Lulo (Solanum quiroense Lamarck.) como nuevo elemento del paisaje en México: germinación y crecimiento en sustratos orgánicos*
Lulo (Solanum quitoense Lamarck.) as a new element of the landscape in Mexico: germination and growth on organic substrates
Fernando C. Gómez-Merino1§, Libia I. Trejo-Téllez2, J. Cruz García-Albarado1 y Victorino Morales-Ramos1
1 Colegio de Postgraduados Campus Córdoba. Carretera Córdoba Veracruz km 348. Amatlán de los Reyes 94946, Veracruz. Tel. +52 (271)7166055 (fernandg@colpos.mx), (jcruz@colpos.mx), (vicmor@colpos.mx).
]]> 2 Colegio de Postgraduados Campus Montecillo. Carretera México-Texcoco km 36.5 Montecillo 56230, Estado de México. Tel. +52(595)9520298 (tlibia@colpos.mx). § Autor para correspondencia: fernandg@colpos.mx.
* Recibido: diciembre de 2012.
Aceptado: abril de 2013.
Resumen
Se evaluaron tres diferentes combinaciones de composta de cachaza y turba (T1, 40:60; T2, 60:40; T3, 80:20, correspondientes a relaciones turba:composta de 1.50, 0.66 y 0.25) en la germinación de semillas y el crecimiento de plántulas de lulo (Solanum quitoense Lamarck.), especie que tiene potencial como elemento del paisaje en agroecosistemas de cafetales de México. El experimento La investigación se realizó en condiciones de invernadero con mallasombra durante los meses de octubre y noviembre de 2012 a 650 msnm, 18° 50" latitud norte 96° 51" longitud oeste, 18.4 °C de temperatura media anual y 78% de HR. El diseño experimental fue completamente al azar con cuatro réplicas. La comparación de medias se hizo por la prueba de Tukey (p≤ 0.05). El mayor porcentaje de germinación de semillas y el mayor desarrollo de las raíces se observó en el tratamiento T3 (80% de composta; relación turba: composta de 0.25), aunque en este tratamiento las plantas también registraron menor altura, diámetro de tallo, tamaño de hojas y unidades SPAD. Los valores promedio mayores en las variables altura de planta, diámetro de tallo, largo y ancho de hojas, se registraron en los tratamientos T1 y T2 (p≤ 0.05). Las semillas de lulo pueden germinar y producir plántulas sanas en las condiciones experimentales expuestas, en relaciones turba:composta entre 1.50 y 0.66, que corresponden a 40 y 60% de composta en el sustrato, en tanto que la relación turba:composta de 0.25 aumenta la germinación pero produce plántulas de menor calidad para el trasplante.
Palabras clave: Solanaceae, agroecosistemas, frutas andinas, composta, turba.
Abstract
]]> We evaluated three different combinations of cachasa compost and peat (T1 40:60 T2 60:40; T3, 80:20, corresponding to relations peat: compost of 1.50, 0.66 and 0.25) on seed germination and seedling growth of lulo (Solanum quitoense Lamarck.), a species that has potential as a landscape element in coffee agroecosystems in Mexico. The research was conducted in the greenhouse with shade cloth during the months of October and November 2012 at an elevation of 650 masl, at 18° 50" north latitude and 96° 51" W, in a place with 18.4 °C annual average temperature and 78% Relative Humidity. The experimental design was completely randomized with four replications. Comparison of means was done by Tukey test (p≤ 0.05). The highest percentage of seed germination and increased root development was observed in the treatment T3 (80% compost; relationship peat: compost of 0.25), although this treatment also recorded lower plant height, stem diameter, size leaves and SPAD units. Higher average values in plant height, stem diameter, length and width of leaves were recorded in T1 and T2 (p≤ 0.05). Lulo seeds can germinate and produce healthy seedlings exposed to experimental conditions in relations peat: compost between 1.50 and 0.66, corresponding to 40 and 60% compost in the substrate, while the relationship peat: compost of 0.25 increases seedling germination but produces lower quality for transplantation.Key words: Solanaceae, agroecosystems, andean fruits, compost, peat.
Introducción
El lulo (Solanum quiroense Lamarck.) es originario de Los Andes, cuyo centro primario de diversidad y variabilidad genética se ubica en Colombia y Ecuador, siendo además los principales países productores, aun cuando su distribución involucra áreas desde el sur de México hasta Perú y el norte de Chile (Bernal et al., 1996; Heiser, 2000). La especie crece entre 1 000 y 2 500 msnm en su mayoría intercalada con café (Coffea arabica) y debido al valor nutritivo de su fruto, propiedades diuréticas y tonificantes, su comercialización actual registra expansión internacional (Muñoz-Belalcazar, 2011).
