Filter mud as growth medium on tomato seedling

Edgar Alejandro Berrospe–Ochoa^*; Víctor Manuel Ordaz–Chaparro; María de las Nieves Rodríguez–Mendoza; Roberto Quintero–Lizaola

Programa de Edafología, Colegio de Postgraduados. km 36.5 Carretera México–Texcoco, Montecillo, Estado de México, C. P. 56230. MÉXICO. Correo–e: beocedal@colpos.mx (*Autor para correspondencia).

Recibido: 2 de julio, 2010. ]]> Aceptado: 30 de noviembre, 2011.

Resumen

En el presente trabajo se probaron seis sustratos alternativos a base de cachaza que sufrieron procesos de estabilización biológica, solos o mezclados con estiércol bovino y su posterior utilización para la producción de plántula de tomate, con la finalidad de fomentar el uso de otros materiales diferentes a la turba. La investigación se llevó a cabo en tres etapas: 1) elaboración de siete tratamientos por medio del secado, lavado y secado, compostaje y vermicompostaje de cachaza sola y mezclada con estiércol bovino, y tratamiento a base de turba y agrolita utilizado como testigo; 2) caracterización de los tratamientos (sustratos) mediante sus propiedades físicas y químicas; 3) producción de almácigos, registrando el desarrollo y calidad de plántulas. Los tratamientos provenientes del secado y lavado de cachaza presentaron características físicas similares al testigo. Los tratamientos expuestos a un proceso de compostaje presentaron características físicas variables en función del material fuente. Los tratamientos provenientes del vermicompostaje resultaron con baja porosidad y retención de agua. En general, todos los tratamientos presentaron buenas condiciones químicas. En cuanto a la producción de plántulas, el tratamiento elaborado a base de cachaza seca presentó las mejores características de plántulas.

Palabras clave: Solanum lycopersicum L., sustratos, cachaza, semilleros, almácigos.

Abstract

In the present research six alternative growth media made of filter mud were evaluated, which suffered biological stabilization processes, alone or mixed with cattle manure and its subsequent use for the production of tomato seedling, in order to promote the use of other materials different from the peat. Research was conducted in three stages: 1) the elaboration of 7 treatments by means of drying, washing and drying, composting and vermicomposting of filter mud, alone or mixed with cattle manure, and treatments peat/perlite–based used as control treatment; 2) treatment characterization (growth media) by means of their physical and chemical properties; 3) seedlings production, recording the development and quality of seedlings. Treatments coming from dried and washed filter mud showed physical characteristics similar to the control treatment. Treatments exposed to a composting process showed variable physical characteristics according to the source material. Treatments coming from the vermicomposting process showed a low porosity and water retention. In general, all treatments showed good chemical conditions. As for seedlings production, the treatment based on dried filter mud showed the highest seedling quality.

Keywords: Solanum lycopersicum L., growth medium, filter mud, nursery, seedlings.

La producción de azúcar es una de las agroindustrias más importantes del país; un problema ecológico que enfrenta esta industria es la alta generación de residuos durante el proceso de extracción; la cachaza es uno de los residuos que no se reincorporan al proceso, pues por lo regular es desechada al drenaje en la mayoría de los ingenios del país, sin algún tratamiento previo, originando contaminación ambiental. Existen propuestas para el manejo y aprovechamiento de la cachaza, por lo que el considerarla como subproducto traerá beneficios económicos y ecológicos.

En las últimas dos décadas, la producción de hortalizas en el país ha cambiado de sistemas de producción tradicional a sistemas tecnificados, en donde la calidad de plántula desempeña un papel crucial en la productividad. De forma natural los productores se han especializado en la producción intensiva de plántula para cultivo bajo invernadero o campo abierto; esto ha llevado a la búsqueda de alternativas para la producción en volumen del material necesario para trasplante, por lo cual el uso de charolas germinadoras provee de un mayor control productivo.

La producción de plántulas requiere de grandes cantidades de sustratos que en su mayoría son orgánicos y frecuentemente a base de turba de Sphagnum (peat moss) importada principalmente de Canadá, Letonia, Finlandia, Estonia y Holanda (INEGI, 2008); este uso ya generalizado fomenta la dependencia tecnológica y el aumento de los costos de producción.

