Efecto de dosis de nitrógeno, fósforo y potasio combinadas con micorrizas en yuca (Manihot esculenta Crantz)

Texto completo

(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ciencias Agropecuarias. Efecto de dosis de nitrógeno, fósforo y potasio combinadas con micorrizas en yuca (Manihot esculenta Crantz). Tesis en opción al Título Académico de Master en Agricultura Sostenible Mención Fitotecnia. Autora: Ing. Maritza Camejo Hernández Tutores: Dr. C. Luis A. Ruiz Martínez Dr. C. Olga G. Yepis Vargas.. Santa Clara, 2016.

(2) RESUMEN. Con el objetivo de evaluar el efecto de diferentes dosis de nitrógeno, fósforo y potasio en presencia o no de una cepa eficiente de micorrizas (Hongos Micorrízicos Arbusculares), sobre el rendimiento, la colonización de las raíces, el número de esporas en el suelo, la extracción total de nutrientes y el coeficiente de aprovechamiento del fertilizante, para el cultivar de yuca ‘Señorita’, plantado en un suelo Pardo mullido carbonatado de fertilidad media; se desarrolló esta investigación en el Instituto de Investigaciones de Viandas Tropicales (INIVIT), durante los años 2013-2015. Se realizaron tres experimentos con arreglo factorial. I: 0; 35; 70; 105 y 140 kg N ha-1; II: 0; 15; 30; 45 y 60 kg P2O5 ha-1 y III: 0; 50; 100; 150 y 200 kg K2O ha-1, con y sin micorrizas (cepa Glomus intraradices, Berliner). Los principales resultados mostraron incrementos significativos sobre. el. rendimiento, la colonización de las raíces, el número de esporas en el suelo y el coeficiente de aprovechamiento de los nutrientes del fertilizante; cuando se combinan dosis óptimas de fertilizantes minerales con una cepa eficiente de micorrizas. Los mejores tratamientos fueron cuando se aplicaron 70, 30 y 150 kg ha-1 de N, P2O5 y K2O más micorrizas (HMA) respectivamente, que produjeron rendimientos promedios de 35 t ha-1, un ahorro de fertilizante de 70, 30 y 50 kg ha1 de N,. P2O5 y K2O, con relación a las dosis recomendadas por el instructivo técnico,. con su correspondiente impacto económico. El empleo de esta tecnología contribuye a la sostenibilidad agroalimentaria.. Palabras Clave: yuca, micorrizas, nitrógeno, fósforo, potasio, suelo Pardo mullido carbonatado..

(3) TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCION ........................................................................................................................................ 1 2. REVISION BIBLIOGRAFICA ................................................................................................................... 5 2.1. Generalidades ....................................................................................................................... 5 2.2. Requerimientos nutricionales de la yuca .............................................................................. 5 2.3. Sistemas de fertilización para la yuca .................................................................................. 6 2.4. Aplicación de fertilizantes minerales para el cultivo de la yuca en Cuba ............................. 8 2.5. Caracterización de las micorrizas ....................................................................................... 11 2.6. Principales ventajas o beneficios con el uso de las micorrizas .......................................... 14 2.6.1. Beneficios en la nutrición de la planta ........................................................................................... 15 2.6.2. Beneficios en la protección del sistema radical contra organismos fitopatógenos ........................ 16 2.7. Algunos factores que influyen en la eficiencia de las micorrizas ....................................... 17 2.7.1. El suelo ........................................................................................................................................... 17 2.7.2. La planta ......................................................................................................................................... 19 2.7.3. La especie de micorrizas ................................................................................................................ 20 2.7.4. La fertilización mineral .................................................................................................................. 23 3. MATERIALES Y METODOS .................................................................................................................. 27 3.1. Aspectos generales ............................................................................................................ 27 3.2. Condiciones climáticas ....................................................................................................... 27 3.3. Características químicas del suelo investigado .................................................................. 27 3.4. Experimentos realizados y características principales de los mismos ............................... 28 3.4.1. Inoculación con micorrizas (EcoMic®) ......................................................................................... 29 3.5. Evaluaciones realizadas ..................................................................................................... 30 3.6. Diseño experimental y métodos estadísticos empleados en el procesamiento de los resultados .................................................................................................................................. 32 3.7. Evaluación económica ........................................................................................................ 32 4. RESULTADOS Y DISCUSION ................................................................................................................ 34 4.1. Efecto de dosis de nitrógeno combinadas con micorrizas (HMA) en el cultivo de la yuca 34 4.1.1. Efecto de dosis de nitrógeno con y sin micorrizas en el rendimiento comercial de la yuca ................................................................................................................................................... 34 4.2. Efecto de dosis de fósforo combinadas con micorrizas (HMA) en el cultivo de la yuca .... 38 4.2.1. Efecto de dosis de fósforo con y sin micorrizas en el rendimiento comercial de la yuca ............... 38 4.2.2. Efecto de dosis de fósforo con y sin micorrizas en el porcentaje total de colonización de las raíces de la yuca y el número de esporas en el suelo .......................................................................................... 42 4.3. Efecto de dosis de potasio combinadas con micorrizas (HMA) en el cultivo de la yuca .... 42 4.3.1. Efecto de dosis de potasio con y sin micorrizas en el rendimiento comercial de la yuca............... 42 4.3.2. Efecto de dosis de potasio con y sin micorrizas en el porcentaje total de colonización de las raíces de la yuca y el número de esporas en el suelo .......................................................................................... 46 4.4. Efecto de dosis de N, P2O5 y K2O, combinadas con micorrizas (HMA) sobre la extracción total de nutrientes y el coeficiente de aprovechamiento del fertilizante en el cultivo de la yuca ................................................................................................................................................... 47 4.5. Evaluación económica ........................................................................................................ 48 4.6. Consideraciones generales ................................................................................................ 51 5. CONCLUSIONES ...................................................................................................................................... 54 6. RECOMENDACIONES ............................................................................................................................ 55 7.. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................................................. 56. 1.

(4) Introducción 1. INTRODUCCION La yuca (Manihot esculenta Crantz), constituye un cultivo de importancia económica. La producción mundial se ubica en un lugar relevante para la alimentación de los habitantes del planeta, pues el producto llega a más de 3 000 millones de consumidores y dentro del total, 1 000 millones pertenecen a países en vías de desarrollo (FAO, 2010 y 2015). La cantidad de tierra per cápita para la producción agrícola ha declinado dramáticamente en todo el mundo durante las últimas décadas, y se espera que continúe reduciéndose. Por otro lado, se calcula que la población mundial en los próximos años sea alrededor de 8 mil millones, 2 mil millones más que la población actual; todo esto unido a la crisis mundial de alimentos y al aumento del uso de los cultivos para la producción de biocombustibles (Castro, 2011), requiere que los rendimientos de los cultivos por unidad de tierra continúen incrementándose; estos incrementos en rendimientos requerirán a la vez un mayor uso de nutrimentos y plaguicidas. En Cuba este es un cultivo de alta demanda popular, pues forma parte de la dieta diaria y tiene múltiples usos, es por ello que en la actualidad se siembran alrededor de 53 000 ha año-1, sin embargo, la producción en el 2015 no alcanzó las 400 000 toneladas, debido a los bajos rendimientos obtenidos, los cuales oscilaron entre 9 y 10 t ha-1 (Cuba, MINAG, 2015). Son varios los factores que inciden en los bajos rendimientos que se alcanzan y están relacionados fundamentalmente con el mal manejo de la “semilla”, deficiente agrotecnia, daños por plagas y enfermedades y bajo aseguramiento de insumos para el riego y la aplicación de fertilizantes minerales (Ruiz et al., 2015). En los últimos 50 años, en Cuba las recomendaciones de fertilizantes minerales para este cultivo han pasado por tres etapas fundamentales: la primera abarcó el período 1960-1980 y se caracterizó por la utilización de sistemas de fertilización ineficientes, que, si bien incluían dosis basadas en la experiencia práctica de los productores, los mismos no se encontraban ajustados por tipos de suelos y niveles de disponibilidad de nutrimentos en éstos. 1.

