Producción de plántulas de chile jalapeño fertilizadas con orina*

Production of jalapeño seedlings fertilized with urine

Pablo Preciado-Rangel¹, Manuel Fortis-Hernández¹, José Luis García-Hernández², Efraín de la Cruz-Lázaro³, Jorge Armando Meza-Velázquez⁴ y Juan Ramón Esparza-Rivera^4§

¹ Instituto Tecnológico de Torreón (ITT)-DEPI. Carretera Torreón-San Pedro, km 7.5. Ejido Anna, Torreón, Coahuila, México. (ppreciador@yahoo.com.mx, fortismanuel@hotmail.com).

³ División Académicade Ciencias Agropecuarias, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. (eclazaro@hotmail.com).

⁴ Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Juárez del estado de Durango. (jameza20002000@yahoo.com.mx; jresparza02001@yahoo.com). §Autor para correspondencia: jresparza02001@yahoo.com.

* Recibido: febrero de 2015
Aceptado: mayo de 2015

Resumen

La orina es considerada un fertilizante orgánico con un gran potencial en sistemas sustentables de producción agrícola, debido a su contenido de nutrientes; sin embaigo, no puede ser aplicada directamente debido a su alto contenido salino, por lo cual es necesario un acondicionamiento previo para disminuir el pH y la salinidad. En el presente estudio se evaluó el efecto de diluciones de orina en agua (1, 2, 3 y 4 dS m^-1), más dos tratamientos adicionales (solución Steiner y agua destilada) sobre el crecimiento y la absorción nutrimental de plántulas de chile Jalapeño. Las plántulas fertilizadas con orina diluida tuvieron mayor contenido de nitrógeno (35.4-59.9%) que las fertilizadas con solución Steiner. Además, no se observaron diferencias significativas en los parámetros de crecimiento entre plántulas fertilizadas con solución nutritiva Steiner, o con orina diluida a 1 dS m^-1. Se concluyo que la orina diluida puede ser usada como una fuente nutricional alterna para la producción de plántulas de chile jalapeño.

Palabras clave: Capsicum annuum L., fertilizante orgánico, solución nutritiva.

Abstract

Urine is considered an organic fertilizer with great potential in sustainable agricultural production systems because of its nutrient content; however, it cannot be applied directly due to its high salt content, so it is necessary previous conditioning to lower pH and salinity. In the present study the dilution effect of urine in water (1, 2, 3 and 4 dS m^-1), plus two additional treatments (Steiner solution and distilled water) was evaluated on growth and nutrient absorption of jalapeño seedlings. Fertilized seedlings with diluted urine had higher nitrogen content (35.4-59.9%) than those fertilized with Steiner solution. Furthermore, no significant differences in growth parameters between seedlings fertilized with Steiner nutrient solution or with diluted urine 1 dS m^-1 were observed. It was concluded that diluted urine can be used as an alternative source of nutrition for seedling production of jalapeno.

Keywords: Capsicum annuum L., nutrient solution, organic fertilizer.

Introducción

La orina es un residuo que ha sido evaluado en años recientes debido a su potencial como un fertilizante orgánico en sistemas agrícolas sustentables (Jönsson et al., 2004; Heinonen-Tanski y Van Wiljk, 2005). Este líquido puede ser usado como fuente de nutrientes para producción agrícola debido a su contenido de nitrógeno, fosforo, potasio, y otros elementos naturales (Kirchmann y Pettersson, 1995; Hõglund, 2001; Germer, 2008; Dagerskog y Bonzi, 2010). Además, Ecological Sanitation (ECOSAN) recomienda el uso de orina para la fertilización de plantas (WHO, 2006), ya que promueve la producción sustentable sin causar efectos contaminantes en suelo y mantos freáticos asociado a la aplicación de fertilizantes químicos (Heinonen-Tanski y Van Wiljk, 2005; Pradhan et al, 2009; Germer et al, 2011).

Sin embargo, hay varios problemas relacionados con el uso directo de este residuo como fertilizante, incluyendo su calidad bacteriológica y alto contenido salino. Así pues, la orina debe ser utilizada cuidadosamente, ya que no es recomendada su aplicación directa en el follaje o frutos de las plantas para evitar contaminación microbiana y daños (Jönsson et al., 2004; Pradhan et al., 2009). La orina regularmente es estéril a menos que sea contaminada por heces (Höglund, 2002), y es recomendado que sea almacenada en contenedores sellados por hasta seis meses previamente a su aplicación agrícola debido a que dicho pre-tratamiento ha probado que elimina patógenos y la cuenta bacteriana en este residuo (Jönsson et al., 2004).

Con respecto al alto contenido salino en la orina, existe evidencia que la aplicación directa de orina no diluida incrementa el contenido de salinidad en suelos (Beler-Baykal et al, 2011), lo cual afecta el desarrollo de las plantas desde las plántulas hasta las etapas maduras de producción y reproducción, particularmente en cultivos sensitivos a salinidad (Mnkeni et al, 2008). Dos de los tratamientos recomendados para reducir los efectos negativos de la alta salinidad de la orina son el ajuste del pH mediante adición de ácidos, así como la dilución de la orina para reducir su salinidad (Capulín et al, 2005; García et al, 2008; Preciado-Rangel et al, 2011). Los objetivos del presente estudio fueron evaluar el efecto de la orina como fuente de nutrimentos en la producción de plántulas de chile Jalapeño.

