Ubicación del experimento, material vegetal y manejo del cultivo

La presente investigación fue realizada durante el periodo 2019-2021 en la localidad de Rosales, Chihuahua, México (28° 14’ 09” N y 105° 46’ 29” O), con altitud de 1170 m. La temperatura y precipitación media anual fue de 15.8 °C y 356.5 mm, respectivamente. Para el estudio se utilizaron árboles de nogal pecanero [Carya illinoinensis (Wangenh.) K. Koch] “Western Schley” con catorce años, establecidos sobre portainjertos nativos y un marco de plantación de 9 × 9 m (123 árboles ha^-1). La huerta se encuentra en un suelo alcalino, representativo de las plantaciones en el norte de México. En el Cuadro 1 se muestra el análisis de suelo, el cual se realizó a finales de febrero del 2019 previo a la aplicación de los tratamientos edáficos con el quelato de Zn (Carboxy Zn^®, Innovak Global, México). La huerta, se fertilizó con la fórmula 90 N-5 P₂O₅-20 K₂O kg ha^-1, el N como sulfato de amonio (20.5% N y 24% S), para el fósforo (P) fue el ácido fosfórico (49% P₂O₅ y 1.61 kg L^-1 de densidad) y la fuente de potasio (K) fue el tiosulfato de potasio (12.6% K₂O y 1.46 kg L^-1 de densidad) divididos en cuatro aplicaciones en el riego tomando en cuenta la fenología del nogal (brotación, floración, amarre de fruto, crecimiento rápido y llenado de fruto) (^{Tarango-Rivero, 2012a}; ^{Tarango-Rivero y García-Nevárez, 2012b}). La huerta utiliza riego por microaspersión (emisores de 90 LPH) y la irrigación es semanalmente de marzo a septiembre. Los nogales fueron podados en líder central. La única labor cultural aplicada al suelo fue el segado periódico de las arvenses. No se registraron datos de plagas y enfermedades.

Diseño experimental y tratamientos evaluados

Se evaluaron cinco tratamientos diferentes y el control, en un diseño en parcelas divididas, donde la parcela grande corresponde a los tratamientos de Zn edáfico y la parcela chica a los años de evaluación del experimento (3), con cinco repeticiones por tratamiento (30 árboles en total). Cada árbol fue considerado como una unidad experimental. La altura del árbol fue de 12±0.5 m y la circunferencia del tronco era de 50±10 cm. Los tratamientos fueron la adición anual de Carboxy-Zn (kg ha^-1 de Carbonoxy Zn^® Innovak Global con 14% de Zn) T0 (Control), T1 (8.5), T2 (17), T3 (34), T4 (51), T5 (68). La aportación anual de Zn en kg árbol^-1 fue de 0, 0.010, 0.019, 0.039, 0.060 y 0.077 kg ha^-1 respectivamente. Durante los tres años del estudio, los tratamientos fueron aplicados en el área de sombreo del árbol, como una banda concentrada sobre la superficie del suelo y de manera manual, cuando los nogales mostraban 80% de brotación. Se realizó una aplicación por año a finales de marzo y principios de abril. Se procedió a regar el área experimental, después de realizar la fertilización.

Variables fisiológicas (diámetro de tronco, longitud de brote fructífero, área del foliolo terminal). En los árboles seleccionados se evaluó su circunferencia para lo cual se midió a 0.5 m de la superficie con una cinta métrica. Asimismo, en cada nogal se evaluó la longitud de brote fructífero. De esa sección se tomó el foliolo terminal para determinar su área específica (Y = 1.56 + 0.62X (r² = 0.98), donde Y = área foliar en cm² y x = largo por ancho del foliolo en cm), (^{Medina-Morales, Lagarda y Arreola, 2004}).

