![Extracción nutrimental en lisianthus (Eustoma grandiflorum [Raf.] Shinn) cv. Mariachi Pink](/img/pt/prev.gif)
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Introducción
El cilantro (Coriandrum sativum L.) es una planta aromática anual de alto consumo mundial de follaje y semilla, y es la India el principal productor, consumidor y exportador. En el Continente Americano también se cultiva y consume, donde México participa con una superficie cosechada de 5 502 ha distribuidas en los de estados de Puebla, Baja California, Sonora, Tlaxcala y Zacatecas, principalmente (Lubbe y Verpoorte, 2011; Nadeem et al., 2013; SIAP, 2014); en tanto que Estados Unidos es uno de los principales importadores (Arizio y Curioni, 2011). De la demanda mundial de plantas aromáticas, en particular el cilantro, continúa en aumento como el registrado durante el quinquenio 2005-2009 a una tasa 7% anual promedio en términos de valor (Arizio y Curioni, 2011).
Las hojas, tallos y frutos se usan enteros o molidos como saborizante y especia, o las hojas pueden consumirse en fresco (Carrubba, 2009). También, por el contenido de aceite esencial en hojas y semillas es utilizado en la industria alimenticia, perfumera, tabaquera y cosmética; por sus propiedades alelopáticas es relevante en el área medicinal (Parthasarathy y Zachariah, 2008; Sahib et al., 2013).
En la producción, la nutrición es uno de los factores más relevantes en el rendimiento y calidad de producto, y en el caso de las plantas aromáticas puede influir en la cantidad de aceite esencial (Srivastava et al., 2002), pero también es la fertilización uno de los rubros que puede generar alto costo de producción, debido a la cultura del uso excesivo de los mismos y también debido a la alta variabilidad climática (Mendoza-Pérez et al., 2015), lo que puede conducir a una baja rentabilidad. Información sobre el manejo de la fertilización de plantas aromáticas tal como el cilantro es escasa, y los estudios existentes se han enfocado principalmente al estudio del efecto del N (Ram et al., 2006; González-García et al., 2009).
Los cultivos hortícolas difieren ampliamente en el patrón de absorción nutrimental a través de su ciclo de crecimiento (Bugarín et al., 2011). Por lo anterior, es importante obtener la curva de extracción nutrimental de cada cultivo, ya que forma parte de los estudios de la demanda nutrimental, y permite el conocimiento de la cantidad de nutrimentos que la planta utiliza en cada etapa fenológica, por lo que es necesario el muestreo secuencial representativo durante del ciclo de vida de la planta (Castro et al., 2004). Para la generación de la curva de extracción se han adoptado técnicas de suministro de nutrientes que permiten un buen control de la disponibilidad de los mismos, tal como el cultivo sin suelo (Tagliavini et al., 2005), esto implica el empleo de soluciones nutritivas con diferente potencial osmótico (diferente disponibilidad o concentración de los elementos nutritivos), y poder determinar con ello la mejor expresión del rendimiento de un cultivo (Castro et al., 2004).
Lo anterior, sirve de base para establecer programas de fertilización con el fin de maximizar la eficiencia de ésta durante su cultivo (Azofeifa y Moreira, 2005), además de reducir el impacto ambiental negativo por pérdidas de nutrimentos de los sistemas de cultivo. Por lo anterior, la presente investigación se planteó con la finalidad de analizar el efecto de cuatro potenciales osmóticos de la solución nutritiva en la acumulación de materia fresca y seca, y extracción nutrimental de N, P y K en plantas de cilantro ‘Pakistan’ durante su crecimiento hasta floración, para lo cual se utilizó el sistema hidropónico con sustrato inerte (tezontle) y riego por goteo, esto de acuerdo a Sánchez (2004).
Materiales y métodos
La presente investigación se llevó a cabo en la Unidad Académica de Agricultura de la Universidad Autónoma de Nayarit, en un invernadero unimodular con cubierta de plástico y paredes de malla antiafidos. La hu medad relativa promedio fue de 65%, la temperatura mínima y máxima promedios fueron de 22 y 34 °C, respectivamente y una radiación fotosintéticamente activa prome dio de 328 μmol m-2 s-1.
