Evaluación de la composta de bagazo de agave como componente de sustratos para producir plántulas de agave azul tequilero*

Evaluation of agave bagasse compost as a component of substrates to produce seedlings of blue agave

Marcos R. Crespo González¹, Diego R. González Eguiarte^1§, Ramón Rodríguez Macías¹, Luis Alberto Rendón Salcido¹, José Ignacio del Real Laborde² y José Pablo Torres Morán¹

¹Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (CUCBA)-Universidad de Guadalajara. Carretera a Nogales, km 15.5, Predio Las Agujas, Zapopan, Jalisco, México. C. P. 45110. Tel. (33)37771150, Ext. 33040. (mcrespo@cucba.udg.mx; ramonrod@cucba.udg.mx; lrendons@hotmail.com; (jtorres@cucba.udg.mx).

* Recibido: marzo de 2013
Aceptado: octubre de 2013

Resumen

El agave azul es la materia prima para la producción de tequila a través de un proceso de destilación que genera alrededor de 400 mil toneladas anuales de bagazo, el cual, parcialmente, se transforma en composta. Las plantas de agave micropropagadas requieren un periodo de adaptación de alrededor de nueve meses en vivero o invernadero tipo casa sombra, para lo cual se cultivan en contenedor con un sustrato comercial. Para esta etapa, no existen aún parámetros morfológicos que sirvan como referencia para evaluar la calidad de las plantas para proceder a la plantación en campo. Por lo tanto, el objetivo del estudio fue evaluar algunas respuestas morfológicas de plántulas del agave azul (microporpagado) cultivado con diferentes sustratos orgánicos: un sustrato comercial (80% polvo de coco, 10% turba y 10% composta de bagazo de agave), polvo de coco, turba canadiense y cuatro mezclas de composta de bagazo de agave. Se estableció un diseño experimental completamente al azar con cuatro repeticiones, considerando cada planta como unidad experimental, en un invernadero tipo casa sombra, entre septiembre de 2007 y junio de 2008, en Tequila, Jalisco, México. Los resultados fueron evaluados estadísticamente mediante ANVA y comparación de medias por DMS. La mezcla de sustrato con los mejores resultados fueron los tratamientos con la composta de bagazo al 50%, seguida por la composta al 30% y finalmente al 70%, complementadas con polvo de coco. Los valores máximos de las variables de estudio registradas fueron: diámetro de piña, 5.0 cm; diámetro del tallo, 3.8 cm; número de hojas, 15; longitud de hoja, 55.4 cm y anchura de hoja más larga, 4 cm, los cuales son medidas que podrían emplearse como estándares de calidad del agave antes de la plantación en campo.

Palabras clave: Agave tequilana Weber variedad azul, agave in vitro, sustratos orgánicos.

Abstract

Key words: Agave tequilana Weber blue variety, agave in vitro, organic substrates.

Introducción

El cultivo del agave azul tequilero (Agave tequilana Weber var. azul) tiene gran importancia industrial por sus requerimientos agroecológicos y de producción (Ruiz, 2007), así como por los azúcares que almacena en el tallo y en las bases de las hojas (Aguilar et al, 2002; Legorreta y Ogura, 2002; López et al, 2003 ; Larqué et al, 2004; Rendón et al., 2007), los cuales son utilizados para la elaboración de la bebida espirituosa denominada "Tequila".

En 2011, se molieron en México 998 mil toneladas de agave para la producción de tequila (CRT, 2012), de éstas, aproximadamente 40% del peso correspondieron al bagazo (Cedeño, 1995), equivalente a 399 mil toneladas de bagazo fresco (70-80% de humedad). El aprovechamiento del bagazo de agave tequilero es limitado, lo que ha provocado que existan tiraderos clandestinos o aplicaciones inadecuadas en terrenos agrícolas que ocasionan contaminación ambiental por lixiviados, generación de malos olores y hábitat para plagas y enfermedades de plantas (Rodríguez et al, 2001).

