Influence of irrigation frequency on oregano (Lippia graveolens HKB) growth

Magdalena Villa-Castorena^1¶; Ernesto A. Catalán-Valencia¹; Jesús Guadalupe Arreola-Ávila²; Marco A. Inzunza-Ibarra¹; Abel Román López¹

¹ Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. CENID-RASPA. km 6.5 Margen Derecha Canal Sacramento. Gómez Palacio, Dgo. C. P. 35140. MÉXICO. Correo-e: villa.magdalena@inifap.gob.mx (^¶Autor para correspondencia)

² Universidad Autónoma de Chapingo. Unidad Regional de Zonas Áridas, Bermejillo, Dgo., MÉXICO.

RESUMEN

El orégano (Lippia graveolens HKB) es una especie nativa de las zonas áridas por lo que puede ser un cultivo alternativo para las regiones con baja disponibilidad de agua. En este estudio se evaluaron los efectos de cuatro frecuencias de riego (cada 30, 45 y 60 días , y un riego al momento del trasplante) con riego solamente en el trasplante) (T1, T2, T3 y T4, respectivamente) en el crecimiento y la eficiencia de uso de agua. El diseño experimental fue bloques al azar con cuatro repeticiones. A partir de un almácigo, en condiciones de invernadero, a los 85 días después de la siembra se llevó a cabo el trasplante aplicando una lámina de riego de 15 cm. La respuesta al riego sucedió a los 110 días después del trasplante (ddt). Los valores más altos del índice de área foliar, biomasa seca de hojas, biomasa total por planta y tasa de crecimiento de la planta se alcanzaron al final del estudio, con los máximos valores obtenidos en los tratamientos T1 y T2. Los tratamientos T2 y T4 fueron más eficientes en el uso del agua. Los resultados anteriores sugieren que las plantas de orégano no requieren de riegos frecuentes en las primeras etapas de su crecimiento.

Palabras clave: Biomasa seca total, tasa de asimilación neta, eficiencia en el uso del agua.

ABSTRACT

Oregano (Lippia graveolens HKB) is a species native to arid areas and thus it can be an alternative crop for areas with low water availability. This study evaluated the effects of four irrigation frequencies (every 30, 45 and 60 days, and a single watering at the time of transplanting (T1, T2, T3 and T4, respectively) on growth and water use efficiency. The experimental design was randomized blocks with four replications. At 85 days after sowing in a greenhouse nursery, the seedlings were transplanted and a water depth of 15 cm was applied. The response to irrigation occurred at 110 days after transplanting (dat). The highest values of leaf area index, leaf dry biomass, total plant biomass and plant growth rate were reached at the end of the study, with maximum values obtained in T1 and T2. Treatments T2 and T4 were more efficient in water use. The above results suggest that oregano plants do not require frequent watering in the early stages of growth.

Key words: total dry biomass, net assimilation rate, water use efficiency.

INTRODUCCIÓN

El orégano es una especie nativa de las zonas áridas de México donde se recolecta y se comercializa para generar ingresos a las familias de esos lugares. Es una especie aromática con gran potencial económico, ya que tiene demanda a nivel internacional por sus usos en la industria farmacéutica y cosmética (Silva, 2003). Actualmente se estudian y prueban sus propiedades como conservador de alimentos, anticancerígeno, plaguicida y antimicrobiano (Martínez-Rocha et al., 2008; Zheng y Wang, 2001). También se estudia la composición química del tallo de orégano por su contenido importante de flavonoides que pueden contribuir al desarrollo de nuevos compuestos con aplicaciones en la agronomía y medicina (González et al., 2007) lo cual le da aún más importancia.

México es uno de los países con mayor producción de orégano, con alrededor de 4,000 toneladas anuales, y uno de los mayores exportadores de esta especie, superado sólo por Turquía (Huerta, 1997). Debido a la composición química de sus aceites esenciales, el orégano mexicano es considerado como el de más alta calidad, lo que le ha permitido un mayor despegue a su comercialización en los últimos años. El costo promedio de la hoja seca de orégano por kilo varía de 8 a 11 pesos (CONAFOR, 2007).