Pese al crecimiento en la demanda, existe poca investigación sobre los sistemas de producción (Cruz et al., 2007) y en México su cultivo y generación de paquetes tecnológicos son prácticamente nulos. Ésta es una especie promisoria para la reconversión de agroecosistemas cafetaleros que están dando un viraje hacia los servicios ambientales, ya que puede brindar ventajas al paisaje desde perspectivas ecoturísticas hasta acciones de conservación del suelo, agua de lluvia y captura de carbono, además de que este fruto ofrece materia prima para la industria alimenticia en la elaboración de jugos y compuestos activos para la industria farmacológica y nutracéutica, por mencionar solo algunos.
Por estas razones, se requiere de realizar investigaciones profundas sobre germinación, crecimiento y adaptación de esta especie a diferentes ecosistemas y latitudes.
En cuanto a germinación de semillas, Quinchia y Gómez-García (2006) indican que cada fruto produce alrededor de 1 000 semillas que germinan entre 15 y 20 días después de la siembra. Una vez germinadas, las plántulas deben permanecer en los semilleros por aproximadamente 30 días; después de este tiempo, se deben trasplantar a bolsas de polietileno de media libra (454 g), previo a su establecimiento definitivo en campo.
Las plantas de lulo requieren suelos con pH ligeramente ácido (entre 5.5 y 6.5) y prosperan mejor a temperaturas medias de 18 °C, precipitaciones entre 1 500 y 2 000 mm anuales, humedad relativa superior a 80% y áreas con pendientes menores a 40%. Dependiendo de la fertilidad de los suelos, las necesidades de fertilizantes de este cultivo son de aproximadamente 150 kg ha-1 de nitrógeno (N) y 180 kg ha-1 de potasio (K) (Quinchia y Gómez-García, 2006).
El fruto de esta especie logra acumular hasta 35 mg por fruto de calcio (Ca) y 1.2 mg por fruto de hierro (Fe). En tejido foliar, dependiendo del sustrato usado, el contenido de N puede oscilar entre 3 y 5%; el de fósforo (P) entre 0.25 y 0.45%; el de K entre 2.90 y 3.55%; el de Ca entre 0.50 y 2.55%; y el de magnesio (Mg) entre 0.25 y 0.45 % (Flórez et al., 2008a).
]]> Ramírez y Duque (2010) y Flórez et al., (2008b) observaron que el rendimiento de lulo es estimulado tanto por la fertilización química como por la orgánica, lo cual es indicativo de que esta especie responde positivamente a materiales composteados tanto para la fase de plántula como de planta para trasplante a campo con énfasis en mezclas de sustratos orgánicos con materiales porosos.Si bien el rendimiento potencial de frutos de lulo alcanza 3 0 t ha-1, en los principales países productores no se rebasan las 8.5 t ha-1, debido a limitantes de carácter técnico que tienen que ver con manejo agronómico tales como la selección de materiales mejorados, control de plagas y nutrición, y falta de soporte de procesos sistemáticos de investigación y conocimiento del funcionamiento fisiológico y ecofisiológico de la especie (Gómez et al., 2005). En el ámbito de producción de plántulas, es necesario explorar sustratos orgánicos disponibles en las zonas potenciales de producción para evaluar su impacto y uso, como es el caso de la cachaza de la caña de azúcar en México.
Debido al interés comercial e industrial de esta, el objetivo de la presente investigación fue evaluar el efecto de diferentes mezclas de cachaza y turba en la germinación de semillas y el crecimiento en almácigo de plantas de lulo (Solanum quitoense Lamarck.).
Materiales y métodos
Ubicación del experimento
El experimento se llevó a cabo durante los meses de octubre y noviembre de 2012 en un invernadero rectangular con techo de dos aguas cubierto con mallasombra, la cual permite una transmitancia luminosa de 70%. El invernadero se ubicó en el Campus Córdoba del Colegio de Postgraduados, a 650 msnm, 18° 50' latitud norte y 96° 51' longitud oeste. El clima de la zona es templado húmedo con lluvias en verano y temperatura media de 20 °C, máxima de 35 °C y mínima de 10 °C, con una precipitación media anual de 1 807 mm (Soto-Esparza, 1986).
