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Introducción
El nogal pecanero (Carya illinoinensis (Wangeh) K. Koch) es una especie frutícola de alta rentabilidad, por lo que anualmente se incrementa la superficie dedicada a su cultivo; no obstante, a nivel nacional se obtiene un rendimiento promedio de sólo 1.5 t ha-1 (SIAP- SAGARPA, 2014) debido, entre otros aspectos, a las deficiencias y desbalances nutrimentales lo que encarece su manejo, dado el incremento del precio de los fertilizantes. Esto brinda una oportunidad de hacer un uso más racional de los fertilizantes y una transición hacia una fruticultura sustentable que permita un mejor balance nutricional del nogal; para ello, se requiere de un manejo adecuado de la nutrición, pues es una parte importante del proceso de producción que promueve una cosecha de excelente calidad (Sánchez et al., 2009).
Ante esta situación, es imprescindible contar con un programa nutricional que permita incrementar la producción, mejorar la calidad de la nuez, disminuir el índice de alternancia y contribuir a la conservación de los recursos naturales. Una alternativa para disminuir la aplicación de fertilizantes inorgánicos es el uso de composta, humus de lombriz, lixiviado de lombriz y microorganismos potenciadores de la fertilidad del suelo como las micorrizas, entre otros.
El agua y la fertilización nitrogenada son considerados factores limitantes del nogal, con repercusiones ecológicas, económicas y sociales. Una alternativa potencial es la sustentabilidad del suelo a través del manejo de su fertilidad basado en aporte de materia orgánica y la disminución de la fertilización nitrogenada, aspectos muy importantes ante la presencia de sequías recurrentes. De ahí la importancia de aumentar la capacidad de retención de humedad y su disponibilidad a través del incremento en el contenido de materia orgánica.
La aplicación de enmiendas orgánicas mejora las propiedades físicas, la actividad biológica, la fertilidad de los suelos y la nutrición de los cultivos (Zaragoza-Lira et al., 2011); además, el uso continuo de micorrizas aumenta la superficie de exploración del sistema radical del nogal, por lo que la absorción de agua, nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, zinc y cobre es mayor (González-Chávez et al., 2009).
En la mayoría de los suelos el contenido de materia orgánica es bajo pero sus efectos en la función del suelo son importantes (Brady y Weil, 2008), ya que influye en algunas propiedades físicas (Castellanos et al., 2000), químicas y biológicas, especialmente en el horizonte superficial. Asimismo, se relaciona con la capacidad de intercambio catiónico del suelo y la retención del agua. Ciertos componentes de la materia orgánica son responsables de la formación y estabilización de los agregados del suelo (Whalen y Chang, 2002), también aporta nutrientes y actúa como un almacén de lenta liberación especialmente para N (Castellanos et al., 2000; Herrera y Lindemann, 2001). Además, proporciona energía y componentes estructurales para la mayoría de los microorganismos del suelo y determina la calidad del mismo (Zaragoza-Lira et al., 2011). No es práctico tratar de mantener altos niveles de materia orgánica que aquellos que se recomiendan en los mecanismos de control del suelo, planta y clima; por ejemplo, 1.5% de materia orgánica podría ser un nivel excelente para suelos arenosos en climas cálidos (Brady y Weil, 2008); aunque Castellanos et al. (2000) señalan un nivel de 1.00 a 1.25% de materia orgánica en zonas desérticas.
Por su parte, el hongo micorrízico provee una mayor superficie radical para la absorción de agua y nutrimentos como N, P, K, Ca, Mg, Cu, Mn y Zn (Brison, 1992); también transportan compuestos carbonados de la planta al suelo y tienen efectos penetrantes en la forma y función de las plantas, así como en la composición de la microbiota del suelo (Bethlenfalvay y Barea 1994). Además, reducen e incluso suprimen los daños causados por ataques de patógenos (Schenck, 1982) a través de la mejora en la nutrición de la planta, competencia por lugares de colonización, infección, competencia por fotosintatos, cambios morfológicos y anatómicos en el sistema radical y activación de los mecanismos de defensa (Linderman, 1988; Caron, 1989) asociados con un incremento de la capacidad antioxidante (Hao et al., 2005; Nahiyan y Matsubara, 2012).
Se conocen dos tipos de micorrizas: ectomicorriza y micorriza arbuscular, la primera es la que se forma en nogal pecanero (Tarango et al., 2004) aunque esta última es la más difundida en la naturaleza (Ferrol et al., 2004) y se caracterizan por producir hifas, vesículas y arbúsculos en el parénquima radical. El género Gigaspora no produce vesículas en el interior de la raíz y Glomus puede formarlas dentro o fuera de la raíz (Carling y Brown 1982). Muñoz-Márquez et al. (2009) encontraron en huertos de nogal hongos ectomicorrízicos del género Pisolithus sp., mientras que los géneros de los hongos micorrízicos fueron Glomus y Gigaspora, asociados con buena aireación, buen drenaje y presencia de cobertera natural.