El 20 de octubre de 2013 se colocaron tres semillas de cilantro ‘Pakistan’ de igual tamaño en cada cavidad de un almácigo de poliestireno de 200 cavidades, el cual contenía la mezcla de turba canadiense más vermicu lita en proporción 4:1, v/v. La germinación ocurrió al sexto día después de la siembra (dds). El riego se realizó una vez al día con solución nutritiva formulada por Steiner (1984) con un potencial osmótico de 0.018 MPa. A los 35 dds, se llevó a cabo el trasplante en bolsas de polietileno negro de 20*25 cm. El sustrato utilizado fue tezontle rojo, con tamaño de partícula entre 1 a 10 mm de diámetro. Las bolsas se acomodaron en doble hilera, a una distancia de 20 cm entre plantas y 60 cm entre pasillos. Después del trasplante se inició la aplicación de las soluciones nutritivas con potencial osmótico de 0.018, 0.036, 0.054 y 0.072 MPa. El riego fue por goteo y se aplicó 25 mL por bolsa por día desde el trasplante hasta los 10 ddt, después 50 mL hasta los 20 ddt, y 100 mL de los 21 hasta los 60 ddt, distribuidos de uno a cuatro riegos, y un gasto de 25 mL por riego. A partir de los 61 ddt se aplicó 200 mL distribuidos en cuatro riegos con un gasto de 50 mL por riego, y considerando una fracción media de lixiviación de 20%.
Las soluciones nutritivas utilizadas fueron preparadas con Ca(NO3)2 4H2O, KNO3, MgSO4 7H2O, KH2PO4, K2SO4, HNO3 y micronutrimentos (Cuadro 1). Para los micronutrimentos se preparó una solución madre con: 2.8 g L-1 de H3BO3, 2.2 g L-1 de MnSO4 4H2O, 0.4 g L-1 de ZnSO4 7H2O, 0.08 g L-1 de CuSO4 5H2O, 0.1 g L-1 de Na2MoO4 y 3 mg L-1 de Fe-EDTA. De esta solución se utilizó 1 mL por litro de solución nutritiva, en el cálculo del requerimiento de fertilizantes se consideró el análisis de agua muy importante para obtener el potencial osmótico indicado en cada solución nutritiva.
Ψs= potencial osmótico; CE= conductividad eléctrica.
Cuadro 1 Concentración de nutrimentos en las soluciones nutritivas empleadas.
El pH de las soluciones se ajustó a 5.5. A los 10 días después del trasplante (ddt) se realizó una aplicación de Captan® a razón de 0.5 g L-1. La unidad experimental consistió de una bolsa, cada una con tres plantas al momento del trasplante, y se utilizó el diseño completamente al azar con 30 repeticiones para las variables de crecimiento, y cinco repeticiones para las determinaciones nutrimentales.
Se realizaron muestreos cada 10 días a partir del trasplante para las variables de crecimiento, y cada 20 días para el contenido nutrimental. Se midió la altura de la planta; para la materia fresca se cortó la planta a nivel del sustrato y se pesó en una balanza electrónica Torrey® modelo L-EQ (± 1g de precisión) después se secó en una estufa con circulación de aire caliente Blue M® modelo SW-17TA a 60 °C por 72 h (hasta peso constante). La materia seca se pesó con una balanza analítica Precisa® modelo BJ 1200C (± 0.001 g de precisión). Las lecturas SPAD se tomaron con el SPAD 502 Minolta LTD en las hojas con el tamaño representativo de cada las plantas en cada bolsa (hojas recientemente maduras).
Para la determinación de nutrimentos las hojas recientemente maduras se lavaron con agua destilada, se secaron y molieron. Se determinó N total por el método micro Kjeldahl (Alcántar-González y Sandoval-Villa, 1999). P se midió con el método de amarillo vanadato molibdato mediante un espectrofotómetro UV-Visible Thermo Fisher Scientific modelo GenesysTM20®, mientras que la concentración de K se determinó en un flamómetro Sherwood modelo 410® (Cambrige, UK). Se aplicó el análisis de varianza y comparación de me días (Tukey, p≤ 0.05) con el programa SAS (SAS, 1999). Mediante regresión se obtuvieron los modelos de acumulación de N, P y K; posteriormente, se generaron las curvas de extracción nutrimental.