Material biológico
Se utilizaron semillas de lulo (Solanum quiroense Lamarck.) colectadas de frutos fisiológicamente maduros. La pulpa extraída de los frutos fue fermentada por 48 h en vasos de 500 mL con agua corriente. La pulpa fermentada se lavó perfectamente con agua destilada y se extrajeron las semillas para ser secadas a la sombra (25 °C, 30% HR) por 48 h, previo a su siembra.
Diseño experimental y tratamientos
]]> El diseño experimental usado fue completamente al azar con cuatro réplicas y 128 unidades experimentales para cada tratamiento. Las medias de los tratamientos probados fueron comparadas por la prueba de Tukey (p< 0.05). Los tratamientos consistieron en la mezclas de turba y composta de cachaza en las siguientes proporciones: para el tratamiento uno (T1), fue 60:40% 4 (v/v), para el T2, 40:60% (v/v) y para el T3, 20:80% (v/v) (Cuadro 1).Establecimiento del experimento
Las semillas secas fueron sembradas en charolas de germinación con 128 cavidades (depositando una semilla por cavidad), las cuales contenían mezclas de sustratos con diferentes proporciones de turba y composta (Cuadro 1). Las charolas fueron mantenidas con mallasombra que permitía irradiación 70% de luz solar, regadas diariamente hasta que las plántulas alcanzaron altura superior a 5 cm promedio.
Variables evaluadas
El porcentaje de germinación se midió en cada repetición, cuantificando el número de semillas germinadas entre el total de semillas sembradas (128) por charola multiplicado por 100. La altura de plantas se obtuvo utilizando una regla metálica, midiendo desde el ras del suelo hasta la altura máxima alcanzada por el vástago al momento del trasplante. El diámetro de tallo se midió con un vernier milimétrico digital (marca TMC modelo 234990, Hamburgo, Alemania) considerando el tallo medio de la planta antes de realizar el trasplante. El número y tamaño de hojas se cuantificó planta por planta; largo y ancho se registró en las dos hojas superiores más desarrolladas en cada planta antes de realizar el trasplante. Respecto a la biomasa de vástago, raíz y total, diez plantas cortadas al momento del trasplante (60 días después de la siembra) fueron lavadas y secadas en estufa de aire forzado (marca Riossa modelo HCF-125D) a 70 °C por 72 h y una vez que alcanzaron peso constante se pesaron las partes aérea (vástago) y raíz en balanza analítica (marca Ohaus, modelo Adventurer, Newark, EEUU). Las unidades SPAD se registraron con un equipo Minolta SPAD 502 (Osaka, Japón), como una cuantificación indirecta del contenido de clorofila y como un método no destructivo; se tomaron dos lecturas en la totalidad de las plantas en el almácigo por tratamiento.
Resultados y discusión
La combinación de los sustratos para la germinación tuvo efectos significativos sobre el porcentaje de germinación de semillas, así como en altura de planta, diámetro de tallo, longitud de raíz, número de hojas, ancho de hojas, largo de hojas, unidades SPAD y peso de la biomasa seca (Cuadro 2; Figura 1).
En jitomate (Solanum lycopersicum Mili.), Berrospe-Ochoa et al., (2012) probaron siete diferentes sustratos orgánicos, incluyendo cachaza, sin compostear, composteados y vermicomposteados, en comparación con la mezcla de turba y agrolita (3:1; v/v) como testigo y demostró que no hay efectos significativos de los mismos sobre la variable respuesta, logrando incluso una germinación 93%, lo que demuestra que los sustratos fueron adecuados para esta especie. En el caso de la presente investigación con lulo, especie que pertenece al mismo género que el jitomate, se observa una estimulación de la germinación al incrementar el porcentaje de composta en la mezcla de sustrato. Esta diferencia puede ser atribuida al hecho de que el compostaje aumenta las poblaciones de bacterias (Berrospe-Ochoa, 2010) cuya actividad pudieran estar influyendo en los procesos de germinación a través de la síntesis de reguladores del crecimiento y labiodisponibilidad de nutrimentos (Gharib et al., 2008; Fuchs, 2010).
En contraste a lo observado en cuanto a germinación, la menor relación turba: composta observada enelT3(0.25) que contenía el mayor porcentaje de composta, afectó negativamente las variables altura de planta y diámetro de tallos, ya que en ambas variables la media inferior fue detectada en el tratamiento T3 (p< 0.05), y ésta fue estadísticamente diferente a las observadas en plantas crecidas en los tratamientos T1 y T2 (Cuadro 2). La menor relación turba:composta (T3) disminuyó la altura de plantas en 20 % en comparación con los tratamientos T1 y T2. La diminución del diámetro de tallo fue del 30 % en el T3 en comparación con los otros dos tratamientos.