(5) Introducción Una segunda etapa (1981-1990) donde las investigaciones realizadas por varias Instituciones del Ministerio de la Agricultura (MINAG) y del Ministerio de Educación Superior (MES), permitieron la aplicación del Servicio Agroquímico, estableciendo sistemas de recomendaciones de fertilizantes NPK por cultivo, basados en el tipo de suelo y la disponibilidad de los nutrientes. La tercera etapa, comprendida entre 1991-2015, donde se produjo una reducción drástica de la adquisición y aplicación de fertilizantes minerales que para este cultivo llegó a ser en el año 1993 del orden del 80 %, con relación a los niveles aplicados en 1990. En la actualidad, aunque existe cierta tendencia a la recuperación, sólo se le aplica fertilizantes al 23 % de las áreas que se siembran de yuca (Dirección Nacional de Cultivos Varios, 2015). Además, hay que considerar tres aspectos que pueden agravar la situación: 1) la erogación en divisas que conlleva la adquisición de fertilizantes no puede ser asumida totalmente por el país, debido a sus altos precios y a las dificultades económicas (Pagés, 1994); 2) es un cultivo que realiza considerables exportaciones de nutrimentos, llegando a agotar las reservas del suelo si no se toman medidas a tiempo (Portieles et al.,1983; Ruiz Martínez et al., 1987 y 1990; Milián et al., 1992) y 3) es imprescindible para el país incrementar los rendimientos de la yuca hasta niveles económicamente aceptables, por el papel que juega en la alimentación de la población. La imperante necesidad de buscar vías que mejoren la eficiencia de utilización de los fertilizantes minerales, así como el auge adquirido en la implantación de tecnologías cada vez más respetuosas del ecosistema y los recursos naturales, han dado nueva vida e impulso notable a la idea del uso de los biofertilizantes. La aplicación conjunta de las micorrizas (HMA) con dosis de nitrógeno, fósforo y potasio por separado, así como sus interacciones ha sido un tema complejo y poco abordado a nivel internacional y en Cuba (Ruiz et al., 2012). Sin embargo, constituye un aspecto de gran importancia e interés para el país, ya que la aplicación combinada tiene un efecto integral sobre los cultivos, por el papel que juegan en el mejoramiento de los rendimientos y la calidad de los productos cosechados, que justifican los costos de aplicación. Es por eso, que en los últimos 2.

(6) Introducción 10 años y quizás antes, la producción de biofertilizantes y sobre todo de micorrizas para la fertilización de la yuca y otros cultivos, se ha incrementado considerablemente con efectos muy beneficiosos (Ruiz et al., 2012). Los antecedentes sobre este aspecto en la literatura son limitados y se realizan reportes aislados por algunos autores, donde se estudian dosis de NPK con los tres elementos unidos (Fernández et al., 1997; Ruiz Martínez, 2001; Ruiz et al., 2012). A partir de esta situación se propone el siguiente Problema científico: ¿Cómo garantizar plantaciones de yuca con altos rendimientos y satisfactorio estado nutricional, con la disminución de las dosis de fertilizantes minerales? Partiendo de lo señalado con relación a este importante tema, la tesis se desarrolló basada en la siguiente Hipótesis: “El uso combinado de dosis de nitrógeno, fósforo y potasio con micorrizas, permite altos rendimientos agrícolas y disminución de las cantidades de fertilizantes minerales que se aplican en sistemas agrícolas eficientes para la producción de yuca”. De acuerdo a la hipótesis se desarrolló un programa de investigaciones con los siguientes objetivos: Objetivo general: Determinar el efecto combinado de las dosis de nitrógeno, fósforo y potasio con micorrizas (hongos micorrizógenos arbusculares) en el cultivo de la yuca en un suelo Pardo mullido carbonatado. Objetivos específicos: 1. Determinar las dosis óptimas de nitrógeno, fósforo y potasio para el cultivo de la yuca, cuando se aplican en combinación con una cepa eficiente de micorrizas. 2. Definir el efecto de las dosis de nitrógeno, fósforo y potasio, combinadas con micorrizas (HMA) en la extracción total de nutrientes y el coeficiente de aprovechamiento del fertilizante. 3. Comparar las diferentes dosis de fertilizantes de N, P205 y K20 más micorrizas estudiadas con las dosis de óptimas recomendadas con respecto a la efectividad de la micorrización.. 3.

(7) Introducción 4. Determinar las respuestas económicas obtenidas en suelo pardo mullido carbonatado. Novedad científica: Se establecerá por primera vez en Cuba las bases científico-técnicas para un manejo combinado y efectivo de la simbiosis micorrícica, y las dosis óptimas de nitrógeno, fósforo y potasio en la tecnología del cultivo de la yuca, plantada en suelo Pardo mullido carbonatado. Aporte práctico: La aplicación de esta tecnología permitirá reducir las dosis de N, P2O5 y K2O en 70, 30 y 50 kg ha-1 respectivamente, para un suelo Pardo mullido carbonatado de fertilidad media, con su correspondiente impacto económico.. 4.

(8) Revisión bibliográfica 2. REVISION BIBLIOGRAFICA 2.1. Generalidades La yuca (Manihot esculenta Crantz) es un cultivo de las zonas tropicales y subtropicales, puede plantarse entre los 30º LN y los 30º LS hasta los 2000 metros sobre el nivel del mar. Constituye la cuarta fuente de energía en la alimentación humana producida en el trópico, forma parte de la dieta básica de más de 300 millones de habitantes en el mundo. En Cuba se ha cultivado a través de los años y se incluye dentro del surtido de raíces y tubérculos tropicales que el pueblo cubano denomina "viandas" y cuya tradición de consumo se remonta a épocas antes de la conquista. Su amplia distribución, debido a su notable adaptabilidad a las diferentes condiciones edafoclimáticas, hace que esta raíz tuberosa ocupe un lugar destacado, fundamentalmente como fuente de carbohidratos, tanto para la alimentación humana como animal (Cuba, MINAG, 2012). 2.2. Requerimientos nutricionales de la yuca Las investigaciones realizadas en Cuba en suelos Pardos mullidos carbonatados (Hernández y et al., 1999), han demostrado que las raíces, rizomas y tubérculos, y específicamente la yuca, extraen y exportan grandes cantidades de nutrimentos del suelo, como se observa en la Tabla 1 (Portieles et al., 1983; Ruiz Martínez et al., 1987 y 1990; Milián et al., 1992; Ruiz Martínez, 2001; Ruiz et al., 2012). Una característica del cultivo de la yuca es el hecho de que sus raíces presentan, proporcional a su elevada capacidad de rendimiento, demandas altas de nutrientes, lo que provoca que con la cosecha ocurran considerables exportaciones de los mismos del suelo; lo que trae como consecuencia una sensible disminución de la fertilidad. De ahí que la fertilización, sobre todo de NPK, se haga imprescindible para estos cultivos.. 5.

(9) Revisión bibliográfica TABLA 1. Extracción y exportación de nutrientes por las raíces, rizomas y tubérculos en suelos Pardos mullidos carbonatados. Rdto.. Extracción (kg ha-1). (t ha-1). N. P2O5. K2O. N. P2O5. K2O. Papa. 38,1. 180. 64. 240. 47. 25. 109. Yuca. 36,7. 110. 88. 177. 44. 35. 113. Boniato. 35,7. 240. 98. 470. 62. 34. 114. M. Colocasia. 34,9. 150. 113. 412. 91. 73. 242. M. Xanthosoma. 22,6. 185. 121. 307. 143. 100. 224. Ñame. 28,6. 115. 61. 170. 69. 40. 102. Cultivo. Exportación (kg ha-1). La yuca puede extraer del suelo en un ciclo de cosecha 110 kg de N ha-1, 88 kg de P2O5 ha-1 y 177 kg de K2O ha-1, según el rendimiento alcanzado por la misma (Tabla 1); mientras que las cantidades de nutrientes exportadas por toneladas de productos cosechados para las condiciones, tipo de suelo y rendimientos obtenidos en estos mismos experimentos, fueron del orden de: 1,19; 0,95 y 3,08 kg de N, P2O5 y K2O respectivamente. Unido a esto también debe tenerse en cuenta que son muchos los factores que pueden limitar la absorción de nutrientes y por tanto disminuir el aprovechamiento de los mismos; entre ellos se tiene el antagonismo entre elementos, pérdidas por lixiviación o volatilización, fijación o inmovilización, inadecuada forma y momento de aplicación de los fertilizantes, pH inadecuado y suelos mal aireados, entre otros (Ruiz Martínez et al., 1987). Esto hace que el aprovechamiento de los fertilizantes minerales sea bajo, siendo del orden de 30-50 % para el nitrógeno (N), del 10-30 % para el fósforo (P) y del 15-45 % para el potasio (K) (Dinchev, 1972; Ruiz Martínez et al., 1990). 2.3. Sistemas de fertilización para la yuca Durante las últimas cinco décadas, los sistemas de fertilización para la yuca han tenido varios cambios, motivados por dos razones fundamentales: por el avance de. 6.

