Introducción

En México se producen anualmente hasta 10,000 t de residuos del cultivo de champiñones (A. bisporum). Cada kilogramo de producto puede generar hasta 5 kilogramos de compost, en el cual permanecen altos niveles de nutrientes (^{Polat et al., 2009}; ^{Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera [SIAP], 2013}). Estos residuos poseen biomoléculas que se liberan lentamente durante la mineralización de la materia orgánica, dando lugar a niveles apreciables de nitratos, fosfatos y sulfatos en el suelo durante largos periodos de tiempo (^{Pardo-Giménez, Cunha-Zied, & Pardo-González, 2010}). Bajo esta perspectiva, estos restos pueden ser considerados como subproductos suceptibles de aprovechamiento, los cuales pueden representar una fuente potencial de nutrientes disponibles para las plantas y para el suelo, cuando son reciclados mediante el compostaje (^{Mondini, Dell’ Abate, Leita, & Benedetti, 2003}).

En la búsqueda de una agricultura sustentable para la producción orgánica de tomate, se ha considerado el uso de compost, té de vermicompost y extractos de compost, debido a que sus procesos de elaboración son métodos biológicos que transforman restos orgánicos de distintos materiales en un producto relativamente estable (^{Claassen & Carey, 2004}). Los beneficios de estos productos son evidentes; han contribuído a mejorar las características de los suelos, tales como fertilidad, capacidad de almacenamiento de agua, mineralización de nitrógeno, fósforo y potasio, mantienen valores de pH óptimos para el crecimiento de las plantas y fomentan la actividad microbiana (^{Nieto-Garibay, Murillo- Amador, Troyo-Diéguez, Larrinaga-Mayoral, & García- Hernández, 2002}). El té de vermicompost es un extracto acuoso de alta calidad biológica que se consigue por una fermentación aeróbica (^{Domínguez, Lazcano, & Gómez-Brandón, 2010}); además, contiene sustancias activas que actúan como reguladores de crecimiento, elevan la capacidad de intercambio catiónico, tienen alto contenido de ácidos húmicos y aumenta la capacidad de retención de humedad y la porosidad del suelo, lo que facilita la aireación y drenaje del mismo (^{Hashemimajd, Kalbasi, Golchin, & Shariatmadari, 2004}; ^{Rodríguez-Dimas et al., 2008}).

Por su parte, el extracto de compost es acuoso y rico en microorganismos benéficos, nutrientes solubles y partículas finas de materia orgánica. Es posible obtenerse por medio de fermentación aerobia (^{Rodríguez-Torres, Venegas-González, Angoa, & Montañez-Soto, 2010}). Su composición química, en cuanto al aporte de nutrientes a los cultivos y su efecto en el suelo, varía según la materia prima, edad del compost, manejo y contenido de humedad (^{Ferreira- Araújo, Marçal-Silva, Carvalho-Leite, Fernando-de Araújo, & da Silva-Dias, 2013}). Estos extractos acuosos tienen la ventaja de que pueden ser aplicados por medio de un sistema de riego presurizado, por lo que su uso puede adaptarse a prácticas de producción en invernadero. El objetivo del presente estudio fue determinar si el compost, té de vermicompost y extracto de compost son capaces de mejorar las características del suelo y mantener el rendimiento del tomate.

Materiales y métodos

El experimento se estableció bajo condiciones de casa sombra sobre suelo, en las instalaciones del Centro de Experimentación y de Transferencia de Tecnología (CETT) del Instituto Tecnológico de Sonora, ubicado en Cd. Obregón, Sonora, México, a 27° 21’ 56.3’’ LN y 109° 54’ 53.4’’ LO, entre agosto de 2013 y mayo de 2014. Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con cinco tratamientos y tres repeticiones. Cada unidad experimental constó de una planta (3.3 plantas por metro cuadrado). Se contó con camas de 30 m de largo con 1.8 m de separación entre ellas, con plantas a un solo tallo. Se realizó un análisis de varianza con ^{STAT-GRAPHICS, ver. 16.1.11 (StatPoint Technologies, 2010)} y las medias se compararon con la prueba Tukey (P ≤ 0.05).

El compost utilizado se obtuvo a partir del sustrato empleado para la producción de champiñón (Cuadro 1) de la empresa Fertilizantes Nitrogenados y Fosfatados, S. de R.L. de C.V. de La Barca, Jalisco. La aplicación fue en la presiembra el mismo día del trasplante (27 de septiembre de 2013).