Concentración foliar de Zn. Para determinar la concentración foliar de Zn, se recolectaron de la copa media de cada árbol 40 pares de foliolos en la temporada de crecimiento el 25 de julio de 2019, 2020 y 2021, respectivamente (220 días después de la brotación). De los cuatro puntos cardinales, las muestras de foliolos se reagruparon de brotes tanto vegetativos como fructíferos, sin daños mecánicos evidentes, plagas o enfermedades. Se trasladaron al Laboratorio de UNIFRUT, en donde se lavaron en una solución de ácido acético al 15% y se secaron hasta peso constante en una estufa ventilada (Heratherm VCA 230^®, Thermo Scientific, Waltham, EE.UU.) a 70 °C durante 24 h. Posteriormente, cada muestra se homogeneizó en un molino (Willey R-TE-650/1), con una malla de 1 mm, (Tecnal, São Paulo, Brasil), para luego someterse a digestión triácida (HNO₃, HClO₄ y H₂SO₄), (25 mL de la mezcla en proporción 10 : 10 : 25), la cuantificación del analito (Zn) se llevó a cabo en un espectrofotómetro de absorción atómica Analyst 100^® (PerkinElmer^®, EE. UU.). Los resultados son expresados como mg kg^-1 (^{Cruz-Alvarez et al., 2020}).

Componentes de rendimiento (kilogramos por árbol, número de nueces, porcentaje de almendra e índice de alternancia). Se realizarón de acuerdo con la Norma Mexicana NMX-FF-084-SCFI-2009 (^{NMX-FF-084-SCFI-2009, 2009}) se determinaron los componentes de rendimiento. Los datos de rendimiento se expresan como kg árbol^-1. El peso de las nueces se obtuvo utilizando una balanza Combo-Rhino-122 (Rhino^®, México) con una sensibilidad de 0.1 g. Para el número de nueces por kg, se seleccionó y contó al azar 1 kg de frutos secos. A continuación, se seleccionaron 300 g de nueces como submuestra, se eliminaron las cáscaras. Se pesaron las almendras. El porcentaje de almendra se obtuvo como la relación del peso de la nuez dividido por el peso de la submuestra × 100. Para determinar el índice de alternancia se utilizó la fórmula reportada por ^{Medina-Morales et al. (2004)}: Intensidad de producción alterna = (desviación estándar del rendimiento (años analizados) / rendimiento promedio por tratamiento (años analizados) * 100.

Análisis estadístico

El análisis de datos se realizó con información de los tres años de estudio. A los datos obtenidos se les verificó su normalidad y homogeneidad de varianzas con la prueba de Kolmogórov-Smirnov y Bartlett, respectivamente (^{Sokal y Rohlf, 1995}) y cuando no se cumplió este supuesto, se empleó la transformación de datos con logaritmo base 10. A continuación se realizó el análisis de varianza de clasificación simple y comparación múltiple de medias mediante la prueba de Tukey (α ≤ 0.05). En todos los casos se empleó el programa de análisis estadístico SAS versión 9.0 (^{SAS Institute, 2003}).

Variables fisiológicas de los árboles

Los aspectos fisiológicos (diámetro de tronco, longitud de brote, área del foliolo y concentración foliar de Zn) se consideran un indicativo del crecimiento y desarrollo de los árboles de nogal pecanero (^{Smith et al., 2021}). En este estudio, los datos obtenidos fueron sobresalientes para tratamientos y son mostrados en el Cuadro 2. Los árboles sometidos a la aplicación edáfica de Carboxy Zn, mostraron un incrementó de forma significativa en diámetro de tronco (18.40±2.09 - 20.08±1.85 cm), longitud de brote (16.80±3.43 - 20.80±1.92 cm), área del foliolo (29.10±5.93 - 34.69±3.78cm²) y concentración de Zn foliar (31.20±6.96 - 40.06±9.03 mg kg^-1) con respecto al control. En este sentido, como se muestra en el Cuadro 3, el efecto de parcela chica (años) solo afectó diámetro de tronco y concentración foliar de Zn (P ≤ 0.000 y 0.004 respectivamente), en donde los sobresalientes fueron 2021 (20.34 cm) y 2020 (34 mg kg^-1) respectivamente. Asimismo, se observó interacción significativa entre tratamiento × año para longitud de brote (P ≤ 0.039). Donde en el Cuadro 4 se observa que en 2020 (70 kg ha^-1 de Carboxy Zn^®) mostró el mayor incrementó en esta variable. Estudios previos han demostrado que el quelato-Zn aplicado al suelo entre 12 y 15 kg ha^-1 permite mayor biodisponibilidad para su absorción, lo que puede mejorar el desempeño en el crecimiento y desarrollo vegetativo de los nogales (^{Tarango-Rivero et al., 2022}). Por otro lado, ^{Tarango-Rivero (2012a)} ha reportado en árboles adultos “Western Schley”, crecimientos de 16 a 20 cm de longitud de brote, lo cual induce obtener rendimientos de alrededor de 2 Mg ha^-1. En ese sentido, la menor dosis 8.5 kg ha^-1 de Carboxy-Zn permitió obtener la mayor longitud de brote (19.93±1.96 cm) y rendimiento mayor con respecto al testigo (1.58 Mg ha^-1). Asimismo, el área del foliolo (34.08±5.93 cm²) se incrementó con la aplicación del quelato de Zn (8.5 kg ha^-1). Sin embargo, de manera similar la dosis de 51 kg ha^-1 de Carboxy-Zn obtuvó significancia en longitud de brote (20.80±1.92), área del foliolo (34.69±3.78 cm²) y concentración foliar de Zn (32.93±8.31 mg∙kg^-1). En algunas investigaciones se sugiere que el Zn promueve la síntesis de triptófano y auxinas que intervienen en la longitud del brote, diámetro del tronco y área del foliolo (^{Suganya et al., 2020}).

