CONTENIDO DE N, P,
K Y RENDIMIENTO DE FRAMBUESA ROJA (Rubus idaeus L.) 'Autumn bliss'
ORGÁNICO ASOCIADA CON LUPINO(Lupinus mutabilis Sweet.)
1Jara-Peña, Enoc, 2Angel
Villegas M. y 3Prometeo Sánchez G.
Introducción
La utilización inadecuada de los agroquímicos en
los cultivos constituye un riesgo potencial de contaminación y eutrofización de las
aguas dulces por lixiviación de nitratos del suelo (Aparicio-Tejo et al., 2000). En
consecuencia, los agroquímicos utilizados en los cultivos han alterado y disminuido la
productividad del suelo al alterar su actividad microbiana y el balance nutrimental (Ruiz,
1999), además, los problemas de maleza, enfermedades y plagas se han multiplicado a un
ritmo alarmante debido a que los residuos de los agroquímicos, en su mayoría tóxicos,
han causando efectos negativos en el ecosistema y la salud (Ozorez-Hampton, 1998). Una
opción importante para contrarrestar este tipo de problemas es el empleo de abonos
orgánicos y biofertilizantes que aportan nutrimentos gradualmente al suelo (Compagnoni y
Potzulu, 1985) y mejoran las características físicas, químicas y biológicas del suelo
incrementando la producción de los cultivos (Trinidad, 1999).
La vermicomposta se considera uno de los abonos orgánicos de fácil adquisición, manejo
y producción rápida. Tiene buenas características físicas, químicas, microbiológicas
y nutrimentales, y su uso evita la formación de costras, mejora la estructura del suelo,
la aireación, retención de agua, drenaje, y aumenta el intercambio iónico y
disponibilidad de fósforo (Kulkarni et al., 1996).
Por otra parte, el lupino (Lupinus mutabelis Sweet.), una especie oriunda de los Andes de
la familia de las leguminosas (Fabaceae), conocida en el norte del Perú y en Ecuador como
"chocho" y en el sur Peruano y en Bolivia denominada "tarhui", se
utiliza en los campos con frecuencia como cultivo asociado, intercalándose con papa,
maíz, quinua o con algún otro cultivo (Gross, 1982). Cabe indicar que desde épocas
remotas se le reconoce al lupino como mejorador de la fertilidad del suelo y fijador del
nitrógeno atmosférico; y por sus raíces profundas, buen extractor de los nutrimentos de
las capas más profundas del suelo. La fijación del nitrógeno atmosférico se lleva a
cabo por las bacterias fijadoras de nitrógeno que viven en simbiosis con la leguminosa en
sus raíces, implica el intercambio de señales entre la planta y las bacterias, que
culmina con la formación de una estructura tumoral normalmente localizada en la raíz,
que se denomina nódulo. El funcionamiento del nódulo depende del suministro de carbono,
en forma de sacarosa, por parte de la planta. La sacarosa metabolizada hasta ácidos
dicarboxílicos sirve de fuente energética a los bacteroides. El amonio fijado por éstos
es excretado al citosol de la célula huésped que lo incorpora en forma de amidas o
ureidos, los cuales son exportados al resto de la planta, que puede satisfacer así su
requerimiento de nitrógeno en ausencia de nitrógeno mineral del suelo (Hansen, 1994).
Asimismo, el lupino tiene la capacidad de solubilizar los nutrimentos del suelo como el
potasio y fósforo, y hacerlos disponibles para las plantas, y se adapta a un amplio rango
de temperaturas, a condiciones de baja precipitación fluvial y suelos con baja fertilidad
(Gross, 1982). Se reportan que Lupinus albus, Lupinus cosentinii y Lupinus angustifolius
tienen la capacidad de movilizar y solubilizar fósforo de fuentes normalmente no
aprovechables para otros cultivos (Jungk et al., 1993, Bolland, 1995) permitiendo
autoabastecerse de este nutrimento (Espinoza, 1997), y favorecer a la planta en
asociación, particularmente durante la fase de floración (Yágodin, 1986). Entre los
mecanismos que estas especies utilizan para solubilizar y en la absorción de nutrimentos
se tienen la absorción selectiva de cationes básicos que baja el pH de la rizósfera,
desorción de fósforo de óxido de aluminio y hierro por intercambio de aniones,
secreción de ácido cítrico, iones citrato y otros compuestos carboxilados hasta en un
23% del peso seco de la planta, en comparación con la alfalfa sólo los secreta en un
0,3% de su peso seco y diferencia en el sistema radical, lo que da lugar exudaciones de
citrato y malato, y secreción de fosfatasa ácida y iones H+ (Gardner, 1983; Dinkelaker
et al., 1989, Ozawa et al., 1995; Johnson et al., 1996). En consecuencia, permiten
autoabastecerse de ciertos nutrimentos, y hacerlo disponible a la planta en asociación
(Espinoza, 1997). En base a lo anterior, el objetivo de esta investigación fue
cuantificar la concentración de N, P y K y el rendimiento en frambuesa con o sin
vermicomposta.