El té de vermicompost se elaboró a partir del humus generado por lombrices de la especie Eisinia foetida, donde su dieta básica consistió exclusivamente de residuos del cultivo del champiñón. Se tomaron 5 kg de humus, mismos que se colocaron dentro de una bolsa de malla, se introdujeron en un depósito con 200 L de lixiviado y se agitó por 24 horas a temperatura ambiente.

El extracto de compost se obtuvo de la mezcla de compost y agua en relación 3:10, y se sometió a un proceso de agitación intermitente por cinco días a temperatura ambiente. La aplicación del té de vermicompost y del extracto de compost se realizó semanalmente mediante un sistema de riego por goteo. Las características fisicoquímicas y nutrimentales del compost, té de vermicompost y extracto de compost se describen en el Cuadro 1.

Para la evaluación de los tratamientos (Cuadro 2) se utilizó tomate cv “Grandella”, el cual se sembró el 10 de agosto de 2013 y se trasplantó en tresbolillo sobre suelo con acolchado.

Los análisis fisicoquímicos realizados en suelo se apegaron a las especificaciones de la ^{NOM-021- RECNAT-2000 (Diario Oficial de la Federación, 2002)}. Las muestras de suelo se tomaron a 20 cm de profundidad, una semana antes y una después del ciclo productivo. Los parámetros evaluados fueron: materia orgánica, contenido de humedad, pH, conductividad eléctrica (CE), capacidad de intercambio catiónico (CIC) y densidad aparente.

Para el análisis nutrimental se tomó la tercer hoja a partir de la yema apical, obteniendo de dos a tres hojas por replica de cada tratamiento, a los 64 días después del trasplante (ddt), cuando el cultivo presentó 75 % de botones florales. Para dicho análisis se utilizó la técnica de digestión húmeda propuesta por ^{Alcántar y Sandoval (1999)}, tomando 0.25 g de tejido foliar. Cada muestra se analizó con el kit para análisis de tejido vegetal (^{DR/2500; Hach company, Loveland, Colorado, USA}) bajo las especificaciones del fabricante (^{HACH, 2003}). Los elementos determinados fueron nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), hierro (Fe), cobre (Cu) y zinc (Zn).

Las lecturas de clorofila se realizaron en la tercer hoja a partir de la yema apical a los 154 ddt con el medidor SPAD 502 Plus® (modelo 2900P, Spectrum Technologies Inc., Plainfield, Illinois, USA); para lo cual se tomó en cuenta el valor de la media de tres puntos de la hoja por cada unidad experimental, y se reportaron en unidades SPAD, considerando los ajustes sugeridos por ^{Bruinsma (1963)} y ^{Krugh, Bichham, y Miles (1994)}.

Para el número y peso de frutos se hizo un conteo del total de frutos obtenidos en catorce cortes y se pesaron cada uno en una báscula Torrey® (modelo L-EQ series, Monterrey, México). Mientras que el rendimiento se calculó a partir del peso total (kg) de los frutos cosechados de cada tratamiento por metro cuadrado.

Resultados y discusión

El análisis de varianza realizado a los parámetros fisicoquímicos del suelo mostró un efecto significativo (P ≤ 0.05), con excepción del contenido de materia orgánica y densidad aparente (Cuadro 3). La humedad del suelo incrementó 9.6 y 8.6 % en T3 y T5, respectivamente, en relación con el testigo (T1). ^{Aguilar-Benítez et al. (2012)} manifestaron que el uso de vermicompost al 3 % tiene efecto sobre el déficit de humedad, logrando aumentar el rendimiento de frijol hasta en 50 %. Asimismo, ^{Gajalakshmi, Ramasamy, y Abbasi (2001)}, señalan que su uso, al incorporarse al suelo, aumenta la capacidad de retención de humedad. La combinación del té de vermicompost, extracto de compost y compost, incrementaron la materia orgánica del suelo, lo que favorece la retención de humedad debido a la formación de agregados (^{Murray-Núñez et al., 2011)}.

En todos los casos, el suelo presentó un pH medianamente alcalino; no obstante, T2, T4 y T5 resultaron altamente significativos (P ≤ 0.001), con aumento de hasta 4 % respecto del T1. El incremento observado del pH en el suelo, tras la aplicación de los tratamientos orgánicos, puede ser atribuido al contenido de cationes básicos (Ca, Mg y K) presentes en los materiales compostados (^{Orozco-Rodríguez & Muñoz-Hernández, 2012}). ^{Daza (2014)} demostró que, entre otras propiedades, la aplicación de compost mejora el pH del suelo. Caso similar al reportado por ^{Durán-Umaña y Henríquez- Henríquez (2010)}.

