Ubicación del estudio

El experimento realizó en el campo experimental del Instituto de Ciencias Agrícolas de la Universidad Autónoma de Baja California, ubicado en el valle de Mexicali, Baja California, México, (32° 24’ 09” N, 115° 11’ 45” O) durante la temporada de otoño-invierno de 2016. El tipo de suelo es vertisol, con textura arcillosa de color café con tonalidades grisáceas, un pH de 7.8 y una salinidad de 6.48 dS m^-1 y 44, 1190, 4682, 1198, 457 mg kg^-1 de fósforo-Olsen, potasio, calcio, magnesio y sodio, respectivamente. El agua utilizada para riego provenía del Rio Colorado y contenía un pH de 8.04, una conductividad eléctrica de 1.42 dS m^-1 y 184.0, 96.4, 338.5, 378.2, 560.9, 475.2 mg L^-1 de calcio, magnesio, sodio, bicarbonatos, cloruros y sulfatos, respectivamente. Las variables de temperatura y grados día, se tomaron de una estación meteorológica ubicada a 420 m de distancia.

Preparación del suelo y trasplante

Se levantaron camas de 60 cm de ancho y 18.0 m de longitud y con separación de 1.60 m. Cada parcela experimental consistió en dos camas. Se colocaron dos cintillas por encima de cada cama. La cintilla contaba con emisores separados cada 20 cm. El gasto por emisor fue de 0.5 L h^-1. Se utilizaron plántulas de 45 días de edad de la variedad Charmant (Grupo Sakata, México S.A. de C.V.). El trasplante se realizó en forma manual el 29 de septiembre de 2016.

Diseño experimental y tratamientos

Los tratamientos evaluados fueron manejo del nitrógeno (parcela principal) y densidades de población (sub-parcelas). Los tratamientos sobre manejo de nitrógeno fueron plantas cultivadas en suelo desnudo con tres dosis de nitrógeno (0, 125 y 250 kg N ha^-1) y, además, un cuarto tratamiento utilizando acolchado plástico trasparente sobre el suelo y fertilizado con 250 kg N ha^-1. La sub-parcela consistió en dos densidades de población (3.12 y 6.25 plantas m²), (Figura 1). Las dosis de fertilizante nitrogenado fueron fraccionadas y aplicadas en forma semanal utilizando urea (46-00-00), sulfato de amonio (21-00-00) y UAN 32 (32-00-00). Adicionalmente se aplicaron 30 kg·ha^-1 de fósforo utilizando como fuente ácido fosfórico (H₃PO₄). El criterio de aplicación de nutrientes fue de acuerdo a la demanda nutrimental propuesta por (^{Welch, Tyler Y Ririe, 1985}).

Figura 1: Distribución de las plantas del cultivo de repollo.  

Figure 1: Plant distribution on cabbage crop. 

Manejo del Riego

Previo al trasplante se realizó un riego con una lámina de 72 mm con el objetivo de formar bulbo de humedad y realizar el trasplante. A los 10 días después del trasplante (ddt) la frecuencia de riego fue diferente para las plantas cultivadas en suelo desnudo y las cultivadas bajo acolchado plástico. Para las plantas crecidas en los tratamientos con suelo desnudo se instaló un tensiómetro a una profundidad de 30 cm. Por otra parte, en el tratamiento de acolchado plástico y 250 kg N ha^-1, se instaló otro tensiómetro. Los riegos se realizaron cuando las lecturas de los tensiómetros alcanzaron los 20 kPa. La lámina de reposición en cada riego fue de 2.0 mm y la frecuencia varió entre tratamientos (desnudos-acolchados) según las lecturas de los tensiómetros.

Variables evaluadas

Temperatura foliar. A los 15, 41 y 68 ddt, se le realizaron mediciones de temperatura en 10 plantas por repetición. Se escogió la hoja más recientemente madura y al momento de realizar el análisis estadístico, se consideró el valor promedio de las 10 plantas. La temperatura se determinó con un termómetro digital infrarrojo de pistola láser (DAN-tronics modelo P045440, México). Las mediciones se realizaron a un ángulo promedio de 30° y a una distancia de 30 cm entre el sensor y la hoja.

Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés). Previamente, se comparó el valor de NDVI con el área foliar y el peso seco de diez grupos de diez plantas de repollo de diferente tamaño. El NDVI se obtuvo con el sensor Greenseeker (Sunnyvale, CA. E.U.). El área foliar se determinó utilizando un medidor de área Licor-3100C (LI-COR Biosciences, Nebraska E.U.). Posteriormente, las mismas plantas se cosecharon y se sometieron a secado en estufa a aire forzado 72 horas hasta obtener peso constante. Se realizó regresión lineal entre NDVI y el área foliar, así como con la biomasa seca. El resultado fue significativo (P < 0.001) de tal manera que se consideró el NDVI como medida de crecimiento del cultivo (^{Mendoza-Pérez, Valle, Samaniego, Ruelas y Nuñez, 2024}). Las lecturas de NDVI se tomaron a los 22, 41 y 68 ddt. Se consideraron los valores de NDVI en diez plantas por repetición.

