Localización y condiciones ambientales

La presente investigación se llevó a cabo en los meses de abril a diciembre del 2021, en el campo experimenta del Departamento de Horticultura de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Buenavista, Saltillo, Coahuila, México (25° 21' 22.7" LN y 101° 02' 09.4" LO) y, 1 710 msnm. El clima se clasifica como BS0hw, de acuerdo con Köppen, modificado por ^{García (2004)}, es semicálido con lluvias en verano e invierno fresco, con rango de temperatura entre 18 a 22 °C, y 370 mm de lluvia (^{INEGI 2000}, ^{Sánchez-López 2022}). Durante el experimento se presentó una temperatura promedio anual de 21.1 °C y humedad relativa promedio de 46.6%.

También, se realizó un análisis de fertilidad del suelo previo al establecimiento del experimento, el cual mostró las siguientes características físicas y químicas: textura franco arcilloso, densidad aparente de 1.03 g cm³, contenido de materia orgánica del 1.54%, conductividad eléctrica de 1.2 dS m^-1 y un pH de 8.0*. En cuanto a los nutrientes, se registraron concentraciones de 7.5 ppm de nitrógeno (N), 30 ppm de fósforo (P), 320 ppm de potasio (K), 3 200 ppm de calcio (Ca), 306 ppm de magnesio (Mg), y 0.10 ppm de azufre (S). Respecto a los micronutrientes, se observaron 3.61 ppm de hierro (Fe), 10.8 ppm de zinc (Zn), 6.47 ppm de manganeso (Mn), 0.52 ppm de cobre (Cu) y 3.22 ppm de boro (B).

Material vegetal

El material vegetal utilizado consistió en estacas enraizadas de higuera (Ficus carica L.) del cultivar Black Mission, con una longitud promedio de 30 cm y 1.5 cm de diámetro de tallo. Esta variedad, también es conocida como Mission fig o Franciscana, es un cultivar bífero, es decir, produce dos tipos cosechas durante la temporada, brevas e higos, el fruto se caracteriza por ser de color violeta intenso en la parte externa y un color fresa en el interior, con peso promedio de 30 g.

Elaboración y maduración del abono

La elaboración del abono bocashi fue de acuerdo con la metodología descrita por ^{Restrepo (2010)}, como material para su elaboración se utilizó: Tierra in situ, sirre vacuno, carbón vegetal, harina de rocas, salvadillo, melaza, levadura y agua. Durante su maduración se monitoreo la temperatura para lo cual se utilizó un termómetro para compostas (marca REOTEMP modelo A24FR-C43), para ello, se introdujo a tres profundades (15, 30 y 45 cm) y en tres puntos diferentes; ya que, la temperatura es un factor importante que considerar durante el proceso de maduración, y como sugieren ^{Medina-Saavedra et al. (2016)} no debe superar los 70 °C para evitar la desnaturalización de los nutrimentos. Una vez concluido el proceso de maduración, que tuvo una duración aproximada de 21 días y finalizó cuando la temperatura del abono se igualó a la del ambiente, se tomó una muestra representativa de 1 kg, para determinar la fertilidad del abono (Tabla 1).

Tratamientos

Los tratamientos consistieron en tres dosis de bocashi (0, 5 y 10 kg planta^-1) y cinco concentraciones de fertilización química a base de NPK (0, 25, 50, 75 y 100%). La combinación de ambos factores resultó en un total de 15 tratamientos (Tabla 2), cada tratamiento conformado por tres repeticiones y cada repetición por una planta. La dosis de referencia para calcular los porcentajes de fertilización fue de 15-9-15 kg ha^-1 (N-P-K), establecida conforme a las recomendaciones de ^{Mendoza-Castillo et al. (2019)} para el primer año de plantación de higuera. La fertilización se aplicó de forma manual con una frecuencia semanal, diluyendo la cantidad de fertilizante correspondiente a cada tratamiento y se suministró 2 L de agua por planta, y distribuyéndose en fracciones a lo largo de los siete meses que duró el experimento. Como fuentes de nutrientes se utilizaron: fosfonitrato, fosfato monoamónico (MAP) y nitrato de potasio (NKS).

