PROPORCIÓN DE NITRÓGENO (NH
4˖/NO
3-
) EN LA SOLUCIÓN NUTRITIVA
EN Physalis peruviana L.
Méndez Merino, E.1*; Alcántar Gonzáles, G.2; Sandoval Villa, M.2; Curiel Rodríguez, A.3
1
Estudiante de Postgrado. Programa de Edafología. Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. Texcoco, Estado de México. México.
2
Profesor investigador. Programa de Edafología. Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. Texcoco, Estado de México. México.
3
Profesor. Departamento de Fitotecnia. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Estado de México. México.
*Autor responsable: [email protected]; Calle Chimalhuacán Núm. 55, Col. Lomas de Cristo, Ciudad, Estado. País. CP 56250; Tel. +52(595)-101-2912
Resumen
En julio de 2012 se estableció un experimento en un invernadero del área de nutrición vegetal del Colegio de Postgraduados. El experimento consistió en establecer bajo el diseño de bloques al azar el cultivo Physalis peruviana L. en hidroponía bajo diferentes relaciones NH4+/NO3- con la finalidad de evaluar la cuantificación de N-Total, N-NO3- y N-Reducido en 4 muestreos para su uso como herramienta de diagnóstico nutrimental. Adicionalmente se midió el rendimiento (número de frutos). Se realizó el análisis de varianza correspondiente, pruebas de comparación de medias de Tukey (α = 0.05), pruebas de correlación entre cada variable con el rendimiento. Respecto de las mediciones de nitrógeno, solo hubo diferencias estadísticas en la variable N-Reducido; a 39 ddt T2 (1.59 %) fue estadísticamente superior a T1 y T3 (1.24 % y 1.41 %, respectivamente), y a 108 ddt T1 (1.36 %) resultó estadísticamente superior a T2 (1.1 %) y T3 (1.24%). El rendimiento expresado como número de frutos no manifestó significancia al 0.05 % (Tukey) correlacionado con N-Total, N-NO3- y N- Reducido en cada uno de los cuatro momentos de muestreo. Finalmente considerando la variación durante los cuatro muestreos se concluyó que la medición de N-Total es el indicador menos variable (15.885 %) vs N-NO3- (66.047 %) y N-Reducido (23.509 %) y por tanto más confiable para usarse con fines de diagnóstico nutrimental en el cultivo de Physalis peruviana L. en sistemas hidropónicos y condiciones de manejo similares.
Palabras clave
Nitrógeno;
Dinámica nutrimental; diagnóstico nutrimentalIntroducción
El cultivo de Physalis peruviana L. “Uchuva, Cape Gooseberry” es de importancia reciente en
México, sin embargo no existe suficiente información referente a su nutrición mineral. Se sabe que crece, desarrolla y fructifica con la solución Steiner al 50% en México (Gastelum, 2012). La concentración de N y su acumulación en tejido vegetal son los dos mayores indicadores para caracterizar el status del N en cultivos (Yao et al., 2007). Generalmente el diagnóstico del nivel de nitrógeno se realiza a través de las mediciones de nitrógeno total y nitratos (Rubio et al., 2009). En el cultivo de Physalis peruviana L. no se tiene basta información referente a nutrición nitrogenada y su diagnóstico en México. Debido a lo anterior se planteó el siguiente problema de investigación: ¿Cuáles son los compuestos nitrogenados translocados en Physalis peruviana L. con relación a la
proporción de nitrógeno (NH4+/NO3-) en la solución nutritiva, con la finalidad de determinar pruebas de suficiencia de nitrógeno adecuadas?
Los objetivos que guiaron la investigación fueron: Identificar los compuestos nitrogenados presentes en diferentes estados de crecimiento en Physalis peruviana L., con relación a la proporción de nitrógeno (NO3-/NH4+) en la solución nutritiva y Evaluar la cuantificación de N-total, N-NO3- y N- reducido en Physalis peruviana L. para su uso en el diagnostico nutrimental. Las hipótesis fueron: El N-Total es un buen indicador del estado del N en el cultivo de Physalis peruviana L. en comparación con el N-NO3- y el N-Reducido.