Una alternativa de uso es producir composta y utilizarla como sustrato para el cultivo de plantas en contenedor, ya que existen resultados que demuestran efectos favorables en cultivos como brócoli y jitomate para trasplante (Rodríguez, 2004). Varios autores(as) reconocen la utilidad de las compostas como sustrato para cultivos en contenedor (Raviv y Leith, 2008; Estévez et al, 2009). Particularmente, la composta de bagazo de agave tiene características similares a la turba de Canadá y la puede sustituir a menor costo (Rodríguez, 2004). Con base a lo anterior, se plantea la hipótesis de que existe una respuesta favorable del crecimiento del agave azul en contenedor al uso de composta de agave en el sustrato.

Tanto la turba como el polvo de coco son sustratos de uso común para el cultivo de plantas en contenedor; sin embargo, son materiales costosos que inducen a encontrar sustitutos que permitan reducir los costos de producción, y en este sentido, las compostas representan un importante potencial de uso.

Por otra parte, en los cultivos agrícolas, especialmente los anuales, se emplean algunas características morfológicas y fisiológicas para evaluar efectos de diferentes prácticas de manejo. Dentro de las-expresiones morfológicas se encuentran: porte de la planta, número de hojas, color del follaje, entre otros, y dentro de las fisiológicas se pueden citar: fijación de CO2, tasa de asimilación neta (Pimienta et al., 2001), eficiencia en el uso del agua (Yang y Zhang, 2010), producción de biomasa y otros para evaluar la eficiencia de las plantas en la elaboración de fotoasimilados (Hernández, 2004).

Para cultivos como la caña de azúcar y el girasol, se utilizan algunos indicadores para estimar el desarrollo del cultivo, por ejemplo, en la caña de azúcar se cuantifica el diámetro del tallo, el número de tallos por metro lineal y el peso promedio del tallo, mientras que en el girasol, se evalúa el número de capítulos por unidad de superficie, el número de frutos por capítulo y el peso de los frutos (de Sousa y Rea, 1993; Hernández, 2004); en otros cultivos, como frijol (Garduño et al, 2009; Barrios et al, 2010) y maíz (Reta et al, 2003, Rodríguez et. al., 2004), se emplean indicadores de la eficiencia en la distribución de la biomasa, como es el índice de cosecha (Kemanian et al, 2007); en cultivos para consumo en fresco se utiliza el índice de madurez, donde se relacionan los sólidos solubles totales y la acidez de los frutos (Briceño et al, 2005).

Las plantas de agave micropropagado deben de pasar un periodo de aclimatación en vivero, conocido como "endurecimiento" (Torres et al., 2006) durante nueve a doce meses para ser llevadas a campo en donde permanecen al menos seis años antes de ser cosechadas. Bajo éste sistema no se han descrito las características morfológicas de la planta de agave al concluir la fase de endurecimiento; por consiguiente, no hay referencias sobre indicadores que permitan calificar la calidad de las plantas. En el presente trabajo se pretende hacer una primera contribución en este sentido.

De acuerdo a lo anterior, el objetivo de la presente investigación fue la respuesta de plántulas micropropagadas de agave azul tequilero a cuatro mezclas de composta de bagazo de agave, en comparación con sustratos comerciales que incluyeron polvo de coco, turba canadiense y un sustrato comercial.

Materiales y métodos

Sitio experimental

El experimento se llevó a cabo en el Rancho El Indio, propiedad de la empresa Tequila Sauza, S. A., que está localizado en la población de Tequila, Jalisco, México, con coordenadas geográficas: 20°53'24" latitud norte y 103°50'00" longitud oeste. Se utilizó un invernadero tipo casa sombra con malla cubre suelos "ground cover" y sombreado completo con malla sombra al 20%. Ésta infraestructura y un sistema de fertirriego frecuente constituye el ambiente controlado en el que la Empresa produce en forma segura y sana la planta que año con año se lleva a campo. El experimento se realizó de 2007 a 2008. Durante éste período la temperatura dentro del invernadero tuvo una variación máxima de 6 °C (17.6-23.6 °C), mientras que la humedad relativa varió entre 64 a 76%.

