elocation-id: e3773
Resumen
Los suelos agrícolas con manejos agronómicos ineficientes pierden su capacidad para sustentar a las plantas, se considera que una estrategia es el uso de enmiendas orgánicas para mejorar las características de los suelos y la productividad de cultivos como el melón. El objetivo fue evaluar la composta (CMT) y estiércol de cabra (EDC) mezclados con Trichoderma sp. (Tsp) y Bacillus subtilis (Bs) en las propiedades fisicoquímicas y contenidos macronutrimentales del suelo, y la calidad y rendimiento de melón. El experimento se realizó de diciembre del año 2023 a abril de 2024 en Tonaya, Jalisco, México. Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con seis tratamientos: CMT + Tsp, CMT + Bs, EDC + Tsp, EDC + Bs, CMT y EDC y un testigo (sin enmienda). Se observó que todos los tratamientos en comparación con el testigo aumentaron los niveles de materia orgánica, capacidad de campo, porosidad, capacidad de intercambio catiónico, N, P, K, S, Ca y Mg del suelo. Los tratamientos CMT, EDC + Tsp y CMT + Tsp incrementaron la masa y tamaño de frutos con respecto al testigo, mientras que para °Brix solo el tratamiento CMT + Tsp superó al testigo. El rendimiento estimado se redujo hasta en 21% con el tratamiento EDC y en 30% con el testigo en comparación con el resto de los tratamientos. El uso de estas enmiendas es viable para mejorar la calidad de los suelos agrícolas e incrementar la calidad de frutos y rendimiento de melón.
Bacillus subtilis, Cucumis melo L., Trichoderma sp., propiedades fisicoquímicas del suelo
Con los residuos de origen orgánico se producen abonos con altas cantidades de nutrientes y materia orgánica que se utilizan como enmiendas para mejorar los suelos agrícolas (Murillo-Montoya et al., 2020). Las enmiendas orgánicas que más se estudiaron en las últimas dos décadas son las compostas, por los beneficios que le proporcionan al suelo, tales como mejorar el contenido nutrimental, reducir la erosión, incrementar la población microbiana, y mejorar la retención de agua de este, lo que favorece la producción de los cultivos (Trinidad y Velazco, 2016; Cervantes-Vázquez et al., 2022).
Al respecto, Macías-Duarte et al. (2020) reportaron un incremento de materia orgánica de 68%, nitrógeno (NO3) de 42% y fósforo de 26% al aplicar al suelo con cultivo de Olea europaea composta más paja de trigo en comparación con el testigo (sin enmienda). Otro material que puede ser una alternativa es el estiércol de cabra debido a su costo accesible, disponibilidad regional y que implica menor proceso para su aplicación.
Sin embargo, en cuanto al efecto que causa este tipo de estiércol en el suelo, y en la producción y calidad de los cultivos la información es limitada, como referencia se tienen los estudios de Cervantes-Vázquez et al. (2022) quienes demostraron que con la aplicación de estiércol bovino mejoraron las propiedades y contenidos nutrimentales del suelo, e incrementó la producción de Citrullus lanatus. Cavalcante-Ferreira et al. (2024), en suelo cultivado con Aniba rosaeodora y enmendado con biocarbón más gallinaza encontraron niveles más altos de fósforo, calcio, magnesio, zinc y manganeso con respecto al suelo sin enmienda.
Aunado a lo anterior, Trichoderma sp. no solo tienen la capacidad de controlar hongos fitopatógenos, sino también la de promover el crecimiento vegetal y aumentar la calidad de los suelos (Candelero et al., 2015), ya que mejora la asimilación de nutrientes por los cultivos, incrementa la oferta de nutrientes en el suelo, y tienen la capacidad de liberar hormonas, estas características hacen a este microorganismo una excelente enmienda biológica (González-León et al., 2023).
