Descripción del área de estudio

El presente trabajo se desarrolló en 2013 en el Rancho “San Lorenzo”, ubicado en Metepec, estado de Metepec, a una altitud de 2 606 m, a 19° 14’ 866’’ de latitud norte y 99° 35’ 240’’ de longitud oeste. El clima predominante es C (W₂) (W) (Oi) g correspondiente al templado con lluvias en verano, temperatura media anual de 13 ^oC, con heladas frecuentes de octubre a marzo y una precipitación anual de 785 mm (^{Pérez et al., 2014}). El suelo más común es andosol, rico en materia orgánica.

Material genético

Se utilizaron dos cultivares: San Pedro Tlaltizapán (C1) y Santiago Tianguistenco (C2); C1 fue proporcionada por el Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX) y fue caracterizada por ^{Pérez et al. (2014)}. C2 es una colecta que lleva por nombre su lugar de origen.

Estructura de tratamientos

Se consideraron lombricomposta, gallinaza y champiñón en 1, 2 y 3 t ha^-1 y la formula N60-P60-K30. Las 10 combinaciones de abonos y ambos cultivares con y sin G. fasciculatum originaron 40 tratamientos (Cuadro 1).

Diseño y tamaño de la parcela

Los 40 tratamientos fueron aleatorizados en campo bajo un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones en un arreglo de parcelas divididas: ambos cultivares con y sin micorriza fueron asignados a la parcela grande y los nueve abonos orgánicos y la fórmula química conformaron la parcela chica (Cuadro 1). La parcela constó de tres surcos de 9.6 m² con plantas distanciadas a 0.40 m; la parcela útil fue el surco central (3.2 m²).

Inoculación

Para G. fasciculatum se sugieren 2 kg ha^-1, con 79 esporas por g. Se pesó 0.9 g de inóculo para cada tratamiento, la noche anterior a la siembra se aplicó a la semilla y éstas fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio al 5% durante tres minutos y después se lavaron con agua. La técnica de “garapiñado” constó de 300 g de azúcar disuelto en 1 L de agua; en ésta se sumergieron las semillas durante 10 segundos, se escurrieron y se espolvorearon con el inóculo micorrízico; las muestras se secaron sobre una manta en ausencia de luz.

Desarrollo del trabajo experimental

La preparación del suelo constó de barbecho, cruza y rastra. La siembra manual se realizó el 17 de abril de 2013. El tratamiento 60 N-60P -30K se preparó con urea (46% de N), superfosfato de calcio triple (46% de P) y cloruro de potasio (60% de K). Con la siembra se incorporaron la gallinaza, la lombricomposta y la composta de champiñón en 1, 2 y 3 t ha^-1. La composición química de los abonos se muestra en el Cuadro 2. Se aplicó un riego el 24 de abril. Las escardas se realizaron el 13 de mayo y 4 de julio. El control de malezas fue manual. Para prevenir enfermedades se aplicó 1 kg ha^-1 de manzate (mancozeb). Para disminuir la incidencia de enfermedades se aplicó Rogor (dimetoato) en dosis de 250 g en 100 L de agua, antes de la floración; también se aplicó 100 L ha^-1 de Anasac (lambdacioalotrina) para controlar pulgones. La cosecha se hizo en diciembre de 2013.

Variables de estudio

Se eligieron 10 plantas en la parcela útil y se registró: días a floración (DF), nudos florales (NNF, en su eje central), altura de planta (AP: cm desde la base del tallo principal), altura a la primera vaina (APV: cm desde la base del tallo principal a la base de la primera vaina), índice de verdor de la hoja (IV: determinado con SPAD 502 plus), ramas por planta (NR), vainas por planta (NVP), peso de vaina por planta (PVP: se determinó en g con una báscula digital), semillas limpias (NSL), semillas manchadas (NSM), peso de semillas limpias (PSL: en g), peso de semilla manchada (PSM, en g), peso de 100 semillas (PS100, en g) y rendimiento de grano ( RG, t ha^-1)(^{Pérez et al., 2014}).

