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Introducción
En los últimos años, debido a que las reglamentaciones relacionadas con la aplicación y disposición de los estiércoles en los suelos se han vuelto más rigurosas, se ha incrementado el interés por utilizar las lombrices de tierra, como un sistema ecológicamente sano para el manejo de estos materiales (Singh-Ahirwar y Hussain 2015, Velecela et al. 2019). Debido a este enfoque, diferentes investigadores han estudiado el proceso de descomposición de desechos orgánicos, a través del vermicompostaje. Éste es un proceso eco tecnológico de costo reducido que provoca la bio-oxidación, degradación y estabilización de diversos residuos orgánicos por la acción conjunta de lombrices y microorganismos (Olle 2019) del cual se obtiene el vermicompost (VC). El producto final estabilizado posee las siguientes características: homogéneo, de granulometría fina, con alta porosidad, adecuada aireación, capacidad de retención de humedad, actividad microbiana y excelente estatus de elementos nutritivos (Pathma y Sakthivel 2012). Éste tiene alto contenido de macro y micro elementos, vitaminas, hormonas de crecimiento y enzimas (Olle 2019) , con valor agregado, el cual se ha empleado en prácticas de restauración ecológica, programas de fertilidad del suelo, así como dentro del sector agrícola (Singh et al. 2018).
En diversos estudios se ha demostrado que, la aplicación del VC favorece el crecimiento y desarrollo de plántulas y la productividad de una amplia gama de cultivos, entre los cuales destacan el tomate (Solanum lycopersicum L.), berenjena (Solanum melongena L.), chile (Capsicum annuum L.), papa (Solanum tuberosum L.) y espinaca (Spinacia oleracea L.) (Singh-Ahirwar y Hussain 2015). El incremento en el crecimiento y productividad de la planta se ha atribuido a las características físicas, químicas y biológicas de este producto (Atiyeh et al. 2000), las cuales afectan favorablemente estas mismas propiedades en los suelos y de los materiales empleados en macetas o contenedores (Acosta-Durán et al. 2017, Singh et al. 2018).
Por otro lado, el empleo de acolchados plásticos es una práctica recurrente entre los productores de hortalizas. Entre los beneficios reportados destacan: cosechas precoces, mayor calidad y rendimientos, beneficios que han sido asociados a cambios registrados en el microambiente de las plantas y de los suelos, entre los cuales destacan la conservación de la estructura e incremento de la temperatura del suelo, reducción de la lixiviación de sales solubles y la erosión del suelo, mayor eficiencia en el uso de agua y fertilizantes, así como menor competencia de maleza, por lo que se reduce la aplicación de herbicidas (Mondino et al. 2017, Singh et al. 2018). Por otra parte, Tapia-Vargas et al. (2010) destacan que con el empleo del acolchado plástico se busca mejorar las condiciones para incrementar la productividad, debido a que con este material se ha logrado aumentar los rendimientos, al actuar como barrera que impide el arribo de vectores de enfermedades, favorece mayor producción de biomasa aérea, mejores condiciones fitosanitarias y de inocuidad, también se conserva la humedad de los suelos y se reduce la evaporación de agua. Considerando lo anterior y como una alternativa para reducir el uso de agroquímicos, el objetivo de este estudio fue comparar la fertilización sintética con la aplicación del VC con respecto al rendimiento del melón (Cucumis melo L.), con acolchado plástico.
Materiales y métodos
El estudio se desarrolló en el Campo Experimental de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Unidad Laguna ubicada dentro la Comarca Lagunera (101°40’ y 104°45’ O, y 25°05’ y 26°54’ N) al norte de México: esta región recibe una precipitación media anual de 235 mm, tiene una altitud 1 139 msnm y su temperatura media anual es de 18.6 °C. En verano el clima varía de semicálido a cálido-seco y en invierno de semi-frío a frío; el periodo de lluvia comprende de mediados de junio a mediados de octubre (Schmidt 1989).
