Respuesta del litchi (Litchi chinensis Sonn.) a la fertilización con NPK en el norte de Oaxaca, México

Response of litchi (Litchi chinensis Sonn.) to NPK fertilization in northern Oaxaca, México

Ramiro Maldonado Peralta¹, Antonio Trinidad Santos¹*, Daniel Téliz Ortíz², Vicente A. Velasco Velasco³ y Víctor H. Volke Haller¹

¹ Postgrado en Edafología

³ Instituto Tecnológico de Valle de Oaxaca, Ex Hacienda de Nazareno. 68120, Xoxocotlán, Oaxaca, Oax. México. Tel y Fax: 01(951) 51 70788.

Recibido: 22 de Noviembre del 2011
Aceptado: 4 de Junio del 2012

Resumen

Se evaluó la respuesta de litchi (Litchi chinensis Sonn.) a la fertilización con NPK en árboles de la var. 'Brewster' de seis años plantados al norte de Oaxaca, en el periodo 2009 - 2011. Se usaron seis proporciones (0, 25, 50, 75, 100 y 125 %) de la dosis 50-130-50 kg ha^-1 de N, P₂O₅ y K₂O como tratamientos; adicionalmente se probaron otros tres tratamientos: dosis 100 % + 3.6 t ha^-1 de composta, dosis 100 % + 18 kg ha^-1 de elementos menores, y dosis 100 % + 18 kg ha^-1 de elementos menores + 720 kg ha^-1 de Ca (OH)₂. La primera fertilización se aplicó en noviembre de 2009 pero no se encontró respuesta a la fertilización en 2010. En 2010 y 2011 la fertilización se dividió en dos partes. La primera mitad se aplicó el 30 de agosto de 2010, y la otra mitad el 11 de febrero de 2011. Los resultados que aquí se reportan son del periodo 2010 - 2011. Las concentraciones foliares mayores de N, P y K se obtuvieron al inicio de la yema floral con las dosis mas altas de fertilización. La mayor floración y el mayor rendimiento de fruta se lograron con la dosis 100 % de N-P-K + elementos menores que superó (P ≤ 0.05) al testigo. El mayor contenido de clorofila foliar se obtuvo con el tratamiento 125 %, en comparación con el testigo. Los mayores valores de peso de materia seca de brotes vegetativos y de área foliar se lograron con el tratamiento 100 % + composta. El contenido de N foliar correlacionó con el rendimiento de brotes y con área foliar (r = 0.72 y r = 0.65, respectivamente). Se concluye que los árboles de litchi fertilizados con NPK, composta y elementos menores, aumentaron su concentración foliar de N, P y K, cantidad de flores, rendimiento de fruta, color verde de las hojas, biomasa de nuevos brotes y área foliar. No se encontró respuesta del litchi a la aplicación de hidróxido de calcio.

Palabras clave: Litchi chinensis, área foliar, fertilización, floración, rendimiento, clorofila.

Responses of six years old litchi (Litchi chinensis Sonn.) trees cv. 'Brewster' to NPK fertilization at north of Oaxaca state were evaluated from 2009 to 2011. Six dosage treatments (0, 25, 50 75, 100 and 125 %) of the 50-130-50 kg ha^-1 of N, P₂O₅ and K₂O were used. Additional treatments were: 100 % dosage + 3.6 t ha^-1 of compost, 100 % + 18 kg ha^-1 of micronutrients, and 100 % + 18 kg ha^-1 of micronutrients + 720 kg ha^-1 of Ca(OH)₂. The first fertilization was applied on November 2009, but no response was obtained in 2010. In 2010 and 2011 the fertilization was divided in two parts. The first half was applied in August 30, 2010, and the other in February 11, 2011. The results reported here correspond to the 2010 - 2011 period. Highest concentrations of N, P and K in the leaves at the flower bud stage were obtained with the highest dosages. The highest amounts of flowers and fruit yield compared to the control were observed with 100 % of NPK + micronutrients. Highest chlorophyll contents were found with the 125 % dosage. The highest values of new shoots dry weight and leaf area were obtained with the 100 % dosage + compost. Positive correlations between foliar nitrogen with new shoots weight and leaf area (r = 0.72 and r = 0.65, respectively), were found. It is concluded that litchi trees fertilized with NPK , compost and micronutrients increased N, P and K concentration in the leaves, amount of flowers, fruit yield, green color of leaves, new shoots weight and leaf area. No response to calcium hydroxide application was observed in litchi trees.

