Área de estudio

El trabajo se realizó en el vivero de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango, ubicado en las coordenadas 24°00’48.38” N y 104°41’03.64” O, a una altitud de 1 860 m.

Producción de la planta evaluada

La siembra se realizó la última semana de noviembre de 2015, en charolas de poliestireno expandido de 77 cavidades con 170 mL de capacidad cada una; como sustrato se usó una mezcla compuesta por 44 % de mezcla base (54 % turba, 24.5 % vermiculita y 21.5 % perlita) y 56 % de corteza de pino composteada.

Para conocer la condición morfológica de la planta al inicio de la etapa experimental, se realizó una valoración previa a la aplicación de los tratamientos a los tres meses de edad, para lo cual se utilizó una muestra de 56 plantas extraídas aleatoriamente del lote experimental; las características iniciales promedio, de los individuos bajo evaluación, fueron las siguientes: 5.2 cm de altura de la parte aérea, 0.82 mm de diámetro al cuello y 0.175 g de peso seco.

Los materiales vegetales permanecieron en un invernadero durante las primeras ocho semanas, con una cubierta de plástico de polietileno calibre 720, protegido contra rayos ultravioleta; las siguientes cuatro semanas crecieron en un ambiente de malla sombra a 60 %, y finalmente, las últimas tres semanas estuvieron a la intemperie. En el Cuadro 1 se muestran las condiciones específicas de temperatura, humedad relativa y luminosidad, que prevalecieron en las tres condiciones donde se desarrolló el ensayo. El registro de las variables de referencia se hizo con un data logger Hobo^® U12-012.

Tratamientos evaluados y diseño experimental

Durante la preparación del sustrato se evaluaron siete tratamientos, todos basados en la incorporación de 6 kg m^-3 del fertilizante de liberación controlada (de 8 a 9 meses) Multicote^® 18N - 6P₂O₅ - 12K₂O + 2MgO + micro nutrimentos (Haifa Chemicals Ltd.). A excepción del tratamiento 1 (testigo), que solo recibió el agua del riego sin fertilizar, los otros seis tratamientos se complementaron con los fertilizantes solubles en agua: Triple 19 (19 N -19 P₂0₅ -19 K₂O), Poly-feed ^® (20 N -10 P₂0₅ -20 K₂O) y Peters professional ^® (20 N -7 P₂0₅ -19 K₂O), aplicados en dosis fija (200 ppm) y exponencial (100, 200 y 300 ppm) (Cuadro 2).

Debido a la variación en la recepción de luminosidad, por la posición del invernadero, el ensayo se estableció bajo un diseño experimental de bloques al azar. Cada tratamiento tuvo cuatro bloques y la unidad experimental estuvo conformada por una charola de 77 cavidades de 170 mL; las plantas seleccionadas fueron las 45 centrales.

Los fertilizantes solubles en agua se aplicaron durante 15 semanas y sus cantidades se calcularon con base en la concentración de nitrógeno de cada uno: 1) Dosis fija (200 ppm), de forma permanente durante 15 semanas; 2) Dosis exponencial, 100 ppm las primeras cuatro semanas; las siguientes cuatro, se incrementó a 200 ppm. Por cuatro semanas más se aumentó a 300 ppm; las últimas tres semanas del experimento, las dosis se disminuyeron en los tratamientos exponenciales, se agregó 300, 200 y 100 ppm por semana (Cuadro 2). Lo anterior permitió que las dosis fueran iguales en la parte fija y exponencial. Entre cada cambio de dosis, para drenar posibles excesos de sales derivados de las fertilizaciones aplicadas, la planta se regó a saturación y no se fertilizó.

El fertilizante hidrosoluble se incorporó dos veces por semana con regadera manual; en cada unidad experimental (charola) se agregaron 3.5 litros de agua con la solución de fertilizante que le correspondía. El pH del agua se mantuvo entre 5 y 6, y cuando fue superior a ese intervalo se ajustó con ácido clorhídrico diluido en el agua de riego; el pH se midió semanalmente con un potenciómetro Ohaus ST10.

Variables de respuesta

A los 134 días (4.5 meses) de iniciar la fertilización, cuando las plantas tenían 7.5 meses de edad, se seleccionaron al azar diez plantas de cada unidad experimental. De cada una se registró la altura de la parte aérea (cm) con una regla graduada (cm); el diámetro al cuello de la raíz (mm), con un vernier marca Trupper ^® 14388 SURTEK ^® 122204; el peso seco total, de la parte aérea y raíz se cuantificó con una balanza Ohaus ^® PA214 a partir de las muestras secadas en una estufa FELISA ^® FE-291D por 72 horas a 70 ^oC. Con las variables anteriores se calculó el índice de calidad de Dickson (ICD) y se estimó la concentración y el contenido de N-P-K en el follaje de las plantas con tres muestras compuestas de 5 g de acículas por tratamiento.

