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Velocidad de acumulación de biomasa en la dosificación de la fertirrigación ecológica del tomate en organopónico

Biomass accumulation speed in the dosage of the ecological fertirrigation for tomato crop in organoponic

Carmen Duarte Díaz¹, Felicita González Lobaina², Osvaldo Campos Piedra³ y Magdalena Pedroso Pérez³

1 Dra. C., Ing., Inv., Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje., Avenida Camilo Cienfuegos y Calle 27. Arroyo Naranjo, Ciudad de La. Habana, Cuba , Apdo. Postal 6090, E- mail: carmen@iird.cu .

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RESUMEN. En condiciones de organopónico, fueron determinadas las curvas de materia seca sobre biomasa aérea total, por períodos de crecimiento definidos en el cultivo de tomate Vita, tomándose como criterio para determinar la dosis más oportuna de aplicación de Fitomás E. en la fertirrigación. Se utilizaron dos tratamientos del biofertilizante y un tratamiento testigo, los cuales mostraron diferencia significativa desde los primeros períodos de crecimiento. La curva de materia seca, de mejor resultado en la dosis de fertilizante fue comparada con un modelo teórico generado para estimar la acumulación diaria de materia seca, teniendo en cuenta las proporciones referidas al período de crecimiento, además los datos observados y los estimados fueron relacionados mediante una regresión lineal cuya ecuación resultó altamente significativa (R 2 =0.99, P< 0.01), por lo que puede señalarse que la función logística que simula la acumulación de materia seca es válida. Fueron evaluados además, los rendimientos frescos de los frutos y algunos aspectos de la calidad interna, coincidiendo con igual tendencia a la mantenida en la materia seca foliar.

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ABSTRACT. Under organoponic conditions, the curves of dry matter on total air biomass were determined, for defined growth periods in tomato (Vita Variety) crop, taking as approach to determine the most opportune application dose of Fitomás E. in fertirrigation. Two treatments: the biofertilizer and a reference treatment were used, which showed significant difference from the first stages of growth. The curve of dry matter, of best result, was compared to a theoretical model generated to estimate the daily accumulation of dry matter, taking into account the proportions related to the period of growth. Besides, the data obtained and the ones estimated were linked by means of a lineal regression whose equation was highly significant (R2=0.99, P <0.01), so it can be pointed out that the logistical function that simulates the accumulation of dry matter is valid. They were also evaluated fresh yields of fruits and some aspects regarding, internal quality matching with same trend kept in the dry matter of leaves

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El tomate, Licopersicon esculentum Mill, es una de las hortaliza más difundida en el mundo y de mayor valor económico y representa el 30% de la producción hortícola mundial (Mejía et al., 2007). El alto potencial de producción del tomate hace que requiera grandes cantidades de nutrientes para compensar la alta producción de biomasa. La nutrición se explica en función de la participación de los nutrientes en el metabolismo de la planta, además de ejercer influencia secundaria en la resistencia y tolerancia a plagas y enfermedades, debido al efecto que tiene sobre el patrón de crecimiento, la morfología y en particular la composición química de la planta, reflejadas en exceso o en déficit o las interacciones antagónicas que son perjudiciales según Medina et al. (2007) así como Escobar y Cooman, (2001).

Bugarin et al. (2002) apunta además, que el fertirriego ha resultado la técnica promisoria en agrosistemas hortícolas intensivos para abastecer adecuadamente con agua y nutrimentos, mediante sistemas de riego localizados, pero a pesar de sus ventajas aún quedan problemas por solventar, en cuanto a la dosis y momento de aplicar, que permitan aumentar la eficiencia en el aprovechamiento de los fertilizantes.

Por otra parte, existen varios criterios para realizar la dosificación de fertilizantes en las hortalizas, dado que son los principales cultivos en los que se justifica el empleo del fertirriego, pues son altamente demandantes de nutrimentos, según Sandoval (2004) requieren de una fertilización de fondo que incluye aproximadamente el 20% del total y para el resto del 80% se necesita conocer el criterio a utilizar para realizar la dosificación adecuada.

Dentro de los criterios de dosificaciones existentes en la cuantificación de fertilizantes para el nutrimento de las hortalizas y entre ellas el tomate, se encuentran los propuestos por Sandoval, (2004), los cuales permiten el abasto oportuno y evita las pérdidas. Estos criterios pueden ser los de curvas de velocidad de acumulación de biomasa, curvas de extracción nutrimental, grados días de desarrollo, e intervalos de suficiencia en el cultivo como en la solución del suelo.

