Localización del área de estudio

El trabajo se realizó en el vivero forestal del Campo Experimental Valle del Guadiana del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), ubicado en el km 4.5 de la carretera Durango-Mezquital en Durango, México, en las coordenadas 23° 59′ 23.6″ LN y 104° 37′ 30.1″ LO, a una altitud de 1 860 m.

La planta se produjo en un invernadero cubierto con plástico calibre 720 tratado contra rayos ultravioleta y con una malla sombra al 50 %. La intensidad de luz promedio fue 168 klx. La temperatura varió de 10.5 a 40.2 °C, mientras que la humedad relativa fluctuó entre 17.1 y 94.3 %. La semilla se recolectó en el predio particular San Isidro, municipio de Nombre de Dios, Durango, ubicado en las coordenadas 23° 57′ 14.32″ LN y 104° 17′ 07.25″ LO.

Diseño experimental

Se evaluaron 20 tratamientos derivados de la combinación de los factores siguientes: a) dos sustratos: mezcla base (peat moss [55 %] + vermiculita [24 %] + agrolita [21 %]) y corteza composteada (50 %) + peat moss (50 %); b) dos frecuencias de riego (48 y 96 h) aplicado durante los últimos 61 días de los 91 días que duró el ensayo; y c) cinco dosis de retenedores de humedad (0.0, 1.5, 3.0, 4.5 y 6.0 g·L^-1). Los tratamientos se distribuyeron bajo un diseño experimental de bloques al azar con un arreglo factorial 5 x 2 x 2. Cada unidad experimental estuvo compuesta por una charola de 77 plantas. Se evaluaron cuatro repeticiones por tratamiento.

Proceso de producción de la planta

Como tratamiento pregerminativo, la semilla se remojó en agua a 90 °C durante 75 s y se desinfectó con una solución compuesta por 90 % de agua y 10 % de cloro comercial por 10 min; posteriormente, para evitar daños por damping off durante la germinación, se impregnó con el fungicida Daconil®. Como sustrato se emplearon dos mezclas a las que se les agregó el fertilizante de liberación controlada Osmocote® (17-7-12 de N-P-K) en una dosis de 5 kg·m^-3 de mezcla. Durante la preparación de los sustratos se agregó el polímero conforme a los tratamientos definidos en el Cuadro 1. Las semillas se depositaron en charolas de poliestireno con 77 cavidades con capacidad de 170 mL por cavidad.

Un mes después de la emergencia de la planta, la nutrición se complementó con el fertilizante hidrosoluble Master Growing Forestal® (20-7-19 de N-P-K) en dosis de 0.5 g·L^-1 de agua en la etapa de desarrollo. En la fase de preacondicionamiento se aplicó el material finalizador Master Growing Forestal® (4-25-35 de N-P-K) en dosis de 1.5 g·L^-1. Cada tipo de fertilizante se aplicó durante 30 días con una frecuencia de 96 h.

Variables evaluadas

La porosidad y el comportamiento de la humedad, debido a los sustratos y a las dosis de retenedores de humedad, se determinaron en cuatro muestras por tipo de sustrato con la metodología propuesta por ^{Landis, Tinus, McDonald, y Barnett (1990)}, con base en las siguientes fórmulas:

Porosidad total (%)=Volumen poroso del sustratoVolumen del envase(100)

Porosidad de aireación (%)=Volumen de poros de aireVolumen del envase(100)

Capacidad de retención de agua %=Porosidad total-Porosidad de aireación

El contenido de humedad se determinó para cada mezcla de sustrato y dosis de retenedor de humedad. Para ello, inicialmente se obtuvo el peso seco del sustrato en los contenedores y luego el peso del sustrato con humedad en dos momentos: posterior al riego y 48 h después. Este proceso se repitió cuatro veces.

A los tres meses de edad, cinco plantas por unidad experimental se extrajeron en forma aleatoria. En total se evaluaron 400 plantas (20 tratamientos*cuatro bloques*cinco plantas por tratamiento), de las cuales se eliminó el sustrato y se registraron las siguientes variables: altura determinada con una regla graduada de 30 cm, diámetro del cuello medido con un vernier digital con 0.001 mm de precisión y biomasa seca de la parte aérea, raíz y total (g), obtenida mediante secado de los componentes en una estufa a 72 °C hasta que alcanzaron peso constante.

