Respuesta del tomate cultivado en hidroponía con soluciones nutritivas en sustrato humus de lombriz-fibra de coco*

Response of tomato grown in hydroponics with nutrient solutions in substrate-coir vermicompost

Marino Valenzuela López¹, Leopoldo Partida Ruvalcaba¹, Tomás Díaz Valdés^1§, Teresa de Jesús Velázquez Alcaraz¹, Germán Bojórquez Bojórquez¹ y Tomás Enciso Osuna²

¹ Facultad de Agronomía-Universidad Autónoma de Sinaloa. Carretera Culiacán-El dorado km 17.5. A. P. 80000, Culiacán, Sinaloa, México. (marinova6@hotmail.com; parpolo@yahoo.com.mx). teresadejesus_v@hotmail.com; germanbojorquez@yahoo.com). ^§Autor para correspondencia: tdiaz10@hotmail.com.

* Recibido: enero de 2014
Aceptado: mayo de 2014

Resumen

El objetivo de este estudio fue conocer el efecto que induce la solución nutritiva Steiner al 100% de concentración nutrimental, así como las variaciones en la concentración de la misma (25 y 50%) de dicha concentración, en comparación con el testigo (sólo agua), aplicadas en mezclas de sustratos orgánicos a base de humus de lombriz y fibra de coco, en proporciones v:v de 25:75, 50:50 y 75:25. Con el tomate hibrido Imperial injertado con Multifort^® tipo bola, de crecimiento indeterminado, durante el ciclo agrícola 2011-2012. Se estableció un experimento factorial 4 x 3 en un diseño experimental completamente al azar con cuatro repeticiones. Las variables de estudio fueron índice de verdor (determinada con SPAD 502), diámetro ecuatorial y polar de fruto, y rendimiento según la clasificación de la norma oficial NMX-FF-031-1997. Se observaron incrementos en el índice de verdor de 43.1, 48.7 y 55.8% con las soluciones al 25, 50 y 100% de concentración nutrimental a los 150 ddt (días después del trasplante), en comparación con plantas irrigadas con agua; el diámetro ecuatorial de los frutos tuvo incrementos de 34.3-39.3% en el primer racimo, en comparación al de frutos en el testigo, en el segundo racimo fueron de 55.8-60.2%, y en el tercero de 360.8-412.7%; el diámetro polar de frutos del tercer racimo se incrementó 308.6, 334.4 y 324.8% con las respectivas soluciones al 25, 50 y 100%; mientras que con las mismas soluciones el rendimiento total se expresó con incrementos de 295.0, 378.2 y 394.7%, pero las mejores respuestas se dieron donde se aplicaron las soluciones al 50 y 100%.

Palabras clave: diámetro ecuatorial y polar del fruto, índice de verdor, rendimiento.

Abstract

Keywords: polar and equatorial diameter of fruit, greenness index, yield.

Introducción

A nivel nacional e internacional, el tomate es la hortaliza más cultivada y consumida. En el año 2008, se cultivaron en el mundo 5 227 883 ha, que produjeron 129 649 883 Mg de tomate (FAO, 2010). En México ocupa el primer lugar en producción; es el producto hortícola de exportación por excelencia y el sostén principal de la estructura productiva, siendo Sinaloa el principal productor (SAGARPA, 2010).

El uso intensivo de fertilizantes inorgánicos en la agricultura, ha causado problemas de contaminación ambiental (Ersin et al., 2010; Durdane et al., 2011); agudizándose más al aplicarlos en dosis superiores a los requerimientos de los cultivos (Peña-Cabriales et al., 2001). La nutrición balanceada obliga a sincronizar la demanda y el suministro de nutrimentos, lo que permite optimizar el uso de fertilizantes y evita la contaminación de mantos acuíferos y la salinización de los suelos (Villareal et al., 2006), esto ha conllevado a la necesidad de aplicar elementos nutritivos en forma racional, ya que, con el paso de los años, se han hecho evidentes los riesgos que implica el uso excesivo de fertilizantes y plaguicidas sobre la salud humana (Rodríguez et al., 2007), por lo que para disminuir problemas de contaminación, los sistemas de producción han sido modificados al combinar fertilización orgánica con mineral (Rinaldi et al., 2007). Sin embargo, para reducir y eliminar los efectos adversos de los fertilizantes sintéticos sobre el medio ambiente, nuevas prácticas agrícolas se han desarrollado en la llamada agricultura orgánica, ecológica y agricultura sustentable (Chowdhury, 2004).