Para colonización se eligieron al azar tres plantas en cada parcela útil, con muestreo destructivo y se registró longitud de raíz (LR, en cm), nódulos rosas (NDRs, con un cuenta colonias Q-14 Solbat), nódulos blancos (NDBl, con un cuenta colonias Q-14 Solbat), colonización [% COL: con la técnica de ^{Philips y Hayman (1970)} a partir de 10 fragmentos de raíz teñida de 1.0 cm de longitud se registró la presencia de estructuras propias del hongo MA por cada campo óptico de observación microscópica a 400 x. Se consideró el número de campos en los que se vio alguna estructura, sobre el número de campos vistos y se multiplicó por 100. Después se cuantificó la presencia de estructuras fúngicas; [vesículas (% VES), arbúsculos (% ARB) e hifas (% HIF)]. Para la tinción de las muestras de raíz se usaron los reactivos de hidróxido de potasio al 10%, peróxido de hidrógeno al 10%, ácido clorhídrico IN,lacto-glicerol y azul de triptófano al 0.05%.

Análisis estadístico

Los datos fueron sometidos a un análisis de varianza y a la comparación de medias con la prueba de Tukey (α= 0.01). Las medias aritméticas de los 40 tratamientos para las 21 variables fueron utilizadas para generar la matriz de datos que permitió la obtención del análisis de componentes principales (^{Sánchez, 1995}; ^{Pérez et al., 2014}).

Análisis de varianza

Los efectos para ambos factores y para su interacción fueron significativos en 19 de las 21 variables (Cuadro 3); Los niveles del factor A (cultivar+micorriza) fueron significativamente diferentes (P = 0.01) en 20 variables. Los diez niveles del factor B (abonos) contribuyeron a la diferenciación fenotípica (p= 0.01) de DF, NNF, AP, APV, IV, NR, NVP, PVP, NSL, PSL, P100S, RG LRz, NDRs, NDBs, %COL, %VES, %ARB, y %HIF. Estos resultados muestran una respuesta favorable en Vicia faba al usar micorrizas (^{Gosling et al., 2006}) y abonos orgánicos (^{Castro et al., 2009}; ^{Álvarez et al., 2010}). La interacción A x B también fue significativa. En otro estudio hubo efecto positivo de la micorriza arbuscular con composta de estiércol o residuo de cosecha (^{Saif, 1986}) al aumentar el potencial del inóculo micorrízico en el suelo.

Comparación de medias para el factor A (cultivar + micorrizas)

Con G. fasciculatum el cv. San Pedro (C1) expresó el máximo promedio en nudos florales (15.5), altura de planta (111.01 cm), índice de verdor (49.01), vainas por planta (18.45) y peso de vaina por planta (48.48 g). Esta respuesta fue similar a la reportada por ^{Wu y Zou (2010)} en cítricos al adicionar micorrizas. En pesos de semilla, 100 semillas y rendimiento de grano hubo igualdad estadística con relación al testigo; los dos cultivares presentaron el mayor peso de semilla por planta al adicionar micorrizas. El cv. San Pedro mostró diferencias significativas (α= 0.01) en longitud de raíz, nódulos rosas, nódulos blancos, y porcentajes de colonización, de vesículas y arbúsculos. La longitud de raíz (21.50 cm) fue mayor a la reportada por ^{Thanuja et al. (2002}; 9.95 cm), pero en colonización (58.58%) fue menor al reportado por ellos (79.17%), el porcentaje de arbúsculos fue de 54.05; esta característica es importante ya que con estos valores hay mayor absorción de nutrientes y de simbiosis (Cuadro 4).

