Introducción

México es centro de origen de los agaves, posee 90% del total de especies de agave que existen en el mundo (^{García-Mendoza, 2010}), de las cuales 57% son endémicas (^{García-Marín et al., 2017}). Las plantas del género Agave han sido de las primeras aprovechadas en Mesoamérica, durante siglos se han utilizado como fuente de alimento, bebida, medicina, combustible, cobijo, ornato, fibras duras extraídas de las hojas (ixtle), abono, construcción de viviendas y elaboración de implementos agrícolas, entre otros usos (^{García-Mendoza, 2007}). Estudios recientes indican que los agaves también tienen un alto potencial para la fijación de carbono (^{García-Moya, Romero-Manzanares y Nobel, 2010}; ^{Núñez, Rodríguez y Khanna, 2010}). Muchas especies del género Agave son económicamente importantes para el estado de Oaxaca (México), ya que constituyen la materia prima para la producción de mezcal, bebida alcohólica tradicional oaxaqueña (^{Chagoya-Méndez, 2004}).

Uno de los agaves más utilizados en la producción de mezcal es Agave angustifolia Haw. conocido comúnmente como “maguey espadín”, es el de mayor demanda y el único que se cultiva de forma significativa en suelos semiáridos, de acuerdo con el Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera [SIAP] (^{Secretaría de Agricultura y Desarrollo rural, 2021}), aproximadamente 17 591 ha se encuentran cultivadas con este agave. Generalmente los suelos donde se desarrollan especies del género Agave son pobres en materia orgánica, N y P (^{Bautista-Cruz et al., 2007}). Sin embargo, estudios previos han revelado efectos positivos de la aplicación de nutrientes en el crecimiento de agaváceas, variables como altura de planta, número de hojas desplegadas, diámetro de tallo y acumulación de biomasa son las que mejor respuesta han presentado (^{Enríquez et al., 2018}; ^{García-Martínez, Sánchez-Mendoza y Bautista-Cruz, 2020}; ^{Sánchez-Mendoza et al., 2020}; ^{Zúñiga-Estrada et al., 2018}).

El uso de fertilizantes químicos convencionales pudiera representar una alternativa para aportar nutrientes a las plantas, sin embargo, presentan poca eficiencia de aprovechamiento por factores como la fijación de P, la lixiviación y la volatilización de NO₃^- y N₂O, generando serios problemas de contaminación ambiental y afectaciones a la salud humana (^{Barbieri, Eduardo-Echeverría y Saínz-Rosas, 2018}; ^{Larios-González et al., 2021}; ^{Zaho-Hui y Sheng-Xiu, 2019}). Ante esta situación, y para mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes, se han desarrollado los fertilizantes de liberación lenta (FLL), los cuales ofrecen una disponibilidad nutrimental para la planta en un periodo más prolongado, lo que promueve una mayor eficiencia de aprovechamiento generando con esto un menor impacto negativo al ambiente y a la salud humana (^{Kiplangat et al., 2019}). La principal desventaja de los FLL es su elevado costo (^{Vázquez-Cisneros et al., 2018}), sin embargo, estos productos tienen el potencial de incrementar la eficiencia en la fertilización (^{Soti et al., 2015}), además se requiere un menor número de aplicaciones al cultivo (^{Aguilera-Rodríguez et al., 2015}), lo que genera un ahorro de tiempo y mano de obra, razones por las cuales son más rentables que los fertilizantes químicos convencionales.

