Área de estudio

El experimento se realizó en el vivero forestal “General Francisco Villa”, ubicado en el ejido 15 de Septiembre, Durango, Dgo., México. Se encuentra situado en las coordenadas 23°58'20.38” LN y 104°35'55.83” LO, a una altitud de 1 875 m. El estudio se realizó en un invernadero tipo baticenital, que dispone de ventilación cenital, lateral y frontal, con sistema de riego automatizado de microaspersores; la temperatura mínima promedio fue de 7.8 °C, la media de 18.8 °C y la máxima promedio de 34.4 °C.

Producción de planta y tratamientos

El ciclo de cultivo inició en noviembre del 2014 y finalizó en julio del 2015; la semilla se recolectó en San José Miravalles, municipio San Dimas, Durango. Previo a la siembra, se aplicó un tratamiento pregerminativo consistente en remojo en agua por 24 h, seguido de una desinfección durante 5 min en una solución compuesta por 90 % de agua y 10 % de cloro comercial; posteriormente, se adicionó fungicida Captán^® (N-triclorometiltio-4-ciclohexeno-1,2-dicarboximida) en dosis de 2.5 g L^-1. La siembra se hizo en contenedores de poliestireno de 77 cavidades con 170 mL por cavidad. Los sustratos estuvieron compuestos por turba de musgo, corteza compostada de Pinus douglasiana Martínez y aserrín crudo (partículas de 0.1 a 1.5 mm de tamaño) obtenido de trozas aserradas de Pinus engelmannii Carr., Pinus cooperi Blanco y Pinus durangensis Martínez.

Se evaluaron ocho tratamientos derivados de cuatro sustratos: S1) 46 % turba de musgo + 54 % corteza de pino compostada (considerado como testigo, por ser el sustrato utilizado en el vivero); S2) 30 % turba de musgo + 20 % corteza de pino compostada + 50 % aserrín de pino crudo; S3) 25 % turba de musgo + 25 % corteza de pino compostada + 50 % aserrín de pino crudo; y S4) 20 % turba de musgo + 30 % corteza de pino compostada + 50 % aserrín de pino crudo; además de dos fertilizantes de liberación controlada: 1) Multicote^® 18N - 6P₂O₅ - 12K₂O + 2MgO + micro nutrimentos (Haifa Chemicals Ltd.), y 2) Osmocote Plus^® 15N - 9P₂O₅ - 12 K₂O + micro nutrimentos (eveRRIS ILC Fertilizer Company), ambos con un tiempo de liberación de nutrimentos de 8 a 9 meses y una dosis fija de 8 g L^-1. Durante el ciclo de cultivo las plantas se regaron solo con agua; es decir, sin adición de fertilizantes foliares.

Características físicas y químicas de los sustratos

A los cuatro sustratos se les determinaron sus características físicas: porosidad de aireación (%), porosidad de retención de humedad (%) y porosidad total (%), mediante el método descrito por ^{Landis (1990)}. Respecto a sus propiedades químicas se consideraron: el pH medido en agua y la conductividad eléctrica (dS m^-1), con base en la NOM-021-RECNAT-2000 para determinar fertilidad de suelos. Los análisis se realizaron en el Laboratorio de Ciencias Ambientales del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Durango, del Instituto Politécnico Nacional.

Variables morfológicas

A los nueve meses de edad, se extrajeron seis individuos por unidad experimental, a los que se les midió la altura desde la base del tallo hasta la yema apical (cm), con una regla Truper^® 14387; diámetro a la base del tallo (mm), con un vernier digital SURTEK^® 122204; así como biomasa seca aérea, radical y total (g). Para la biomasa seca, las plantas se colocaron en bolsas de papel y se deshidrataron en una estufa de secado FELISA^® FE-291D a 70 °C por 72 h; después se pesaron en una balanza analítica Ohaus^® PA214 con una precisión de 0.0001 g.

Con las variables anteriores se obtuvo el Índice de Calidad de Dickson (ICD)(^{Dickson et al., 1960}):

Donde:

PST = Peso seco total

PSA = Peso seco de la parte aérea

PSR = Peso seco de la raíz

A = Altura de la planta

D = Diámetro de la planta

Concentración de nitrógeno, fósforo y potasio

A partir de muestras representativas del follaje, integradas por acículas de la parte media de cada planta (5 g por tratamiento), con tres repeticiones, se determinó el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio. El nitrógeno se estimó por el método Kjeldahl, el fósforo por análisis colorimétrico complejo amarillo vanadomolibdato, y el potasio por emisión atómica; todos se efectuaron en el Laboratorio de Fertilidad de Suelos y Química Ambiental, del Colegio de Postgraduados, Montecillo, Estado de México.

