INTRODUCCIÓN

El cacao (Theobroma cacao L.) es una planta tropical originaria de la región amazónica. El grano procesado da origen al chocolate, que se consume en una gran variedad de productos (^{Duran-Ramírez 2010}). El cacao tiene gran importancia ecológica, ya que su cultivo promueve la preservación de los sistemas agroforestales en los que convive en equilibrio con una gran variedad de flora y fauna. Actualmente, la producción mundial de cacao se encuentra principalmente en los países con clima tropical de África, Asia y América Latina (^{Jaimes-Suárez y Aranzazu-Hernández 2010}). De acuerdo con la Organización Internacional del Cacao, en el ciclo 2014 se produjeron a nivel mundial cerca de 4 236 millones de toneladas de cacao, siendo Costa de Marfil, Ghana e Indonesia los mayores productores, con el 67% de la producción (^{ICCO 2015}). A pesar de las características idóneas que México posee para la producción de cacao, su aportación a la producción mundial se encuentra por debajo del 1%, siendo el estado de Tabasco el principal productor nacional con el 65% de la producción nacional, seguido del estado de Chiapas con el 34% (^{SIAP 2018}).

En el estado de Tabasco, el cultivo de cacao tiene impacto social y económico en las familias campesinas, promoviendo la participación de las mismas como mano de obra y fomentando la conformación de asociaciones cacaoteras para la producción de cacao. Pero la falta de tecnificación, la aparición de plagas y enfermedades, así como la edad avanzada de las plantaciones de cacao en las fincas, ha propiciado un déficit en la producción. Debido a esto, se recomienda la renovación de las plantaciones con plantas vigorosas producidas por medio de técnicas que fomenten una mejor nutrición (^{Córdova-Avalos et al 2008}). El uso de tecnologías orgánicas en invernadero es una alternativa que permite producir plantas de mejor calidad, aplicando abonos orgánicos y biofertilizantes (^{Azcón 2000}). Mientras que ^{López-Martínez et al 2001} sugieren el uso de abonos orgánicos para mejorar la humedad y nutrientes en los suelos, lo que aumenta la biomasa microbiana a diferencia de los fertilizantes químicos que la disminuyen (^{Ngosong et al 2010}). Mediante el uso de los abonos orgánicos, se aportan sustancias ricas en carbono que promueven un aumento de la actividad microbiana (^{Félix-Herrán et al 2008}). Sobre lo mismo, ^{Álvarez-Solís y Anzueto-Martínez (2004)} indican que las bajas reservas de materia orgánica en el suelo disminuyen la actividad microbiana y los nutrientes disponibles, mientras que la aplicación de fertilizantes sintéticos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio influyen de manera negativa en la actividad microbiana del suelo, reduciendo los microorganismos benéficos para las plantas, como bacterias solubilizadoras de fósforo, bacterias promotoras del crecimiento vegetal y hongos formadores de micorrizas (^{Gosling et al 2006}). Estos últimos son de gran relevancia, ya que conforman un grupo de hongos que establecen relaciones simbióticas con las raíces de las plantas, dando lugar a las micorrizas. De acuerdo con estudios previos, la inoculación con hongos micorrízicos arbusculares (HMA) en plántulas de Theobroma cacao favorece el desarrollo de las plantas, promoviendo el aumento de la biomasa vegetal y raíces, así como la absorción de nutrientes (^{Aguirre-Medina et al 2007}, ^{Camargo-Ricalde et al 2012}, ^{Leblanc y Márquez 2014}). Según ^{Alvarado-Castillo et al (2014)}, la aplicación de micorrizas en invernadero incrementó la altura de las plántulas y la colonización micorrízica en las raíces, al compararlas con las plántulas no inoculadas. De igual modo ^{Adriano-Anaya et al (2011)} reportaron un aumento del 18% en la longitud de las raíces de las plantas de café (Coffea arábica L.) tratadas con HMA, en comparación con el tratamiento sin inoculación. Por otra parte, ^{Cortes-Patiño et al (2015)} reportaron incrementos en la altura, número de hojas, diámetro de los tallos y longitud de las raíces al aplicar vermicompostas, rizobacterias y micorrizas arbusculares a plántulas de cacao en fase de vivero. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la actividad microbiana en los diferentes tratamientos donde se aplicó vermicomposta y el hongo micorrízico arbuscular Rhizophagus intraradices y conocer los efectos en el crecimiento y nutrición de plántulas de cacao en fase de invernadero.

