Localización del estudio

El trabajo se llevó a cabo en la comunidad Campo Los Toros, municipio de Chenalhó, ubicado en la zona cafetalera de Los Altos de Chiapas (16° 56’ 33” N, 92° 35’ 49” O, con una altitud media de 1460 m). El clima es semicálido húmedo con abundantes lluvias en verano, con precipitación media anual de 1740 mm y temperatura media anual entre 18-22°C (^{Ramírez-López, Ramírez, Cortina y Castillo, 2012}). El suelo corresponde a un Luvisol crómico, desarrollado sobre lutitas y areniscas del Cenozoico, con vegetación circundante de bosque mesófilo de montaña y vegetación secundaria arbustiva y herbácea (^{Plascencia-Vargas, González, Ramírez, Álvarez y Musálem, 2014}).

Elaboración del biofertilizante de microorganismos de montaña (MM)

El biofertilizante MM se elaboró en dos fases, con base en la metodología descrita por ^{Suchini (2012)}. En la primera fase se preparó el inóculo madre a partir de 10 kg de hojarasca en descomposición recolectada del mantillo de un bosque maduro con árboles de encinos (Quercus polymorpha, Q. rugosa y Q. magnoliifolia) y vegetación arbustiva y herbácea, ubicado a 650 m de la parcela experimental (16° 56’ 12.41” N, 92° 35’ 49.33” O y altitud de 1590 m). La hojarasca se mezcló con 5 kg de cascabillo seco de café humedecido de manera uniforme con una mezcla de 500 g de melaza diluido en 2 L de agua, se ajustó la humedad a un 80%. Una vez obtenida la mezcla se introdujo en un barril de plástico y el material se compactó con un mazo de madera para evitar la entrada de oxígeno dentro del contenedor, posteriormente el barril se cerró de manera hermética y se dejó en fermentación durante 30 días. La segunda fase consistió en la activación de MM, para ello se tomó 500 g de la mezcla fermentada con anterioridad y se depositó en una bolsa con malla fina, como si fuera un “sobre de té”, el cual se sumergió en un medio líquido constituido por una mezcla de 12 L de agua, 300 g de melaza y 125 mL de leche comercial. Por último, se dejó 5 días en reposo para su aplicación al cultivo.

Elaboración del abono bocashi

El abono bocashi se elaboró con base en la metodología descrita por ^{CENTA (2011)}. En un contenedor plástico se mezclaron 4 L de agua, 400 g de levadura y 4 kg de melaza. Por otro lado, sobre la superficie del suelo se mezclaron de manera homogénea, en costales, tres con tierra de monte, uno con hojarasca, uno con estiércol de vaca, ¼ con carbón triturado y ¼ con ceniza; posteriormente se agregó el líquido compuesto por levadura, agua y melaza, y se ajustó la humedad al 80% con agua. Se extendió la pila de abono a una altura de 50 cm y se cubrió con plástico de color negro. La pila de abono se mezcló dos veces al día, en la mañana y en la tarde, durante los primeros 5 días, después se mezcló una vez al día durante un mes.

Características físico-químicas del suelo y biofertilizantes

Previo a la siembra, se recolectaron 15 submuestras de suelo a una profundidad de 20 cm y se formó una muestra compuesta. La muestra de suelo y de los biofertilizantes elaborados (bocashi y MM) fueron analizadas en el laboratorio de ECOSUR, siguiendo la NOM-012-RECNAT-2000 (^{SEMARNAT, 2002}). Se emplearon los métodos de fósforo (Olsen), materia orgánica (Walkley y Black), pH (con potenciómetro en una suspensión de suelo y agua destilada en proporción 1:2), N total (micro-Kjeldahl), capacidad de intercambio catiónico (CIC) y potasio intercambiable, con acetato de amonio 1N a pH 7. Al suelo también se le determinó la densidad aparente (método de la probeta) y textura con hidrómetro de Bouyoucos (Cuadro 1).

Adicionalmente, al abono bocashi y al biofertilizante MM se les determinó el número de unidades formadoras de colonias de bacterias, hongos y actinomicetos mediante la técnica de dilución seriada y vaciado en placa con los medios de cultivo Agar nutritivo, Papa-dextrosa-agar y Czapex-dox, respectivamente (^{García y Félix, 2014}). Las diluciones seriadas se realizaron en campana de flujo laminar (VECO, México), con una muestra de 10 mL de MM y otra de 10 g de abono bocashi que se diluyeron en 90 mL de solución salina estéril, a partir de las cuales se tomaron alícuotas de 1 mL y se colocaron en tubos de ensaye con 9 mL de solución salina estéril y de manera sucesiva hasta llegar a la dilución de 10⁹. La siembra se realizó en cajas de Petri con los medios de cultivo indicados con anterioridad y se mantuvieron en incubadora (Imperial II, Lab-Line Instruments, USA), a temperatura de 30 °C Las lecturas fueron realizadas a los 2 días para bacterias, hongos, y 5 días para actinomicetos. Los datos obtenidos se muestran en el Cuadro 2.