Los hallazgos de Romero-Cún y Loayza-Agurto (2023) en cultivo de Musa paradisiaca encontraron que al aplicar al suelo Trichoderma spirale más raquis de la misma planta picado se incrementó la altura de planta y área foliar con respecto al testigo (sin aplicación), así como el contenido de materia orgánica en suelo. Asimismo, Bacillus subtilis es una bacteria biocontroladora de hongos patógenos de las plantas, que se asocia endofíticamente con las raíces y tiene la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico, solubilizar fosfatos y producir sideróforos, lo que incrementa la producción de cultivos y mejora las características del suelo (González-León et al., 2023).
El melón (Cucumis melo L.) por su alta producción se considera un cultivo de importancia económica en México, siendo en 2023 el principal estado productor Michoacán con 144 824 t, Jalisco posee un incremento de producción del 10% anual debido a la oportunidad de negocio que representa este cultivo en el estado (SIAP, 2023). Con base en lo mencionado anteriormente, el objetivo del estudio fue evaluar las enmiendas orgánicas composta y estiércol de cabra mezcladas con los microorganismos Trichoderma sp. y Bacillus subtilis en las características fisicoquímicas, concentraciones macronutrimentales del suelo y en la calidad de frutos y rendimiento de melón.
El experimento se realizó en una parcela ubicada en el Municipio de Tonaya, Jalisco, México (coordenadas geográficas 19° 52’ 0” latitud norte y 103° 55’ 5” longitud oeste y altitud de 778 m). El municipio presenta un clima cálido semiseco, con temperatura y precipitación anual promedio de 16.6 °C y 617.7 mm, respectivamente (IIEG, 2022). El suelo presentó textura arcillosa, 1.26 g cm-3 de densidad aparente, 2.65% de materia orgánica, 7.1 de pH, 0.96 dS m-1 de conductividad eléctrica, 26 mg kg-1 de N, 22.25 mg kg-1 de P, 193.63 mg kg-1 de K, 6 582.35 mg kg-1 de Ca y 759.65 mg kg-1 de Mg, estas determinaciones se realizaron en el Laboratorio de Análisis de Suelo, Agua y Planta del Centro Universitario de la Costa Sur de la Universidad de Guadalajara.
Se usó un diseño experimental completamente aleatorizado con seis tratamientos (composta (CMT) + Trichoderma sp. (Tsp), CMT + Bacillus subtilis (Bs), estiércol de cabra (EDC) + Tsp, EDC + Bs, CMT y EDC) y un testigo (sin enmienda). Para cada tratamiento se emplearon cuatro repeticiones, y la unidad experimental consistió en tres surcos de 20 m lineales con 50 plantas cada surco.
La composta se formó a base de residuos vegetales y estiércol de bovino y caprino en proporción 2:1 v/v y el estiércol de cabra seco se recolectó directamente de un establo caprino de Autlán de Navarro, Jalisco, México. Trichoderma sp. (harzianum, viride y asperrellum) se suministró con el producto comercial Trichodef®, el cual presentó una concentración de 1 x 1012 unidades formadoras de colonias por g y para Bacillus subtilis se empleó el producto Baci-Soil ® con una concentración de ingrediente activo del 10%, ambos productos en presentación sólida.
El mismo día de la aplicación de las enmiendas se realizaron las mezclas de la composta o estiércol de cabra con Trichoderma sp. o Bacillus subtilis en función del tratamiento a razón 1000:1 v/v. Después, al suelo se le suministró una dosis 10 t ha-1 de cada tratamiento, la cual se incorporó directamente en cada surco (área efectiva) con una rastra desterronadora invertida (Swissmex®, Rotostone RSH-M105, México). Algunas propiedades químicas y los contenidos macronutrimentales de las enmiendas se muestran en el Cuadro 1.