Trasplante y marco de plantación

El trasplante se realizó el 8 de abril del 2021, en pozos de 40 cm de largo x 40 cm de ancho x 30 cm de profundidad, previo a la plantación se colocó la cantidad del bocashi correspondiente a cada tratamiento. El marco de plantación utilizado fue tres bolillos a distancia entre árboles de 3 m y entre hileras 3 m, la densidad de plantación fue de 1 265 árboles por hectárea. El área total de la experimentación fue de 540 m².

Riego

Se utilizó un sistema de riego por goteo, colocando una línea de manguera ciega de 16 mm (Toro Blue Stripe®, mod. EHD1335-100, EE. UU.) y en cada planta se colocaron dos goteros autocompensados (Wade Rain®, modelo PC2, EE. UU.) a una distancia de 30 cm de la higuera, con un gasto hidráulico de 2 L h^-1, este sistema de permitió dosificar 4 L h^-1, los riegos se aplicaron cada tercer día con una duración promedio de tres horas.

Crecimiento

El experimento finalizó a los 251 días después del trasplante, se determinó la altura final desde la base del tallo hasta la parte apical de la planta, utilizando un flexómetro. El diámetro de tallo se midió a 15 cm de la base del tallo, utilizando un vernier digital (modelo 1108-150).

Biomasa seca

Los tallos y hojas fueron separados en bolsas de papel estraza y posteriormente se introdujeron en un horno de secado (Blue M®, modelo POM-246.F, EE. UU.) a una temperatura de 65 °C durante 72 h, para después registrar la biomasa seca de cada órgano en una báscula digital marca Torrey modelo PCR-40. La biomasa seca aéreo se obtuvo mediante una suma aritmética de la biomasa seca de tallos y hojas.

Concentración de iones de la solución del suelo

Para la evolución de esta variable se colocaron tres lisímetros (Irrometer®, modelo SSAT-12, EE. UU.) a una profundidad de 30 cm en cada tratamiento. La solución se extrajo una vez por semana desde el 3 de septiembre hasta el 3 de noviembre del 2021. La solución se obtuvo 24 horas después de haber aplicado la fertilización, las concentraciones de los iones (NO₃ ^-, K⁺ y Ca²⁺) de esta solución fueron determinado por los Ionómetros Horiba LAQUAtwin® (Japón).

Rendimiento estimado

Se contabilizó y se pesó cada uno de los frutos que produjo la higuera, sin embargo, solo el 60% del total de los higos fueron cosechadas con la madurez optima ya que, se presentaron heladas tempranas en la zona. Se obtuvo el promedio de los frutos cosechadas y se realizó una suma aritmética de los frutos con un tamaño mayor igual a 3 cm de diámetro no cosechados.

Análisis estadístico

Los datos obtenidos se sometieron a un análisis de varianza (ANOVA), bajo un diseño de bloques al azar con un arreglo factorial 3 × 5, con tres repeticiones. La comparación de medias se realizó mediante la prueba de Duncan (α ≤ 0.05), utilizando el programa estadístico SAS (Statistical Analysis System), versión 9.2.

Crecimiento y biomasa seca

El crecimiento y la biomasa seca de las higueras fueron afectados por la aplicación de bocashi y por la fertilización con NPK. Sin embargo, la altura final (AF) de las higueras no presentó diferencia significativa con la aplicación de este abono. Por otro lado, el diámetro de tallo (DT), la biomasa seca de hojas (BSH), de tallo (BST) y de la parte aérea (BSA) presentaron diferencias significativas (Tabla 2). La concentración de fertilización a base de NPK afectaron de forma significativa la AF, DT, BSH, BST y BSA. Estas mismas variables fueron afectadas por la interacción entre estos dos factores, con excepción de la AF.

El mayor DT, BSH y BSA se observó en aquellas higueras que se les adicionó 10 kg de bocashi, mientras que, la BST se incrementó independientemente de la dosis de abono aplicado. La AF, DT, BSH y BSA se aumentaron cuando estas fueron fertilizadas con el 50% de la dosis de NPK, pero, la BST registró un aumento con la dosis de 25 y 50% de NPK. En las higueras que fueron tratadas con la dosis de 100% de NPK presentaron una reducción en todas las variables evaluadas (Tabla 3).