(10) Revisión bibliográfica las investigaciones realizadas en el campo de la nutrición vegetal y por el desarrollo económico del país. En los últimos 50 años, en Cuba las recomendaciones de fertilizantes minerales para este cultivo ha pasado por tres etapas o períodos principales: la primera abarcó los años 1960-1980 y se caracterizó por la utilización de sistemas de fertilización basados fundamentalmente en la experiencia práctica de los productores, pues no se. contaba. con. resultados. experimentales. terminados. para. realizar. recomendaciones de dosis de N, P y K por cultivo, tipo de suelo y niveles de fertilidad a través del Servicio Agroquímico. Los mayores avances en este sentido se tenían en los suelos Ferralíticos Rojos, debido a las investigaciones realizadas por el Instituto de Suelos (IS), pero para los suelos Pardos mullidos carbonatados, las recomendaciones se realizaban basadas en dosis de fertilizantes de fórmula completa, que en ocasiones variaban en cuanto a la relación de los nutrientes, trayendo como consecuencias dosis desbalanceadas con excesos o deficiencias de algunos elementos, pues no se tenía en cuenta el tipo de suelo y su nivel de fertilidad (Tabla 2). En la segunda etapa (1981-1990) se incrementaron las investigaciones realizadas por el INIVIT, el IS y otras instituciones; donde se establecieron las dosis óptimas de N, P y K por cultivo, tipo de suelo y nivel de fertilidad (Tabla 2); basadas en el conocimiento entre otros aspectos de las extracciones y exportaciones de nutrientes (Tabla 1), coeficientes de aprovechamiento de los fertilizantes y la tecnología de aplicación de los mismos, lo que permitió el uso del Servicio Agroquímico y la inclusión de los resultados en los Instructivos Técnicos de los cultivos (Cuba, MINAG, 2010, 2012).. 7.

(11) Revisión bibliográfica TABLA 2. Sistemas de fertilización para las raíces, rizomas y tubérculos en suelos Pardos mullidos carbonatados. Etapa 1960 - 1980 (kg ha-1). Etapa 1981 - 1990 (kg ha-1). Cultivo N. P2O5. K2O. N. P2O5 B-M*. K2O. A-MA* B-M. A-MA. Papa. 170. 130. 300. 150. 120. 96. 200. 160. Yuca. 120. 70. 221. 140. 62. 50. 208. 166. Boniato. 120. 60. 180. 61. 52. 42. 155. 124. M. Colocasia. 140. 75. 230. 260. 70. 56. 280. 221. M. Xanthosoma. 114. 63. 209. 130. 40. 32. 138. 110. Ñame. 107. 59. 196. 130. 60. 40. 200. 160. * B-M = Fertilidad baja a media. * A-MA = Fertilidad alta a muy alta.. La tercera etapa, comprendida entre 1991-2015.ha estado matizada e influenciada por las dificultades económicas del país, produciéndose una reducción considerable de la adquisición y aplicación de fertilizantes minerales, que marcó su nivel crítico en el año 1993, con 80 % de disminución con respecto al nivel de aplicación del año 1990. En la actualidad, aunque existe una tendencia a una recuperación, sólo se le aplica fertilizantes minerales al 23 % de las áreas que se siembran de yuca (Dirección Nacional de Cultivos Varios, 2015). 2.4. Aplicación de fertilizantes minerales para el cultivo de la yuca en Cuba Existe un amplio rango de opiniones acerca del uso de los fertilizantes minerales o inorgánicos, estas opiniones van desde aquellas personas que piensan que no se debe utilizar fertilizante mineral (ACAO, 1995; Paniagua, 1996; Nova, 1997; Conpagnoni, 1997); hasta las que recomiendan o usan cantidades excesivas o desbalanceadas (McMahon, 1993; Portch, 1995; Pineda, 1996; Espinosa, 2000).. 8.

(12) Revisión bibliográfica La FAO (2015) ha señalado que la solución del problema de la producción de alimentos dependerá del aumento de la productividad de las tierras, considerándose que los fertilizantes juegan un importante papel dentro de la producción de insumos alimenticios. Por tal motivo, la producción mundial de fertilizantes minerales se incrementó de manera sostenible entre los años 1985-1989, observándose cierta disminución entre los años 1990-2015, debido al elevado consumo de energía fósil para su producción, el aumento de los precios y la toma de conciencia a nivel mundial sobre la necesidad de proteger el medio ambiente. Cuba no ha estado exenta de estos problemas, teniendo similar comportamiento en los últimos 25 años. En la etapa entre 1985-1990 el país mantuvo un adecuado suministro de fertilizantes minerales para las raíces y tubérculos y específicamente para la yuca (Cuba, MINAG, 2011), donde se aplicaron 92 100 toneladas en 1987 para estos cultivos (Fig. 1), con el objetivo fundamental de incrementar los rendimientos y la calidad del producto.. miles de ton. 100 90 80 70 60 50 miles de ton 40 30 20 10 0 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2006 2008 2010 Años. FIGURA 1. Aplicación de fertilizantes minerales a las raíces, rizomas y tubérculos tropicales en Cuba (Período de 1985-2010).. 9.

(13) Revisión bibliográfica Sin embargo, en las últimas tres décadas (1991-2015), la situación ha cambiado considerablemente, pues entre 1991-1993 la aplicación de fertilizantes minerales para las raíces, rizomas y tubérculos, disminuyó drásticamente de 82 800 toneladas en 1990 a 16 900 en 1993 (Cuba, MINAG, 2011), lo que contribuyó entre otros factores a una disminución significativa de los rendimientos en ese período. Si bien a partir de 1994 se ha producido cierta recuperación en las cantidades de fertilizantes minerales que se aplican, debido a la reducción de los precios; que ha permitido discretos incrementos en los rendimientos de la yuca, la realidad es que en la actualidad estas cantidades son insuficientes y se fertiliza sólo el 23 % de las áreas, con excepción de la papa donde la protección es total. También debe tenerse en cuenta que la erogación en divisas que conlleva la adquisición de fertilizantes minerales no puede ser asumida en su totalidad por el país, debido a las dificultades económicas actuales, y que la yuca es un cultivo que realiza considerables extracciones y exportaciones de nutrimentos del suelo y puede agotar los mismos si no se toman medidas a tiempo (Portieles et al., 1983; Ruiz Martínez et al., 1987 y 1990; Milián et al., 1992; Ruiz et al., 2012). Por tal motivo, es una necesidad desde el punto de vista económico y ecológico, la búsqueda de alternativas como los hongos micorrícicos arbusculares (HMA), que permitan mejorar la eficiencia en el uso de los fertilizantes minerales y los nutrientes del suelo, para contribuir al desarrollo de una agricultura sostenible y competitiva, basada en principios agroecológicos donde se trabaje por la buena nutrición de plantas. (ACAO, 1995). En Cuba, la yuca constituye un cultivo de alta demanda popular pues forma parte de la dieta diaria y tienen múltiples usos, tanto para el consumo humano, la alimentación animal y la industria. En la actualidad se siembran alrededor de 53 000 ha año-1, con una producción promedio que no supera las 400 000 de toneladas anualmente, debido a que los rendimientos son bajos (entre 9 y 10 t ha-1); por la incidencia de varios factores (Cuba, MINAG, 2012). Sin embargo, estas cifras no discrepan mucho de las informadas a nivel mundial para este cultivo, pues según la FAO (2015), el área plantada de yuca en ese año 10.

(14) Revisión bibliográfica a nivel global fue de alrededor de 18,6 millones de ha, con un rendimiento promedio de 10,7 t ha-1, obtenido en diferentes tipos y niveles de fertilidad de los suelos, así como bajo disímiles tecnologías de aplicación de fertilizantes; que van desde productores que no aplican, hasta los que utilizan altas dosis. Por esta razón se hace necesario la búsqueda de alternativas que mejoren la eficiencia de utilización de los fertilizantes, incrementen los rendimientos y que a su vez constituyan tecnologías respetuosas del medio ambiente, como es el caso de los hongos micorrícicos arbusculares (Ruiz, 2001). Los HMA constituyen una excelente vía para mejorar el coeficiente de aprovechamiento de los fertilizantes minerales a través del establecimiento de los sistemas agrícolas eficientemente micorrizados, con el uso de cepas eficientes por tipo de suelo. Los HMA presentan entre sus principales beneficios los siguientes: aumentan la eficiencia del sistema radical, con posibilidad de explorar un volumen de suelo 40 veces mayor, aumentan la capacidad de la planta de movilizar nutrientes, mejoran el régimen hídrico de la planta, contribuyen a mejorar la estructura del suelo y actúan sobre organismos fitopatógenos como el caso de los nematodos. 2.5. Caracterización de las micorrizas El término "Micorrizas" fue propuesto por el botánico alemán Albert Bernard Frank en 1885, quien lo tomó del griego, donde "myco" significa hongo y "rhiz" raíces; o sea la asociación simbiótica entre ciertos hongos mutualistas del suelo y las raíces de las plantas; aunque esta asociación era conocida desde 1835 (hace 181 años), pero se consideraban inicialmente organismos parásitos. (Russell y Russell, 1959; Aguilar y Barea, 1980; Howeler, 1983; Siqueira y Franco, 1988; Ferrer y Herrera, 1991; Sieverding, 1991). Los estudios realizados por el científico alemán fueron confirmados a través de técnicas de las ciencias modernas y constituyeron las bases de la micorrizología que se expandió por el mundo, representando hoy día una importante rama interdisciplinaria de las Ciencias Biológicas, con grandes posibilidades de explotación comercial, aumentando la producción de alimentos y reduciendo los. 11.

