Suelo y fertilizantes orgánicos utilizados

Se utilizó un suelo clasificado como Acrisol Umbri-Plíntico, según la Base de Referencia Mundial del Recurso Suelo (^{FAO-ISRIC-SICS, 2007}), colectado hasta 30 cm de profundidad del horizonte superficial Ap1 cultivado en campo con limón persa (Citrus latifolia Tanaka), ubicado a 17° 45’ N y 93° 44’ O, altitud de 30 m, en Huimanguillo, Tabasco, México. Las características químicas del suelo fueron pH de 4.7 (Potenciometría, suelo: agua; 1:2), contenido de materia orgánica de 2.7% según el método de Walkley y Black (^{Nelson y Sommers, 1996}), carbono orgánico de 1.6% determinado a partir de la materia orgánica (% carbono = % materia orgánica/1.724), además de 0.21% de nitrógeno total (micro Kjeldhal), 31.3 mg kg^-1 de fósforo disponible (^{Bray y Kurtz, 1945}) y textura areno francosa (Bouyoucos).

Se utilizaron tres fertilizantes orgánicos, que incluyen dos de origen vegetal: cachaza (1 y 2) y pinzote (PIN); y uno de origen animal: estiércol de gallina (EG). La cachaza-1 (CA1, zafra 2007-2008) y cachaza-2 (CA2, zafra 2008-2009) son derivados de la molienda industrial de la caña de azúcar expuesta al ambiente durante 11 y tres meses respectivamente, colectados en el Ingenio Santa Rosalía, Cárdenas, Tabasco, México. La CA1, con mayor exposición al ambiente, presenta mayor mineralización comparado con la CA2; presenta menor relación carbono/nitrógeno y mejores contenidos de nitrógeno total, fósforo disponible, calcio y zinc (^{González-Mancilla et al., 2013}). El PIN es un producto originado de la descomposición natural del raquis central del racimo de banano, colectado en un tiradero a cielo abierto y expuesto al ambiente durante tres años, en la f inca bananera AGRISNA S.P. de R.L., localizada en Cunduacán, Tabasco.

Las características químicas y microbiológicas de los fertilizantes orgánicos fueron descritas por ^{González-Mancilla et al. (2013)}, en un trabajo anterior, encontrándose un mayor porcentaje de carbono orgánico (17.9%) en el EG, evidenciando además un valor alto en N total (3%) y fósforo disponible (1370 mg kg^-1); en la CA 1 encontraron 9.1% de carbono orgánico, 1.2% de nitrógeno total y 1220 mg kg^-1 de fósforo disponible; la CA2 presentó 14.1% de carbono orgánico, 1.1% de nitrógeno total y 850 mg kg^-1 de fósforo disponible; finalmente en el PIN encontraron 14.3% de carbono orgánico, 3.3% de nitrógeno total y 170 mg kg^-1 de fósforo disponible. Las colonias bacterianas Azospirillum, Azotobacter y solubilizadoras de fosfatos fueron de 112, 146 y 138 × 10¹ UFC g^-1 de fertilizante orgánico seco.

Establecimiento del experimento y variables evaluadas

Para la producción de plántulas de Citrange troyer, las semillas se sembraron en charolas de germinación de plástico con 144 cavidades (28 × 11 mm, alto × ancho), llenadas con 15 g del suelo colectado, después de tres meses se logró obtener las plántulas de Citrange troyer y fueron trasplantadas en macetas cuando alcanzaron una altura promedio de 7.7 cm. El experimento se realizó en invernadero durante 11 meses. La temperatura promedio fue de 28±4 °C y la humedad relativa fluctuó de 60 y 95% (T-RhInstrument Datalogger); el riego se realizó cada tercer día con aproximadamente 600 (±200) mL de agua corriente, para reducir lixiviación en las macetas. Los tratamientos fueron distribuidos en un diseño completamente al azar, con seis repeticiones cada uno, en total 84 unidades experimentales. La unidad experimental consistió de una bolsa negra de polietileno 30 × 30 cm (alto × ancho) con 5.6 kg de suelo seco y tamizado en malla de 5 mm de diámetro, una planta de C. troyer, y su respectivo tipo y nivel de fertilizante orgánico.