Es posible lograr una mayor eficiencia en el uso de nitrógeno aplicándolo de manera fraccionada durante la estación anual, en las etapas críticas de desarrollo del árbol y del fruto, a fin de satisfacer necesidades actuales y futuras de la planta. De esta manera el efecto residual puede trasecender la estación actual y manifestarse consistentemente en mayor producción, ya que la eficiencia implica que los nutrientes deben aplicarse acorde con el proceso fisiológico en el que se demandan, de lo contrario puede ocurrir una “carencia transitoria”, aunque el abastecimiento en general sea normal. Además, aplicaciones oportunas de nitrógeno basadas en la dinámica de este elemento en el suelo y en su demanda pueden desempeñar un papel crucial en el uso eficiente del fertilizante nitrogenado. Con base a lo anterior, la investigación pretende disminuir la aplicación de nitrógeno inorgánico al suelo, mediante la adición de enmiendas orgánicas y microorganismos potenciadores de la fertilidad del suelo, sin afectar producción y calidad.
Materiales y Métodos
Manejo del cultivo y diseño experimental
El estudio se realizó en el municipio de Aldama, Chihuahua. México, durante los ciclos 2010- 2012 en el huerto “Los Laureles” en árboles ‘Western Schley’ plantados en 1982 y distribuidos en tresbolillo a 14 X 14 m. La huerta en estudio está ubicada al este del estado de Chihuahua, a 28° 50’ de latitud y 105° 53’ de longitud de y a una altitud de 1,262 m.s.n.m. (Álvarez, 1988). El clima de la región es seco, subtipo seco semi-cálido con lluvias en verano. La temperatura media anual que caracteriza a este clima es mayor de 18.0oC; la temperatura media del mes más frío es inferior a dicho valor, por lo que se considera como invierno fresco, la temperatura media mensual menor se presenta en diciembre y enero con 9.0oC. Su régimen de lluvias es de verano, con un porcentaje de lluvia invernal menor a 5.0 mm y la precipitación total anual varía entre 300 y 400 mm; el mes más húmedo es julio con 81.3 mm y el más seco marzo con 3.6 mm. El tipo de suelo que predomina en el municipio es el Xerosol, éste es un suelo con horizontes A (0-10 cm) ócrico desarrollado y régimen de humedad arídico, por ubicarse en clima seco, contienen más de 1% de materia orgánica y por su contenido de nutrientes, son considerados de buena fertilidad (INEGI, 2015).
La producción promedio de la huerta en estudio con fertilización nitrogenada durante las temporadas del 2005 al 2011, fue 2.65 t ha-1. El riego se aplicó por inundación cada 15 días durante el periodo comprendido de febrero a septiembre, con una lámina de 12 cm. Las propiedades físicas y químicas del suelo del suelo estudiado se muestran en el Cuadro 1.
CE= conductividad eléctrica, MO= materia orgánica
Cuadro 1. Características químicas y físicas del suelo de la huerta nogalera en estudio.
Se utilizó un diseño experimental bajo una estructura Taguchi L16 para cuatro factores y cuatro niveles para cada factor en estudio, con los que se generaron 16 tratamientos con tres repeticiones, cada repetición consistió de un árbol, con 48 árboles en total (Cuadro 2).
aEstandarizado a 16 pulgadas de diámetro de tronco, equivalentes a 0, 7, 14 y 21 kg·ha-1. Media simple, promedio del valor máximo y mínimo para cada factor
Cuadro 2. Factores y niveles de aplicación estructura Taguchi L16.
El nitrógeno se distribuyó en siete aplicaciones según las siguientes concentraciones con respecto al total:
Pre-brotación (10 de marzo), 12.5%;
Inicio de amarre de fruto (11 de abril), 25%;
Crecimiento de fruto (28 de mayo), 12.5%;
Estado acuoso (7 de julio), 12.5%;
Estado lechoso (6 de agosto), 12.5%;
Maduración (13 de septiembre), 12.5%;
Recarga en postcosecha (16 de diciembre), 12.5%,
Se utilizó sulfato de amonio ultrasoluble PeñolesMR como fuente nitrogenada (N 20% mínimo, S 23% mínimo, K2O 0.60% máximo, elementos menores 0.19 ppm máximo). La composta (composición en porcentaje: Nt 1.75, P 0.59, K 2.75, Ca 1.13, Mg 0.82, Na 0.0014; en ppm: NO3 84.4, Cu 40.5, Fe 1036.0, Mn 515.0, Zn 107.0; % humedad 28.7, pH 8.74) se aplicó a mediados de marzo. El humus de lombriz (OptiHumus MR, composición en porcentaje: Nt 1.15, P 0.40, K 1.08, Ca 1.62, Mg 0.96, materia orgánica 46.0; en ppm: Cu 41.5, Fe 778.0, Mn 570.0, Zn 104.0, pH CaCl2 8.14, C.E. 7.0 dS m-1), se suministró a mediados de mayo.