La búsqueda de nuevas alternativas de producción agrícola en las zonas áridas de México tiene que contemplar tecnologías que permitan hacer un mejor uso del agua y especies tolerantes a la sequía. Dentro de estas últimas se encuentran las especies nativas de estas zonas, como lo es el orégano que por estar adaptado a baja disponibilidad de agua representa una opción viable para su explotación como cultivo. Por lo tanto, es importante realizar estudios sobre la respuesta del orégano a diferentes condiciones y prácticas agronómicas como es el manejo de riego. A través de esta práctica se incrementa la producción de biomasa y el rendimiento de los cultivos, debido al aumento en el índice de área foliar y fotosíntesis (Escalante-Estrada, 1999; Olalde-Gutiérrez et al., 2000). La magnitud del área foliar por unidad de superficie (IAF) junto con la tasa de asimilación neta (TAN) determinan en gran medida la acumulación de materia seca por planta (Escalante- Estrada y Kohashi-Shibata, 1982).

El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de la frecuencia de riegos sobre el índice de área foliar, producción de biomasa seca de hojas, producción de biomasa total, tasa de crecimiento de la planta, tasa de asimilación neta, producción y eficiencia de uso de agua.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización del estudio y características del suelo

El estudio se realizó en el campo experimental del Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en la relación Agua Suelo Planta del INIFAP, localizado en Gómez Palacio, Dgo. (25° 30' N, 104° O y 1,135 m de altitud), con temperatura máxima y mínima media anual de 28.6 y 12.3 °C, respectivamente. La precipitación y evaporación acumulada anual es de 215 y 2,488 mm, respectivamente (Villa y Catalán, 2002). El suelo es de textura franco arcillo limoso, con una capacidad de campo de 30.43 % y punto de marchitez permanente de 14.16 % con base en el peso, densidad aparente de 1.29 g·cm^-3; contenido de materia orgánica de 1 %, pH de 7.9, conductividad eléctrica de 3.2 dS·m^-1 en los primeros 30 cm del perfil.

Se estudiaron cuatro frecuencias de riego: T1 (riego cada 30 días), T2 (riego cada 45 días) T3 (riego cada 60 días) y T4 (riego sólo en el establecimiento). El diseño experimental fue bloques al azar con cuatro repeticiones. La unidad experimental fue de 5 x 7 m, donde se tuvieron seis surcos separados a 80 cm.

Labores Agronómicas

El almácigo se estableció en bolsas de plástico negro de 10 x 15 cm y volumen de 712 cm³ en mayo del 2009 en un invernadero cubierto de policarbonato en sus cuatro lados y el techo con polietileno. La ventilación se hizo por medio de extractores colocados en la parte lateral. La semilla se trató con ácido giberélico a una concentración de 250 ppm y un tiempo de inmersión de 12 h, se pusieron tres semillas en cada bolsa llena con la mezcla de turba con arena (1:1, v:v). Las plántulas se regaron con agua hasta la aparición de las primeras hojas verdaderas, después con una solución nutrimental a una concentración de 20-40-30 mg·L^-1 de N, P y K, respectivamente. Los riegos se dieron cada dos o tres días según las condiciones ambientales con un sistema de aspersión tipo nebulizador.

A los 85 días después de la siembra y cuando la planta tenía una altura de 15 cm se llevó a cabo el trasplante en seco e inmediatamente se aplicó un riego para humedecer a una profundidad de 60 cm (15 cm de lámina de agua); la distancia entre plantas fue de 50 cm. Los riegos se aplicaron con una manguera de 1 1/2" de diámetro, previamente aforada y la lámina de agua aplicada en cada riego fue de 10 cm.

Variables Evaluadas y Análisis de Resultados

Se hicieron muestreos destructivos de cuatro plantas por tratamiento, una en cada repetición a los 10, 50, 80, 110, 140, 260, 320 y 380 días después del trasplante (ddt), se midió la altura por planta, el área foliar, la biomasa de hojas y tallo por planta. Para obtener el peso seco, se colocó el material vegetal en una estufa con circulación de aire forzado a 68 °C, por 72 h, no se incluyó al sistema radical. El área foliar se determinó mediante un integrador electrónico de área, modelo Li-3100 (Licor, Inc. Lincoln, NE, EE UU) y el índice de área foliar (IAF) se calculó mediante la relación entre el área foliar por planta y el área o superficie que ocupa una planta en el terreno. También se estimaron la eficiencia en el uso del agua (EUA, kg·m^-3), tasa de crecimiento de la planta promedio (TCP·g^-1 d^-1) y tasa de asimilación neta promedio (TAN, mg·cm^-2d^-1) mediante las siguientes expresiones:

donde: LN = logaritmo natural, P1 y P2 = peso seco al inicio y Anal del intervalo de tiempo, AF1 y AF2 = área foliar al inicio y Anal del intervalo, T1 y T2 = días después del trasplante al inicio y Anal del período de muestreo. Durante el ciclo de crecimiento del cultivo, se registraron también las temperaturas máxima (Tmáx, °C) y mínima (Tmín, °C), precipitación (pp, mm) y evaporación acumuladas (Ev, mm).

