Introducción

El amaranto es uno de los múltiples cultivos domesticados y utilizados en México desde hace más de 4 000 años (^{Alejandre y Gómez, 1999}; ^{Alejandre et al., 2012}). También se cultiva en otros países por su gran diversidad genética y plasticidad fenotípica, que le permite adaptarse a condiciones desfavorable de temperatura y humedad en laderas (^{Soriano et al., 2015}). En la cultura azteca, el amaranto era conocido como “huautli”, el cual tuvo gran valor comercial, ya que se utilizaba como moneda de cambio debido a que fue uno de los tributos que 17 de las 20 provincias del imperio azteca daban a la “Gran Tenochtitlán” (^{Aguilar y Alatorre, 1978}).

La semilla y hoja del amaranto fueron utilizados en ceremonias religiosas (^{Sauer, 1950}), que aunado a la sustitución de los cultivos nativos por los introducidos del Viejo Mundo (que eran preferidos por los españoles), actuaron de manera conjunta para reducir el cultivo de amaranto de manera drástica (^{Becerra, 2000}). Afortunadamente el arraigo de las costumbres en los pueblos es muy dinámico, y el cultivo del amaranto se mantuvo hasta la fecha, aunque a pequeña escala, gracias al conocimiento y la acción de grupos de agricultores (^{Sauer, 1979}; ^{Becerra, 2000}). Es por ello, que los potenciales agrícola de los sistemas socioculturales y biológicos en el curso de la coevolución, están presentes en sus sistemas de conocimiento (^{Kallis y Norgard, 2010}).

Algunos estudios han revelado que antes de la llegada de los españoles, el amaranto se cultivaba en áreas productivas desde lo que ahora es el estado de Arizona en Estados Unidos de América hasta la zona central del altiplano mexicano (^{Bostid, 1984}). El conocimiento sobre el manejo del cultivo de amaranto, se concibió con base al método de prueba y error, y experimentando hasta lograr un equilibrio productivo, la conservación de la tierra y el uso cultural de los productos que de ella se obtienen (^{Abasolo, 2011}). El cultivo de amaranto le permite al agricultor obtener recursos económicos que aporten ingreso a la unidad de producción (^{Sánchez et al., 2015}). Aunque, la falta de organización de los productores para vender el grano, ha sido un aspecto vulnerable de la cadena, debido a que 80% de los productores decide vender a intermediarios, que fijan el precio en la cosecha, esto origina que disminuya o se incremente la oferta y la demanda (^{Ayala et al., 2014}).

El incremento de la superficie de amaranto en México está determinado por el valor de la producción, el rendimiento y el precio medio rural (SIAP, 2015), la diferencia de la media nacional y el estado con mayor superficie 54.55%. La relación con el crecimiento de la productividad, depende de la adopción de innovaciones tecnológicas, que son recomendadas según las características de la zona de producción (^{Estrada et al., 2006}). El amaranto se cultiva en condiciones de temporal, tolera la sequía y su rendimiento puede ser mayor o similar al de otros cultivos en igualdad de circunstancias, aparte de que es una alternativa de producción y consumo adecuada a regiones marginadas del país (^{Barrales et al., 2010}). El cultivo se desarrolla en pequeñas comunidades con escacez de agua y de tecnología para la producción y transformación en las regiones productoras del país (^{De la O et al., 2012}). Sin embargo, los productores no cuentan con un paquete tecnológico adecuado que les permita aumentar sus rendimientos (^{Ayala et al., 2014}).

Por otra parte, el cultivo se asocia pobremente a la disponibilidad de humedad y las necesidades de fertilizantes definidos por las características del suelo. Es conocido que el nitrógeno es el elemento más restrictivo en el crecimiento de un cultivo, en amaranto se menciona que a medida que el ambiente sea más favorable se deberá aplicar mayor cantidad de N (^{Schultz-Schaeffer et al., 1989}; ^{Ramírez et al., 2011}). Aunque, se sabe que estudios realizados en variedades de amaranto con niveles de 0 a 180 kg ha^-1 de N, el rendimiento se incrementó en 45% con la dosis más alta (^{Myers, 1998}). En otro estudio sobre fertilización en variedades de amaranto, lograron rendimientos más altos, asociado a las formulas 80-60-40 y 80-30-40 con 1 668.7 y 1 660.9 kg ha^-1, respectivamente, la variedad DGTA alcanzó el rendimiento de 1 78.2 kg ha^-1 con la densidad de 100 000 plantas ha^-1 (^{Ramírez et al., 2011}).

