NPK en biomasa aérea (BA) de A. pintoi y arvenses

Para estimar la producción de la BA de las arvenses y de A. pintoi se realizó un muestreo en el mes de agosto de 2009 utilizando un marco de madera de 0.50 m x 0.50 m (0.25 m²). Se realizaron cinco repeticiones por parcela en forma de zig-zag, cosechando a ras del suelo toda la vegetación herbácea (A. pintoi y arvenses) presente dentro del marco.

En los tratamientos con A. pintoi se separaron las especies arvenses de esta leguminosa. La BA se pesó en fresco y se colocó en bolsas de papel para secar en estufa durante 72 h o hasta peso constante a 70 ºC, fueron pesadas y pulverizadas. Con los datos de la materia seca (MS), se calculó el promedio de la BA de arvenses y A. pintoi; posteriormente estas variables se extrapolaron a kg MS ha^-1 para cada tratamiento.

La MS de arvenses y de A. pintoi se molieron para analizar el contenido de N, P y K en cada tratamiento. El análisis de N fue realizado por el método Kjeldahl, mientras que el P y K fueron solubilizados por digestión ácida (HNO₃HClO₄, en relación 1:2) y cuantificados con las técnicas de espectrofotometría ultravioleta-visible y espectrofotometría de absorción atómica, respectivamente. La absorción de N, P y K por las plantas fue calculada por multiplicar el peso seco por parcela con el porcentaje contenido de NPK en las plantas presentes para cada tratamiento.

Diseño experimental y análisis de datos

Los datos reportados son los valores medios de tres replicas con el error estándar de la media. Los valores medios de N, P y K absorbido fueron analizados usando el análisis de varianza (ANOVA) multifactorial con un diseño de bloques completos al azar, con arreglo factorial 2 x 2 y prueba para interacciones significativas (p≤ 0.05) entre efectos principales (tipo de cobertura [variable independiente principal] y tipo de textura [variable independiente condicional]) y entre los niveles de efectos principales (^{Steel and Torrie, 1980}); formado por los factores: textura del suelo, franca y arcillo-limosa, y los niveles fueron la MS producida en el tratamiento con solo arvenses y la MS producida en los tratamiento con A. pintoi. La comparación entre las medias de los tratamientos fueron evaluados usando prueba de Tukey, calculada a p˂ 0.05. Las cantidad de radiación fotosintéticamente activa a nivel de estrato herbáceo fue medida al inicio del experimento (μmolS^-1 m^-2) para cada tratamiento y fue considerada como una covariable. Los procedimientos estadísticos se realizaron con el paquete estadístico STATGRAPHIC^® Centurion XV (STATPOINT, Inc, 2005).

Propiedades del suelo

Se encontró que a los 11 meses de establecidos los tratamientos, la condición del suelo fue estadísticamente igual en el contenido de materia orgánica (medio), P Olsen y K (alto). El contenido de nitrógeno total (Nt) fue bajo en suelo con textura franca y alto en suelo con textura arcillo-limosa, sin presentar diferencias estadísticas entre tratamientos. El contenido de nitrógeno inorgánico (Ni) fue medio, sin presentar diferencias estadísticas entre tratamientos con suelos de textura arcillolimosa; y con textura franca los tratamientos presentaron diferencias estadísticas, con el suelo desnudo fue bajo, suelo con arvenses fue medio y alto en suelo con A. pintoi (Cuadro 2). Las cantidades de NPK en el suelo donde se establecieron los tratamientos fueron ideales para el desarrollo de A. pintoi como cobertura de suelo; estas permiten reflejar las cantidades de nutrientes que pueden absorber las arvenses asociadas al cultivo de plátano macho en el sur de México.

TF= textura franca; TA= textura arcillo-limosa.

Cuadro 2 Contenido de nutrientes en el suelo a los 11 meses después del establecimiento de los tratamientos. 

A su vez otro factor a considerar de importancia para la competencia, tal como la diferencias en el tiempo de emergencia y etapa de desarrollo de las especies y diferencias en el tamaño de planta dentro una comunidad podría reducir los efectos y diferencias entre efectos (^{Andreasen et al., 2006}). No obstante los 11 meses de establecimiento de los tratamientos no fueron suficientes para registrar cambios en las características del suelo en cuanto a MO, CO, Nt, Ni, P y K. El A. pintoi a pesar de estar en condiciones de suelo adecuadas para su establecimiento, presentó un desarrollo lento (nueve meses), con 70% de cobertura del suelo. El A. pintoi crece bien en suelos pobres, ácidos, con alta saturación de aluminio, pero crece mejor en suelo de mediana fertilidad, franco arenoso con buen contenido de materia orgánica (^{Grof, 1985}; ^{Argel y Villareal, 1998}; Rincón, 1999; Meléndez y Vázquez, 2007).