Lugar del experimento y condiciones del invernadero

El experimento fue realizado en un invernadero del Instituto Tecnológico de Torreón (ITT., Torreón, Coahuila), en el norte de México. La ciudad está localizada a una longitud de 24° 30' y 27° latitud norte; 102° 00' y 104° 30' longitud oeste y altitud de 1 120 msnm. El invernadero es tipo circular con una capa simple de polietileno como cubierta y enfriamiento semi automático.

Material vegetativo y contenedores para plántulas

Semillas de chile (Capsicum annuum L. cv. Jalapeño M) fueron plantadas en contenedores de poliestireno para germinación con 200 cavidades cónicas. Las semillas fueron colocadas individualmente dentro de las cavidades con Peat Moss Pro-Mix húmedo (Premier Tech, Ltd.; Quebec, Canadá) a 90% de la capacidad de la cavidad, y luego fueron cubiertas con vermiculita. Finalmente, el contenedor fue cubierto con plástico negro y mantenido en un cuarto de germinación a una temperatura de 25 °C y 70% de humedad relativa hasta que las semillas germinaron, y después los contenedores con plántulas fueron transferidos al invernadero.

Tratamientos evaluados

Seis tratamientos fueron aplicados: agua destilada (como control); solución nutritiva Steiner como control de referencia; y cuatro diluciones de orina humana (con agua destilada) a una conductividad eléctrica (CE) de 1, 2, 3, y 4 dS m^-1. La solución nutritiva Steiner (1984) fue preparada usando sales inorgánicas grado reactivo y agua destilada, obteniendo las siguientes concentraciones de nutrientes (en mg L^-1): nitrógeno (168), fosforo (31), potasio (273), calcio (80), magnesio (48), hierro (2), manganeso (0.7), cobre (0.02), zinc (0.09), boro (0.5), y molibdeno (0.04). Todas las soluciones de los tratamientos (excepto el agua destilada) fueron ajustadas a un pH de 5.5 usando acido sulfúrico previamente a su aplicación. Con estos tratamientos se irrigaban a las plántulas dos veces al día.

La orina utilizada en el experimento fue proporcionada por estudiantes del ITT (hombres de 18-25 años), siendo recolectada en un inodoro del Instituto Tecnológico de Torreón destinado específicamente para el experimento, y previamente a su dilución fue almacenada a 20 ºC por seis meses en contenedores plásticos sellados de 50 L protegidos de la luz, de acuerdo con Jönsson et al. (2004), y Vinneras et al. (2008). La composición nutrimental de la orina (en mg L^-1) después del almacenamiento fue: nitrógeno (6830), fósforo (180), potasio (2050), calcio (80), magnesio (200), y sodio (3430). El pH de la fue 9.1, y su calidad bacteriológica, reporto ausencia de bacterias aeróbicas.

Variables analizadas

Los parámetros de crecimiento de las plántulas evaluados fueron: diámetro del tallo, altura de la plántula, área foliar, contenido de clorofila, peso seco del vástago y de la raíz. El diámetro del tallo fue determinado en la base del tallo usando un Vernier digital; la altura de la plántula fue determinada midiendo las plántulas desde la base del contenedor hasta la punta del meristemo; y el área foliar usando un medidor de área foliar Li-Cor LI-3100 (Li-Cor; Lincoln, Nebraska, EUA). El contenido de clorofila fue determinado indirectamente en las hojas de plántulas usando un fluorometro Minolta SPAD-501 (Spectrum Technologies, Inc.; Plainfield, Illinois, EUA), y los datos obtenidos fueron usados para calcular la clorofila total en mg g^-1 usando la ecuación y = 0.031x - 0.188 de acuerdo con García-Hernández et al. (2000).

El peso seco del vástago y la raíz fue determinada en muestras secadas en un horno con aire forzado a 70 °C hasta alcanzar peso constante. Todas las variables fueron evaluadas después de 50 días a partir de la siembra en 15 repeticiones por tratamiento. El análisis foliar fue realizado para determinar el contenido de nutrientes (N, P, K, Ca y Mg) de acuerdo con los métodos reportados por Alcántar y Sandoval (1999). Al final del ciclo también se realizó un análisis químico del sustrato donde se desarrollaron las plántulas usando la metodología publicada por Ansorena (1994).

Análisis estadístico

El diseño experimental usado fue completamente aleatorio, y los resultados de todas las variables fueron analizados por medio de un análisis de varianza usando el modelo general lineal (GLM). Las diferencias entre medias fueron determinadas con la prueba de Tukey (p< 0.05) usando el software SAS (2005).

