Análisis foliar previo a la fertilización

El primer análisis foliar (Cuadro 1) se realizó durante el mes de julio y mostró deficiencias en N, K, Ca, Mg y Zn, de acuerdo con los intervalos propuestos por ^{Osorio (2012)}. Por su parte, el P, B, Mo y Mn se ubican en el intervalo de suficiencia, pero el Fe y Cu excedieron las concentraciones recomendadas, lo cual es normal en suelos con pH ácido, donde las concentraciones de Al, Fe, S y Mn en hojas suelen ser elevadas (^{Bernal-Forero y Almanza-Merchan, 2016}).

Desviación del óptimo porcentual (DOP)

A continuación, se muestra el DOP del primer análisis foliar (Cuadro 2), donde se aprecia que, en la mayoría de los sistemas, los nutrimentos deficientes son Ca, N, B, K, P, Mg y Mn, siendo el primero el de mayor escasez, mientras que el Fe fue el único elemento que no tuvo deficiencia en todos los sistemas.

Índice de balance de Kenworthy (IBK)

Para realizar el cálculo del índice de balance de Kenworthy se tomaron como referencia los valores reportados por ^{Fonseca et al. (2018)}, a partir de los cuales se obtuvieron los resultados presentados en el (Cuadro 3), donde se comparan los datos del análisis inicial.

Ambas metodologías de interpretación de análisis foliar coinciden en que los elementos más deficientes en el cultivo son Ca, N, B, K y Mg, mientras que Fe y Cu llegan a niveles de exceso, lo que podría provocar problemas en el cultivo por toxicidad (^{López-García et al., 2016}).

Análisis foliar posterior a la fertilización

El segundo análisis foliar se llevó a cabo durante el mes de noviembre, en él se refleja una diferencia en la concentración de N en los sistemas IV, EG y EP superior para los tratamientos 2 y 3, demostrando la efectividad de la fertilización foliar y al suelo. En el Cuadro 4 se muestra el resultado del análisis foliar.

El P y K tuvieron una ligera respuesta a los tratamientos, no obstante, en los sistemas EP y JP se puede notar un pequeño incremento en la concentración de dichos nutrientes. Por otro lado, Ca y Mg tuvieron respuesta positiva a los tratamientos 2 y 3, con excepción del sistema EG, que tuvo un valor bajo.

En el caso de los microelementos, Fe, Zn, Mn y Cu mostraron una respuesta positiva a la fertilización foliar, pero en el tratamiento 3 los valores disminuyeron, sin embargo, de acuerdo con lo reportado por ^{Fonseca et al. (2018)}, los valores alcanzan niveles que pueden provocar toxicidad en el cultivo, por lo que, al disminuir su concentración en las plantas, se obtiene un mejor balance nutrimental.

En la Figura 1 y Figura 2 se observa que tanto K como B tuvieron un incremento considerable, mientras que las concentraciones de P, Fe, Zn y Cu disminuyeron ligeramente, lo cual representa un beneficio para el cultivo, pues Fe superaba las concentraciones recomendadas en la literatura (^{Osorio, 2012}). De igual manera, se observa un incremento en las concentraciones de Ca y Mg, elementos cuya disponibilidad es limitada en suelos con pH ácido.

Figura 1 Concentraciones promedio de nutrientes en el sistema EP antes y después de fertilizar.  

Figura 2 Concentraciones promedio de micronutrientes en el sistema EP antes y después de fertilizar. 

En la Figura 3 y Figura 4 se observa que las concentraciones de K, Ca y Mn presentaron una respuesta positiva a la fertilización, pues se incrementaron considerablemente, mientras que N, Fe, P, Mg, Zn y Cu no modificaron sus concentraciones de manera considerable, como refiere ^{Rodríguez et al. (2014)}.

Figura 3 Concentraciones de macronutrientes en el sistema IV antes y después de fertilizar. 

Figura 4 Concentraciones de micronutrientes en el sistema IV antes y después de fertilizar. 

En el sistema JP (Figura 5 y Figura 6) los elementos K, Mn y B tuvieron un marcado incremento en respuesta a la fertilización. El Fe redujo su concentración de toxicidad a niveles normales, mientras que los demás elementos no tuvieron una respuesta tan marcada.

Figura 5 Concentraciones de macronutrientes en el sistema JP antes y después de fertilizar. 

Figura 6 Concentraciones de micronutrientes en el sistema JP antes y después de fertilizar. 