La CE del suelo presentó diferencia significativa (P ≤ 0.05), al aumentar tras la aplicación de los tratamientos. El compost, té de vermicompost y extracto de compost presentaron una CE alta (Cuadro 1). A pesar de ello ^{Hashemimajd, Mohamadi, & Jamaati-e-Somarin (2012)} mencionan que los niveles de CE de compost puede oscilar entre 0.1 y 10 dS·m-1. La CE de T5 aumentó 80.9 %, mientras que T3 incrementó 71 %, y no presentó diferencia significativa entre T1 y T2 (33.3 %). Finalmente, T4 aumentó en 28.5 % su CE respecto del testigo. No obstante a los incrementos de CE, el suelo presentó baja salinidad, de acuerdo con la clasificación de la NOM-021-RECNAT-2000.

La CIC mostró diferencia estadística (P ≤ 0.05) entre tratamientos, resultando favorecida tras la aplicación de los compuestos orgánicos. Los tratamientos T3 y T4 lograron un aumento de 2.5 y 3.4 % mayor al testigo (T1), respectivamente. ^{Arrigo, Jiménez, Palma, Benito, y Tortarolo (2005)} reportaron una respuesta similar al incorporar material orgánico al suelo. Mientras que ^{Félix-Herrán, Sañudo-Torres, Olalde-Portugal, Rojo- Martínez, y Martínez-Ruíz (2008)} mencionan que como resultado de la mineralización de los residuos compostados, al ser agregados al suelo, se incrementa la CIC previo a la aplicación de los tratamientos. En este sentido, ^{Escudey, Förster, y Galindo (2004)} afirman que al incrementar la materia orgánica del suelo se refleja un aumento en la CIC.

El análisis de contenido nutricional a los 102 ddt, mostró que T2 y T5 aumentaron el contenido de N foliar en 5.4 y 7.0 %, respecto del T1; sin embargo, no fueron diferentes estadísticamente (P ≤ 0.05). Cabe mencionar que estos valores caen dentro de los niveles de suficiencia (2.5 a 5 %) para el cultivo de tomate en etapa de floración. ^{Ochoa-Martínez et al. (2009)} mostraron resultados similares de la concentración de N foliar a los obtenidos en el presente estudio con el uso de té de compost. Por su parte, el P presentó valores semejantes entre T1, T2 y T4, siendo estadísticamente diferentes de T3 y T5, superando ligeramente los límites recomendados (0.35 a 0.9 %). No obstante, el resto de los tratamientos presentan concentración de P foliar suficiente para el desarrollo de las principales funciones fisiológicas.

Por otro lado, el contenido de K en hojas osciló entre 3.43 y 4.91 %, sin presentar diferencia significativa respecto del testigo. No obstante, T5 fue estadístcamente diferente al resto de los tratamientos, manteniéndose dentro de los rangos de suficiencia para tomate (2.5 - 5 %) (^{Benton, 2012}). Asimismo, las concentraciones de Ca presentaron comportamiento similar encontrándose diferencia significativa (P ≤ 0.05) con T5, superando ligeramente al límite máximo de Ca foliar recomendado (1.5 a 3 %). En la concentración de Mg se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05), pero todos los tratamientos se presentaron entre los valores ideales (0.15 a 1 % Mg), manteniendo desarrollo normal de la planta sin presencia de fisiopatías.

Los microelementos (Cu, Fe y Zn) presentaron diferencia significativa (P ≤ 0.05). El contenido de Fe y Zn en hoja, estuvieron fluctuando dentro del rango establecido para tomate (60 a 300 mg∙kg^-1 Fe y 20 a 250 mg∙kg^-1 Zn). En el caso de T2 superó en 25 % la concentración de Fe respecto del valor máximo según ^{Benton (2012)}; mientras que el Zn fue mayor en 20 % a los valores óptimos de suficiencia para tomate. Por otro lado, el Cu estuvo hasta 56 % por arriba en el resto de los tratamientos en comparación con el testigo (^{Benton, 2012}). Así pues, estos niveles de concentración, a pesar de ser altos, no presentaron síntomas de toxicidad o antagonismo en la etapa fenológica evaluada (Cuadro 4).

La incorporación de los tratamientos fue capaz de producir el mismo efecto que el equivalente de la fertilización convencional. Esta respuesta puede atribuirse a que el compost, así como el vermicompost, aumentan la disponibilidad de nutrientes en el suelo, debido a sus efectos sobre el pH y su estructura, volviéndolo más fértil (^{Olivares-Campos, Hernández- Rodríguez, Vences-Contreras, Jáquez-Balderrama, & Ojeda-Barrios, 2012}). ^{Brown y Cotton (2011)} comprobaron que el uso de compost tiene un efecto positivo sobre las propiedades del suelo. ^{Sarwar et al. (2008)} coinciden con los valores obtenidos en el presente trabajo, mostrando que los nutrientes de la planta se presentaron más disponibles en aquellas plantas tratadas con compost.