Materiales y Métodos
La investigación se inició el 15 de Junio del 2012. Consistió en aplicar solución nutritiva Steiner al 50 % con diferentes proporciones NH4+/NO3- en el cultivo de Physalis peruviana L. “ecotipo Colombia” podadas previamente (2 años de edad) y establecidas bajo el diseño de bloques al azar. Los tratamientos empleados para abastecer 6 meqL-1 de nitrógeno fueron tres. El tratamiento uno (T1) consistió en el 100 % del nitrógeno en forma nítrica, en el tratamiento dos (T2) se aplicó 75 % del nitrógeno como nitratos y el restante 25 % como el ion amonio, finalmente el tratamiento tres (T3) consistió en aplicar igual cantidad del ion nitrato y amonio a la solución nutritiva. Los micronutrientes fueron proporcionados a través del producto comercial Fermil soluble® a dosis de 20 gr P.C 1000 L-1 de agua. Las mediciones de los compuestos nitrogenados se realizaron en hojas recientemente formadas. El muestreo se realizó a las 11:00 am para posteriormente llevarse a estufa a 70 °C por 72 horas. Después del secado se molieron las muestras en mortero y se guardó el material en bolsas de plástico para su posterior y correspondiente análisis. Se midió el contenido de N-total, N-NO3- y N- reducido en cuatro muestreos (39, 64, 87 y 108 días después de aplicarse los tratamientos “ddt”), correspondiendo con las etapas de crecimiento vegetativo, floración, fructificación y fructificación maduración. Adicionalmente se contabilizó el número de frutos a 41, 56, 71, 86, 101 y 116 ddt. Los métodos de análisis fueron Kjeldahl, Cataldo, Nessler, respectivamente (Alcántar y Sandoval, 1999). Los datos obtenidos se analizaron para determinar diferencias en las variables por tratamientos, asociación de las variables con el rendimiento y el comportamiento referido a variación de las formas de N medidas a través de los muestreos.
Resultados y Discusión
En las Figuras 1, 2 y 3, los momentos de muestreo corresponden a la etapa vegetativa (39 ddt), floración (64 ddt), fructificación (87 ddt) y fructificación-maduración (108 ddt) en el cultivo de Physalis
peruviana L. En la Figura 1 se observa la dinámica de la variable N-total dentro del periodo de
muestreo; del ddt 39 al ddt 108. Se observa un incremento en la concentración del N del ddt 39 al ddt 64, es decir del crecimiento vegetativo a la etapa de floración para después descender claramente a lo largo de la fructificación y maduración (87 y 108 ddt, respectivamente).
Este descenso de la concentración de N-Total corresponde al efecto de dilución como consecuencia del incremento en biomasa. Lemaire et al. (1997) sugirieron que la concentración vegetal de N declina con la acumulación de masa por el cultivo en un estado estacionario de la condición de abastecimiento de N.
En la Figura 2 se visualiza la dinámica del N-NO3- que disminuye de la etapa vegetativa a la floración, después de la cual se incrementa en la etapa de fructificación y desciende durante la maduración de los frutos. Las dos caídas de esta variable pueden asociarse a etapas donde el exceso de NO3- requiere de su asimilación y redistribución para el desarrollo de flores y frutos, o bien que las etapas correspondientes a floración y fructificación-maduración necesitan menor cantidad de N-NO3- . Parks et al. (2012) mencionan al respecto que el NO3- en exceso inmediatamente es asimilado. Aunque no existieron diferencias significativas se observa gráficamente que para el caso de T1 los mayores % de esta forma nitrogenada se corresponden a donde se incorpora mayormente como fuente en la solución nutritiva ajustándose a lo planteado por Krapp et al. (1997) quienes
mencionan que el nitrato, por sí mismo, induce transportadores de nitrato y la actividad de la enzima NR, permitiendo altos índices de consumo de nitrato y asimilación.
En el Cuadro 1 se contienen los promedios de la variable N-NO3-, en los cuatro momentos de muestreo y se indica la ausencia de diferencias significativas entre tratamientos sujetándose a lo planteado por Parks et al. (2012) quienes indican que las concentraciones foliares de esta forma nitrogenada varían no solo con el abastecimiento de NO3-, sino que además influyen factores como la variación diurna, la deficiencia de molibdeno, el tipo de suelo y el régimen de irrigación.
