Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate*
Mixtures of substrates and nutrient solution concentration effect on growth and yield of tomato
Elia Cruz Crespo1§, Manuel Sandoval Villa2, Víctor Hugo Volke Haller2, Álvaro Can Chulim1 y Julio Sánchez Escudero2
1Unidad Académica de Agricultura, Universidad Autónoma de Nayarit. Carretera Tepic-Compostela km 9, C. P. 63780, Xalisco Nayarit, México. Tel. 045 55 10060194. (alcala1902@gmail.com).
]]> 2Posgrado en Edafología. Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Carretera México-Texcoco km 36.5 Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. C. P. 56230. Tel. 01 595 9520200 Ext. 1262 y 1220, 01 595 9520265. (smanuel@colpos.mx), (vvolke@colpos.mx), (sanchezej@colpos.mx). §Autora para correspondencia: ccruzc2006@yahoo.com.mx.
* Recibido: diciembre de 2011
Aceptado: julio de 2012
Resumen
En la presente investigación se reportan los resultados del efecto de sustratos y de diferentes concentraciones de solución nutritiva en el contenido nutrimental de hojas, crecimiento y rendimiento de tomate hibrido Charleston, cultivado en invernadero del Colegio de Posgraduados en Ciencias Agrícolas, Montecillo, Estado de México en 2008 a 2009. Se evaluó contenido de N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu Zn, Mn; también las variables lecturas SPAD, número de hojas, altura de planta, diámetro de tallo, área foliar, peso seco de hoja y rendimiento. Los tratamientos fueron mezclas de tezontle con dos tipos de vermicompost en la proporción 65:35 más la aplicación de agua y solución nutritiva de Steiner al 50, 75 y 100%. Se consideró un diseño de tratamientos factorial 2 x 4, en un diseño experimental completamente al azar utilizando ocho repeticiones. Se encontró que la solución nutritiva al 50% fue el mejor tratamiento, ya que el rendimiento no disminuyó en relación a los tratamientos donde la concentración fue de 75 y 100%, aunque la concentración de N, P, Mg, Fe, Cu, Mn, y las variables lecturas SPAD, área foliar, peso seco de hoja y altura de planta fueron mayores con la solución al 100%. No se encontró diferencia entre las vermicompost utilizadas en las diferentes variables evaluadas. Se concluyó que la mezcla de tezontle-vermicompost en la proporción utilizada fue apta para el crecimiento de tomate Charleston, permitiendo a la vez disminución de la fertilización inorgánica sin afectar rendimiento.
Palabras clave: Licopersicum esculentum L., crecimiento, sustratos, nutrimentos.
Abstract
]]> In the present paper, we report the results of the effect of substrates and different concentrations of nutrient solution in the nutrient content of leaves, growth and yield of tomato hybrid Charleston, grown in greenhouse at the Graduate School of Agricultural Sciences, Montecillo, Mexico State in 2008-2009. N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, and Mn content was evaluated and also, the variables SPAD readings, leafnumber, plant height, stem diameter, leaf area, leaf dry weight and yield. The treatments were mixed of tezontle with two types of vermicomposts in a ratio 65:35, plus water application and nutrient solution of Steiner at50, 75 and 100%. Itwasconsidered a factorial design 2x4 in a completely randomized design using eight replications. It was found that, the nutrient solution at 50% was the best treatment, and that yield is not diminished in relation to the treatments where the concentration was 75 and 100%, although the concentration of N, P, Mg, Fe, Cu, Mn, and the variables SPAD readings, leafarea, leafdry weight and plant height were higher with the 100% solution. There was no difference between the vermicomposts used in the different variables. It was concluded that, the vermicompost-tezontle mixture in the ratio used was suitable for growth of tomato Charleston, while allowing to reducing inorganic fertilizers without affecting yield.Key words: Licopersicum esculentum L., growth, nutriments, substrates.
Introducción
La preocupación mundial por reducir la contaminación, el cuidado por la salud, y la disminución de costos por insumos, en especial los fertilizantes dado el alto costo de estos en los últimos años, ha llevado a la búsqueda de sistemas de producción sustentables; razón por la cual productores de diversos países han adaptado prácticas orgánicas al cultivo sin suelo (Inden y Torres, 2005; Grigatti et al, 2007a). Esto además de promover el uso de los residuos que se derivan del sector agropecuario y otras actividades, contribuyen al cuidado del medio ambiente (Porter, 2000).