La composta y el humus de lombriz se aplicaron al voleo, mientras que la micorriza (Sehumic- VamMR, Acaulospora scobiculata, Gigaspora margarita, Glomus fasciculatum, G. constrictum, G. tortuosum, G. geosporum con 20,000 esporas viables kg-1) se distribuyó en cuatro orificios de 10-15 cm de profundidad alrededor del área de goteo del árbol, aproximadamente, concordando con los puntos cardinales. Esta última fue aplicada a mediados de mayo.
Los tratamientos de fertilización química y orgánica fueron aplicados cada año de estudio.
Variables de respuesta
Fertilidad del suelo. Se tomaron muestras de suelo al inicio y al final del estudio, a una profundidad de 30 cm con un peso promedio de 2.5 kg por cada repetición, a las cuales se les determinaron contenido de materia orgánica (Walkley y Black), contenido de nitratos (Brucina y colorimetría) y fósforo (Olsen).
Rendimiento y calidad de la nuez
Producción. Para la cosecha, se vibraron los árboles, se recolectó la nuez, se pesó por cada árbol (kg) y se extrapoló a producción por hectárea (t).
Número de nueces por kilogramo. Se contaron el número de nueces de una muestra de 300 g y se extrapoló a un kilogramo.
Porcentaje de nuez comestible. Para la determinación del contenido de almendra comestible se seleccionó una muestra de 300 g por repetición; posteriormente, se separó la cáscara de la parte comestible, se pesaron por separado y se determinó el porcentaje de nuez comestible. Las tres variables anteriores se obtuvieron considerando la Norma Mexicana NMX-FF-084- SCFI-2009.
Análisis estadístico
Dada la naturaleza factorial de la estructura Taguchi empleada, se realizó un análisis de superficie de respuesta cuadrática completa, ajustando la superficie para determinar los niveles de los factores para óptima respuesta (SAS, 1989). Esta técnica se emplea cuando cada factor es estudiado en al menos tres o más niveles, se estima una superficie de respuesta cuadrática por regresión con el método de mínimos cuadrados.
Resultados y Discusión
En el Cuadro 3 se observa que la producción promedio obtenida es de 2.68 t ha-1 en los tres años de evaluación. Dicho valor es similar a la producción promedio (2.65 t ha-1) con fertilización nitrogenada durante 2005 al 2011; donde la mayor producción y rentabilidad se obtuvo con 320 kg N ha-1, con un promedio de 3.2 t ha-1, una relación beneficio costo residual de $3.43 y una rentabilidad residual de $42.23 (Soto et al., 2014). Aunque en este estudio no fue posible producir 3.2 t ha-1, el rendimiento más alto (2.9 t ha-1) se obtuvo al aplicar sólo 27 kg ha-1 de nitrógeno, 4.6 t ha-1 de composta, 3.4 t ha-1 de humus de lombriz y 10 kg ha-1 de micorrizas. De acuerdo a estos resultados se confirma que es posible disminuir el aporte de N complementando con composta, humus de lombriz y micorrizas. No obstante, esto representa un costo adicional, con respecto al uso exclusivo de N (1.5 t de sulfato de amonio ha-1 representan alrededor de $ 7,200.0; además, se incluyen costos de la composta $ 3,220.00, humus de lombriz $ 6,800.00 y micorrizas $ 3,000.00); es decir, se tendría un costo adicional con respecto a la aplicación de nitrógeno, de $ 5,820.00 lo que representa 80% más.
1Análisis de cordillera (Ridge), incluye aquellos valores que se consideran óptimos para esa variable de acuerdo a estudios de años anteriores. μ Media general, C.V. Coeficiente de variación, R2 Coeficiente de determinación.
2probabilidad de F: Pr ≥ 0.05 No significativo, Significativo 0.05 ≤ Pr ≤ 0.01, altamente significativo Pr ≤ 0.01.
3Respuesta (Pr > │t│) significativa lineal (L), cuadrática (C); 4Productos significativos de ese nutriente con el resto.