Los datos se sometieron a un análisis de varianza, a través del paquete SAS versión 9.2 (^{Statistical Analysis System [SAS Institute], 2002}), utilizando el procedimiento PROC GLM. Cuando se encontraron diferencias significativas entre tratamientos (P < 0.05) se realizaron pruebas de comparación de medias utilizando la prueba de rangos múltiples de Tukey.

Efecto del sustrato sobre el crecimiento de P. laevigata

El factor sustrato causó diferencias estadísticamente significativas (P < 0.05) en el crecimiento de las plantas en las variables altura, diámetro y producción de biomasa de la parte aérea y total (Cuadro 2), las cuales fueron superiores en 23.9, 19.4, 31.5 y 27.7 %, respectivamente, con la mezcla base en comparación con el sustrato compuesto por 50 % CC + 50 % PM.

La mezcla base propició un mejor desempeño de las plantas. Esto concuerda con los resultados obtenidos por ^{Prieto et al. (2013)} en planta de P. laevigata producida en cinco mezclas de sustrato a base de corteza composteada (50 a 80 %) combinada con mezcla base (20 a 50 %), considerando un testigo (mezcla base similar a la de este ensayo).

La Figura 1 muestra la porosidad de los sustratos evaluados. ^{Landis et al. (1990)} recomiendan determinados rangos de porosidad total (60 a 80 %), capacidad de retención de agua (25 a 55 %) y porosidad de aireación (25 a 35 %). En este trabajo se encontró que, en ambos sustratos, solo la porosidad de aireación está en el rango propuesto por dichos autores. Esto puede deberse al tamaño de las partículas en los sustratos, ya que, si el tamaño de partícula incrementa, la cantidad de agua retenida disminuye y el espacio poroso total incrementa (^{Cruz et al., 2013}). Asimismo, la corteza composteada tiene una capacidad de retención de humedad relativamente baja, lo cual puede corregirse al mezclarla con otros materiales como la turba (^{García, Alcantar, Cabrera, Gavi, & Volke, 2001}).

Figura 1 Porosidad total, porosidad de aireación y capacidad de retención de agua en dos mezclas de sustratos. Mezcla base = peat moss (55 %) + vermiculita (24 %) + agrolita (21 %). Letras diferentes para la misma variable indican diferencias significativas de acuerdo con la prueba de Tukey (P < 0.05). Sobre las barras se indica el error estándar de la media. 

^{Hernández, Aldrete, Ordaz, López, y López (2014)} produjeron Pinus montezumae Lamb. en diferentes proporciones de corteza, aserrín, turba, perlita y vermiculita. En los tratamientos donde utilizaron corteza composteada en diferentes proporciones, la porosidad de aireación varió de 30 a 35 %, mientras que el testigo (60 % de turba + 30 % de agrolita + 10 % de vermiculita) obtuvo el valor más bajo (26 %), lo cual es similar a lo obtenido en este experimento, donde se utilizaron los mismos elementos del testigo, solo que en proporción diferente (55 % + 21 % + 24 %).

Con relación al contenido de humedad en los sustratos (Figura 2), también existieron diferencias significativas (P < 0.05) entre tratamientos. En el caso de la mezcla base, el valor después del riego fue 243.4 %, mientras que para la mezcla compuesta (50 % CC + 50 % PM) fue 171.7 %; en cambio, 48 h después de regar la planta, el valor disminuyó a 214.7 % para la mezcla base y a 167.1 % para la compuesta. Aunque el porcentaje de humedad, a las 48 h del riego, disminuyó en mayor proporción en la mezcla base (28.7 % contra 4.6 % de la mezcla compuesta), este tratamiento mantuvo mayor humedad, debido a que el contenido inicial fue 29.4 % superior que en la mezcla compuesta.

Figura 2 Contenido gravimétrico de humedad después del riego y después de 48 h en dos mezclas de sustrato. Mezcla base = peat moss (55 %) + vermiculita (24 %) + agrolita (21 %). Letras diferentes para un mismo color de barra indican diferencias significativas de acuerdo con la prueba de Tukey (P < 0.05). Sobre las barras se indica el error estándar de la media. 