Concentración de elementos en el extracto celular. A los 83 ddt, se cosechó la hoja más recientemente madura de un grupo de cinco plantas por cada tratamiento. La toma de muestras se realizó en horario de las 8:00 a 9:00 h. A cada muestra se les extrajo el jugo celular de la nervadura central con un exprimidor de ajos. Posteriormente, se les determinó la concentración de nitratos (NO₃), sodio (Na), Calcio (Ca) y potasio (K), utilizando los sensores Horiba en sus diferentes presentaciones (LAQUAtwin Kyoto, Japon) (^{Benavides-Mendoza, de Alba y Francisco, 2021}). La determinación se realizó siguiendo el protocolo empleado por ^{Flores-Bernal et al., (2021)}.

Rendimiento. A los 106 y 120 ddt, se cosecharon las plantas completas de cada tratamiento. Se le desprendieron las hojas extendidas y se pesó la cabeza resultante. El rendimiento comercial se consideró como aquel que contuvo repollos de un peso mayor a 1.2 kg, así como aquel que resultó de un diámetro ecuatorial mayor a 20 cm. En la evaluación se consideró el rendimiento total, el comercial y la rezaga. Los valores obtenidos fueron transformados a toneladas por hectárea.

Análisis estadístico. A cada variable obtenida, se les realizó análisis de varianza. Cuando se identificó diferencias significativas entre tratamientos, se realizó prueba de medias (Tukey, P ≤ 0.05) Se utilizó el paquete estadístico MINITAB 14^® (^{Minitab, 2003}).

Temperaturas y grados día

La Figura 2 muestra el comportamiento de la temperatura y los grados día acumulados durante el desarrollo del experimento. Las temperaturas máximas que transcurrieron fueron alrededor de los ≈35 °C, y conforme transcurrió el experimento se redujeron hasta alcanzar los ≈20 °C. Las temperaturas mínimas fluctuaron entre los ≈20 °C y los ≈5 °C. Por otro lado, la cantidad de grados día ocurridos durante el experimento fueron de un total de 2170. En general, el ambiente que prevaleció fue el que ha sido recomendado como óptimo para el desarrollo y crecimiento de este tipo de cultivos (Criddle, Smith y Hansen, 2017).

Figura 2: Temperatura (A) y grados día acumulados (B) ocurridas durante el desarrollo del experimento del cultivo de repollo.  

Figure 2: Temperature (A) and degree days accumulated (B) occurred during the development of the cabbage cultivation experiment. 

Temperatura foliar

El incremento en la temperatura foliar con respecto a la temperatura ambiental, es una variable que resulta afectada cuando el cultivo sufre de algún estrés hídrico, falta de desarrollo radicular o un área foliar pequeña (^{Katimbo et al., 2022}). En el presente estudio, no se identificó un efecto en la interacción MN × DP. Tampoco se encontró efecto sobre el factor DP (P ≥ 0.089), únicamente se encontró respuesta al MN a los 68 ddt (P < 0.050), (Cuadro 1). Conforme la dosis de nitrógeno fue mayor, la temperatura de las hojas fue menor. Cuando se fertilizó con 250 kg N ha^-1, y se utilizó acolchado plástico en el suelo, la temperatura de las hojas fue aún menor. Los valores encontrados, por ser tan bajos, no indicaron el resultado por algún tipo de estrés, más bien pudieron deberse a un menor crecimiento expresado por la planta en la fecha evaluada (68 ddt), (^{Escobosa-García et al., 2022}).

NDVI (por sus siglas en inglés)

El NDVI es un índice que está relacionado con el crecimiento y verdor de las plantas sobre la superficie del suelo. En el presente estudio la validación de los valores NDVI de plantas de repollo, con respecto a la biomasa fresca y área foliar fue significativa (P < 0.050), por lo tanto, se consideró como una forma de estimar el crecimiento de repollo (^{Mendoza-Pérez et al., 2024}). En general, las plantas de repollo respondieron en crecimiento al MN y no a la densidad de población (Cuadro 2). Durante los 22 y 41 ddt las plantas más pequeñas fueron las que tuvieron menor cantidad de nitrógeno (≤ 125 kg N ha^-1) con excepción de aquellas cultivadas bajo suelo acolchado con plástico. Posteriormente a los 68 ddt, las plantas más pequeñas fueron aquellas que no recibieron nitrógeno.

Al inicio del experimento, el menor crecimiento de las plantas establecidas en el tratamiento de suelo acolchado y fertilizado con 250 kg N ha^-1, pudo haberse debido al estrés pos-trasplante que sufren los cultivos al ser introducidas a un suelo con acolchado trasparente. Usualmente, durante el verano o principios del otoño, la temperatura suele ser mayor en suelos con acolchado plástico que en suelos desnudos (^{Li et al., 2017}). Los estudios indican que los suelos acolchados con plásticos trasparentes incrementan en hasta 4.0 °C la temperatura de la zona radicular del cultivo en comparación con suelos sin acolchar o suelos acolchados con plástico de color negro o blanco (^{Snyder, Grant, Murray y Wolff, 2015}).

