Fertilización con nitrógeno, fósforo y potasio en un latizal de Pinus patula Schl. et Cham.

Fertilization with nitrogen, phosphorus and potassium in Pinus patula Schl. et Cham Samplings.

Martha O. Lázaro-Dzul^¶1; Juan Velázquez-Mendoza²; José J. Vargas-Hernández²; Armando Gómez-Guerrero²; María E. Álvarez-Sánchez³; Miguel A. López-López².

¹Estudiante de maestría, Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. km 36.5 Carretera México-Texcoco. Montecillo, Estado de México.C. P. 56230. Correo-e: marodzul@hotmail.com (^¶Autor para correspondencia).

² Profesor Investigador, Colegio de Postgraduados, Programa Forestal. km 36.5 Carretera México-Texcoco, Montecillo, Estado de México.C. P. 56230.

³ Profesor Investigador, Departamento de Suelos. Universidad Autónoma Chapingo, km 38.5 Carretera México-Texcoco, Chapingo, Estado de México. C. P. 56230.

Recibido: 11 de enero del 2011
Fecha de aceptado: 01 de noviembre del 2011

RESUMEN

Las masas forestales enfrentan el problema de productividad, la cual demanda que se incremente en cantidad y calidad. El crecimiento forestal depende de varios factores, entre ellos, el edáfico, que actúa sobre el árbol mediante el agua y los elementos minerales. Se incrementa la productividad forestal al mejorar la disponibilidad nutrimental mediante la fertilización. Consecuentemente, la finalidad de este trabajo fue estudiar la fertilización con nitrógeno (0, 138,185), fósforo (0, 15, 21) y potasio (0, 123,164) kg·ha^-1 con relación al crecimiento de follaje nuevo, mediante un experimento factorial 3³ en una plantación de Pinus patula Schl. et Cham. de 10 años de edad, en Aquixtla, Puebla, durante 2009-2010. La tasa relativa de crecimiento instantáneo (TCRI) en volumen de follaje nuevo fue mejor (0.0255 mL·mL^-1·día^-1) con la dosis 185-0-0 kg·ha^-1 de NPK, y la TCRI de peso seco fue mejor (0.0254 y 0.0249 g·g^-1·día^-1, respectivamente) con las dosis 138-0-123 y 138-0-0. Se determinó deficiencia de nitrógeno, que se atribuyó a la acidez edáfica y a la lenta mineralización de la materia orgánica. La dosis recomendada para las condiciones edáficas y climáticas del sitio experimental fue 185-0-0 kg·ha^-1 NPK para volumen de follaje nuevo y 138-0-0 kg·ha^-1 de NPK para peso seco.

Palabras clave: Tasa relativa de crecimiento, follaje nuevo, fertilizantes líquidos.

ABSTRACT

The forests today face the problem of productivity; it is demanded to increase in quantity and quality. Forest growth depends on several factors, including soil, which acts on the tree by the water and mineral elements. Forest productivity is increased by improving nutrient availability through fertilization. Consequently, this research is aimed to study the nitrogen fertilization (0, 138, 185), phosphorus (0, 15, 21), and potassium (0, 123, 164) kg·ha^-1 compared to the growth of new foliage, using a 3³ factorial experiment in a Pinus patula Schl. et Cham plantation of 10 year old trees, in Aquixtla, Puebla, during 2009-2010. The instantaneous relative growth rate (TCRI, by its acronym in Spanish) in terms of new growth was better (0.0255 mL·mL^-1·day^-1) with a 185-0-0 kg·ha^-1 NPK dose; and TCRI dry weight was better (0.0254 and 0.0249 g·g^-1·day^-1, respectively) with a 138-0-0 and 138-0-123 dose. Nitrogen deficiency was determined, which was attributed to soil acidity and the slow mineralization of organic matter. The recommended dose for soil and climatic conditions of the experimental site was 185-0-0 kg·ha^-1 for volume of new foliage and 138-0-0 NPK kg·ha^-1 for dry weight.

INTRODUCCIÓN

La eficiencia de los ecosistemas forestales depende, entre otros, del factor ambiental, que involucra la radiación electromagnética, la exposición del dosel vegetal, la temperatura y la disponibilidad de agua y nutrimentos (Mayor et al., 1994). Los especialistas forestales pueden hacer muy poco para modificar este factor, de tal manera que los esfuerzos que hacen para incrementar la productividad de los bosques se concentran, mayormente, en el manejo de nutrimentos.

La disponibilidad nutrimental en el suelo puede modificarse en forma directa mediante diversos tratamientos, como la fertilización (Fisher y Binkley, 2000). Sin embargo, existe dificultad al tratar de realizarla, debido en parte a que la cantidad de fertilizante a aplicar es un asunto complejo de determinar, por la gran cantidad de interacciones que se presentan en el bosque. Dichas interacciones pueden expresarse como una función entre los requerimientos nutricionales de los árboles, la naturaleza del fertilizante a emplear, la fertilidad natural del suelo, las interacciones entre el suelo y el fertilizante, el momento y el método de aplicación. Por lo tanto, en ocasiones se aplican dosis y tipos de fertilizantes inadecuados.