El experimento se realizó en el ciclo agrícola Primavera - Verano 2019, utilizando el híbrido de melón Cantaloupe cv. Cruiser a siembra directa el 14 de abril. La preparación del terreno, típica para esta región, incluyó el barbecho, rastreo cruzado y nivelación: sus características químicas se presentan en la Tabla 1. Las camas de siembra se diseñaron de 2.0 m de ancho y 8.0 m de largo; para el acolchado de éstas se utilizó plástico negro con espesor de 125 µm, colocado manualmente, y el riego se realizó por medio de cintilla, con espesor de 0.381 mm, colocando la línea regante, con emisores cada 30 cm, aproximadamente a 10 cm del centro de la cama, donde se depositó cada semilla, también espaciada a 30 cm y con una sola hilera de plantas por cama. En total se aplicaron 16 riegos, los primeros siete, previos a la floración, los riegos restantes cada seis días, con una duración de 11 h. La parcela experimental ocupó una superficie de 16 m2 y la parcela útil 8 m2.
Tabla 1 Concentración total de las características químicas del vermicompost y del suelo.
| Parámetro | Unidades | Concentración | |
|---|---|---|---|
| Vermicompost | Suelo | ||
| EC | (dS·cm-1) | 7.1 | 2.4 |
| pH | 7.9 | 7.8 | |
| MO | (%) | 24.74 | 1.25 |
| Nt | 0.95 | 0.084 | |
| P | 0.22 | 4 | |
| K | 0.06 | 5.529 | |
| Ca | (mg kg-1) | 48.6 | 6.4 |
| Mg | 5.6 | 1.2 | |
| Cu | 1.8 | 0.83 | |
| Fe | 26.0 | 0.53 | |
| Zn | 12.0 | 0.51 | |
| Mn | 21.2 | - | |
Para evaluar la respuesta del melón a la aplicación del VC, a razón de 15 y 30 t ha-1 (tratamientos: T1 y T2), cuyas características se presentan en la Tabla 1, se compararon con la recomendación por hectárea a nivel local, de 240-80-00: N-P-K para este cultivo (tratamiento testigo: T0) (Pastor-López et al. 2010), utilizando urea (46-00-00) y superfosfato triple de calcio (00-46-00), disponibles en el mercado regional, como fuentes de nitrógeno y fósforo. Además del rendimiento comercial del cultivo (rendimiento exportación + rendimiento nacional), se evaluaron las siguientes características: peso del fruto (PF, kg), diámetro polar (DP, cm), diámetro ecuatorial (DE, cm), espesor de pulpa (EP, cm), sólidos solubles (SS,°Brix). El rendimiento se determinó con base en 10 plantas, obtenidas al azar en cada parcela útil. Los melones se seleccionaron al considerar como índice de cosecha que 3/4 de la cicatriz en el pedúnculo estuviera formada (Padilla et al. 2006). Los frutos se pesaron, midieron y contaron en cada tratamiento. Los datos se extrapolaron a toneladas por hectárea. El contenido en SS se determinó empleando un refractómetro manual Master-M (ATAGO T M 2313; 0.0-33.0 ± 0.2%). Para obtener el EP se utilizó un flexómetro Gripper (TRUPER®; Exactitud: ± 2.2 mm), registrando el valor desde el interior de la cáscara hasta donde inicia la cavidad del fruto. Para el peso de cada fruto se utilizó una báscula digital (IBM 8,5®). Finalmente, para ambos diámetros, ecuatorial y polar, se utilizó un vernier de madera.