MATERIALES Y MÉTODOS

RESULTADOS

La mayoría de los tratamientos presentaron pH cercanos a la neutralidad (6.5 a 7.5), mientras que los tratamientos con 50% de abonos orgánicos (vermicomposta y Peat Moss) presentaron valores superiores de materia orgánica. Los mayores contenidos de nitrógeno se encontraron en los tratamientos con vermicomposta y vermicomposta-Peat Moss. En el caso del fósforo, se presentó un comportamiento similar al nitrógeno, sobresaliendo los tratamientos que contienen vermicomposta en el sustrato. La relación C/N presentó altos valores en los tratamientos con 25 y 50% de Peat Moss y con la NTP, en tanto que el resto de los tratamientos presentaron valores entre 2.2 y 3.7% (Tabla 2).

La actividad microbiana, medida a través de la respiración del sustrato, indica que los tratamientos con 50% VP, 50% V y 50% P (Figura 1) tuvieron la mayor producción de CO₂, mientras que los menores valores se presentaron en los tratamientos 85% S y 100% S. La mayor acumulación de CO₂ a los 30 días se observó en el tratamiento con 50% VP (6.0 mg CO₂ g^-1) y el valor más bajo se presentó en el tratamiento con 100% S (2.2 mg CO₂ g^-1).

Figura 1 Acumulación de CO₂ (mg CO₂ g^-1 de sustrato) en 30 días de incubación. Medias con letras comunes no difieren significativamente según test de Tukey (p ≤ 0.05). 

Para la altura de las plantas sin micorrizas (Tabla 3), se observó que los tratamientos NTP, 85% S y 100% S tuvieron los valores más bajos de altura a los 30 días, manteniendo la tendencia durante todo el periodo de evaluación. Al final del experimento se observó que los tratamientos 25% P, 50% V y 50% P fueron los que presentaron los mayores valores de altura. La longitud de la raíz presentó diferencias significativas entre tratamientos. Cuando no se aplicó micorriza, el valor más alto se obtuvo con 25% P y el más bajo con 25% V. Cuando los tratamientos se combinaron con micorrizas, los resultados mostraron que el tratamiento con 50% P tuvo la mayor longitud, mientras que con 50% V se obtuvieron los valores más bajos. En general, se observó un aumento de las raíces al utilizar materiales orgánicos, ya sea solo o en combinación con las micorrizas.

Los diámetros de tallos no presentaron diferencias entre tratamientos (Tabla 4). El mayor diámetro se observó en 50% V y el menor en 100% S, en el caso de los tratamientos sin micorrizas. Al combinar estos tratamientos con las micorrizas, se observó que con 50% P se obtuvo un valor mayor. Sin embargo, no hay diferencia entre los otros tratamientos, en tanto que los indicadores PSR, PST1, PSH y PST2 no presentaron diferencias significativas entre tratamientos.

El fósforo foliar presentó diferencias significativas para los tratamientos sin micorrizas. El tratamiento 50% V presentó el valor mayor con 0.4%, mientras que el menor se presentó en el tratamiento 100% S con 0.3%. Cuando se aplicaron micorrizas, no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos y los valores encontrados oscilaron entre 0.3 y 0.4%. Con los tratamientos 50% V y 50% VP se tuvieron los mayores valores. Para el nitrógeno foliar, se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. El 25% VP sin micorrizas tuvo un contenido de nitrógeno de 0.9%. El tratamiento de 25% P presentó el contenido más bajo. Al aplicar las micorrizas, el tratamiento 25% VP presentó el valor más alto con 1.9% y mostró diferencias significativas. Los tratamientos 85% S y 100% S tuvieron los menores contenidos. Para el potasio no se observaron diferencias significativas entre tratamientos. En ambos casos el tratamiento 50% V fue el de mayor valor (Tabla 4).