Sustratos utilizados. Se utilizó polvo de coco (PC) producido a partir de la fibra del pericarpio del fruto de la palmera de coco (Cocos nucifera) proveniente del estado de Michoacán, México; turba (T) del musgo Sphagnum spp., originaria de Canadá, y composta de bagazo de agave (C) con cinco meses de compostaje elaborada en un área cercana al sitio de estudio con 100% de bagazo de agave fresco, en pilas en forma de cordón, con aireación mecánica durante un periodo de 20 semanas. Con esta composta se elaboraron las mezclas que se indican más adelante.

Características de las plantas de agave. Se utilizaron agaves propagados in vitro de aproximadamente 16 meses edad, producidos en el estado de Chiapas, México, con una altura entre 15 y 22 cm. Para el trabajo experimental, las plantas se trasplantaron en contenedores biodegradables elaborados con fibra de coco y hule natural de 13 cm de altura y 12.5 cm de diámetro(1.11 L de capacidad). Nueve meses después de instalado el experimento se realizaron las evaluaciones morfológicas.

Tratamientos y diseño experimental. Los tratamientos fueron a base de formulaciones de los sustratos orgánicos mezclados en una relación de volumen (v/v), considerándose los siguientes: 1) testigo: 80% PC + 10% T + 10% C; 2) 100% PC; 3) 100% T; 4) 70% PC + 30% C; 5) 50% PC + 50% C; 6) 30% PC + 70% C; y 7) 100% C.

Se realizó un diseño experimental completamente al azar con cuatro repeticiones, considerando cada planta como unidad experimental. Los resultados se evaluaron estadísticamente mediante análisis de varianza (ANVA) y comparación de medias por DMS y se realizaron a través del paquete estadístico SPSS® versión 15.0.1.

Variables evaluadas

La respuesta de los agaves a los diferentes tratamientos se evaluó mediante los siguientes parámetros morfológicos: diámetro de la piña, (DPñ) y diámetro del tallo (DTll) en centímetros; relación DPñ/DTll; longitud de la hoja más larga (LHj) en centímetros; anchura de la hoja más larga (AHj) (sección más ancha) en centímetros, y número de hojas (N° Hj ). La piña se forma con las bases de las hojas, y el tallo que se encuentra dentro de la piña; son órganos que acumulan reservas.

Conducción del experimento

Los contenedores, con capacidad de 1.11 L, se llenaron hasta el tope con los tratamientos de sustratos y a cada uno de ellos se les aplicó 7.5 g de la fórmula fertilizante 16-16-16, más 11 g de insecticida organofosforado. Cada tratamiento, que estuvo compuesto de 20 macetas, fue ubicado aleatoriamente dentro de dos bloques del invernadero, junto a las plantas de la producción comercial con el fin de proporcionarles el mismo manejo; allí mismo se realizó el trasplante de los agaves. Durante el periodo experimental, los tratamientos recibieron entre 7 y 14 fertirriegos por mes con quelatos de hierro y manganeso, sulfato de magnesio, nitrato de calcio, y fórmulas N-P-K 18-18-18 (período septiembre-diciembre) y 15-30-15 (período enero-mayo). A los nueve meses, término de la fase experimental, se tomaron al azar cuatro plantas por tratamiento a las cuales se les eliminó en todo lo posible el sustrato de las raíces, se envolvieron en papel periódico y se depositaron en bolsas de plástico para su almacenamiento a 6 °C en un refrigerador marca Ojeda Refrigeración modelo RV2P-36 hasta el momento de la cuantificación en fresco. Para la medición del diámetro de la piña y del tallo se empleó un vernier digital Mitutoyo, y para la longitud y anchura de la hoja se utilizó un flexómetro marca Surtex de 3 m.