El control de malezas se realizó de forma manual durante el desarrollo del cultivo. De manera preventiva, para el control de insectos plaga se utilizó una solución de Neem (Azadirachta indica, A. Juss.) (Estrada 2002). Para lo cual se diluyeron 200 mL de concentrado en 4 L de agua, esta solución fue aplicada a cada parcela experimental, y como adherente se utilizaron 50 g de detergente comercial en polvo por cada 4 L de solución. Para el control de Rhizoctonia solani se aplicó en el área radicular del cultivo Previcur (Bayer Crop Science®) a razón de 100 mL, de este compuesto diluido en 200 L de agua. Por otro lado, para garantizar la polinización de las flores del melón se colocó una colmena de abejas (Apis mellifera L.) tamaño jumbo (Reyes-Carrillo y Cano-Rios 2000) en la cabecera opuesta a la toma del agua de riego donde se conectaron las cintillas.
El diseño experimental utilizado fue completamente al azar, con tres repeticiones, por disponibilidad de espacio en la superficie de siembra. Los datos obtenidos de rendimiento fueron sometidos al análisis de varianza y para la comparación de medias se aplicó la prueba de la DMS0.05, utilizando el programa estadístico de Olivares-Saenz (1999).
Resultados y discusión
Tres de las variables de calidad evaluadas en los frutos de melón: DP, DE y EP presentaron diferencia altamente significativa (P ≤ 0.01), mientras que para las variables peso del fruto (PF) y rendimiento (R) se registraron diferencias significativas (P ≤ 0.05), y diferencias no significativas entre los sólidos solubles (SS) (Tabla 2).
Tabla 2 Valores promedio, significancia estadística y coeficiente de variación de las variables evaluadas durante el desarrollo del melón aplicando vermicompost y con acolchado plástico.
| T | DP** | DE** | EP** | SS ns | PF* | R* |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (cm) | (°Brix) | (kg·fruto-1) | (t·ha-1) | |||
| T0 | 16.48b | 13.62b | 3.13b | 8.77a | 1.82ab | 27.208ab |
| T1 | 16.14b | 13.74ab | 3.23ab | 9.00a | 1.57b | 26.441b |
| T2 | 17.41a | 14.27a | 3.77a | 9.03a | 1.88a | 31.362a |
| Media | 16.68 | 13.88 | 3.38 | 8.93 | 1.79 | 28.337 |
| CV(%) | 6.75 | 6.19 | 6.32 | 12.40 | 26.40 | 19.70 |
T = Tratamientos; DP = Diámetro polar; DE = Diámetro ecuatorial; EP = Espesor de pulpa; SS = Sólidos solubles; PF = Peso de fruto; R = Rendimiento. * (P ≤ 0.05); ** (P ≤ 0.01); ns = no significativa.
Diámetros polar y ecuatorial de los frutos
El DP en los frutos de melón fue de 17.41 cm, con 30 t ha-1 de VC (T2), lo cual fue estadísticamente (P ≤ 0.01) en un 5.3% a los DP de los frutos del tratamiento testigo (T0) y de los que recibieron la aplicación de VC a razón de 15 t ha-1 (T1), ver Tabla 2. El DP registrado de 17.42 cm superó en 10.11% al DP promedio reportado por García-Mendoza et al. (2019) al evaluar el desarrollo de cuatro híbridos de melón, bajo condiciones de campo, aplicando fertilización sintética. Por otro lado, el DP obtenido con 30 t ha-1 de VC (T2), fue ligeramente superado por el valor promedio de DP, con valor de 18.7 cm, reportado por Mubarack et al. (2019) quienes inicialmente elaboraron un fertilizante complejo y catalogado como de lenta liberación, con el cual se aportan 10 elementos esenciales (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Cu, Mn y B) y a través del fertirriego lo evaluaron durante el desarrollo del cultivo de melón. La similitud de los resultados respecto al DP, permite señalar que la incorporación del VC, a razón de 30 t ha-1 (T2), sin aplicar fertilizantes sintéticos y en coincidencia con Shankar et al. (2012), aporta los nutrimentos esenciales y en cantidades apropiadas para un adecuado desarrollo de las plantas, por lo cual se considera que, este abono orgánico resulta ser una alternativa viable ante los problemas de la agricultura convencional (Reyes-Pérez et al. 2018).