Key words: Litchi chinensis, leaf area, fertilization, flowering, yielding, chlorophyll.

INTRODUCCIÓN

El litchi (Litchi chinensis Sonn.), árbol originario de China, es cultivado y apreciado por el sabor agradable de su fruta. Se le conoce desde hace 2000 años a. C., y es la especie más importante de la familia Sapindácea (Menzel, 1984). Fue introducido a México a través del Estado de Sinaloa a principios del siglo XX (Aserca, 2004). Se adapta en las zonas de clima tropical o subtropical cálido, con inviernos secos y veranos cálido-húmedos (Mitra, 2002). Prefiere suelos franco arenosos, con buen drenaje y pH entre 5 a 8 (Singh y Babita, 2002). La fruta se consume en fresco, deshidratada, enlatada o congelada; se emplea también para la fabricación de licores, así como ingrediente para postres (Cronje et al., 2009).

La producción mundial de litchi es de 2 342 582.2 t, que se cosecha en 755 672 ha, con rendimiento medio de 3.1 t ha^-1 (Menzel y Waite, 2005). Según SIAP (2010), en México se cultivan 4000 ha de litchi distribuidas en 12 estados, con una producción total de 22 549 t y un rendimiento promedio de 5.637 t ha^-1. En el Estado de Oaxaca se reporta un rendimiento promedio de 7.27 t ha^-1 (SIAP, 2010). No obstante, en muchos huertos comerciales de los Estados de Oaxaca y Veracruz los rendimientos medios varían entre 1 y 3 t ha^-1 según observaciones personales realizadas durante los recorridos en la región y la información de los productores.

Durante el ciclo anual de litchi se observan las siguientes fases fenológicas para árboles en producción: 1) Fase de nuevos brotes, que ocurre entre los meses de septiembre a noviembre; 2) Fase de floración, que ocurre de diciembre a febrero según las condiciones de temperatura y humedad; 3) Fase de amarre de fruta, entre febrero y marzo; 4) Fase de desarrollo de fruto, entre marzo y abril; 5) Fase de maduración y cosecha, entre mayo y principios de junio; y 6) Fase de "calmeo" o descanso del árbol, de junio a septiembre (observaciones del autor).

Los rendimientos bajos pueden deberse a varios factores, entre los cuales están el estado nutrimental del árbol, el nivel de fertilidad del suelo, las condiciones climáticas, las horas frío antes de la floración, y el manejo del huerto (Batten y McConchie, 1995; Menzel y Simpson, 1994). Varios huertos de litchi en los Estados de Veracruz y Oaxaca se encuentran en suelos clasificados como Ultisoles, Alfisoles y Oxisoles, que son ácidos y muy pobres en nutrimentos (Soil Survey Staff, 1994).