Del Cuadro 1 se observa que las concentraciones de N-NO3- varían desde 0.27 % (T3) a 0.36 % (T1 y T2) a 39 ddt, mientras que a 108 ddt oscilan entre 0.13 % (T1 y T3) y 0.16 % (T2).
Con referencia a la variable N-Reducido Ruíz y Romero (1999) mencionan que el resultado de la incorporación de amonio puede ser cuantificado por el análisis de nitrógeno reducido, el cual es generalmente el producto de la asimilación del N y es formado principalmente por aminoácidos y proteínas. La Figura 3 muestra la dinámica del N-Reducido opuesta a la dinámica del N- NO3-. En las etapas de floración y maduración se requieren mayor cantidad de productos de la asimilación del nitrógeno. Los picos del nitrógeno reducido pueden ser consecuencia de la reducción del NO3-. Hirel y Lea (2001) indican que las plantas producen significativas cantidades de amonio a través de la reducción de NO3- y la fotorrespiración. Además mencionan que en plantas C3 la fotorrespiración es la mayor fuente de este catión.
Figura 2. Dinámica del N-NO3 -
.
Figura 3. Dinámica del N-Reducido.
Se observa gráficamente que a 39 ddt el T2 (1.59 %) fue estadísticamente superior a T3 y T1 (1.41 % y 1.24 %, respectivamente). Este comportamiento puede ser producto de la actividad de la enzima NR que llevará el NO3- hasta amonio y del propio amonio suministrado vía solución nutritiva. Al ddt 108 el T1 (1.36 %) resultó estadísticamente superior a T3 (1.24 %) y T2 (1.1 %) (Cuadro 1) sugiriendo posiblemente que en etapas de maduración de frutos el amonio es toxico como fuente directa de aporte nutrimental, sin embargo es requerido y se obtiene de la reducción del NO3-. Esto concuerda parcialmente con lo establecido por Linka y Weber (2005) quienes establecen que en altas concentraciones, el amonio es toxico para las células vegetales y debe ser rápidamente asimilado a
compuestos orgánicos.
El Cuadro 1 contiene los valores medios de las variables N-Total, N-NO3- y N-Reducido en los cuatro momentos de muestreo, observándose que sólo la variable N-Reducido manifestó diferencias significativas; a 39 ddt T2 (1.59 %) fue estadísticamente superior a T1 y T3 (1.24 % y 1.41 %, respectivamente), y a 108 ddt T1 (1.36 %) resultó estadísticamente superior a T2 (1.1 %) y T3 (1.24%).
Adicionalmente se observa que en etapas vegetativas (39 ddt) la concentración de N-Total varía de 4.67 % (T2) a 4.8 % (T1) y en etapas reproductivas (87 ddt) de 3.91 % (T3) a 4.16 % (T1) coincidiendo con los valores de 4.5 en etapas vegetativas y 4.18 en etapas reproductivas (Gastelum, 2012).
En el Cuadro 2 se muestran los coeficientes de correlación Pearson entre la variable número de frutos (rendimiento) con cada una de las tres variables: N-Total, N-NO3- y N-Reducido. Ninguna de las tres variables mostró significancia estadística al correlacionarse con el rendimiento. Esto se explica parcialmente por lo establecido por Suchartgul et al. (2012) quienes mencionan que el crecimiento o rendimiento es afectado por múltiples factores. Ellos trabajaron con árboles de Hevea brasiliensis
Muell Arg.
En el Cuadro 3 se muestra la variación de N-Total, N-NO3- y N-Reducido en cada momento de muestreo y promedio del experimento. Se observa que la variable N-Total es la más estable (CV = 15.885 %) y las más variable fue N-NO3- (CV = 66.047 %). Thenabadu (1972) después de varios experimentos en campo e invernadero para evaluar el status de la nutrición de nitrógeno en arroz indicó que la concentración de nitrógeno total en hojas es mejor indicador del status de la nutrición (N) que las fracciones solubles en agua y las amidas más el N-NH4+.
Conclusiones
La Medición de N- NO3- varía mayormente y por tanto su uso como herramienta de diagnóstico no es confiable. El indicador menos variable es el N-Total, razón por la cual se recomienda como herramienta de diagnóstico nutrimental en Physalis peruviana L.
