo crecimiento del bulbo 400 a 409, según la escala de tres dígitos que se describe en López-Bellido et al. (2016). En lo referente a los elementos del clima: la temperatura media durante el ciclo fue de 15 °C, con una Tmín durante el crecimiento vegetativo de 2 a 6.4 °C. Yuste (1997) indica que el punto de congelación está por debajo de -5 °C; la Tmáx osciló entre 19 y 26 °C. Ruiz et al. (2013) mencionan que la temperatura óptima para el crecimiento en etapas tempranas es de entre 4-8 °C, posteriormente durante el crecimiento del bulbo debe ser entre 18-20 °C, para lograr rendimiento alto; la temperatura máxima no debe ser superior a 30 °C. El termoperíodo durante el ciclo de ajo es determinante, ya que para inducir la bulbificación se requiere de la combinación de bajas temperaturas al inicio de ciclo, con la reducción gradual de días largos, siendo la temperatura más importante que el fotoperiodo ya que la temperatura impacta directamente en el rendimiento. Las temperaturas por debajo o por encima de las óptimas tendrán efecto en los días a ocurrencia de las etapas fenológicas, ya sea retrasándolas o acortándolas; también sobre la velocidad de crecimiento del bulbo, su forma y tamaño (Ávila, 2007). Cabe resaltar que durante el estudio se presentaron temperaturas similares a las óptimas durante las etapas fenológicas del cultivo. La precipitación acumulada durante el experimento fue de 51 mm y ocurrió al inicio del periodo vegetativo, por ello fue muy importante la aplicación de 12 riegos durante el ciclo del cultivo, para evitar reducción del rendimiento debido a condiciones limitantes en el suministro de agua.
Radiación interceptada
La radiación interceptada (RI, %) y la eficiencia con la que se utiliza, son determinantes para el rendimiento de Allium (Brewster, 2008). En la Figura 2 se observa que la cantidad de RI se incrementó conforme avanzó el desarrollo del ajo. La aplicación de N ocasionó incremento en la RI, lo que indica un estímulo en el tamaño del dosel. Así mismo, la mayor cobertura del dosel vegetal se logró de los 100 a los 120 dds. Con 200 y 300 kg N ha-1 se encontró la RI más alta (59 y 62%, respectivamente), seguido de 100 kg N ha-1 con 45%. El testigo presentó 35% de RI.
Unidades calor
La relación entre la acumulación de calor y la ocurrencia de las etapas fenológicas respecto a los días después de la siembra, se muestran en la Figura 3. El calor acumulado durante el ciclo del cultivo fue de 2097 °C, distribuido en las diferentes etapas fenológicas. De siembra a cosecha la relación entre la acumulación de calor y los dds, se ajustó a un modelo lineal: UC (ºC día) = 61.44 + 13.4 dds con R² = 0.99, que indica que para cada día de desarrollo la acumulación de calor fue de 13.4 °C.
Rendimiento y variables agronómicas
En el Cuadro 1, que presenta el efecto del N sobre la AP, NH, DP y DE se observa que a excepción del NH, la AP, DP y DH se incrementaron con el suministro de N. Los valores más altos se observaron con la aplicación de 300 kg de N ha-1. Mientras que el testigo (sin fertilización con N) presentó los valores más bajos. Asimismo, con la fertilización nitrogenada varió el tamaño de bulbo. De acuerdo a la escala de bulbos del Departamento de Agricultura de EUA (Heredia y Delgadillo, 2000): el testigo fue mayor a 44 mm (considerado como gigante), con 100 y 200 kg de N ha-1 fue mayor a 51 mm (extragigante) y con 300 kg de N ha-1 fue mayor a 57 mm (jumbo). Con respecto a la NMX-FF-018-SCFI-2006, los calibres fueron de: 6, 7, 8 y 9 para el testigo (sin fertilización), 100, 200 y 300 kg de N ha-1, respectivamente. Así mismo, el número de dientes por bulbo (ND) presentó una tendencia similar. Esto indica que con la aplicación de fertilizante nitrogenado puede incrementarse el rendimiento de bulbo al tener plantas de mayor tamaño, mayor número de dientes por bulbo y en consecuencia mayor tamaño de bulbo.
Cuadro 1: Variables morfológicas de ajo cultivado con suministro de nitrógeno. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. Otoño-primavera 2016-2017.
| Nitrógeno | AP | NH | DP | DE | ND |
| kg N ha-1 | cm | - - - - - mm - - - - - | m-2 | ||
| 0 | 57.4 c | 9.6 a | 39 c | 46.5 c | 276 b |
| 100 | 63.7 bc | 9.1 a | 42.4 b | 53.4 bc | 287 b |
| 200 | 64.5 ab | 9.9 a | 44 ab | 56.2 ab | 314 ab |
| 300 | 70.5 a | 9.3 a | 46.4 a | 58.8 a | 380 a |
| Media general | 64 | 9.5 | 42.9 | 54.7 | 314 |
| Probabilidad de F | ** | NS | ** | ** | * |
| Tukey 0.05 | 6.6 | 2.9 | 3 | 3.6 | 70.7 |
Valores con letra similar son estadísticamente iguales según Tukey = 0.05%. AP = altura de la planta; NH = número de hojas; DP = diámetro polar; DE = diámetro ecuatorial; ND = número de dientes. * = P ≤ 0.5; ** = P ≤ 0.01; NS = diferencias no significativas.