Nitrógeno es el nutrimento principal para el desarrollo y rendimiento del litchi (Menzel y Waite 2005). La deficiencia de N afecta el crecimiento de los árboles y las hojas presentan color verde pálido (Menzel, 2002). El N junto con el P, B y Zn limitan la producción de fruta (Mitra, 2002). Uno de los principales problemas de rendimiento es la falta de un programa de nutrición acorde con los requerimientos del cultivo. El uso de equipos que miden clorofila y análisis foliares son importantes para conocer el estado nutrimental de la planta (Menzel et al., 1992; Hieke et al., 2002). Actualmente se cuenta con información de estándares de límites críticos de análisis foliares para el diagnóstico del estado nutrimental de litchi generadas en China, Australia, Sudáfrica, Tailandia y Vietnam (Menzel et al.,1992; Abadia, 1997; Menzel, 2002), que aunque creadas en otros países y en variedades diferentes, en términos generales las concentraciones de nutrimentos son muy semejantes; por tanto, se consideran útiles para el diagnóstico nutrimental en una primera aproximación de los huertos de otras regiones.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se llevó a cabo en la localidad de San José Chiltepec, Municipio de Tuxtepec, Oaxaca, en el rancho 'El Refugio'. El sitio se localiza entre las coordenadas 17º 57' 43.6'' LN y 96º 10' 01.6'' LO, en las orillas del río Papaloapan, a 30 msnm, con precipitación anual promedio de 3212 mm y temperatura media anual de 23 °C. El huerto bajo condiciones de temporal (secano) se plantó a 12 x 12 m de separación entre árboles, en un Ultisol arcillo-limoso (Soil Survey Staff, 1994) con pH 5.21, materia orgánica 2.3 % (medio), N 0.10 % (pobre), P_{Bray P-1} 12 mg kg^-1 o ppm (bajo), K 0.5 meq/100 g de suelo (bajo), Ca 3.0 meq/100 g de suelo (bajo), Mg 0.6 meq/100 g de suelo (muy bajo), Fe 43 ppm (alto), Cu 1.9 ppm (bajo), Zn 1.3 ppm (bajo) y Mn 16 ppm (adecuado).

Antes de la instalación del experimento, en noviembre de 2009 se colectó una muestra compuesta del tejido foliar. Los resultados del análisis nutrimental fueron los siguientes: N 0.81, P 0.12, K 0.62, Ca 0.58 y Mg 0.29 expresados en porcentaje, que comparados con los niveles críticos (N 1.50, P 0.14, K 0.7, Ca 0.6 y Mg 0.3) son concentraciones bajas (Menzel et al., 1992).

Este trabajo se inició en el ciclo de producción 2009-2010, y la primera fertilización completa, por tratamientos se aplicó antes de la floración en noviembre de 2009. En este ciclo de producción no se encontró respuesta de litchi a la fertilización.

Los tratamientos de fertilización se generaron de la dosis 50-130-50 kg ha^-1 de N, P₂O₅ y K₂O que equivale a 100 % de fertilización. La dosis 100 % se seleccionó con base en la información disponible sobre fertilización de litchi (Pathak y Mitra, 2010; Kumar, 2010), y en un valor medio de retención de P en el suelo de 30 % para los Ultisoles y Oxisoles (Soil Survey Staff, 1994). De esta dosis se formaron los tratamientos: 0, 25, 50, 75, 100 y 125 %, más tres adicionales: dosis 100 % más 3.6 t ha^-1 de composta, dosis 100 % más 18 kg ha^-1 de una mezcla comercial de elementos menores, y dosis 100 % más 18 kg ha^-1 de elementos menores más 720 kg ha^-1 de Ca(OH)₂.

El contenido nutrimental de la compost de caña de azúcar (Saccharum officinarum L.) del Ingenio Tres Valles, Ver., es el siguiente: N, 0.91 %; P, 0.8 %; K, 0.23 %; Ca, 2.16 %; Mg, 0.27 %; Fe, 19986 ppm; Cu, 52 ppm: Zn, 19 ppm; y Mg, 845 ppm. Estos contenidos son bajos en comparación con estiércoles y composta (Pratt et al., 1973; Castellanos y Reyes, 1982). Se aplicaron 25 kg de composta a cada árbol para los tratamientos correspondientes, lo que equivale a 3.6 t ha^-1. La mezcla comercial de elementos menores de la Casa CARPOL® que recomienda 18 kg ha^-1 contiene los siguientes elementos: Fe, 6.0 %; Zn, 4.0 %; Mn, 0.7 %; Cu, 0.3 %; B, 0.05 %; Co, 0.003 % y Mo, 0.001 %. Se utilizó hidróxido de calcio comercial (Ca(OH)₂) a la dosis de 25 kg/árbol, que libera el calcio como un nutrimento y mejora el pH del suelo.

