Notas de investigación

 

Relaciones amonio/nitrato en soluciones nutritivas ácidas y alcalinas para arándano*

 

Ammonium/nitrate ratios in acid and alkaline solutions nutritious blueberry

 

María Natividad Crisóstomo Crisóstomo¹, Ofelia Adriana Hernández Rodríguez^1§, José López Medina², Carlos Manjarrez-Domínguez¹ y Alfredo Pinedo-Alvárez¹

 

¹ Facultad de Ciencias Agrotecnológicas Universidad Autónoma de Chihuahua. Escorza Núm. 900, Col. Centro. C. P. 31000. Chihuahua, Chihuahua, México. A. P. 24. Tel. 614 439 18 44. (carlosmd23@hotmail.com; aapinedo@gmail.com). §Autor de correspondencia: aernande@uach.mx.

² Facultad de Agrobiología Presidente Juárez. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Avenida Francisco J. Mujica S/N Ciudad Universitaria. C. P. 58030. Morelia, Michoacán. Tel. (+52) (443) 32 23 500.

 

* Recibido: septiembre de 2013
Aceptado: febrero de 2014

 

Resumen

El objetivo de este estudio fue evaluar el crecimiento del arándano (Vaccinium sp.) cv. Biloxi, durante la fase vegetativa, con la aplicación de relaciones de NH⁺₄/NO3 en soluciones nutritivas de Steiner ácidas y alcalinas a través de las variables: altura de la planta, longitud de brotes y la concentración nutrimental en tejido foliar. El experimento se condujo bajo un diseño en bloques completamente al azar con diez tratamientos y doce repeticiones; los análisis de varianza de las variables estudiadas se realizaron con el Proc GLM del SAS versión 8.2; para la comparación de medias se utilizó la prueba de Tukey (p< 0.05). Las plantas mostraron un mayor crecimiento cuando la relación NH⁺₄/ NO^-₃fue 0/100 y pH de 5, en tanto que una relación NH⁺₄/NO^-₃ de 5 0/5 0 favoreció tanto la longitud como el tamaño de hojas solamente durante la semana1, sin mostrar significancia en las etapas posteriores. Respecto a las concentraciones nutrimentales en el tejido foliar, una relación NH⁺₄/NO^-₃de 100/0 y pH 5 favoreció un mayor contenido de Ca y Mg (2.02 y 0.21%, respectivamente), así como de Mn y Zn (300 y 9.75 mg L^-1, respectivamente); pero en el caso de K, el mayor contenido foliar de este elemento (4.97%) fue para las plantas con una relación NNH⁺₄/NO^-₃ de 0/100 y pH 6. Éstos resultados sugieren que el arándano cv. Biloxi es capaz de tomar N tanto en forma de NH⁺₄ como de NO^-₃ durante la fase vegetativa.

Palabras clave: Steiner, pH, relación amonio/nitrato, solución nutritiva.

 

Abstract

The aim ofthis study was to evaluate the growth of cranberry (Vaccinium sp.) Cv. Biloxi during the vegetative phase, application of NH⁺₄ ratios /NO^-₃ in nutrient solutions of acid and alkaline Steiner through the variables: plant height, shoot length and nutrient concentration in leaf tissue. The experiment was conducted under a design in randomized complete block with ten treatments and twelve repetitions, the analysis of variance of the variables were performed using the Proc GLM of SAS version 8.2, for the mean comparison test Tukey (p< 0.05). Plants showed increased growth when the NH⁺₄/NO^-₃ratio was 0/100 and pH of 5, while a ratio NH⁺₄/NO^-₃ 50/50 favored the length and the size of sheets only during week1 without showing significant in the later stages. Regarding the nutrient concentrations in the leaf tissue, a ratio NH⁺₄/NO^-₃ 100/0 and pH 5 favored a higher content of Ca and Mg (2.02 and 0.21%, respectively) as well as Mn and Zn (300 and 9.75 mg L^-1, respectively), but in the case of K, the higher leaf content of this element (4.97%) was for plants with a NH⁺₄/NO^-₃ ratio of 0/100 and pH 6. These results suggest that cranberry cv. Biloxi is capable of taking both N as NH4⁺ and NO3^- during the vegetative phase.

Keywords: Steiner, pH, ammonium/nitrate ratio, nutrient solution.