Otra alternativa para promover el crecimiento de las plantas es el uso de fitohormonas (auxinas, giberelinas y citocininas), las cuales son compuestos producidos internamente por la planta y que en muy bajas concentraciones pueden tener un efecto a nivel celular, favoreciendo los patrones de crecimiento vegetal y permitiendo su control (^{Alcántara-Cortes et al., 2019}). Las fitohormonas y la función que cumplen en diferentes procesos metabólicos asociados con el crecimiento vegetal han sido ampliamente estudiadas, no obstante, la información sistematizada sobre su uso práctico en la agricultura es aún escaso (^{Borjas-Ventura, Julca-Otiniano y Alvarado-Huamán, 2020}). Más aún, el estudio del efecto producido por la aplicación de fitohormonas en especies del género Agave es incipiente. Los escasos estudios existentes se enfocan principalmente en evaluar el efecto de las fitohormonas sobre el crecimiento de plantas de agave cultivadas in vitro (^{Arzate-Fernández et al., 2020}; ^{Cancino-García, Ramírez-Prado y De la Peña, 2020}; ^{Reyes-Zambrano et al., 2016}). Con base en lo anterior, el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de FLL y fitohormonas en el crecimiento y la acumulación de azucares en plantas de A. angustifolia.

Materiales y métodos

El estudio se realizó en Ocotlán de Morelos (16º 48’ N, 96º 40’ O), Oaxaca, México, a 1 523 m de altitud, temperatura media anual de 20.5 °C y precipitación media anual de 695 mm; en esta comunidad se colectaron hijuelos apomícticos de Agave angusifolia. Se seleccionaron hijuelos similares en tamaño (entre 8 y 10 cm) y libres de plagas y enfermedades. El trasplante de estos hijuelos se realizó en bolsas de polietileno de 30×30 cm, las cuales se llenaron con aproximadamente nueve kg de suelo extraído de la zona de colecta, luego del trasplante las plantas se colocaron al interior de un vivero (malla sombra 25 %) de 8 × 20 m, no hubo control de las condiciones ambientales (temperatura y humedad). La fertilización se realizó un mes después del trasplante, los FLL utilizados fueron: a) Osmocote plus® marca ICL (OS) (15% N, 9% P₂O₅, 12% K₂O, 6% SO₄, 0.02 % B, 0.05% Cu, 0.46% Fe, 0.06% Mn, 0.02 % Mo, 0.05 % Zn) con un periodo de liberación de entre 8 y 9 meses y b) Basacote plus® marca Compo (BA) (16% N, 8% P₂O_5, 12 % K₂O, 2% MgO, 12% SO₄, 0.02% B, 0.05% Cu, 0.40% Fe, 0.06% Mn, 0.015% Mo, 0.020 % Zn) con un periodo de liberación de 6 meses; se eligieron FLL con diferentes periodos de liberación para comparar la eficiencia de asimilación de nutrientes por la planta (lo cual se ve reflejado en su crecimiento). Al no contar con una dosis sugerida de estos FLL para agaváceas en maceta, se consideró la dosis recomendada para especies forestales, las cuales, al igual que los agaves, son perennes; la dosis aplicada fue de 19 g por planta, lo que equivale a una relación igual a 2.5 kg m³ de suelo (^{Bustos et al., 2008}). Los fertilizantes se aplicaron en forma circular a 5 cm del tallo y a 5 cm de profundidad.

Las fitohormonas evaluadas fueron: a) Biozyme TF® (BI) (extractos de origen vegetal y fitohormonas biológicamente activas 78.87, giberelinas 32.2 ppm, ácido indolacético 32.2 ppm, zeatina 83.2 ppm, 0.14% Mg, 0.44% S, 0.30% B, 0.49% Fe, 0.12% Mn, 0.37% Zn, diluyente y acondicionadores 19.27 %) y b) Agromil plus® (AG) citocininas 0.204% p/v, diluyentes y acondicionadores (cantidad suficiente para completar un litro de producto) 100% p/v. Estas fitohormonas comerciales no presentan recomendaciones técnicas de dosis para agaváceas, por lo que se utilizó la dosis sugerida para especies perennes, la dosis evaluada de ambos productos fue 2.5 ml L^-1, se aplicaron 25 ml por planta. Para una mayor eficiencia en la aplicación, en cada dilución se adiciono el adherente comercial Prolux® a una dosis de 0.75 ml L^-1. Se aplicaron riegos semanales, la cantidad de agua aplicada por planta fue 1 L. Los momentos y la periodicidad de la aplicación de las fithormonas utilizadas varía dependiendo de la especie vegetal, por ejemplo, la aplicación de Biozyme TF® para fresa se recomienda al inicio de la floración y después cada 3 a 4 semanas, en frutales caducifolios desde la floración y hasta la caída de los pétalos. La aplicación de Agromil plus® en frutales caducifolios es al inicio del amarre de frutos y después en intervalos de 15 días, en jitomate se sugiere aplicar al inicio del periodo vegetativo y al inicio de la floración y cuajado de frutos. Al no contar con información sobre la frecuencia de aplicación de fitohormonas en especies del género Agave, y considerando que es una especie perenne de ciclo largo (6 a 8 años), se decidió realizar tres aplicaciones foliares durante el periodo de evaluación, la primera aplicación se realizó dos meses después del trasplante, periodo en el cual las plantas ya estaban adaptadas y desarrollando hojas nuevas, la segunda y tercera aplicación se realizaron a los cuatro y a los ocho meses, respectivamente.