Cuadro 3 Superficie de respuesta máxima1 para producción de nuez. Promedio 2010 - 2012.
Sin embargo, la aplicación de enmiendas orgánicas incluye, además de nitrógeno (alrededor de 10 kg de N t-1 de composta con una mineralización alrededor del 50%), 3.5 kg de fósforo, 13 kg de potasio, 10 kg de calcio, 7 kg de magnesio, 30 g de cobre, 800 g de fierro, 350 g de manganeso y 150 g de zinc en promedio por tonelada de composta, más una cantidad similar del humus de lombriz. Adicionalmente, permite la disponibilidad de reguladores de crecimiento, energía para microorganismos y nutrientes para la fase inicial de colonización de las micorrizas, tales como N y P (Muñoz-Márquez et al., 2009). En esta perspectiva el balance podría facilitar la transición hacia el uso de enmiendas y microorganismos; además, brinda beneficios sobre los agregados del suelo, mayor capacidad de retención de humedad e incremento de los microorganismos benéficos (Hernández-Flores et al., 2013).
En distintas regiones del estado de Chihuahua el rendimiento comercial fluctúa entre 1.44 a 2.36 t ha-1 y el nivel de referencia para alta productividad es de 2.3 t ha-1 año-1 (Tarango, 2007), el rendimiento promedio obtenido en este estudio, superó esos valores, por lo que resulta factible la aplicación de nitrógeno y enmiendas orgánicas.
Respecto al número de nueces por kilogramo se obtuvo un promedio de 163 nueces, que corresponden a una clasificación de la nuez por tamaño “grande” según la Norma Mexicana NMX-FF-084-SCFI-2009 (Cuadro 4).
1Análisis de cordillera (Ridge), incluye aquellos valores que se consideran óptimos para esa variable de acuerdo a estudios de años anteriores. μ Media general, C.V. Coeficiente de variación, R2 Coeficiente de determinación.
2probabilidad de F: Pr ≥ 0.05 No significativo, Significativo 0.05 ≤ Pr ≤ 0.01, altamente significativo Pr ≤ 0.01.
3Respuesta (Pr > │t│) significativa lineal (L), cuadrática (C); 4Productos significativos de ese nutriente con el resto.
Cuadro 4 Superficie de respuesta mínima1 para número de nueces por kilogramo. Promedio 2010 - 2012.
Los resultados obtenidos muestran que a medida que aumenta el tamaño de la nuez se requieren mayores cantidades nitrógeno (228 kg ha-1 N) que aquellas para producción, pero una menor cantidad de composta. Respecto al humus de lombriz y micorrizas, las cantidades son prácticamente iguales.
Una ventaja de la fertilización fraccionada (en la que se incluye el uso de enmiendas orgánicas) es que se puede considerar las etapas críticas de desarrollo del árbol y de la nuez; también, a través del monitoreo se puede ajustar para contrarrestar la intensidad de la alternancia, así como mejorar la calidad de la nuez que es afectada por este tipo de comportamiento. Esto adquiere mayor relevancia si se desea alcanzar un rendimiento de 5 t ha-1 sin afectar calidad.
El uso de enmiendas orgánicas pudieran reducir alrededor del 50-75% de los costos económicos comparados con la fertilización mineral de N (Rabie y Al-Humiany, 2004) y hasta 32% la fertilización de fósforo (Treseder, 2004).
En esta perspectiva, también se debe priorizar mejorar el porcentaje de nuez comestible pues se requiere un aporte adicional de N de 305 kg ha-1, cantidad muy cercana (320 kg N ha-1) a aquella encontrada por Soto et al. (2014), en el mejor año del período estudiado con nitrógeno (2005-2010, año 2009), con mayor tamaño de nuez (127 nueces kg-1), mayor porcentaje de almendra (61%) y un rendimiento de 3.3 t ha-1 superior 75% al control (Cuadro 5).
1Análisis de cordillera (Ridge), incluye aquellos valores que se consideran óptimos para esa variable de acuerdo a estudios de años anteriores. μ Media general, C.V. Coeficiente de variación, R2 Coeficiente de determinación.
2probabilidad de F: Pr ≥ 0.05 No significativo, Significativo 0.05 ≤ Pr ≤ 0.01, altamente significativo Pr ≤ 0.01.
3Respuesta (Pr > │t│) significativa lineal (L), cuadrática (C); 4Productos significativos de ese nutriente con el resto.
Cuadro 5 Superficie de respuesta máxima1 para porcentaje de nuez comestible. Promedio 2010 - 2012.
