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Introducción
La producción de planta forestal en vivero debe tener garantizado el suministro de agua a la planta, en cantidad y calidad para un desarrollo óptimo durante todo el ciclo de cultivo (Sánchez-Velázquez et al., 2023). Sin embargo, el desconocimiento de los requerimientos hídricos de las especies forestales, así como las deficiencias técnicas de los sistemas de riego, generalmente resulta en el gasto excesivo de agua (Dumroese et al., 1995). El agua de riego es la vía por la cual los fertilizantes y otros agroquímicos son aplicados al cultivo; no obstante, la que no aprovecha la planta, es fuente de contaminación para el suelo y cuerpos de agua aledaños al vivero (Dumroese et al., 2005). En este contexto, y bajo los retos actuales de escasez de agua, es imprescindible diseñar, mejorar e innovar tecnologías y procesos para incrementar la eficiencia de los sistemas de riego en los viveros forestales (de Carvalho et al., 2025).
En México, el sistema de producción de planta forestal predominante se realiza en contenedor y, en su mayoría, las especies cultivadas corresponden al género Pinus L. (Comisión Nacional Forestal [Conafor], 2023). En este esquema se manejan diversos sistemas de riego, cuya elección está determinada por factores como la especie, tipo de sustrato, tamaño de contenedor, costos de instalación y mantenimiento. No obstante, en cualquiera de los casos, la efectividad del riego es una consideración importante debido a que la planta está confinada a un espacio limitado por el envase y su único acceso al líquido es a través de dicho sistema (Cartes-Rodríguez et al., 2019). La elección del sistema de riego y su mantenimiento son imprescindibles, ya que el funcionamiento inadecuado puede ocasionar daño o pérdidas en la producción (López-Martínez et al., 2014).
El manejo del riego varía según la etapa de desarrollo de la planta; el crecimiento inicial de la plántula demanda atención especial, ya que se debe crear la condición de humedad idónea para la germinación y desarrollo temprano del sistema radical. Los sistemas de riego por microaspersión o de forma manual, en etapa de germinación, deben ser superficiales y frecuentes, en los que se procura un tamaño de gota fina para evitar que la semilla quede expuesta y pierda la humedad requerida para la germinación (Sánchez-Velázquez et al., 2023).
El método de subirrigación es poco utilizado en la producción de planta forestal; este sistema permite que el movimiento del agua y nutrientes se realice de forma ascendente a través del sustrato, por acción capilar desde la parte inferior de los contenedores (Ferrarezi et al., 2015); por ser un sistema cerrado permite recircular el agua y nutrientes, lo que reduce el gasto de agua entre 70 y 87 % (Ramírez-Galicia et al., 2022), y representa una ventaja determinante ante la problemática actual de escasez de agua.
Los viveristas conocen la relevancia de la disponibilidad de agua para el cultivo de planta forestal; aunque se presta poca atención a la eficiencia del método o sistema de riego empleado, particularmente en la etapa inicial de establecimiento, la cual es importante para garantizar el éxito de la producción. Con base en lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el gasto de agua de tres sistemas de riego: microaspersión, subirrigación y manual, así como su efecto en la germinación y desarrollo radical de Pinus engelmannii Carrière en vivero.
Materiales y Métodos
Localización del estudio y condiciones de cultivo
El estudio se desarrolló en el vivero forestal Praxedis Guerrero, de la Secretaría de Recursos Naturales y Medio Ambiente (SRNMA) del Gobierno del Estado de Durango, México; localizado en Durango, Durango, en las coordenadas 23°56′58.3″ N y 104°34′07.4″ O, a una altitud de 1 890 m.
La planta se produjo en un invernadero tipo túnel de 10.7 m de ancho por 56 m de largo, con una altura al cenit de 4.4 m, cubierto con dos capas: la inferior consiste en una malla sombra negra de polietileno al 50 % de transmisividad de luz; la superior en una cubierta plástica color verde clorofila calibre 720 galgas con protección a rayos ultravioleta, al 80 % de transmisividad.
Las semillas de P. engelmannii se recolectaron en un rodal semillero situado en el predio La Mesa, localidad de Santa Isabel de Batres, municipio Durango, Durango (24°11′47.75″ N y 104°53′43.62″ O), a una altitud de 2 488 m. La semilla se obtuvo en enero de 2016 y permaneció almacenada a 4 °C hasta su uso (cuarto frío, equipo de refrigeración Danfoss ® MTZ050-4, México). Se utilizaron envases de polietileno rígido de color negro con guías de raíces internas, de 4 cm de diámetro superior, 20.7 cm de largo y con capacidad de 160 mL. Los envases se dispusieron en charolas porta tubetes con 98 cavidades, 60.5 cm de largo y 31 cm de ancho. El sustrato fue una mezcla de turba (50 %), vermiculita (25 %) y perlita (25 %), con una porosidad total de 60.4 %, porosidad de aireación de 34.4 % y una capacidad de retención de agua de 26 %.