En el sistema EG (Figura 7 y Figura 8) se elevaron las concentraciones de nutrientes que, previo a la fertilización, se encontraban en condiciones de deficiencia (K, Ca, Mn y B), mientras que el Fe se redujo de manera considerable. De igual manera, el P se redujo, debido a que el cultivo presentaba concentraciones muy elevadas del mismo, así lo demuestran investigaciones como las realizadas por ^{Wintgens (2004a)}.

Figura 7 Concentraciones de macronutrientes en el sistema EG antes y después de fertilizar. 

Figura 8 Concentraciones de micronutrientes en el sistema EG antes y después de fertilizar. 

Desviación del óptimo porcentual (DOP)

En el análisis foliar posterior a la aplicación de fertilizantes, el DOP muestra un importante incremento en los niveles de Ca, B y K, se observa en el Cuadro 5 elevando los primeros dos a niveles aceptables para la planta, mientras que Zn, Fe, N y Cu permanecen en concentraciones por debajo del óptimo propuesto por ^{Fonseca et al. (2018)}; ^{INIFAP (2013)}.

Índice de balance de Kenworthy (IBK)

El IBK muestra un incremento en las concentraciones de Ca en IV, EG y JP, mientras que N, K, B y Mn incrementaron en todos los sistemas, llegando los tres últimos a niveles excedentes. Por otra parte, Mg se mantuvo en concentraciones normales y Fe, Cu, P y Zn disminuyeron (Cuadro 6).

Ambas metodologías de interpretación de análisis muestran que los niveles de N, P, K, Ca, Mg y Mn se elevaron, mientras las concentraciones de Fe, Cu y Zn disminuyeron a niveles aceptables, demostrando que el manejo propuesto mejora el balance nutrimental del cultivo de café (Figura 9).

Figura 9 Comparación de plantas de café, a la izquierda el tratamiento 3 en el sistema JP, a la derecha una planta bajo el manejo del productor. 

Análisis estadístico

Los datos obtenidos a partir de los análisis foliares se procesaron con ayuda del software R (ver. 3.6.1) para obtener el Anova (resumido mediante el p-value) y comparación de medias con Tukey y Duncan. En el Cuadro 7 se muestran los resultados del ANOVA por sistema agroforestal para cada elemento, representado por el p-value. En los casos donde se rechaza la Ho, se muestra también la comparación de medias con prueba de Tukey y de Duncan, para señalar el tratamiento que tuvo una diferencia significativa. Los sistemas IV y EG no demostraron diferencia significativa a pesar de haber cambiado las concentraciones nutrimentales después de la fertilización (^{Pérez y Argueta, 2011}).

Nodulación

En los sistemas EP, IV, se observó nodulación, pero al realizar cortes a los nódulos, se pudo apreciar que estos carecían de leghemoglobina (color rosa a rojo) o se encontraba en concentraciones muy bajas. En el sistema EG se observó nodulación muy escasa, posiblemente debido a la edad del arbolado, pH y carencia de activadores para la nodulación (Co, Mo, Fe).

En los nódulos de EP, la bacteria pudo reconocerse fácilmente en imágenes de microscopio electrónico de barrido (Figura 10), mientras que en IV y EG fue más complicado (Figura 11), quizá debido a la baja presencia de leghemoglobina. Sin embargo, la cuantificación del porcentaje de cada nutriente mediante la respuesta espectral demuestra altos niveles de Mo.

Figura 10 Imagen de microscopio electrónico de barrido en un nódulo de EP. A la izquierda, la imagen completa, a la derecha, un acercamiento a la zona donde se identificó el bacteroide. 

Figura 11 Imágenes de microscopio electrónico de barrido en nódulos de IV (izquierda) y EG (derecha). 

En los tres nódulos analizados (Cuadro 8), ya que dicho elemento promueve la inserción de electrones en el N₂ y el movimiento de este elemento dentro de la planta, elevando el rendimiento de cultivos como el frijol (^{Olivé, 2009}; ^{Ocaña-Reyes, 2016}; ^{Pérez y Ruiz, 2017}).

En los nódulos de IV se observaron estructuras parecidas a canales que se aprecian en EP, lo cual indica que los nódulos se formaron correctamente; sin embargo, no se observaron bacteroides dentro de dichas estructuras. Por otro lado, en EG no se observa desarrollo estructural ni bacteroide, debido a la inactividad del nódulo.

En el análisis cuantitativo de las imágenes, se detectaron altas concentraciones de nitrógeno en los nódulos de ambas especies, demostrando que las raíces están absorbiendo dicho elemento; a pesar, de la escasa presencia de leghemoglobina. De igual manera, el Fe y Co, que son los elementos activadores de la FBN se encuentran en concentraciones superiores a las determinadas mediante el análisis de suelo, a pesar de la presencia de antagonismos con el Al³⁺.