| EOR | pH | CE (dS m-1) | N | P | K | Ca | Mg | Na |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (mg kg-1) | ||||||||
| CMT | 7.89 | 2.64 | 980.14 | 169.13 | 3 961.9 | 5 826.42 | 1 667.9 | 276.2 |
| EDC | 8.84 | 5.24 | 52.48 | 150.61 | 6 750.79 | 5 872.44 | 1 698.34 | 2 852.05 |
Se utilizó semilla (con 90% de germinación) de melón hibrido súper vida de Sakata Seed® (tipo cantaloupe), esta se sembró en charolas de unicel de 200 cavidades (una semilla por cavidad) en invernadero, donde la temperatura mínima y máxima promedio fue de 20 y 30 °C, respectivamente, con humedad relativa promedio de 77%. Las charolas estuvieron rellenas con sustrato peat moss al 40% de humedad, este contenido de humedad se mantuvo hasta la germinación de las semillas; posteriormente se regó a diario cada charola con 1.5 L de agua combinada con 1 g L-1 de triple 17 NPK hasta el trasplante a campo (20 días después de la siembra).
Se trasplantó a una hilera una plántula por orificio del acolchado plástico blanco (calibre 90 µm) con distancia entre plantas de 0.4 m y entre surcos de 1.6 m, para una densidad de plantación de 15 625 plantas ha-1. Después del trasplante se inició con la aplicación del riego y la fertilización, para esto se utilizó un sistema de fertirriego por goteo, el volumen de riego máximo fue de 40 m3 ha-1 al día (en etapa de producción) y la dosis de fertilización que se empleo fue 180N, 100P, 200K, 60Ca y 20Mg, la cual se suministró con los fertilizantes nitrato de calcio, fosfato monopotásico, nitrato de potasio y sulfato de magnesio; las plantas se fertirrigaron cada dos días durante todo el ciclo del cultivo.
A los 100 días después del trasplante (ddt) se colectó una muestra compuesta de suelo por repetición y tratamiento, a estas se les analizaron por triplicado las propiedades fisicoquímicas y concentraciones macronutrimentales en el Laboratorio de Análisis de Suelo, Agua y Planta del Centro Universitario de la Costa Sur de la Universidad de Guadalajara empleando las metodologías de la Norma Oficial Mexicana NOM-021-SEMARNAT-2000 (SEMARNAT, 2002), los parámetros evaluados fueron: capacidad de campo (CC) (método AS-06); densidad aparente (DAP) (método AS-03); pH (método AS-02); conductividad eléctrica (CE) (método AS-18); capacidad de intercambio catiónico (CIC) (método AS-12); materia orgánica (MO) (método AS-07).
Porcentaje de sodio intercambiable (PSI) (método AS-21); N-inorgánico (N) (método AS-08); fósforo Olsen (P) (método AS-10); potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na) (método AS-19); azufre (S) (método AS-20). También, se determinó la porosidad total (PT), mediante la ecuación PT= (DRE-DAP/DRE) * 100. Donde: DRE es la densidad real de referencia (2.65 g cm-3), esto de acuerdo con McPhee et al. (2015).
A los 90 ddt se recolectó una muestra al azar de 40 frutos maduros por tratamiento, a estos se les evaluó su masa de fruto (MF) con una báscula digital (Tanita®, KW-002, Japón), °Brix con un refractómetro (Hanna®, HI96801, USA), firmeza de la pulpa (FMZ) con un penetrómetro análogo (Wagner®, FT30, USA), y diámetro ecuatorial (DE) y polar (DP) con una cinta métrica (Truper, México). Para obtener el rendimiento estimado, se contó el número de frutos comerciales producidos por planta, este dato se multiplicó entre sí por la masa de fruto y la cantidad de plantas ha-1, el resultado se extrapoló a t ha-1.
El testigo obtuvo el valor menor de CC (57.06%) y MO (2.76%) en comparación con todos los tratamientos. La PT se incrementó en mayor medida con los tratamientos CMT + Bs (57.36%), EDC + Tsp (58.49%), CMT (58.87%) y EDC (57.74%) en relación con el testigo (53.21%). La salinidad del suelo expresada en CE y PSI aumentó con la aplicación de los tratamientos EDC + Tsp, EDC + Bs y EDC con valores de 3.07 dS m-1 y 2.16%, 3.3 dS m-1 y 1.98%, 3.13 dS m-1 y 2.31%, respectivamente, en comparación con el testigo (1.95 dS m-1 y 2.31%) (Cuadro 2).