 

 

El arándano o blueberry (Vaccinium sp.) es una frutilla que en los últimos años ha tomado gran relevancia en varios países, incluido México. Debido a su valor nutricional, es considerado un alimento libre de sodio, grasas y colesterol, con bajo contenido de calorías y rico en fibras y vitamina C. Contiene además antocianinas, responsables del color de los frutos, las cuales intervienen en el metabolismo celular humano disminuyendo el cáncer, el envejecimiento, problemas cardiacos y la enfermedad de Alzheimer entre otras (Neto, 2007; Russell et al, 2007).

Los arándanos son originarios de suelos ácidos, donde absorben el nitrógeno (N) como amonio (NH⁺₄) característico de estos suelos como la forma predominante de N (Korcak, 1988). Varios estudios han indicado que la concentración foliar de N puede aumentar el crecimiento de arándano alto (V. corymbosum L.) y Lowbush (V. angustifolium Ait) cuando se fertiliza con NH⁺₄ en lugar de NO^-₃ (Townsend, 1970). Por otro lado, se ha mencionado que las diferencias en el crecimiento vegetativo no son debidas a la fuente de N sino al pH de la solución (Peterson et al., 1988; Takamizo y Sugiyama 1991).

Rosen etal. (1990) al utilizar tres formas de N (NH⁺₄, NH₄NO₃, y NO^-₃) y dos niveles de pH (4.5 y 6.5) en hidroponía, encontraron en arándano medio-alto (V. corymbosum L. x V. angustifolium Ait.) que el crecimiento vegetativo y el contenido total de materia seca fueron mayores a pH de 4.5 independientemente de la forma de N empleada. En otro caso similar, el crecimiento vegetativo fue significativamente mayor en plantas fertilizadas con N en forma de NH⁺₄ que con NO^-₃. Sin embargo, Sugiyama y Hanawa (1992) observaron una interacción entre las fuentes de N y el pH en la respuesta de crecimiento del arándano "Tifblue" ojo de conejo.

El contenido de materia seca fue mayor en plantas fertilizadas con NH⁺₄ frente a las de NO^-₃ a pH 3 y 4; sin embargo, no hubo diferencias en crecimiento entre las fuentes de N a pH 5. Por otro lado, Hammett y Ballinger (1972) observaron que el arándano alto del norte creció de manera similar con N en forma tanto de NH⁺₄ como de NO^-₃ cuando el pH de la solución nutritiva fue menor de 6.2. Sin embargo, Hayden, (2001) encontró que los arándanos requieren un pH de suelo de alrededor de 4.5 a 5, ya que suelos básicos pueden ocasionar deficiencias en nutrientes, en especial de fierro, con el consiguiente efecto negativo sobre la cosecha.

En base a lo anterior, se estableció como objetivo del presente estudio evaluar el crecimiento (altura de la planta así como longitud de hoja) y la concentración nutrimental foliar de arándano cv Biloxi a la aplicación de relaciones de amonio/ nitrato en soluciones nutritivas ácidas y alcalinas.

El trabajo se estableció el 03 de enero de 2012 en Chihuahua, Chihuahua, México, en un invernadero tipo capilla con dimensiones de 16 * 45 m con estructura de fierro galvanizado y láminas de policarbonato, en donde se registraron temperaturas máximas de 32.3° y mínimas de 17.7 °C. El material vegetal utilizado consistió en 120 plantas de arándano cultivar Biloxi de 8 meses de edad, que se transportaron de la ciudad de Uruapan, Mich., en noviembre del 2011. Las plantas se seleccionaron tomando como característica una altura de 25 cm y sin brotes. Cada una de las plantas fue sacada con cepellón y puestas en macetas de plástico de 5 L. El trasplante se realizó el 20 de febrero y la primera aplicación de los tratamientos se hizo el 24 del mismo mes. El experimento se dio por concluido el 28 de junio de 2012.

El diseño experimental fue en bloques completamente al azar con doce repeticiones; cada unidad experimental estuvo constituida por una planta. Los tratamientos consistieron en soluciones nutritivas preparadas con la solución universal modificada de Steiner (Steiner, 1961), utilizando NH⁺₄ y NO^-₃ como fuentes de N con diferentes valores de pH (Cuadro 1).

Las soluciones nutritivas se prepararon en tanques de 10 L de capacidad y 100 veces concentradas, en donde se agregaron las cantidades de fertilizantes requeridas de acuerdo a los tratamientos. Los fertilizantes utilizados fueron: ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, nitrato de calcio, nitrato de potasio, sulfato de potasio, sulfato de magnesio, MKP (0-52-34), nitrato de magnesio y sulfato de amonio. Se mezcló y ajustó el pH entre 5.5 y 6; los suministros en cada tratamiento fueron de 250 y 500 ml y los intervalos de riego inicialmente fueron diarios, cambiándose posteriormente a cada tercer día. El Cuadro 1 muestra, en general, los balances de cada nutrimento en relación con las concentraciones de NH⁺₄ y NO^-₃.