Las variables de respuesta se analizaron a través del tiempo mediante el Proc mixed del sistema estadístico SAS®, Versión 6 (SAS Institute, 1999); y a las que mostraron diferencias significativas se les realizó una prueba de comparación de medias (Tukey, P = 0.05), mediante este mismo sistema.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Condiciones ambientales

En la Figura 1 se observa que la temperatura del aire presentó un descenso con el tiempo hasta alcanzar su mínimo valor a los 170 días después del trasplante que correspondió a la primer decena de enero, con una T máx y T mín promedio de 16.01 y 3.61 °C, después de esa fecha tiende a incrementar hasta alcanzar sus máximos valores a partir de los 290 ddt que corresponde a la primer decena de mayo. La precipitación, aun cuando por su naturaleza es variable, fue bastante atípica durante el periodo de estudio y se acumularon 405 mm. La evaporación acumulada en ese mismo período fue de 2,884 mm.

Riegos aplicados

El número de riegos así como la lámina de agua aplicada difirió en cada fecha de muestreo para cada uno de los tratamientos de tal forma que las condiciones de humedad del suelo también fueron diferentes. El tratamiento más húmedo (T1) tuvo un 1.42, 1.8 y 5.4 veces más de lámina de agua aplicada que los T2, T3 y T4, respectivamente (Cuadro 1).

Los tratamientos de riego, el tiempo de muestreo, así como la interacción de ambas variables afectaron de manera significativa (P<0.01) a la altura de planta.

El crecimiento de la planta fue similar en los cuatro tratamientos de riego hasta los 80 ddt, después de ese tiempo la frecuencia de riego impactó en la altura de planta (Figura 2). A los 110 ddt, el T2 mostró la máxima altura con un 24 % más que la altura promedio de los otros tres tratamientos. En los siguientes tres muestreos este mismo tratamiento y el T1 produjeron las plantas más altas, enseguida el T3 y finalmente el tratamiento con menos riegos (T4). Al final del estudio, el crecimiento de la planta fue mayor a medida que se aplicaron más riegos.

La altura de planta a través del tiempo se incrementó en cada uno de los tratamientos hasta los 140 ddt, después de ese tiempo y hasta los 320 ddt el crecimiento se detuvo, reanudándose nuevamente al final del estudio (Figura 2). La interrupción en el crecimiento durante el período de los 140 a los 320 ddt se debió a que durante ese tiempo se presentó el invierno y las temperaturas mínimas disminuyeron por debajo de los cero grados, principalmente en la primera decena de enero. Además durante ese período se registró una granizada que daño parcialmente al cultivo.

Índice de área Foliar (IAF)

Los efectos de la fecha de muestreo, frecuencias de riego y la interacción de ambos factores sobre el IAF fueron altamente significativos (P<0.01). Las diferencias entre los tratamientos de riego en cada fecha de mues-treo se hicieron evidentes hasta los 110 ddt (Figura 3), cuando el tratamiento que no había sido regado (T4) mostró sólo el 42 % del IAF promedio de los tratamientos que habían recibido riego (T1, T2 y T3). Estos últimos tres fueron estadísticamente similares entre ellos (Tukey, P=0.05). Este comportamiento se mantuvo hasta los 260 ddt, indicando que el orégano no requiere de riegos frecuentes en esta etapa de su desarrollo, ya que respondió de manera similar al riego cada 30, 45 o 60 días. Más tarde, en los dos últimos muestreos (320 y 360 ddt), los tratamientos que se regaron más seguido (T1 y T2) produjeron mayor IAF con un promedio de 0.77 al final del estudio, el cual fue superior en un 33 y 120 % que el observado en los T3 y T4, respectivamente.