[i] Medias con letra distinta dentro de cada columna son significativamente diferentes (Tukey, p≤ 0.05). **= significancia estadística a p≤ 0.01; ns= no significativo; DMS= diferencia mínima significativa; CC= capacidad de campo; DAP= densidad aparente; PT= porosidad total; CE= conductividad eléctrica; CIC= capacidad de intercambio catiónico; MO= materia orgánica; PSI= porcentaje de sodio intercambiable.
El testigo obtuvo el valor menor de CIC (49.99 Meq 100 g-1) con respecto a todos los tratamientos evaluados, siendo el tratamiento EDC el que obtuvo el valor más alto con 59.58 Meq 100 g-1 (Cuadro 2). Estos resultados demuestran la modificación de la mayoría de las propiedades fisicoquímicas del suelo por efecto principalmente de las enmiendas orgánicas, donde se destaca el incremento de la capacidad de retención de agua (CC), la porosidad, la capacidad de intercambio catiónico y la materia orgánica esto favorece la calidad productiva de los suelos agrícolas.
El aumento de estas características en suelo se debe a que el estiércol de cabra y la composta por origen aportaron materia orgánica y cationes (Ca, Mg, K y Na) en cantidades altas. Al respecto, Trinidad y Velazco (2016); Macías-Duarte et al. (2020) indican que con la aplicación de compostas o estiércoles se incrementan los porcentajes de materia orgánica, con ello aumenta la estabilidad de agregados, y la cantidad de macro y microporos del suelo, lo que favorece la retención y filtración de agua.
Mientras que Guerrero-García (1996) menciona que el incremento de la CIC está influenciado en parte por el aumento de los cationes procedentes de las enmiendas orgánicas que pueden ser intercambiados entre la solución y los coloides del suelo, pero también por la actividad de sustancias húmicas de la materia orgánica que forma grandes complejos arcillo-húmicos.
Respuestas similares fueron reportadas por Macías-Duarte et al. (2020), quienes demostraron que con la aplicación de composta de desechos vegetales y estiércol bovino al suelo se incrementó la MO en 70% y la CIC en 27%, con respecto al testigo sin enmienda; mientras que Lagos y Huertas (2019), reportaron porosidad total más alta (70.41%) en suelo con el suministro de composta de estiércol de cuy (Cavia porcellus) en comparación con el testigo sin aplicación (67.17%).
Para el caso del incremento de la CE y PSI en el suelo tratado con estiércol de cabra solo o en mezcla con Trichoderma sp. o Bacillus subtilis, esto se puede atribuir a la mayor CE (5.24 dS m-1) y concentración de Na (3117.34 mg kg-1) del estiércol de cabra en comparación con la composta (5.24 dS m-1 y 542.15 mg kg-1, respectivamente) (Cuadro 1), lo que influyó en el aumento de estas características químicas del suelo.
Una de las principales desventajas del uso de estiércoles (bovino y caprino) como enmiendas orgánicas, es la elevada concentración de sales solubles que contienen y aportan, por lo tanto, el uso constante de estiércol y dosis altas de este aplicadas al suelo puede ocasionar problemas de salinización de este, lo que puede afectar la productividad de los cultivos (Trinidad y Velazco, 2016).
En el Cuadro 3 se observa que el tratamiento CMT incrementó la concentración de N (187.59 mg kg-1) y P (185.51 mg kg-1) en comparación con el resto de los tratamientos, e incluso con el testigo el cual presentó valores de 50 y 32.46 mg kg-1, respectivamente. La concentración de K, S y Na fue más alta con todos los tratamientos en relación con el testigo, donde las concentraciones mayores de estos elementos las obtuvo el tratamiento EDC con 167.04, 133.16 y 321.53 mg kg-1, respectivamente.