Se evaluaron las siguientes variables: altura de la planta, medida a partir del cuello de la raíz hasta el meristemo apical utilizando un flexómetro con escala en milímetros, longitud de brotes, tomada a partir del cuello del brote al ápice de la última hoja, para lo cual se seleccionaron 6 brotes de la parte media a superior de cada planta, y concentración nutricional foliar. El muestreo foliar se realizó tomando 50 hojas totalmente expandidas del tercio superior de las ramillas de las plantas. Las muestras foliares se secaron a la sombra y posteriormente en estufa a 60 °C por 24 h; luego se molieron y tamizaron en molino Wiley con malla 35.

El N-total se cuantificó por el método Micro-Kjeldahl (APHA, 1992), el N-NO^-₃ por el método de Brucina y espectrofotometría UV-visible (APHA, 1992); los iones Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺ y Zn²⁺ se cuantificaron mediante digestión húmeda con mezcla triácida (ácido nítrico, sulfúrico y clorhídrico) y espectrofotómetro de absorción atómica (Perkin Elmer Analyst 100, New Jersey, US); el P-total mediante el método del vanadato-molibdeno de amonio y análisis mediante espectrofotometría UV-visible. Todas las variables fueron sometidas a un análisis de varianza y comparación de medias (Tukey, p< 0.05) con el Proc GLM del SAS versión 8.2.

Dentro de los resultados encontrados, la altura de la planta presentó diferencias en cuanto a la relación NH⁺₄/NO^-₃y pH; el coeficiente de variación observado fue de 14.15%. Al realizar la comparación de medias, se observaron seis grupos de significancia: el tratamiento 1, con aportación de NO^-₃ y pH de 5, fue estadísticamente superior en altura, con una media de 54.88 cm, seguido por los tratamientos 4, 5 y 9, los cuales se manejaron con una concentración similar de NO^-₃ y pH's de 5.5, 7 y 5.5, respectivamente.

En trabajos realizados por Goyal et al. (1982) y Marques et al. (1983) encontraron que la mayor altura en plantas de rábano y frijol se presentaron con soluciones nutritivas donde la fuente de N se proporcionó con NO^-₃al 100% y se observaron efectos adversos en aquellas plantas nutridas mayormente con NH⁺₄, coincidiendo con los resultados encontrados en este estudio.

Las concentraciones de NH⁺₄/NO^-₃ en las soluciones nutritivas utilizadas presentaron efecto significativo en la longitud de los brotes de las plantas de arándano. Los tratamientos 8 y 10, con una proporción de NH⁺₄/NO^-₃ igual a 50/50 y 67/33, respectivamente, presentaron mayor crecimiento (Cuadro 2), lo que difiere con lo observado por Kyunghawan y Yongbeom (2004), quienes al utilizar relaciones de NH⁺₄/NO^-₃ de 30/70 y de 15/85 en albahaca, obtuvieron un incremento en el crecimiento de las hojas.

En la semana dos y tres el tratamiento 4 resultó con mayor crecimiento mientras que para la semana cuatro el tratamiento 1 fue el que resultó con mayor crecimiento. Para la semana seis, el tratamiento 1 presentó mayor crecimiento con respecto al resto de los tratamientos (Cuadros 2). Éstos resultados difieren con la información presentada por Merhaut y Darnell (1995), quienes indicaron que el NH⁺₄ es absorbido y translocado a los brotes más rápido que el NO^-₃ en arándano Sharp blue que en el resto de plantas.

No se observó efecto significativo de las relaciones NH⁺₄/ NO^-₃ de las soluciones nutritivas sobre la concentración de Nt y NO3 foliar. Estos resultados pueden deberse al antagonismo entre el N con nutrientes como el Ca y K (Uvalle, 2000).

Los niveles de Nt observados en este estudio (1.20-1.70%) se consideran bajos de acuerdo a los criterios de Hanson y Hancock (1996) y Benton y Mills (1997), quienes reportaron un valor óptimo de 1.7-2.1% para este elemento.