La relación entre el IAF al final del estudio y la lámina de agua total aplicada fue de tipo cuadrático (Figura 4), lo cual indica que existe un IAF máximo que corresponde a una cantidad de agua aplicada. Al derivar la función e igualarla a cero se obtuvo que el IAF máximo (0.75) se obtiene con 126 cm de agua aplicada.

Biomasa seca de hojas (BH)

La producción de biomasa seca por planta incrementó con la edad de la planta en todos los tratamientos de riego excepto a los 260 ddt cuando disminuyó en forma significativa (Tukey, P=0.05) con respecto a los 140 ddt (Figura 5). Esta disminución fue ocasionada por una pérdida de hojas durante el invierno debido a que las temperaturas mínimas alcanzaron valores por debajo de los cero grados. Después de ese tiempo, cuando las temperaturas del aire se incrementaron (Figura 1) las plantas se recuperaron ocasionando una mayor producción de hojas creciente con su valor máximo en el último muestreo.

Hasta los 80 ddt, la frecuencia de riego no tuvo un efecto significativo (Tukey, P=0.05) sobre la producción de hojas por planta (Figura 5); en cambio a partir de los 110 y hasta el final de los muéstreos si lo tuvo. Los tratamientos T1 y T2, aun cuando tuvieron diferente número de riegos, mostraron una producción de hojas estadísticamente similar, alcanzando un valor promedio máximo de 3,854.3 kg·ha^-1 a los 380 ddt. Los tratamientos T3 y T4 fueron diferentes a partir de los 140 ddt mostrando su máxima diferencia en el último muestreo cuando el T3 superó en 94 % al T4. Reducciones de peso seco foliar debido a los déficits hídricos han sido también reportados en otros estudios de orégano mexicano (Lip-pia berlandieri Schauer; Turgut y Silva, 2005, y Lippia graveolens H.B.K., Galván et al., 2005). También estos efectos se han documentado en otros cultivos como soya (Frederick et al., 1998), maíz (NeSmith and Ritchie, 1992) y girasol (Sadras et al., 1993).

Biomasa total por planta (BTP)

La producción de la BTP incrementó con el tiempo hasta los 140 ddt en todos los tratamientos, luego disminuyó ligeramente a los 260 para luego recuperarse e ir en aumento al Anal de los muestreos (Cuadro 2). Durante el periodo de los 10 hasta los 80 ddt el incremento de la BTP fue de poca magnitud y no significativa (Tukey, P=0.05) en los tratamientos T1, T2 y T3, con un valor promedio de 6.7, 6.4 y 4.6 g, respectivamente. A los 110 y 140 dds, la producción de BTP aumenta de manera significativa en los tres tratamientos pero a los 260 ddt disminuye levemente con respecto a los 140 ddt debido a que durante este periodo se presentó el invierno que causó una disminución en la producción de hojas. A los 320 y 380 ddt la acumulación de BTP en los tratamientos T1, T2 y T3 va en aumento con sus valores más altos en el último muestreo. En el tratamiento seco (T4), la PBT es lenta hasta los 110 ddt, después se incrementa de manera significativa (Tukey, P=0.05) a los 140 ddt, disminuye ligeramente a los 260 ddt y luego se recupera hasta alcanzar su valor máximo al Anal del estudio.

La BTP estuvo relacionada en forma lineal con el IAF (Figura 6) y la lámina de agua total aplicada durante el estudio (Figura 7). De esta manera, se tiene que un 96 % de la BTP se explicó por el IAF y que a mayor valor de este la BTP se incrementó. Un IAF alto implica una mayor intercepción de luz resultando en una mayor fotosíntesis que ocasiona más producción de biomasa. La relación lineal entre IAF y la BTP también ha sido reportada en otros cultivos como maíz (Reta et al., 2007), y girasol (Aguilar-García et al., 2005). Por otra parte, la lámina de agua total aplicada explicó en 85 % la producción de BTP al Anal del ciclo y por cada cm de agua aplicado, dentro del rango de 25 a 135, la BTP se incrementa a una tasa de 2.082 g·cm^-1. Esta relación lineal entre la BTP y la lámina de riego aplicada también fue encontrada en espárrago (Ferreyra et al., 1995).