Previo a la siembra, la semilla se sumergió en agua a temperatura ambiente durante 24 h, la cual se cambió cada 8 h. Después, se aplicó fungicida carbendazim Prozycar ® 500 F (México) para prevenir daños por hongos, y finalmente se dejó secar al aire libre en sombra. La siembra se realizó el 30 de julio de 2024. Para ello, se colocó una semilla por envase, a una profundidad de 1 cm y se cubrió con el mismo sustrato. Durante el periodo de evaluación de 36 días, el promedio de temperatura y humedad relativa fue de 21.6 °C y 61.5 %, respectivamente.
Sistemas de riego evaluados
El experimento estuvo integrado por tres tratamientos distribuidos completamente al azar, correspondientes a los tres sistemas de riego (microaspersión aérea, riego manual y subirrigación); cada uno se integró de tres repeticiones, cinco charolas de 98 cavidades por repetición en cada sistema de riego (Cuadro 1, Figura 1); en total, se utilizaron 45 charolas.
Cuadro 1 Descripción de los sistemas de riego evaluados en la germinación y desarrollo inicial de Pinus engelmannii Carrière.
| Sistema de riego | Componentes |
|---|---|
| Microaspersión | Compuesto por tuberías primarias (PVC de 2”) y tuberías secundarias (polietileno de ½”), de las cuales se derivan las tuberías terciarias (polietileno de 3 mm), que soportan los emisores que tienen un radio de aspersión de 3 m. |
| Manual | Compuesto por tubería primaria (PVC de 2”), con válvula de salida de –” en la cual se conecta manguera de la misma medida con boquilla para cabezal rociador marca Melnor ® con cabezal de ducha y medidas de 20.8×6.5 cm. |
| Subirrigación | Tinaco de 1 100 L con tubería de salida de 1 ¼” que alimenta a tinas de 1.20 m de ancho por 3 m de largo y 25 cm de altura, las cuales están colocadas en mesas de metal a una altura de 95 cm. |
A = Sistema de microaspersión; B = Sistema manual; C = Sistema de subirrigación.
Figura 1 Vista general de los sistemas de riego evaluados en la germinación y desarrollo inicial de Pinus engelmannii Carrière.
El invernadero se dividió en tres áreas, cada una para un tipo de sistema de riego, el agua provenía de un depósito principal con capacidad de 330 m3; mediante el uso de una bomba hidráulica de 3.5 HP, el agua se transportó a la estructura de producción a través de una tubería principal de PVC de 4” provista con filtros de anillas ranuradas.
Análisis del gasto de agua
El gasto de agua se registró por tipo de sistema en cada riego, el cual se realizó cada tercer día para el sistema de microaspersión y manual, mientras que en el sistema de subirrigación fue dos veces por semana; la duración del riego fue de 45 minutos. En el caso de microaspersión, se realizó con un medidor electrónico de flujo de turbina de 2” (marca Ticfox ® modelo OEM) ensamblado a la tubería principal interna del invernadero; al registro total de agua (considerando área de pasillos, cabeceras y mesas de producción) se le restó 20 % referido a los espacios no productivos en las mesas. El riego manual se hizo con un medidor de flujo digital marca Rainpoint ® modelo ICS006-DLS, dispuesto al final de la manguera de riego de –”. Para el sistema de subirrigación, cada semana se midió de manera directa la reducción del volumen de agua del tinaco con una cinta métrica Truper ® modelo FH-5M. Posteriormente, se aplicó la fórmula de volumen de un cilindro.
La retención de agua en el sustrato se determinó en dos ocasiones durante el periodo de evaluación. Para ello, las charolas se pesaron en seco en una báscula Pretul ® modelo base-40P, previo a la aplicación del riego. En seguida, se realizó el riego normal en cada sistema; al cumplirse una hora, se procedió a registrar el nuevo peso, posteriormente se calculó la diferencia entre ambos registros y se obtuvo el volumen de agua retenido en el sustrato.