Resultados y discusión

Efectos de los sustratos en la morfología de la planta

Los resultados del análisis de varianza de los parámetros morfológicos en el agave presentaron diferencias significativas (p< 0.05) en el número de hojas por planta y altamente significativas (p< 0.01) en el diámetro de la piña y tallo, longitud y anchura de la hoja, y en la relación diámetro de piña/diámetro del tallo. La prueba de comparación de promedios (DMS) con composta de agave, fue estadísticamente diferencial en las variables morfológicas. La comparación de medias reflejó que la composta 50% fue el tratamiento al que correspondió el mayor valor en cuatro de las seis variables analizadas.

Las variables de respuesta diámetro de piña y diámetro de tallo fueron suficientemente sensibles a los sustratos estudiados, especialmente el tratamiento con 50% composta, el cual marcó una clara diferencia en el tallo, que es un órgano involucrado en las reservas de la planta, puesto que el tamaño se incrementó 40% en comparación con el testigo. Estos resultados serán útiles para ampliar el conocimiento s obre la productividad del agave tequilero, ya que como lo señalan Velasco et al., (2008), la información que existe al respecto es muy escasa, en vista de que el agave es una planta que, hasta la fecha, ha sido poco estudiada.

Rendón et al. (2007 y 2009) señalan que la piña o cabeza del agave tequilero está formada por las bases de las hojas insertas en el tallo y el propio tallo, que almacena las reservas de azúcares no estructurales y solubles, azúcares estructurales como la celulosa y hemicelulosa presentes en las fibras y también agua. Muy probablemente, el diámetro de la piña estima el tamaño de la reserva de los azúcares totales no estructurales solubles y polisacáridos, y el tallo, principalmente, la reserva de polisacáridos; así lo refieren en forma análoga para caña de azúcar y otros cultivos Garduño et al. (2009) y Barrios et al. (2010).

Por otra parte, la diferencia entre tratamientos para la relación diámetro de piña/diámetro del tallo (DPñ/DTll) fue altamente significativa, lo cual mostró y ratificó como mejores los que incluyen composta de bagazo de agave en 30 y 50%. El valor más bajo de DPñ/DTll refleja el máximo desarrollo del diámetro de la piña y del diámetro del tallo de las plantas.

En la Figura 2 se observa que el número de hojas presentes en la planta de agave micropropagado se vio influenciado de igual manera que la piña y el tallo con el uso de sustratos de composta de agave; la información expresa que, de acuerdo a la prueba de comparación de promedios, los tratamientos composta 30% y composta 50% fueron estadísticamente similares entre sí, y solamente el primero fue igual al testigo comercial y a los tratamientos composta 70% y composta 100%. Éstos dos tratamientos con composta 30% y 50% superaron ampliamente a los sustratos de polvo de coco y turba.

En la misma Figura 2 se advierte que a los tratamientos de composta 30% y composta 50% correspondió el mayor número de hojas (hasta 15), lo que significa mayor número de órganos productores de fotoasimilados y de reserva de los mismos. El significado de este hallazgo es de especial interés, ya que las hojas son las fábricas de fotoasimilados y elaboran mayor cantidad de tales productos; parte de los cuales son conducidos a los órganos de reserva y el resto son empleados en el desarrollo y mantenimiento fisiológico del vegetal, cuya eficiencia dependerá de las condiciones ecofisilógicas prevalecientes como lo señalan diferentes autores (Ruiz et al, 1999; Pimienta et al., 2001).