Para el caso del Ca y Mg, los niveles mayores de ambos elementos con respecto al testigo (9 231.98 y 869.29 mg kg-1, respectivamente) los presentó el tratamiento EDC con valores de 9 437.78 mg kg-1 de Ca y 1 105.61 mg kg-1 de Mg; sin embargo, el testigo superó a los tratamientos CMT + Tsp (8 023 mg kg-1), CMT + Bs (8 795.4 mg kg-1), EDC + Tsp (8 929.92 mg kg-1), EDC + Bs (8 656.1 mg kg-1) y CMT (8 119.82 mg kg-1) en la concentración de Ca y a los tratamientos CMT + Tsp (846.88 mg kg-1) y CMT (863.73 mg kg-1) en la concentración de Mg.
El incremento de las concentraciones macronutrimentales del suelo se pueden explicar por el aporte macronutrimental de las enmiendas orgánicas. Se observó una relación y tendencia de aumento entre las concentraciones macronutrimentales de los suelos tratados con enmiendas orgánicas y los contenidos nutrimentales de las mismas, ya que de acuerdo con el Cuadro 1, la CMT suministró al suelo mayor cantidad de N (980.14 mg kg-1) y P (52.48 mg kg-1) en comparación con el EDC (52.48 y 150.61 mg kg-1, respectivamente), en cambio el EDC aportó más K (3 961.9 mg kg-1), Ca (5 826.42 mg kg-1), Mg (1 667.9 mg kg-1) y Na (276.2 mg kg-1).
Lo anterior influyó en que la CMT obtuviera niveles superiores de N y P y el EDC de K, Ca, Mg y Na en suelo. Esto coincide con el estudio de Jiménez-Ortiz et al. (2019), porque reportaron que con la aplicación de composta de estiércol bovino en Zea mays se incrementaron los niveles de N, P y K en suelo hasta en un 36% con respecto al testigo sin enmienda, lo que atribuyeron al aporte de macronutrimentos por la composta.
Los microorganismos Trichoderma sp. y Bacillus subtilis decrementaron la oferta de macronutrimentos disponibles del suelo, lo cual posiblemente se debió a la inmovilización nutrimental por parte de estos, ya que de acuerdo con Rincón-Castillo et al. (2012) conforme los microorganismos descomponen la materia orgánica contenida en las enmiendas o en el suelo, estos requieren de nutrimentos tales como el N, P, K, Ca, Mg y S en formas inorgánicas solubles para sus reacciones metabólicas y la síntesis de ácidos nucleicos, enzimas, aminoácidos y proteínas para la formación de biomasa, por lo que los nutrimentos son convertidos a formas orgánicas no solubles.
La masa de fruto incrementó hasta en 24% con todos los tratamientos en relación con el testigo, donde las plantas tratadas con CTM (1452 g), EDC+ Tsp (1 328.3 g) y CMT + Tsp (1 425.9 g) obtuvieron frutos con mayor masa; mientras que para °Brix, la CMT + Tsp con valor de 9.44 °Brix fue el único tratamiento que superó estadísticamente al testigo (7.86 °Brix) (Cuadro 4).
[i] Medias con letra distinta dentro de cada columna son significativamente diferentes (Tukey, p≤ 0.05). **= significancia estadística a p≤ 0.01; ns= no significativo; DMS= diferencia mínima significativa; MF= masa de fruto; FMZ= firmeza de la pulpa; DE= diámetro ecuatorial de fruto; DP= diámetro polar de fruto; RE= rendimiento estimado.
Las plantas tratadas con CMT, EDC + Tsp y CMT + Tsp en comparación con el testigo produjeron frutos con diámetro ecuatorial y diámetro polar más alto con valores que oscilaron de 21.32 a 23.15 cm. Para el caso del rendimiento estimado, este se redujo hasta en 21% al suministrar EDC y en 30% con el testigo con respecto al resto de los tratamientos; los rendimientos estimados mayores se obtuvieron con los tratamientos CMT (70.27 t ha-1), EDC + Tsp (62.02 t ha-1) y CMT + Tsp (69.73 t ha-1) (Cuadro 4).