Los contenidos de MO, P Olsen, K no mostraron diferencias con respecto a los contenidos iníciales antes de establecer los tratamientos; no obstante se registró un aumento en los contenidos de Nt al pasar de bajo a medio en el tratamiento con textura franca y de medio a alto en suelo con textura arcillo-limosa. Este aumento del Nt se puede atribuir a la descomposición de arvenses que se desarrollaron en la sección sin cobertura antes de establecer los tratamientos (^{Vargas, 1997}).

Los resultados de los análisis de MO, CO, N total, N inorgánicos, P Olsen y K, fueron realizados e interpretados de acuerdo con las clases establecidas en la ^{NOM-021-RECNAT-2000} (^{SEMARNAT, 2002}).

Absorción de N en A. pintoi y arvenses

No hay interacciones o diferencia significativa (p> 0.05) en el tipo de cobertura x textura del suelo sobre la cantidad de N absorbido por A. pintoi y arvenses (Figura 1). En la Figura 1, visualmente se aprecia un efecto, pero debido a la variabilidad no alcanza el nivel de significancia (p= 0.07), mostrando que existe una respuesta idéntica de las arvenses en cantidades de N absorbido con suelo de textura franca y arcillo-limosa. Basado en esta falta de interacción significativa, los efectos principales del tipo de cobertura y textura son independientes, por lo cual los efectos principales pueden usarse para interpretar por separado los efectos de ambos factores (^{Dowdy y Wearden, 1983}; ^{Kuehl, 2001}). Así, el efecto de la textura franca del suelo produce un incremento en la absorción N en g m^-2 del A. pintoi de 42%, en las arvenses presentan el mismo comportamiento, pero en menor intensidad (6%) al pasar de textura arcillo-limosa a franca.

Figura 1 Valores promedio de la cantidad de N (g m^-2) absorbida en dos tipos de cobertura (IC; Tukey) en suelo de plantaciones de plátano macho. Los diferentes tipos de líneas representan los dos tipos de textura comparada. No se presenta cambios de intensidad y dirección de la respuesta. El tamaño de muestra para cada observación es de 15 para cada tipo de cobertura. 

Hay diferencias altamente significativas en el factor tipo de cobertura (p˂ 0.001) sobre la absorción de N (g m^-2). Las arvenses (0.42 gN m^-2 ± 0.13) presentaron 38% más grande absorción de N que el de A. pintoi (0.26 g N m^-2 ± 0.14).

En relación al factor textura, afectó significativamente la absorción de N g m^-2 en la cobertura (p< 0.05). Siendo 21.5% mayor la cantidad de N absorbido en suelo con textura franca que arcillo-limosa.

Absorción de P en A. pintoi y arvenses.

Nuestros resultados mostraron un gran efecto de la variable independiente principal (cobertura), variable independiente condicionante (textura del suelo) y la interacción asociadas a plantaciones de plátano macho (p˂ 0.05), lo que indica que los efectos simples de un factor difieren entre los niveles del otro factor. En la Figura 2, se muestra la presencia de la interacción entre los dos factores, aquí las líneas de respuesta no son paralelas. La diferencia en la magnitud de la respuesta representa la interacción entre los factores, estos no actúan de forma independiente y las interpretaciones se basaran en los contrastes de efectos simples. Los efectos de la interacción de los dos niveles de textura y tipo de cobertura en la cantidad de P absorbido por cada especie vegetal se muestran en la Figura 2.

Figura 2 Valores promedio de la cantidad de P (g m^-2) absorbida en dos tipos de textura (IC; Tukey) en suelo de plantaciones de plátano macho. Los diferentes tipos de líneas representan los dos tipos de vegetación comparada. No se presenta cambios de intensidad y dirección de la respuesta. El tamaño de muestra para cada observación es de 15 para cada tipo de textura. 

El factor textura también afectó significativamente la absorción de P (p< 0.05). La absorción de P en suelo con textura franca es 26.8% mayor que en suelo con textura arcillolimosa. El tratamiento con arvenses a los dos niveles de textura resultó en mayores cantidades absorbidas de P que A. pintoi en suelo arcillo-limosa (1.49 ± g P m^-2); sin embargo, en textura franca presentó una disminución de 56% en las cantidades de P absorbidas. La textura arcillo-limosa tiene una fuerte influencia, un efecto positivo indicando que la respuesta varía en el mismo sentido que el factor. El A. pintoi presento mayor absorción de P (0.68 g P m^-2) en suelo con textura arcillolimosa, con una disminución poco significante de 7.5% en suelo con textura franca, que refleja en cantidades absorbidas estadísticamente iguales en ambas texturas (Figura 2).