En chile (Capsicum annuum L.) se observó una reducción en arbúsculos (21.6%), vesículas (42.89%) y colonización total de raíces (62.7%) con relación al testigo al inocular con G. fasciculatum (^{Davies et al., 2002}). ^{Dutt et al. (2013)} mencionaron que hubo una mayor efectividad en la inoculación con G. fasciculatum en Prunus armeniaca L. ^{Singh et al. (2013)} reportaron 71% de colonización al combinar G. fasciculatum y G. monteilii. en Coleus forskohlii y con G. fasciculatum esta fue de 65%. En otro estudio la adición de G. fasciculatum originó un incremento en N, P. K, Ca, y Mg, azúcares solubles, aminoácidos libres, acumulación de prolina y la presencia de una peroxidasa y catalasa en condiciones salinas en trigo (^{Talaat y Shawky, 2011}). Por otra parte se incrementó la sacarosa en cítricos al aplicar Funneliformis masseae (^{Wu et al., 2013}). La inoculación con G. fasci culatum en cuatro especies forestales en campo y vivero originó un incremento en diámetro basal, altura de planta, pesos seco del follaje y radicular y en la absorción de nutrimentos (^{Hernández y Salas, 2009}).

Factor B (abonos orgánicos)

La gallinaza (B3) y la composta de champiñon (B9) en 3 t ha^-1 mostraron la mejor expresión fenotípica en nudos florales (NNF), altura de planta (AP), índice de verdor (IV), vainas por planta (NVP), peso de vaina por planta (NVP), semillas limpias (NSL), peso de semillas limpia (PSL), peso de 100 semillas y rendimiento de grano (RG, 2.42 t ha^-1) (Cuadro 5). Estos resultados son similares a los de ^{Pool et al. (2000)} quienes obtuvieron un incremento en el rendimiento de maíz (Zea mays L.) y cacao (Theobroma cacao L.) atribuible al aumento del fósforo presente en la gallinaza (^{Orozco y Thienhaus, 1997}). En papa (Solanum tuberosum L.) la adición de abonos orgánicos causo mayor producción y calidad de tubérculo (^{Romero et al., 2000}).

En longitud de raíz (20.60) se observó el máximo valor con 1 t ha^-1 y nódulos rosas (20.78) con 3 t ha^-1 de gallinaza. Pero para nódulos blancos (10.33) el máximo valor se registró en 3 t ha^-1 de composta de champiñón. La mayor colonización se tuvo con champiñón en 2 t ha^-1 (40.7%). Un 47.87% de vesículas se asoció con la gallinaza en 2 t ha^-1, y 36.78% de arbúsculos y 45.54% de hifas se atribuye a gallinaza en el nivel más alto (Cuadro 5; ^{Wu y Zou, 2010}); sin embargo, el mayor porcentaje de hifas (48.56%) se observó con composta de champiñón en 2 tha^-1. Estos resultados muestran que los abonos orgánicos originan una respuesta positiva en haba, particularmente a la gallinaza. ^{López et al. (2001)} mencionaron que los abonos orgánicos son una alternativa viable para sustituir o complementar la fertilización inorgánica.

Análisis de componentes principales

Los componentes principales 1 y 2 explicaron 51.42% de la variación total original (Figura 1). Estos porcentajes son deseables para interpretar confiablemente las correlaciones aproximadas que se observan en el biplot (^{Sánchez, 1995}; ^{Pérez et al., 2014}). En el cuadrante 1 hubo correlación positiva entre rendimiento (RG) con pesos de 100 semillas (P100S) y semillas limpias (PSL), vainas (NVP) y peso de vaina por planta (PVP), número y peso de semillas manchadas (NSM, PSM), índice de verdor (IV), altura de planta (AP) y nudos florales (NNF). Los tratamientos que interaccionaron favorablemente con estas variables fueron 3, 13 y 13 (RG de 2.46, 2.63 y 2.23 t ha^-1). Estos hechos indican que el incremento en el rendimiento se debe principalmente a una mejora directa e indirecta sobre éstos; así, el mejoramiento genético, la generación, validación, aplicación y transferencia de tecnología debe beneficiar estas interacciones (^{Pérez et al., 2014}).