Diseño experimental

El experimento se estableció en el ciclo productivo de maíz de humedad residual o siembra de tornamil (noviembre 2023-junio 2024). Se empleó como material vegetal semilla nativa de maíz amarillo (Zea mays L. raza Olotón) que el productor seleccionó especialmente para la temporada de tornamil. Se evaluaron 4 tratamientos: T1) testigo (T), T2) microorganismos de montaña (MM), T3) abono bocashi (B), y T4) la combinación de MM + abono bocashi (MM+B), bajo un diseño experimental de bloques completos al azar con 5 repeticiones. El tamaño total de la parcela fue de 120 m², cada unidad experimental tuvo una superficie de 6.4 m², la siembra de maíz se realizó con un arreglo topológico de 0.80 m entre surcos y de 0.40 m entre puntos de siembra de tres semillas de maíz. A cada punto de siembra se le consideró una mata. La aplicación del biofertilizante MM se realizó cada 15 días a una concentración del 50% del producto directamente al suelo alrededor de las raíces, para el caso del abono bocashi se hizo una aplicación al momento de la siembra de 500 g mata^-1. La preparación del terreno y el manejo de arvenses se realizó de acuerdo con el manejo tradicional del productor, que incluyó labranza mínima y con azadón, respectivamente. No se aplicaron fertilizantes ni herbicidas de síntesis química en ninguno de los tratamientos. Después de la siembra hubo pérdida de semillas debido a la presencia de hormigas arrieras (Atta spp.), por lo que se realizó una resiembra para restituir las plantas que no emergieron. En la etapa de crecimiento vegetativo hubo la presencia de gallina ciega (Phillophaga spp.) y de gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) que afectaron el crecimiento de la planta.

Variables evaluadas

Se realizaron mediciones del crecimiento de las plantas durante la fase vegetativa, a los 30, 60 y 90 días después de la siembra (dds), de las siguientes variables: número de hojas expuestas, diámetro del tallo (vernier) y altura de la planta (flexómetro). Para analizar el efecto de los tratamientos sobre la fertilidad del suelo se realizó un muestreo destructivo de suelo rizosférico y raíces de las plantas a los 120 dds; en el suelo se determinó el C de la biomasa microbiana mediante la técnica de ^{Jenkinson y Powlson (1976)}, así como P extraíble, materia orgánica (MO), pH, N total, CIC y K intercambiable, con base en los métodos mencionados con anterioridad de la NOM-RECNAT-2000 (^{SEMARNAT, 2002}). Por medio de la técnica de clareo y tinción de raíces (^{Phillips y Hayman, 1970}) se determinó el porcentaje de colonización de hongos micorrícicos arbusculares. Por último, se realizó la cosecha de mazorcas a los 180 dds y se cuantificó el rendimiento de grano de tres matas por unidad experimental, con un total de 15 matas por tratamiento.

Análisis estadístico

Con los datos obtenidos de cada variable se realizó un análisis de varianza (ANOVA) con el software SPSS Versión 19 (^{IBM SPSS Statistics, 2010}) y para comparar las medias de tratamientos se utilizó la prueba de Tukey con un nivel de P ≤ 0.05. Los datos del rendimiento de grano fueron transformados mediante el logaritmo natural de (x+1) para garantizar el cumplimiento del supuesto de normalidad.

Características de fertilidad del suelo

El suelo del área de estudio presentó características de fertilidad favorables para el cultivo de maíz, con textura arcillosa, pH ligeramente ácido y contenidos altos de MO y N total (Cuadro 1). Bajo estas condiciones, la aplicación de B y MM, solos o en combinación, no tuvo un efecto significativo sobre la MO, N total y K intercambiable del suelo (P ≥ 0.05). Los contenidos de MO y N total se ubicaron en niveles altos en los diferentes tratamientos, con valores promedio de 6.22 y 0.35%, respectivamente (Cuadro 3). En el caso de potasio intercambiable, su concentración se ubicó en un nivel alto en MM+B (0.75 cmol(+) kg^-1) y un nivel medio en los otros tratamientos (0.46 cmol(+) kg^-1). De manera interesante, tanto la concentración de fósforo extraíble como el C-biomasa microbiana variaron con significancia estadística entre tratamientos (P ≤ 0.05). La concentración de fósforo extraíble se ubicó en niveles altos en MM+B y B, y en niveles medios en MM y T. Por el contrario, el contenido de C-biomasa microbiana fue significativamente más alto en MM que en B y T, mientras que MM+B tuvo un lugar intermedio (Cuadro 3).