(15) Revisión bibliográfica costos y el impacto de los sistemas modernos de producción sobre el medio ambiente. Según Siqueira y Franco (1988) la definición más moderna del término Micorrizas es: “Simbiosis endofítica, biotrófica y mutualista prevaleciente en la mayoría de las plantas vasculares nativas y cultivadas; caracterizadas por el contacto íntimo y la perfecta integración morfológica entre el hongo y la planta para la regulación de funciones y el intercambio de metabolitos, con beneficios mutuos”. Las Micorrizas se agrupan sobre la base de la anatomía de las raíces que colonizan en: Ectomicorrizas, Ectendomicorrizas y Endomicorrizas Ectomicorrizas: Su característica es la penetración de las hifas del hongo entre las células de la corteza radicular formando un manto fúngico o “red de Harting”. Provoca cambios anatómicos que producen el crecimiento dicotómico de las raíces, fragmentando las mismas. Se pueden visualizar macroscópicamente. Ectendomicorrizas:. Presentan. características. intermedias. entre. las. Ectomicorrizas y las Endomicorrizas, su distribución es restringida. Endomicorrizas: Se caracterizan por penetrar en el interior de las células corticales, pero no atraviesan la membrana protoplasmática; no forman manto ni modificaciones morfológicas evidentes en las raíces y son difícilmente apreciables a simple vista. Este grupo incluye los Hongos Micorrizógenos Arbusculares (HMA) que constituyen la simbiosis más extendida sobre el planeta. En Cuba las investigaciones comenzaron en 1973 y se han realizado prospecciones y ubicaciones taxonómicas de varias cepas de HMA en diferentes zonas del país; con el objetivo de reproducirlas. Dentro de las principales cepas aisladas se encuentran IES-3. Glomus spurcum, IES-4. Glomus agregatum, IES-5. Glomus mosseae e IES-7. Glomus etunicatum, todas prospectadas en Topes de Collantes; también la IES-6. Glomus etunicatum de Pinar del Río. Estas cepas han resultado ser eficientes en varios cultivos y están registradas en el cepario del Instituto de Ecología y Sistemática (Furrazola et al., 1992). Se han desarrollado diferentes productos comerciales en Cuba y en el extranjero, basados en los HMA (MicoFert, EcoMic, BIOCAS y MANIHOTINA), utilizándose con éxito en diferentes cultivos como: posturas de cafetos, cítricos y frutales, 12.

(16) Revisión bibliográfica adaptación de vitroplantas, semilleros de hortalizas, leguminosas, raíces y tubérculos, plátanos y bananos, pastos y forrajes y granos entre otros (IES, 2007; INCA, 2010). Sánchez et al., (2000), han señalado que los HMA no se desarrollan en medio de cultivo artificial y que el mismo tiene que ser en presencia de una planta hospedera, debido a la ausencia de síntesis propia nuclear de ácido desoxirribo nucleico (ADN). Para el funcionamiento de los HMA, las hifas que recorren el suelo, procedentes de esporas o de otros propágulos, se ponen en contacto con las raicillas y forman la estructura conocida como “apresorio” sobre las células epidérmicas de la región posterior a la meristemática. A partir de este cuerpo las hifas penetran en la epidermis de la raíz, colonizando la región cortical y pasando a las capas más internas de la corteza sin llegar a atravesar la endodermis ni penetrar en el meristemo radical. El hongo en el interior de la raíz avanza tanto en la dirección del crecimiento de la misma, como hacia las capas más internas de la corteza y cuando se encuentra cerca de la endodermis, comienza la formación de los “arbúsculos” en el interior de las células corticales más internas, pero sin penetrar en la membrana protoplasmática (Siqueira y Franco, 1988). Los arbúsculos tienen la función fundamental de realizar los intercambios entre la planta y el simbionte; por su parte el micelio externo o extramátrico del hongo forma una red bien distribuida en el suelo, en busca de nutrimentos y agua, debido a la explotación de sitios inasequibles para las raíces de plantas no micorrizadas; lo que representa la posibilidad de explorar un volumen de suelo hasta 40 veces mayor en las plantas micorrizadas. Finalmente se considera que en el procedimiento seguido en el estudio e investigaciones de los HMA deben tenerse en cuenta cuatro aspectos fundamentales: 1) aislamiento y caracterización de especies, 2) ensayos de efectividad en los cultivos, 3) establecimiento de las técnicas para la reproducción masiva para su introducción en la práctica y 4) desarrollo de tecnologías de aplicación eficientes en los sistemas agrícolas. Los HMA contribuyen a mejorar la productividad y calidad de los cultivos, por lo que se hace necesario tener en cuenta 13.

(17) Revisión bibliográfica dos enfoques principales para su utilización: 1) introducción en la rizosfera de la planta, de especies altamente eficientes y 2) realizar prácticas de manejo para optimizar el beneficio de las especies nativas, mediante adecuada fertilización, el empleo de pesticidas y otros biopreparados compatibles y el mejoramiento de los suelos (Ruiz Martínez, 1984; Ferrer y Herrera, 1991; Ruiz et al., 2012). 2.6. Principales ventajas o beneficios con el uso de las micorrizas Diversos estudios han demostrado los efectos benéficos de la asociación simbiótica entre los HMA y las plantas (Kapoor et al., 2008; Siddiqui y Akhtar, 2008; Smith y Read, 2008; Harris et al., 2009), tales como: incremento en la superficie de absorción de agua y nutrimentos, extensión de la vida útil de las raíces absorbentes, mejoramiento de la absorción iónica, aumento de la capacidad fotosintética de las plantas, por ende, mayor producción de biomasa, resistencia de las raíces a infecciones causadas por patógenos, incremento de la tolerancia de las plantas a toxinas del suelo (orgánicas e inorgánicas), valores extremos de acidez del suelo y disminuye el estrés causado por factores ambientales. Desde el punto de vista nutricional, el mayor beneficio que las plantas reciben de los HMA es un mayor crecimiento debido a un incremento en la captación de nutrientes y absorción de agua (Camargo-Ricalde et al., 2012). Numerosas investigaciones han confirmado el efecto de la simbiosis micorrícica arbuscular sobre la nutrición fosfórica (Javot et al., 2007; Smith y Smith, 2011). Por otro lado, está demostrado que los HMA influyen en forma directa o indirecta en la absorción de la mayoría de los elementos minerales (Allen y Shachar, 2009; Leigh et al., 2009; Tian et al., 2010). Estudios realizados por Fernández (2013) demostraron, en un sistema autotrófico de cultivo totalmente in vitro de plántulas de Medicago truncatula Gaertn inoculadas con esporas de Glomus clarum y Glomus intraradices, a través del transporte de 86Rb por parte de las hifas extrarradicales de estas cepas de HMA, hasta el sistema aéreo de las plantas, la funcionalidad de la simbiosis en la adquisición y translocación de K a las plantas.. 14.

(18) Revisión bibliográfica 2.6.1. Beneficios en la nutrición de la planta Sobre las ventajas de los HMA han informado varios autores. El INCA (1998) ha señalado que los HMA incrementan el crecimiento de las plantas y los rendimientos agrícolas, los cuales oscilan por lo general entre 20 y 60 %; también aumentan el aprovechamiento de los fertilizantes y de los nutrientes del suelo y, por consiguiente, disminuyen los costos por concepto de aplicación de estos insumos, no degradan los suelos, contribuyendo a la regeneración de los mismos. Por su parte Ferrer y Herrera (1991) indicaron que la utilización de los HMA en los cultivos no implica que se deje de fertilizar, sino que la fertilización se hace más eficiente y se puede disminuir la dosis entre el 50 y 80 %. Se plantea que, de las cantidades de fertilizantes minerales aplicados, sólo se aprovecha alrededor del 50 %, sin embargo, con la utilización de los HMA puede ser recuperado por la planta un porcentaje mayor. Mientras que un pelo radical puede poner a disposición de las raíces los nutrientes y el agua que se encuentra hasta 2 mm de la epidermis, las hifas del micelio extramátrico de los HMA pueden hacerlo hasta 80 mm, lo que representa para la misma raicilla la posibilidad de explorar un volumen de suelo hasta 40 veces mayor. Son varios los autores que han indicado el aporte realizando por los HMA en la nutrición de la planta, cuando se logra una eficiente simbiosis hongo-raíz. Safir (1980) y Primavesi (1990) han señalado que los HMA en condiciones favorables, aumentan la capacidad de la planta de movilizar y absorber fósforo (P), nitrógeno (N), potasio (K), azufre (S), calcio (Ca), hierro (Fe), cobre (Cu) y cinc (Zn), además de defender el espacio radical con las excreciones de antibióticos. También se mencionan otros beneficios no menos importantes como el papel de los HMA sobre las poblaciones microbianas del suelo para mejorar el traslado del nitrógeno (N) entre las plantas micorrizógenas, aspecto que fue demostrado mediante el N15 (Hamel et al., 1991). El efecto de los HMA como reguladores de la absorción de metales pesados por la planta tales como cinc (Zn), cobre (Cu), manganeso (Mn), níquel (Ni) y cadmio (Cd) en dependencia de su concentración y movilidad, lo que implica el enorme potencial que representa la utilización de los hongos micorrizógenos para la inoculación de 15.