En la Tabla 5 se muestra el número de esporas y la infección micorrízica. Ambas presentaron diferencias significativas entre tratamientos. El tratamiento 50% V tuvo el mayor número de esporas y la menor cifra fue para 85% S. La NTP presentó un buen comportamiento, ubicándose entre los mejores tratamientos. El porcentaje de infección micorrízica presentó su mayor valor en el tratamiento 25% P y el menor valor en la NTP. El tratamiento 25% VP también mostró valores altos de infección micorrízica.

Para las correlaciones de Pearson, con y sin micorrizas, se obtuvieron los mejores resultados para los tratamientos sin micorriza en los casos de la actividad microbiana y el fósforo foliar (0.68*), la altura de la planta y el peso seco de la raíz (0.74), así como en el número de hojas y longitud de las raíces (0.70). Para los tratamientos con aplicación de micorrizas, las correlaciones fueron significativas entre la actividad microbiana y el fósforo foliar (0.79), al igual que el peso seco total con respecto al porcentaje de infección micorrízica (0.82), así como entre el fósforo foliar y el número de esporas (0.74*).

En el caso de los injertos (Tabla 6) no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. El valor más alto del número de hojas se encontró en el tratamiento 25% V sin micorrizas a los 30 y 60 días. La Norma Técnica de Producción (NTP) sin aplicación y con aplicación de HMA fue el tratamiento con el que se obtuvieron las plantas más altas. En el caso de los diámetros de tallos de las plantas injertadas, fueron superiores en la NTP con HMA, los cuales fueron más altos durante todo el experimento.

DISCUSIÓN

Las compostas y vermicompostas son ampliamente utilizadas como sustratos en la producción de diferentes cultivos, mejorando el almacenamiento del agua, la mineralización del NPK, regulando el pH y fomentando la actividad microbiana (^{Nieto-Garibay et al. 2002}). La adición del abono orgánico promovió una mayor actividad microbiana del suelo, por lo que los tratamientos con las mayores dosis de vermicomposta, Peat Moss y la mezcla de ambos presentaron mayor producción de CO₂. Esto se debe a que la materia orgánica es una fuente de carbono para los microorganismos del suelo (^{Benedicto-Valdés et al. 2019}). Además, el uso de estos materiales aumenta la aireación e infiltración del agua, situación que mejora las condiciones de estructura de las mezclas y permite una mineralización mayor de los materiales. Por tanto, el aumento en el contenido de materia orgánica propició una mayor actividad microbiana del sustrato, lo que fue confirmado por ^{Guerrero-Ortiz et al. (2012)}, quienes reportan valores altos de producción de CO₂ en enmiendas con altos contenidos de materia orgánica (40.8%). ^{Álvarez-Solís y Anzueto-Martínez (2004)} reportan que la mayor acumulación de CO₂ en suelos de uso agrícola se debe al aumento de carbono lábil en la materia orgánica. Al respecto, se reporta que en suelos cultivados con hortalizas, la actividad microbiana es mayor bajo condiciones de abonamiento orgánico (4 t ha^-1 de vermicomposta) que en suelos fertilizados con dosis con NPK (^{Villareal-Romero et al. 2010}). La actividad microbiana en los sustratos es consecuencia de los diferentes porcentajes de materia orgánica de los tratamientos y del carbono lábil, que se utiliza como alimento por los microorganismos (^{Álvarez-Solís y Anzueto-Martínez 2004}). El aumento en la altura de las plantas del tratamiento 50% V sin HMA a los 30 días después de la siembra se debe al mayor contenido de macronutrientes (P y N) y de sustancias promotoras del crecimiento vegetal (enzimas, ácidos húmicos, proteínas) en la vermicomposta (^{Pedranzani et al. 2015}). Esto coincide con ^{Atiyeh et al. (2002)}, quienes encontraron aumentos en la altura de las plantas de hortalizas al aplicar extractos húmicos procedentes de abono orgánico. Sobre el uso de abonos orgánicos, ^{Da Silva et al. (2013)} encontraron excelentes resultados en plantas de café en invernadero con aplicaciones de enmiendas orgánicas compuestas de 50% de estiércol de ganado con altos contenidos de N y P, en comparación con el sustrato comercial utilizado. Al respecto, ^{Quiroz y Rentería (2002)} encontraron que la aplicación del 50% de vermicomposta en el sustrato para especies forestales (Pinus oaxacana y Pinus rudis) tuvo buenos resultados en la fase inicial de crecimiento de las plantas. Adicionalmente, ^{Domínguez et al. (2010)} señalan que las sustancias húmicas de las vermicompostas son portadoras de sustancias reguladoras del crecimiento vegetal (PGRs), que incrementan la actividad de la biomasa del suelo. Entre estas se encuentran las auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno y ácido abscísico (^{Arshad y Frangemberger 1993}).