Al respecto, se han realizado diversos estudios con la finalidad de conocer la influencia de la fertilización en el crecimiento y desarrollo de las especies forestales, en los cuales se han probado diferentes dosis de fertilización, especialmente en la fase de vivero. Algunos de estos estudios se han enfocado a mejorar las características de las plantas que les permitan tener un mejor desarrollo en campo al momento del trasplante (Rikala y Repo, 1997; Puértolas et al., 2003; Villar-Salvador etal., 2004; Oliét et al., 2008). Otros trabajos en plantaciones maduras reportan el efecto de la fertilización con diversos nutrimentos sobre el crecimiento (Turner et al., 2002; Crous et al., 2009; y Dovey, 2009); sin embargo, en la mayoría de los casos no se indica la forma en que se diseñaron las dosis de fertilización que aplicaron. Esto último da pie a inferir que las dosis de nutrimentos a aplicar se deciden en forma arbitraria y que responden a un interés particular del investigador, e.g. suelos con baja fertilidad, suelos ácidos o alcalinos, especie arbórea, sequía, etc.

Para el caso de especies forestales mexicanas, como es Pinus patula, los datos relacionados con dosis de fertilización aplicadas directamente en campo son escasos y más aún en árboles mayores de cinco años. Por lo anterior, el presente trabajo tuvo como finalidad presentar una propuesta para generar dosis de fertilización NPK y determinar la fórmula de fertilización NPK adecuada para aumentar el crecimiento de follaje nuevo, en una plantación comercial de P. patula, con árboles de 10 años de edad.

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se realizó de agosto de 2009 a junio de 2010, en el Conjunto Predial Forestal, Fracción Rancho Chichicaxtla, en el predio Los Corrales, paraje La Tronconera, municipio de Aquixtla, Puebla, México (19º 43’ 20.9" de latitud norte, 97º 59’ 35.6" de longitud oeste y 2,980 m de altitud). Se utilizó un experimento factorial 3³_, con un diseño experimental completamente al azar. Los factores de variación que se probaron fueron nitrógeno (N) (0,138,185), fósforo (P) (0,15,21) y potasio (K) (0,123,164) kg·ha^-1, respectivamente. La combinación de los niveles de los tres factores produjo un total de 27 tratamientos y se establecieron tres repeticiones. La unidad experimental fue de 97.5 m² (15 m de largo x 6.5 m de ancho), con un espaciamiento de 2 m entre parcelas; y dentro de cada parcela se dejó 1 m de bordo; así, el área útil fue de 58.3 m² (13 m de largo x 4.5 m de ancho). La determinación de las dosis de N, P y K se realizó con base en el análisis foliar y una estimación de producción de biomasa anual de la especie. Para ello se hizo un recorrido por el lote experimental, con la finalidad de elegir diez sitios representativos. En cada sitio de muestreo se seleccionaron dos árboles de tamaño similar a todo el lote, de los cuales se obtuvo una muestra de follaje del crecimiento anual del ciclo anterior, es decir, del año 2009. Se conservó en hielo para su transporte al laboratorio. En el laboratorio, el follaje se lavó con agua destilada, se secó con papel absorbente y se metió en bolsas de papel para secarse en una estufa con convección de aire, a 80 °C, durante 72 h. Posteriormente, las muestras se sacaron y se determinó el peso seco. Se obtuvo el promedio de peso seco de las 20 muestras, el cual fue de 2,250 g. A las acículas secas se les determinó el contenido de N, P y K, que en promedio, fue 1.3 % N, 0.12 % P y 0.59 % K. En seguida se determinó la extracción nutrimental y se extrapoló a kg·ha^-1. También se determinó, antes de establecer el experimento, que el suelo presentó un intervalo de pH 5.5-5.7 y un contenido de materia orgánica de 20 %.