Efecto del riego sobre el crecimiento de P. laevigata

Cuando las plantas fueron regadas cada 48 h, las variables altura, producción de biomasa seca de la parte aérea y total fueron 13.3, 10.4 y 10.2 % superiores, respectivamente, que las regadas cada 96 h; las variables diámetro y biomasa de la raíz no mostraron diferencias estadísticas (P > 0.05, Cuadro 2).

^{Maldonado, Aldrete, López, Vázquez, y Cetina (2011)} reportaron que, en Pinus greggii Engelm., el riego cada 96 h propició que la altura fuera menor hasta en 50 % con relación a los riegos más frecuentes, lo cual también ocurrió en el presente trabajo, solo que en menor proporción (13.3 %). ^{Ávila-Flores, Prieto-Ruíz, Hernández-Díaz, Wehenkel, y Corral-Rivas (2014)} aplicaron riegos en Pinus engelmannii Carr. con frecuencias de 48, 96 y 192 h durante 40 días y encontraron que el riego cada 48 h favoreció el crecimiento de las plantas en altura, diámetro y biomasa en mayor medida. En otro estudio, ^{López, Fernández, y Verga (2012)} produjeron plantas de Prosopis chilensis (Molina) Stuntz, Prosopis flexuosa DC. y dos híbridos, a los que se aplicaron riegos cada 48, 72 y 120 h; los mejores crecimientos en altura y biomasa se obtuvieron con la condición de riego más frecuente. Los resultados de los estudios anteriores, aunque con especies diferentes, coinciden con los de este ensayo en el sentido de que los riegos frecuentes favorecen la humedad disponible y, por consiguiente, el crecimiento de las plantas (Figura 2; Cuadro 2).

Por otra parte, ^{López et al. (2014)} demostraron que el sistema de riego por inundación promueve mejor el desarrollo y la densidad de raíces en la producción de P. laevigata en vivero. En el presente trabajo no existieron diferencias significativas en la producción de biomasa de la raíz, mientras que la altura y la biomasa aérea si fueron mayores con los riegos más frecuentes

Efecto de los retenedores de humedad sobre el crecimiento de P. laevigata

Las dosis de retenedores de humedad mostraron diferencias significativas (P < 0.05) en las variables evaluadas (Cuadro 2) con diferencias máximas entre tratamientos de 17.8 % para la altura, 16.7 % para el diámetro del cuello, 18.2 % para la biomasa seca de la raíz, 28.0 % para la biomasa del tallo y 26.2 % para la biomasa total. Con excepción del testigo (sin retenedor de humedad), el cual quedó ubicado en el nivel estadístico inferior en todas las variables evaluadas, no hubo una tendencia de comportamiento definida en los demás tratamientos, salvo el diámetro del cuello donde sobresalió la planta cultivada con la dosis de 4.5 g·L^-1 de retenedor de humedad.

Con respecto a la humedad, las dosis de 6.0 y 4.5 g·L^-1 ocasionaron el mayor contenido en el sustrato (P < 0.05) inmediatamente después del riego y 48 h después (Figura 3). No obstante, la adición de una dosis mayor de retenedor de humedad no favoreció necesariamente el crecimiento de las plantas, por lo que se puede reducir la dosis y obtener resultados similares.

Figura 3 Contenido gravimétrico de humedad en el sustrato, después del riego y 48 h después, con diferentes dosis de retenedores de humedad. Letras diferentes para el mismo color de barra indican diferencias significativas de acuerdo con la prueba de Tukey (P < 0.05). Sobre las barras se indica el error estándar de la media. 

^{Lazarević, Vilotic, y Keca (2015)} aplicaron polímeros en la producción de Quercus ilex L. y Acer dasycarpum Ehrh. en vivero, lo cual propició un crecimiento mayor. Estos resultados concuerdan con ^{Lahís, Luduvico, Glauce, y Marcos (2015)}, quienes agregaron retenedores de humedad (0 a 4 g·L^-1 de sustrato) en Handroanthus ochraceus (Cham.) Mattos y encontraron que las dosis de 2 a 4 g·L^-1 generaron las condiciones para un crecimiento mayor en altura y en diámetro de la planta en vivero. Los resultados anteriores coinciden en el sentido de que la aplicación de retenedores de humedad favorece el crecimiento de las plantas, ya que la humedad se encuentra disponible por mayor tiempo en el sustrato, facilitando la absorción por parte del sistema radical (^{Chirino, Vilagrosa, & Vallejo, 2011}).