El aumento del rendimiento se relacionó directamente en la mayoría de los casos con el incremento de la masa de los fruto y la obtención de frutos con mayor masa de manera general se debe a la mejora de las características fisicoquímicas y macronutrimentales del suelo que causaron las enmiendas orgánicas (CMT o EDC) solas o en mezcla con Trichoderma sp. o Bacillus subtilis, tal como explican y reportan en melón cultivado en suelo González-Salas et al. (2021) con la aplicación combinada de estiércol bovino y bacterias promotoras del crecimiento.
Además, estos resultados corroboran el efecto benéfico de Trichoderma sp. y Bacillus subtilis en el rendimiento, lo cual se puede atribuir a que estos microorganismos promueven el crecimiento de plantas y frutos por la síntesis de fitohormonas, solubilizan nutrimentos y compuestos orgánicos, producen metabolitos secundarios y controlan hongos fitopatógenos, esto incrementa la producción y calidad de los cultivos, tal como señalan Barbosa-Santos et al. (2020).
Resultados que concuerdan con los obtenidos por Cantú-Nava et al. (2021), porque encontraron un incremento en el rendimiento de Carya illinoinensis de 27.7% con la aplicación de Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Pseudomona fluorescens y Trichoderma harzianum en comparación con el testigo sin inóculos.
También, cabe destacar que el rendimiento estimado que se obtuvo con los tratamientos experimentales superó hasta 2.14 veces al rendimiento medio registrado en México en el año 2023, el cual fue de 32.82 t ha-1 (SIAP, 2023), esto posiblemente se debió a la alta densidad de plantación (15 625 plantas ha-1) analizada en esta investigación.
De acuerdo con Monge-Pérez y Loría-Coto (2017), los °Brix están estrechamente relacionados con el sabor y dulzor de los melones; por lo tanto, para que los frutos de melón sean considerados de calidad comercial, estos deben contener de 9 a 12 °Brix. Con esto se deduce que la CMT + Tsp fue el único tratamiento que produjo frutos con calidad comercial aceptable al obtener un valor medio dentro del rango de °Brix óptimo.
Los resultados no óptimos de °Brix obtenidos con los demás tratamientos se pueden explicar por un posible retraso en la maduración de frutos, ya que según González-Loaiza et al. (2014) los °Brix incrementan cuando los frutos alcanzan mayor grado de madurez, debido al aumento de la concentración de sólidos solubles por la hidrolización de almidones y pectinas solubles durante el proceso de maduración.
Además, se evidenció el efecto positivo de las enmiendas orgánicas y de Trichoderma sp. en el diámetro ecuatorial y polar de frutos, tal como reportan Adame-García et al. (2023) en frutos de Capsicum annuum y Solanum lycopersicum con la inoculación de Trichoderma sp. Este resultado pudo atribuirse en parte al aporte de macronutrimentos y ácidos húmicos por la composta y el estiércol de cabra (Cruz-Crespo et al., 2015), pero también a que Trichoderma sp. promueven el crecimiento vegetal por la producción de fitohormonas (Candelero et al., 2015), esto contribuyó en el aumento del tamaño de fruto.
El uso de composta o estiércol de cabra sin mezclar con Trichoderma sp. o Bacillus subtilis favoreció en mayor medida el incremento de las propiedades fisicoquímicas y concentraciones macronutrimentales del suelo, por lo que estas enmiendas pueden ser factibles para su empleo en suelos agrícolas, considerando el aporte alto de sales del estiércol. La aplicación de composta en combinación con Trichoderma sp. fue el tratamiento más viable para el cultivo de melón, puesto que aumentó no solo la masa, diámetro ecuatorial, diámetro polar y rendimiento estimado de frutos con respecto al testigo, sino también los °Brix, variable importante que indica mayor calidad de frutos.
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