Se estableció un experimento completamente al azar con 14 tratamientos, utilizando cuatro fertilizantes orgánicos (EG, CA1, CA2 y PIN) suministrados en tres dosis (1, 2 y 3%) de 10, 20 y 30 g por kg de suelo, equivalentes a 20, 40 y 60 Mg ha^-1. En total se tuvieron 12 tratamientos con fertilizantes orgánicos (EG 1%, EG 2%, EG 3%, CA1 1%, CA1 2%, CA1 3%, CA2 1%, CA2 2%, CA2 3%, PIN 1%, PIN 2% y PIN 3%), más dos testigos: un absoluto (TA) y un fertilizado con urea (TF, 120 kg ha^-1), dosis recomendada para suelos plantados con naranja valencia en el estado de Tabasco (^{Pastrana et al., 1995}), distribuido en tres aplicaciones.

Los efectos de los diferentes tratamientos con fertilizantes orgánicos fueron evaluados mediante las propiedades químicas del suelo (pH, MO, N total, C/N y P), en la densidad de bacterias benéficas (Azospirillum, Azotobacter y BSP), en la colonización por hongos micorrízicos arbusculares (HMA) y en el crecimiento de planta (altura, diámetro de tallo y biomasa).

El pH, MO, N total y P disponible en suelos se determinaron con los métodos descritos en el apartado de propiedades químicas de suelos y fertilizantes orgánicos de este artículo. Se cuantificaron unidades formadoras de colonias (UFC) de bacterias promotoras del crecimiento vegetal (BPCV) en suelo rizosférico siguiendo la técnica de diluciones seriadas, utilizando medios de cultivos específicos: Agar rojo congo para Azospirillium (^{Rodríguez, 1982}), Ashby para Azotobacter (^{Subba-Rao, 1982}) y ^{Pikovskaya para las BSP (Pikovskaya, 1948)}. La colonización por HMA fue evaluado en raíces de C. troyer, siguiendo el método de clareo y tinción con azul tripano (^{Phillips y Hayman, 1970}) y el porcentaje de colonización por hifas, arbusculos y vesículas fue estimado por el método de ^{Biermann y Linderman (1981)}.

La altura de planta, el diámetro basal de tallo, la biomasa seca aérea y radical se determinaron a los 11 meses, tiempo que duró el experimento. La altura se determinó con una regla graduada en cm de la base del tallo hasta la yema apical (primordio foliar), el diámetro basal en tallo se midió en la base del tallo con un vernier electrónico. La parte aérea y radical de las plantas, fueron secadas hasta peso constante en un horno (TECSA, Modelo HDP-867) a 70 °C por 72 h, posteriormente se determinó la biomasa seca aérea y radical con una balanza analítica (Sartorius, Modelo Analytic AC 210S, Illinois, EUA). Los datos obtenidos fueron analizados mediante el paquete estadístico SAS para Windows (^{SAS, 2002}), realizando un análisis de varianza (ANDEVA) y prueba de comparación de medias (Tukey, P ≤ 0.05).

Propiedades químicas del suelo

Las características químicas del suelo se vieron mejoradas al agregar los fertilizantes orgánicos (Tukey, P ≤ 0.05) (Cuadro 1). El pH en los tratamientos TA y TF fueron de 6.2 y 5.7, mientras que en los suelos tratados con el EG fluctuaron entre 6.4 y 6.9, entre 6.6‑7.0 en suelos con CA1, entre 6.3-7.1 con CA2 y con pH entre 6.5-6.9 en suelos con PIN. El tratamiento CA2 1% obtuvo mayor incremento de pH (0.9 unidades) comparado con el TA. Esta variable presentó correlación significativa [-0.313(*) y 0.328(*)] con el nitrógeno total y fósforo disponible.

El contenido de CO, se incrementó en la mayoría de los tratamientos con fertilizantes orgánicos, sobresaliendo el tratamiento con EG 1% al presentar 5.6% de CO, siendo 0.7% mayor respecto al TA (4.9%). El contenido de N total varió significativamente entre los tratamientos, siendo mejor el CA2 2% con 0.15% de N total, 2.5 veces mejor que el TA (0.06%). Los tratamientos con 1 y 2% de PIN permitieron mayor relación C/N (124.8 y 126.9), 1.5 veces mejor que el TA (81.7). El mayor contenido de P disponible en suelo fue encontrado en el suelo con EG 2% (127.9 mg kg^-1), representando 11 veces más de P disponible comparado al TA (11 mg kg^-1). El N total presentó correlación significativa [-0.319(*) y -0.369(*)] con Azospirillum y con la colonización micorrízica; en cambio el P disponible se correlacionó de forma significativa [0.356(*)] con Azotobacter y altamente significativa [-0.452(**)] con la colonización micorrízica; los incrementos en P y N total posiblemente están relacionados con el aporte de estos nutrientes por parte de los fertilizantes orgánicos.