Por lo regular la turba se mezcla con otros productos que mejoran sus condiciones físicas con el fin de brindar a la planta un medio óptimo para su desarrollo; sin embargo, a nivel comercial el conocimiento de sus características no es preciso, además del alto precio de comercialización y la baja e inconstante disponibilidad en el mercado.

El sustrato utilizado en la producción de plántulas tiene cuatro funciones importantes: 1) proveer el agua suficiente a la semilla y posteriormente a la plántula; 2) suministrar los nutrimentos necesarios para el buen desarrollo y crecimiento de la plántula; 3) permitir el buen intercambio gaseoso entre la atmósfera y el sustrato; y 4) servir como soporte físico a la plántula (Rodríguez et al., 2010).

Debido al uso de subproductos agroindustriales como materia prima, a los bajos costos de inversión, así como relativamente el corto tiempo de elaboración de productos, se ve a los procesos físicos y de biodegradación como una opción para la producción de sustratos orgánicos que puede ayudar a la solución de problemas tales como contaminación ambiental debida al mal manejo de residuos agroindustriales como los azucareros, además de apoyar a la disminución de costos de producción de plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) para trasplante.

En el presente trabajo se evaluaron diferentes tratamientos de cachaza con el propósito de generar un sustrato orgánico para la producción de plántula de tomate, y con esto fomentar el uso de este residuo agroindustrial.

MATERIALES Y MÉTODOS

Con la cachaza recolectada se hicieron diferentes combinaciones que dieron origen a seis tratamientos: cachaza (T1); cachaza lavada (T2); compost de cachaza (T3); compost de la mezcla de cachaza con estiércol vacuno 1:1 v/v (T4); vermicompost de cachaza (T5) y vermicompost de cachaza mezclada con estiércol vacuno 1:1 v/v (T6). Como testigo (T7) se tomó una preparación de turba comercial (Peat Moss Sunshine 3) más agrolita a razón de 3:1 v/v, realizándose cuatro repeticiones de cada tratamiento.

La investigación se llevó a cabo en tres etapas:

Primera etapa (elaboración de tratamientos). Para la elaboración del tratamiento T1 se tomaron 30 L de cachaza fresca; para la obtención del tratamiento T2, se tomaron 30 L de cachaza fresca y fueron lavados con agua a razón de 1:5 v/v (cachaza:agua); ambos tratamientos fueron secados al sol hasta obtener peso constante, colocándolos posteriormente en bolsas de polietileno negro y almacenados en lugar ventilado, fresco y seco hasta su utilización. Los tratamientos T3, T4, T5 y T6 fueron elaborados en contenedores de poliestireno de 50 cm de largo, 30 cm de ancho, 18.5 cm de altura, 2 cm de espesor y 30 L de capacidad. Los tratamientos T3 y T4 se sometieron a un proceso de compostaje durante 120 días. Para la elaboración del tratamiento T3 se utilizaron 30 L de cachaza fresca; para el tratamiento T4 se mezclaron homogéneamente 15 L de cachaza fresca y 15 L de estiércol vacuno. Ambos tratamientos se realizaron en condiciones de invernadero y al término del proceso se dejaron secar a la sombra. Para el tratamiento T5 se usaron 30 L de cachaza fresca y para T6 se usaron 15 L de cachaza fresca más 15 L de estiércol vacuno, permitiendo su compostaje en ambos tratamientos durante 30 días, una vez que los tratamientos registraron temperaturas menores a los 30 °C se agregó agua hasta alcanzar una humedad del 80 % y se inoculó cada uno con 200 lombrices composteras adultas de la especie Eisenia foetida. Los materiales inoculados se mantuvieron en lugar seco y sombreado a temperatura ambiente hasta los 120 días. El tratamiento T7, utilizado como testigo, fue elaborado mediante la mezcla de 30 L de turba con 10 de agrolita.