El humus de lombriz, como sustrato, permite satisfacer la demanda nutritiva de los cultivos en invernadero, y reducir significativamente el uso de fertilizantes sintéticos (Manjarrez et al., 1999; Rodríguez, 2009), además de ser un mejorador de suelo que no contamina (Urrestarazu, 2001). Según Márquez y Cano (2005), los elementos nutritivos contenidos en el humus de lombriz son suficientes para obtener producciones aceptables de tomate cherry. Incluso, cuando ésta es mezclada en concentraciones de 12.5 y 50% en arena (Moreno et al., 2005).

Las características antes referidas acerca de los sustratos, han originado que en la industria hortícola el humus de lombriz se considere con alto potencial comercial para proporcionar el medio de crecimiento de plántulas en almácigos y plantas en recipientes mayores (Ndegwa y Thompson, 2000). Rodríguez et al. (2008), citan que además de satisfacer la demanda nutricional de los cultivos hortícolas en invernadero y reducir significativamente el uso de fertilizantes sintéticos, contienen sustancias activas que actúan como reguladores de crecimiento, tienen alto contenido de ácidos húmicos, en el suelo elevan la capacidad de intercambio catiónico, aumentan la porosidad y capacidad de retención de humedad, y facilitan la aireación y el drenaje.

Desde el punto de vista económico, es atractivo el uso de sustratos orgánicos, ya que permite reducir los costos derivados de la fertilización química, hasta 10% (Trápaga y Torres, 1994).

Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue determinar la respuesta del tomate cultivado en hidroponía con soluciones nutritivas de diferente concentración de nutrimentos aplicadas en sustratos constituidos a base de humus de lombriz y fibra de coco.

Materiales y métodos

El estudio se realizó en condiciones de invernadero durante el ciclo agrícola 2011-2012, en el campo Experimental de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS), ubicado en el km 17.5 de la Maxi-pista Culiacán-Mazatlán, en un diseño factorial 4 x 3, donde se evaluó el efecto ocasionado por diferentes concentraciones de la solución nutritiva Steiner (0, 25, 50 ó 100%) en el tomate hibrido 'Imperial' tipo bola, de crecimiento indeterminado, injertado en el patrón Multifort^®, después de haber permanecido 35 días en charolas de unicel con 128 cavidades rellenas con sustrato marca SOGEMIX^®; asimismo, se evaluó la respuesta a los sustratos orgánicos constituidos por la mezcla de humus de lombriz y fibra de coco en proporciones volumen: volumen (v:v) de 25:75, 50:50 y 75:25.

Como ya se refirió la solución Steiner se elaboró en concentraciones de 25, 50 y 100%, a estas se adicionaron 50 y 20 mg L^-1 de los fertilizantes a partir de los respectivos fertilizantes Hidromix proan^® y Sinergipron^® Fe (EDDHA) respectivamente, los cuales son fuente de micronutrimentos y los efectos que ocasionaron las diferentes soluciones nutritivas se compararon con la respuesta del tomate regado sólo con agua (testigo). La concentración de la solución Steiner al 100% es la siguiente: 12, 1, 7, 7, 9 y 4 mol_c m^-3 de NO₃^-, H₂PO₄^-, SO₄^2-, K⁺, Ca²⁺ y Mg²⁺, respectivamente (Steiner, 1984). Las fuentes de fertilizantes inorgánicos usados en la preparación de las soluciones nutritivas fueron: Ca(NO₃)₂4H₂O, KNO₃, K₂SO₄, KH₂PO₄ y MgSO₄7H₂O.