El Zn es un elemento clave para la nutrición de los nogales (^{Heerema et al., 2017}). Pero son muy variables los reportes de la concentración foliar de Zn, ya que se encuentran relacionados con la edad, variedad, y manejo (fertilización del suelo, control de plagas) entre otros aspectos que afectan la obtención de buenos rendimientos comerciales (^{Hafeez, Khanif y Saleem, 2013}). De acuerdo con ^{Núñez-Moreno, Walworth, Pond y Kilby (2009)}, una concentración de 20-58 mg kg^-1 de Zn es suficiente para que se desarrollen de manera adecuada los árboles adultos y para que no presenten deficiencia de este elemento (^{Moran-Duran, Flynn, Heerema y VanLeeuwen, 2020}). En este estudio, se pudo visualizar un incremento significativo en la concentración foliar de Zn de 16.47 mg kg^-1, con 8.5 kg ha^-1 de Carboxy-Zn con respecto al control, lo que sugiere una translocación significativa a los foliolos, con la aplicación edáfica de quelatos de Zinc.

Por otro lado, la aplicación edáfica total al principio de la primavera podría estar relacionada a la etapa fenológica de rápido crecimiento del brote, como se observa en esta investigación. Es conocido que los àrboles de nogal con deficiencia de Zn presentan clorosis intervenal y el acortamiento de entrenudos (roseta), sin embargo, en este experimento, después de tres años de evaluación no se observaron síntomas de deficiencia de Zn, en donde las concentraciones foliares fueron superiores a 30 mg kg^-1 PS, con excepción del T0 (18.46 mg kg^-1 PS) concentración reportada como mínima suficiente para un buen desarrollo en los nogales (^{Walworth y Heerema, 2019}). Este comportamiento indica que los árboles en donde se adicionó el quelato Zn no presentaron síntomas de deficiencia de Zn, lo cual se pudo constatar en el campo. Al respecto, estudios previos han demostrado que el manejo del Zn es crucial en huertas de nogal pecanero con suelos alcalinos (^{Heerema et al., 2017}). Sin embargo, los foliolos de árboles fertirrigados con quelato de Zn rara vez cumplen con los estándares de Zn publicados para nogal de al menos 50 mg kg^-1 (^{Sparks y Payne, 1982}; ^{Pond et al., 2006}). Por otro lado, otros autores observaron que algunos árboles “Wichita” fertirrigados con Zn en 6.0 y 11 kg ha^-1 como Zn-EDTA promediaron 21.3 y 15.7 mg kg^-1 en dos temporadas, respectivamente. Lo que indica que no se presentaron sintomas de deficiencia, pero, no se observó significancia a la fertirrigación con Zn (^{Smith et al. 2021}). Para huertas en producción, la concentración mínima de Zn en los folíolos recomendada para evitar la pérdida de rendimiento o de calidad de nuez, la reducción del crecimiento vegetativo y los síntomas visibles de deficiencia de Zn suele ser de al menos 40 a 60 mg kg^-1 (^{Heerema et al., 2017}). Pero otros factores ambientales y de manejo involucrados en el crecimiento del nogal deben ser considerados en futuros estudios, además del Zn; entre los que se encuentran la alternancia, fertilización con nitrógeno, riego, poda, entre otros. Al respecto, ^{Lombardini, Restrepo y Volder (2009)}, reportan que en la mayoría de las huertas de las zonas productivas del norte de México y sureste de Estados Unidos de América el manejo estándar de Zn es una alternativa a la adición de quelatos (como fuente del micronutriente ante el escenario de suelos alcalinos), por lo que la aplicación edáfica podría ser una excelente alternativa con ahorros en equipo y mano de obra.