El incremento de C-biomasa microbiana en el tratamiento con la adición de MM+B puede atribuirse a la presencia de materiales orgánicos fácilmente biodegradables que aportó este abono y que posiblemente fueron utilizados por los microorganismos de montaña introducidos para la construcción de biomasa microbiana, como lo señalan ^{Bautista-Cruz, Cruz y Rodríguez (2015)}. No obstante, la concentración más alta de C-biomasa microbiana se encontró en el tratamiento con la aplicación exclusiva de MM. Este resultado que podría parecer contradictorio tiene su explicación en el alto contenido de materia orgánica nativa que presentó el suelo del área experimental (6.2%) y que no varió significativamente por efecto de la aplicación del abono. De esta manera, el alto número de UFC de bacterias, actinomicetos y hongos en Bocashi y MM (Cuadro 2), se ha relacionado con la presencia de grupos microbianos funcionales encargados de la descomposición de residuos orgánicos, la fijación biológica del nitrógeno y la solubilización de fósforo (^{Suchini, 2012}; ^{Aguilar-Paredes et al. 2023}). El incremento de la concentración de fósforo observado en el tratamiento MM+B en relación con el testigo y el que solo tuvo aplicación de MM coincide con ^{Bautista-Cruz et al. (2015)}, quienes al determinar el efecto de la aplicación de Bocashi sobre algunas propiedades de suelos de terraza y valle cultivados con maíz en la región Mixteca del estado de Oaxaca, encontraron que la aplicación del abono aumentó la concentración de P disponible del suelo. Asimismo, es de hacer notar que el Bocashi evaluado en este trabajo presentó una concentración muy alta de fósforo (Cuadro 1), por lo que su aplicación incrementó el P del suelo a los 120 dds (Cuadro 3); no obstante, cuando se combinó Bocashi con MM hubo un ligero aumento de P que con solo Bocashi, debido posiblemente al enriquecimiento de microorganismos solubilizadores de fósforo (^{Cariello, Castañeda, Riobo y González, 2007}; ^{Mora-López et al. 2023}). Esto permite destacar la importancia de los bioinsumos evaluados en la construcción de biomasa microbiana, debido al rol fundamental que ésta tiene en el reservorio lábil de nutrientes que puede ser aprovechable por la planta y restituir la fertilidad del suelo (^{Aguilar-Paredes et al., 2023}).

Crecimiento, biomasa y rendimiento de maíz

El número de hojas y la altura de la planta de maíz, evaluadas a los 30, 60 y 90 días después de la siembra (dds), no presentaron diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos (P ≥ 0.05). El diámetro del tallo varió significativamente entre tratamientos a los 30 dds (P ≤ 0.05), con valores más altos en B y la combinación B+MM en relación con T (Cuadro 4). Es de hacer notar que en las dos mediciones siguientes (60 y 90 dds), las plantas de B mantuvieron la tendencia hacia un mayor diámetro de tallo en relación con los otros tratamientos. La falta de respuesta en altura y número de hojas de la planta difiere con los resultados obtenidos por ^{Mendoza-Sánchez, Zepeda, Campeche y Payán (2017)} quienes observaron una respuesta positiva del maíz a la aplicación de caldos microbianos en condiciones de invernadero; asimismo, ^{Torres-Pérez et al. (2022)} encontraron un efecto positivo de MM en el crecimiento de la rosa (Rosa sp.) en invernaderos de Zinacantán, Chiapas. Por otra parte, ^{Macías-Coutiño et al. (2021)} en Villaflores, Chiapas, México, encontraron que el lugar de recolecta de MM influyó significativamente en el efecto de su aplicación sobre el crecimiento y biomasa del maíz. Por lo tanto, es importante profundizar sobre las características de los microorganismos nativos que se encuentran en la capa de fermentación de la hojarasca en los sitios de recolecta, así como de las interacciones que establecen con las características edafoclimáticas y poblaciones microbianas del suelo, para favorecer el éxito de su aplicación en la promoción del crecimiento de las plantas (^{Campos-Martínez et al., 2014}).

En relación con la producción de biomasa del maíz, no se observaron diferencias significativas entre tratamientos en el peso seco del follaje y de la raíz (P ≥ 0.05), con valores promedio de 39.5 y 4.3 g planta^-1, respectivamente. Por el contrario, el porcentaje de colonización micorrícica de la raíz presentó diferencias significativas (P ≤ 0.05), con valores más bajos en T que en los otros tratamientos (Figura 1). Los valores de colonización micorrícica observados con la aplicación de B y MM son mayores a lo reportado por ^{Álvarez-Solís et al. (2010)}, quienes observaron 43% de colonización micorrícica en maíz con aplicación de abono Bocashi. ^{Mestre et al. (2024)} también observaron un efecto positivo de la aplicación de MM en la colonización micorrícica de lechuga (Lactuca sativa) con fertilización orgánica, y no obtuvieron respuesta con fertilización química, lo que sugiere la importancia de profundizar el estudio de la micorriza arbuscular en el cultivo de maíz con prácticas de manejo orgánico.