El experimento se estableció bajo un diseño completamente al azar con arreglo bifactorial 3×3, con un total de 9 tratamientos y 10 repeticiones para cada uno. La unidad experimental fue una maceta con una planta de agave. Los factores y niveles de estudio fueron: a) fertilizante [OS y BA] y b) fitohormonas [BI y AG], se incluyó también un control sin fertilizante (SFR) y sin fitohormonas (SFI). Los tratamientos evaluados fueron: a) SFR+SFI, b) SFR+AG, c) SFR+BI, d) OS+SFI, e) OS+AG, f) OS+BI, g) BA+SFI, h) BA+AG y i) BA+BI. Después de 12 meses de evaluación bajo condiciones de vivero se determinó altura de planta (AP); número de hojas desplegadas (NH); diámetro de tallo (DT), con un vernier digital marca Maxwell; longitud radicular (LR), con un flexómetro se determinó la longitud de la raíz más larga; volumen radicular (VR), en una probeta de 250 ml con un volumen conocido de agua se introdujeron las raíces y se midió el volumen de agua desplazado; densidad radicular (DR), por medio de la relación masa-volumen; peso fresco de hoja (PFH), tallo (PFT) y raíz (PFR). El contenido de azúcares (sólidos solubles totales en tallo, SST) se determinó con un refractómetro portátil RHB-32 ATC. Las variables AP y NH se determinaron en todas las plantas por tratamiento, para el resto de las variables la medición se realizó en cinco plantas por tratamiento.

Resultados

Ambos FLL promovieron el crecimiento de las plantas de A. angustifolia, sin embargo, el incremento más alto en la mayoría de las variables se obtuvo con el OS. Con respecto a las plantas control, el OS incrementó 10.1% el NH, 10.4% la AP, 11.5, 10.2% el DT, 28.4% el PHF y 33.1% el PFT (Tabla 1). La interacción OS+v incrementó 24.5, 13.5, 23.4, 81.1 y 135.9% el NH, AP, DT, PFT y VR, respectivamente (Tabla 2). Con la interacción OS+BI, el NH incrementó 20.2%, la AP 13.6% y el PFH 50.1% (Tabla 2). El BA incrementó 6.4% la AP, 5.8% el DT, 16.1 % el PFT y 42.1% el PFR (Tabla 1). El PFR aumentó 105.6% con BA+SFI y 96.5% con BA+AG (Tabla 2). Las variables LR, DR, VR y SST no mostraron una respuesta significativa a la fertilización (Tablas 1 y 3). El uso de fitohormonas no promovió el crecimiento vegetal ni el SST en plantas de A. angustifolia (Tabla 1).

Discusión

La aplicación de FLL promovió un incremento en el NH, AP, DT, PFH, PFT y PFR en plantas de A. angustifolia. Resultados que coinciden con lo reportado por ^{Sánchez-Mendoza et al. (2020)}, quienes encontraron que el FLL Multigro 6® (21-14-10 NPK + 2 MgO) incrementó 16.9% el DT, 45.1% el PFH, y 35.2% el PFT en plantas de A. angustifolia cultivadas en campo. Los resultados obtenidos en este estudio, así como los reportados por ^{Sánchez-Mendoza et al. (2020)} muestran que, independientemente de las condiciones de cultivo (a campo abierto o en bolsa en condiciones de vivero), las plantas de agave responden de manera positiva a la fertilización, aun cuando los contenidos de N y P son mayores en el FLL Multigro 6® en comparación con Osmocote plus y Basacote plus.