Costo del sustrato

El costo del sustrato se definió con base en 170 mL de sustrato por cavidad, adicionándole 34 mL del volumen, esto por la compactación que ocurre al llenar las cavidades de los contenedores. El valor por litro de sustrato se estimó en USD, de 0.088 para S1; 0.053, S2; 0.050 para S3; y 0.047 para S4. Los fertilizantes se cotizaron en USD, con valores de 2.31 por kilogramo de Multicote^® y 3.81 por kilogramo de Osmocote Plus^®.

Diseño experimental y análisis estadístico

Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial de 4 × 2 (cuatro sustratos y dos fertilizantes). La unidad experimental estuvo constituida por 77 plantas (7 × 11), contenidas en charolas de poliestireno, con cuatro repeticiones por tratamiento. Se empleó el siguiente modelo estadístico:

Donde:

Y_ijk = Respuesta obtenida para el i-ésimo nivel del factor A y j-ésimo del factor B en la k-ésima repetición

μ = Efecto medio general

A_i = Efecto atribuido al i-ésimo nivel del factor A

B_j = Efecto atribuido al j-ésimo nivel del factor B

(AB)_ij = Efecto atribuido a la interacción entre el i-ésimo del nivel del factor A y el j-ésimo del nivel del factor B

e_ijk = Error aleatorio, donde los eijk tienen una distribución normal e independiente con media 0 y varianza σ²

i = Número de niveles del factor A (cuatro sustratos)

j = Número de niveles del factor B (dos fertilizantes)

k = Número de repeticiones (cuatro)

Las posibles diferencias estadísticas significativas entre tratamientos se detectaron mediante un análisis de varianza con el procedimiento GLM; a las variables con significancia estadística se les hizo una prueba de comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05), todo ello con el paquete estadístico SAS 9.0 (^{SAS, 2002}).

Características físicas y químicas de los sustratos

La porosidad de aireación varió 1.5 % entre tratamientos, con un intervalo de 31.4 a 32.7 %; la porosidad de retención de humedad de 32.0 % en el S1 a 44.8 % en el S2; es decir, aumentó en los sustratos que incluyen aserrín, lo que propició que la porosidad total fuera mayor, con valores de 64.2 % en el S1 a 76.2 % en el S2 (Cuadro 1).

Las propiedades físicas tienen relevancia, debido a que no se pueden modificar durante el ciclo de cultivo; por ello, es importante que el sustrato tenga las características apropiadas desde el inicio (^{Cruz-Crespo et al., 2013}). A partir de los parámetros de producción de planta de coníferas en vivero, el intervalo recomendado para la porosidad de aireación oscila entre 25 y 35 % (^{Landis, 1990}), lo cual indica que en todos los tratamientos se obtuvo un valor adecuado (Cuadro 1). En este caso, el tamaño de las partículas y proporciones de los materiales en los sustratos favoreció la disponibilidad de espacios porosos (^{Cruz-Crespo et al., 2013}).

Al evaluar sustratos con diferentes proporciones de turba, corteza, aserrín, perlita y vermiculita, ^{Hernández-Zarate et al (2014)} registraron valores similares para la porosidad de aireación en sustratos con 40 % de corteza compostada + 60 % de aserrín y 60 % de corteza compostada + 40 % de aserrín; mientras que ^{Sánchez et al. (2008)} en sustratos con 80 % de corteza compostada + 20 % de aserrín y 60 % de corteza compostada + 40 % de aserrín citan un valor de 9 %, atribuido a que los materiales utilizados contenían una gran número de partículas finas, que propició pocos espacios de aire.

Respecto a la porosidad de retención de humedad, los valores recomendados son de 25 a 55 % (^{Landis, 1990}); en el presente estudio el valor más bajo (32.0 %) fue para el S1, en tanto que en los sustratos con aserrín aumentaron, debido al mayor número de partículas finas, con valores de 41.8 a 44.8 % (Cuadro 1). ^{Hernández-Zarate et al. (2014)} obtuvieron cifras similares (40 y 41 %) en sustratos con 40 % de corteza compostada + 60 % de aserrín y 60 % de corteza compostada + 40 % de aserrín; en sustratos con 70 y 80 % de aserrín se ha documentado de 63 a 65 % (^{Sánchez et al., 2008}; ^{Aguilera et al., 2016b}); es decir, al incrementar el porcentaje de aserrín aumenta la retención de humedad, derivado de la capacidad de absorción que posee dicho material. En tanto que la capacidad de retención de humedad de la corteza es baja, lo cual se corrobora en el S1 (54 % de corteza), esto se corrige al mezclarla con otros materiales que retengan más la humedad (^{García et al., 2001}; ^{Cervantes et al., 2018}), tal como sucedió cuando se combinó con aserrín y turba de musgo.

