4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016
Memorias
Determinación de nutrientes en agua de riego, chupatubo y agua más
fertilizante en el cultivo de jitomate (Lycopersicum esculentum), en huerto
urbano, Acapulco, Guerrero, México.
Bianca Aridem Pérez Jaimes (Becaria)
Escuela Superior de Ciencias Ambientales de la UAGro. Programa de Verano UAGro
Área en la que participa: II Biología y Química
M.C. Silberio García Sánchez (Asesor)
Profesor-Investigador de la Escuela Superior de Ciencias Ambientales de la UAGro.
Resumen
El objetivo del presente trabajo de investigación, de determinar los nutrientes de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y Sulfato, que tiene el agua de riego, chpatubo y el de agua más fertilizante orgánico en el cultivo de jitomate (Lycopersicum esculentum var. tradicional), en el huerto urbano, en la Ciudad de Acapulco, Guerrero, México. El análisis del agua: rango bajo (agua de riego), rango medio (chupatubo) y rango alto (agua más fertilizante), fue en base a la metodología del manual para el análisis de nutrientes en agricultura, mediante el espectrofotómetro, marca Hanna, modelo HI 83225. Los resultados que se presentan son preliminares del trabajo de investigación, de manera genera se puede concluir que la planta no asimilo bien los nutrientes aportados con el tratamiento, los síntomas identificados en las plantas de jitomates más bien podría estar asociado con el ataque de mosca blanca Bemisia tabaci, ya
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este insecto trasmite enfermedades, que provoca alteraciones en las plantas, por lo tanto los resultado no fueron favorables.
Palabras Clave: Nutrientes, Agua, Cultivo, Jitomate.
Introducción
El tomate es de las hortaliza más cultivadas a cielo abierto a nivel mundial y en México no es la excepción (Vásquez et al., 2010), así mismo es el cultivo más rentable, pues cumple con los dos requisitos indispensables, por un lado tiene un alto potencial de rendimiento desde 4 kg/m2 hasta 25/kg m2, lo cual está en función de la experiencia del productor y del nivel tecnológico (Aviña 2015). En México se cosecharon 50,962.65 hectáreas (SIAP, 2014). Hasta ahora el tomate ha sido clasificado formalmente como Lycopersicum esculentum (L.) (Moyle, 2007); aunque recientemente el grupo de David Spooner proponen una reclasificación como Solanum Lycopersicum L. sección Lycopersicum: Solanaceae (Peralta y Spooner 2001; Peralta et al., 2005; Spooner et al., 2005).
En el cultivo de tomate influyen factores, como la climatología de la zona, la calidad del agua disponible para el riego, la especie a cultivar y su estado fenológico. Todos estos factores, especialmente las condiciones climáticas, inciden en la concentración de absorción (cantidad de nutrientes absorbidos por litro de agua), ya que la transpiración (que promueve la absorción de agua) muestra una relación lineal con la radiación, hecho que no ocurre con la fotosíntesis (Parra, 2007). El agua para los cultivo debe de ser analizada antes de sus uso, es frecuente y lamentable que se use y posteriormente querer enmendar los problemas causados por la mala calidad del agua (Harley 2008) citado por (Aviña 2015).
Es por eso, que el agua es un componente mayoritario en las plantas (80% a 90% del peso fresco en plantas herbáceas, y más de 50% en plantas leñosas), afectan directa o indirectamente a la mayoría de los procesos fisiológicos (Kramer, 1989; Sánchez, y Aguirreola, 1996), citado por (Rojas, 2009), y es el factor ambiental más importante en el rendimiento de la producción de los cultivos (Aviña 2015) por tanto, puede ser un factor restrictivo del crecimiento y productividad de las plantas (Salisbury y Ross, 1992). Citado por (Rojas, 2009). El apropiado balance de nutrientes permite a las plantas un adecuado desarrollo disminuyendo de presentar enfermedades y plagas y aumentar los rendimientos de producción. Los estados patológicos se pueden ver en las plantas, muchas veces por la sintomatologías y alteraciones metabólicas a simple vista, incluso con signos específicos que permite identificar al elemento causante de la enfermedad, sin depender de ningún laboratorio (Barbazán, 1998).