Es importante brindar una buena nutrición a las plantas de A. angustifolia y de otras especies de agave en condiciones de vivero con la finalidad de obtener plantas de calidad en sanidad y vigor que se establezcan con éxito en campo (^{Ríos-Ramírez et al., 2021}). Cuando las plantas se extraen del suelo del vivero generalmente se les podan las raíces para posteriormente establecerlas en campo durante el periodo de lluvias con la finalidad de que las plantas puedan formar nuevas raíces para establecerse en el suelo y reiniciar su crecimiento (^{Díaz et al., 2011}). La capacidad de las plantas para captar radiación solar, fijar carbono, acumular materia seca y adaptarse a las nuevas condiciones depende de su condición fisiológica, la cual está relacionada con la condición nutrimental y el vigor de las plantas producidas en vivero (^{Ríos-Ramírez et al., 2021}).

Aun cuando no existen estudios donde se haya evaluado el efecto de los FLL Osmocote plus y Basacote plus en plantas de agave, se ha demostrado su efecto positivo en otras especies vegetales. Por ejemplo, ^{Aguilera-Rodríguez et al. (2015)} evaluaron el efecto de dos sustratos elaborados a base de aserrín de pino más la adición de 8 g L^-1 del FLL Multicote® (18-6-12, con un periodo de liberación de 8 y 4 meses) y Osmocote plus® (15-9-12, con un periodo de liberación de 8 a 9 meses y 5 a 6 meses) en el crecimiento de plantas de Pinus pseudostrobus Lindl, en todos los tratamientos donde se combinó el sustrato a base de aserrín con el FLL se obtuvieron plantas de buena calidad. Sin embargo, con Osmocote plus se obtuvieron los mejores resultados para las variables evaluadas (DT, peso seco aéreo, PSR, y relación entre peso seco aéreo y PSR).

Otro estudio que también reporta el efecto de FLL en otras especies vegetales diferentes a los agaves es el de ^{Escamilla-Hernández et al. (2015)}, estos autores evaluaron el efecto de tres sustratos (vermiculita, agrolita y “peat moss”) mezclados con los FLL Basacote plus® (16N-8P-12K), Osmocote plus® (15N-9P-12K) y Multicote® (18N-6P-12K), en tres dosis cada uno: 10 (baja), 20 (media) y 30 kg m^-3 (alta), más un control sin fertilización, sobre el crecimiento de plantas de teca (Tectona grandis L. f.) cultivadas en tubetes de polietileno expandido y encontraron que las plantas de teca fertilizadas con Osmocote en las dosis media y alta presentaron el mayor incremento en todas las variables de crecimiento evaluadas (DT, altura del cuello, biomasa aérea y biomasa radicular).

Con excepción del trabajo de ^{Sánchez-Mendoza et al. (2020)}, los estudios que evalúan el efecto de FLL en A. angustifolia son incipientes. No obstante, estudios previos han reportado que otros agaves han respondido positivamente a la fertilización convencional. Por ejemplo, ^{García-Martínez et al. (2020)} encontraron que la adición de 43.5 mg kg^-1 de P incrementó 13.2, 34.9, 36.1 y 21.5% la AP, PFH, PFT y DT en plantas de A. potatorum Zucc. Estos mismos autores indicaron que en agave coyote (Agave spp.) la dosis de 29.0 mg kg^-1 de P aumentó 16.4% la AP, 44.4% el PFT y 18.6 % el DT. Con 43.5 mg kg^-1 de P el SST aumentó 40.0%, con 14.4 mg kg^-1 de P el PFH incrementó 51.0%. Con excepción de lo obtenido para la variable SST en agave coyote, estos resultados son coincidentes con lo reportado en este estudio.