Hoy en día, en la agricultura protegida se experimenta con materiales orgánicos derivados del sector agropecuario y de otros sectores, con el fin de usarlos como sustratos para las plantas, para lo cual puede o no sufrir un proceso de tratamiento, tal como el vermicompost. Este producto generado a partir de diversos estiércoles, ha dado resultados favorables sobre el crecimiento y rendimiento de diversas especies (Azarmi et al, 2008; Herrera et al, 2008; Singh et al, 2008; Azarmi et al, 2009), ya que posee propiedades físicas, químicas y biológicas que mejoran el medio de crecimiento y aporta nutrimentos (Zaller, 2007). Sin embargo, el vermicompost por si solo es difícil que cumpla con las condiciones adecuadas para el buen desarrollo de las plantas, motivo por el cual es necesario hacer mezclas con otros materiales.
Los materiales vermicompostados varían en su composición de acuerdo a la diversidad de materias primas de las cuales son elaborados; así mismo, las propiedades para el crecimiento variaran de acuerdo con el material con el que son mezclados, por lo que es necesario llevar a cabo la caracterización de los materiales a emplear como sustratos, así como evaluar su efecto en el crecimiento de las plantas. Por este motivo, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la mezcla tezontle con dos tipos de vermicompost, en combinación con solución nutritiva de Steiner a diferentes concentraciones sobre la concentración nutrimental del tejido vegetal, crecimiento y rendimiento de tomate bajo invernadero.
Materiales y métodos
La investigación se realizó en invernadero del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas (CP), Montecillo estado de México, de 2008 a 2009. La temperatura media máxima y mínima fue de 31.52 y 4.7 °C con humedad relativa (HR) media máxima y mínima de 92 y 19.8%, respectivamente.
]]> Se utilizó semilla de tomate tipo bola de crecimiento indeterminado híbrido Charleston. La siembra se realizó el 1 de agosto de 2008 en charola de unicel, utilizando como medio de crecimiento mezcla de perlita más fibra de coco 50:50 (v/v). Se aplicó riego con solución de Steiner al 25% hasta el momento del trasplante, el cual se efectúo 35 días después de la siembra, colocando una plántula por bolsa (maceta), la cual fue de polietileno negro de 40 x 43 cm con 18 L de capacidad. Las bolsas fueron llenadas con el sustrato correspondiente, los cuales fueron: mezclas de tezontle (TE), tamaño de partícula de entre 2 y 10 mm, más vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales (VCa), denominándose sustrato A (SA= TE + VCa); como sustrato B se utilizó TE más vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería (VCb) por lo que SB=TE+VCb, ambas mezclas en la proporción 65:35, la cual se obtuvo de Cruz et al. (2010) y cuyas propiedades físicas y químicas se exponen en el Cuadro 1 . La composición nutrimental de las vermicompost se muestra en Cuadro 2.Las macetas tuvieron un acomodo en tresbolillo a una distancia de 30 cm de tallo a tallo y 1 m entre pasillos. Después del trasplante se mantuvo el riego con sólo agua durante tres días, al cuarto día se inició el riego con agua de la llave (S0) y con solución de Steiner a diferentes concentraciones de su fuerza iónica (50, 75 y 100%, S50, S75 y S100), que fue preparada a partir de nitrato de calcio, nitrato de potasio, sulfato de magnesio, sulfato de potasio más micronutrimentos. El pH de la solución fue de 5.5. El riego fue por goteo con una duración de 15 min y un gasto por gotero de 0.76 L h-1, el número de riegos vario de 3 a 5 riegos por día dependiendo de la etapa fenológica. La densidad de plantación fue de 3.47 plantas m-2 con una planta de un sólo tallo por maceta.
Diseño experimental. Los factores y sus niveles fueron dos tipos de vermicompost y el riego con agua (S0) y solución Steiner a concentración de 50, 75 y 100%, los que se combinaron en un arreglo factorial 2 x 4, en un diseño completamente al azar con ocho repeticiones. La unidad experimental fue una planta. El análisis estadístico se realizó mediante un análisis de varianza con el programa SAS (SAS Institute, 1982) y prueba de comparación de medias por Tukey.
Las variables evaluadas fueron contenido nutrimental en hojas (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn), lecturas SPAD, número de hojas, altura de planta, diámetro de tallo, área foliar, peso seco de hoja y rendimiento de fruto.