Entre los parámetros de producción de amaranto en México, el estado de Tlaxcala es el que registra la mayor superficie cosechada (2 491 ha) y la mayor producción (3 509.4 t), seguido por Puebla con 1 950 ha cosechadas y 2 188.7 t de amaranto (^{SIAP, 2014}). En el estado de Puebla, el municipio de Tochimilco produjo 1 097 t, lo cual representa 19.77% de la producción nacional y 50.12% de la producción estatal (^{SIAP, 2014}). No obstante, Tochimilco registra un rendimiento promedio de 1 t ha^-1, el cual dista del rendimiento alcanzado en municipios del Estado de México (1.95 t ha^-1) y de la media nacional (1.31 t ha^-1).

Por otra parte, debido a la incorporación de abono animal (estiércol) y residuos orgánicos, la fertilización química que realizan al cultivo de amaranto es mínima, ya que en la primera labor aplican un bulto de fosfato diamónico DAP (18-46-00) mezclado con dos bultos de urea (46-00-00), equivalente a una dosis de 55-25-00 kg de N-P-K por ha (^{Sánchez et al., 2015}). Sin embargo, las dosis de fertilización utilizadas en la región por los productores locales pueden variar al aplicar el fertilizante en primera y segunda labor adicionado a compost de lombriz, según el sistema de producción de amaranto. Por lo tanto, el objetivo de la investigación fue evaluar el efecto que tiene la fertilización orgánica-mineral en el rendimiento de grano y altura de planta de amaranto; además, determinar si existe correlación alguna entre la densidad de plantas y el rendimiento.

Materiales y métodos

Diseño experimental y tratamientos

Se utilizó un diseño experimental de bloques completamente al azar con cuatro repeticiones, el tamaño de la unidad experimental fue de cuatro surcos de 2 m de largo por 2.4 m de ancho (0.6 m entre surco) y la parcela útil fue los dos surcos centrales y eliminando una mata en ambos lados. Los tratamientos se obtuvieron por medio de la matriz Plan Puebla I (^{Turrent y Laird, 1975}).

Los factores y niveles de estudio fueron: nitrógeno a cuatro niveles 20, 40, 80 y 100 kg ha^-1; fósforo 0, 20, 40 y 60 kg ha^-1; compost comercial de lombriz a 4 niveles 500, 1000, 2000 y 3000 kg ha^-1, más 40 kg ha^-1 de potasio para los tratamientos de fertilización y un tratamiento testigo N-P-K (00-00-00) sin aplicación de composta como tratamientos adicionales. El número total de tratamientos fue de dieciséis (Cuadro 1). Las variables evaluadas, durante dos ciclos de cultivo (2014-2015) fueron rendimiento por m², rendimiento por planta y altura de planta. Al momento del corte de panoja también se contó el número de plantas por unidad experimental con la finalidad de evaluar si existe una correlación entre la densidad de plantas y el rendimiento.

Cuadro 1 Tratamientos evaluados. 

N= nitrógeno; P= fosforo; K= potasio; c= composta.

Resultados y discusión

Con los resultados estadísticos el modelo es correcto para explicar el efecto de la fertilización química-orgánica en la altura de planta, rendimiento por m² y rendimiento por planta del cultivo de amaranto (Cuadro 2), los cuales fueron significativos (p< 0.05), y altamente significativos (p< 0.01).

Cuadro 2 Cuadrados medio y nivel de probabilidad para las variables altura de planta, rendimiento por m² y rendimiento por planta en amaranto. 

^* = significativo en valor de Fc (α= 0.05); ^** = significativo en valor de Fc (α= 0.01)

El efecto por la fertilización orgánica-mineral en AP, RM² y RP, se observa en el Cuadro 3, en general la planta requiere de cantidades de N entre 20 a 80 kg ha^-1, de P entre 00 a 40 kg ha^-1 y de 1 a 3 t ha^-1 de compost de lombriz. Sin embargo, la mayor altura se logró de manera significativa (Tukey, p≤ 0.05), con la dosis de 40 kg ha^-1 de N y el nivel más bajo de fosforo y 1 t ha^-1 de compost de lombriz; al permanecer de manera constante el N y compost de lombriz (11, 1 y 3), se puede observar baja respuesta a fósforo. Resultados cercanos fueron encontrados por ^{Ramírez et al. (2011)}.

Cuadro 3 Efectos por la fertilización orgánica mineral en valores promedio de variables en el cultivo de amaranto (2014- 2015). 

N= nitrógeno; P= Fósforo; K= Potasio; c= composta; AP= altura de planta; RM² = rendimiento por metro cuadrado; RP= rendimiento por planta; CV= coeficiente de variación; DMS= diferencia mínima significativa.