Para la evaluación de volumen y peso seco de follaje nuevo se realizaron cuatro muestreos. El primero se realizó 150 días después de la fertilización (DDF). Los siguientes muestreos se realizaron cada 30 días. En todos ellos se incluyeron dos repeticiones del experimento. Se seleccionó un árbol por repetición. De cada árbol se tomaron dos muestras de follaje del tercio superior de la copa. En ramas con exposición solar plena; solamente se colectó el follaje correspondiente al último flujo de crecimiento (2010). Al crecimiento nuevo del brote se le estimó el volumen, con una probeta graduada, con una aproximación de 2 mL. El volumen se estimó mediante el método de Arquímedes (Tippens, 2001). Para la obtención del peso seco, las muestras se colocaron en una estufa con convección de aire, a 70 °C, hasta obtener peso constante (48 h); posteriormente, las muestras se pesaron en una balanza digital, con aproximación a 0.01 g. Con los datos de peso seco y volumen de follaje nuevo de cada tratamiento, se calculó la tasa relativa de crecimiento instantánea (TRCI), con base en la metodología descrita por Hunt (1981), y se ajustó la siguiente función de crecimiento, mediante una ecuación de regresión lineal simple:

Donde:

Ln = logaritmo natural

VOLFN = volumen de follaje nuevo (mL)

PSFN = peso seco de follaje nuevo (g)

T = tiempo (días) entre las mediciones de peso seco y volumen de follaje nuevo (150, 179, 208 y 236 DDF).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Tasa relativa de crecimiento instantáneo (TRCI)

Volumen

La tasa relativa de crecimiento instantáneo (TRCI) de volumen de follaje nuevo, en árboles de P. patula, para cada uno de los 27 tratamientos aplicados se muestra en la Figura 1. Se apreció que hubo efecto de la fertilización en el crecimiento en volumen del follaje nuevo de los árboles, ya que al comparar la tasa de crecimiento obtenida en el tratamiento testigo con 0-0-0 kg·ha^-1 de NPK, se observó que ésta fue menor que la tasa obtenida con la dosis de 185-0-0 kg·ha^-1de NPK. Es decir, que el N promovió un incremento en el volumen del follaje por la misma unidad de peso; esto indica que el incremento en volumen posiblemente fue consecuencia de una expansión celular mayor y de un incremento del contenido de agua. Por consiguiente, se consideró que el N promovió un aumento en la suculencia del crecimiento nuevo de los árboles, lo cual se reflejó en una TRCI de volumen mayor (0.0255 mL·mL^-1·día^-1) cuando se aplicó N, que sin la aplicación de este nutrimento (0.0224 mL·mL^-1·día^-1).

Este efecto de suculencia se puede sustentar en el hecho de que el volumen específico de follaje (volumen de follaje/peso seco de follaje) obtenido fue menor en el tratamiento testigo (10.04 mL·g^-1), comparado con el de la dosis 185-0-0 kg·ha^-1 de NPK (11.35 mL·g^-1). Lo anterior demuestra que esta última dosis ocasionó que el follaje del nuevo crecimiento fuera menos denso. Esta respuesta se explica, en parte, por el hecho de que cuando el suministro de N es favorable para el crecimiento, prevalece la tendencia a usar carbohidratos para formar más protoplasma y más células, más que para engrosar las paredes celulares, por lo que las células en tales condiciones serán grandes y de paredes delgadas. Dado que el protoplasma es, en gran parte, agua, en condiciones favorables para el crecimiento las plantas con alto contenido de N contendrán una alta proporción de agua y poca materia seca, lo que genera más suculencia y, por lo tanto, volumen mayor (Black, 1975) y volumen específico mayor. Asimismo, cabe señalar que Kramer y Kozlowzki (1979) mencionan que el nitrógeno constituye una de las principales limitaciones para el crecimiento de los árboles en los ecosistemas forestales.

Otra posible causa en la respuesta observada se puede atribuir a la acidez predominante en el lote experimental (pH 5.5 a 5.7), lo cual significa que es un suelo ácido. La acidez en suelos forestales se da como resultado de la liberación de ácidos orgánicos durante la descomposición de la capa de hojarasca y la consiguiente lixiviación de las bases del suelo mineral superficial (Pritchett, 1991), durante la estación de lluvias. En un pH ácido la actividad bacteriana se reduce, y aunque aumenta la actividad de hongos, éstos no son tan eficaces en los procesos de degradación orgánica (Porta etal., 2003), lo cual explicaría, entre otros factores, la alta cantidad de materia orgánica (20 %) que se cuantificó en el lote experimental. Generalmente los actinomicetos prefieren un pH de 7-7.5, las bacterias de 6.8 y los hongos de 4-5. (Ortiz-Villanueva,1973). Por consiguiente, al existir una proporción de mineralización baja de la materia orgánica, es de esperarse que el N (N orgánico) no estuviera en la cantidad suficiente que el árbol requería en forma disponible para ser absorbido por el mismo.

Por lo anterior, al suministrar al suelo una cantidad de N en forma inorgánica (N-NO₃), este nutrimento estuvo mayormente disponible para los árboles, y por ende promovió un aumento en la absorción de N-NO₃ y pudo incrementarse el volumen del crecimiento nuevo. Esto señala que la aplicación de fertilizantes nitrogenados tuvo un efecto positivo en los árboles. Al respecto, Fox et al. (2007) indicaron que en especies de pinos del sur de Estados Unidos, los nutrimentos más limitantes para el crecimiento en la etapa de cierre de copas fueron el N y el P, debido a que en este momento es cuando ocurre una demanda alta de nutrimentos por parte del árbol. Si hay deficiencia de N o el abastecimiento de N edáfico es bajo y el suelo no alcanza a suministrarlos en las cantidades adecuadas que requiere la planta para mantener un crecimiento óptimo, entonces es necesaria la fertilización con N y P.