Segunda etapa (Caracterización de sustratos): Las propiedades físicas que se evaluaron fueron: granulometría (Martínez, 1993); Densidad aparente (Ansorena, 1994); índice de grosor (Ig); diámetro medio ponderado de partículas (DMP); porosidad total; (Ansorena, 1994); y curva de retención de humedad (De Boodt y Verdonck, 1974). Las propiedades químicas que se determinaron fueron: pH y conductividad eléctrica (CE) (Warncke, 1986); MO (Ansorena, 1994); N_total (Horneck y Miller, 1998); relación C:N (Alcantar y Sandoval, 1999); P (Olsen y Dean, 1965) y Bray–1 (Bray y Kurtz, 1945) para el testigo; CIC, Ca, Mg, K y Na (Rhoades, 1982).

Tercera etapa (Producción de almácigos): Los tratamientos elaborados fueron evaluados con la producción de plántulas; de cada tratamiento se tomó una muestra de 2 kg, misma que fue tamizada para obtener un tamaño de partícula menor a 2 mm. Se utilizaron charolas germinadoras de poliestireno de 200 cavidades, llenando 50 cavidades con cada tratamiento (previamente humedecido) de forma manual y compactado mediante golpes ligeros para dejar aproximadamente 0.5 cm entre la superficie de la charola y la superficie del sustrato. Posteriormente se colocó una semilla por celda (las semillas fueron inundadas con agua acidulada a pH 5.5 durante 12 horas antes de la siembra) tapando con el mismo sustrato hasta llenar las cavidades de las charolas. Se evaluó la producción de plántula de tomate cv. Marmande V. R. Los tratamientos fueron colocados bajo condiciones de invernadero; los semilleros se regaron una vez al día, estribados en columnas y cubiertos con plástico hasta la emergencia de las plántulas. Una vez emergidas las plántulas y hasta el término del experimento se regaron manualmente dos veces por día; el agua de riego se sustituyó por una solución Steiner al 25 % (Steiner, 1984) desde la aparición de los primordios foliares hasta el momento del trasplante. Una vez por semana se efectuaron riegos con agua destilada hasta saturación y ser recolecto el líquido drenado, para la determinación de pH y CE. Se registró el porcentaje y la tasa de germinación de cada tratamiento. Se realizó una colecta de plántulas a los 35 días después de la emergencia tomando al azar diez plántulas de la parte central de cada tratamiento; el material recolectado fue lavado y enjuagado con agua destilada; posteriormente se determinó altura de plántula midiendo desde la base hasta la punta apical, diámetro de tallo utilizando un vernier analógico, número total de hojas, área foliar usando un integrador de área (modelo LI–3000, LICOR, Lincoln, NE), longitud y volumen radical, peso seco de la parte aérea y de la raíz. El diseño experimental fue bloques completamente al azar con siete tratamientos, cuatro bloques y cuatro repeticiones de 50 celdas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la caracterización física (Cuadro 1) realizada a los diferentes tratamientos, se observó que el tratamiento T7 (testigo) tuvo un índice de grosor (Ig), un diámetro medio ponderado (DMP) y porosidad similar a lo encontrado por Anicua–Sánchez et al. (2008) y Khayyat et al. (2007), pero con densidad aparente (Da) mayor (Quesada y Méndez, 2005). El tratamiento T1 (cachaza seca) registró una Da estadísticamente similar a la obtenida en el tratamiento T7 (testigo).

El lavado de la cachaza para la obtención del tratamiento T2 no afectó la Da, pero el compostaje del tratamiento T3 y el vermicompostaje del tratamiento T5 favorecieron su aumento significativo; por otro lado, el mezclar la cachaza con estiércol y pasar la mezcla por procesos como el compostaje y el vermicompostaje (tratamientos T4 y T6, respectivamente) también provocaron el aumento de la Da. Independientemente del material fuente, el vermicompostaje aumentó de forma similar la Da en los tratamientos T5 y T6, coincidiendo con Hernández et al. (2008).

La cachaza seca presentó significativamente menor DMP en comparación al testigo; el lavado y el compostaje de la cachaza no modificaron el DMP, pero el vermicompostaje redujo significativamente este parámetro. El mezclar la cachaza con estiércol y pasar la mezcla por un proceso de compostaje aumentó el DMP (en comparación al material inicial) a niveles similares al testigo; al vermicompostear la mezcla se mantuvo el DMP similar al material inicial.