(19) Revisión bibliográfica plantas en suelos degradados y suelos ácidos con altos tenores de metales pesados y otras áreas de estrés (Nogueira y Harris, 1994). En otro ensayo (Ahiabor e Hirata, 1994) se comprobó que en un suelo con 72 ppm de fósforo (P) en la capa arable y menos 0,1 ppm de fósforo (P) en el subsuelo, el incremento de las raíces debido a la micorrización fue mayor en el subsuelo, además los HMA aumentaron las concentraciones de fósforo (P), potasio (K) y calcio (Ca) en las raíces. Howeler (1982) informó que, en experimentos de campo e invernadero en Nigeria en el cultivo de la yuca, la inoculación aumentó el contenido de P en la planta y produjo 35 t ha-1 de raíces tuberosas con bajos niveles de P en el suelo. Larez et al. (1992) determinaron el efecto de varios niveles de los HMA contenidos en la rizosfera con dos niveles de fósforo (0 y 50 ppm) sobre la micorrización, el contenido de fósforo, cinc, cobre y algunos componentes del rendimiento de la yuca. Porcentajes de colonización de raíces de 5 % o más al inicio es suficiente para que la planta alcance al final niveles por encima del 70 %. Con o sin fósforo, la ausencia de los HMA afecta drásticamente el rendimiento. En Cuba, Ruiz Martínez (1984) comprobó que con especies efectivas de los HMA como la Glomus manihotis se puede incrementar alrededor de 30 veces la producción de materia seca y que 50 kg ha-1 de P constituyeron un buen nivel para lograr la máxima colonización de las raíces, encontrándose una correlación positiva (r = 0,87**) entre el porcentaje de colonización y la producción de materia seca de la yuca. También comprobó que la inoculación incrementó la extracción de P y K por la planta. 2.6.2. Beneficios en la protección del sistema radical contra organismos fitopatógenos En los últimos años ha ganado interés entre los científicos e investigadores el efecto benéfico de los HMA como biocontrol de organismos fitopatógenos en el sistema suelo-planta. Por ejemplo, se informa por varios autores el efecto controlador, inhibidor, protector o reductor de las poblaciones de nemátodos parasíticos de varios cultivos por los HMA. Se señala una disminución de los niveles poblacionales de Meloidogyne 16.

(20) Revisión bibliográfica incognita; Meloidogyne hapla; Meloidogyne javanica; Pratylenchus brachyurus; Glodobera solanacearum y otros. Se continúa examinando las interacciones nemátodos-HMA y el uso de estos hongos como posibles agentes de biocontrol de importancia económica (Cofcewiez y Medeiros, 1994; Lovato et al., 1994; Baker, 1994). También se han reportado otros efectos de control como es el caso de los resultados obtenidos en el Centro de Investigaciones de Agricultura Tropical (CIAT) (1991) en Colombia, donde se encontró que la especie Glomus manihotis provee a la planta de cierta barrera mecánica contra el patógeno Phytophthora nicotianae var. nicotianae al incrementar el sistema radical de la yuca, favoreciendo el balance de fósforo (P) y la acumulación de lignina. Sin embargo, no siempre se tiene total conocimiento entre los productores de las ventajas que ofrece este microorganismo y se le atribuye casi exclusivamente el efecto como aportador de nutrientes, sin considerar el resto de los beneficios que el mismo pueda brindar. 2.7. Algunos factores que influyen en la eficiencia de las micorrizas Son múltiples los factores que influyen o condicionan la eficiencia de este microorganismo dentro del sistema suelo-planta, algunos han sido más estudiados que otros y en muchos casos las investigaciones se han realizado de forma aislada o no enfocadas directamente hacia ese objetivo, no obstante, a continuación, se hace referencia a algunos de ellos que están dentro de los más importantes y estudiados. 2.7.1. El suelo El efecto del suelo y su fertilidad sobre la eficiencia de los HMA ha sido un aspecto investigado, a nivel mundial, donde se han reportado numerosos criterios: La mayoría de los autores indican que la eficiencia de los HMA está estrechamente vinculada a los suelos pobres de baja fertilidad y que la aplicación de altos niveles de nutrientes sobre todo de fósforo, disminuyen o inhiben su efecto beneficioso (Burckhardt y Howeler, 1985; Siqueira y Franco, 1988; Sieverding, 1991; Orosco y Gianinazzi-Pearson, 1993); sin embargo, Fernández (1999), encontró respuesta a. 17.

(21) Revisión bibliográfica la inoculación con especies eficientes de HMA en suelos Pardos y Ferralíticos para condiciones de media a alta fertilidad de los mismos. En Brasil (Ezeta y Carvalho, 1981) señalaron que la capacidad de la yuca para crecer y producir en suelos de baja fertilidad se debió a la eficiencia de los HMA asociados, que le permitieron extraer nutrientes de los suelos pobres. Primavesi (1990) indicó que la microbiota de los suelos tropicales está adaptada a pH entre 5,3 y 6,1 y puede decirse que en los suelos con pH 5,6 la mayoría de los microorganismos benéficos se desarrollan y se activan sus enzimas. También señaló que la influencia del pH es clara, observándose que los microorganismos activos en la movilización del fósforo (P) son aerobios y necesitan pH alrededor del neutro para su actividad en la rizosfera. La existencia de determinados microorganismos como los fijadores de nitrógeno (N), agregadores del suelo y movilizadores de nutrientes, es también dependiente del pH, señalando que para los primeros un suelo con pH 4,5 permite su presencia y que el óptimo es de 5,6. Ferrer y Herrera (1991) señalaron que el pH es un factor que puede afectar el desarrollo de la simbiosis de los cultivos con los HMA, que las diferentes especies del hongo tienen distintas preferencias por el pH; Howeler (1985) encontró que algunas especies de HMA son específicas para ciertas condiciones, pero otras están adaptadas a diversas condiciones edafoclimáticas y toleran variaciones en la acidez, fertilidad, niveles de nitrógeno (N) y potasio (K) del suelo. Según Ferrer y Herrera (1991) el contenido alto de fósforo asimilable en el suelo puede provocar tenores altos en el interior de las raíces, lo que baja la permeabilidad de las membranas y disminuye los exudados afectándose la penetración del hongo en la raíz, por lo que es necesario establecer el nivel crítico de fósforo por encima del cual no hay respuesta positiva a la inoculación. Se reportó la influencia de los HMA como aglutinadores de microagregados y mejoradores de la estabilidad estructural donde se sugiere que el mecanismo agregador está dado por las hifas del hongo y la producción de polisacáridos extracelulares (Tisdall, 1991).. 18.

(22) Revisión bibliográfica Según Sieverding (1984a y 1988) en ensayos para determinar el efecto de la temperatura del suelo (20 y 30 0C) sobre la eficiencia de los HMA comprobó que todas las especies de HMA tenían mayor efectividad con la temperatura de 30 0C en el suelo. Levy et al. (1983) reportaron que existen especies de HMA que fueron más tolerantes a altas concentraciones de sales, mientras otras que se encontraron en suelos de baja salinidad fueron menos tolerantes. 2.7.2. La planta Los HMA son encontrados naturalmente en todos los ecosistemas terrestres, reportándose que aproximadamente el 95 % de todas las especies del reino vegetal son micotróficas (Sieverding, 1991). Sin embargo, Trappe (1987) después de haber consultado más de 3000 publicaciones y reportes, consideró que en las especies vegetales tropicales sólo el 13,4 % no forman micorrizas, el 70,9 %, forman micorrizas con HMA y el 15,7 % la forman con otros grupos no arbusculares. Mientras que Siqueira y Franco (1988) han informado que los factores relacionados con la planta, especie, variedad, cultivar, estado nutricional, edad y presencia de compuestos fungistáticos o alelopáticos; ejercen gran influencia sobre la micorrización. Los HMA en general son poco específicos, cuando se comparan con otros sistemas biotróficos, o sea que son considerados universales. Siqueira y Franco (1988) definieron la dependencia micorrícica como: “El grado en que la planta depende del hongo, para su crecimiento o producción máxima, a un nivel de fertilidad determinado”; teniendo en cuenta este concepto agruparon las plantas en: Micorrícicas obligatorias: Son aquellas que tienen crecimiento extremadamente reducido en ausencia de HMA. Cuando se inoculan, presentan alto grado de colonización y beneficio mutuo con la simbiosis. Incluye plantas con raíces cortas, gruesas y de poco desarrollo de los pelos absorbentes; como por ejemplo la yuca, los cítricos y las leguminosas tropicales entre otras. Micorrícicas facultativas: Poseen un sistema radical más desarrollado y eficiente para la absorción de agua y nutrientes. Generalmente presentan más bajo grado de. 19.