Parámetros de crecimiento

El desarrollo de las plántulas de chile fue normal en todos los tratamientos excepto en las fertilizadas con orina diluida a una CE de 4.0 dS m^-1, las cuales presentaron daños visibles (necrosis en las hojas); los resultados obtenidos indican que la aplicación de orina afecto el crecimiento de las plántulas (p< 0.05), excepto en el peso seco del vástago y de la raíz (Cuadro 1). Sin embargo la aplicación de orina diluida a una CE de 1 dS m^-1 causo los mismos efectos en todos los parámetros de crecimiento que la solución Steiner. La orina ha sido recientemente evaluada como un fertilizante alternativo (Heinonen-Tanski et al., 2007; Pradhan et al, 2007; Mnkeni et al., 2008); sin embargo, su aplicación directa ha causado efectos negativos en plantas y suelo atribuidos a la alta salinidad de este residuo (Beler-Baykal y Bayram, 2007; Beler-Baykal et al., 2011), lo cual indica que es requerido diluir la orina previamente a su aplicación como fuente nutritiva orgánica en sistemas productivos agrícolas.

La alta salinidad ha sido reportada como un factor adverso para el crecimiento de plántulas de chile (Chartzoulakis y Klapaki, 2000; Yildirim y Guvenc, 2006), ya que interfiere con la absorción de nutrientes debido a que reduce la disponibilidad del agua además de que se promueve la acumulación de iones tóxicos (como el sodio) en hojas. Además, la alta salinidad ha sido asociada con una disminución de la capacidad fotosintética de hojas (Fenech et al., 2009). Por otro lado, otros parámetros de crecimiento como el peso seco de la plántula (vástago y raíz) no fueron afectados por las distintas diluciones de la orina utilizada (Cuadro 1). Los resultados obtenidos indican que la orina humana tiene potencial como una alternativa de fertilizante para la producción de plántulas de chile.

Análisis foliar

Las plántulas de chile fertilizadas con orina diluida tuvieron mayor contenido de nitrógeno (35.4-59.9%) que las plántulas irrigadas con la solución nutritiva Steiner (p< 0.05) (Figura 1), lo cual comprueba que la orina es un recurso utilizable como fertilizante orgánico debido a su contenido de nitrógeno, el cual está disponible para las plántulas. Karaka y Bhattacharyyab (2011) reportaron que la orina puede ser utilizada como fertilizante nitrogenado debido a su alto contenido de nitrógeno, el cual es el nutriente limitante para el crecimiento de las plantas (Srivastava et al., 2012). Además, Heinonen-Tanski et al. (2007) reportan que la orina puede reemplazar a los fertilizantes comerciales, y que puede ser utilizada en suelos con baja disponibilidad de nitrógeno.

Respecto a la concentración de otros nutrientes en plántulas de chile, las muestras fertilizadas con orina tuvieron similar contenido de fosforo, magnesio, calcio y sodio que las plántulas producidas usando la solución Steiner (p> 0.05, Cuadro 2). Sin embargo, las plántulas fertilizadas con orina humana tuvieron menor contenido de potasio que las producidas con la solución nutritiva, lo cual pudiera ser atribuido a la baja concentración de este elemento en la orina, sugiriendo Heinonen-Tanski et al. (2007) que el contenido de potasio en las soluciones fertilizantes de orina humana puede ser aumentado mediante adición de cenizas.

Análisis químico del sustrato

El contenido de nitrógeno, calcio, magnesio y sodio en el sustrato fue similar al usar solución Steiner y los tratamientos de orina diluida (Cuadro 3). Sin embargo, el contenido de potasio y fosforo en el sustrato fue mayor cuando se aplico la solución Steiner. Es probable que algunos nutrientes contenidos en la orina fueron absorbidos por las plántulas o acumulados en el sustrato a diferente ritmo que con la solución Steiner, lo cual coincide con lo reportado por Jõnsson et al. (2004) y Mnkeni et al. (2008).

Con respecto al pH del sustrato, el valor más alto fue obtenido con la solución nutritiva Steiner, lo cual puede ser atribuido a la alcalinidad resultante de la aplicación del N-NO₃ como única fuente de nitrógeno en la solución (Jeong y Lee, 1999). Por otro lado los valores de pH menores en los tratamientos con orina diluida son atribuibles a la nitrificación del amoniaco ocurrida durante el almacenamiento de la orina, lo cual produce iones H⁺ (Mnkeni et al, 2008).

Los resultados obtenidos indican que es necesario realizar más evaluaciones del potencial uso de la orina diluida como fertilizante orgánico para producción de hortalizas en invernadero y otros sistemas agrícolas.

Conclusiones

Las plántulas de chile fertilizadas con orina diluida presentaron mayor contenido de nitrógeno que las plántulas irrigadas con la solución Steiner. La orina diluida a una conductividad eléctrica de 1 dS m^-1 puede ser usada como sustituto de una solución nutritiva en la producción de plántulas de chile, al no existir diferencias significativas en los parámetros de crecimiento. Es necesario evaluaciones adicionales de la orina diluida para comprobar sus beneficios como fertilizante orgánico para producción de hortalizas en invernaderos y otros sistemas agrícolas.

Los autores agradecen el apoyo financiero del CONACYT; a través del proyecto de investigación CB-2009-134382, y al Instituto Tecnológico de Torreón por la aportación de materiales y asistencia técnica.

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