Al igual que para el DP, el DE fue de 14.27 cm con la aplicación de 30 t ha-1 de VC (T2), resultó mayor (P ≤ 0.01) en al menos 3.7% a los DE determinado en los frutos tanto del tratamiento testigo como de los que recibieron la aplicación de VC a razón de 15 t ha-1(T1) ver Tabla 2. El DE registrado, 14.37 cm, superó en 22.19% al DP promedio re- portado Monge-Pérez y Loría-Coto (2020) al evaluar el comportamiento y desarrollo de 10 genotipos de melón, utilizando como fuente de fertilización una solución nutritiva, aplicada a través del fertirriego. El valor 14.37 cm de DE registrado fue menor, en tan solo 3.7% de DE promedio, registrado por García- Mendoza et al. (2019) en frutos de cuatro híbridos de C. melo, desarrollado bajo condiciones de campo, con fertilizantes sintéticos. Por la semejanza de resultados, para los diámetros polar y ecuatorial de los frutos, con Roblero-Ramírez et al. (2014) y Sánchez-Hernández et al. (2016) , el empleo del VC puede considerarse como una alternativa, ambientalmente amigable en los sistemas agrícolas, al no requerirse insumos inorgánicos, además el sobreprecio de los productos generados incrementará la relación costo beneficio.
Espesor del pericarpio del fruto de melón
La aplicación de 30 t ha-1 de VC (T2) generó un EP con 3.7% mayor que los EP determinados en los frutos, tanto del tratamiento testigo (T0) como de los frutos que recibieron la aplicación de 15 t ha-1 de VC (T1), mismo porcentaje mayor que para la variable DP (Tabla 2). La importancia de esta característica, por ser la parte comestible, radica en que está directamente relacionada con el peso del fruto (Sánchez- Hernández et al. 2016), situación que coincide con los resultados obtenidos, en el presente experimento, para ambos parámetros (Tabla 2).
Los 3.77 cm de EP registrado en los frutos de las parcelas con 30 t ha-1 de VC (T2) superaron en 5.9% al EP promedio de 3.55 cm reportado por Ibrahim (2012) , en cinco cultivares de melón dulce, en condiciones de campo, durante la temporada de verano en los años 2008 y 2009: estudio desarrollado, con prácticas convencionales generadas por investigadores del Campo Experimental de Baramoon, Dakalia, Egipto. Por otro lado, el EP de 3.77 cm obtenido en los frutos desarrollado con la dosis de 30 t ha-1 de VC (T2), resultó ligeramente superior al valor promedio, 3.63 cm, de EP determinado por García-Mendoza et al. (2019) en frutos de cuatro híbridos de melón, aplicando fertilizantes inorgánicos durante el desarrollo del cultivo, a cielo abierto. El beneficio logrado con la aplicación con el mayor con- tenido de VC, del presente estudio, pudo ser provocado por diversos mecanismos, como la aportación gradual de nutrientes, la mejora de las características físicas, químicas y biológicas de los medios donde se desarrollan las especies vegetales, la aportación de microorganismos benéficos, con los cuales se favorece la disponibilidad, y en consecuencia, la asimilación de los elementos nutritivos (Domínguez et al. 2010).