Del Amor y Gómez-López (2007), plantearon que la caracterización y modelización de los cultivos, son herramientas de predicción utilizables para la determinación de la absorción de agua y nutrientes, válidos tanto desde el punto de vista medio ambiental como económico y utiliza funciones de crecimiento de acuerdo a los estudios de Macías (1986), mediante el cual se establecen relaciones entre la absorción de los elementos nutrientes y la producción de biomasa, fundamentalmente con el nitrógeno, el fósforo y el potasio en dependencia del período de crecimiento.

Según Galvis et al. (1994) y Bugarín et al. (2002), se sugiere calcular la demanda nutrimental a través del rendimiento total en materia seca y los requerimientos internos nutrimentales, de manera que la materia seca entre varias partes de la planta se describe como un equilibrio funcional o como funciones de distribución dependientes del tiempo o del estado de desarrollo, lo que ha facilitado la producción de materia seca a lo largo del ciclo de crecimiento.

Para la estimación de la acumulación de materia seca para la cuantificación de nutrimentos en el tomate Bugarín et al. (2002), propuso un modelo basado en la biomasa aérea total, teniendo como base otros modelos teóricos tales como los propuestos por Galvis (1998), para el trigo, cuya aplicación puede ser válida para diferentes condiciones de producción y hábitos de crecimiento, empleando como variable de entrada el rendimiento esperado y la duración del período de crecimiento del cultivo.

Actualmente, se ha establecido una dinámica de propuestas y alternativas tendientes a reducir el uso de los fertilizantes químicos, alegando el efecto contaminante que producen (Guzmán, 2004); lo que ha acrecentado la búsqueda de productos ecológicos que permitan el mismo efecto productivo y que conserven el medio ambiente.

En Cuba, se utiliza el Fitomás E, como un producto con propiedades bioestimulantes o biorregulador natural, antiestrés según ICIDCA (2006), el cual incrementa los rendimientos y la calidad de las cosechas hortícolas; siendo un compuesto natural elaborado a partir de los derivados de la caña de azúcar.

De acuerdo a lo referido con anterioridad, y a la necesidad de conocer los requerimientos nutrimentales parciales del cultivo de tomate en éste estudio se propone como objetivos: delimitar la dosificación del fertilizante ecológico en el cultivo de tomate, por las curvas de velocidad de acumulación de biomasa; precisar la cuantificación del fertilizante a través de la validación de un modelo teórico de estimación de la biomasa aérea total.

El trabajo se realizó en el Organopónico Experimental del Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje, en Ciudad de La Habana, en canteros de asbesto cemento con un ancho de 0,76 m, largo de 8 m y un ancho de pasillo de 0,90 m, en los cuales se sembró el cultivo del tomate variedad Vita a una distancia de 25 cm a 2 hileras.

Se evaluaron algunos parámetros físico- químicos del agua de riego, tales como la conductividad eléctrica con valor promedio de 0,52 m S, con 333 ppm de sales solubles totales y pH 7,6

El sustrato utilizado fue de biotierra, enriquecida con estiércol vacuno, cuyas propiedades, se muestran a continuación (Tabla 1).

En la Tabla 1, se observan los datos de conductividad hidráulica saturada y no saturada y capacidad de campo, que fueron actualizados por López et al. (200 8 ), con la utilización del método de balance de flujo; a partir de la dinámica de humedad realizada con el equipo sensor de humedad volumétrica TDR.

El TDR, con sus dos pares de varillas de sensores utilizables a 10 y 20 cm de profundidad en éste medio, abarcó el perfil de suelo presente en las canaletas.

El cálculo de las necesidades hídricas del cultivo, fue realizado estableciendo norma fija, a partir de los datos anteriores de sustrato. Se utilizaron los coeficientes del cultivo determinados para éstas condiciones por León y Cun (2003), Tabla 2 y la serie histórica de evapotranspiración de referencia, a partir de los datos climáticos de la Estación de Santiago de las Vegas en Ciudad de la Habana. No obstante se hicieron mediciones de humedad volumétrica, con vistas a validar los coeficientes y corregirlos en las fases correspondientes. Para ello se utilizó el TDR, el cual permitió determinar la dinámica de humedad y la lámina de agua almacenada para cada caso.

TABLA 2. Coeficientes del cultivo de tomate en Organopónico (León et al, 2003)

El sistema de riego empleado fue localizado por microaspersión con un gasto de 38,7 L/h, por emisor insertado en laterales de PEBD de 16 mm de diámetro separados a 1m de espaciamiento.