(23) Revisión bibliográfica colonización que las del grupo anterior, las gramíneas son consideradas en este grupo. No micorrícicas: Incluye las plantas que no forman micorrizas o poseen colonización pasiva; como ejemplo se pueden citar las crucíferas. Sieverding (1991) consideró como cultivos altamente micotróficos a la yuca, boniato, malanga, ñame, soya, maíz, sorgo, tabaco y pastos tropicales entre otros. Mientras que el trigo, frijol y tomate pueden colonizarse a un nivel moderado. Por otra parte, Siqueira y Franco (1988) en estudios realizados para determinar la dependencia micorrícica en 20 especies vegetales de interés agronómico, encontraron que la yuca fue el cultivo de la mayor dependencia. 2.7.3. La especie de micorrizas El tipo de cepa de HMA y la especie a que pertenece es uno de los factores fundamentales que condicionan la eficiencia del hongo, sobre todo en su interacción con el cultivo. A nivel mundial, bajo diferentes condiciones edafoclimáticas las raíces y tubérculos han tenido distintas respuestas al efecto de una o varias especies de HMA inoculadas. En Cuba, Ruiz Martínez (1984) logró incrementar el rendimiento de materia seca de la yuca alrededor de 30 veces, utilizando la especie Glomus manihotis. Mientras que Lastres et al. (1993) encontraron que varias especies incrementaron el rendimiento de la yuca significativamente en comparación con los HMA nativos, debido no sólo a la eficiencia del hongo presente en el inóculo, sino también a las mayores concentraciones de propágulos micorrizógenos. Señaló Howeler (1983), que los géneros de HMA en yuca hallados en Colombia fueron Glomus, Gigaspora, Acaulospora y Enthophospora. Por su parte Potty (1984) reporta que en la India se encontraron los géneros Glomus y Gigaspora. Según CIAT (1984) las especies más eficientes colectadas en Quilichao y Carimagua (Colombia) fueron Glomus manihotis, Entrophospora colombiana y Acaulospora mellea y se señala por Sieverding y Howeler (1985b) que estas fueron más eficaces que las nativas.. 20.

(24) Revisión bibliográfica Se inocularon clones de yuca con Glomus manihotis, Glomus fasciculatum, Glomus microcarpum, Gigaspora margarita, siendo las más eficientes Glomus manihotis y Glomus microcarpum y la menos efectiva Glomus fasciculatum (Sieverding y Gálvez, 1988a), mientras que en otros experimentos (Kato, 1987; Sieverding y Gálvez, 1988b) encontraron (sin la aplicación de fósforo) que la especie Gigaspora margarita fue ineficaz en suelo ácido y Entrophospora colombiana resultó efectiva en suelo neutro. Por su parte Sieverding (1984b) señaló que las especies de mayor respuesta al utilizar roca fosfórica fueron Glomus manihotis y Paraglomus occultum. Las especies más eficientes informadas por Sieverding (1984c) fueron Glomus manihotis,. Acaulospora. sp,. y. Acaulospora. appendiculata,. sin. embargo,. Entrophospora colombiana no logró competir con la microflora del suelo; efectos similares fueron encontrados por Burckhardt y Howeler (1985). Potty (1985) señaló que la yuca puede ser un buen cultivo para la multiplicación de los HMA y comprobó que la cáscara de raíces puede ser de gran utilidad, también comprobó que las especies aisladas de boniato (Ipomoea batata (L)) y ñame (Dioscorea sp.) colonizan a la yuca. Tatsch et al. (1994) investigaron la multiplicación de los HMA en tres cultivos hospederos, siendo la yuca uno de ellos. Se utilizaron dos especies de HMA, la multiplicación de esporas fue más significativa en la especie Scutelospora heterogama, mientras que Glomus clarum fue más infectiva. En el cultivo del boniato, Milián (1994), obtuvo buenos resultados con la especie de HMA Glomus intraradices en combinación con Azotobacter y Fosforina, logrando incrementar los rendimientos de 18,75 a 23,69 t ha-1 cuando aplicaron los biofertilizantes. Por su parte García et al. (1994b) en Brasil obtuvieron incrementos en la producción de materia seca y de esporas en plantas micropropagadas de boniato cuando utilizaron la especie Glomus clarum. De Souza et al. (1994) ensayaron las especies Gigaspora margarita, Glomus etunicatum y Entrophospora colombiana en soluciones nutritivas en boniato,. 21.

(25) Revisión bibliográfica comprobando que Entrophospora colombiana alcanzó 72 % de colonización y 5872 esporas por gramo de raíces a los 70 días del trasplante. En el cultivo de la malanga (Colocasia spp) Milián (1993) obtuvo rendimiento de 23,6 t ha-1 utilizando la especie Glomus fasciculatum en combinación con otros biofertilizantes. El manejo efectivo de la simbiosis micorrícica arbuscular, a través de la inoculación con cepas eficientes de HMA en la producción agrícola, no es una práctica común internacionalmente (Rivera et al., 2012a; Rivera et al., 2012b; Verbruggen et al., 2012). Sin embargo, en Cuba se dispone tanto de productos que se aplican en bajas dosis (Rivera y Fernández, 2006), como de una amplia información experimental para el manejo efectivo de las cepas inoculadas de HMA en muchos cultivos, ambientes edáficos e integrados con las prácticas culturales (Rivera y et al. 2007, González et al., 2008; Martín et al., 2013) y validados a escala productiva en cultivos como frijol (Phaseolus vulgaris L.), yuca (Manihot esculenta) entre otros (Rivera et al., 2007; Rivera et al., 2012a; Rivera et al., 2012b). Por otra parte, el sistema de inoculación y manejo cultural de los HMA resultan ser tecnologías ecológicamente racionales y aparecen como prácticas de base biológica promisorias para la producción agraria (Aguire et al., 2009; Barrer, 2009; Ruiz et al., 2010; 2012; González et al., 2011; Pérez et al., 2011; Rivera et al., 2013). Uno de los aspectos que ha limitado la utilización de los productos micorrícicos en los sistemas de producción agrícolas han sido las altas cantidades de productos a aplicar en una hectárea (Verbruggen et al., 2012). Sin embargo, con el desarrollo de inoculantes micorrícicos que se aplican por recubrimiento en bajas cantidades, del 6 al 10 % del peso de las semillas otra es la situación y se vuelven necesarios los resultados integrales sobre el manejo de la inoculación con especies eficientes de HMA y su inclusión en los modelos de producción agrícolas (Rivera et al., 2013). En Cuba, entre las regularidades que se han encontrado experimentalmente derivadas de los estudios de inoculación con cepas de HMA en diversos cultivos y en un grupo de suelos (Ruiz, 2001; Sánchez, 2001; Martín, 2009), se encuentran la. 22.

(26) Revisión bibliográfica alta especificidad especie eficiente de HMA por tipo de suelo y la baja especificidad especie eficiente de HMA por cultivo La especie de HMA eficiente es aquella con cuya inoculación se logran los mayores efectos sobre el crecimiento y rendimiento de las plantas (generalmente incrementos entre 30 y 40 % en la masa seca o rendimiento) y a su vez presentan los mayores porcentajes de colonización micorrícica, densidad visual y producción de esporas, para una condición edáfica puede haber más de una cepa eficiente (Rivera et al., 2007). En sentido general, a nivel del agroecosistema existen diferentes factores que determinan la efectividad de la inoculación con una especie eficiente de HMA de un cultivo dependiente de la micorrización y entre ellos se encuentran el suministro y/o disponibilidad de nutrientes (Siqueira y Franco, 1988; Ruíz, 2001; Smith y Smith, 2011), la cantidad y tipo de propágulos nativos y la competitividad de la especie eficiente de HMA aplicada (Martín, 2009; González y col., 2011; Vergruggen et al., 2012) e incluso el historial de aplicaciones previas de esta especie (Martín et al., 2009), entre algunos de los factores que han sido establecidos. En Cuba, se cuenta con gran número de publicaciones científicas donde se demuestran la influencia positiva de diferentes inoculantes micorrícicos en especies vegetales de interés económico, así puede citarse la utilización del inóculo comercial EcoMic® en numerosos cultivos de interés económico (Martín et al., 2010; González et al., 2011; Morales et al., 2011; Cruz et al., 2012; Rivera et al., 2012a; Ruiz et al., 2012; Ramos et al., 2013). 2.7.4. La fertilización mineral El uso de inóculos comerciales de HMA de alta calidad en países como Estados Unidos, Brasil, Alemania, Reino Unido, entre otros es una práctica en ascenso dentro de sus paquetes agrícolas, debido a que este tipo de producto, al tener un componente activo biológico, autóctono del suelo, no genera toxicidad y su residualidad redunda en un mejoramiento en la recuperación biológica de la mayoría de los agroecosistemas que han estado expuestos durante mucho tiempo al uso excesivo de fertilizantes minerales y plaguicidas, lo cual ha contribuido al deterioro de los mismos (INCA, 1998). 23.