Materiales y métodos
El experimento se realizó en condiciones de invernadero en el Colegio de
Postgraduados, Montecillo, municipio de Texcoco, Estado de México, México; en el periodo
de agosto a diciembre del año 2000. Como sustrato se utilizó suelo de un huerto de
frambuesa y sus características físicas y químicas con sus metodologías de
determinación e interpretación se presentan en la Tabla 1. Es un suelo migajón
arcillo-arenoso, con pH casi neutro, con contenido medio de materia orgánica, sin
problemas de sales, fósforo Olsen medio, potasio intercambiable medio y alto en calcio y
magnesio intercambiables.
La vermicomposta se consiguió de la planta de composteo de San Juan Tezontla, y sus
características físicas y químicas se presentan en la Tabla 2. Se observa en este
cuadro que el contenido de humedad es de 15%, pH 7,67, materia orgánica 24,2%, nitrógeno
total 1,35% y fósforo total 1,23%. Como material biológico se utilizaron brotes
adventicios de frambuesa (Rubus idaeus L.) "Autumn Bliss" productora de otoño,
los cuales fueron tratados con frío durante 60 días a 5 ºC. Los tratamientos se
generaron de un factorial completo 5 × 2 más un tratamiento adicional, en donde 5 indica
niveles de vermicomposta (0, 5 ,10, 15 y 20 t ha-1) y 2 niveles de asociación de
frambuesa con lupino, con y sin lupino (Tabla 3). El tratamiento adicional consistió en
el uso de una fórmula de fertilización (100-80-80 NPK) que ha dado el mejor resultado en
el desarrollo y rendimiento de frambuesa en el mismo tipo de suelo que se usó en este
trabajo. Posteriormente se trasplantó la frambuesa, y el lupino (Lupinus mutabilis
Sweet.) se sembró después de que las plantas de frambuesa lograron su establecimiento.
Se tomó el cuidado de mantener el contenido de humedad del suelo dentro del intervalo del
porcentaje de humedad aprovechable mediante la aplicación de riegos periódicos usando el
método gravimétrico.
La distribución de los tratamientos se hizo usando el diseño experimental completamente
al azar con 9 repeticiones. La unidad experimental fue una maceta de tamaño adecuado para
colocar en ella 6 kg de suelo. La vermicomposta de acuerdo a los diferentes tratamientos
se mezcló en los 6 kg de suelo calculando en base a un peso de 3 x 106 kg ha-1. El
análisis estadístico se hizo mediante un análisis de varianza. Se realizó la prueba de
comparación de medias múltiple de Tukey (a = 0,05) utilizando el programa Statistical
Annalysis System (SAS, 1997).
La respuesta de la frambuesa a los tratamientos se evaluó a los 90 días después de
iniciado el experimento y análisis de N, P, K, en el tejido foliar de la planta.
Para determinar el contenido de nitrógeno se realizó por el método de semimicro Kendahl
modificado para incluir nitratos (Bremner, 1965). Para cuantificar P, K, se realizó por
digestión húmeda utilizando en cada caso las siguientes metodologías: el fósforo se
analizó por colorometría en un Spectronic 20 D, Milton Ray Company, por medio del
método de Vanadato-Molibdato amarillo citado por Olsen et al. (1954). El potasio fue
determinado por emisión flama en un espectrofotómetro de absorción atómica IL-551.
Resultados
Nitrógeno
Para este elemento se encontraron diferencias estadísticamente significativas en
vermicomposta (V), lupino (L) y con la interacción de V*L (Tabla 5). En la separación de
medias por la prueba de Tukey las mayores concentraciones se obtuvieron con los
tratamientos V90 y V120 con valores de 35,7 mg g-1 y 39,5 mg g-1, respectivamente (Tabla
4).
Fósforo (P)
Para este nutrimento se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas por
tratamientos, con el factor vermicomposta (V), lupino (L), la interacción de V*L
tratamiento adicional (Tabla 6). En la separación de medias por la prueba de Tukey, las
mayores concentraciones se obtuvieron con V120+L V90+L con valores de 2,4 y 2,32 mg g-1,
respectivamente (Tabla 4), y en general, la concentración foliar de P con los
tratamientos de asociación de frambuesa y lupino fue mejor que los tratamientos con
vermicomposta solamente.