Cuando no se aplicaron HMA se observó que el tipo de sustrato influyó en la nutrición de las plantas, aumentando el área radical. En los tratamientos con los mayores contenidos de materia orgánica se observaron raíces de mayor longitud, lo que coincide con lo encontrado por ^{Da Silva et al. (2013)} en plantas de café, al utilizar mezclas de sustratos que contenían 33 y 50% de estiércol composteado. Para el contenido de fósforo, se observaron diferencias en las plantas. Esto probablemente se encuentra ligado al contenido nutrimental de los sustratos, ya que los mayores valores de fósforo foliar se encontraron en los tratamientos con 50% de abonos orgánicos. Como lo mencionan ^{Joshi et al. (2015)}, la vermicomposta es un excelente abono orgánico capaz de aportar múltiples beneficios al aumentar los nutrientes del suelo y el rendimiento de los cultivos, solo o combinados con otros fertilizantes. En los tratamientos con y sin micorrizas, el potasio foliar presentó valores semejantes entre tratamientos. Cuando hay presencia de HMA se demuestra su influencia, ya que tienen la capacidad de establecer relaciones simbióticas con la mayoría de las especies vegetales, provocando una mejor absorción de algunos nutrientes. Al respecto, ^{Mujica-Pérez et al. (2017)} observaron que los contenidos de fósforo foliar tuvieron pocas variaciones entre tratamientos, por lo cual se puede inferir que no se tuvo problemas con la absorción. En relación a los contenidos y disponibilidad nutrimental, no se presentaron variaciones importantes y tampoco se observaron cambios considerables en la infección de raíces. Estos resultados coinciden con ^{Xie et al. (2014)}, quienes encontraron una disminución de la infección micorrízica al aumentar la fertilización fosfórica, obteniendo los menores porcentajes de hifas con 30 mg kg^-1 de P, por lo que con altos niveles de fósforo disminuyen los porcentajes de colonización (^{Hernández-Martínez et al. 2006}). Esto nos indica que el contenido mayor de fósforo en las mezclas no influyó en mayor infección micorrízica, mostrando que si se incrementan los contenidos de nutrientes, los procesos infectivos se inhiben. En algunos casos, esto puede ser más evidente, como lo indican ^{López et al. (2007)}, quienes encontraron disminución del número de esporas al incrementarse el contenido de fósforo en el suelo. Según ^{Cuenca y Meneses (1996)}, existe una correlación negativa entre el porcentaje de colonización de las raíces y la disponibilidad del fósforo.