^{Sánchez-Mendoza et al. (2020)}, al igual que en este estudio, tampoco encontraron un efecto significativo de los FLL en el contenido de SST del tallo o “piña” de este agave. ^{Zúñiga-Estrada et al. (2018)} reportaron que plantas de A. tequilana que recibieron una fertilización de base (162-150-250 kg ha^-1 de N, P y K) + fertirrigación (315.3 g de N; 179.9 g de P₂O₅; 353.4 g de K₂O; 111 g de CaO y 89.1 g de MgO) tampoco mostraron un aumento en el contenido de SST por efecto de la fertilización. Posiblemente no se registró un aumento en el contenido de SST en las plantas de A. angustifolia con la aplicación de FLL debido a que cada especie de agave responde de manera diferente a la fertilización dependiendo de sus características fenotípicas y genotípicas, así como de sus requerimientos nutricionales acorde a sus etapas fenológicas.

Por su parte, ^{Martínez-Ramírez et al. (2013)} también encontraron que el NH y la biomasa seca de plantas de A. potatorum y A. angustifolia cultivadas en macetas en invernadero incrementó significativamente con la aplicación de superfosfato triple, sulfato de potasio y sulfato de amonio.

De manera similar a lo obtenido en este estudio, ^{Enríquez et al. (2018)} mostraron que plantas de A. angustifolia cultivadas en un sustrato con 75% de abono bovino con fertirriego (formulación de Steiner) + biofertilizante líquido incrementaron 51.7% el NH, 27.1% la longitud de la hoja, 118.3% el peso seco de hoja, 68.4% el DT, 117.2% el peso seco de tallo y 97.61% la biomasa total en comparación con las plantas que crecieron en un sustrato sin abono bovino, sin fertirriego ni biofertilizante líquido (control).

El N es importante para diferentes procesos fisiológicos y metabólicos de las plantas, actividad enzimática, actividad fotosintética, respiración celular y señalización química, además, es constituyente de diferentes moléculas orgánicas (^{Ding et al., 2015}; ^{Yang et al., 2012}). El P es considerado un nutriente primario para el crecimiento vegetal, este elemento es escencial en procesos de división celular, reproducción y metabolismo celular, de igual forma su función está relacionada con la adquisición, almacenamiento y uso de energía (^{Salinas et al., 2013}; ^{Lynch y Brown, 2008}). Además de N y P, los FLL evaluados contienen K, S, Mg y diferentes micronutrientes, los cuales, en conjunto, posiblemente favorezcan el crecimiento de las plantas de agave. Los agaves presentaron un mayor crecimiento cuando se aplicó OS, probablemente debido a una mayor eficiencia de aprovechamiento de los nutrientes contenidos en este fertilizante cuyo periodo de liberación es más prolongado (8 a 9 meses) que el de BA, que tiene un periodo de liberación de 6 meses.

De acuerdo con ^{Nobel, Quero y Linares (1989)} una adecuada nutrición mejora la condición fisiológica de las plantas de agave aumentando la fijación de CO₂, lo que trae como consecuencia un incremento en la biomasa y el rendimiento. ^{Bautista-Cruz et al. (2007)} indicaron que las plantas responden mejor a la fertilización cuando crecen en suelos pobres en materia orgánica y N, dos características que están presentes en la mayoría de los suelos donde se cultiva A. angustifolia. Los agaves al estar sometidos a condiciones restrictivas de agua y nutrientes desarrollan diferentes mecanismos de adaptación, como son hojas suculentas, cutículas gruesas y fotosíntesis tipo CAM (^{Ramírez-Tobías, Peña-Valdivia y Rogelio-Aguirre, 2014}), es posible que, al mejorar las condiciones del suelo mediante la adición de nutrientes y agua, estos mecanismos permitan potencializar de mejor manera su crecimiento y desarrollo.