Como fuente de N se utilizó fosfonitrito (33-0.03-00); para P₂O₅, superfosfato de calcio triple (00-46-00); y para K₂O, cloruro de potasio (00-00-60). La cantidad de cada uno de los fertilizantes químicos por árbol, se calculó con base en una densidad de 144 árboles por hectárea.

En el segundo año de fertilización la dosis de cada uno de los tratamientos se dividió en dos aplicaciones; la primera mitad se hizo el 30 de agosto de 2010 para fortalecer el estado nutrimental del árbol después de la cosecha (Menzel, 1983), y la segunda mitad después de la floración (11 de febrero de 2011). Las cantidades correspondientes de NPK, composta, elementos menores e hidróxido de calcio, se aplicaron uniformemente en toda la superficie alrededor del árbol, desde la base hasta la zona de goteo. Para la distribución de los tratamientos se utilizó un diseño experimental completamente al azar con nueve tratamientos y cuatro repeticiones (Cochran y Cox, 1965), para un total de 36 unidades experimentales.

Para el muestreo foliar antes de la floración se colectaron cuatro hoja maduras (con 6 a 7 foliolos) del ápice hacia abajo, y después de la cosecha abajo del racimo (Menzel y Waite, 2005). Las hojas se colocaron en hieleras hasta llegar al laboratorio, se lavaron con agua corriente y agua desionizada, y se secaron en una estufa (Thomas Scientific®) a 65 °C, durante 72 h (Hundal y Arora, 1993). Las hojas secas se molieron en un molino de acero inoxidable Wiley®, con una malla del número 20, y de esta muestra se tomaron las cantidades necesarias para determinar N, P y K (Chapman y Pratt, 1979). El N se determinó mediante el método semimicro-Kjeldahl (Bremmer, 1965); el P y K mediante digestión húmeda de 0.5 g de muestra, con una mezcla de ácido HNO₃/HClO₄ 4:2. El P se determinó colorimétricamente con el vanadato-molibdato y medido por espectrofotometría, y el K se cuantificó en un fotómetro de emisión de llama por absorción atómica (SpectrAA 220FS®), según Chapman y Pratt (1979).

Se cuantificó el porcentaje de floración de la copa del árbol como variable dependiente. Para ello, el árbol se dividió en cuatro cuadrantes correspondientes a los cuatro puntos cardinales que y cada uno representa 25 % del total. En cada cuadrante se evaluó la superficie cubierta de flores y la suma del porcentaje de superficie ocupada por flores en cada cuadrante, representó el porcentaje total de 100 %.

El rendimiento de fruto se cuantificó en kilogramos por árbol para cada uno de los tratamientos. Para ello se utilizó una balanza digital (EK3052®) con aproximación de 1 g.

Las mediciones del contenido foliar de clorofila se hicieron con aparato Minolta SPAD-502® (Soil Plant Analysis Development, Spectrum Technologies Inc. USA.) en el limbo de un foliolo maduro de la hoja, repetidos cuatro veces en los cuatro puntos cardinales de cada árbol; el promedio de estas lecturas se utilizó como variable dependiente de los diferentes tratamientos. Estas mediciones se llevaron a cabo en el mes de noviembre de 2010.