El análisis químico del tejido vegetal se hizo en el Laboratorio de Fertilidad de Suelos y Química Ambiental del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México. El contenido de nitrógeno se obtuvo mediante el método de micro-Kjeldahl (digestión con H₂SO₄), el de fósforo a través de determinación colorimétrica con complejo amarillo vanadomolibdato y el de potasio con espectrofotometría de emisión de flama, con un SprectrAA Atomic Absorption Spectrometer 220 Fast Sequential (^{Chapman y Pratt, 1979}).

Para establecer si existían diferencias significativas (p ≤ 0.05) en las variables morfológicas y hacer los análisis de varianza (ANOVA) se usó el paquete estadístico SAS^® (Statistical Analysis System) versión 9.0 (^{SAS, 2002}) y cuando se confirmaron tales diferencias, se realizó la prueba de medias de Tukey (α= 0.05) (^{SAS, 2002}).

El efecto de los tratamientos de fertilización sobre el estado nutrimental de las plantas se evaluó mediante un ANOVA. Adicionalmente, con el método gráfico de vectores se ilustraron dichos resultados. La construcción e interpretación de los nomogramas de vectores se elaboró con base en la metodología descrita por ^{Haase y Rose (1995)}.

Para evaluar las diferencias entre los costos que implica el uso de cada combinación de fertilizantes durante el crecimiento de la planta, se consideró el costo del fertilizante de entrega controlada incorporado a cada tratamiento, así como la cantidad y costo del fertilizante soluble en agua, aplicado durante cada riego.

Variables morfológicas

La altura de las plantas mostró una dispersión de datos en un intervalo de 29.1 a 31.6 cm con el tratamiento 2, ubicado en el grupo estadístico superior (p<0.05) (Cuadro 3). ^{Rodríguez (2008)} indica que una planta con altura del tallo mayor a 25 cm y diámetro al cuello menor a 4 mm es más susceptible a sufrir daños por viento; sin embargo, la Norma Mexicana NMX-AA-170-SCFI-2016 (^{Secretaría de Economía, 2016}) establece que Pinus greggii, de seis a ocho meses de edad, debe tener una altura de 25 a 30 cm, lo cual coincide con los resultados obtenidos en la presente investigación.

Para el diámetro al cuello, la dispersión de datos fue de 3.2 a 3.5 mm,-con diferencias significativas (p<0.05) entre tratamientos- con el tratamiento 3, que se ubica en el grupo estadístico superior y el único en alcanzar los estándares establecidos en la NMX-AA-170-SCFI-2016 para Pinus greggii (^{Secretaría de Economía, 2016}), que señala que las plantas en el vivero deben alcanzar un diámetro mínimo de 3.5 mm para asegurar un desempeño satisfactorio en campo (Cuadro 3). En diversas especies se ha constatado que el diámetro al cuello de la raíz es una de las principales características morfológicas que determina la adaptación de las plantas en el sitio de plantación (^{Tsakaldimi et al., 2013}). Los valores del Índice de Calidad de Dickson variaron entre 0.22 y 0.26, sin diferencias significativas entre tratamientos (p<0.05) (Cuadro 3).

En la producción de biomasa de la raíz, la planta testigo fue la mejor, a pesar de que solo se le nutrió con el fertilizante de entrega controlada, con 26.8 % más de biomasa con respecto al valor promedio de los demás tratamientos (Cuadro 4); al parecer, las plantas al tener insuficiente suministro de nutrimentos desarrollaron más raíz en su búsqueda, lo cual también consignó ^{Soriano (2011)}, quien describió que la mayor dosis de fertilización en Pinus patula Schiede ex Schltdl. & Cham y P. devoniana Lindl. desfavoreció el crecimiento del sistema radical. Según ^{Berendse et al. (2007)}, así como ^{Camargo y Rodríguez (2006)}, en condiciones de escasa fertilidad, las plantas asignan mayor biomasa a la raíz para favorecer su crecimiento.

El tratamiento 3 también destacó en la biomasa del tallo y las acículas; ^{Rendón et al. (2001)} indican que la biomasa generada en esta parte de la planta está relacionada con su crecimiento, ya que el tallo funciona como órgano de soporte y conducción, mientras que las acículas ayudan a la actividad metabólica. Dado que la biomasa de la parte aérea generalmente es mayor que la de la raíz, el mismo tratamiento produjo la mayor biomasa total (Cuadro 4).

^{Jacobs et al. (2009)} evaluaron en Quercus ilex Lour la respuesta a la aplicación de nitrógeno en dosis de 0 a 200 mg por planta y concluyeron que una dosis de 150 mg puede ser suficiente para el crecimiento de las plantas; sin embargo, la dosis mayor puede representar el valor óptimo, el cual permite un mejor manejo de su nutrición, sin que exista toxicidad. Por su parte, ^{Prehn et al. (2013)} observaron que en Guindilla trinveris Gillies ex Hook. & Arn. al aplicar nitrógeno en dosis crecientes, la biomasa aérea se incrementó hasta 2 g planta^-1 y a partir de ahí decreció hasta ocasionar su muerte. En el caso de este ensayo, ninguna de las dosis tuvo efecto tóxico.