El contenido nutrimental se determinó en hojas completamente expandidas, muestreadas a los 70 días después de trasplante (ddt). La determinación de N total se hizo por el método Kjeldahl (Kirk, 1950); para las determinaciones de P, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn y Mn, se realizó la digestión húmeda del material seco y el extracto obtenido se leyó en el espectrofotómetro de emisión atómica de inducción con plasma acoplado (ICP-AES VARIANTM Liberty II) (Alcántar y Sandoval, 1999); el nutrimento K se determinó utilizando el flamómetro, IL Autacal Flame Photemeter 643. Las lecturas SPAD se leyeron a los 40 y 70 ddt (SPAD 502, Minolta LTD). Se contó el número de hojas; altura de planta, se midió con cinca métrica desde el nivel del sustrato; diámetro de tallo, se midió con vernier 10 cm arriba del nivel del sustrato; área foliar total por planta, conforme se podaron las hojas 1 a 8 se introdujeron en el integrador de área foliar Li-COR, Inc. Li-3100; peso seco de hoja, las hojas 1 a 8 se secaron a 70 °C por 72 h en estufa con circulación de aire y después se pesaron; rendimiento de fruto total planta-1, el fruto fue cosechado en color rosa extendido desde la parte apical, abarcando de 10 a 30% de la superficie (Jones, 1999).
Resultados y discusión
Concentración de nutrimentos. El efecto de solución nutritiva y sustrato fue altamente significativo para la concentración de N, K, Ca, y Mn, siendo sólo significativo para P, Mg, Fe, Cu y Zn (Cuadro 3). No se encontró interacción entre la solución nutritiva y sustrato.
La concentración nutrimental en el tejido incremento al utilizar solución de Steiner al 50%, respecto de emplear solo agua, esto para todos los nutrimentos; mientras que se mantuvo el contenido de N, P, K, Ca, Mg, Cu y Zn al utilizar solución al 75%, esto respecto de la solución nutritiva al 50%. En relación al uso de la solución nutritiva de Steiner al 100% incremento sólo el N, P, Mg, Fe, Cu y Mn considerando lo obtenido con solución al 50%. Para el caso de los micronutrimentos, Fe y Mn, se pudo observar un claro incremento en el tejido conforme aumento la fuerza iónica de la solución de 0 a 75% para el caso de Fe, y hasta 100% para el caso de Mn.
El cultivo de las plantas de tomate con solución nutritiva de Steiner menor de 100%, puso en evidencia la presencia de nutrimentos en la vermicompost, ya que al utilizar solución al 75% de concentración, el contenido nutrimental de N, P, Mg, Fe y Cu en el tejido fue igual al obtenido con la aplicación de solución al 100%, por lo que se puede decir que la vermicompost aporto aproximadamente 25% de estos nutrimentos acumulados por la planta (Cuadro 4). Para el caso de K, Ca y Zn se puede señalar que la vermicompost aportó 50% de éstos, dado que la concentración en el tejido al utilizar solución al 50% fue igual que al emplear solución al 100%.Ao et al. (2008) y Márquez et al. (2008) mencionan que el aporte nutrimental de las vermicompost ha sido uno de los motivos por los cuales se ha utilizado en el medio de crecimiento para el cultivo de varias especies.
]]> En el caso del Mn la concentración en el tejido fue diferente, ya que este aumento conforme la concentración de la solución nutritiva empleada. Esto posiblemente a que el aporte de este micronutrimento por la vermicompost fue menor; ya que, el trabajar con medios orgánicos como fuente de fertilizantes, puede haber insuficiencia de algunos nutrimentos (Heeb et al., 2005).El incremento en la concentración de macronutrimentos en hoja por el aumento de la fuerza iónica de la solución de 0 a 50%, coincide con otros estudios, mientras que para micronutrientes fueron contrastantes. Magdaleno et al. (2006) señala que plántulas de tomate de cáscara irrigadas con solución Steiner al 50% obtuvieron mayor contenido de macronutrimentos con respecto a las regadas con agua, en tanto que en el caso de micronutrimentos no se encontró diferencia. En este orden de ideas, Godoy et al. (2009) en plantas de tomate cultivadas en suelo, como medio de crecimiento, reportó que la acumulación de los macronutrimentos N y P fue igual en diferentes concentraciones de la solución (33, 66 y 100%), mientras que el K, Ca y Mg disminuyeron con la solución a concentración mayor al 66%; esta respuesta de la planta de tomate la atribuyeron a la reserva nutrimental del suelo, la cual se determinó antes del experimento.