En el presente trabajo se obtuvieron altos valores de esporas e hifas en los tratamientos 50% V, 50% P y 50% VP. En los tratamientos, los altos contenidos nutrimentales de la vermicomposta satisfacieron la demanda nutricional de la planta. Esto indujo a tener bajos índices de infección micorrízica, a pesar de que la adición de los abonos orgánicos en los sustratos fomenta mejores condiciones para la propagación de los microrganismos, viéndose reflejado en el aumento de esporas, como lo reportaron ^{Millaleo et al. (2006)}.

La transformación de los compuestos orgánicos en nutrientes asimilables para la planta se ve reflejado de forma positiva en los parámetros morfológicos medidos en las plantas. El aumento en el peso seco total de la planta y su relación positiva con la infección micorrízica concuerda con bioensayos con Solanum lycopersicum, en los que se encontró que la inoculación con HMA favoreció el aumento del peso seco de las raíces (^{Carreón-Abud et al. 2013}). El peso seco, área foliar y número de hojas se encuentran ligados a la colonización de HMA en Catharanthus roseus (^{De la Rosa-Mera et al. 2012}). Esto se debió a que las plantas tuvieron tiempo para interactuar con los HMA y se favoreció la producción de biomasa aérea. Los parámetros fisiológicos de las plantas injertadas no se vieron influenciados por los diferentes tratamientos aplicados. Esto difiere con ^{Oropeza y Russian (2008)}, quienes encontraron diferencias en el uso de vermicomposta líquida como abono orgánico para plantas injertadas, teniendo buenos resultados en la altura y el número de hojas de injertos de naranja criolla después de 100 días de trasplantadas. En el caso del nitrógeno foliar, se observó que los contenidos fueron mayores al combinar la vermicomposta con el Peat Moss, por lo cual es probable que se hubieran presentado cambios en los contenidos con el tiempo.

En las plantas injertadas no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos, en el número de hojas, altura y diámetro de los tallos a los 30 y 60 días (Tabla 6). Para el número de hojas a los 30 días, los valores variaron entre 6 y 7 cm, la altura de 17 a 20.1 cm y el diámetro de 5 a 6.3 cm, mientras que, a los 60 días, se tuvieron hojas de 7.1 a 9.0 cm, altura de 20.9 a 2.7 cm, y diámetro de 5.3 a 6.9 cm. La aplicación de micorrizas a las plantas no presentó diferencias en los parámetros evaluados, pero se puede valorar, como una buena práctica, aplicar micorriza a las plantas injertadas, teniendo en cuenta que las plantas se benefician al quedar micorrizadas durante todo el ciclo de desarrollo del cultivo. Además, es probable que con el paso del tiempo, se observen efectos de las micorrizas en las plantas. El tiempo transcurrido en invernadero permitió observar que las plantas se desarrollaron de manera eficiente y uniforme. Con esto corroboramos que el uso de las micorrizas ayuda a las plantas a desarrollarse de manera correcta, ya que, al compararse con las plantas no injertadas, se observó una menor heterogeneidad en el desarrollo. Al respecto, otros estudios demuestran que a tiempos mayores, los efectos de las inoculaciones son evidentes (^{Cortés-Patiño et al. 2015}).

CONCLUSIONES

Los mejores resultados en los indicadores evaluados se encontraron en los tratamientos con los mayores contenidos de vermicomposta. La actividad microbiana y el número de esporas se incrementó al aumentar el contenido de materia orgánica en los sustratos, disminuyendo el porcentaje de infección micorrízica. La aplicación del biofertilizante micorrízico propició mayor absorción de nitrógeno y fósforo foliar en los diferentes sustratos. Los mayores contenidos de vermicomposta incrementaron la materia orgánica, C y N en los sustratos. Para el P y la CIC, los tratamientos con sustratos que contienen Peat Moss y vermicompostas fueron superiores a los tratamientos que contienen sólo suelo. El contenido nutrimental de las mezclas no influyó en el número de esporas ni en los procesos de infección. Los HMA son una buena opción para mejorar la nutrición de plantas de cacao en invernadero.