(27) Revisión bibliográfica Gómez et al. (1997) en un conjunto de ensayos y extensiones agrícolas en diferentes empresas de la provincia La Habana, comprobaron que, en el cultivo de la yuca, utilizando dosis de 50 kg ha-1 del inoculo de la especie Glomus manihotis más 2 L ha-1 de la Rizobacteria Asospirillum brasilense, se obtuvieron rendimientos entre 13 y 25 t ha-1 y se sustituyó entre el 25 y 33 % del nitrógeno y entre el 50 y 100 % del P y K en dependencia de la fertilidad del suelo. Fernández et al. (1997) establecieron una tecnología de recubrimiento de semillas con hongos micorrizógenos, cuyos resultados fueron aplicados en Cuba, Colombia y Bolivia en varios cultivos, entre los que se encontraba la yuca. Los principales resultados demostraron la buena efectividad de las dosis bajas del inoculante micorrizógeno en semillas de siembra directa como la yuca, además se apreciaron incrementos en los rendimientos desde 10 hasta 50% con respecto al testigo y se obtuvo un ahorro de fertilizantes completos (NPK), entre 12 y 50 %. Con relación al efecto causado por contacto de los HMA con los fertilizantes minerales, Sieverding y Toro (1989) comprobaron que la especie Glomus manihotis tolera el contacto directo con los fertilizantes minerales, lo que da la posibilidad de aplicación conjunta, además demostraron que la fertilización con NPK aumentó significativamente el grado de colonización por HMA, el rendimiento y el contenido de materia seca de la yuca. Mientras que Sieverding (1991), señaló que en la literatura existe mucha información sobre el efecto de la fertilización mineral en la eficiencia de los HMA, pero que la mayoría estaba disponible a partir de experimentos en invernaderos y no de experimentos en condiciones de campo, especialmente con los cultivos tropicales. Son múltiples los factores que condicionan la eficiencia de los HMA y más aún sus interrelaciones. Es importante el conocimiento de los mismos puesto que muchas veces no se tiene en cuenta el efecto aislado o integrado de estos factores, lo que conduce a criterios erróneos sobre las cualidades y beneficios de los HMA, haciendo que se pierda el interés por su uso como una alternativa para mejorar la eficiencia de la fertilización en los cultivos.. 24.

(28) Revisión bibliográfica En la Tabla 3 se muestran los resultados del efecto de la inoculación de cepas eficientes de micorrizas (HMA) en las dosis de fertilizantes NPK en diferentes cultivos, en experimentos de campo realizados en Cuba entre los años 2000 y 2016, obsérvese que las reducciones de fertilizantes van desde 25 hasta 75 %, según el cultivo (Ruiz et al., 2012; Rivera et al., 2001; Simó et al., 2016).. 25.

(29) Revisión bibliográfica TABLA 3. Dosis óptima de fertilizante NPK para diferentes cultivos micorrizados, resultados de experimentos de campo.. Cultivo Yuca Boniato Malanga Colocasia Malanga Xanthosoma Ñame Pepino. Ajo Frijol Maíz Pimiento Tomate Papa Banano Papaya. Tratamiento HMA + 25 % NPK. Rendimiento (t ha-1) Primer año Segundo año 48,8 a 52, 5 a. 100% NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 50% NPK 100 % NPK HMA + 75% NPK 100 % NPK HMA + 75% NPK 100 % NPK HMA + 75% NPK. 50,3 a 36,1 a 38,3 a 36,7 a 38,3 a 40,1 a 40,3 a 26,9 a 27,9 a 13,1 a 13,3 a 14,8 a 15,2 a 2,6 a 2,7 a 3,1 a 3,2 a 37,3 a 37,4 a 40,9 a 41,1 a 29,2 a. 52,0 a 40,1 a 41,4 a 40,9 a 41,4 a 42,7 a 43,2 a 33,0 a 32,8 a 15,4a 15,5 a 15,3 a 17,5 a 2,5 a 2,6 a 3,0 a 3,1 a 41,6 a 41,9 a 40,9 a 42,0 a 36,8 a. 100 % NPK HMA + 75% NPK 100 % NPK HMA + 75% NPK 100 % NPK. 30,1 a 30,2 a 31,0 a 50,2 a 52,0 a. 37,2 a 32,1 a 33,6 a 46,5 a 47,8 a. 26.

(30) Materiales y métodos 3. MATERIALES Y METODOS 3.1. Aspectos generales Teniendo en cuenta los objetivos de este trabajo de demostrar la factibilidad del efecto combinado de dosis óptimas de nitrógeno, fósforo y potasio y las micorrizas (hongos micorrizógenos arbusculares) sobre el rendimiento de la yuca, se optó por el montaje de un programa de experimentos, los que se desarrollaron en condiciones de campo. El programa desarrollado estaba formado por tres experimentos, los que se ejecutaron en áreas del Instituto de Investigaciones de Viandas Tropicales (INIVIT), ubicado a 22o 35’N, 80o 18’W y a 40 msnm en Santo Domingo, Villa Clara, Cuba; durante los años 2013-2015. 3.2. Condiciones climáticas Los datos climáticos durante el período experimental aparecen en los Anexos 1, 2 y 3; la información muestra que el promedio de las variables climáticas y el porcentaje que representan de la media histórica de 40 años fue de 1371,04 mm (101,66 %) para la precipitación anual; 24,07 C (99,05 %), para la temperatura media y 78,18 % (99,06 %) para la humedad relativa, indicando que los experimentos fueron desarrollados bajo condiciones representativas del clima existente en la región; pues los porcentajes que representan de la media histórica están muy cercanos a 100 %. 3.3. Características químicas del suelo investigado Las investigaciones se realizaron en un suelo Pardo mullido carbonatado (Hernández et al., 1999), representativo de las condiciones edáficas en que se desarrollan estos cultivos en Cuba, cuyas principales características químicas se muestran en la Tabla 4. La caracterización del suelo se realizó a partir de las diferentes Normas Cubanas establecidas (NC-ISO 10 390, 1999; NC-51, 1999; NC-52, 1999; NC-209, 2002). A partir de los criterios de interpretación nacionales (Cuba, MINAG, 1984) utilizados para los diferentes métodos, se pueden caracterizar los mismos de la siguiente forma:. 27.

(31) Materiales y métodos En lo que respecta al pH hay que señalar que el suelo Pardo mullido carbonatado presentó una reacción entre neutro y ligeramente alcalino debido a la presencia de carbonatos libres, por lo que son valores típicos y representativos de éste suelo. Atendiendo a los valores correspondientes a la materia orgánica (MO), se pueden caracterizar como de contenidos bajos indicativo de cierta degradación, con contenidos medios de fósforo y potasio disponibles entre 3,84 y 33,14 mg 100 gss1. respectivamente.. TABLA 4. Características químicas del suelo (profundidad: 0-20 cm).. pH. MO. P2O5. K2O. Na. Ca. Mg. Año. H2O. KCl. (%). 1. 7,3. 6,2. 2,40. 3,84. 31,31. 0,70. 46,14. 4,89. 2. 7,5. 6,2. 2,25. 3,85. 33,14. 0,71. 45,17. 4,53. (mg 100 gss-1). (cmol kg-1). Para los análisis de suelo se utilizaron muestras compuestas por 20 submuestras tomadas en forma de zigzag en cada parcela experimental y a una profundidad de 0-20 cm al inicio de cada ciclo experimental. Los métodos analíticos utilizados fueron: el pH se realizó en KCl y H 2O por el método potenciométrico, con una relación suelo - solución de 1:2,5; la materia orgánica (MO) por el método colorimétrico de Walkley-Black, el P2O5 y K2O por el método de Machiguin; el calcio (Ca), el magnesio (Mg) y el sodio (Na,) por Maslova: solución Ac NH4 1N a pH 7 y dilución 1:5, agitación 5 minutos. 3.4. Experimentos realizados y características principales de los mismos Para dar repuesta a los objetivos, se utilizó el cultivar comercial de yuca ‘Señorita’, que es uno de los más representativo y extendidos en la producción dentro de la estrategia clonal de este cultivo. Los experimentos se ejecutaron en condiciones de campo, realizándose dos ciclos de cosecha en cada uno. Los tratamientos evaluados se muestran en la Tabla 5, y los mismos se utilizaron con y sin la inoculación con micorrizas (HMA).. 28.