Resultados y discusión
Variables de crecimiento
Para el consumidor una característica importante del cilantro en fresco es la longitud o la altura del follaje, la cual dependerá del mercado destino. Para la exportación de cilantro el Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA, 2007) señala que la longitud del mazo debe ser mayor a 17 cm, más no señala un valor máximo. En México, la altura aproximada del cilantro en los supermercados es de 20 cm, y en los mercados sobre ruedas se puede encontrar hasta de 30 a 35 cm en promedio, el cual es más común de consumir. De acuerdo al Cuadro 2, hasta los 20 ddt las plantas de cilantro alcanzaron la altura aproximada de 19 cm, donde las plantas irrigadas con las soluciones con potencial osmótico igual o mayor de 0.036 MPa presentaron 13% mayor altura en relación a aquellas irrigadas con la solución con un potencial osmótico de 0.018 MPa. La altura de la planta de 30 cm se alcanzó a los 30 ddt con las soluciones con potencial osmótico igual o mayor de 0.054 Mpa; no obstante, la altura continuó en aumentó a través hasta los 90 ddt. La altura alcanzada tanto a los 20 como 30 ddt fue suficiente para cumplir con el requisito de longitud de mazo arriba señalado.
*= Medias con la misma letra en columna, son estadísticamente iguales; Ψs= potencial osmótico.
Cuadro 2 Altura de la planta (cm) de Coriandrum sativum ‘Pakistan’, en función del potencial osmótico de la solución nutritiva.
La materia fresca y la materia seca que se obtuvieron con las soluciones con potencial osmótico igual o mayor a 0.054 MPa fue 30 a 50% mayor en relación a la obtenida con las soluciones con potencial osmótico de 0.018 MPa y 0.036, esto desde los 10 ddt (Cuadro 3). También, se observó que los tratamientos se diferenciaron estadísticamente en mayor grado a partir de los 40 ddt hasta que se registró el inicio de la floración a los 70 ddt.
*= Medias con la misma letra dentro de columna, son estadísticamente iguales; Ψs = potencial osmótico.
Cuadro 3 Materia fresca, seca y lecturas SPAD en Coriandrum sativum ‘Pakistan’ cultivado con diferentes potenciales osmóticos de la solución nutritiva.
El mayor peso de la materia fresca y seca de las plantas irrigadas con los potenciales osmóticos de 0.054 y 0.072 MPa se atribuyeron a una mayor altura de planta y mayor cantidad de follaje hasta los 70 ddt, ya que se generó correlación positiva entre la altura de planta y la materia fresca (r= 0.688; p≤ 0.01), entre la altura de planta y materia seca (r= 0.6443; p= 0.02), y entre materia fresca y materia fresca (r= 0.8464; p≤ 0.05). En tanto que para los 90 ddt, el peso de la materia fresca y seca pudo deberse también al peso de las inflorescencias.
Estudios sobre niveles del potencial osmótico de la solución nutritiva y su relación con el crecimiento de plantas aromáticas son pocos. Al respecto, Carrasco et al. (2007) reportaron mayor crecimiento y mayor producción de materia fresca de la parte aérea de albahaca (Ocimum basilicum L.) con 0.054 MPa de potencial osmótico de la solución nutritiva en comparación con 0.108 y 0.162 MPa. Lo anterior, guarda similitud con la presente investigación donde la mayor producción de materia fresca y seca se obtuvo con 0.054 y 0.072 MPa. Por su parte, Calderón et al. (2011) evidenciaron un incremento en el peso de la materia seca de orégano (Origanum vulgare L.) a mayor concentración nutrimental de la solución nutritiva de Hoagland y Arnon, donde el potencial osmótico fue de 0.054 hasta 0.072 MPa. Por su parte, Mollafilabi y Hosseini (2013), reportaron incremento de la materia seca aérea y la altura de planta de caléndula (Calendula officinalis L.) con 60 kg ha-1 de N en comparación a 30 y 90 kg ha-1. Lo mismo ocurrió con la materia fresca y seca de cultivo de menta (Mentha arvensis L.) al variar la concentración de N (Kiran y Patra, 2003).
La cantidad de materia seca, así como el tiempo para obtenerla, dependen de diversos factores, además del nutrimental. Donega et al. (2013) reportan que la producción de materia seca de la parte aérea fue diferente entre genotipos de Coriandrum cultivados en invernadero. Por lo que los resultados que se obtuvieron en el presente trabajo pueden variar con respecto a otros estudios.
Los resultados del Cuadro 2 y 3 indican que se puede utilizar la solución Steiner con potencial osmótico de 0.036 MPa desde el inicio del crecimiento de la plántula de cilantro ‘Pakistan’, y una vez alcanzada la altura cercana a 20 cm se debe aplicar la solución con potencial osmótico a 0.054 MPa para la obtención de 30 cm de altura para consumo en fresco. Si el interés es la producción de semilla se recomienda la solución con potencial osmótico 0.072 MPa o mayor a este, dado que a 90 ddt se registró la mayor materia en este tratamiento.