Nutriente en las Plantas
Los nutrientes minerales tienen funciones específicas y esenciales en el metabolismo de la planta. Los tres elementos que son más importantes para las plantas son; Elementos primarios:
nitrógeno (N), fosforo (P), potasio (K): elementos secundarios: calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S), son elemento que necesitan las plantes en menor cantidad. Cada planta posee su mínimo, óptimo y máximo de tolerancia para cada uno elementos; por ello su disponibilidad puede ser anormal por defecto (deficiencia o carencia nutricional), o por exceso como intoxicación (Arteaga, 2015).
Nitrógeno (N)
El nitrógeno es absorbido por la plantas principalmente en forma de iones de nitrato (NO3) o amonio (NH4+). Las plantas utilizan estas dos formas de nitrógeno en su proceso de crecimiento. El nitrógeno es utilizado por las plantas para sintetizar aminoácidos, los componentes primarios de las proteínas, así como clorofila, ácidos nucleicos y enzima (Guzmán y Etchevers, 2004; Arteaga, 2015).
Alteraciones por deficiencia y exceso
Acción
Es fundamental para las plantas en fase de crecimiento. Promueve el crecimiento de troncos y brotes.
Aumenta la producción de follaje.
Ayuda a absorber otros nutrientes (en particular el fosforo).
Ayuda a una mayor producción tanto en tamaño como en número de frutos. Efectos por
escasez
Crecimiento más lento. Hojas más pequeñas.
Amarillamiento de las hojas. Frutos más pequeños. Maduración prematura.
Efecto por exceso
Disminución a resistencia a enfermedades y agentes atmosféricos.
Aumento de la demanda de agua (causada por una producción excesiva de hojas).
Mala calidad de los frutos. Retraso en la maduración.
Reducción de la absorción de ´potasio. Tabla 1.- Alteraciones por deficiencia y exceso de nitrógeno.
El nitrógeno es el nutriente que más afecta el crecimiento y la producción del tomate. Es un nutriente fácilmente asimilable, fundamentalmente en la formación de aminoácidos, proteínas, enzimas. Ácidos nucleicos, clorofila, alcaloides y bases nitrogenadas ideales para obtener un rápido crecimiento. Promueve la formación de flores y frutos y regula la maduración de la planta (Jaramillo et al., 2007; Arteaga, 2015), (Tab. 1).
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El fósforo es un elemento móvil en la planta como el nitrógeno, en la que actúan ligados fisiológicamente. El fósforo actúa en la fotosíntesis, la respiración, la transferencia de energía y la división y el alargamiento celular, necesaria para el desarrollo de estructura reproductivas y del sistema radical; promueve le crecimiento y desarrollo de las raíces y mejora la calidad del cultivo, es vital para la formación de semillas, y ayuda a aumentar la resistencia a enfermedades (Jaramillo et al., 2007) (Tab. 2). El fosforo se encuentra en todos los tejidos de la planta en una concentración variable y es esencial en la formación de enzimas y proteínas (Arteaga, 2015).
Alteraciones
Acción
Estimula el crecimiento de raíces Estimula la floración
Estimula la fecundación y la maduración Fortalece los tejidos de la planta
Es necesario en la formación de semillas
Efectos por escasez
Retraso en la maduración Crecimiento más lento Hojas pequeñas
Reducción de la producción (frutos más pequeños y dificultad para la formación de semillas).
Reducción del sistema radicular Efecto por
exceso
Maduración prematura Formación excesiva de frutos
Efectos negativos en la absorción de algunos microelementos como hierro, zinc, boro y cobre.
Tabla 2.- Alteraciones por deficiencia y exceso de fósforo. Potasio (K)
El potasio este nutriente es vital para la fotosíntesis y esencial en la síntesis de proteínas, ayuda a que la planta haga un uso más eficiente del agua, por su efecto osmorregulador. Aumenta la tolerancia a heladas, es importante en la formación y la calidad de los frutos y en la activación enzimática, y aumenta la resistencia a enfermedades. Este elemento tiene importancia en el llenado, firmeza y la calidad organoléptica del fruto, interfiere en la uniformidad de la maduración e incrementa la vida en estante y mayores niveles de azucares (Jaramillo et al., 2007; Salgado et al., 2013; Arteaga, 2015), (Tab. 3).
Alteraciones por deficiencia y exceso
Acción
Mejora la calidad de frutos y flores
Proporciona más resistencia tanto a las heladas como a la enfermedades causadas por hongos ( aumenta el grosor cuticular)
Regula la turgencia celular (ayuda a regular los procesos osmóticos y aumenta la resistencia a la sequía)
Regula la apertura y dosificación estomática (influye mucho en la transpiración y en la fotosíntesis)
Efectos por escasez
Crecimiento más lento
Frutos más pequeños, con menos color y peor conservados Aumento de la transpiración
Menor resistencia al frio Efecto por
exceso
Menor absorción de calcio y magnesio Aumento del consumo de agua
Aumento de la salinidad del sustrato Tabla 3.- Alteraciones por deficiencia y exceso de potasio.