Respecto al número de hojas por planta, el tratamiento T1 (40% de composta en la mezcla de sustrato) produjo la media más alta, aunque ésta fue estadísticamente semejante a las medias de los tratamientos T2 y T3. En promedio, las plantas produjeron 7.2 hojas en el periodo de crecimiento estudiado (60 días después de la siembra) (Cuadro 3). En cuanto a las dimensiones de las hojas, la media más alta del ancho y largo de hojas se registró en los tratamientos T1 y T2 (Cuadro 2). En cambio, el largo de raíz fue mayor en plantas crecidas en el tratamiento la relación turba:composta de 0.25 (T3), y alcanzó un promedio de 12.11 cm, el cuál es 33% superior al promedio observado en T2 y 41% superior al observado en T1 (Cuadro 3).
En cuanto a las medias de las unidades SPAD medidas como un indicador indirecto del contenido de clorofila, se observa que hubo diferencias significativas entre tratamientos, con el mayor valor registrado en el T1 y el menor en el T3. De acuerdo con Masinde et al., (2009) las lecturas SPAD pueden ser usadas para un mejor manejo de la fertilización nitrogenada, dado que el contenido de N en hojas se correlaciona significativamente con su contenido de clorofila, por lo que un alto nivel de los registros en unidades SPAD significa elevado contenido de N en hoja, que puede conducir a una aumento de la tasa fotosintética y por lo tanto de la acumulación de biomasa y del rendimiento (Masinde et al., 2009). En el caso de la presente investigación, los registros SPAD observados en los tratamientos T1 y T2 se relacionaron proporcional y positivamente con mayores dimensiones de las hojas, diámetro de tallo, altura de planta y acumulación de materia seca, lo cual no sucedió con las plantas crecidas en el tratamiento T3 que registró valores bajos en unidades SPAD (Cuadro 3).
El peso de la biomasa seca (BS) de raíz no observó diferencias significativas entre tratamientos. El peso del vástago y total fueron estadísticamente inferiores en el tratamiento T3 (Figura 1).
Las diferencias observadas entre tratamientos se pueden atribuir a las propiedades de los materiales composteados. De acuerdo con Berrospe-Ochoa et al., (2012), mientras la composta de cachaza presenta una densidad aparente de 0.36 mg m3, un índice de grosor 53%, un diámetro medio ponderado de 0.97 mm y una porosidad de 80.7%, en la turba estos valores son de 0.15 Mg m3, 58%, 1.56 mm y 88.8%, respectivamente, lo que significa que la composta es 2.4 veces más densa que la turba pero la turba presenta un diámetro ponderado 1.7 veces más elevado que la composta y una porosidad 1. 1 superior al material composteado.
En cuanto a características químicas promedio, la composta de cachaza muestra un pH de 7.6, una conductividad eléctrica de 6.4 dS m-1, un contenido de materia orgánica de 59% y de 2.1 % de N, 627 ppm de P y un contenido en meq 100 g-1 de 0.012 K, 47 Ca, 30 Mg, 0.002 Na y una capacidad de intercambio catiónico de 46.2, en tanto que en la turba estos valores son de 4.6, 0.2 dS m-1, 67%, 0.7 %, 2.1 mg L-1, 0.0, 6.2, 1.8 y 0.001 meq 100 g-1 y 51, respectivamente (Berrospe-Ochoa et al., 2012), lo cual genera una variabilidad en las características de las mezclas al usar diferentes proporciones de estos sustratos como fuente, que originan la diversidad de respuestas observadas en las plantas.
Por ejemplo, el pH de las mezclas debe acercarse a la neutralidad o ligera acidez al mezclar los sustratos, y se esperaría que el pH sea menor a medida que disminuya la relación turba: composta. Así, la relación turba: composta de 0.25 (T3) podría presentar el mayor pH, lo que debió haber estimulado un mayor esfuerzo del sistema de raíces por explorar la rizosfera y absorber los nutrimentos según los requiere la planta, lo que se reflejó en una mayor longitud de raíz, pero un menor crecimiento del vástago y un menor contenido de clorofilas medido indirectamente a través de la cuantificación de unidades SPAD (Hamid et al., 2006; Flórez et al., 2008a; Martínez, 2012).