En referencia a las lecturas SPAD a 10 ddt las soluciones con potencial osmótico igual o mayor a 0.036 MPa fueron iguales entre sí, y diferentes en relación con las obtenidas con 0.018 Mpa (Cuadro 3). Conforme pasó el tiempo las lecturas SPAD obtenidas con las soluciones con potencial osmótico igual o mayor de 0.054 Mpa, se diferenciaron de las obtenidas con las soluciones con potencial osmótico de 0.018 y 0.036 MPa, al igual que la solución a 0.036 MPa fue diferente de la solución a 0.018 MPa. Esto es congruente con lo reportado por Calderón et al. (2011), quienes señalan un incremento gradual de las lecturas SPAD en hojas de orégano conforme la concentración del N, dado el incremento en el potencial osmótico en la solución nutritiva utilizada con 0.018 a 0.072 MPa.
Concentración nutrimental
La concentración de N fue afectada por los tratamientos (Cuadro 4). A los 10 ddt, las plantas tratadas con la solución con potencial osmótico igual o mayor a 0.036 MPa mostraron entre sí igual concentración de N, más fueron superiores en un 34 % en referencia a las plantas irrigadas con solución nutritiva con 0.018 MPa.
*= Medias con la misma letra son estadísticamente iguales; Ψs= potencial osmótico.
Cuadro 4 Concentración (%) de N, P y K en Coriandrum sativum ‘Pakistan’ en función del potencial osmótico de la solución nutritiva.
A mayor edad de la planta, se distinguieron las plantas irrigadas con las soluciones con potencial osmótico igual o mayor a 0.054 MPa, con 15% mayor concentración, aproximadamente, respecto de las demás soluciones. En relación a esto, Ramírez et al. (2003) observaron en el cultivo de apio (Apium graveolens L.) mayor concentración de N en el tejido foliar, a mayor cantidad de N aplicado. Esto también fue observado en el cultivo de papa (Badr et al., 2011). Por otra parte, hay estudios en cultivo de maíz y café donde se ha relacionado la concentración de N en el tejido de la planta, con las dosis de N aplicado y las lectura SPAD (Torres et al., 2005; González et al., 2009).
En la presente investigación las lecturas SPAD mantuvieron correlación positiva con la concentración de N (r= 0.6825; p≤ 0.01). También, se encontró correlación entre la materia fresca y materia seca (r= 0.846; p≤ 0.005), entre materia fresa y seca con la altura de la planta (r= 0.666; p≤ 0.01), y entre la altura de la planta con la concentración de N (r = 0.788; p≤ 0.05). Lo anterior concuerda con Daneshian y Ghaemmaghami (2012), quienes indican que el crecimiento de las hierbas aromáticas mantiene alta correlación con la aplicación de N.
En tanto, las lecturas SPAD guardaron correlación positiva con materia fresca (r= 0.5377; p≤ 0.07), materia seca (r= 0.772; p≤ 0.03) y altura de la planta (r= 0.5723; p≤ 0.05). En relación a P (Cuadro 4), las plantas irrigadas con soluciones cuyo potencial fue igual o mayor a 0.036 MPa mantuvieron la más alta concentración, 21% aproximadamente, esto a los 30 y 50 ddt; sin embargo, en muestreos a los 70 y 90 ddt, la concentración fue mayor sólo en las plantas tratadas con la solución de 0.072 MPa de potencial osmótico. Entre los potenciales osmóticos 0.018 y 0.036 MPa no se observaron diferencias. En estudio realizado por Moreira et al. (2005), se mostró el incremento en la concentración de P en el tejido foliar de caléndula por el incremento de la concentración de P en solución.
En cuanto a K, las plantas irrigadas con las soluciones con potencial osmótico igual o mayor a 0.054 MPa expresaron la mayor concentración (10 a 22%) desde 10 hasta 90 ddt, tendencia similar a la que presentó N (Cuadro 4). Estudios del efecto de la variación del potencial osmótico de la solución nutritiva sobre el contenido de K en plantas aromáticas es escaso; no obstante, se ha observado en otros cultivos como en tomate (Licopersicum esculentum L.). Al respecto, Cruz et al. (2012), encontraron incremento de la concentración de K en el follaje de tomate con la solución de Steiner con 0.036 MPa, sin diferencia de esta con respecto al potencial osmótico de 0.054 y 0.072 MPa. Hernández et al. (2009), evaluaron las relaciones1:1.5, 1:2, 1:2.5 y 1:3 de N:K en el cultivo de tomate, y detectaron incremento significativo del K foliar cuando la relación N:K cambio de 1:1.5 a 1:2, mientras a mayor proporción de K no encontraron diferencia.