La cachaza seca tuvo una porosidad estadísticamente similar a la turba (testigo). El lavado de la cachaza no alteró la porosidad, pero el compostaje y el vermicompostaje disminuyeron su proporción en comparación al material inicial. El mezclar la cachaza con el estiércol y pasar la mezcla por un proceso de compostaje o vermicompostaje alteró la porosidad, disminuyendo significativamente la proporción.

El suministrar agua suficiente a la planta y permitir un buen intercambio gaseoso entre la atmósfera y el sustrato, son dos funciones importantes que se observan en la curva de retención de humedad, a la vez que se determina el contenido de humedad y se delimitan las fases en el medio (Figura 1).

Las proporciones de agua fácilmente disponible (AFD), agua de reserva (AR), agua difícilmente disponible (ADD), así como la capacidad de aireación y contenido de sólidos que presentó el tratamiento T7, fueron similares a lo reportado en otras investigaciones (Chávez et al., 2008; Dede et al., 2006; íñiguez et al., 2006; Zamora et al., 2005; Bohne, 2004; Gruda y Schnitzler, 2004; Verdonck y Demeyer, 2004; Cotxarrera et al., 2002; García et al., 2001).

El contenido de material sólido en la cachaza seca fue similar al tratamiento testigo. El lavado y compostaje de la cachaza no alteraron la proporción de sólidos, pero el vermicompostaje aumentó significativamente el contenido de sólidos en relación al material inicial. Al mezclar la cachaza con estiércol y sufrir la mezcla un proceso de compostaje (tratamiento T4) aumentaron significativamente las proporciones de sólidos, ocurriendo el mismo fenómeno en el vermicompost de la mezcla (tratamiento T6).

La cachaza seca registró una CA significativamente menor que la registrada en el tratamiento T7. La CA de la cachaza aumentó significativamente con el compostaje y disminuyó con el vermicompostaje. El mezclar cachaza con estiércol y pasar la mezcla por un proceso de compostaje o vermicompostaje provocó la disminución de la CA, observándose una mayor afectación en el primero.

La cachaza seca registró significativamente mayor proporción de AFD en comparación al testigo. El lavado de la cachaza no alteró este parámetro, pero el compostaje y el vermicompostaje de este material provocaron la disminución de la proporción de AFD. El mezclar la cachaza con estiércol y pasar la mezcla por un proceso de compostaje o vermicompostaje disminuyó significativamente la proporción de AFD en relación al material inicial.

La cachaza seca tuvo un contenido de AR similar al registrado en el tratamiento testigo. El lavado de la cachaza provocó el aumento significativo del contenido de AR, y el compostaje de este material disminuyó la proporción. El mezclar la cachaza con estiércol y pasar la mezcla por un proceso de compostaje o vermicompostaje, también provocó la disminución del contenido de AR en relación al material inicial.

La proporción de ADD registrada en la cachaza seca fue significativamente mayor en comparación al tratamiento T7, no viéndose afectada esta proporción con el lavado o vermicompostaje del material. El compostaje de la cachaza disminuyó el contenido de ADD. Al mezclar la cachaza con estiércol y pasar la mezcla por un proceso de compostaje o vermicompostaje aumentaron los contenidos de ADD.

Por otra parte, en la caracterización química de los tratamientos (Cuadro 2), el tratamiento T7 (testigo) presentó pH ácido, baja conductividad eléctrica (CE), bajas concentraciones de nitrógeno (N), fósforo (P) y sodio (Na), alta relación C:N, alta capacidad de intercambio catiónico (CIC) y materia orgánica (MO); con contenidos traza de potasio (K); coincidiendo los datos con lo reportado por Chavez et al. (2008), Ostos et al. (2008), Dede et al. (2006), Olivo y Buduba (2006), Quesada y Méndez (2005), Schmilewski (2008) y Zamora et al. (2005), pero con mayores concentraciones de calcio (Ca) y magnesio (Mg) que lo reportado por Quesada y Méndez (2005) y Zamora et al. (2005).