Potasio (K)
También se encontraron diferencias estadísticamente significativas para vermicomposta
(V), lupino (L), la interacción de V*L y con tratamiento adicional (Tabla 7). Asimismo,
en la separación de medias por la prueba de Tukey las mayores concentraciones se
obtuvieron en V90 y V120 con 21,50 mg g-1 y 25,30 mg g-1, respectivamente (Tabla 4).
Mientras que el testigo sólo 17,3 mg g-1.
Rendimiento
Cuando se realizó el análisis de varianza de número de frutos (NF) se encontraron
diferencias estadísticamente significativas con vermicomposta (V), lupino (L), la
interacción V*L y con el tratamiento adicional (Tabla 8). En la separación de medias por
la prueba de Tukey los mayores valores se obtuvieron en V90 V120+L con 47 y 31 frutos por
planta, respectivamente (Fig. 1). Para el peso de frutos (PF) se encontraron diferencias
estadísticamente significativas por tratamiento, vermicomposta (V) y la interacción V*L
(Tabla 9). En la separación de medias por la prueba de Tukey se presentaron diferencias
en PF por tratamiento, y los mayores valores se obtuvieron en V90 y V120+L con 255 y
230.86 g de PF por planta (Fig. 2), respectivamente.
Discusión
La acumulación de N en la frambuesa tendría como fuente la fijación del N2
atmosférico, a partir de la transformación del nitrógeno orgánico de la vermicomposta
a nitrógeno disponible para la planta, y este proceso depende de una serie de factores:
temperatura del suelo, humedad, aireación y pH bajo que favorece la desnitrificación
(Havlin et al., 1999), considerando que solamente del 15 a 20% de N orgánico de la
vermicomposta se mineraliza al año (Brady y Ray,1999). Por otra parte, en cuanto a los
estándares de concentración foliar para frambuesa, de acuerdo a los requerimientos
nutrimentales para este cultivo propuesto por Crandall (1995), se considera que el rango
entre 25-40 mg g-1 de N es óptimo. Referente a trabajos realizados con esta variedad,
Poblete (2000) obtuvo 87 mg g-1 de N en hojas de plantas en condiciones de hidroponía,
mientras que Campos (2000) en plantas de frambuesa no micorrizadas obtuvo 29,7 mg g-1 de
N. En base a estos trabajos las concentraciones obtenidas se considerarían como
adecuadas.
En general, los valores de concentración de P obtenidos son bajos de acuerdo a los
estándares de concentración foliar para frambuesa roja reportado por Benton et al.
(1991). Se considera que un rango entre 3-5 mg g-1 de P es óptimo. Se conoce que la
movilidad del P es baja, dado que su mineralización se realiza paulatinamente. La
hidrólisis de P orgánico es mediada por la actividad de una ectoenzima denominada
fosfatasa ácida liberada por bacterias y hongos, o secretada por las raíces,
particularmente en la zona apical (Dinkelaker y Marschner, 1992). Una alta actividad de la
fosfatasa ácida ha sido comprobada en la rizósfera de plantas cultivadas en suelos con
niveles bajos en fósforo. En cuanto al sistema de asociación con diferentes especies de
lupino se han obtenido respuestas favorables; así Horst y Waschkies, citado por Marschner
(1995), señala que en la asociación de Lupinus albus con trigo cultivado en suelo con pH
6,5 deficiente en P fertilizado con roca fosfórica y nitrato, el trigo absorbió 42,3 mg
de P por maceta; Rodas et al. (2001) en la asociación de Lupinus mutabilis y maíz
obtuvieron mayor contenido de nitrógeno, fósforo y de materia. Algunas investigaciones
realizadas en especies de lupino, como en L. albus, L. consentinni y en L. angustifolius y
en particular Lupinus albus han permitido conocer la capacidad de solubilizar y movilizar
fósforo de fuentes no aprovechables para los demás cultivos (Peiter et al., 2000). Entre
los mecanismos que estas plantas utilizan se señalan la absorción selectiva, la cual
tiende a abatir el pH de la rizósfera (Aguilar, 1981); desorción de fósforo de óxido
de Fe y Al por intercambio de aniones (Dinkelaker et al., 1989), secreción de ácido
cítrico y iones citrato, que son los compuestos dominantes en los exudados de las raíces
proteiodes desarrolladas (Gardner et al., 1983), que permiten movilización eficiente de P
tanto en suelos calcáreos como ácidos. La alta secreción de ácido cítrico local aún
acidifica suelos calcáreos y moviliza moderadamente el fosfato de calcio soluble por la
disolución y formación de citrato de calcio soluble en la rizósfera. La acidificación
de la rizósfera no solamente moviliza P sino también Fe, Mn y Zn (Dinkelaker et al.,
1989) y secreción de micorrizadas obtuvo 29,7 mg g-1 de N. En base a estos trabajos las
concentraciones obtenidas se considerarían como adecuadas.