Diversos autores han estudiado los beneficios que proporcionan los fertilizantes orgánicos; al aplicar estiércol de pollo en suelos, se ha reportado incrementos de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio, los cuales inciden en el crecimiento y desarrollo de los cultivos, la mayoría de los autores atribuyen este efecto al N y C orgánico que resulta al incorporar este fertilizante (^{Ahmad et al., 2009}; ^{Moeskops et al., 2010}); los residuos animales pueden incrementar hasta 0.14% del CO en suelo (Moeskops et al., 2010), pero en este trabajo el incremento fue de 0.7% con el EG 1%. La cachaza, también ha sido utilizado como fertilizante y se han reportado mejora en las propiedades químicas del suelo (^{González-Mancilla et al., 20113}; ^{Romero-Yam et al., 2015}; ^{Estrada-Bonilla et al., 2017}; ^{Shehzadi et al., 2017}); en este trabajo se incrementó 2.5 veces más el N total comparado con el testigo absoluto, siendo mejor que lo reportado por ^{Rivera-Cruz et al. (2010)}, al encontrar incrementos de 1.1 veces más en N total bajo el mismo fertilizante y la misma dosis.

Densidad de BPCV y colonización por HMA en Citrange troyer

La densidad de BPCV en suelo rizosférico de Citrange troyer fue diferente en cada uno de los tratamientos evaluados (Tukey, P ≤ 0.05) (Cuadro 2). La fertilización con CA1 1%, promovió mayor densidad de bacterias Azospirillum con 935 × 10⁴ UFC g s^-1, 2.5 veces mejor que el TA (368 × 10⁴ UFC g s^-1), EG 1% presentó mayor población de Azotobacter (124 × 10⁴ UFC g s^-1) y BSP (514 × 10⁴ UFC g s^-1), siendo 413 y 4.4 veces mayor respecto a lo obtenido en el TA. El TF promovió menor densidad de las BPCV Azospirillum y BSP comparado con el TA.

La densidad de Azospirillum fue más baja (10³ UFC g^-1 s.s.) en naranjo agrio cultivado con CA1 1% (^{Rivera-Cruz et al., 2010}), sin embargo, los resultados de este trabajo coinciden con ^{González-Mancilla et al. (2013)}, al reportar poblaciones altas de Azospirillum (118 × 10⁴ UFC g^-1 s.s.) en rizósfera de Citrange troyer bajo el mismo fertilizante, pero en condiciones de vivero. Los efectos positivos de la gallinaza en la densidad de Azotobacter y BSP han sido reportados en otros estudios, por ejemplo, ^{Wu et al. (2005)}, encontraron incrementos de 1.1 veces en BSP; ^{Rivera-Cruz et al. (2010)}, obtuvieron incrementos de 15 veces más en Azotobacter al incorporar la gallinaza 1% a un suelo cultivado con naranjo agrio; finalmente ^{Romero-Yam et al. (2015)}, demostraron que la gallinaza suministrada con la cachaza induce mayor población de bacterias totales, atribuyendo este efecto al nitrógeno y CO concentrado en la gallinaza. En este trabajo Azotobacter y BSP tuvieron correlación altamente significativa [0.636(**) y 0.536(**)] con el contenido de CO, lo que indica su influencia en la densidad de estas colonias bacterianas.

Los efectos de los fertilizantes orgánicos, sobre la colonización por HMA, fueron significativos (Cuadro 2). El mayor porcentaje de colonización por hifas (93%), arbusculos (69%) y vesículas (51%) fue localizado en el tratamiento con CA1 2%, siendo 1.3, 1.4 y 2.4 veces mejor comparado con la colonización micorrízica en el TA. Los tres tratamientos con EG no lograron incrementar la colonización micorrízica respecto al TA, posiblemente, se debe al alto contenido de fósforo encontrado en este fertilizante orgánico (1370 mg kg^‑1), y es reafirmado por ^{Douds et al. (1997)}, al atribuir que el impacto negativo en los HMA se debe al alto contenido de fósforo en el estiércol de pollo.

Existen diversas investigaciones sobre el efecto de los sustratos orgánicos en la diversidad y colonización por HMA; algunos de ellos, han concluido que los fertilizantes orgánicos no siempre van a mejorar la colonización, la efectividad y la diversidad micorrízica (^{Focchi et al., 2004}; ^{Gosling et al., 2006}) debido a la cantidad de nutrientes que estos incorporan, principalmente de nitrógeno y fósforo; en esta investigación la colonización micorrízica presentó correlación significativa [-0.369(**)] con N total y altamente significativa [-0.452(**)] con el P disponible.