Con la combinación de factores en los niveles antes indicados, se constituyeron 12 tratamientos, mismos que fueron distribuidos completamente al azar, con cuatro repeticiones. La unidad experimental fue un grupo de seis plantas contenidas en tres macetas con 14 L del sustrato correspondiente (dos plantas por maceta).

Después de mezclar el humus de lombriz y la fibra de coco, se llenaron bolsas de plástico color blanco (macetas) de 40 x 18 x 43 con un volumen de sustrato de 14 L. En el Cuadro 1 se indican las propiedades químicas de los componentes del sustrato y de las mezclas de los mismos.

El trasplante se realizó el 19 de noviembre de 2011, con dos plántulas por maceta, mismas que se acomodaron en hilera sencilla, con 1.60 m de separación entre camas, para obtener una densidad de población de 2.5 plantas m^-2. En el Cuadro 2 se indican las propiedades químicas del agua que se utilizó para el riego de las plantas en macetas.

Para las soluciones nutritivas (SN) se usaron contenedores con capacidad de 400 L, y la aplicación se realizó con un programador digital (temporizador) interconectado con cuatro bombas eléctricas con capacidad de 1^1/4 HP, conectadas a una manguera con goteros para gasto de 3 L h^-1, insertándosele un distribuidor de cuatro salidas y dos piquetas por maceta. El inicio del riego con las SN fue a los 20 días después del trasplante (ddt), con ocho riegos diarios durante 3 a 5 min, cuya frecuencia se incrementó conforme a la demanda del cultivo, de tal forma que a los 72 ddt se aplicaron 16 riegos diarios con duración de cinco minutos (4 L por maceta al día).

La planta se guió a un tallo, definiéndolo al eliminar el primer brote axilar debajo del primer racimo floral, y durante el desarrollo del cultivo se hizo desbrote. Se hicieron defoliaciones basales para dar mayor ventilación y luminosidad entre plantas, disminuir condiciones para enfermedades e inducir uniformidad en maduración de frutos en 2 a 3 racimos que se dejaron descubiertos (Moreno et al., 2012).

El índice de verdor o lecturas SPAD se determinó con un equipo SPAD 502 marca Minolta^®, a los 100, 116 y 150 ddt; diámetro ecuatorial y polar de frutos en los primeros tres racimos que se formaron, a través de ocho, seis y cinco mediciones en el primero, segundo y tercer racimo, respectivamente, las cuales se realizaron cada 15 días con vernier digital. Los frutos se clasificaron de acuerdo a la norma oficial NMX-FF-031-1997; en tamaño grande (4 x 4, 4 x 5), mediano (5 x 5, 5 x 6) y chico (6 x 6, 6 x 7 y 7 x 7); y el rendimiento total de frutos expresado en kg m^-2, a través de ocho cortes en total, realizándose un corte por semana a partir del 01de marzo y finalizó el 20 de abril de 2012 (51 días en cosecha).

Resultados y discusión

Índice de verdor (IV)

Los resultados del análisis de varianza muestran que no existe diferencia significativa en el IV por efecto de las interacciones. En el Cuadro 3, se denota que en los tres muestreos realizados el índice de verdor se incrementó a medida que la concentración de nutrimentos aumentó en la solución nutritiva (SN). A los 110 ddt los incrementos de IV fueron de 86.2, 91.1 y 94.3% con las soluciones de 25, 50 ó 100% de concentración nutrimental, en comparación al testigo (plantas regadas sólo con agua); a los 116 ddt los incrementos fueron de 53.4, 54.3 y 59.1%, respectivamente; mientras que a los 150 ddt los respectivos incrementos fueron de 43.1, 48.7 y 55.8%; en ambos casos en comparación con el testigo. De manera contraria, el factor sustrato no influenció de manera estadísticamente significativa el IV 25, 50 ó 100%.