En el presente trabajo la porosidad total en todos los sustratos correspondió a los intervalos recomendados (60-80 %) (^{Landis, 1990}), con valores de 64.2 a 75.6 % (Cuadro 1); nuevamente, el sustrato con corteza al 54 % tuvo los registros más bajos. En la producción de Pinus montezumae los resultados fueron similares (69 a 77 %), en los sustratos a base de corteza y aserrín (^{Hernández-Zarate et al., 2014}), lo que sugiere que el aserrín crudo adicionado con materiales como la turba de musgo y la corteza de pino origina sustratos con balances adecuados en estas características.

Con relación a las características químicas evaluadas, el pH promedio en los sustratos S1, S2 y S3 fue de 4.8, ligeramente más ácido que en el S4 (5.0); solo el S4 alcanzó el valor mínimo recomendado (pH de 5) (Cuadro 1); sin embargo, la fertilización y el riego propician que las sales se incrementen y el pH aumente de 0.5 a 1.0 unidades (^{Landis, 1990}). ^{Sánchez et al. (2008)} (4.1 a 5.2) y ^{Hernández-Zarate et al. (2014)} indican cifras similares (4.3 a 4.7) al evaluar sustratos con varias combinaciones de corteza de pino compostada y aserrín. Asimismo, citan pH de 4.9 en un sustrato compuesto con 60 % aserrín crudo + 20 % turba de musgo + 20 % corteza de pino compostada (^{Castro et al., 2018}). Por su parte, ^{Altland et al. (2014)} señalan que los valores típicos observados en la producción de diversas especies en vivero, cuando se utilizan sustratos con corteza de pino y musgo corresponden un intervalo de 4.0 a 6.0.

En todos los sustratos el valor promedio de la conductividad eléctrica fue de 0.1 dS m^-1 (Cuadro 1); mientras que los aceptables oscilan de 0.8 a 3.5 dS m^-1, cifras superiores a 5.0 se consideran con salinidad alta, debido que pocas plantas pueden resistir esa condición. En este estudio, los sustratos presentaron valores calificados como bajos (^{Mathers et al., 2007}). ^{Aguilera et al. (2016b)} registran cifras bajas (0.04 dS m^-1) en un sustrato con 70 % aserrín de pino compostado + 15 % corteza de pino compostada + 15 % vermiculita; ^{Castro et al. (2018)} al incorporar 60 % aserrín crudo + 20 % turba de musgo + 20 % corteza de pino compostada obtuvieron 0.9 dS m^-1.

Variables morfológicas

La altura en las plantas no evidenció diferencias significativas en los factores sustrato y fertilizante; en cambio, para el diámetro, si existieron efectos estadísticos, con 4.0 mm, tanto en el S1 como con Multicote^®. Respecto a la interacción de los factores evaluados, para el diámetro existieron diferencias significativas, la mejor interacción resultó con el sustrato S1 con Multicote^®, el cual alcanzó 4.0 mm después, destacaron los tratamientos de S2 y S3 combinados con Multicote^® (Cuadro 2).

Con relación a la biomasa seca, el sustrato influyó en la producción de biomasa aérea y biomasa total; los valores más altos se determinaron en el S1 (2.1 g en la biomasa aérea y 2.8 g en la biomasa total). El fertilizante solo influyó en la biomasa de la raíz; sobresalió el Multicote^® con 0.7 g. La interacción de los factores fue significativa, destacó S1 con Multicote^® (Cuadro 2).

Con base en la norma mexicana NMX-AA-170-SCFI-2016 (^{Secretaría de Economía, 2016}), la altura recomendada para P. cooperi es de 15 a 20 cm, con un diámetro ≥ 4.0 mm; en este caso, salvo el S4, los demás tratamientos alcanzaron la altura mínima. Referente al diámetro, las interacciones del S1, S2 y S3 con Multicote^® registraron el valor mínimo sugerido en las dos variables; dichas medidas posiblemente se alcanzan en todos los tratamientos, con un mes más de cultivo.

^{Aguilera et al. (2016a)} produjeron planta de P. pseudostrobus de diez meses de edad en sustrato con 60 % aserrín crudo + 15 % de corteza de pino compostada + 15 % turba de musgo +10 % vermiculita, en combinación con fertilizantes de liberación controlada en dosis altas (8 g L^-1 Multicote^®), con las siguientes medidas: 23.3 cm de altura, 5.3 mm de diámetro, 1.3 g de peso seco de la raíz y 4.2 g de peso seco de la parte aérea.