Por lo antes expuesto, el objetivo del presente trabajo de investigación, fue determinar los nutrientes de nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y sulfato (SO4), que tiene el agua de riego, chpatubo y el de agua más fertilizante orgánico, sobre el rendimiento de cultivo del tomate (Lycopersicum esculentum var. tradicional), bajo condiciones a cielo abierto, en el huerto urbano de la Ciudad de Acapulco, Guerrero.
4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Materiales y Métodos
El trabajo de investigación se realizó en el huerto urbano localizado en Fracc. las Playas del municipio de Acapulco, Guerrero, México. Lugar situado N 16° 50´ 203” y W 99° 54´ 109”, con una altitud de 43 msnm. La Temperatura promedio 33 °C.
La siembra se realizó el 05 de abril del 2016 en bolsas preparada con sustrato (composta). El trasplante fue el 24 de abril del 2016, colocando dos plántulas por contenedor. Estos consistieron en bolsas de plástico negro con capacidad de 12 litros, de 40 x 40 cm. Este se realizó cuando la planta alcanzo una altura promedio de 10 cm., cuando el sistema radicular está bien formado, que le permitirá a la planta la absorción adecuada de nutrientes, de esta manera no sufrirá algún estrés que pueda interferir en su crecimiento.
Las plantas se amarraron con hilo de polipropileno (rafia) sujeto de un extremo a la zona basal de la planta (liado) y de otro a un alambre situado a determinada altura por encima de la planta (2.5 mts sobre el suelo), sostenido por postes de bambú colocados cada 8 metros aproximadamente. Conforme la planta va creciendo se va liando o sujetando al hilo tutor. La distancia de siembra empleada entre bolsa fue de 0.80 m entre hileras y 0.30 entre plantas en total fueron 123 bolsas con dos plantas por bolsa.
Se prepararon cuatro tratamientos de composta preparada con diferentes vegetales y fibra de coco: T1 = mezcla composta preparada con diferentes vegetales 50% + fibra de coco 50%; T2 = mezcla composta preparada con diferentes vegetales 75% + fibra de coco 25%; T3 = mezcla composta preparada con diferentes vegetales 90% + fibra de coco 10%; y T4 = mezcla composta preparada con diferentes vegetales 100% (testigo). Los tratamientos fueron distribuidos en un diseño completamente al azar con arreglo de 3 bolsas por metro cuadrado, con cuatro repeticiones, el total de bolsas fue de 123.
Se realizó aplicación de biofertilizante en la siguiente forma:
1. Primera aplicación de biofertilizante (Lixiviado de Lombriz Natural) con una dosis de 50 ml/l de agua.
2. La segunda aplicación fue a los 15 días de biofertilizante (Lixiviado de Lombriz Natural) con una dosis de 50 ml/l de agua.
3. La tercera a los 60 días de cultivo, con una dosis de biofertilizante (Lixiviado de Lombriz Natural) de 100 ml/l de agua.
4. La cuarta a los 80 días de cultivo, con una dosis de biofertilizante (Lixiviado de Lombriz Natural) de 150 ml/l de agua.
5. La ultima fertilización de hizo a los 100 días de cultivo, con una dosis de biofertilizante (Lixiviado de Lombriz Natural) de 150 ml/l de agua.
Se aplicaron cinco aplicaciones de biofertilizante foliares a partir de los 30 días de trasplante, con un intervalos de 5 días entre cada una.
Para el combate de plagas se aplicó bioinsecticidas (Trichoderma Harzianum) con una concentración de 5 ml/l de agua, Neem con una concentración de 250 g/l de agua y el químico (Uniper 500 CE) con una porción de dos cucharadas sopera por cuatro litros de agua, dosis comercialmente recomendada, esto se realizó de forma alterna y el combate de la maleza se efectuó arrancándola a mano. El trabajo de campo duro desde el 05 de abril al 26 de julio de 2016.
Diseño de la investigación
La investigación fue diseñada originalmente con la finalidad de evaluar sustrato con fibra de coco a diferentes porcentajes. Sin embargo, un ataque significativo de mosca blanca permitió estudiar las afectaciones, deficiencia de nutriente y la aplicación de bioinsecticidas, biofertilizante y su relación con el rendimiento del cultivo.