Componentes de rendimiento y alternancia

Los datos generados con la aplicación edáfica de quelatos Zn y su respuesta a rendimiento, peso de la nuez, porcentaje de almendra e índice de alternancia se muestran en el Cuadro 3. Asimismo, en el Cuadro 4, se observó interacción significativa de año por tratamiento en las variables tamaño de la nuez y porcentaje de almendra (P ≤ 0.004 y 0.020 respectivamente) En ese mismo sentido, las aplicaciones edáficas de quelato de Zn presentaron diferencia estadística en el rendimiento (9.56±3.10 - 12.82±3.88 kg árbol^-1), peso de la nuez (7.17±0.39 - 7.82±0.49 g) y porcentaje de almendra (57.01±1.15 - 59.95±1.09%) con respecto el tratamiento de control. Estos resultados son sobresalientes, si se considera el impacto negativo que representa la alternancia en el rendimiento y calidad de la nuez (^{Conner y Worley 2000}). Asimismo, estudios previos han demostrado los efectos nutricionales del Zn en el establecimiento y producción comercial de nueces pecaneras (^{Smith et al., 2022}). En ese sentido se ha reportado en arboles adultos la influencia de las reservas nutricionales del año anterior en el rendimiento, aunque también la fertilización del año en curso promueve fructificación, lo que podría explicar que el tratamiento 8.5 kg ha^-1 con menor dosis de Carboxy-Zn tiene menor índice de alternancia (30.26), no obstante mostro un comportamiento similar con respuesta a la fertilización de Carboxy-Zn de 51 kg ha^-1 (^{Lombardini et al., 2009}). Estudios previos realizados para evaluar la intensidad de alternancia en nogales jovenes y adultos por ^{Conner & Worley (2000)} informan de valores intermedios en los cultivares ‘Wichita’ y ‘Western Schley’, aunque concluyen que la edad es un factor que minimiza la alternancia, debido a que las reservas de carbohidratos pueden abastecer a los brotes fructíferos en los arboles jovenes.

En la actualidad se ha demostrado que el aporte edáfico de Zn quelado con ácidos carboxílicos es eficaz en nogales en producción, cuyo rendimiento y calidad de la nuez son iguales que con Zn aplicado al follaje (^{Olivas-Tarango et al., 2021}). En suelos alcalinos la deficiencia de Zn en los nogales es un problema común, y resulta de una interacción entre la química del nutrimento en el suelo y la fisiología del nogal (^{Núñez-Moreno et al., 2009}). Sin embargo, el rendimiento de nogales adultos se encuentra estrechamente relacionado con las reservas nutricionales del año previo y el aporte nutricional en fructificación del año en curso (^{Lombardini et al., 2009}). Por otro lado, el índice de rendimiento ha sido ampliamente utilizado para estudiar la tendencia a la alternancia en diferentes árboles frutales como manzano (Malus silvestres (L) Mil. Var. Domestica (Borkh) Mansf., mango (Mangifera indica L., café (Coffea arabica L.), cítricos (Citrus sp L.) y pistachero (Pistacia vera L.) (^{Sharma et al. 2019}).

La calidad de la nuez pecanera (tamaño de los frutos y el porcentaje de almendra) es afectada principalmente por la alternancia (^{Heerema et al., 2017}). Se ha demostrado que la alternancia en frutales se encuentra afectada por factores internos, como la edad del árbol, el cultivar, los carbohidratos de reserva y las actividades de varios reguladores de crecimiento como el ácido giberélico (^{Sharma et al., 2019}; ^{Ojeda-Barrios et al., 2022}), así como factores externos, incluyemdo el frío invernal inadecuado, intensidad de luz inadecuada, fotoperíodo, poda, sequía y disponibilidad de nutrientes minerales del suelo. De acuerdo con los resultados los árboles fertilizados con las dosis de 51 kg ha^-1 de Carboxy Zn mostraron menor índice de alternancia (27%) con respecto al testigo (30.17%) (^{Delgado et al., 2000}). Sin embargo, las modificaciones en el suministro de nutrientes, de manera especial el Zn, podría ser una clave para ayudar a minimizar los efectos negativos de la alternancia en el cultivo del nogal pecanero (^{Castillo-González et al., 2019}).