La producción óptima de nuez está correlacionada directamente con la disponibilidad de agua en el suelo (Sparks, 2005), por lo que una mejor condición hídrica del árbol está relacionada con una mejor condición de humedad del suelo. Cuando la disponibilidad de agua en el suelo es alta y su fluctuación es baja, principalmente durante el llenado de la almendra, la condición hídrica del fruto es favorable lo que permite un mejor llenado de almendra y se estimula la apertura del ruezno (Godoy et al., 2005). En un estudio realizado por Sió y Boixadera (1995) encontraron diferentes contenidos de nitratos en el agua de los pozos que variaron desde 12 hasta 243 ppm. Para una lámina de riego de 5000 m3 ha-1 año-1 de agua con 62 ppm de NO3 - las aportaciones de nitrógeno serían de 70 Kg ha-1 año-1. Las aportaciones naturales de nutrientes por el agua de riego deben ser especialmente tomadas en consideración en el caso del fertirriego, donde la absorción por las raíces es más eficiente que en sistemas tradicionales de riego y fertilización (Cadahia, 2005).
Lo anterior, puede ser respaldado al tomar en cuenta los resultados de este estudio sobre el contenido de materia orgánica (MO) (Cuadro 6) y contenido de nitratos del suelo (Cuadro 7).
1Análisis de cordillera (Ridge), incluye aquellos valores que se consideran óptimos para esa variable de acuerdo a estudios de años anteriores. μ Media general, C.V. Coeficiente de variación, R2 Coeficiente de determinación.
2probabilidad de F: Pr ≥ 0.05 No significativo, Significativo 0.05 ≤ Pr ≤ 0.01, altamente significativo Pr ≤ 0.01.
3Respuesta (Pr > │t│) significativa lineal (L), cuadrática (C); 4Productos significativos de ese nutriente con el resto.
Cuadro 6 Superficie de respuesta máxima1 para contenido de materia orgánica (MO) de suelo. Promedio 2010 - 2012.
1Análisis de cordillera (Ridge), incluye aquellos valores que se consideran óptimos para esa variable de acuerdo a estudios de años anteriores. μ Media general, C.V. Coeficiente de variación, R2 Coeficiente de determinación.
2probabi a lidad de F: Pr ≥ 0.05 No significativo, Significativo 0.05 ≤ Pr ≤ 0.01, altamente significativo Pr ≤ 0.01.
3Respuesta (Pr > │t│) significativa lineal (L), cuadrática (C); 4Productos significativos de ese nutriente con el resto.
Cuadro 7 Superficie de respuesta máxima1 para contenido de nitratos (NO3) de suelo. Promedio 2010 - 2012.
En el primer caso, para alcanzar 1.06 % de MO se requieren 182 kg ha-1 de N, 7 t ha-1 de composta, 1.7 t ha-1 de humus de lombriz y 18 kg de micorrizas. Es importante mencionar que el contenido promedio de MO durante el período fue de 0.61%.
A pesar de que un nivel de 80 a 100 ppm de nitratos pueden ser deseables al inicio del ciclo vegetativo, para mantener el nivel adecuado durante toda la estación de desarrollo, se requerirá una reserva suficiente para soportar la demanda de microorganismos para la mineralización de materia orgánica, cubrir las necesidades propias de la planta y obtener una alta productividad y calidad. Para cumplir con lo anterior se requieren 318 kg de nitrógeno con 5 t ha-1 de composta, 2.5 t ha-1 de humus de lombriz y 8 kg de micorrizas.
Conclusiones
Se logró obtener una producción de 2.9 t ha-1 aplicando solamente 27 kg de N ha-1; sin embargo, ese nivel no permitió lograr una buena calidad de la nuez y alcanzar un contenido adecuado de materia orgánica y nitratos en suelo.
El nitrógeno por sí solo no pudo incrementar la fertilidad del suelo y mejorar la calidad de la nuez, por lo que fue necesario adicionar enmiendas orgánicas y micorrizas.
Para obtener un rendimiento de 2.9 t ha-1 con una calidad de 153 nueces kg-1 y 59.4% de porcentaje de nuez comestible, 1.06% de materia orgánica y 181 ppm de nitratos en suelo se requirieron 305 kg de N, 6600 kg de composta, 3500 kg de humus de lombriz y 18 g de micorrizas por pulg-1 de tronco; esta última fue consistente para incrementar porcentaje de nuez comestible y contenido de materia orgánica.
Finalmente, vale la pena resaltar que este tipo de enmiendas orgánicas tendrían un costo adicional con respecto a la aplicación de nitrógeno de $ 5,820.00 pesos por hectárea, lo que representa un incremento de 80%.