En general, los tratamientos elaborados presentaron pH y CE significativamente diferentes entre sí, observándose acidez y CE baja sólo en el tratamiento testigo. La cachaza seca y la cachaza lavada registraron la mayor proporción significativa de MO de los tratamientos en estudio, coincidiendo con Sangwan et al. (2008) y Venegas–González et al. (2005); el resto de los tratamientos fueron menores y similares entre sí. Los tratamientos propuestos fueron ricos en N en comparación al tratamiento T7 (a excepción de los tratamiento T2 y T5), observándose que el lavado y el vermicompostaje de la cachaza fomentaron la pérdida de N. Considerando que una relación C:N entre 12 y 15 es sinónimo de madurez en compost y vermicompost (Venegas–González, 2005), los tratamientos elaborados a base de cachaza tuvieron una alta madurez, no mostrando diferencias significativas entre sí, pero diferentes al testigo. El tratamiento T7 registró las menores concentraciones de P y Mg; el resto de los tratamientos fueron mayores y significativamente similares entre sí. El mezclar estiércol a la cachaza aumentó los contenidos de K, sin importar el método de estabilización del material.

El testigo registró la menor concentración de Ca en comparación con los tratamientos a base de cachaza; la mayor cantidad de Ca se registró en los tratamientos T1, T3 y T6, observándose que el lavado y el vermicompostaje de la cachaza provocaron la pérdida de Ca, al igual que el compostaje de la mezcla de cachaza más estiércol. Los menores contenidos de Na se registraron en los tratamientos T7, T1 y T3, observándose que el lavado y vermicompostaje de la cachaza favorecieron el aumento de las concentraciones de Na. El adicionar estiércol a la cachaza provocó también el aumento de las concentraciones de Na, sin importar el proceso de estabilización que haya sufrido la mezcla.

La CIC es la capacidad del sustrato para retener cationes como Ca, Mg, K y Na; los cuales son fácilmente intercambiados por otros cationes (H⁺) (Ketterings et al., 2007), por lo cual a mayor capacidad, mayor será el potencial de un sustrato para retener nutrimentos, como en el caso del tratamiento T7. La cachaza seca presentó una CIC significativamente menor, pero al pasar por un proceso de compostaje o vermicompostaje aumentó su CIC a niveles similares al testigo. Al adicionar estiércol a la cachaza y sufrir la mezcla un proceso de compostaje (tratamiento T4) se provocó el aumento de la CIC; pero no en el caso del vermicompostaje de la mezcla (tratamiento T6), ya que la CIC se mantuvo similar al material inicial.

En la etapa de producción de almácigos y con un nivel de significancia del 95 %, no se observaron diferencias estadísticas entre tratamientos en la germinación de semillas de tomate, por lo cual todos los tratamientos aportaron las condiciones físicas y químicas apropiadas a pesar de no presentar curvas similares de germinación acumulada (Figura 2).

Al término de la producción de semilleros, las plántulas que desarrollaron el mayor diámetro de tallo (DT) fueron las obtenidas en el tratamiento T1 con un promedio de 4.5 mm; en el tratamiento T7 el desarrollo del DT fue significativamente menor al registrar 1.2 mm; y en el resto de los tratamientos el DT no registró diferencias significativas con el testigo.

Las plántulas que se desarrollaron en el tratamiento T1 presentaron las mejores características agronómicas de los tratamientos en estudio, fomentadas por el contenido de nutrimentos y los altos volúmenes de agua fácilmente disponible, expresándose en plantas altas y pesadas (Figura 3), con un mayor desarrollo foliar (Figura 4) y radical (Figura 5).

CONCLUSIONES

El lavado y secado de la cachaza aumentó la capacidad de retención de humedad, pero disminuyó el contenido nutrimental.

El compostaje de la cachaza generó un sustrato estable con una alta capacidad de aireación, pero con baja capacidad de retención de humedad.

La adición de estiércol vacuno al compostaje de la cachaza dio origen a un sustrato con poco espacio poroso y con la menor capacidad de retención de humedad de los sustratos elaborados.

El proceso de vermicompostaje generó sustratos con poco espacio poroso total, sin importar el material fuente, lo cual se tradujo en bajos contenidos de humedad aprovechable.

Todos los sustratos elaborados tuvieron las condiciones físicas y químicas que permitieron la germinación de las semillas de tomate; sin embargo, las plántulas con mayor calidad se obtuvieron con cachaza seca.

LITERATURA CITADA

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