Análisis de germinación de semillas
La germinación de las semillas y emergencia de las plántulas se evaluaron cada dos días, a partir de la siembra durante 36 días. La emergencia de una plántula se consideró cuando el hipocótilo apareció sobre el nivel del sustrato. Se determinó el porcentaje de germinación (International Seed Testing Association [ISTA], 2015), T 50 (Coolbear et al., 1984) y velocidad de germinación (Bewley & Black, 1994), así como el valor germinativo (Czabator, 1962), valor pico (Bonner, 1967) y el coeficiente de uniformidad (Bewley & Black, 1994).
Análisis de raíz
Cuando las plantas alcanzaron la edad de 28 días, al término de la germinación se realizó el análisis de raíz, para lo cual se seleccionaron aleatoriamente cuatro plantas por repetición; se retiró el sustrato por medio de lavado con agua, para enseguida digitalizar la raíz con un escáner marca Brother ® modelo T720DW con un fondo negro a 600 dpi. Una vez realizado el proceso de digitalización, cada imagen de raíz completa se seccionó en tres partes iguales, dividiendo el total de la longitud del envase (21 cm) para obtener tres segmentos de raíz de 7 cm cada uno, definiendo tres secciones: parte alta, media y baja. En cada sección de la raíz se realizaron las mediciones como número total, longitud, superficie de absorción y volumen de raíces utilizando el software RhizoVision Explorer ® versión 2.0.3 (Seethepalli et al., 2021).
Análisis estadístico
Los datos de los parámetros germinativos y de crecimiento radical por sección se analizaron mediante ANOVA de una vía. Para los porcentajes de germinación y número de raíces se ajustó un modelo lineal generalizado con distribución binomial y Poisson, respectivamente. Cuando el efecto del sistema de riego fue significativo, se realizó una prueba de comparación de medias de Tukey con un α=0.05. En todas las variables se probaron los supuestos de normalidad y homocedasticidad de los residuales. En los casos en que no se cumplieron dichos supuestos, la variable se transformó con la función logarítmica. El análisis estadístico se hizo con el software R versión 4.4.1 (R Core Team, 2024).
Resultados y Discusión
Gasto y retención de agua
Durante la etapa de germinación (36 días), el gasto total de los tres sistemas de riego fue de 14 203 L; la diferencia entre valores extremos fue 9 562 L; el sistema que ahorró más agua fue el de subirrigación, lo contrario ocurrió con el de microaspersión (Figura 2).
La retención de agua presentó variación entre sistemas, así como el número de riegos aplicados. El sustrato con riego manual retuvo mayor volumen de agua, mientras que el del riego por microaspersión conservó la menor cantidad, ambos recibieron igual número de riegos (Cuadro 2). Las diferencias en la retención de agua en estos sistemas pueden atribuirse a que en el riego manual el agua se aplica en forma más intensa, por lo que se saturan más rápido los espacios porosos; en el sistema por microaspersión, la intensidad del riego es menor y más tardada, lo cual provoca que la saturación de los espacios porosos del sustrato sea más lenta; además, parte del agua cae en espacios muertos (Aldrete et al., 2023).
Cuadro 2 Volumen de agua retenido en cada sistema de riego.
| Tratamiento | Riegos (Núm.) | Retención por riego (L) | Retención total (L) |
|---|---|---|---|
| Microaspersión | 16 | 22.1 | 353.6 |
| Manual | 16 | 29.5 | 472.0 |
| Subirrigación | 12 | 33.4 | 400.8 |
González-Torralva y López-López (2024) citaron un gasto total de 2 732 L en un sistema de subirrigación para la producción de planta de pino, mayor al gasto del presente ensayo, debido a que consideraron un periodo más amplio (8 meses, sin contemplar la etapa de germinación). Por otro lado, el gasto de agua en el sistema por subirrigación, se aproximó al gasto indicado por Ramírez-Galicia et al. (2022), quienes registraron un consumo de 1 159 L en etapa inicial de producción de planta forestal. Esta diferencia puede deberse a que la etapa inicial comprende desde la siembra hasta la fase final del establecimiento, aproximadamente de dos a tres meses (Aldrete et al., 2023). De acuerdo con López-López et al. (2023), el sistema de subirrigación resultó ser más eficiente; ellos determinaron que el sistema de aspersión/regadera tiene un gasto doble de agua, comparado con el de subirrigación. En este caso, el gasto de microaspersión y riego manual fue 12 y 4 veces mayor, respectivamente, que el de subirrigación.
La retención de agua por planta es una variable importante desde el punto de vista de su uso eficiente; durante la producción de planta se aplicaron de dos a tres riegos por semana en función de las condiciones climáticas prevalecientes; para definir la cantidad de agua aplicada se siguió el criterio de González-Alemán et al. (2025), quienes sugirieron mantener la humedad en al menos las dos terceras partes inferiores del envase, de manera que no se limite el crecimiento del sistema radical. Sin embargo, a futuro sería interesante basar la periodicidad y cantidad de agua por aplicar con base en el porcentaje de humedad en el sustrato.