Figura 1: Porcentaje de colonización micorrícica de la raíz de maíz en los diferentes tratamientos a los 120 días después de la siembra. MM = microorganismos de montaña; MM+B = microorganismos de montaña y Bocashi. Barras seguidas por la misma letra no difieren estadísticamente entre sí (Tukey, P ≤ 0.05).  

Figure 1: Percentage of mycorrhizal colonization of corn root in the different treatments 120 days after sowing. MM = mountain microorganisms; MM+B = mountain microorganisms and Bocashi. Bars followed by the same letter do not differ statistically from each other (Tukey’s, P ≤ 0.05).  

A pesar del aumento de fósforo disponible, biomasa microbiana y colonización micorrícica observado en este trabajo, el crecimiento y producción de biomasa de la planta no respondió conforme a lo esperado. ^{Mendoza-Sánchez et al. (2017)} reportaron resultados similares y atribuyeron la falta de respuesta a la inmovilización de nutrientes por la biomasa microbiana y la pérdida de nutrientes por volatilización. En este estudio, las condiciones climáticas adversas pudieron haber influido, debido a la presencia de fuertes lluvias al inicio de la temporada de crecimiento, seguidas por periodos de sequía, que podrían haber provocado estrés hídrico y un efecto negativo en el desarrollo vegetativo del cultivo de maíz.

En cuanto al rendimiento de grano se encontró que el peso de grano por mata de maíz presentó diferencias significativas entre tratamientos (P ≤ 0.05), con el valor más alto en el tratamiento con Bocashi (Figura 2). La conversión del peso del grano por mata a toneladas por hectárea mediante la densidad de siembra (31 250 matas ha^-1) mostró que B aumentó el rendimiento de grano de maíz, con un promedio de 2.70 Mg ha^-1, en comparación con los otros tratamientos con un promedio de 1.48 Mg ha^-1. Este resultado demuestra la importancia de la incorporación del abono orgánico Bocashi en la promoción del rendimiento de maíz.

Figura 2: Peso seco de grano de maíz (g mata^-1) en los diferentes tratamientos al momento de la cosecha. MM = microorganismos de montaña, MM+B = microorganismos de montaña y Bocashi. Barras seguidas por la misma letra no difieren estadísticamente entre sí (Tukey, P ≤ 0.05).  

Figure 2: Dry weight of corn grain (g mata^-1) in the different treatments at harvest time. MM = mountain microorganisms; MM+B = mountain microorganisms and Bocashi. Bars followed by the same letter do not differ statistically from each other (Tukey’s, P ≤ 0.05). 

La aplicación de abono orgánico tipo Bocashi, rico en materia orgánica, N, P y K (Cuadro 1), mejoró la calidad del suelo al enriquecerlo con nutrientes esenciales y contribuyó a la formación de semillas del maíz, como ha sido observado en otros trabajos (^{Álvarez-Solís et al., 2010}; Pérez-Luna et al., 2012; ^{Méndez-Moreno et al., 2012}). Los nutrientes aportados por el abono devienen de los materiales locales empleados en su elaboración: tierra de monte, estiércol de ganado, ceniza de fogón y hojarasca fresca y seca, que en conjunto son fuente de materia orgánica, minerales y microorganismos para restituir la fertilidad del suelo. Además, Bocashi ayudó a retener la humedad en el suelo, un factor clave en condiciones de estrés hídrico causado por sequía. Esta capacidad de retención de agua resultó beneficiosa para las plantas, mejorando el rendimiento en condiciones adversas. Sin embargo, cuando se combinó los tratamientos B y MM no hubo diferencia significativa con los tratamientos testigo y MM. ^{Campo-Martínez et al. (2014)} mencionan que los MM aceleran la degradación de la materia orgánica al optimizar el proceso de degradación de residuos sólidos orgánicos, por lo cual se esperaba que la combinación de estos dos tratamientos tuviera un efecto aditivo o sinérgico en el rendimiento de grano. Sin embargo, en este experimento no se manifestó dicho efecto, lo que podría atribuirse a las interacciones entre poblaciones microbianas de los tratamientos aplicados y las nativas del suelo, las condiciones específicas del sitio experimental y la presencia de plagas en el suelo (Phillophaga spp.) y la planta (Spodoptera frugiperda) que pudieron haber limitado los efectos esperados. Aunque la combinación de B y MM no produjo el resultado esperado, el uso de B por sí solo tuvo un impacto positivo en el rendimiento del cultivo de maíz, destacándose como una práctica agrícola prometedora (Pérez-Luna et al., 2012; Álvarez-Solís et al., 2010).