El DT se incrementó conforme aumentó la concentración de NPK hasta un 50%, comportamiento que fue independiente de la dosis de bocashi. No obstante, con el 50% de NPK y la adición de 10 kg de bocashi, se registró un incremento aún mayor en el DT. Por otra parte, a concentración del 50% de NPK el DT disminuyó indistintamente de las dosis de bocashi, no obstante, esta disminución fue mayor al suministrar una concentración de 100% de NPK y una dosis de 0 y 5 kg de bocashi por planta (Figura 1A). La BST se incrementó a concentración del 25% de NPK y las dosis de 5 kg y 10 kg de bocashi por planta, sin embargo, este fue mayor en higueras que fueron tratadas con 10 kg de bocashi. Esta tiende a disminuir cuando se utilizó una concentración mayor al 25% de NPK, este efecto se observó independientemente de las dosis de bocashi aplicado, no obstante, la mayor disminución de BST se presentó cuando se utilizó una concentración del 100% de NPK y 5 kg de bocashi (Figura 1B).

En la BSH se obtuvo un incrementó en los árboles de higo que recibieron una concentración del 0 al 50% de NPK en combinación con 5 kg de bocashi por planta, similar comportamiento se observa con la dosis de 10 kg de bocashi, pero, este efecto solo se presentó utilizando 0 y 25% de la concentración de NPK, ya que concentraciones mayores a esta, la BSH disminuyó. Por otra parte, la mayor BSH se obtuvo en las higueras que fueron tratadas con 50% de NPK y 5 kg de bocashi (Figura 1C). La BSA tiende a incrementar indistintamente de la dosis de bocashi y con aplicación de 0% hasta 50% de NPK, pero, la mayor BSA se presentó en higueras que fueron tratadas con la dosis de 5 Kg de bocashi en combinación con la concentración del 50% de NPK. Concentraciones mayores al 50% de NPK la BSA tuvo disminución independientemente de la dosis de bocashi, esta disminución fue menos drástica con 10 kg de bocashi. La menor BSA se presentó con 5 kg de bocashi y 100% de NPK (Figura 1D).

Figura 1. Efecto de la interacción entre bocashi y la fertilización NPK en diámetro del tallo (A), biomasa seca de tallo (B), biomasa seca de hoja (C) y biomasa seca aérea (D) en higuera cv. Black Mission. Las barras indican el error estándar de la media. 

Concentración de iones en la solución del suelo y rendimiento estimado

La producción de higo y la concentración de iones (NO₃ ^-, K⁺ y Ca²⁺) en la solución de suelo fueron afectados por las dosis de bocashi y las concentraciones de NPK. La concentración de nitrato (NO₃ ^-), potasio (K⁺) y calcio (Ca²⁺) fueron influenciados de forma significativa por la adición de bocashi y las concentraciones de NPK. La interacción de estos dos factores afectó de forma significativa las variables antes mencionas con excepción de K⁺ (Tabla 4).

La mayor concentración de NO₃ ^- se registró al suministrar 0 y 10 kg bocashi en comparación de la solución de suelo obtenida con la aplicación de 5 kg. Por otro lado, la concentración de K⁺ y Ca²⁺ se incrementó al suministrar de bocashi independientemente de la dosis. El Ca²⁺ aumenta de manera proporcional a la dosis de abono comparando con las soluciones obtenidas con 0 kg de bocashi. Por otro lado, la incorporación de 10 kg de bocashi en las higueras permitió obtener un mayor RE. Al suministrar el 100% de NPK se obtuvo la mayor concentración de NO₃ ^- y Ca²⁺, mientras que el ion K⁺ fue mayor cuando se aplicó el 25 y 100% de la fertilización NPK. El mayor RE se obtuvo en higueras que fueron fertilizadas con el 50% de NPK (Tabla 4).