Se observó efecto significativo de las combinaciones de NH⁺₄/NO^-₃ sobre la concentración de K, Ca y Mg en las hojas de arándano (Figura 1). Los valores más altos de K se observaron en los tratamientos 3 y 4 con 4.97 y 3.48%, respectivamente, los cuales contenían N solamente en forma de NO^-₃. Estos niveles de K⁺ rebasaron por mucho a los señalados por Hanson y Hancock (1996) como óptimos para arándano (0.4-0.65%). Se ha señalado (Szczerba et al., 2006) que la absorción, y por tanto la concentración de K⁺ en hojas y otro tejidos de la planta dependen en gran medida de nivel de NH⁺₄, ya que éstos compiten para ingresar a la célula.

El tratamiento 6 presentó el contenido más alto (2.02%) de Ca; este tratamiento tuvo NH4⁺ como fuente principal de nitrógeno y un pH de 5. Hanson y Hancock (1996) establecieron el intervalo óptimo de Ca foliar para arándano de 0.3 a 0.8%, por lo que las concentraciones obtenidas en este trabajo se encontraron en exceso, lo que pudo causar antagonismo con NH+y su rápida lixiviación, causando la deficiencia de este (Greef, 2005). Mengel y Kirkby (2000) mencionaron que la absorción de NH⁺₄ es limitada por la competencia del Ca.

Para Mg, los tratamientos 6 y 7 presentaron los mayores contenidos del mismo (0.21 y 0.22%, respectivamente), los cuales contenían NH⁺₄ como fuente de nitrógeno, pero pH de 5 y 5.5, respectivamente. Los niveles observados de Mg estuvieron en el nivel permisible para el arándano, de acuerdo con Hanson y Hancock (1996), quienes reportaron un nivel óptimo de 0.15 a 0.3%.

Las relaciones de NH⁺₄/NO^-₃ y pH diferentes no tuvieron efecto significativo en las concentraciones en Cu y Fe, pero si para las concentraciones de Mn y Zn. Las diferencias se mostraron en el tratamiento 6, con 310.28 mg k^-1 al cual se aportó NH⁺₄ como fuente de N con 6 mM L^-1 y un pH de 5 y el tratamiento 7 con 228.53 mg k^-1 con la misma concentración de NH⁺₄ que el tratamiento 6 pero con un pH de 5.5. Los resultados obtenidos de Mn se situaron en el intervalo permisible para el cultivo de arándano, el cual es de 50 a 350 mg k^-1 (Hanson y Hancock, 1996). Además,las mejores concentraciones correspondieron a las soluciones con pH de 5 a 5.5.Asi mismo, autores(as) como Kilby (2006) y Wood (2007) mencionaron que este elemento puede estar disponible para la planta a pH de 5 a 7.

La concentración de Zn foliar de los tratamientos 6 y 7 (9.7 y 9.8 mg k^-1, respectivamente) fueron estadísticamente diferentes al resto de los tratamientos (Figura 1). Estos tratamientos fueron manejados con soluciones nutritivas Steiner basadas solamente en fuentes de NH⁺₄ a pH de 5 y 5.5, respectivamente. Las concentraciones de Zn observadas en el presente trabajo son aceptables según los requerimientos de este elemento en plantas de arándano (Hanson y Hancock, 1996). Se ha encontrado que altas concentraciones de este nutriente puede inducir a una clorosis de las hojas tanto del arándano del sur como el ojo de conejo, y tomando en cuenta los niveles de pH, se ubicaron en los limites señalados óptimos para su disponibilidad (Gupton y Spiers, 1996).

A la vista de los resultados expuestos anteriormente, podemos derivar las conclusiones siguientes: las plantas de arándano Biloxi mostraron un mayor crecimiento cuando la relación NH⁺₄/NO^-₃ fue de 0/100 respectivamente, con pH de la solución nutritiva de 5. Una relación NH⁺₄/NO^-₃ de 50/50 favoreció tanto la longitud como el tamaño de hojas durante la semana 01; sin embargo, estas mismas proporciones no mostraron significancia para las semanas restantes. Respecto a las concentraciones nutrimentales foliares de K, Ca, Mg, Mn y Zn, se observó que niveles de pH ácidos de 5 a 6 fueron mejores en soluciones nutritivas con aporte de N en forma de NH⁺₄.