El sustrato utilizado en este trabajo tuvo una capacidad de retención de agua de 26 %; sin embargo, no fue la misma en los diferentes sistemas de riego. En el caso de subirrigación, la disponibilidad y distribución del agua dentro del envase fue homogénea durante el lapso del riego, lo que favoreció el movimiento capilar. En los otros dos sistemas, el volumen de agua fue irregular, lo que afectó la retención de agua a pesar de utilizar el mismo tipo de sustrato para todos los tratamientos. Esto coincide con lo señalado por Díaz-Blanco et al. (2025), quienes observaron que el sistema de microaspersión no resulta en una distribución uniforme del agua dentro del área de producción, por lo que el sistema de subirrigación se muestra como alternativa más eficiente.
Germinación
La emergencia inició a partir del octavo día después de la siembra (DDS); el máximo acumulado se alcanzó a los 26 días. En el sistema de microaspersión se presentó el mayor porcentaje (Cuadro 3); con 50 % de germinación (T 50 ) a los 10 días, sin diferencias significativas entre tratamientos (p=0.0952). En la velocidad de germinación y valor germinativo se observaron diferencias significativas (p=0.0002 y p=0.0004, respectivamente). Los mejores resultados se registraron en los sistemas de microaspersión y subirrigación. En el valor pico, sobresalió el sistema de microaspersión (p=0.0151), mientras que el de subirrigación presentó el mayor coeficiente de uniformidad (p=0.0494) (Cuadro 3). En los casos donde hubo diferencias significativas, el riego manual tuvo valores bajos.
Cuadro 3 Valores promedio de los parámetros germinativos de Pinus engelmannii Carrière en diferentes sistemas de riego.
| Variable | Sistema de riego | Valor p | ||
|---|---|---|---|---|
| Manual | Microaspersión | Subirrigación | ||
| PG (%) | 81.4±0.22 c | 88.7±0.23 a | 85.3±0.17 b | <0.001 |
| T 50 (días) | 10.2±0.02 a | 10.1±0.03 a | 9.8±0.02 a | 0.0952 |
| V (días) | 7.2±0.12 b | 7.86±0.11 a | 7.72±0.09 a | 0.0002 |
| VG | 14.98±0.4 b | 17.52±0.5 a | 16.65±0.4 a | 0.0004 |
| VP | 5.87±0.09 b | 6.31±0.14 a | 6.23±0.1 ab | 0.0151 |
| CU | 0.19±0.01 b | 0.25±0.03 ab | 0.29±0.03 a | 0.0494 |
PG = Porcentaje de germinación; T 50 = 50 % de germinación; V = Velocidad de germinación; VG = Valor germinativo; VP = Valor pico; CU = Coeficiente de uniformidad. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística entre tratamientos (p≤0.05).
En el inicio del proceso germinativo, en la semilla se activa el mecanismo de imbibición, en el cual la disponibilidad de humedad tiene un papel crucial (Hernández-Anguiano et al. 2018). De ahí la importancia de la eficiencia del sistema de riego, así como del medio de crecimiento, ya que las características del sustrato utilizado pueden o no favorecer el contenido de humedad. En la producción de planta de pino se usa comúnmente la mezcla base, que se compone por turba, vermiculita y perlita (2:1:1 v/v, respectivamente), componentes que presentan una alta retención de humedad (Aguilera-Rodríguez et al., 2023).
La inexistencia de estudios sobre sistemas de riego y germinación en P. engelmannii restringe el contraste de los resultados; no obstante, el porcentaje de germinación obtenido en los tres sistemas de riego fue superior al citado por Prieto-Ruíz y Rubio-Chaidez (1994), quienes al estudiar el efecto de la profundidad de siembra de semilla en un intervalo de 0.5 a 2.0 cm en sustrato de 100 % limo, observaron que a menor profundidad de siembra (0.5 cm) el porcentaje de germinación fue mayor (66 %), además registraron 50 % de germinación (T 50 ) a los 16 días; es decir, la demora fue mayor que en el presente estudio (10 días). Estas diferencias pueden atribuirse a que la humedad en el sistema de microaspersión se concentra en la parte superior, así como al sustrato utilizado, ya que la mezcla base provee propiedades físicas que difícilmente un sustrato de limo puede reunir.