Al analizar la variable RM² se encontraron diferencias altamente significativas (Tukey, p≤ 0.05). Se puede observar en el Cuadro 3, que el rendimiento por m² más alto, se obtiene en el tratamiento 5 con la dosis 80-20-00-1 kg ha^-1 y t ha^-1 de N-P-K y c, superando al resto de los tratamientos probados, el testigo fue el de más bajo valor (101.6 kg ha^-1). Se examinó de forma constante la dosis de fósforo y compost de lombriz, y variando el nivel de nitrógeno (9, 1, 5) para confirmar la dosis de N. De acuerdo con ^{Schultz-Schaeffer et al. (1989)}; ^{Ramírez et al. (2011)}, el N es limitante para el crecimiento del cultivo y a medida que el ambiente es favorable se deberá aplicar mayor dosis de N, y se incrementa el rendimiento de grano de amaranto, donde los rendimientos más altos se asocian a las fórmulas 80-60-40 y 80-30-40 de NPK.

El rendimiento por planta tuvo un comportamiento similar y fue significativo en el mismo tratamiento 5, mostrando efecto en 64.63 g de grano, igualmente superó al resto de los tratamientos y por encima del testigo con diferencia de 29.84 g. Sin embargo, es de importancia específica observar respuestas para la variable RP en el tratamiento 8 con la dosis 80-40-00-2 kg ha^-1 de N y 40 de fósforo con dos t ha^-1 de compost de lombriz (Cuadro 3). El RP se atribuye a la composta cuando se deja de manera constante el nivel de N y P, con una diferencia de 3.97 g. Resultados similares muestran ^{Ramírez et al. (2011)}; ^{Myers (1998)} para condiciones de temporal con fertilizante químico. De acuerdo con ^{Sánchez et al. (2015)}, el hecho de incorporar estiércol y residuos orgánicos disminuye la dosis de fertilización.

Respecto al CV de cada una de las variables estudiadas se observan que son menores para AP de 0.35, RM² de 14.48 y RP de 8.20 (Cuadro 3). Mientras que la DMS es de 0.23, 37.80 y 24.38, respectivamente.

La distribución de la AP con respecto a los distintos tratamientos evaluados en el análisis de varianza, expresaron diferencias estadísticamente significativas (Tukey, p≤ 0.05). Una apreciación más amplia sobre la respuesta a las dosis de N-P-K más compost se observa en la Figura 1. La dosis de fertilización 80-40-00 kg ha^-1 de N-P-K más tres toneladas de composta ha^-1 subestima el valor de 1.52 m en el TR 14.

Figura 1 Altura media de plantas de amaranto obtenidas con diferentes dosis de N-P-K y composta en los años 2014 y 2015. Las barras verticales representan el intervalo de confianza ± de la media de la prueba de Tukey (p≤ 0.05). 

Cuando el tratamiento 40-00-00 kg ha^-1 de N-P-K más una tonelada de composta ha^-1 sobreestimó el valor en altura de 1.83 m en el TR 11 (Figura 1), la planta necesito solo de 1 t ha^-1 de compost de lombriz para aumentar 0.31 m en altura, al bajar el nivel de N, P y compost de lombriz. Estos resultados contrastan con lo reportado por ^{Pospisil et al. (2006)}, quienes mencionan que la fertilización no tiene efecto significativo en la altura de planta de amaranto. Al realizar una prueba de correlación se encontró que a mayor número de plantas por unidad experimental, la altura de planta disminuye (Figura 2), que coincide con lo reportado por ^{Gimplinguer et al. (2008)}, quienes señalan que la altura de planta disminuye con el incremento en la densidad. Por el contrario, ^{Torres et al. (2006)}; ^{Ramírez et al. (2011)} encontraron que la altura de A. hypochondriacus se incrementa con la densidad de plantas.

Figura 2 Correlación entre número de plantas y altura de plantas de amaranto. La correlación es significativa al nivel 0.05, de acuerdo al coeficiente de Pearson. 

Se encontraron diferencias estadísticamente significativas (Tukey, p≤ 0.05) en rendimiento por m² y rendimiento por planta. Siendo la fórmula de fertilización 80-20-00 kg ha^-1 de N-P-K más una tonelada de composta ha^-1 con la que se obtuvo el mayor rendimiento de grano, en ambas variables (Figura 3 y 4). En relación a las dosis de N, estos resultados son similares a los reportados por ^{Ojo et al. (2007)} quienes mencionan que en condiciones de temporal las dosis de N óptimas deberán estar en el rango de entre 60 y 80 kg ha^-1. No obstante, ^{Myers (1998)} en un experimento realizado en Missouri, Estados Unidos de América evaluó dosis de 0 a 180 kg N ha^-1 y encontró mayor rendimiento con la dosis más alta. Por su parte, ^{Makus (1991)} evaluó dosis de 0, 60, 120 y 240 kg N ha^-1 y no encontró diferencias estadísticas en el rendimiento.