La concentración de NO₃ ^- fue mayor al aplicar una concentración del 50 y 75% de NPK en combinación con 0 Kg de bocashi, al adicionar el 100% de la concentración NPK la concentración de este ion disminuyó. Sin embargo, la mayor concentración de NO₃ ^- en la solución de suelo se presentó al suministró de 10 kg de bocashi y con el 100% de NPK (Figura 2A). Además, el suministro de 5 kg de bocashi la concentración este ion aumentó conforme se incrementó la concentración de NPK de un 50% hasta 100%. No obstante, la concentración de NO₃ ^- es menor con la incorporación de 10 kg de bocashi y con las concentraciones de 25, 50 y 75% de NPK (Figura 2A). La concentración de Ca²⁺ fue mayor al incorporar 10 kg de bocashi y el 100% de la fertilización, con concentraciones inferiores a la mencionada, la concentración de este ion tiende a disminuir (Figura 2B)

El rendimiento estimado (RE) se incrementó en plantas tratadas con 25 y 50% de NPK sin la adición de bocashi, pero disminuye al aplicar el 50% de NPK. No obstante, el mayor RE se obtuvo con la concentración de 25% de NPK en combinación con 10 Kg de bocashi. Mientras que, el menor RE se obtuvo con el 100% de la fertilización y 5 kg de bocashi (Figura 2C).

Figura 2 Efecto de la interacción de bocashi y la fertilización NPK en el contenido de nitratos (A), calcio (B) en la solución del suelo y en el rendimiento estimado (C) de la higuera cv. Black Mission. Las barras indican el error estándar de la media. 

Crecimiento y biomasa seca

La incorporación de bocashi en los sistemas agrícolas mejora las propiedades físicas y químicas del suelo, lo que favorece una mayor disponibilidad de nutrimentos. Esta mejora en la disponibilidad puede contribuir a una mayor absorción por parte de las plantas, reflejándose en un incremento en el crecimiento y rendimiento de los cultivos. Asimismo, la adición de este abono permite reducir el uso de fertilizantes inorgánicos (^{Karimuna et al. 2016}, ^{Ginting 2019}, ^{Ramlan 2022}). Diversos autores como; ^{Alburquerque et al. (2013)}, ^{Doan et al. (2015)}, y ^{Agegnehu et al. (2016)} mencionan que, la aplicación de enmiendas orgánicas estimula el crecimiento de las plantas y mejora la eficiencia del uso de fertilizantes, especialmente cuando se combinan con fertilizantes minerales. En este estudio el DT de las higueras se incrementó al adicionar 5 kg de bocashi y 50% de la fertilización con NPK (Figura 1A), este incremento puedo deberse a que el bocashi aumento la disponibilidad de nutrimentos en el suelo, favoreciendo la absorción y asimilación de nutrientes esenciales como nitrógeno y potasio, los cuales estimulan procesos clave como la síntesis de proteínas, división celular y expansión de tejidos, directamente relacionados con el engrosamiento del tallo (^{Souza y Tavares 2021}, ^{Anil et al. 2024}). Por otra parte, ^{Yuliana et al. (2015)} indican que, la aplicación de bocashi, ya sea solo o en combinación con cáñamo indio, mejora las características químicas del suelo, incluidos los contenidos de nutrientes esenciales (N, P y K) y capacidad de intercambio catiónico (CIC) permitiendo reducir la necesidad de fertilizante inorgánico en aproximadamente un 50% en el cultivo del maíz (Zea mays L.).

Las prácticas adecuadas de manejo agrícola permiten optimizar la acumulación de biomasa seca en las plantas, la cual es un indicador relevante del crecimiento y estado nutrimental, lo que a su vez se relaciona con un mejor rendimiento del cultivo (^{Zhang et al. 2021}). En esta investigación, la mayor BSA se obtuvo con la incorporación de 5 kg de bocashi por higuera en combinación con el 50% de NPK (Figura 1D). Este incremento podría estar asociado con mayor eficiencia en el uso de los nutrientes, los cuales, al ser absorbidos en cantidades adecuadas, favorecen la síntesis de compuestos estructurales y metabólicos clave, como aminoácidos y carbohidratos. Esto, se traduce en un crecimiento vegetativo más activo, mayor expansión foliar y mayor acumulación de materia seca en los órganos aéreos (^{Marschner 2012}, ^{Taiz et al. 2015}). Resultados similares han sido reportados en otros cultivos tras la aplicación de abonos orgánicos (^{Abo-Sido et al. 2021}, ^{Efendi et al. 2024}).