En la Figura 3 se observa que las compostas 30% y 50% propiciaron también mayor longitud y anchura de la hoja más larga de las plantas de agave. En el caso de la longitud de hoja, los mayores valores correspondieron a los tratamientos composta 30% y composta 50%, y, según la prueba de comparación de medias, éstas fueron estadísticamente similares entre sí. Por otra parte, en segundo plano, el testigo fue semejante a los promedios de los tratamientos composta 50%, 70% y 100%. En el último sitio se ubicaron el polvo de coco y turba, los cuales mostraron medidas de longitud de hoja de 14.7 y 18.5 cm, respectivamente, inferiores a la composta 30%.

Con respecto a la diferencia en la anchura de la hoja más larga de los agaves, en la Figura 4 se aprecia que los valores más altos correspondieron a todos los tratamientos con composta, destacando en primer lugar la composta 50% y en segundo lugar la composta 70%, aunque de acuerdo a la prueba de comparación de promedios todas las mezclas de compostas resultaron estadísticamente iguales entre sí. No obstante, las dos compostas antes citadas superaron estadísticamente al testigo, al polvo de coco y a la turba, con medidas que fluctuaron entre 0.5 y 1 cm respectivamente.

Aunque son escasos los trabajos referidos a las respuesta morfológicas del agave tequilero (Velasco et al., 2008), es posible establecer que en la presente investigación las características de los sustratos formulados con compostas de agave tequilero sí influyeron en el diámetro de piña, diámetro del tallo, número de hojas y dimensiones de la hoja más larga dimensiones de la hoja, mismas que funcionaron bien como indicadores del comportamiento biológico del cultivo; además, estos indicadores pueden ser utilizados como tales en cualquier fenofase del cultivo para evaluar su desarrollo agronómico, lo cual no es posible si la evaluación se hace exclusivamente con el rendimiento de campo.

El pH de los tratamientos de composta 30%, 50% y 70% varió entre 6.9 y 7.3, valores que se ubican razonablemente dentro del rango 6.5 a 7, el cual permite la mayor asimilación de nutrimentos para la mayoría de las plantas (Brady y Weil, 1996), y coincide, además, con los requerimientos de pH de 6 a 8 sugeridos para el género Agave por la FAO (1994). De la misma manera, la conductividad eléctrica en dichos sustratos fluctuó entre 0.80 y 1.52 dS m^-1, intervalo sugerido para el cultivo de plantas sin suelo (0.75 - 3.49 dSm^-1) (Abad, 1992). Por otra parte, los contenidos de calcio y magnesio fueron altos en las compostas 30%, 50% y 70%. En el caso del calcio, la concentración varió entre 4.76 y 6.13%, valores superiores al testigo entre 58 y104%. Ésta condición, más la aportación adicional de nitrato de calcio por el fertirriego, debió favorecer de manera importante al crecimiento del agave azul, ya que Kimaro et al. (1994) manifiestan que el agave sisal (Agave sisalana), cultivado ampliamente en Tanzania, es una planta muy demandante de calcio. Asimismo, el contenido de magnesio, que en estas compostas varió entre 0.32 y 0.39% (52-286% más alto que el testigo) probablemente influyó también de manera importante en la respuesta de las variables morfológicas del agave, conjuntamente con el magnesio que se proporcionó en el fertirriego.

Con respecto a la influencia de las compostas 30%, 50% y 70% sobre las características físicas del sustrato (Cuadro 2), destaca sobre todo la densidad aparente, que es la medida de la biomasa seca por unidad de volumen. En las compostas antes citadas, este valor fue de 0.25, 0.37 y 0.46 g cm^-3 respectivamente; las dos primeras, se ubicaron dentro del nivel recomendado para sustratos (<0.4 g cm^-3) (Ansorena, 1994 y Abad, 1995), mientras que la composta 70% fue un poco superior al límite. Comparadas con el testigo, estas compostas tuvieron una densidad aparente dos a tres veces superior, lo que pudiera atribuirse a que el compostaje del bagazo se realizó sobre el suelo desnudo, y por lo tanto, contenía partículas de suelo. No obstante, el mayor peso por volumen de las compostas puede representar una ventaja para plantas de agave que se cultivan durante varios meses en invernadero, ya que al ser más pesado el contenedor, éste se mantiene estable en el piso, lo que no se logra con los sustratos comerciales que son más ligeros.