Variables fisiológicas

Las plántulas con mayor cantidad de reservas nutrimentales fueron las del tratamiento 3 y el testigo se ubicó con el valor más bajo (Cuadro 5).

Al tomar como referencia el estado nutrimental del tratamiento 1, los nomogramas de vectores demuestran que los seis tratamientos con adición de fertilizante soluble en agua tuvieron un alto consumo en nitrógeno, fósforo y potasio, lo cual es una condición que deben propiciar las rutinas de fertilización, ya que esto se traduce en plantas con mayores reservas nutrimentales (^{Uscola et al., 2015}). Los tratamientos 3 y 7 muestran la mejor relación contenido-concentración-biomasa seca total (Figura 1).

Figura 1 Nomogramas de vectores del estado nutrimental de nitrógeno, fósforo y potasio de Pinus greggii Engelm. a los 134 días de haber iniciado la fertilización. 

Un elevado contenido de reservas nutrimentales, en especial de nitrógeno, en Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham. se ha relacionado con una ventaja competitiva de las plantas en sitios con escasa fertilidad (^{Navarro et al., 2013}). Lo mismo manifestaron ^{Sánchez et al. (2017)} y ^{Buendía et al. (2017)} al trabajar con Pinus greggii y Pinus leiophylla Schl. & Deppe, respectivamente.

Ante condiciones de escasa fertilidad, inducir altos contenidos de reservas nutrimentales para favorecer un mejor desempeño en campo es la premisa del régimen de fertilización exponencial propuesto por ^{Timmer (1996)}, misma que se avala con base en los resultados de vivero; sin embargo, en estudios posteriores, es conveniente evaluar si en efecto las plantas con mejor estado nutrimental tienen un desempeño favorable en campo, puesto que a pesar de la existencia de trabajos de esta naturaleza que muestran resultados positivos con el régimen de fertilización exponencial, como por ejemplo los de ^{Salifu y Timmer (2003)} y ^{Duan et al. (2013)}, existen otros como el de ^{Everett et al. (2007)} que indican lo contrario. Tal controversia podría tener su fundamento en lo indicado por ^{Burgess (1991)}, quien señaló que en algunas especies la adición de fertilizante en forma exponencial no siempre satisface las necesidades de las plantas, principalmente durante las etapas iniciales de crecimiento cuando las demandas de nutrimentos son altas y el suministro es escaso.

Análisis de costos por fertilización

Se utilizaron 2.587 kg del fertilizante de entrega controlada en los 2 156 individuos bajo evaluación (28 charolas con 77 plantas cada una); el precio promedio por kilogramo fue de $50.00 pesos mexicanos. Por otro lado, el fertilizante hidrosoluble total utilizado durante el ensayo fue de 1.638 kg de Triple 19 (19 N -19 P₂0₅ -19 K₂O), 1.560 kg de Poly-feed ^® (20 N -10 P₂0₅ -20 K₂O) y 1.560 kg de Peters professional ^® (20 N -7 P₂0₅ -19 K₂O), cada uno aplicado en ocho charolas de 77 plantas (equivalente a dos tratamientos por tipo de fertilizante), con un costo promedio por kilogramo de 21.59, 36.80 y 86.36 pesos mexicanos, respectivamente. En el Cuadro 6 se muestra el costo promedio por planta debido a la fertilización alternativa utilizada en cada tratamiento durante los 4.5 meses que duró el ensayo; asimismo, se expone un ejemplo del costo de fertilización para 100 000 plantas.

Los tratamientos con mayor costo debido a fertilización fueron el número 6 y el 7, con $ 0.269 pesos mexicanos por planta. Por otro lado, el tratamiento 1 fue el de menor costo, al carecer de fertilizante hidrosoluble, con $ 0.051 por planta, seguidos por los tratamientos 2 y 3 con $ 0.108. Si se extrapolan estos costos a una producción de 100 000 plantas claramente existirían diferencias estadísticas significativas; pues el tratamiento 1 tendría un costo de 5 100 pesos mexicanos, mientras que los tratamientos 2 y 3 tendrían un costo de 10 800 pesos mexicanos y así aumentaría en los demás tratamientos, hasta llegar a los tratamientos más costosos (6 y 7), con 26 900 pesos mexicanos (Cuadro 6), en un periodo de fertilización de 4.5 meses.

Desde el punto de vista técnico, los tratamientos 3 y 7 quedaron dentro del mismo grupo estadístico y son los dos tratamientos que respondieron mejor a la aplicación del fertilizante de entrega controlada con la complementación de fertilizantes hidrosolubles en cuanto a las variables morfológicas y fisiológicas evaluadas. Sin embargo, desde el punto de vista financiero, la fertilización en el tratamiento 3 cuesta menos de la mitad respecto al costo del tratamiento 7, por lo cual, si se consideran ambos aspectos, el tratamiento 3 se considera el más recomendable.