En general, los valores de concentración de P obtenidos son bajos de acuerdo a los
estándares de concentración foliar para frambuesa roja reportado por Benton et al.
(1991). Se considera que un rango entre 3-5 mg g-1 de P es óptimo. Se conoce que la
movilidad del P es baja, dado que su mineralización se realiza paulatinamente. La
hidrólisis de P orgánico es mediada por la actividad de una ectoenzima denominada
fosfatasa ácida liberada por bacterias y hongos, o secretada por las raíces,
particularmente en la zona apical (Dinkelaker y Marschner, 1992). Una alta actividad de la
fosfatasa ácida ha sido comprobada en la rizósfera de plantas cultivadas en suelos con
niveles bajos en fósforo. En cuanto al sistema de asociación con diferentes especies de
lupino se han obtenido respuestas favorables; así Horst y Waschkies, citado por Marschner
(1995), señala que en la asociación de Lupinus albus con trigo cultivado en suelo con pH
6,5 deficiente en P fertilizado con roca fosfórica y nitrato, el trigo absorbió 42,3 mg
de P por maceta; Rodas et al. (2001) en la asociación de Lupinus mutabilis y maíz
obtuvieron mayor contenido de nitrógeno, fósforo y de materia. Algunas investigaciones
realizadas en especies de lupino, como en L. albus, L. consentinni y en L. angustifolius y
en particular Lupinus albus han permitido conocer la capacidad de solubilizar y movilizar
fósforo de fuentes no aprovechables para los demás cultivos (Peiter et al., 2000). Entre
los mecanismos que estas plantas utilizan se señalan la absorción selectiva, la cual
tiende a abatir el pH de la rizósfera (Aguilar, 1981); desorción de fósforo de óxido
de Fe y Al por intercambio de aniones (Dinkelaker et al., 1989), secreción de ácido
cítrico y iones citrato, que son los compuestos dominantes en los exudados de las raíces
proteiodes desarrolladas (Gardner et al., 1983), que permiten movilización eficiente de P
tanto en suelos calcáreos como ácidos. La alta secreción de ácido cítrico local aún
acidifica suelos calcáreos y moviliza moderadamente el fosfato de calcio soluble por la
disolución y formación de citrato de calcio soluble en la rizósfera. La acidificación
de la rizósfera no solamente moviliza P sino también Fe, Mn y Zn (Dinkelaker et al.,
1989) y secreción de iones H+, que ha sido demostrada en L. arboreus (Espinosa,
2000).
Asimismo, los valores de K obtenidos están considerados dentro del intervalo normal de
suficiencia, de acuerdo a los estándares reportados por Crandall (1995) y Mills et al.
(1996). Cabe indicar que la concentración de Mg obtenida fue baja; se señala que la
absorción de Ca y Mg se reduce por influencia del potasio (Mills et al., 1996). También
Spiers (1993) señala que con fertilización potásica en zarzamora 'shawnee' obtuvo
incremento en la concentración foliar de K, pero una disminución de Mg y Zn. Por otra
parte, las concentraciones adecuadas de N y K obtenidas de acuerdo a los índices de
suficiencia para esta especie indicarían una interacción positiva de N:K, y N:P
(Jara-Peña et al., 2002).
El mayor rendimiento en peso y número de frutos se obtuvo con la aplicación de 90 g
maceta-1 de vermicomposta, pero cuando la frambuesa se asoció con lupino el mayor
rendimiento en peso y número de frutos se obtuvo con la aplicación al sustrato de 120 g
maceta-1 de vermicomposta. Sin embargo, los valores de rendimiento obtenidos son
inferiores a lo obtenido por Poblete (2000), cuyo rendimiento fue de 273,67 g planta-1para
esta misma variedad y en condiciones de hidroponía. Por otra parte, Miles et al. (2001)
al evaluar el desarrollo del tomate con vermicomposta y con fertilización química
observaron que el tomate cultivado en vermicomposta produjo flores y frutos similares a lo
que se obtiene con fertilización convencional.
micorrizadas obtuvo 29,7 mg g-1 de N. En base a estos trabajos las concentraciones
obtenidas se considerarían como adecuadas.