(32) Materiales y métodos TABLA 5. Tratamientos evaluados (dosis de N, P2O5 y K2O).. No.. Dosis N. Dosis P2O5. Dosis K2O. (kg ha-1) 1. 0. 0. 0. 2. 35. 15. 50. 3. 70. 30. 100. 4. 105. 45. 150. 5. 140. 60. 200. Fondos fijos utilizados fueron:  Experimento de N= 60 y 200 kg ha-1 de P2O5 y K2O.  Experimento de P2O5= 140 y 200 kg ha-1 de N y K2O..  Experimento de K2O = 140 y 60 kg ha-1 de N y P2O5. Los portadores utilizados fueron:  Urea al 46% de N  Superfosfato sencillo al 20% de P2O5.  Cloruro de potasio al 60% de K2O.. El tratamiento 5 corresponde al tratamiento recomendado por el Instructivo Técnico del cultivo, que además incluye la forma y momento de aplicación del fertilizante mineral (Cuba, MINAG, 2012). 3.4.1. Inoculación con micorrizas (EcoMic®) Se utilizó la especie de micorrizas (Glomus intraradices, Berliner), procedente del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA); el inóculo tenía categoría de comercial con 20 esporas por gramo de suelo. Se utilizó el método de recubrimiento de semilla, con una solución de 0,125 kg 600 ml H20 de EcoMic®, equivalente a una dosis de 13,0 kg ha-1, la inoculación se realizó 24 horas antes de la plantación.. TABLA 6. Cultivar, marco de plantación, fecha de siembra y cosecha y ciclo del cultivo de los experimentos. 29.

(33) Materiales y métodos. Año. Fecha siembra. Fecha cosecha. Ciclo cultivo* (meses). 1. 6 de enero. 8 de diciembre. 12. 2. 8 de enero. 10 de diciembre. 12. * Se considera un ciclo de cultivo largo.. La distancia de plantación, el número de plantas que se evaluaron por tratamiento, el área de cálculo de cada parcela y el área total de la misma, se muestran en la Tabla 7.. TABLA 7. Distancia de plantación, número de plantas evaluadas por tratamiento y área de las parcelas experimentales. Distancia. Plantas por. Área de cálculo. Área de la parcela. plantación (m). tratamiento. por parcela (m2). experimental (m2). 0,90 x 1,00. 108. 21,9. 36,4. 3.5. Evaluaciones realizadas Durante el período experimental se realizaron las siguientes evaluaciones en cada tratamiento: 1. Masa seca (MS), expresada en g planta-1: se realizó en el momento de la cosecha (a los 12 meses de la plantación), obteniéndose el peso seco en estufa a 65 °C de los diferentes órganos de la planta (hojas, tallos y raíces). 2. Análisis vegetal de NPK, expresados en %: se realizó en el momento de la cosecha (a los 12 meses de la plantación), tomando una muestra representativa de los diferentes órganos de la planta. Los análisis foliares se realizaron según NRAG (1982): el N por el método calorimétrico de Nessler y el P y K por digestión vía húmeda (H2SO4 + Se), utilizando los métodos de aminonaftol sulfónico para el P y el de fotometría de llama para el K. 3. Extracción total de N, P2O5 y K2O, expresada en kg ha-1. Extracción=MS x concentración del elemento x factor gravimétrico: se realizó los 12 meses de la plantación y solo en tres tratamientos: testigo del elemento, la mejor dosis de 30.

(34) Materiales y métodos cada nutriente y la de la dosis recomendada por el Instructivo Técnico del cultivo) (Cuba, MINAG, 2012). 4. Coeficiente de aprovechamiento de los fertilizantes N, P 2O5 y K2O (CAF), expresado en %: se realizó los 12 meses de la plantación y solo en tres tratamientos: testigo del elemento, la mejor dosis de cada nutriente y la de la dosis recomendada por el Instructivo Técnico del cultivo) (Cuba, MINAG, 2012). Se calculó a través de la formula siguiente: CAF= (A1 – A2) / C x 100 Donde: CAF= Coeficiente de aprovechamiento del fertilizante N, P2O5 y K2O, expresado en %. A1= Extracción total donde se aplica el elemento, expresada en kg ha-1. A2= Extracción total del testigo del elemento, expresada en kg ha-1. C= Dosis del elemento donde se quiere determinar el CAF, expresada en kg ha1.. 100= Para llevar a porcentaje (%). Es válido aclarar que los factores involucrados en los puntos 3 y 4 se hicieron solamente con la variante de mejor resultado para cada nutriente y la dosis recomendada por el MINAG. 5. Colonización de raíces con HMA (Col.), expresada en %: se realizó a los 90 días de la plantación, tomando una muestra de raíces finas por planta y utilizando la técnica de tinción, según Phillips y Hayman (1970). 6. Esporas de HMA en el suelo, expresada en esporas 50 g suelo-1: se realizó a los 90 días de la plantación. Las esporas se lavaron con agua destilada y se vertieron en placa Petri, fueron contadas con el uso del microscopio estereoscópico 70 x (Stemi 2000-C), según Herrera et al. (1995). 7. Rendimiento comercial, expresado en t ha-1: se obtuvo a través de la cosecha, y se realizó a los 12 meses de la plantación. Se evaluó el peso de las raíces por unidad de área.. 31.

(35) Materiales y métodos 3.6. Diseño experimental y métodos estadísticos empleados en el procesamiento de los resultados Se utilizaron diseños experimentales de parcelas dividas con cuatro réplicas; los tratamientos fueron la inoculación con y sin micorrizas y los subtratamientos las dosis de N, P2O5 y K2O respectivamente. Los datos fueron procesados estadísticamente de acuerdo al diseño experimental empleado, a través de un análisis bifactorial y del análisis de prueba de hipótesis de muestras independientes (Díaz, 1999). En todos los casos se realizaron comparaciones de medias, según HSD de Tukey. El paquete estadístico utilizado, fue SPSS ver.11.0. 3.7. Evaluación económica Se utilizó la Metodología para la Evaluación de la Efectividad Económica de los Resultados de la Investigación (Unidad de Pronóstico Económico, 2004), basada en la siguiente ecuación: Ec = (Vpn – Cpn) – (Vpa – Cpa) Donde: Ec = Efecto económico (se expresa en pesos ha-1). Vpn = Valor de la producción de la tecnología propuesta. Cpn = Costo de producción de la tecnología propuesta. Vpa = Valor de la producción de la tecnología actual, (según instructivo.) Cpa = Costo de producción de la tecnología actual, (según instructivo.) La evaluación económica se realizó teniendo en cuenta la siguiente base de datos:  Base de datos:  Para la evaluación económica se tomó como área 1 ha y como período 2 años.  Para la evaluación se utilizaron los tratamientos más significativos:  Mejor combinación de fertilizantes minerales + HMA: (70 kg N ha-1+ HMA, 30 kg P2O5 ha-1+ HMA y 150 kg K2O ha-1+ HMA (tecnología propuesta).  100 % NPK: (140 kg N ha-1, 60 kg P2O5 ha-1 y 200 kg K2O ha-1 (tecnología actual).  Los precios de los fertilizantes minerales (Cuba, MINAG, 2014) y del EcoMic® (INCA, 2012), fueron:  Urea al 46 % = 0,60 $ kg -1 32.

(36) Materiales y métodos  Superfosfato sencillo al 20 % = 0,80 $ kg -1  Cloruro de potasio al 60 % = 0,70 $ kg -1  EcoMic® = 2,50 $ kg -1  El costo de los fertilizantes minerales se calculó multiplicando el precio por la dosis aplicada en cada cultivo en la tecnología propuesta y en la actual.  La dosis de EcoMic® para la yuca es: 13,0 kg ha-1  Los costos del EcoMic® se calcularon multiplicando el precio por la dosis aplicada.  Para el costo de la adquisición y aplicación de los fertilizantes minerales, se utilizaron las Cartas Tecnológicas de los cultivos (Cuba, MINAG, 2014).  El precio promedio del producto cosechado a que el productor vende al estado (Oficina Nacional de Estadística, 2015) es: yuca = 880 $ t –1  Los rendimientos promedios de dos años de cosecha obtenidos en los experimentos de campo para los tratamientos que se evaluaron por cultivo fueron los siguientes: El ingreso por la venta de los productos cosechados se calculó multiplicando el precio a que el productor vende al estado por el rendimiento o producción por cultivo en las condiciones de campo.. 33.