^{Reyes et al. (2005)} al incorporar 80 % de aserrín combinado con 20 % tierra de monte, 20 % corteza de pino, 20 % turba de musgo o 20 % agrolita, con la adición de 5 g L^-1 de Multicote^® 18-6-12 obtuvieron plantas de P. pseudostrobus de nueve meses de edad, con valores inferiores a los citados anteriormente; ^{Maldonado et al. (2011)} cultivaron planta de P. greggii, de nueve meses de edad, en sustratos compuestos con 40, 60 u 80 % de aserrín con 20, 40 o 60 % de corteza de pino con 5 g L^-1 Osmocote^® 14-14-14 N-P-K, con un crecimiento inferior a las especies antes mencionadas. En estos dos casos, el incremento de la proporción del aserrín y las bajas dosis de fertilizante, no favorecieron el crecimiento adecuado de las plantas, ya que en la descomposición de la materia orgánica en el aserrín, los microorganismos compiten por los nutrimentos disponibles.

El Índice de Calidad de Dickson tuvo diferencias significativas a nivel sustrato (con el mayor resultado en S1) y fertilizante (sobresalió Multicote^®); en la interacción destacó la combinación de S1 con Multicote^®, superior estadísticamente. El Índice de Calidad de Dickson relaciona la información altura/diámetro y la relación parte aérea/raíz; en este caso un aumento en el índice representa plantas de mejor calidad; es decir, son individuos más equilibrados con relación a la parte aérea y radical (^{Oliet, 2000}). El valor más alto en el presente trabajo correspondió al S1 en combinación con Multicote^® (0.5) (Cuadro 2).

En la producción de plantas de P. pseudostrobus en sustratos que incluyen altas proporciones de aserrín (60-80 %), ^{Reyes et al. (2005)} y ^{Aguilera et al. (2016a)} obtuvieron valores aceptables para el ICD, lo cual indica que al incluir aserrín crudo en el sustrato, se produce planta de calidad.

Concentración de nitrógeno, fósforo y potasio

A nivel factor, solo se registraron diferencias significativas en el sustrato para la variable nitrógeno, destacó el S1. Asimismo, en la interacción de los factores sustrato y fertilizante, únicamente, fue significativa para nitrógeno, con la mayor concentración en el S1, con 8 g L^-1 Osmocote Plus^® (Cuadro 3).

Con base en los intervalos sugeridos por ^{Prieto y Sáenz (2011)}, los valores de N son adecuados en la interacción de S1 con Osmocote Plus^®, al igual que las concentraciones de fósforo y potasio en todos los tratamientos (Cuadro 3).

Para P. montezumae producido en sustrato con 70 % aserrín de pino compostado + 15 % corteza de pino compostada + 15 % vermiculita y la aplicación de altas dosis de fertilización (8 g L^-1 de Multicote^® y 8 g L^-1 de Osmocote Plus^®) en el sustrato, se consignan valores de N, P y K, similares a los del presente estudio (^{Aguilera et al., 2016b}); a pesar que en el ensayo que aquí se documenta, se utilizó 20 % menos de aserrín, sin compostar, lo que indica que la adición de altas dosis de fertilizante, con aserrín como componente en el sustrato, favorece el crecimiento de las plantas, ya que la demanda nutricional por parte de la actividad microbiológica y el desarrollo de la planta es abastecida con dichas dosis. Además, los fertilizantes de liberación controlada no ceden de inmediato 100 % de los nutrimentos, dado que su función es hacerlo de forma paulatina y que coincida con el nivel de desarrollo del vegetal; así se evitan pérdidas por lixiviación, lo que deriva en una máxima eficiencia tanto del fertilizante, como de la planta (^{Rose et al., 2004}).

Costo de los sustratos

Con base en cotizaciones comerciales, los sustratos S2, S3 y S4 que contienen aserrín crudo son 39.8, 43.2 y 46.6 % más económicos, respectivamente, que el S1. Los sustratos con Multicote^®, en relación a Osmocote^®, fueron 21.6 % más económicos. Por tal motivo, las interacciones más económicas son el S2, S3 y S4 en combinación con 8 g L^-1 de Multicote^® (Cuadro 4). La diferencia del costo en los sustratos, además de la inclusión del aserrín, que es un material de bajo costo, se debe a la disminución de la proporción de la turba, cuyo precio es alto.

^{Escobar y Buamscha (2012)} mencionan que adicional a la obtención de planta de calidad, el mejor sustrato será el que esté disponible, cercano al vivero y de menor costo. En función de esas características, el S2 permite producir planta con características aceptables para su establecimiento en campo, sin problemas sanitarios y con un ahorro de 39.8 %; por ello, es un sustrato con potencial para la producción de la especie en estudio.