^{Landis y Haase (2012)} indican que cuando se aplican retenedores de humedad, las raíces finas se protegen contra la desecación mejorando el contacto con el suelo. En estudios realizados en Picea abies (L.) Karst, Pinus sylvestris L. y Fagus sylvatica L., el hidrogel aumentó la biomasa radical de cinco a 45 veces en comparación con el testigo (sin hidrogel), lo que favoreció la supervivencia en suelos arenosos en comparación con otros suelos (^{Orikiriza et al., 2013}). En el caso del presente trabajo, la producción de biomasa radical mostró diferencias porcentuales de hasta 18.2 % con relación al testigo; posiblemente, la planta aprovechó la humedad disponible para que el sistema radical incrementara en volumen.

Interacción de los factores sustrato, frecuencia de riego y retenedor de humedad sobre el crecimiento de P. laevigata

El efecto de la interacción de los factores sustrato, retenedor de humedad y frecuencia de riego fue significativo (P < 0.05) en las variables evaluadas. El Cuadro 3 muestra los resultados de la interacción de dichos factores. Las variables que manifestaron mejor respuesta están asociadas, en general, al uso de mezcla base como sustrato, riego cada 48 h y retenedor de humedad de 4.5 g·L^-1 de sustrato. Aunque esta dosis sobresalió ligeramente, le siguen las de 1.5 y 6.0 g·L^-1 con resultados similares; la dosis menor puede ser una opción viable al representar dos terceras partes menos de producto con respecto a la sobresaliente, lo cual a su vez repercute en menores costos.

La combinación de los factores frecuencia de riego y dosis de retenedores de humedad puede ser favorable en ciertas condiciones, tal como sucedió en este estudio. Esto no coincide con los resultados de ^{Sandoval-Méndez et al. (2000)} en Pinus cembroides Zucc., donde la combinación de riegos abundantes y limitados con diferentes dosis de hidrogel solo favoreció el crecimiento en altura en el riego abundante, independientemente de la dosis del polímero utilizado.

^{Pereira, Monteiro, y Madureira (2013)} produjeron plantas de Passiflora edulis Sims aplicando intervalos de riego de 24, 48 y 72 h con 0 y 3·g L^-1 de hidrogel en el sustrato compuesto por suelo más estiércol (3:1) y Bioplant®. Dichos autores obtuvieron los mejores resultados en producción de biomasa con el tratamiento de 3 g·L^-1 de hidrogel, sin importar la frecuencia de riego. Nuevamente se evidencia la importancia que tiene el uso adecuado de agua para propiciar el crecimiento de la planta, tal como sucedió en este ensayo, aunque el factor de mayor influencia fue el sustrato.

A pesar de que la planta estuvo bajo experimentación solo tres meses, las diferencias máximas en las variables respuesta fueron considerables: altura (16.3 a 28.9 cm), diámetro (1.16 a 2.05 mm), biomasa de la raíz (0.06 a 0.14 g), biomasa aérea (0.28 a 0.62 g) y biomasa total (0.34 a 0.74 g), lo que muestra que la influencia de los factores evaluados (sustrato, frecuencia de riego y dosis de retenedores de humedad) fue notoria con los efectos más positivos en la mezcla base, el riego cada 48 h y la aplicación de retenedores de humedad en dosis de 1.5, 4.5 o 6.0 g·L^-1 de sustrato.

Con base en los resultados obtenidos, se considera que el factor sustrato fue el que más influyó en el crecimiento de las plantas, ya que generó las diferencias más altas en las variables respuesta, entre tratamientos, con rangos del 19.4 a 28.0 %; posterior a ello se manifestó el efecto de los retenedores de humedad con diferencias máximas entre tratamientos de 16.7 a 27.7 % y, finalmente, el factor frecuencia de riego tuvo diferencias máximas de 13.3 %.