Peso seco

En el caso de la tasa relativa de crecimiento instantáneo (TRCI), para peso seco de follaje nuevo en árboles de P. patula (Figura 2), se puede notar que las combinaciones que produjeron las mejores respuestas fueron 138-0-0 y 138-0-123 kg·ha^-1 de NPK, respectivamente, comparadas con el tratamiento testigo, con 0-0-0 kg·ha^-1 de NPK. El N produjo una respuesta positiva en el crecimiento de los árboles, pero en un nivel ligeramente más bajo, comparado con la TRCI para volumen. La respuesta fue mucho mayor al combinarse el N con el K. Este comportamiento se puede explicar por el hecho de que el N se convierte en compuestos orgánicos en las raíces de las plantas, principalmente amidas y aminoácidos, los cuales después se transforman en proteínas y por último en materia seca. Por otra parte, la translocación de carbohidratos de los sitios donde se fotosintetizan a los sitios de crecimiento y, por ende, de mayor demanda, se realiza con la participación del potasio; por lo tanto, al haber un buen suministro tanto de N como de K en la planta se favoreció el crecimiento de la misma. Además, un adecuado suministro de K en la planta favorece el metabolismo del N (Kramer y Kozlowski, 1979). Se apreció que con la aplicación sólo de K el crecimiento de la planta fue menor, comparado con el tratamiento testigo (Figura 3); esto resalta el hecho de que existe una relación íntima entre nutrimentos y que, en este caso, al haber deficiencia de N, la aplicación de K no solventa dicha deficiencia. Este comportamiento fue similar al reportado por Morris (2003), quien encontró respuestas positivas a la aplicación de N en rodales de P. patula de 11 años de edad. Este mismo autor señala, además, respuestas positivas a la aplicación de K, en rodales de cuatro a seis años de edad, y respuestas negativas a la aplicación de K en árboles de 11 años de edad de la misma especie.

Es posible inferir que en árboles de P. patula la absorción de K es mayor en etapas iniciales de crecimiento que en etapas posteriores, y que cuando el árbol ya es grande la demanda de K se satisface significativamente por medio de la translocación del K existente (absorbido), y entonces la demanda de K es pequeña. Esto explicaría la poca respuesta obtenida en este estudio con la aplicación de K, dado que la edad de los árboles era ya de 10 años. Además, al aumentar la cantidad disponible del K edáfico mediante la fertilización, se presentó una alta absorción de K y ésta pudo estar en la fase de consumo de lujo.

Aunque no se observaron síntomas visibles de toxicidad (pérdida de color verde de las acículas [amarillo pajizo] y clorosis en las puntas de las acículas, avanzando hacia la base), sí ocasionó una disminución de la producción de biomasa seca. Las interacciones entre el N y otros nutrimentos son comunes. En este trabajo, por ejemplo, el K incrementó la absorción de N-NO₃ y promovió la síntesis de compuestos orgánicos nitrogenados -mayor síntesis de biomasa seca-, mientras que el P decrece la absorción del NO₃ y favorece la absorción del NH₄ (Huber y Thompson, 2007). En este trabajo se aplicó 70 % del N como N-NO₃, y esta pudo ser la razón de que no se observara una respuesta positiva del P. Además, debe tomarse en cuenta que la aplicación de N-NO₃ propicia que la planta absorba más aniones inorgánicos que cationes, con una excreción neta de OH-(HCO₃^-); el pH, a nivel de rizofera, pudo incrementarse hasta una unidad, comparado con el pH del resto del suelo (Mengel y Kirkby, 1982), y favorecer la liberación de fósforo edáfico, el cual, en adición al que se fertilizó, ocasionó un exceso de P disponible y generó un desbalance nutricional que pudo influir en la falta de respuesta positiva a la fertilización con P.

CONCLUSIONES

El estudio mostró que la respuesta a la fertilización en una plantación joven de Pinus patula se puede evaluar en el corto plazo, particularmente si se consideran variables relacionadas con el proceso de fotosíntesis. Los resultados mostraron que la tasa relativa de crecimiento instantáneo (TCRI), en volumen de follaje nuevo, fue mejor (0.0255 mL·mL^-1·día^-1) con la dosis 185-0-0 kg·ha^-1 de NPK, y la TCRI de peso seco fue mejor (0.0254 y 0.0249 g·g^-1·día^-1, respectivamente) con las dosis 138-0-123 y 138-0-0.

AGRADECIMIENTOS

LITERATURA CITADA

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