Figura 1. Interrelaciones entre 40 tratamientos (en número) y 21 variables (en letra). 1= San Pedro, sin micorriza y 1 t de gallinaza; 2= San Pedro, sin micorriza y 2 t de gallinaza; 3= San Pedro, sin micorriza y 3 t de gallinaza, …, 21= Santiago, sin micorriza y 1 t de gallinaza; 22= Santiago, sin micorriza y 2.0 t de gallinaza; 23= Santiago, sin micorriza y 3 t de gallinaza;,…, 40= Santiago, con micorriza y 60N-60P-30K. 

Estos resultados son similares a los de ^{Neal y Mcvetty (1983)} quienes concluyeron que de 68.5 a 76.4% de la variabilidad en el rendimiento de semillas se debe a más vainas por planta (^{Chaieb et al., 2011}), semillas por vaina (^{Alan y Geren, 2007}) y peso de 100 semillas (^{Baginsky et al., 2013}). El índice de colonización (% COL) también estuvo correlacionado con longitud de raíz (LRz), porcentajes de arbúsculos (% ARB), hifas (% HIF), vesículas (% VES) y nódulos rosas (NDRs). Este hecho subraya que la aplicación de micorrizas tuvo un efecto positivo en los dos cultivares cuando se adiciona gallinaza y champiñón en dosis de 3 t ha^-1 (T13, T19, T33 y T39).

En el contexto anterior, T13 (San Pedro con 3 t ha^-1 de gallinaza y G. fasciculatum) y T19 (San Pedro con 3 t ha^-1 de composta de champiñón y G. fasciculatum) contribuyeron significativamente a la mejora en nudos florales (NNF,15.8 y 16), altura de planta (AP,121.33 y 123.43 cm), índice de verdor ( IV, 52.9 y 52.66) y vainas por planta (NVP, 25.93, 25.73); el primero también lo hizo en pesos de semilla limpia (PSL, 62.53 g) y de 100 semillas (P100S, 301.83 g) y en rendimiento (RG, 2.63 t ha^-1). T19 interaccionó positivamente con longitud de raíz (LRz, 27.03), nódulos blancos (NDBI, 12.5), colonización (COL, 72.20%) y arbúsculos (ARB 71.46 %) pero estos efectos no incrementaron su RG. El tratamiento 6 (San Pedro con 3 t ha^-1 de lombricomposta) expresó la mejor calidad de semilla limpia. Este hecho es contradictorio porque en presencia de arbúsculos hay mayor eficiencia en la absorción de nutrientes y en la simbiosis cuando hay fósforo disponible, como en gallinaza (^{Wu y Zou, 2010}).

En otro estudios se observó que con G. fasciculatum mejoró el crecimiento de Vitis vinífera L. y el contenido de fósforo fue 15 veces mayor que en el testigo (^{Alarcón et al., 2001}). ^{Robles et al. (2013)} reportaron un incremento en longitud de raíz en Agave angustifolia. El cv. Santiago con 3 t ha^-1 de gallinaza más micorrizas mejoró el peso de vainas por planta (PVP, 124.1), semillas limpias (NSL, 32.63), peso de semillas limpias (PSL, 62.4 g), rendimiento de grano (RG, 2.4 t ha^-1) y porcentajes de arbúsculos (73.3) y de hifas (84.4), valores superiores a los reportados por ^{Singh et al. (2013)}. Estos resultados se atribuyen a que los arbúsculos son estructuras fúngicas del tipo de las haustorias, que se generan en el interior de las células corticales y contribuyen al incremento de la capacidad de absorción y aprovechamiento de nutrimentos por ambos participantes de la simbiosis (Alarcón y Ferrera, 2000). Las hifas proveen una mayor superficie de absorción que los pelos radiculares y, por tanto, aumentan significativamente la captación de iones relativamente inmóviles, como fosfato, cobre, y zinc. ^{Rojas y Ortuño (2007)} encontraron un efecto positivo al inocular micorrizas y adicionar gallinaza y lompricomposta en hortalizas (^{Manjarrez et al., 1999}).