Mediciones de las variables de estudio
El análisis de agua: rango bajo (agua de riego), rango medio (chupatubo) y rango alto (agua más fertilizante), fue en base a la metodología del manual para el análisis de nutrientes en agricultura, mediante el espectrofotómetro, marca Hanna, modelo HI 83225 (Fig. 1). Las muestras que se recolectaron se les determinaron los principales nutrientes con los que se alimentan las plantas; Amonio, Nitratos, Fósforo, Potasio, Calcio, Magnesio y Sulfatos. Los métodos que utiliza el espectrofotómetro se muestra en la Tabla 4.
Parámetros Tangos Método
Amoniaco (R. Alto) 0 a 100 mg/l Nessler
Amoniaco (R. Medio) 0 a 50.0 mg/l Nessler
Amoniaco (R. Bajo) 0 a 10.0 mg/l Nessler
Nitrato (R. Alto) 0 a 300 mg/l Reducción por Cadmio Nitrato (R. Medio) 0 a 150 mg/l Reducción por Cadmio Nitrato (R. Bajo) 0 a 30,0 mg/l Reducción por Cadmio
Fósforo (R. Alto) 0 a 100 mg/l Amino Acido
Fósforo (R. Medio) 0 a 50.0 mg/l Amino Acido
Fósforo (R. Bajo) 0 a 10.0 mg/l Amino Acido
Potasio (R. Alto) 20 a 200 mg/l Turbidimétrico Potasio (R. Medio) 10 a 100 mg/l Turbidimétrico Potasio (R. Bajo) 0 a 20.0 mg/l Turbidimétrico
Calcio 0 a 400 mg/l Oxalato
Magnesio 0 a 150 mg/l Calmagita
Sulfato Turbidimétrico
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Resultados
Los resultados que se obtuvieron del análisis del agua (Tab. 5) y rendimiento. Sin embargo, cuando tratamos de evaluar la calidad de un agua de riego, con fines agrícolas, deberemos de partir de su composición química, es decir, de su análisis. Esencialmente elementos que están constituidas por sodio, potasio, calcio, magnesio, carbonatos, bicarbonatos, cloruros y sulfatos. En los análisis realizados al agua de riego (rango bajo) en el presente estudio se encontró concentración mínima de amonio y potasio, y una concentración nula de nitrato, en cuanto al agua de chupatubo (rango medio) no se detectó nitratos y calcio, en relación a agua más fertilizantes, solamente nitratos se con una concentración de 0.0 mg/l., todo los demás parámetros tanto de agua de riego, chupatubo y agua más fertilizantes tienen los nutrientes suficientes para las platas (Tab. 5).
Nutrientes Rango Bajo (Agua de Riego) Rango Medio (Método Chupatubo) Rango Alto (Agua más Fertilizante) Método Analítico Amonio (NH3-N) mg/l 0.09 0.5 29.0 Fotómetro Hanna HI83255 Nitrato (NO3-N) mg/l 0.0 0.0 0.0 Fotómetro Hanna HI83255
Fosforo (P) mg/l 2.3 25.0 1000 > Fotómetro Hanna
HI83255
Potasio (K) mg/l 4.0 10.0 200 > Fotómetro Hanna
HI83255
Calcio (Ca) mg/l 50.0 0.0 140.0 Fotómetro Hanna
HI83255 Magnesio (Mg2+) mg/l 5.0 10.0 5.0 Fotómetro Hanna HI83255 Sulfato (SO4) mg/l 100.0> 50.0 15.0 Fotómetro Hanna HI83255 Tabla 5.- Análisis de agua del riego utilizada en el estudio (Rango bajo), agua captada de la bolsa (Rango medio y agua más fertilizantes (Rango alto).
Nitrógeno (N)
Las plantas con deficiencia de nitrógeno presentaron un menor porte (Tab. 5 y Fig. 2), midieron aproximadamente 90 cm de altura. Presentaron tallos y ramas delgados con entrenudos cortos, hojas de reducido tamaño y grosor, coloración verdeamarilla generalizada y frutos pequeños.
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Figura 2.- Deficiencia de nitrógeno, hojas amarillas, hojas púrpura y frutos pequeños, platas pálidas no mayor a 90 cm. Fuente: Fotografías propias tomadas del huerto urbano.