Minerales en el extracto celular

De los minerales evaluados en el extracto celular de la nervadura central de hojas de repollo, el sodio (Na) y el potasio (K) fueron los que presentaron efecto interactivo entre el MN × DP (P < 0.028), (Cuadro 3). La concentración de Na fue mayor en las plantas fertilizadas con 250 kg N ha^-1 y con densidad de población de 3.12 plantas m², mientras que concentraciones menores fueron para las plantas que recibieron 125 kg N ha^-1 y una densidad de población de 3.12 plantas m². El resto de las plantas mantuvieron una concentración de Na relativamente igual (Figura 3A, B). Por otro lado, las mayores concentraciones de K estuvieron en las plantas que recibieron 125 y 250 kg N ha^-1 en ambas densidades de población. El resto de las plantas mantuvieron valores iguales de K en el extracto celular.

Figura 3: Efecto interactivo entre la densidad de población y el manejo del nitrógeno en la concentración de sodio (A) y potasio (B) en el extracto celular del cultivo de repollo.  

Figure 3: Interactive effect with plant density and nitrogen management on sodium (A) and y potassium concentrations (B) in the cellular extract of cabbage crop. 

Para el caso de la concentración de NO₃ y calcio Ca, las plantas respondieron significativamente solo al MN (P ≤ 0.002). El manejo de la fertilización incrementó las concentraciones de NO₃ en el extracto celular en un 70% en las plantas fertilizadas con 250 kg N ha^-1 en comparación con las plantas fertilizadas con 0 y 125 kg N ha^-1. Sin embargo, no se encontró diferencias entre las plantas fertilizadas con 250 kg N ha^-1 cultivadas en suelo desnudo y aquellas que tuvieron suelo con acolchado plástico.

Lo anterior no concuerda con los resultados obtenidos por ^{Escobosa-García et al. (2022)}. En su estudio, ellos compararon plantas de repollo cultivadas en suelo desnudo respecto a las plantas cultivadas en suelos con diferentes tipos de acolchados. Sus resultados mostraron que cuando se utilizó suelo con acolchado plástico negro, la concentración de NO₃ en el extracto celular, se incrementó en un 50% en relación a las plantas cultivadas en suelo desnudo.

Para el caso de las concentraciones de Ca, los resultados fueron similares a aquellos obtenidos en la determinación de NO₃. Se sabe que la absorción de Ca en plantas está condicionada al estrés por presencia de Na en suelo, al incremento de la salinidad en la solución del suelo (^{Ying, Jiashu y Guangwen, 1998}), así como a un incremento de la transpiración de las hojas (^{Funk y Amatangelo, 2013}). Probablemente la mayor cantidad de área foliar desarrollada por el cultivo bajo los tratamientos de 250 kg N ha^-1, hayan influido en una mayor transpiración y translocación de Ca a las hojas a través del extracto celular.

Rendimiento

En general, el rendimiento total y comercial del cultivo de repollo se incrementó conforme se incrementó la dosis de N y la densidad de población (P ≤ 0.050), aunque sin efecto interactivo (P ≥ 0.051; Cuadro 4). El mayor rendimiento se alcanzó en los tratamientos que recibieron 250 kg N ha^-1 (con o sin acolchado plástico), mientras que el menor rendimiento fue para el tratamiento sin fertilizante nitrogenado. Para el caso de la rezaga, los tratamientos que resultaron con un mayor número de toneladas fueron los que no recibieron nitrógeno o recibieron solo 125 kg N ha^-1 (P ˂ 0.050).

La definición de dosis óptima de fertilización nitrogenada en cultivos depende del tipo de suelo, época de establecimiento durante la temporada del año (^{Shahandeh, Wright y Hons, 2011}), sistema de riego utilizado (^{De Pascale, Dalla, Vallone, Barbieri y Maggio, 2011}), incluso el tipo de cubierta de suelo empleada (^{Ponjičan et al., 2021}). En el presente estudio, la dosis de 250 kg N ha^-1, produjo un mayor rendimiento, aunque no resultó modificado por el uso del acolchado plástico. Lo anterior indicaría la no justificación del uso de plástico para lograr una mayor eficiencia agronómica del nitrógeno, al menos para estas condiciones de cultivo. ^{Hai et al., (2015)} indicaron que la mineralización de nitrógeno en suelos con acolchado plástico, se incrementa con el aumento de temperatura del suelo, y esta a su vez está asociada con el crecimiento inicial del cultivo. Sin embargo, al final del experimento esta última aseveración no resultó en algún impacto en el rendimiento.

Por otro lado, el duplicar la densidad de población incrementó el rendimiento, así como la cantidad de rezaga (P ≤ 0.049). No obstante, no significó duplicar el rendimiento comercial y total, aunque sí duplicó la rezaga del cultivo. Al respecto, (^{Barrett et al., 2015}) indicaron que el aumento en la densidad de población en repollo es justificable cuando existen condiciones de alta radiación solar durante la temporada de cultivo. Lo anterior indicaría que la fecha de trasplante tiene gran influencia en mantener los rendimientos al evitar una menor cantidad de rezaga, sobre todo por la producción de repollos de tamaño chico (^{Paranhos et al., 2016}).