Contenido de sólidos solubles en frutos de melón
Con respecto al contenido de azúcares (SS), los valores determinados en los frutos de melón con aplicación del VC, como fuente única de nutrición, fue de 9.0 y 9.03 °Brix (Tabla 2), los cuales son inferiores a los valores de 11.7 y 12.9 °Brix, reportado por Song et al. (2010) para frutos de melón desarrollados en un sistema de producción orgánico, y son ligeramente inferiores a los valores de 9.45 y 9.96 °Brix reportados por Padilla et al. (2006), quienes aplicaron tres biofertilizantes comerciales en el cultivo del melón (C. melo var. Reticulatus cv. ‘Ovación’). Estos biofertilizantes se utilizaron de forma complementaria a la recomendación de fertilización 100-00-80 (N-P- K), sobre lo mismo Cigales-Rivero et al. (2006) reportan un contenido promedio de 9.65 °Brix, en frutos de melón Cantaloupe “Ovation”, contenido que es similar al valor determinado en el presente estudio para ambas aplicaciones de VC. Lo anterior implica que, el VC incorporado como abono orgánico, sin utilizar fertilizantes inorgánicos y debido a su conductividad eléctrica registrada, 7.1 dS cm-1 (Tabla 1), además de mejorar la calidad del fruto (Gutiérrez-Miceli et al. 2007), favoreció el contenido de SS de los frutos del melón, los cuales, potencialmente, pueden tener mayor aceptación al registrar valores que coinciden con el rango de 8 a 10 °Brix establecido por Montaño-Mata y Méndez-Natera (2009).
Independientemente de la dosis de VC aplicada los frutos que recibieron este abono, superaron en 2.62% al contenido de SS registrado en el tratamiento testigo (Tabla 2). Al respecto, Padilla et al. (2006) reportan un comportamiento invertido, ya que el contenido de SS registrado en los frutos del tratamiento control, superaron en al menos un 1.9% a los SS registrados en los frutos que recibieron los tres biofertilizantes más la fertilización sintética. Estos elementos fortalecen el supuesto que autores como Sánchez-Hernández et al. (2016), González- Salas et al. (2018) y Reyes-Pérez et al. (2018) han formulado sobre los abonos orgánicos, de que elaborados de forma adecuada, pueden ser una alternativa a la aplicación y/o reducción de diversos insumos sintéticos, sin que se afecte el rendimiento y la calidad de los cultivos.
Peso de frutos de melón
El intervalo de valores de PF de 1.57 a 1.88 kg fruto-1 (Tabla 2), para los frutos que recibieron el VC como fuente nutritiva exclusiva resultó ligeramente superior en 1.54 y 1.61 kg fruto-1 reportado por Song et al. (2010) para frutos de melón desarrollados en un sistema de agricultura orgánica. Por otro lado, el peso promedio de los frutos obtenido con la aplicación de las dos dosis de VC de 1.73 kg fruto-1 fue similar al peso promedio de 1.5 y 1.7 kg fruto-1 de 11 cultivares de melón desarrollados bajo condiciones orgánicas certificadas y convencionales en Florida, EE. UU. (Guan et al. 2013). El PF promedio de 1.73 kg·fruto-1 superó en 8.7% al PF promedio de 1.58 kg·fruto-1 reportado por Kosterna et al. (2011) quienes evaluaron bajo condiciones de campo el efecto del acolchado de suelo con tres materiales sintéticos aplicando estiércol de corral a razón de 40 t ha-1 el año previo a cada siembra y dos dosis de fertilizantes nitrogenados y potásicos a dos cultivares de melón “Seledyn y Yupi”. En el mismo sentido, el PF registrado superó en 49%, al valor promedio de 0.88 kg fruto-1, determinado por Mubarack et al. (2019), con un fertilizante complejo, descrito en el apartado de diámetros ecuatorial y polar de los frutos de melón, de lenta liberación, aplicado por medio de fertirriego, además de silicio asperjado vía foliar, durante el desarrollo del melón, a cielo abierto. El comportamiento descrito y los resultados obtenidos están soportados por el hecho de que, aunque los abonos orgánicos presentan menor cantidad de nutrimentos al compararse con los fertilizantes sintéticos, la disponibilidad de dichos elementos es más constante durante el desarrollo del cultivo debido a su mineralización gradual (Díaz- Franco et al. 2016).