La cantidad de P absorbida por el tipo de vegetación presentó diferencias altamente significativas (p< 0.001). La mayor cantidad de P absorbido lo realizaron las arvenses (1.2 g P m^-2 ± 0.56) (Figura 3).

Figura 3 Valores promedio de absorción de P (g m^-2) (IC;Tukey) en cada nivel de vegetación. Letras desiguales indican diferencias estadísticamente significativas con diferente concentración de N en materia seca (p˂ 0.05). El tamaño de muestra para cada tratamiento es n= 30. 

Absorción de K en A. pintoi y arvenses

Las cantidades de K absorbido están afectadas por el tipo de cobertura y la interacción, produciendo diferencias significativas en la cantidades absorbidas por las especies aquí evaluadas (p> 0.05), esta interacción está representada en la Figura 4 como un cambio de intensidad y dirección de la variable respuesta, la cual está en función del efecto del tipo de cobertura esta es mayor que la interacción.

Figura 4 Valores promedio de la cantidad de K (g m ) absorbida en dos tipos de textura (IC; Tukey) en suelo de plantaciones de plátano macho. Los diferentes tipos de líneas representan los dos tipos de vegetación comparada. Hay efecto del tipo de cobertura y de la interacción. El tamaño de muestra para cada observación es de 15 para cada tipo de textura. 

Al ser las dos pendientes iguales (positivas) el efecto de la cobertura produce un incremento en la cantidad de K absorbido al pasar de A. pintoi a arvenses, ya que bajo textura arcillo-limosa el efecto es mucho mayor que bajo textura franca. El A. pintoi aumentó 21% la cantidad absorbida de K en suelo con textura franca, a su vez, las arvenses presentaron una disminución de 68% en este suelo. Sin embargo, la cantidad de K absorbido por las arvenses fue mayor que A. pintoi, en suelo con textura arcillo-limosa con 75% y en suelo con textura franca con 53%.

El análisis de varianza factorial indica que existen diferencias altamente significativas en el tipo de vegetación sobre el K (g m^-2) absorbido por A. pintoi y arvenses asociadas a plantaciones de plátano macho (p˂ 0.001). Las arvenses presentaron mayor absorción de K (0.5 g N m^-2 ± 0.25) que el de A. pintoi (0.17 g K m^-2 ± 0.11) (Figura 5).

Figura 5 Valores promedio de absorción de K (g m^-2) (IC;Tukey) en cada nivel de vegetación. Letras desiguales indican diferencias estadísticamente significativas con diferente concentración de N en materia seca (p˂ 0.05). El tamaño de muestra para cada tratamiento es n= 30. 

Absorción de NPK por tipo de cobertura

El A. pintoi absorbió mayor cantidad de P (6.65 g m^-2 ± 3.3) y K (5.08 g m^-2 ± 2.5) que N (2.6 g m^-2 ± 1.4) en su biomasa aérea. Este comportamiento difiere al reportado por ^{Vargas (1997)}, quién encontró mayores acumulaciones de N y K que P a los nueve meses de establecer la asociación de esta leguminosa con plátano en Costa Rica, sin embargo, el A. pintoi tenía seis años de establecido en el área evaluada. La gran cantidad absorbida de P por la leguminosa en este experimento puede ser explica por la importancia que tiene este elemento en la formación de nódulos (^{Ulrich, 1997}) durante el periodo de establecimiento de la leguminosa. Como cultivo de cobertura en cítricos A. pintoi a los 10 meses después de su establecimiento acumula 54% más N (80.89 kg N ha^-1) que las arvenses (37.60 kg N ha^-1) (^{Dalcolmo et al., 1997}).

La biomasa producida por las especies de leguminosas retorna e incorpora nutrientes al suelo por medio de la hojarasca, variando entre las especies (^{Teasdale et al., 2007}), como lo registrado por ^{Zwart et al. (2005)} con una acumulación de K (3.2%) y N (2.9%) y P (0.3%). La arvenses presentan una reducida tasa de liberación de N acumulada en su biomasa aérea (en 234 días), lo cual cuantifica como inmovilización en sus tejidos por varios meses de este elemento; con lo cual se reduce su disponibilidad para el cultivo, no así para A. pintoi que presenta mayores constantes de descomposición, con una tasa de liberación N (44 días), P (32 días), K (8 días) con un comportamiento opuesto a las arvenses (^{Thomas, 1995}; ^{Espindola et al., 2006a}). Aun cuando las arvenses no incrementan mucho su productividad, su absorción en exceso de N reduce la cantidad de N disponible para el cultivo y de este modo reduce la capacidad competitiva del cultivo (^{Andreasen et al., 2006}).