Crecimiento de Citrange troyer

El crecimiento de Citrange troyer (altura, diámetro de tallo y biomasa seca), se mejoró en ocho de los doce tratamientos orgánicos (Figuras 1 y 2). La CA1 2% permitió mayor altura (98 cm), seguido de CA1 3% (96 cm) evaluados a los 11 meses después del trasplante, valores que representan 1.5 veces más respecto a la altura obtenida en el TA (64 cm) y 2 veces más que el TF (47 cm) (Figura 1).

Figura 1: Valores medios de los tratamientos evaluados sobre la altura y diámetro basal de tallo del portainjerto Citrange troyer, 11 meses después del trasplante. Letras sobre las barras indican diferencias estadísticas significativas (Tukey, P ≤ 0.05). n = 6. ± Error estándar. 

Figure 1: Average values of the treatments evaluated on the height and basal stem diameter in the Citrange troyer rootstock, 11 months after the transplants. Letters on the bars indicate significant statistical differences (Tukey’s, P ≤ 0.05). n = 6. ± Standard error.  

Figura 2: Valores medios de los tratamientos evaluados sobre la producción de biomasa seca en el portainjerto Citrange troyer, 11 meses después del trasplante. Letras sobre las barras indican diferencias estadísticas significativas (Tukey, P ≤ 0.05). n= 6. ± Error estándar. 

Figure 2: Average values of the treatments evaluated on the dry biomass production in the Citrange troyer rootstock, 11 months after the transplants. Letters on the bars indicate significant statistical differences (Tukey’s, P ≤ 0.05). n = 6. ± Standard error. 

El diámetro de tallo (10.3 mm) y la acumulación de biomasa seca aérea (13.2 g) fueron mejores en las plantas tratadas con la CA1 a dosis 2 y 3%, estos representan incrementos de 1 y 2 veces mejor que el TA, quien permitió en promedio 6.3 mm en diámetro basal de tallo y 6.6 g en biomasa seca aérea, respectivamente. La mayor acumulación de biomasa seca radical (13.4 g) en las plantas Citrange troyer fue obtenida al aplicar la CA2 1%, siendo dos veces mejor la acumulación de biomasa seca respecto al TA (13.2 g) y tres veces mejor que el TF (8.2 g) (Figura 2).

En este estudio se observó mejor crecimiento al fertilizar con la CA1 2%, pero en condiciones de vivero fue mejor el EG 2% (^{González-Mancilla et al., 2013}). La diferencia entre la producción de portainjertos en invernadero y en vivero, radica en que en invernadero se cultivan bajo un ambiente controlado; en este estudio se controlaron factores como las lluvias, temperaturas e incidencia de plagas y malezas, no así para los lixiviados en las bolsas de crecimiento, los cuales no fueron controlados.

Diversos estudios han demostrado que los cultivos manifiestan una respuesta positiva en el crecimiento con la aplicación de fertilizantes orgánicos (^{Lee, 2010}; ^{Baldi et al., 2010}; ^{Puerta et al., 2012}; ^{González-Mancilla et al., 2013}; ^{Shehzadi et al., 2017}), sin embargo, en este trabajo, las plantas fertilizadas con estiércol de gallina y pinzote en sus dosis 2 y 3%, afectaron el crecimiento de Citrange troyer debido al exceso de N incorporado con estos fertilizantes. Los efectos positivos de los fertilizantes orgánicos se deben a que estos aportan casi todos los nutrimentos que las plantas necesitan mediante la mineralización gradual a la que están sometidos (^{Bouajila y Sanaa, 2011}), además de que modifican la abundancia y diversidad microbiana (^{Aparna et al., 2014}).

Los cítricos han sido cultivados en suelos con fertilizantes orgánicos y se han encontrado efectos positivos en el crecimiento; por ejemplo, vermicompostas con estiércol de bovino más residuos citrícolas aplicadas en tangerinas injertadas sobre naranjo agrio (^{Sorrenti et al., 2008}), residuos de maíz más estiércol de borrego en cultivos de mandarina injertados sobre Citrange carrizo (^{Martínez-Alcántara et al., 2016}) y gallinaza en cultivos de mandarina (^{Gamal y Ragab, 2003}), incrementan altura, número de hojas y ramas, área foliar, producción de biomasa seca, diámetro de tallo y contenidos nutrimentales tanto en hojas como en tallo, comparadas con plantas sin fertilización orgánica y en algunos casos comparadas con plantas sometidas a fertilización química.