Por su parte, Bustamante-García et al. (2012) obtuvieron 98 % de germinación en P. engelmannii con semillas procedentes de rodales semilleros. Este resultado es superior al del presente estudio, lo cual se atribuye a la pérdida de viabilidad de la semilla por el periodo trascurrido desde su recolecta (2016), hasta la siembra (2024). Existen otras investigaciones en el género Pinus que analizan factores que influyen en la germinación, tal es el caso de Mendizábal-Hernández et al. (2015), quienes evaluaron la germinación de Pinus greggii Engelm. ex Parl., y el de Sánchez-Mendoza et al. (2023) que analizaron semillas de Pinus hartwegii Lindl., solo que no evalúan el factor del riego; en sus investigaciones consideran que la germinación fue afectada por características fenotípicas y de procedencia de las semillas, mientras que en el presente estudio se remarca el papel crucial de la humedad para que la semilla germine.
Desarrollo radical
El número de raíces que desarrollaron las plantas en los diferentes sistemas en las tres secciones del envase, presentó diferencias estadísticas significativas (p<0.0001, p=0.0035, p=0.054, para la sección alta, media y baja, respectivamente). Las plantas del sistema de subirrigación y microaspersión mostraron mayor número de raíces en la parte alta y media del envase; en las plantas del riego manual se observó un sistema radical pobre, aunque más homogéneo en las tres secciones del envase. En longitud de raíces, solo en la sección baja no hubo diferencia estadística (p=0.631); las raíces de la parte media tuvieron mayor longitud, sobresaliendo el sistema de subirrigación (p=0.0433). En la parte alta, en el sistema de microaspersión las raíces fueron más largas (p=0.0034). Para las variables de superficie y volumen solo se registraron diferencias estadísticas en la sección media del envase, y el sistema de subirrigación resultó superior en estas variables (p=0.048, p=0.033, respectivamente; Figura 3).
El sistema por subirrigación no es común utilizarlo en los viveros forestales del país (Aldrete et al., 2023). Esto, a pesar de la eficiencia en el gasto de agua referida anteriormente, se debe a que solo existe un estudio que considera la producción de Pinus patula Schiede ex Schltdl. & Cham. y Pinus pseudostrobus Lindl. de Ramírez-Galicia et al. (2022) quienes registraron un ahorro mayor a 50 % en comparación con el riego manual, además de que se mantuvo la calidad de la planta. Aunque, no exploran el desarrollo radical de las especies referidas.
Por su parte, Gallegos et al. (2020) señalan que cuando se produce planta en contenedor, el sistema radical tiende a desarrollarse más en el fondo del envase y en la periferia, debido a la compactación por manipulación o bien por el impacto del riego sobre el sustrato; en el presente ensayo la sección baja no mostró este efecto, posiblemente porque la evaluación se realizó a casi un mes de la siembra.
Pang et al. (2024) indican que la longitud total de la raíz y el número de raíces tienen mayor influencia en el anclaje de las plantas en campo. En el presente estudio el número mayor de raíces se observó en las plantas de los sistemas de microaspersión y subirrigación en la parte alta y media del envase; por lo anterior, se puede esperar que estos sistemas radicales favorezcan el desarrollo morfológico en etapas posteriores, ya que, como mencionan Bar-Tal et al. (1997), la dimensión del sistema radical está directamente relacionada con la eficiencia en la absorción de agua y nutrientes, lo que incide en el desarrollo de la raíz, que aunado a la colonización fúngica micorrízica y sus efectos positivos, permiten la adaptación de la planta en las etapas subsecuentes del proceso productivo (Eissenstat et al., 2000; Salcido-Ruiz et al., 2020).
Existen otras características adaptativas de los sistemas radicales que responden a diferentes factores ambientales y a nivel de la rizósfera, pero es evidente que la disponibilidad del agua en particular desempeña un papel fundamental en la evolución de la arquitectura de los sistemas radicales (Sung et al., 2019). Desde el punto de vista funcional, hay raíces finas con funciones primarias para la absorción de agua y nutrientes, mientras que otras participan en su transporte y almacenamiento (Eissenstat et al., 2000).
Conclusiones
En el sistema de riego por subirrigación el gasto de agua es menor en comparación con los sistemas de microaspersión y manual. El tipo de sistema de riego tiene un efecto significativo en la etapa de germinación y desarrollo radical de P. engelmannii en vivero. La emergencia de las plántulas es mayor en el sistema de microaspersión, mientras que el desarrollo de raíces en el sistema por subirrigación presenta mayor longitud, superficie y volumen en la parte media del envase en comparación con los otros dos sistemas. Esta investigación aporta conocimiento técnico para hacer un uso más eficiente del agua de riego durante el ciclo productivo de planta forestal en vivero.