El grupo de especies arvenses evaluadas en este experimento absorbió mayor cantidad de P (12.17 g m^-2 ± 5.6), seguido de N (4.2 g m^-2 ± 1.3) y la menor cantidad de K (1.69 g m^-2 ± 1.1). Sin embrago, es importante mencionar que algunas especies de arvenses absorben más N o P que las plantas cultivadas, aunque ellas produzcan menos biomasa, además, que algunas especies absorben más N y P cuando crecen solas (^{Andreasen et al., 2006}). Estas mayores cantidades de N-P-K por las arvenses en comparación con A. pintoi, puede estar en cierta medida dadas porque las arvenses perennes son frecuentemente mejores competidores, y son de más difícil control con cultivos de cobertura que arvenses anuales, debido a mayores reservas nutricionales y las tasas más rápidas de establecimiento (multiplicación por semillas y rizomas) (^{Teasdale et al., 2007}).

Las acumulaciones de NPK en la biomasa aérea de A. pintoi para las condiciones agroecológicas a la que se establecieron los tratamientos difieren de los resultados obtenidos por otros autores, con prácticas de fertilización e inoculación de microorganismos simbióticos,^{Perin et al. (1998)}, 29.99 kg N ha^-1, 1.36 kg P ha^-1, 16.73 kg N ha^-1 a los cinco meses después de su establecimiento (mde); ^{Perin et al. (2000)} 109.1 kg N ha^-1, 6.67 kg P ha^-1, 51.08 kg K ha^-1 a los 8 mde; ^{Perin et al. (2003)} 572 kg N ha^-1, 37 kg P ha^-1, 247 kg K ha^-1 a los 24 mde; ^{Puertas et al. (2008)}, 130.58 kg N ha^-1, 7.61 kg P ha^-1, 83.20 kg K ha^-1, a los 12 meses.

Absorción de NPK por tipo de textura

El tipo de textura del suelo juega una relación importante en las cantidades de nutrientes que pueden llegar a absorber A. pintoi y las arvenses. ^{Baruch y Fisher (1996)} al comparar el establecimiento de A. pintoi en dos tipos de textura del suelo, concluyen que esta leguminosa crece mejor en suelos arcillosos que arenosos, pudiendo jugar un rol importante la disponibilidad de agua y nutrientes. Las concentraciones de N (en textura arcillo-limosa: 1.92 kg N ha^-1; textura franca: 3.37 kg N ha^-1) que se encontraron en A. pintoi asociada como cobertura en cultivo de plátano macho a los 11 meses después de su establecimiento puedo no reflejar la fijación que proviene de la asociación simbiótica bacterias-leguminosa, ya que puedo haber existido una buena nodulación debido a las concentraciones de P adecuadas en el sitio de estudio. Además, es probable la existencia de una influencia negativa por la ocurrencia de un periodo de sequía (cuatro meses) que inicio a los cuatro meses después de la siembra de A. pintoi. ^{Valentim et al. (2003)}, menciona la influencia negativa que pueden tener algunos factores, limitando el crecimiento de esta leguminosa, como son las enfermedades o plagas, la sequía, el sobrepastoreo, la reducción de área foliar por el corte, lo cual está relacionado con una disminución la fijación de N de la leguminosa en las semanas siguientes.

Nuestros hallazgos sugieren que las arvenses reflejan las cantidades de NPK que pueden absorber e inmovilizar durante su ciclo biológico, así mismo compitiendo con la plantación de plátano macho. Las cantidades absorbidas por arvenses son en: textura arcillo-limosa 4.1 kg N ha^-1, 14.94 kg P ha^-1 y 6.06 kg K ha^-1; textura franca: 4.31 kg N ha^-1, 9.39 kg P ha^-1 y 4.09 kg K ha^-1, encontrándose influencia del tipo de textura del suelo, como hace mención ^{Andreasen et al. (2006)}, quienes reportan que en campo la variación en la nutrición disponible para la planta es influenciada por la variación en las propiedades del suelo. ^{Qasem (1992)} analizó la absorción de nutrientes por arvenses, frijol y tomate, encontró que las concentraciones de N, P, K y Mg fueron más altas en las especies de arvenses que en las especies cultivadas. Por ejemplo, la alta población de arvenses puede incrementar la presión de las arvenses en los siguientes años, como son las anuales, que extienden sus semillas y arvenses perennes tiene una buena oportunidad para aumentar su biomasa radical o rizoma (^{Kristoffersen et al., 2008}) con una fuerte competencia por nutrientes con el cultivo.