Tasa de crecimiento de la planta (TCP)

La TCP fue afectada significativamente (P<0.01) por la frecuencia del riego, el tiempo de muestreo y la interacción de ambos factores. Esta variable se incrementó con el tiempo hasta los 140 ddt en los cuatro tratamientos de riego, se redujo drásticamente durante la etapa de los 140-260 ddt y se recuperó hasta alcanzar sus valores máximos en el último periodo de desarrollo (Figura 8). La disminución en la TCP se debió a una defoliación de la planta causada por las temperaturas mínimas registradas durante el invierno y además a una granizada que ocurrió a principios de primavera, lo cual coincidió con el periodo de los 140-260 ddt.

La frecuencia de riego modificó la TCP en los períodos 80-110, 110-40 y 320-380 ddt (Figura 8). Los tratamientos de mayor frecuencia (T1 y T2) ocasionaron una TCP similar (Tukey, P=0.05) pero superior a la de los tratamientos con menos riegos (T3 y T4). En el último periodo los tratamientos T1 y T2 tuvieron una TCP promedio de 2.687 g·d^-1, el cual fue 1.95 y 5.28 veces más que el T3 y T4, respectivamente.

Tasa de asimilación neta (TAN)

La frecuencia del riego y el tiempo de mues-treo afectaron la TAN en forma significativa (P=0.03 y P=0.01, respectivamente); en cambio, la interacción de ambos factores no lo hizo a un P=0.05. Durante los dos primeros periodos de desarrollo, la TAN mostró cambios no significativos (Cuadro 3), después decrece pero se mantiene durante los periodos 80-110 y 110-140 ddt y nuevamente disminuye hasta alcanzar valores negativos durante la etapa de los 140-260 ddt, que se pueden explicar por la caída de hojas en el invierno; luego la TAN se incrementa en los dos últimos periodos de desarrollo hasta alcanzar valores tan altos como al inicio del desarrollo al final del estudio. Con respecto a los tratamientos de riego, la TAN disminuyó a medida que los riegos fueron menos frecuentes, aunque los T1 y T2 no fueron estadísticamente diferentes (P=0.05).

Eficiencia en el uso del agua (EUA)

Los efectos principales del tiempo de muestreo y frecuencias de riego fueron altamente significativos (P=0.01) en la EUA, así también lo fue la interacción entre ambos factores. Hasta los 80 ddt, aun cuando la cantidad de agua aplicada fue diferente en cada tratamiento de riego, estos no alteró de manera significativa (Tukey, P=0.05) a la EUA (Cuadro 4). A los 110 y 140 ddt, los efectos de la frecuencia de riego se hicieron evidentes resultando los tratamientos T2 y T4 con mayores eficiencias que las observadas en los T1 Y T3. A los 260 ddt, debido a que en esa fecha de muestreo el rendimiento de BTP disminuyó con respecto a los 140 ddt, la EUA se igualó en los cuatro tratamientos de riego. A los 320 ddt, el tratamiento seco fue el más eficiente en usar el agua aplicada y al final de los muestreos, los tratamientos T2, con una frecuencia de riegos cada 45 días, nueve riegos y 95 cm de lámina de agua aplicada y el T4 con sólo dos riegos, uno al momento del trasplante y el otro a los 265 ddt mostraron las EUA más altas (originalmente sólo se tenía contemplado un solo riego, pero debido a las heladas se realizó una aplicación extra con el fin de estimular la recuperación del cultivo). Los tratamientos T1 y T3 fueron estadísticamente similares entre ellos, con una EUA promedio de 0.551 kg·m^-3. Las EUA incrementaron con el tiempo hasta los 140 ddt en los cuatro tratamientos de riego, luego se reducen significativamente a los 260 y 320 ddt para luego incrementarse al final del estudio.

CONCLUSIONES

Las plantas de orégano requieren de riegos poco frecuentes en sus etapas tempranas de crecimiento ya que ellas respondieron a los tratamientos de riego hasta los 110 ddt. Los tratamientos T1 y T2, con frecuencias de riego cada 30 y 45 días produjeron el mayor índice de área foliar, biomasa seca de hojas, biomasa total y tasa de crecimiento de la planta.

Los tratamientos T2 y T4 mostraron la eficiencia de uso de agua más alta.

AGRADECIMIENTOS

El presente escrito forma parte del proyecto titulado Técnicas de Cultivo para Obtener Alta Producción de Biomasa y Calidad de Aceites Esenciales en Orégano con CLAVE:DGO-2008-C01-88093 Financiado por FOMIX-Durango.

LITERATURA CITADA

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