Peso fresco de planta (PFP), peso seco de planta (PSP), peso fresco de bulbo (PFB) y peso seco de bulbo (PSB)
En el Cuadro 2, se puede apreciar que el rendimiento de campo representado aquí por el PFP y PFB, así como el PSP y PSB mostraron cambios significativos por efecto de tratamientos. El PFP y PFB (rendimiento de campo) más alto con 3367 y 1903 g m-2 respectivamente, fue superior en 64 y 56% al testigo; en 29 y 24% con 100 kg de N ha-1 y en 11 y 5% al cultivo con 200 kg de N ha-1 respectivamente. Tendencias semejantes se observaron para el peso de la materia seca. De igual forma para el PFH y PSH se encontró que con el nivel más elevado de N produce más área verde (láminas foliares y vaina), que se refleja en mayor RI. Resultados similares para ajo tipo colorado, con suministro 100 kg N ha-1, han sido reportados por Saluzzo (2003).
Cuadro 2: Peso fresco y seco de las variables agronómicas del cultivo de ajo con suministro variable de nitrógeno. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. Otoño-primavera 2016-2017.
| Nitrógeno | PFP | PSP | PFH | PSH | PFB | PSB |
| kg N ha -1 | - - - - - - - - - - - - - - - - - g m -2 - - - - - - - - - - - - - - - - - | |||||
| 0 | 2058 c | 543 b | 804 b | 180 b | 1216 c | 359 c |
| 100 | 2614 bc | 686 ab | 1016 ab | 225 ab | 1534 b | 457 b |
| 200 | 3023 ab | 774 a | 1152 ab | 239 ab | 1816 a | 531 ab |
| 300 | 3367 a | 833 a | 1347 a | 275 a | 1903 a | 553 a |
| Media general | 2777 | 716 | 1079 | 229.6 | 1678.3 | 471 |
| Probabilidad de F | ** | ** | * | * | ** | ** |
| Tukey 0.05 | 643.3 | 101.5 | 438.2 | 89.5 | 238.3 | 90.3 |
Valores con la misma letra son estadísticamente iguales según Tukey = 0.05%. PFP = peso fresco de planta; PSP = peso seco de la planta; PFH = peso fresco de hojas; PSH = peso seco de hojas; PFB = peso fresco de bulbo; PSB = peso seco de bulbo. * = P ≤ 0.5; ** = P ≤ 0.01; NS = diferencias no significativas.
En cuanto a la distribución de materia seca en la planta presentada en la Figura 4, se observa que la aplicación de N no ocasionó cambios significativos en la distribución. Así, la distribución de materia seca osciló entre 66 a 69% en el bulbo (IC) y 31 a 34% en la hoja. El índice de cosecha (IC) de 68% del presente estudio fue inferior al reportado para la misma región y cultivar por Cárdenas et al. (2017) con 70-78%. Esta respuesta puede estar relacionada con diferentes condiciones de manejo del cultivo como la densidad de población y época de siembra.
Figura 4: Distribución de materia seca e índice de cosecha en el cultivo de ajo en función del suministro de nitrógeno. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. Otoño‑primavera 2016-2017.
La respuesta en rendimiento de bulbo o peso de campo (PFB) a la aplicación de N, mostró una tendencia que responde a un polinomio de segundo grado o cuadrática (Y = a + bx + cx2) con un R2 de 0.99, lo que indica que el modelo es apropiado para estimar el rendimiento de ajo en función del suministro de nitrógeno (Figura 5). La curva indica un incremento de 3.2 g m-2 cuando se aplica 100 kg de N ha-1 en relación al testigo. De 100 a 200 kg de N ha-1 dicho incremento es de 2.8 g m-2 y de 200 a 300 kg de N ha-1 es de 0.9 g m-2. De acuerdo con el método gráfico, la dosis óptima de N para un rendimiento de ajo de 18.2 Mg ha-1, sería 200 kg de N ha-1 debido a que después de este nivel de N, el incremento en peso de bulbo es mínimo e implica un costo elevado en la producción al adicionar 100 unidades de N más. Asimismo, esto está sustentado con la eficiencia agronómica del N más alta lograda con 200 kg de N ha-1 (Cuadro 3). Respuestas semejantes han reportado Saluzzo (2003) con riego rodado y Gaviola y Lipinski (2002) con riego por goteo. Por su parte, Díaz de León et al. (2008) recomiendan 300 kg de N para obtener un rendimiento de 15 Mg ha-1 con riego rodado en El Bajío, el cual es inferior al logrado con dicha dosis en el presente estudio (19 Mg ha-1).
Figura 5: Peso fresco o rendimiento de bulbo (PFB o RB) de ajo en función del suminstro de nitrógeno. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. Otoño-primavera 2016-2017.
Cuadro 3: Eficiencia agronómica del nitrógeno en ajo. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. Otoño‑primavera 2016-2017.
| RcN | RsN | CN | EAN |
| - - - - - g m -2 - - - - - | kg N ha -1 | kg de bulbo / kg N aplicado | |
| 1534 | 1216 | 100 | 31.8 a |
| 1816 | 1216 | 200 | 30 a |
| 1903 | 1216 | 300 | 22.9 b |
RcN = rendimiento de bulbo con aplicación de nitrógeno; RsN = rendimiento de bulbo sin aplicación de nitrógeno; CN = cantidad de nitrógeno aplicado; EAN = eficiencia agronómica del nitrógeno.
Conclusiones
Los días a ocurrencia de fases fenológicas no son afectados por el suministro de nitrógeno.
El suministro de N aumenta la radiación interceptada por el cultivo, el peso de la planta, el tamaño del bulbo y el número de dientes en ajo. La distribución de materia seca en la planta y el índice de cosecha no fueron afectados.
Con N200 y N300 se obtuvo el mayor rendimiento de bulbo. Se considera que 200 kg N ha-1 es la dosis óptima para el cultivo en esta región, con la cual se obtiene la mayor eficiencia agronómica del nitrógeno.