Cuadro 1. Diferencias por tratamiento y ddt en plantas sometidas a poda.
ddt 39 ddt 64 ddt 87 ddt 108 ddt
Trat NT
# N-NO
3# N-Red. # NT N-NO3 N-Red. NT N-NO3 N-Red. NT N-NO3 N-Red. 1 4.80 a 0.36 a 1.24 b 4.94 a 0.21 a 1.37 a 4.16 a 0.46 a 0.97 a 3.80 a 0.13 a 1.36 a 2 4.67 a 0.36 a 1.59 a 5.08 a 0.31 a 1.37 a 4.04 a 0.23 a 0.94 a 3.34 a 0.16 a 1.10 b 3 4.79 a 0.27 a 1.41 b 4.83 a 0.19 a 1.67 a 3.91 a 0.31 a 0.96 a 3.30 a 0.13 a 1.24 ab DMS* 0.52 0.14 0.18 0.50 0.16 0.44 0.62 0.30 0.25 0.73 0.05 0.20
CV 12.20 45.28 14.05 11.23 77.22 33.34 16.86 101.39 28.38 23.25 40.29 18.28 Media con una letra común no son significativamente diferentes (Tukey, P>0.05), *; Diferencia Mínima Significativa, #; valor en %, CV; Coeficiente de Variación, ddt; Días después de aplicarse los tratamientos.
Cuadro 3. Comportamiento de las variables en plantas sometidas a poda.
Variable Coeficiente de Variación
39 ddt 64 ddt 87 ddt 108 ddt Promedio N-Total (%) 12.202 11.231 16.856 23.253 15.885
N-NO3 (%) 45.284 77.225 101.390 40.289 66.047
N-Reducido (%) 14.046 33.335 28.377 18.279 23.509
Bibliografía
Alcántar, G. G. y V. M. Sandoval. 1999. Manual de Análisis Químico de Tejido Vegetal. Publicación Especial 10. Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo, A.C. Chapingo, México.
Gastelum, O. D. A. 2012. Demanda nutrimental y manejo agronómico del cultivo Physalis peruviana L. Tesis de Maestría en Edafología. Colegio de Postgraduados. Montecillo, Texcoco, Estado de México.
Hirel, B. and P. J. Lea. 2001. Ammonia assimilation. In: Lea, P. J., Morot-Goudry, J. F. Editors. Plant nitrogen. Heidelber: Springer-Verlag. p. 79-99.
Krapp, A., V. Fraisier., W.R. Scheible, A. Quesada, A. Gojon, M. Stitt, M. Caboche and V. F. Daniele. 1997. Expression studies of Nrt: 1Np, a putative high affinity nitrate transporter: evidence for its role in nitrate uptake. Plant Journal 13: 723-732.
Lemaire, G., M.H. Jeuffroy and F. Gastal. 2008. Diagnosis tool for plant and crop N status in vegetable stage: theory and practices for crop N management. Eur. J. Agron. 28: 614-624.
Linka, M. and A. P. M. Weber. 2005. Shuffling ammonia between mitochondria and plastids during photorespiration. Trends Plants Sci. 10: 461-465.
Rubio, C. O. A., P. H. Brown y S. A. Weibaum. 2009. Variación anual, diaria y ene el dosel de compuestos nitrogenados en hojas de almendro y nectarina. Terra Latinoamericana. 27(3):187-196.
Ruíz, J. M. and L . Romero. 1999. Cucumber yield and nitrogen metabolism in response to nitrogen supply. Hort Sci. 82: 309-316.
Suchartgul, S., S. Maneepong and M. Issarakrisila. 2012. Establishment of Standard Values for Nutritional Diagnosisi in Soil and Leaves of Immature Rubber Tree. Rubber Thai Journal 1: 19-31.
Thenabadu, M. W. 1972. Evaluation of the nitrogen nutrition status of rice by plant analysis. Plant and Soil 37: 41-48.
Yao, W. X., Y. Feng, Y. C. Zhu, Tian and W. X. Cao. 2007. A non-destructive and real-time method of monitoring leaf nitrogen status in wheat. New Zeland Journal of Agricultural Research, 50: 5, 935-942.