En general, los valores de concentración de P obtenidos son bajos de acuerdo a los
estándares de concentración foliar para frambuesa roja reportado por Benton et al.
(1991). Se considera que un rango entre 3-5 mg g-1 de P es óptimo. Se conoce que la
movilidad del P es baja, dado que su mineralización se realiza paulatinamente. La
hidrólisis de P orgánico es mediada por la actividad de una ectoenzima denominada
fosfatasa ácida liberada por bacterias y hongos, o secretada por las raíces,
particularmente en la zona apical (Dinkelaker y Marschner, 1992). Una alta actividad de la
fosfatasa ácida ha sido comprobada en la rizósfera de plantas cultivadas en suelos con
niveles bajos en fósforo. En cuanto al sistema de asociación con diferentes especies de
lupino se han obtenido respuestas favorables; así Horst y Waschkies, citado por Marschner
(1995), señala que en la asociación de Lupinus albus con trigo cultivado en suelo con pH
6,5 deficiente en P fertilizado con roca fosfórica y nitrato, el trigo absorbió 42,3 mg
de P por maceta; Rodas et al. (2001) en la asociación de Lupinus mutabilis y maíz
obtuvieron mayor contenido de nitrógeno, fósforo y de materia. Algunas investigaciones
realizadas en especies de lupino, como en L. albus, L. consentinni y en L. angustifolius y
en particular Lupinus albus han permitido conocer la capacidad de solubilizar y movilizar
fósforo de fuentes no aprovechables para los demás cultivos (Peiter et al., 2000). Entre
los mecanismos que estas plantas utilizan se señalan la absorción selectiva, la cual
tiende a abatir el pH de la rizósfera (Aguilar, 1981); desorción de fósforo de óxido
de Fe y Al por intercambio de aniones (Dinkelaker et al., 1989), secreción de ácido
cítrico y iones citrato, que son los compuestos dominantes en los exudados de las raíces
proteiodes desarrolladas (Gardner et al., 1983), que permiten movilización eficiente de P
tanto en suelos calcáreos como ácidos. La alta secreción de ácido cítrico local aún
acidifica suelos calcáreos y moviliza moderadamente el fosfato de calcio soluble por la
disolución y formación de citrato de calcio soluble en la rizósfera. La acidificación
de la rizósfera no solamente moviliza P sino también Fe, Mn y Zn (Dinkelaker et al.,
1989) y secreción de iones H+, que ha sido demostrada en L. arboreus (Espinosa,
2000).
Asimismo, los valores de K obtenidos están considerados dentro del intervalo normal de
suficiencia, de acuerdo a los estándares reportados por Crandall (1995) y Mills et al.
(1996). Cabe indicar que la concentración de Mg obtenida fue baja; se señala que la
absorción de Ca y Mg se reduce por influencia del potasio (Mills et al., 1996). También
Spiers (1993) señala que con fertilización potásica en zarzamora 'shawnee' obtuvo
incremento en la concentración foliar de K, pero una disminución de Mg y Zn. Por otra
parte, las concentraciones adecuadas de N y K obtenidas de acuerdo a los índices de
suficiencia para esta especie indicarían una interacción positiva de N:K, y N:P
(Jara-Peña et al., 2002).
El mayor rendimiento en peso y número de frutos se obtuvo con la aplicación de 90 g
maceta-1 de vermicomposta, pero cuando la frambuesa se asoció con lupino el mayor
rendimiento en peso y número de frutos se obtuvo con la aplicación al sustrato de 120 g
maceta-1 de vermicomposta. Sin embargo, los valores de rendimiento obtenidos son
inferiores a lo obtenido por Poblete (2000), cuyo rendimiento fue de 273,67 g planta-1para
esta misma variedad y en condiciones de hidroponía. Por otra parte, Miles et al. (2001)
al evaluar el desarrollo del tomate con vermicomposta y con fertilización química
observaron que el tomate cultivado en vermicomposta produjo flores y frutos similares a lo
que se obtiene con fertilización convencional.
Bibliografía
1
Laboratorio de Fisiología Vegetal. Facultad de Ciencias Biológicas. UNMSM. Apartado
11-0058, Lima 11. Perú. ejarap@unmsm.edu.pe
2 Instituto de Recursos Genéticos y Productividad. Colegio de Postgraduados
Apartado 56116 Mon-tecillo, México. avillega@colpos.mx
3 Instituto de Recursos Naturales y Edafología. Colegio de Postgraduados
Apartado 56116 Montecillo, México. promet@colpos.mx
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