Preciado et al. (2011), con un estudio realizado de soluciones orgánicas comparadas con la solución de Steiner del 100% en tomate, obtuvieron con la solución de Steiner al 100% un IV de 54.02, el cual en esta investigación se vio superado el IV a los 150 ddt; 3.7 y 8.8% en plantas tratadas con las soluciones Steiner al 50 ó 100% de concentración nutrimental, respectivamente. Por otra parte Cruz et al. (2012), encontraron diferencias estadísticas altamente significativas con el uso de soluciones nutritivas aplicadas al tomate tipo bola, donde obtuvieron un IV que osciló entre 44.7 y 57.3, a los 40 ddt, y entre 36.8 a 53.8 a los 70 ddt, cuyos valores de IV fueron inferiores a los que se obtuvieron en este estudio a los 150 ddt, con la aplicación de soluciones al 50 y 100%.

El análisis de correlación entre el IV y las soluciones nutritivas, a los 110, 116 y 150 ddt, indicó que la relación fue positiva con valores de r= 0.73, 0.74 y 0.82, respectivamente, ya que el IV se incrementó en la medida que fue mayor la concentración de nutrimentos en las soluciones aplicadas en cualquiera de las mezclas de sustratos. Las lecturas SPAD, que según Castro et al. (2004), se relaciona con crecimiento vegetativo vigoroso, alta actividad fotosintética y síntesis de carbohidratos, lo que a su vez influye en el rendimiento de las especies vegetales.

Diámetro ecuatorial y polar de frutos

Los efectos ocasionados por las soluciones nutritivas aquí observados tienen relación con los resultados de Preciado et al. (2011), quiénes encontraron que en el tomate saladette cultivar 'Cid' establecido en diferentes sustratos orgánicos y solución Steiner al 100%, el diámetro ecuatorial llegó a ser de 50.9 a 59.0 mm; mientras que el diámetro polar varió de 58.7-61.6 mm. Asimismo, los resultados obtenidos por efecto del sustrato utilizado, tienen relación con los de Moreno et al. (2008), toda vez que ellos obtuvieron valores de 75.9 y 69.0 mm en diámetro ecuatorial y polar, respectivamente, en cultivo de tomate tipo bola, con la mezcla de humus de lombriz y arena (v:v) en proporciones de 50%. De igual manera con los de Rodríguez et al. (2007), quienes cosecharon frutos con diámetro ecuatorial de 7.1 y 8 cm, en donde aplicaron las respectivas mezclas de humus de lombriz con arena o extracto de humus de lombriz con arena.

Moreno et al. (2012), mencionan que el diámetro polar en fruto de tomate al usar mezclas de humus de lombriz y arena fue de 5.9 a 6.1 cm sin existir diferencia significativa entre ellos, únicamente para dos genotipos de tomate (Miramar y Romina), pero no para la interacción sustrato x genotipo. Estos mismos resultados fueron obtenidos por Rodríguez et al. (2008) en diámetro polar promedio de 5.4 a 6.1 cm en genotipos de Big beef y Miramar respectivamente. De la Cruz et al. (2009) obtuvo diámetro polar promedio de 5.9 cm en tomate saladette hibrido SUN 7705, desarrollado en diferentes mezclas de arena con composta y humus de lombriz en invernadero. Las proporciones de humus de lombriz y fibra de coco empleadas en los dos sustratos no modificaron la respuesta en diámetro ecuatorial y polar; De la Cruz et al. (2009) no encontraron diferencias significativas al usar en la mezcla de composta y humus de lombriz en diferentes proporciones (50, 75 y 100%) con arena por lo que los resultados son similares a los obtenidos en el presente estudio.

Rendimiento de fruto

El rendimiento promedio de frutos grandes presentó diferencia estadística altamente significativa por efecto del factor de estudio solución nutritiva (Cuadro 5); por el contrario, el sustrato como factor de estudio no lo influyó de manera significativa (p= 0.1484). En el mismo cuadro se puede observar que el rendimiento de frutos grandes fue superior en 443.3% mayor con la SN al 25% de concentración, 535.1% con la SN al 50% y 549.5% con la SN al 100%, en comparación con el rendimiento de frutos grandes obtenidos en plantas irrigadas solo con agua.