El sistema de riego empleado trabaja con coeficiente de uniformidad de 92,49%, determinado para éstas condiciones por el método de Merriam y Keller (197 8 ), según Pizarro (1987) para la presión de 1,5 atm, con lo que se garantiza el riego uniforme en todos los canteros del experimento.

En los tratamientos fueron utilizados la dosis del fertilizante Fitomás E que en investigaciones anteriores resultó más efectivas para el tomate Vita, según Duarte et al. (2007), detectado a través del rendimiento del cultivo y la dosis recomendada por el ICIDCA a través de investigaciones de Montano (1998). Los mismos consistieron en aplicar 0,7 L/ha; 1,0 L/ha y sin Fitomás. Fueron aplicados de forma fraccionada en fase vegetativa y al inicio de floración.

Se realizaron muestreos de plantas para la determinación de materia seca por períodos de crecimientos, diferenciando las etapas, según consideraciones de Escobar (2001), desde el trasplante hasta el inicio de floración; hasta la formación de primeros frutos y hasta el final de la cosecha.

En éste caso, el período final se consideró anterior al momento de la cosecha. Posterior al muestreo se procedió a la determinación de materia seca aérea de la planta completa por órganos y se mantuvieron en estufa, hasta peso constante.

Fueron confeccionadas las curvas de materia seca sobre biomasa, por períodos de crecimiento y por tratamientos aplicados.

Se realizaron mediciones de humedad del suelo con el empleo del TDR, para comparar la dinámica de humedad existente con el manejo de riego realizado a través de la utilización de los coeficientes del cultivo en condiciones de organopónico.

Para la cuantificación del fertilizante para el fertirriego se utilizó el criterio de las c urvas de velocidad de acumulación de biomasa y se procedió a validar el método a partir del modelo de Bugarín et al. (2002), propuesto para tomate en condiciones de invernadero e hidroponía.

Se tuvo en cuenta la composición del fertilizante utilizado. El producto de Fitomás tiene una composición de 150 g/L de extracto orgánico y se aprecia en la Tabla 3.

La aplicación del producto se realizó mediante la fertirrigación con la bomba inyectora Biofert, acoplada al sistema de riego.

Se cuantificó la acumulación de materia seca en la biomasa aérea de las plantas de tomate colectadas a los 11, 33 y 61 ddt referidas a la distribución de las fases del tomate.

Fue considerada como variable independiente el tiempo transcurrido entre la fecha del trasplante y la cosecha (Pc) y la variable dependiente fue la materia seca acumulada en la biomasa aérea total durante el período de crecimiento (Pc). Las variables se codificaron asignando a cada una el valor de 0 y 1 al valor máximo en la cosecha. Los datos intermedios se codificaron proporcionalmente al máximo observado. Se ajustó una función a los datos experimentales codificados para obtener los parámetros del modelo.

En la Figura 1, se aprecia la tendencia de acumulación de materia seca en la biomasa aérea, según los períodos de crecimiento, en las fases especificadas y correspondientes a los días 11, 33 y 61 días después del trasplante, en que se hicieron los muestreos de las plantas, con vistas a definir la demanda de fertilizante parcialmente de acuerdo a lo apetecible nutrimentalmente por el cultivo en cada estadío.

El contenido de materia seca reflejado tiene igual tendencia, aunque diferente valor para las diferentes dosis de fertilizante aportado por fertirriego según los tratamientos empleados, y que ha sido tomado como criterio de dosificación, dado que los análisis de los vegetales permiten integrar los efectos producido por el suelo y por el clima (García, 2002), siendo particularmente importante para el diagnóstico de nutriente cuya dinámica en el suelo es compleja, como lo es el caso de los micronutrientes; para lo que se recomienda el balance de nitrógeno a través de modelos de simulación teniendo en cuenta el estado de desarrollo del cultivo.

En sentido general se aprecia, que desde el inicio del período de crecimiento la dosis empleada de 1,0 L/ha de Fitomás, se comportó significativamente superior en la materia seca de la biomasa total, lo que corrobora los estudios realizados por Duarte et al. (2007); los cuales probaron diferentes dosis de aplicación del biofertilizante y se destacó éste tratamiento por su elevado rendimiento fresco por encima de los otros cantidades aportadas. Las barras verticales indican la desviación estándar de las repeticiones por muestreos de plantas realizados en cada período. El análisis estadístico realizado reflejó diferencias significativas entre los tratamientos y cada período y diferencia altamente significativa en el valor de biomasa total. Se observó como mejor dosis aplicada la 1,0 L/ha o tratamiento 2.

FIGURA 1. Curvas del comportamiento de la materia seca en la biomasa total para diferentes tratamientos de fertilizante por fertirriego.