Aunque Godoy et al. (2009) utilizó suelo como medio de crecimiento para el tomate, es una situación similar en el presente trabajo, ya que el vermicompost también tiene nutrimentos disponibles para las plantas, lo cual se ha constatado en diversos estudios. La adición de vermicompost en el medio de crecimiento y el consecuente aumento de los nutrimentos en el tejido ha sido observado en estudios como en Brassica oleracea y Licopersicum esculentum L, atribuyendo que este incremento se debe a la presencia de nutrimentos de la propia vermicompost, así como a la alta capacidad de intercambio catiónico que esta posee, además de la alta retención de humedad (Hashemimajd et al, 2004; Heeb et al, 2005; Pérez et al, 2006; Grigatti et al, 2007a). Debido a estas propiedades que se atribuyen a los materiales compostados, la adición de solución nutritiva de Steiner al sustrato en una concentración entre 50 y 75% fue suficiente para obtener el mismo contenido nutrimental que las plantas que fueron tratadas con solución de Steiner al 100%.
Por otra parte, no se observó diferencias entre sustratos para la concentración de N, K, Ca, Cu, Zn y Mn en el tejido; en cambio, la concentración fue mayor para Mg y menor para P y Fe en el SA (Cuadro 4). Estos resultados guardaron relación con la concentración nutrimental de las vermicompost. Al respecto, Tognetti et al. (2005) indican que la riqueza nutrimental de los materiales compostados depende de los materiales de los cuales fueron elaborados, en este caso ambas vermicompost tuvieron en común el estiércol de bovino.
De acuerdo con Jones (1999), la concentración de los macronutrimentos en hoja de los tratamientos que incluyeron vermicompost más riego con S50, S75 y S100 se ubicaron dentro del rango normal para el crecimiento de tomate. En tanto que, en los regados con agua, sólo el Ca se ubicó dentro del rango normal. En relación a micronutrimentos, el Fe excedió el nivel máximo del rango normal, mientras que Zn se encontró dentro del rango normal, esto en todos los tratamientos (Cuadro 4). De acuerdo a esto, podemos inferir que el vermicompost utilizado proveyó de Ca, Fe y Zn a la planta para mantener el nivel de estos en el rango normal en el tejido; mientras que el aporte de los demás nutrimentos fue menor para el cultivo de tomate, por lo que las plantas regadas con agua tuvieron un menor crecimiento.
Lecturas SPAD. El análisis de varianza mostró efecto de la solución nutritiva con diferencias altamente significativas en ambas fechas de muestreo, mientras que para efecto por sustrato e interacción solución por sustrato fue no significativo (Cuadro 5).
En cuanto a la comparación de medias las lecturas SPAD entre sustratos en ambas fechas de muestreo fue igual. Sin embargo, las lecturas SPAD variaron por la concentración de la solución nutritiva, siendo mayores conforme aumentó la concentración de riego con agua a 75% de solución de Steiner; entre 75 y 100% no se presentó incremento de las lecturas SPAD, comportamiento que fue similar en ambas fechas de muestreo (Cuadro 6).
]]> Esto muestra que el cultivo respondió a la fertilización inorgánica, dado que las lecturas SPAD mostraron igual comportamiento que la concentración de N, P y Mg. Al respecto, Hawkins et al. (2009) y Fang et al. (2010) mencionan que las lecturas SPAD pueden ser utilizadas para monitorear el contenido de N en la hoja.Por lo tanto, se puede decir que la presencia de vermicompost en el medio de crecimiento coadyuvó en el incremento de la concentración de N en la hoja y por lo tanto de la fotosíntesis, cuando el medio de crecimiento fue regado con solución de Steiner al 50 y 75%, esto porque en diversos estudios se ha reportado que un aumento en las cantidades de N se ha relacionado con mayor fotosíntesis (Siddiqui et al, 2010; Hossain et al, 2010; Iqbal et al., 2012).
Se observó también que las lecturas SPAD disminuyeron conforme avanzó la edad de la planta, siendo consistente en todos los tratamientos (Cuadro 6). Esto coincide con otros trabajos en Licopersicum esculentum L., como el realizado por Rodríguez et al. (1998).
Crecimiento. De acuerdo al análisis de varianza se encontró, por efecto de solución nutritiva, diferencias altamente significativas en el NH, DT y AF; mientras que fueron significativas para AP, AF y PSH (Cuadro 7).