La aplicación de fitohormonas no promovió el crecimiento ni la acumulación de azúcares en plantas de A. angustifolia. Los estudios que evalúan el efecto de la aplicación de fitohormonas en el crecimiento de agaváceas y de plantas de zonas áridas en condiciones in vivo son escasos, poco claros y, por lo general, las concentraciones aplicadas son muy contrastantes (^{Mandujano, Golubov y Rojas-Aréchiga, 2007}), esto dificulta la comparación de los resultados obtenidos en este ensayo. La mayoría de los estudios realizados son a nivel laboratorio utilizando técnicas de cultivo in vitro, en la mayoría de esos estudios se han encontrado resultados positivos en la emisión de brotes y crecimiento de plantas de agave como resultado de la adición de auxinas, giberelinas y citocininas (^{Aguilar-Jiménez y Rodríguez, 2018}; ^{Amador-Alférez et al., 2013}; ^{Arzate-Fernández et al., 2020}; ^{Cancino-García et al., 2020}; ^{Reyes-Zambrano et al., 2016}).

^{Garnica-García et al. (2020)} encontraron que los bulbilos de A. angustifolia cultivados en diferentes sustratos mostraron incrementos estadísticamente significativos en longitud de hoja, ancho de hojas, PST, peso seco total, volumen total, AP, número de raíces, volumen del tallo, NH, DT y volumen de hojas cuando se regaron y fertilizaron con una solución Steiner diluida al 50% + 25 g L^-1 de la citocinina comercial benzilaminopurina en comparación con las plantas control regadas con agua corriente, posiblemente la citocinina favoreció el crecimiento y la división celular lo que se reflejó en un mayor crecimiento, estos resultados difieren a lo obtenido en este experimento.

^{Amador-Alférez et al. (2013)} sugirieron realizar evaluaciones del efecto de fitohormonas en el crecimiento de especies vegetales en diferentes condiciones ambientales y analizar el efecto combinado de reguladores de crecimiento, por ejemplo, ácido giberélico (AG3) y auxinas como el ácido naftalenacético y/o ácido indolacético con la finalidad de conocer más sobre la función de estos compuestos químicos.

Existen algunos estudios donde se han evaluado las fitohormonas utilizadas en este ensayo en algunas especies vegetales. Por ejemplo, ^{Ayvar-Serna et al. (2015)} evaluaron el efecto de la aplicación de diferentes fitohormonas en el crecimiento, SST y rendimiento de jitomate bajo condiciones de invernadero, dentro de las fitohormonas evaluadas incluyeron Biozyme TF y Agromil plus, las cuales promovieron una mayor altura y DT. Sin embargo, las variables rendimiento, SST y diámetro horizontal y vertical del fruto no mostraron diferencias estadísticamente significativas con respecto al control. ^{Navarro-Ainza, López-Carvajal y Enciso-Lara (2016)} evaluaron el efecto de fitohormonas (Cytokin, Biozyme-TF, Maxigrow plus y Agromil plus) y urea foliar sobre el amarre y rendimiento de frutos de olivo y no encontraron diferencias significativas para las variables amarre de frutos y rendimiento entre los productos aplicados y el control.

En los estudios donde se han evaluado fitohormonas en agave en condiciones in vitro, éstas se han aplicado en el sustrato de soporte (medio sólido), de igual forma en el estudio de ^{Garnica-García et al. (2020)} las citocininas se aplicaron junto con los nutrientes en solución directamente al suelo, aun cuando se ha demostrado que las hojas de agave tienen una buena capacidad de absorción (^{Bejines-Ramos et al., 2017}). Por lo que, se pudiera considerar la aplicación de fitohormonas directamente al suelo para eficientizar su absorción y por consecuencia un mayor crecimiento y desarrollo de las plantas de agave.

Conclusiones

La aplicación de Osmocote plus® y Basacote plus® promovió el crecimiento de Agave angustifolia Haw. pero no el contenido de SST. El fertilizante Osmocote plus® indujo un mayor crecimiento en las plantas de agave incrementando el NH, AP, DT, PFH y PFT. La interacción OS+BI promovió incrementos en la AP y PFH, con BA+SFI incrementó el PFR. La aplicación de fitohormonas no generó una respuesta positiva en el crecimiento ni en el contenido de azucares en el tallo de las plantas de agave.