De lo anterior se deriva la posibilidad de realizar la cuantificación de la demanda nutrimental hasta diaria, en el cultivo de tomate, con vistas a realizar los ajustes necesarios en el manejo de la fertirrigación; ya que con anterioridad se ha estudiado por numerosos autores, la demanda total a través del rendimiento en materia seca total y el requerimiento interno de los nutrimentos de interés, por lo que Rodríguez et al. (2001), a pesar de haber validado éste procedimiento, considera que el mismo no permite conocer la demanda parcial durante un determinado período de crecimiento de un cultivo.

Según Heuvelink (1995), mediante el empleo de modelos de simulación, es factible determinar la producción de materia seca en diferentes cultivos aunque en ocasiones requieren de datos de entrada difíciles de conseguir o que no se cuenta con ellos, tales como TOMSIM (Spitters et al., 1989) y TOMGRO (Jones et al., 1991), en los que se simuló la producción de materia seca total.

Para comprobar, la tendencia en la cuantificación de materia seca en diferentes períodos del ciclo del cultivo de tomate variedad Vita, se ajustaron los datos experimentales al modelo teórico propuesto por Bugarín et al. (2002), que incluye datos de diferentes variedades, sistemas de riego y condiciones de producción en disímiles experimentos y que permiten estimar la acumulación diaria de biomasa aérea total.

Se aplicó el procedimiento sugerido por los autores, en el que se convirtieron en términos proporcionales al valor máximo en cada caso, de tal forma que se tanto la materia seca como el período de crecimiento alcanzaron un valor de 0 en el momento del trasplante y de 1 en la cosecha y lo valores intermedio se asignaron proporcionalmente al máximo determinado experimentalmente.

En general, la tendencia de acumulación diaria fue ajustada al modelo teórico siguiente:

Y, se resume en la Figura 2, lo que permite inferir que al acotar el período de crecimiento del cultivo de tomate en términos proporcionales en el modelo teórico, es posible estimar la acumulación de materia seca en la biomasa aérea total, para cualquier período del cultivo y a la vez calcular la tasa de crecimiento, como de absorción de cualquier nutrimento en específico determinado. En el presente resultado el período de crecimiento del tomate estimado estará entre 0,18; 0,54 y 1,0 representando los días proporcionales en que se dispondrá de concentración de materia seca significativa del período vegetativo definido.

A cada valor propuesto por el modelo para el período de crecimiento, le corresponderá el valor asignado proporcionado por la codificación en la materia seca acumulada en base a la biomasa aérea total y estará en el rango desde 0,2 hasta 1,0.

FIGURA 2. Codificación a valores proporcionales de materia seca y período de crecimiento.

FIGURA 3. Comparación entre la materia seca acumulada en la biomasa aérea total experimental y la estimada por el modelo teórico.

En la Figura 3, se aprecia la comparación entre la materia seca acumulada experimentalmente en la biomasa aérea total medidas durante las diferentes etapas de crecimientos y desarrollo en el cultivo de tomate y los correspondientes valores estimados a partir del modelo teórico utilizado.

La relación se realizó mediante una regresión lineal y=0.466x-0.695; R 2 =0,994 altamente significativa, indicando que tiene valor la función que simula la acumulación de materia seca.

Por otra parte fueron evaluados los rendimientos frescos del cultivo y parámetros calidad del mismo reflejados en la Tabla 4.

La Tabla 4 refleja el rendimiento fresco del tomate Vita y algunos componentes de calidad, asumidos como materia seca del fruto y contenido de azúcares; lo cual indica la preponderancia del tratamiento donde se aplicó 1 L/ha del biofertilizante, corroborando lo obtenido parcialmente en la planta a nivel del estudio de materia seca de la biomasa aérea total. En todos los aspectos evaluados el tratamiento tuvo un mayor valor de rendimiento y de calidad. Es posible añadir que hubo una mayor eficiencia en el uso del agua y del fertilizante por cuanto se aplicó igual dosis de agua y el fertilizante ecológico permitió con la dosis probada alcanzar tenores aceptables para el consumo humano.

Las curvas de velocidad de acumulación de materia seca sobre biomasa total, permitieron delimitar la dosis más efectiva aplicada del biofertilizante en el cultivo de tomate, destacándose la dosis de 1,0 L/ha de producto, por cuanto permitió obtener los mayores rendimientos y calidad interna.
Se realizó una cuantificación más precisa del biofertilizante a través del fertirriego, determinado en la comparación del modelo teórico de validación de materia seca empleado.

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