La comparación de medias señala que todas las variables de crecimiento incrementaron su valor con la aplicación de la solución nutritiva al 50%, respecto del riego con agua; pero cuando se utilizó la concentración al 100% sólo incremento AP, AF al igual que PSH, respecto del tratamiento al 50% (Cuadro 8). Este comportamiento de las variables de crecimiento en mención fue similar al de la concentración de los macronutrimentos N, P y Mg (Cuadro 4). Al respecto, Raviv et al. (2005) y Siddiqui et al. (2008) comentan que el suministro de N incrementa el crecimiento (materia seca), dado que el N es componente de muchos compuestos metabólicos que juegan un papel importante en las funciones fisiológicas, al igual que el P y Mg. En cuanto a los sustratos las variables de crecimiento fueron semejantes en ambos, lo cual coincidió con la concentración nutrimental.
Por otra parte, el resultado de las variables AP, AF PSH encontrados en el presente trabajo muestran la misma tendencia que en otras investigaciones donde se han probado tratamientos con y sin materiales compostados y fertilización química en diferentes cultivos (De Grazia et al., 2007; Grigatti et al, 2007a; Grigatti et al, 2007b; Bachman and Metzger, 2008).
Se menciona que el efecto sobre el crecimiento no solo se ha atribuido a la disponibilidad nutrimental de las vermicompost, sino que también podría ser debido a la presencia de compuestos reguladores del crecimiento tal como hormonas y ácidos húmicos, incremento de la población de microorganismos benéficos y a las condiciones de crecimiento (Arancon et al., 2004; Arancon et al., 2008). En este último aspecto pudieran considerarse a las propiedades físicas y químicas del medio de crecimiento, las cuales fueron similares entre ambos sustratos (SA y SB) por lo que no se encontraron diferencias de las variables de crecimiento y tampoco del contenido nutrimental ni rendimiento.
]]> Rendimiento. El análisis de varianza señala que el rendimiento de fruto no fue modificado por efecto del sustrato; sin embargo, por efecto de solución las diferencias fueron altamente significativas (Cuadro 7, Cuadro 8). Donde los tratamientos sin solución de Steiner presentaron el menor rendimiento. Tampoco se encontró efecto por interacción solución por sustrato. Esto es coherente con lo encontrado en tomate por Rodríguez et al. (2008); Cruz et al. (2009); De Grazia et al. (2007). quienes reportaron que al utilizar vermicompost o compost en el medio de crecimiento y regado solo con agua el rendimiento fue menor que cuando se adiciona nutrimentos.Por otra parte, se observó que el rendimiento de S100 fue igual respecto de S75 y S50, contrario a lo encontrado en las variables de crecimiento AP, AF y PSH y en la concentración de nutrimentos de N, P, Mg, Fe, Cu y Mn. donde hubo diferencia sólo entre S50 y S100. Por su parte, Godoy et al. (2009) señalaron que no encontraron diferencia del rendimiento de tomate, utilizando como medio de crecimiento suelo, al variar la fuerza iónica de la solución de Steiner entre 33, 66 y 100%, pero tampoco hubo diferencias en el área foliar, altura y peso seco de hoja, ya que el contenido nutrimental de N y P fue igual mientras que el resto de los macronutrimentos disminuyó con solución al 100%. Esto llevó a deducir en el presente trabajo que en los tratamientos con S75 y S100 respecto del S50 hubo mayor cantidad de nutrimentos en el sustrato que se destinó a un mayor crecimiento vegetativo, y no a fruto por lo que no se manifestó un incremento del rendimiento conforme el aumento de la concentración de la solución nutritiva. Heeb et al. (2005) mencionan que después de cierto nivel de nutrimentos, como por ejemplo del N ya no incrementa el rendimiento de fruto de tomate pero si el de biomasa, lo cual pudo ser la misma causa en la presente investigación.
Conclusiones
La mezcla de tezontle con vermicompost, de estiércol bovino y desechos vegetales o de estiércol y desechos de jardinería, en la proporción 65:35, en combinación con solución nutritiva al 50% fue viable dado que el rendimiento no mostró diferencias significativas respecto de los niveles al 75 y 100% de suministro de nutrimentos. Además, la concentración nutrimental del tejido de hoja, lecturas SPAD, número de hojas, altura de planta, diámetro de tallo, aérea foliar, peso seco de hojas y rendimiento aumentaron en relación a las regadas con agua.
Literatura citada
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