Lo anterior coincide con Cadahía (2005), quien recomienda altas densidades aparentes (0.50 - 0.75 g cm^-3), para plantas que se cultivan al aire libre o en vivero. En relación a la densidad real, que es la biomasa seca por unidad de volumen sin considerar los poros, Ansorena (1994) y Abad (1995) sugieren valores entre 1.50 y 2.70 g cm^-3, rango dentro del cual se ubicaron todos los sustratos estudiados en la presente investigación (intervalo 1.54-1.98 g cm^-3). En tanto que la capacidad de contenedor, que representa la máxima cantidad de agua retenida por un sustrato, fue superior en todos los sustratos comerciales (testigo, polvo de coco y turba) en comparación con las mezclas de composta. Los sustratos comerciales variaron entre 68.9 y 78.4%, mientras que las compostas 30%, 50% y 70% fluctuaron entre 56.5% y 66.5 debido a que la composta no fue un material 100% orgánico, sino que contenía partículas de suelo incorporado durante el compostaje. Sin embargo, no es de esperarse que esta característica haya afectado el desarrollo de los agaves, ya que éstos recibieron riego continuo durante toda la fase de invernadero, de modo que las plantas no requirieron consumir las reservas de almacenamiento de agua de los sustratos.

En relación a la porosidad, que representa la suma del espacio vacío entre partículas y dentro de ellas, Ansorena (1994) y Abad (1995) recomiendan un intervalo entre 70 y 85% de espacio poroso para sustratos hortícolas, valor que fue superado notablemente por los sustratos comerciales estudiados; sin embargo, en el caso de las mezclas con composta, esta porosidad fue muy variable: la composta 30% superó ligeramente al estándar recomendado (86.7%) y las compostas 50% y 70% estuvieron dentro de ese rango (81.3% y 76.8%, respectivamente). Esto se explica por la mayor densidad de las compostas que contenían partículas de suelo y, a la vez, refleja la conveniencia de mezclar la composta con polvo de coco para mejorar su grado de porosidad.

Para finalizar, cabe mencionar que los niveles de mezcla de composta 30% y 50%, que arrojaron los mejores resultados en casi todas las variables morfológicas del agave en esta investigación, coinciden con la recomendación para la formulación de sustratos que hace Fischer (2000), quien propone mezclas entre 20 y 40% de composta de desechos de jardinería, y Chong (2005), quien sugiere niveles entre 30% y 50% con composta elaborada con desechos de jardinería y residuos de granja.

Conclusiones

Tres tratamientos que se prepararon a base de compostas de bagazo de agave produjeron diferencias significativas y altamente significativas en las variables morfológicas evaluadas y superaron ampliamente a los efectos del polvo de coco y la turba. Las compostas 30 y 50% produjeron el mayor efecto sobre el diámetro de piña y el tallo, al igual que sobre el número de hojas y la longitud de hoja; así mismo, todas las mezclas con composta incrementaron la anchura de la hoja.

Los resultados obtenidos reflejan la posibilidad de sustituir al sustrato comercial (testigo) con los sustratos de composta, particularmente con las mezclas 30%, 50% y 70%. Al hacer esta sustitución, se aprovecharía un abundante desecho de la industria tequilera (bagazo) a través del compostaje, evitándose así la contaminación ambiental, además de reducir los costos de producción, ya que la composta puede elaborarse localmente.

Finalmente, ante la escasa información sobre el cultivo de agave en invernadero, la investigación realizada representa una primera evidencia de que las variables morfológicas utilizadas pueden servir como estándares de calidad de estas plantas antes de pasar a la fase de plantación en campo.

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