Rendimiento del cultivo de melón
El rendimiento tuvo diferencia significativa (P ≤ 0.05) entre tratamientos, presentando el tratamiento T2 (30 t ha-1 de VC) una producción promedio de 31.362 t ha-1, lo cual es superior a los tratamientos T0 (fertilización sintética) y T1 (15 t ha-1 de VC) con 4.154 (13.36%) y 4.921 t ha-1 (15.69%), respectivamente. Esta diferencia, en gran parte y de acuerdo con Roblero-Ramírez et al. (2014), puede deberse a que los elementos nutritivos contenidos en el VC (T2), fueron asimilados por el cultivo con mayor facilidad, al encontrarse biodisponibles y/o asimilables, favoreciendo con ello el crecimiento, desarrollo y rendimiento registrado en el presente estudio. Aunado a lo anterior, y a favor del empleo del VC, Díaz-Franco et al. (2016) destacan que los abonos orgánicos, como el VC, dado su contenido de materia orgánica (Tabla 1) se mineralizan de forma gradual permitiendo que la disponibilidad de los nutrientes sea constante durante el desarrollo de las especies vegetales.
En el mismo sentido, los rendimientos promedio obtenidos en el presente estudio superaron al menos en 11.12%, al intervalo de rendimientos 20.5 a 23.5 t ha-1, reportados por Padilla et al. (2006) quienes aplicaron tres biofertilizantes. Por lo anterior, en concordancia con lo establecido por Ramesh et al. (2005) es factible señalar que la dosis de VC de 30 t ha-1(T2), logró satisfacer, de forma adecuada, la demanda nutritiva del melón, sin necesidad de aplicar fertilizantes sintéticos. Al respecto, Elbashier et al. (2021) concluyeron que el empleo de las enmiendas orgánicas contienen nutrientes disponibles para las plantas, además de retener mayor cantidad de agua, podrían incrementar significativamente el rendimiento de los cultivos, conclusión que soporta la respuesta encontrada en este estudio respecto al rendimiento obtenido al aplicar la dosis de VC indicada.
Los rendimientos obtenidos, tanto por la aplicación de los dos niveles de VC, como por la fertilización sintética, superaron al rendimiento reportado por Espinoza-Arellano et al. (2009), quienes establecieron que en la Comarca Lagunera un rendimiento promedio de 19.5 t ha-1. Al respecto, Álvarez-Bernal et al. (2016) concluyeron que estos abonos presentan elevados contenidos de materia orgánica y gran capacidad de intercambio catiónico, lo que refleja un contenido elevado y disponible de elementos nutritivos.
Con respecto al acolchado, los rendimientos obtenidos en los tres tratamientos fueron similares al rendimiento promedio de 29.4 t ha-1, reportado por Miranda et al. (2003) , quienes también utilizaron plástico negro como acolchado. Mientras que Zavaleta-Mejía (1999) reporta que el acolchado plástico protege al suelo de la erosión, conserva la humedad, protege a las plantas contra el calor o frío, mejora la germinación y el establecimiento de las plántulas, la sanidad del cultivo al proteger a las raíces, frutos y follaje del ataque de fitopatógenos e insectos. Además de aumentar la temperatura del suelo, controla malezas, mejora la estructura del suelo y conserva su fertilidad.
Para todos los tratamientos el rendimiento obtenido fue inferior a las 40.1 y 41.25 t ha-1 reportadas por Nava-Camberos y Cano-Ríos (2000). Lo anterior, probablemente se debió en gran parte a lo establecido por Reyes-Carrillo et al. (2009) quienes señalan que, la presencia de otras flores atrae a los organismos polinizadores, alejándolos del cultivo de melón, con lo cual se pudo haber afectado la polinización y esto trajo como consecuencia, una reducción significativa de los rendimientos alcanzados en el presente trabajo.
En atención a los resultados obtenidos con la aplicación de VC, durante el desarrollo del cultivo de melón, es posible determinar que este producto con- tuvo los elementos nutritivos para satisfacer su demanda nutritiva, sin necesidad de utilizar fertilizantes sintéticos, lo anterior a favor de lograr el desarrollo de una actividad agrícola sustentable y en beneficio de los consumidores que demandan productos agrícolas de calidad, libres de la presencia de productos agroquímicos.