 

Literatura citada

American Public Health Association (APHA). 1992. Standard methods for the examination of water and wastewater. 18^th edition. Washinton, DC. USA. 48 p.         [ Links ]

Benton, J. J. and Mills, H. A. 1997. Plant analysis handbook II: a practical sampling, preparation, analysis and interpretation guide. Micro Macro Publishing, Athens, GA. 422 p.         [ Links ]

Goyal, S. S.; Huffaker, R. C. and Lorenz, O. A. 1982. Inhibitory effects of ammoniacal nitrogen on growth ofradish plants. II. Investigations on the possible causes of ammonium toxicity to radish plants and its reversal by nitrate. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 107:130-135.         [ Links ]

Greef, M. 2005. Fine tuning high bush blueberry fertilizer programs. Proceedings of the 12th Biennial Southeast Blueberry Conference. Savannanh, GA, USA. 75-87 p.         [ Links ]

Gupton, C. L. and Spiers, J. M. 1996. High Zinc concentrations in the growing medium contribute to chlorosis in blueberry. HortScience 31:955-956.         [ Links ]

Hayden, R.A. 2001. Fertilizing Bluberries. Departament ofHorticulture. Purdue University Cooperative Extension Service. West Lafayette, IN. Fruit. HO-65-W. 1-2 p.         [ Links ]

Hammett, L. K. and Ballinger, W. E. 1972. A nutrient solution-sand culture system for studying the influence of N form on high bush blueberries. HortScience 7:498-499.         [ Links ]

Hanson, E. and Hancock, J. 1996. Managing the nutrition of high bush blueberries.Michigan State University, Department of Horticulture.Extension Bulletin E-2011.         [ Links ]

Kilby, M. W. 2006. Fall-applied foliar zinc for pecan.HortScience. 41:275-276.         [ Links ]

Korcak, R. F. 1988. Nutrition of blueberry and other calcifuges. Horticultural Reviews 10:183-227.         [ Links ]

Kyunghawan, Y. and Yongbeom, L. 2004. The effect of NO^-₃-N and NH⁺₄-N ratio in the nutrient solution on growth and quality of sweet basil. J. Hortic. Sci. Technol. 22:29:36.         [ Links ]

Marques, Y. A.; Oberholzer, M. J. and Erismann, K. H. 1983. Effects of different nitrogen sources on phosyntetic carbon metabolism in primary leaves of non-nodulated Phaseolus vulgaris L. Plant Physiol. 71:555-561.         [ Links ]

Mengel, K. y Kirkby, E. A. 2000. Aplicación de fertilizantes. Principios de nutrición vegetal. Basilea (Suiza) . IPI. Cap. 6:267-304.         [ Links ]

Merhaut, D. J. and Darnell, R. L. 1995.Ammonium and nitrate uptake in containerized southern highbush blueberries.HortSience. 30:1378-1381.         [ Links ]

Neto, C. C. 2007. Cranberry and blueberry: evidence for protective effects against cancer and vascular diseases. Molecular Nutr. Food Res. 51:652-664.         [ Links ]

Peterson, L. A.; Stang, E. J. and Dana, M. N. 1988. Blueberry response to NH⁺₄-N and NO^-₃-N.J. Am. Soc. Hortic. Sci. 113:9-12.         [ Links ]

Rosen, C. J.;Allan, D. L. and Luby, J. J. 1990. Nitrogen form and solution pH influence growth and nutrition of two Vaccinium clones. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 115:83-89.         [ Links ]

Russell, W. R.; Labat,A.; Scobbie, L. and Duncan, S. H. 2007. Availability of blueberry phenolics for microbial in the colon and the potential inflammatory implications. Molecular Nutr.Food Res. 51:726-731.         [ Links ]

Steiner, A. A. 1961. A universal method for preparing nutrient solutions of a certain desired composition. Plant and Soil. 15:134-154.         [ Links ]

Sugiyama, N. and Hanawa, S. 1992. Growth responses of rabbit eye blueberry plants to N forms at constant pH in solution culture. J. Japanese Soc. Hortic. Sci. 61:25-29.         [ Links ]

Szczerba, M. W.; Britto, D. T. and Kronzucker, H. J. 2006. Rapid, futile K+ cycling and pool-size dynamics define low-affinity potassium transport in barley. Plant Physiol. 141:1494-1507.         [ Links ]

Takamizo, T. and Sugiyama, N. 1991. Growth responses to N forms in rabbit eye and high bush blueberries. J. Japanese Soc. Hortic. Sci. 60(1):41-45.         [ Links ]

Townsend, L. R. 1970. Effect of form of N and pH on nitrate reductase activity in low bush blueberry leaves and roots. Canadian J. PlantSci. 50:603-605.         [ Links ]

Uvalle, B. J. X. 2000. Diagnóstico: análisis de agua, suelo y planta, su interpretación y utilidad Agrícola, Hermosillo, Sonora, México. 68 p.         [ Links ]

Wood, B. 2007. Correction of zinc deficiency in pecan by soil banding. HortScience 42:1554-1558.         [ Links ]