De igual manera, ^{Ahmed y Khan (2013)}, haciendo uso del vermicompost, lograron aumentar el rendimiento en tomate; por lo que sugieren que el uso de estas alternativas es una fuente potencial para la producción sustentable. Asimismo, ^{Tringovska y Dintcheva (2012)} han mostrado las bondades del vermicompost, pues atribuyen la respuesta de la planta a un cambio en las propiedades físicas y biológicas del suelo (^{Robledo, Grosso, Zoppolo, Lercari, & Etchebehere, 2010}).

Las lecturas de clorofila de los tratamientos de fuentes orgánicas (T2, T4 y T5) no resultaron diferentes estadísticamente (P ≤ 0.05) del testigo convencional (T1). ^{Degli-Esposti et al. (2003)} mencionan que lecturas mayores de 40 unidades SPAD se relacionan directamente con buen estado nutricional de la planta. Diversas investigaciones señalan que hay una alta correlación entre la concentración de N extractable de las hojas con las unidades clorofila medidas con el equipo SPAD (^{Rodríguez-Mendoza, Alcántar-González, Aguilar-Santelises, Etchevers-Barra, & Santizó-Rincón, 1998}; ^{Rezende-Fontes & de Araujo, 2006}). Esta contribución da sustento a los datos aquí presentados, donde a mayor concentración de N en las hojas, mayores son las unidades de clorofila. ^{Preciado-Rangel et al. (2011)} obtuvieron resultados muy similares al presente estudio, encontrando buena respuesta en los tratamientos orgánicos; por lo que se puede decir que representan una opción viable para ser empleados como fuentes de nutrientes para tomate.

En tanto a número de frutos y rendimiento del cultivo, no se encontraron diferencias significativas (P ≤ 0.05). El peso de frutos fue estadísticamente diferente (P ≤ 0.05) entre tratamientos, existiendo 10 % de diferencia entre T4 y T5. ^{Vega-Ronquillo, Rodríguez-Guzmán, de Cárdenas- López, Almaguer, y Serrano-González (2006)} lograron incrementar el rendimiento de pepino tras la aplicación de compost y humus de lombriz, y encontraron que los frutos de las plantas tratadas presentaron mayor peso. Por su parte, ^{Roblero-Ramírez, Nava-Pérez, Valenzuela- Quiñónez, Camach-Báez, y Rodríguez-Quiroz (2014)} mostraron un efecto similar al presente estudio en frutos de tomate, donde el uso de vermicompost influyó de manera importante sobre el número y peso de frutos. ^{Tejada, González, Hernández, y García (2008)} coinciden con lo aquí reportado, asegurando que la aplicación de lixiviados procedentes del vermicompostaje incrementa los rendimientos del cultivo de tomate.

El rendimiento se mantuvo sin cambios estadísticos (P ≤ 0.05) respecto del control. Estos resultados coinciden con ^{Ortega-Martínez et al. (2010)} quienes lograron mantener la producción de tomate con la aplicación de compost. Todo lo anterior indica que el uso de compost y extractos acuosos tiene un efecto sobre las propiedades fisicoquímicas del suelo. Estos cambios en el suelo se traducen en la disminución de lixiviación de nutrientes desde la matriz del suelo debido a la mayor retención hídrica y al aumento de la CIC (^{de Grazia, Tittonell, & Chiesa, 2004}).

Conclusiones

El compost de residuos de champiñón en su presentación sólida, así como los extractos acuosos, té de vermicompost y extracto de compost, mostraron potencial para servir como mejoradores de suelo; especialmente el compost y extracto de compost, que influyeron directamente para mejorar las características fisicoquímicas del suelo como la materia orgánica, la densidad aparente y la CIC del suelo. Además, lograron satisfacer los requerimientos nutricionales del cultivo en macro y micronutrientes, y por ende mantuvieron los rendimientos. En consecuencia, los residuos del cultivo de champiñón son una opción viable como fuente de materiales a compostar; por lo tanto, son una alternativa eficaz para ser utilizados como fuente de nutrientes para la producción de tomate y como mejorador de suelo. De esta manera, se trata de excluir en lo posible el empleo de agroquímicos haciendo mejor uso de los recursos renovables.