Fosforo (P)
El valor obtenido de fósforo fue de 27.75 mg/l ((rango bajo + rango medio). La deficiencia de fósforo (Tab. 5 y Fig. 3) se observó en las plantas de jitomate con tallos delgados y fibrosos de una coloración purpura opaca, las hojas adquirieron una coloración verde oscuro u azulado, acompañada de tintes bronceados o purpura verde levemente más oscura coincidiendo con (Jaramillo et al., 2007). Las hojas exhibieron una consistencia acartonada y textura rugosa y flores secas prematuramente (Jaramillo et al., 2007).
Figura 3.- Deficiencia de fósforo, tallos coloración purpura, hojas pequeñas, coloración verde oscuro u azulado, acompañada de tintes bronceados o purpura verde levemente más oscura, con flores secas. Fuente: Fotografías propias tomadas del huerto urbano.
Potasio (K)
El valor de potasio fue de 4.0 mg/l (rango bajo) en agua de riego (Tab. 5). Las carencias de potasio se presentó en todas las plantas de este estudio, fue la que más afecto y mostró los síntomas foliares más severos (Fig. 4) causando una disminución del tamaño de la planta y del fruto con maduración irregular y manchas en general.
Figura 4.- Deficiencia de potasio, con clorosis/necrosis en márgenes y ápices a partir de las hojas más maduras, frutos pequeños, maduración irregular y entrenudos cortos. Fuente: Fotografías propias tomadas del huerto urbano.
Discusión y conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis del agua de riego (rango bajo), chupatubo (rango medio) y agua más fertilizante (rango alto), se puede concluir que la planta no asimilo bien los nutrientes aportados con el tratamiento, los síntomas presentado en las figuras 2, 3 y 4, podría también estar asociado con el ataque de mosca blanca Bemisia tabaci, ya está también provoca alteraciones en las plantas de jitomate.
Estudios realizados por Jaramillo et al., (2007), Calderón, (1995), Martínez et al., (2009) encontraron que también la escasez de nitrógeno es la pérdida de clorofila, coloración púrpura intervenal muy marcada tanto en lámina como en pecíolo (Jaramillo et al., 2007). Plantas de lento crecimiento y achaparradas, necrosis de puntas y bordes de las hojas, este síntoma se presenta en caso de una grave deficiencia nitrogenada (Guzmán y Etchevers, 2004; Jaramillo et al., 2007; Salgado et al., 2013). Por otra parte el exceso de nitrógeno originan plantas muy suculenta, disminución muy marcada en el desarrollo de las raíces y con un amplio desarrollo vegetal aéreo (Arteaga, 2015).
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La deficiencia de fósforo que se observó en las plantas de jitomate; tallos delgados y fibrosos de una coloración purpura opaca, las hojas coloración verde oscuro u azulado, acompañada de tintes bronceados o purpura verde levemente más oscura coincidiendo con (Jaramillo et al., 2007). También presentaron hojas con consistencia acartonada y textura rugosa y flores secas prematuramente (Jaramillo et al., 2007).
Las carencias de potasio que se presentó en todas las plantas los síntomas fueron disminución del tamaño de la planta y del fruto con maduración irregular y manchas en general, como también lo reportaron Guzmán y Etchevers, (2004) y Jaramillo et al., (2007). En el tallo se observaron entrenudos cortos reportados por Jaramillo et al., (2007).
Se utilizó fertilizantes orgánicos como se menciona en la metodología, lo que no se pudo mostrar resultados favorables y no se obtuvo ningún rendimiento de producción, no se favoreció la floración, en algunas plantas se secaron las flores, frutos muy pocos y pequeños.
Se recomienda hacer monitores constantes de la solución del sustrato, suelo de las plantas, cada 15 días. Otros factores deberán tomarse en cuenta a la hora de hacer los análisis de la solución del sustrato, suelo, ya que influyen en la captación de nutrientes en las raíces de las plantas, y debe integrarse el monitoreo del clima, suelo, estado nutricional de la planta y la calidad del agua de riego, para obtener mejores resultados.
Agradecimientos
Se agradece al M.C. Silberio García Sánchez, profesor–investigador de la Escuela Superior de Ciencias Ambientales de la UAGro., por el apoyo otorgado, tiempo, asesoramiento y por darme la oportunidad de participar para la realización mi estancia de verano, en el 3er Verano de Investigación de la UAGro. Así como al M.C. Branly Olivier Salomé, por su apoyo.
Referencias
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