Figura 3 Rendimiento medio de amaranto obtenido en 1 m² con diferentes dosis de N-P-K y composta en los años 2014 y 2015. Las barras verticales representan el intervalo de confianza ± de la media de la prueba de Tukey (p≤ 0.05) 

Figura 4 Rendimiento promedio de amaranto por planta obtenido con diferentes dosis de N-P-K y composta en los años 2014 y 2015. Las barras verticales representan el intervalo de confianza ± de la media de la prueba de Tukey (p≤ 0.05). 

El mayor rendimiento obtenido por m² (201.81 g), con la dosis 80-20-00 kg de N-P-K ha^-1 más una tonelada de composta ha^-1, es equivalente a 2 018.1 kg ha^-1, el cual es considerablemente mayor al rendimiento promedio de 1 000 kg ha^-1 reportado en el municipio (^{SIAP, 2014}), al rendimiento de 1 016 kg ha^-1 obtenido con el tratamiento testigo y al rendimiento de 1 668.73 kg ha^-1, obtenido con dosis de 80-60-40 en localidades de San Miguel del Milagro, Tlaxcala y Montecillo, Estado de México (^{Ramírez et al., 2011}).

Se observó una correlación negativa entre el número de plantas y el rendimiento por planta (Figura 5); lo cual significa que un mayor número de plantas no es determinante en el rendimiento por planta. Esto concuerda con lo mencionado por ^{Ramírez et al. (2011)} quienes reportaron que a menor número de plantas ha^-1 mayor rendimiento de semilla de amaranto. Lo anterior indica, que el rendimiento medio de grano y rendimiento de grano por planta fue afectado por la altura (Cuadro 3) y el número de plantas de modo negativo (Figura 2 y 3), según la dosis de fertilización orgánica-mineral utilizada (Cuadro 3) que requirió el cultivo de amaranto durante los dos años de estudio.

Figura 5 Correlación entre número de plantas y rendimiento de amaranto por planta. La correlación es significativa al nivel 0.05, de acuerdo al coeficiente de Pearson 

De acuerdo con ^{López et al. (1996)} en el caso de trigo, incrementos de N fertilizante por un periodo de tres años, disminuyó significativamente el promedio del peso de grano, debido a dos años secos y por otros factores presentes en el ambiente y suelo. No obstante, ^{Díaz et al. (2004)}; ^{Torres et al. (2006)}; ^{Arellano y Galicia (2007)} encontraron que a mayor densidad de plantas, mayor fue el rendimiento de grano, además, estudiaron el N y la variedad.

Parece ser, que la tendencia hacia más rendimiento de grano y el número de plantas, sugiere el uso de nuevas variedades que considere el tamaño del tallo, el número de planta con espiga y la densidad de plantas. Sin embargo, algunos de estos factores no parecen estar asociados con el aumento del rendimiento (^{Wang et al., 2002}). Esta parte, concuerda con los resultados obtenidos en su estudio por ^{Henderson et al. (2000)} que señalan, la densidad de plantas no tiene un efecto significativo en el rendimiento de grano de amaranto. No obstante, los rendimientos se podrán incrementar con la fertilización orgánica-mineral en la región de amaranto y un buen manejo de las condiciones del suelo.

Conclusiones

Con la fórmula de fertilización orgánica-mineral 80-20-00 kg ha^-1 de N-P-K más una tonelada de composta ha^-1 es posible incrementar significativamente el rendimiento de grano de amaranto localmente. No obstante, la alta correlación negativa encontrada entre el número de plantas y el rendimiento, sugiere ensayos con niveles en la densidad de plantas, según las características propias del sistema tradicional de siembra directa 3 y 5 plantas por mata, que explica densidades de plantas mayor (150 000 y 200 000 plantas ha^-1) a las reportadas por otros investigadores (100 000 plantas ha^-1).

Estos resultados muestran que para lograr mejorar los rendimientos de los productores se requiere precisar la dosis, y la densidad de plantas en otras condiciones de manejo del suelo en la región de estudio; y fertilización orgánica-mineral adecuada en la zona de raíces del amaranto. A pesar de los resultados obtenidos, resulta importante ensayar diferentes productos orgánicos en condiciones similares o en otros suelos de la región.