Extracción de N, P y K
Con lo anterior y considerando la altura comercial de 30 cm; es decir, los datos generados a 30 ddt, se calculó la absorción, el índice y modelo de extracción nutrimental de N, P y K (Cuadro 5). El índice de extracción nutrimental requerido para producir una tonelada de producto, es necesario para diseñar programas de fertilización en campo abierto, ya que junto con el valor de rendimiento esperado es posible calcular la demanda nutrimental del cultivo (Castro et al., 2004). El orden de extracción nutrimental acumulada en cilantro a través del tiempo fue K>N>P (Figura 1), que coincide con lo reportado por Donega et al. (2013).
IEN= índice de extracción nutrimental.
Cuadro 5 Absorción, índice y modelo de extracción de N, P y K en Coriandrum sativum ‘Pakistan’ para obtener la altura comercial de 30 cm (30 ddt).
Figura 1 Curvas de extracción nutrimental de N, P y K de Coriandrum sativum ‘Pakistan’ irrigado con solución nutritiva con potencial osmótico 0.054 MPa desde 10 ddt hasta floración.
Las funciones matemáticas para las curvas de extracción de N, P y K se muestran en el Cuadro 5, donde se puede observar que tanto el coeficiente de determinación y la significancia fueron aceptables. La variable “x” representa el potencial osmótico de la solución nutritiva, por lo que en el caso del P se obtuvo que por el incremento en una unidad del potencial osmótico de la solución nutritiva el aumento de P en el tejido foliar es de 0.623 g kg-1 de materia seca; mientras que para K el incremento es de 3.43 g kg-1 de materia seca.
Para el caso de N se obtuvo una expresión que indicó un incremento en la concentración de N en el tejido foliar por incremento en una unidad del potencial osmótico, cuyo valor mínimo fue de 4.22 g kg-1 con 0.054 MPa, más con 0.072 MPa la concentración de N disminuyó. Lo anterior, es de importancia ya que la concentración de nutrimento en el tejido foliar se relaciona con el rendimiento de materia fresca y seca. Por lo tanto, la obtención de índices de extracción nutrimental y las curvas de extracción nutrimental del cultivo de cilantro permitirán diseñar de forma más adecuada programas de fertilización en campo abierto.
Fue notorio que la absorción de N, P y K fue baja hasta los primeros 30 ddt (Figura 1). Al respecto, Ramírez et al. (2003), señalaron que el apio, mostró baja absorción de N durante la primera mitad del ciclo de desarrollo, aproximadamente a 42 ddt, lo que guarda relación con el cultivo de cilantro de la presente investigación hasta 30 ddt. Después a 50 ddt tanto el N, P y K se absorbieron en promedio hasta 63% del total y el 84% a 70 ddt, lo cual coincidió con el inicio de la floración del cilantro.
Conclusiones
Para obtener la altura comercial de 30 cm y buen rendimiento de materia fresca en Coriandrun sativum L. ‘Pakistan’ cultivado en sistema hidropónico y en condiciones de invernadero, se debe aplicar durante los primeros 30 días después del trasplante la solución nutritiva con potencial osmótico de 0.054 MPa; también aplicar la misma solución posterior a los 30 días de trasplante hasta los 50 ddt, ya que para producción de flores o en su caso de semillas se deben estudiar soluciones nutritivas con mayor potencial osmótico.
Con el potencial osmótico de 0.054 y 0.072 MPa de la solución nutritiva se obtuvo la mayor concentración de N y P foliar desde los 10 días después de trasplante hasta floración; en tanto la mayor concentración de P se alcanzó con 0.036 MPa hasta los 50 días después de trasplante, después al inició de la floración la mayor concentración fue con 0.072 MPa.
La extracción acumulada y orden nutrimental fue 5.38, 4.74, y 0.69 kg t-1 de K, N y P, respectivamente; mientras la extracción acumulada de los nutrimentos N, P y K se incrementó a través del ciclo de crecimiento de la planta de cilantro ‘Pakistan’.