La producción de frutos medianos se incrementó en 276.8, 348.5 y 388.8% con las SN al 25, 50 y 100% de concentración, respectivamente, en comparación al rendimiento de estos frutos en plantas regadas con agua (Cuadro 5). La producción de frutos chicos en las soluciones nutritivas al 25, 50 y 100% fue mayor en 130.9, 200 y 226.7% con respecto al testigo. En tanto el rendimiento total se expresó con incrementos de 295, 378.2 y 394.7% con las soluciones referidas, también en comparación con el testigo. En el mismo cuadro también puede notarse que las mezclas de sustratos no influyeron en el rendimiento en los tamaños evaluados.

Los rendimientos de frutos grandes en las soluciones nutritivas al 25, 50 y 100% de concentración (5.27, 6.16 y 6.30 kg m^-2 respectivamente) fueron superiores a los que reportaron Godoy et al. (2009), quienes encontraron rendimientos de 2.1 kg m^-2 en tomate injertado, con soluciones nutritivas al 33, 66 y 100% de concentración. Sin embargo, los rendimientos de frutos medianos (1.34, 5.05, 6.01 y 6.55 kg m^-2 en las soluciones nutritivas a 25, 50 y 100% respectivamente) y frutos chicos (0.71, 1.64, 2.13 y 2.32 kg m^-2 en las soluciones nutritivas a 25, 50 y 100% respectivamente) obtenidos en esta investigación, fueron inferiores a los que reportaron los mismos autores (17 y 5.4 kg m^-2, respectivamente).

En el Cuadro 6 se presentan los rendimientos de frutos medianos por efecto de la interacción de los factores de estudio. De manera general los mayores rendimientos de estos frutos se registraron en plantas regadas con soluciones nutritivas con 50 y 100% de concentración; independientemente de la proporción de humus de lombriz y fibra de coco en el sustrato.

Los resultados de la interacción de los factores de estudio, solución nutritiva y sustrato, tuvieron efecto significativo sobre el rendimiento total de frutos (Cuadro 7). La tendencia observada es similar a la registrada para el rendimiento de frutos medianos.

El mayor rendimiento total (16.07 kg m^-2) registrado con las soluciones de 50 ó 100% de concentración nutrimental y sustrato de 25:75 (v:v HL:FC), es inferior a los 24.4 kg m^-2 que Godoy et al. (2009) reportaron al cultivar en suelo en tomate bola injertado. En este sentido, De La Cruz et al. (2009), quienes reportaron que en sistemas de producción con manejo inorgánico el rendimiento de tomate es mayor a los 5 kg m^-2 que se obtienen al usar 75% de humus de lombriz en el medio de crecimiento; asimismo, Márquez et al. (2008), quienes obtuvieron rendimientos totales de 9.1 kg m^-2 y 8.8 kg m^-2 al cultivar tomate en mezclas con 37.5% de perlita con composta y humus de lombriz, respectivamente.

Además, Cruz et al. (2012) refieren que con el humus de lombriz por si solo es difícil que se den las condiciones adecuadas para un buen crecimiento y desarrollo de las plantas, por lo que es necesario hacer mezclas con otros materiales; asimismo, lo señalan Subler et al. (1998) y Riggle (1998), al cultivar tomate en sustratos con proporciones entre 10 y 20% de composta. No obstante, se debe tener presente que al usar más de 20% de composta en el sustrato se induce decremento en el rendimiento (Atiyeh et al., 2000a; Atiyeh et al., 2000b), lo que puede llegar a representar entre 10 y 30% en agricultura orgánica contra la agricultura convencional (Stacey, 2004).

Conclusiones

Las soluciones nutritivas al 50 y 100% de concentración nutrimental ocasionaron efectos similares, pero superiores a los que se observaron en las plantas regadas solo con agua (testigo), de tal manera que la solución nutritiva al 50% se puede utilizar para obtener mayor producción de frutos y productividad, así como para contaminar menos el medio ambiente. Solo se encontró interacción de soluciones nutritivas y sustratos al usar la mezcla 25:75 en producción de frutos medianos y rendimiento total.

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