Concentración de iones en la solución del suelo

La mayor concentración de NO₃⁻ en la solución del suelo se observó al aplicar el 100% de NPK en combinación con 5 y 10 kg de bocashi por planta (Figura 2A). Este resultado podría atribuirse a menor crecimiento de las plantas, lo que habría limitado la absorción del ion. Además, es posible que la alta dosis de NPK haya sido excesiva, incrementando la conductividad eléctrica de la solución del suelo, lo que posiblemente redujo la capacidad de la planta para absorber nutrientes. Este fenómeno ha sido observado en otros cultivos, donde el exceso de nitrógeno puede inhibir el desarrollo del sistema radicular, reduciendo el área de absorción de nutrientes y favoreciendo la acumulación de nitratos en el suelo (^{Duan et al. 2024}). Por otra parte, la aplicación de 5 kg de bocashi por planta junto con el 25% de la concentración de NPK presento la menor concentración de NO₃ ^- en la solución del suelo (Figura 2A), este pudo deberse a que hubo mayor mineralización del N, lo que incrementó su disponibilidad para las plantas reflejándose en mayor crecimiento. Lo anterior es similar a lo obtenido por ^{Chen et al. (2023)}, quienes indican que una fertilización con el 50% de abonos orgánicos y químicos, pueden aumentar la disponibilidad de nitrógeno, fósforo y potasio en el suelo, mejorando tanto el crecimiento como la calidad de fruto de uva.

La concentración de Ca²⁺ se incrementó de manera proporcional a la dosis de NPK, independientemente de la dosis de bocashi. Sin embargo, el tratamiento con 10 kg de bocashi en combinación con el 100 % de NPK presentó la mayor concentración de este ion en la solución del suelo (Figura 2B), este efecto podría atribuirse al aporte del calcio por la dosis de 10 kg de bocashi, aunada con una alta concentración de fertilización promovió mayor acumulación Ca²⁺ en la solución de suelo, posiblemente como resultado de una disminución en la absorción por parte de las plantas. Por su parte ^{Yang et al. (2024)} señalan que, la menor absorción podría estar relacionada con un desarrollo limitado del sistema radicular o un desequilibrio en la disponibilidad iónica, como resultado de la competencia entre cationes por los sitios de absorción radicular. Lo anterior se vio reflejado en una reducción del diámetro de tallo, biomasa aérea y rendimiento estimado (Figura 1A, 2D y Figura 2C).

Rendimiento estimado

La incorporación de bocashi, además de aportar nutrientes esenciales, mejora las propiedades fisicoquímicas del suelo y estimula la actividad microbiana, lo cual incide en una mayor mineralización de compuestos orgánicos y en una liberación gradual de nutrimentos (^{Lasmini et al. 2018}, ^{Abo-Sido et al. 2021}). Estos procesos favorecen una mejor sincronía entre la oferta de nutrientes y la demanda fisiológica de la planta, lo que puede optimizar su absorción y utilización metabólica (^{Shaji et al. 2021}). Considerando lo anterior, el mayor RE observado en las plantas tratadas con 10 kg de bocashi y 25% de NPK (Figura 2C), puede atribuirse a una mejora en la eficiencia fisiológica del uso de nutrientes, es decir, en la capacidad de la planta para transformar los nutrientes absorbidos en biomasa reproductiva (^{Marschner 2012}, ^{Taiz et al. 2015}). Por otra parte, el efecto combinado de materia orgánica y fertilización química balanceada promueve procesos fisiológicos como una mayor tasa fotosintética, síntesis de carbohidratos y proteínas, y una asignación más eficiente de fotoasimilados hacia estructuras reproductivas, lo cual se traduce en mayor formación y llenado de frutos (^{Fageria y Moreira 2011}). En este estudio, los tratamientos con mayor BSA (Figura 1D) no necesariamente presentaron el mayor RE (Figura 2C), lo cual sugiere que un crecimiento vegetativo excesivo puede derivar en una menor participación de fotoasimilados hacia los órganos reproductivos debido a una competencia interna por recursos (^{Taiz et al. 2015}).

Cabe señalar que, a pesar de las condiciones ambientales que se presentaron durante los meses de estudio los resultados sugieren que el uso de bocashi en combinación con dosis reducidas de fertilización química no solo puede contribuir a mejorar las condiciones edáficas, sino también a optimizar ciertos procesos fisiológicos asociados con la productividad del cultivo. En este sentido, se evidencia su potencial como estrategia para reducir hasta en un 75% la dosis de fertilización recomendada (^{Mendoza-Castillo et al. 2019}), sin que ello implique una disminución en el rendimiento bajo las condiciones evaluadas.