El mayor crecimiento y desarrollo de raíces en el T3 (80% de composta en la mezcla; relación turba: composta de 0.25) puede explicarse debido a la existencia de ciertas fitohormonas como el ácido indolacético (Canellas et al., 2002; Quaggiotti et al., 2004), capaces de inducir la formación y el crecimiento de raíces laterales por medio de la activación de las bombas de H+-ATPasa del plasmalema y del tonoplasto (Canellas et al., 2002; Zandonadi et al., 2006), así como de incrementar la absorción de nutrientes para su propia expansión, mediante la activación de la trascripción de genes responsables de su transporte y metabolismo (Quaggiotti et al., 2004; Domínguez et al., 2010).
]]> De la misma manera, la conductividad eléctrica esperada al aumentar la proporción de composta en la mezcla de sustrato pudo haber provocado un desbalance de la movilización nutrimental reflejado en una disminución de las medias en las variables altura de planta, diámetro de tallo, longitud y ancho de hojas y longitud de raíz en la mezcla de sustrato con 80% de composta (relación turba:composta 0.25) (T3) en comparación con los tratamientos T1 (40% de composta; relación turba:composta 1.50) y T2 (60% de composta; relación turba: composta 0.66).De Grazia et al., (2006) sostienen que el principal efecto de los materiales composteados es disminuir la lixiviación de nutrientes desde la matriz del sustrato gracias a la mayor retención hídrica y al aumento de la capacidad de intercambio de iones. Así también, al hacer las mezclas de estos sustratos debe haber un incremento en la disponibilidad de nutrimentos cuyos sinergismos y antagonismos pueden explicar las respuestas de las plantas en este estudio.
En este contexto, Lazcano et al., (2009) probaron la adición de 0, 10, 20, 50, 75 y 100% de composta y vermicomposta en la mezcla de sustratos para la producción de plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) y reportaron que la vermicomposta puede adicionarse hasta en 100% de la mezcla, en tanto que la composta solo puede agregarse en 50% de la misma, sin causar alta mortalidad de plántulas. Las dosis bajas de composta (10 y 20%) en combinación con dosis altas de vermicomposta incrementan significativamente la biomasa aérea y subterránea en plantas, y mejoran sus variables morfológicas.
Por su parte, Márquez-Hernández et al., (2008) reportaron que el uso de composta y vermicomposta entre 40 y 50% de la mezcla de sustratos aumenta hasta nueve veces el rendimiento de tomate en invernadero, lo cual se atribuye a que los materiales composteados disminuyeron la lixiviación, la volatilización y la adsorción de nutrimentos (Tilman et al., 2002).
Éstos resultados son coincidentes con lo reportado por Atiyeh et al., (2001), observaron la aplicación 25 a 50% de vermicomposta de estiércol porcino produce los mejores resultados en el crecimiento de plantas de tomate, y observaron efectos negativos al aplicar mayores porcentajes de este material en la mezcla de sustrato, debido principalmente a una mayor concentración de sales solubles, la pobre porosidad y menor aireación en el material composteado. Dado que el tomate pertenece al mismo género que el lulo, es posible postular que las mezclas de sustratos que mejor resultados pueden tener sobre el desarrollo y crecimiento de lulo son los que contengan entre 50 y 60% de composta (Flórez et al., 2008a; Ramírez y Duque, 2010).
Los hallazgos aquí presentados constituyen la primera fase para promover a esta especie como un elemento potencial del paisaje de los agroecosistemas en México, con una amplia perspectiva para su cultivo y aprovechamiento que permita contribuir al desarrollo sostenido de las sociedades rurales debido al contenido de nutrientes y al uso industrial de su fruto, aunado a su aportación como elemento innovador del paisaje.
Conclusiones
La combinación de composta de cachaza y turba generó diferentes relaciones turba: composta y afectó de manera significativa la germinación y el crecimiento de plantas de lulo en etapa de almácigo.
El mayor porcentaje de germinación se observó en el tratamiento la mezcla de sustrato que contenía en mayor proporción (80%) composta de cachaza y con ello una relación turba: composta de 0.25. Éste tratamiento también generó un mayor desarrollo de raíces.
]]> Las relaciones turba:compostade 1.5 y 0.66 (correspondientes a 40 y 60% de composta, respectivamente) generaron plantas más altas, con mayor diámetro de tallo, con hojas más grandes y con mayores valores de unidades SPAD.El lulo logró buena germinación y muestra un desarrollo aceptable de plántulas en sustratos con diferentes relaciones turba: composta.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la Línea Prioritaria de Investigación 4Agronegocios, Agroecoturismo y Arquitectura del Paisaje del Colegio de Postgraduados por los apoyos y facilidades otorgadas.
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