Se evaluaron brotes vegetativos del año en el mes de junio de 2010 en cada uno de los árboles. Para ello se cortaron los brotes vegetativos en 1 m² de la parte media de la copa del árbol y se pesaron en una balanza granataria (KW-2610®); se tomaron 100 g en bolsas de papel para secarlos en estufa (Thomas Scientific®) a 65 °C durante 72 h. Se calculó el porcentaje de materia seca y con ello se determinó el peso total de 1 m² de la superficie del árbol. Posteriormente se multiplicó el peso de materia seca de 1 m² por la superficie total del árbol. La superficie de la copa del árbol (Al) se calculó con la fórmula de Caballero et al. (1993): Al = πrg, en donde r = radio de la copa, y g = generatriz, que se calcula con r.

El área foliar se cuantificó en una superficie de 25 x 25 cm que representa la 16ava parte de 1 m². Se pesó el follaje de 0.0625 m² en los cuatro puntos cardinales de la copa media del árbol. Las referencias indican que hay una buena relación entre el peso de hojas y el área foliar (Garcés y Forcelini, 2011; Barrantes y Gracia, 1989). Para facilitar el trabajo se tomaron de tres hojas maduras con 20 foliolos de cada uno de los cuadrantes, los cuales se pesaron y midieron su área foliar en un medidor LI-3 000 (LICOR, Inc.; Lincoln, NE, USA), que permitió la determinación del área foliar en los 0.0625 m² por la relación entre el peso y el área foliar. Se sumaron los valores anteriores para obtener el área foliar en 0.250 m², que es el resultado de 0.0625 m² por cuatro puntos cardinales muestreados en el árbol. Finalmente, con los valores anteriores se calculó el área foliar total por árbol con base en su superficie total. Se utilizó la misma superficie total por árbol calculada para el peso de brotes vegetativos.

Los datos obtenidos de las variables se procesaron mediante análisis de varianza, comparación de medias con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05) y correlaciones entre algunas variables, con el paquete estadístico SAS versión 9.0 (SAS Institute, 2003).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Contenidos de N, P y K

En las Figuras 1, 2 y 3 se presentan las concentraciones de N, P y K en hojas de litchi, respectivamente. Las de N, P y K fueron mayores antes que después de la floración, con excepción de los tratamientos 0, 25 y 50 % de la dosis de referencia de NPK para el N, pero menores después de la cosecha. Esto indica que las hojas acumularon nutrimentos hasta antes de la floración, y después los traslocaron hacia los órganos de producción, como señalaron Fan et al. (2005). También se detectaron incrementos significativos (P ≤ 0.05) de N, P y K foliar al aumentar la dosis de fertilización, lo que evidencia que la planta respondió a la aplicación de NPK en 2009 y 2010. Sin embargo, la concentración foliar de N se ubicó por abajo del límite crítico inferior, con excepción del tratamiento con la dosis más alta de NPK.

Antes de la floración, con la dosis 125 % de NPK se encontró que la concentración de N (1.50 %) en la hoja se incrementó en 39 % con respecto al testigo (1.08 %) (Figura 1). El nitrógeno es el nutrimento más importante para el crecimiento y producción de litchi (Menzel y Waite, 2005); Al respecto, Menzel et al. (1995) y Thomas et al. (1995) demostraron que las deficiencias de N afectan el crecimiento de brotes, el tamaño y color verde de la hoja, el porcentaje de floración, y el cuajado de fruto y su peso.

La concentración de P foliar (0.22 %) con la dosis 100 % de NPK más composta fue superior en 69 % que la del testigo (0.13 %). El abatimiento de la concentración de P entre floración y cosecha indica que hubo traslocación de este nutrimento de las hojas a los órganos de producción (Figura 2). Según Menzel y Waite (2005), la importancia de P en litchi se refleja en un mayor porcentaje de floración y de fructificación.

La concentración de K foliar antes de la floración fue de 1.16 % en el tratamiento con 100 % de NPK más elementos menores (Figura 3), y después de la cosecha bajó a 0.87 %; esta diferencia se atribuye a la traslocación de K (Fan et al., 2005). El hecho de que este tratamiento haya producido el mayor rendimiento de fruta, evidencia la importancia del K en la fructificación, presumiblemente a través de su papel en Ia división celular y el potencial osmótico de la célula como indicaron Lynch et al. (1974). Menzel y Simpson (1987) encontraron que las deficiencias foliares de N, P y K disminuyen el cuajado del fruto de litchi, así como su desarrollo y rendimiento.

Floración, rendimiento, clorofila, peso de brotes y área foliar

Hubo diferencias (P ≤ 0.05) entre tratamientos en cuanto a floración, rendimiento de fruto, contenido de clorofila, peso de brotes y área foliar (Cuadro 1), cuyos valores se incrementaron con la fertilización de NPK, como también reportaron Lynch et al. (1974), Menzel y Simpson (1987) y Ray y Singh (1989).

El color verde de las hojas se determinó con el SPAD que mide el contenido de clorofila, y la mayor lectura se obtuvo con la dosis 125 % de NPK que supera en 38 % a la del testigo. Las lecturas SPAD miden indirectamente la actividad fotosintética de la planta y están relacionadas directamente con la disponibilidad de N y el contenido foliar de este elemento. Numerosas investigaciones han utilizado esta metodología para evaluar el estado nutrimental de la planta en relación con la disponibilidad de N en el medio de crecimiento (Heike et al., 2002).

El peso de materia seca de brotes vegetativos del año indica la capacidad de crecimiento de la planta. Los valores más altos (15.12 kg/árbol) se obtuvieron con las dosis 100 % de NPK más composta, que superaron (P ≤ 0.05) al testigo (1.38 kg/árbol). En general, se observó que el peso de materia seca de los brotes vegetativos se incrementó con la aplicación de cantidades crecientes de NPK, resultados que coinciden con los datos reportados por Menzel y Waite (2005).

La capacidad fotosintética de una planta está directamente relacionada con la superficie foliar expresada como índice de área foliar (Ray y Singh, 1989; Kozlowski et al., 1991). El área foliar de litchi fue mayor (P ≤ 0.05) en los tratamientos que recibieron la dosis 100 % de NPK más composta, 100 % de NPK más elementos menores y 100 % de NPK más elementos menores y cal (274, 262 y 268 m² por arbol, respectivamente), con respecto al resto de tratamientos. El tratamiento testigo (sin fertilización) presentó menor área foliar (151 m² por árbol), atribuible a su pobre condición nutrimental, como se muestra en el Cuadro 1. Estos datos evidencian que la fertilización juega un papel importante en el desarrollo de la planta; según Li et al. (2011), en pastos la fertilización nitrogenada duplica la tasa foliar, mientras que la fertilización con P tuvo poco efecto en el área foliar.

Nitrógeno foliar y el peso de brotes y área foliar

La mayoría de las plantas responden rápidamente a la fertilización nitrogenada en la acumulación de biomasa, mientras que la fertilización fosfatada y potásica promueve la floración y fructificación (Menzel y Waite, 2005).

En la Figura 4 se muestra la relación cuadrática que hay entre la concentración de N y el rendimiento de brotes nuevos. Dicha relación indica que por cada décimo de porcentaje de incremento de N en la hoja hay un incremento de 4.55 kg/árbol de peso de materia seca.

CONCLUSIONES

Se concluye que los árboles de litchi en huertos del norte del Estado de Oaxaca están en condiciones deficientes de N, P y K por la falta de abastecimiento de nutrimentos, y que la fertilización con NPK y micronutrimentos eleva la floración, el rendimiento de fruto, el área foliar y la producción anual de biomasa, el contenido foliar de clorofila, y las concentraciones foliares de N, P y K. También se concluye que al aumentar el contenido de N foliar hay incrementos en el peso de brotes y en área foliar.

AGRADECIMIENTOS

A la Fundación Produce Oaxaca, a la LPI-8 del Colegio de Postgraduados y al CONACYT, por el apoyo financiero.

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