Vol 8 No 2 2023 – 19
Aplicación de un abono foliar líquido en el cultivo de cacao nacional fino de aroma en Morona Santiago, Ecuador
Application of a liquid foliar fertilizer in the cultivation of fine aroma cocoa in Morona Santiago, Ecuador
Marcos Vera-Morales1*, Daynet Sosa1,2, Carlos Arias-Vega1, Fernando Espinoza-Lozano1, Simón Pérez- Martínez3, María F. Ratti1,2
1 Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOL, Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador, Campus Gustavo Galindo Km. 30.5 Vía Perimetral, P.O. Box 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador.
2 Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOL, Facultad de Ciencias de la Vida, Campus Gustavo Galindo Km. 30.5 Vía Perimetral, P.O. Box 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador.
3 Universidad Estatal de Milagro (UNEMI), Facultad de Ciencias e Ingeniería, Cdla. Universitaria Km. 1.5 vía Milagro-Km. 26. Milagro 091706, Guayas, Ecuador.
Corresponding author: mxvera@espol.edu.ec
Available from: http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.02.19
RESUMEN
La descomposición anaeróbica del estiércol de ganado podría generar subproductos que sean empleados en la agricultura como abonos orgánicos. Por lo que la fertilización de la superficie foliar producido a partir de nutrientes orgánicos y microorganismos constituye una fuente en la nutrición y producción de los cultivos. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de un abono liquido procedente de la descomposición anaeróbica de estiércol de ganado sobre la superficie foliar del cultivo in situ del cacao nacional fino de aroma (Theobroma cacao) en Morona Santiago, Ecuador. Con este propósito, se tomaron muestras de hojas antes y después de la aplicación del abono foliar. Además, se realizó un experimento completo de bloques al azar con cinco tratamientos. Los tratamientos fueron: T1 y T3 con aplicaciones del abono foliar cada 30 días y concentraciones de 50 y 100% respectivamente, T2 y T4 con aplicaciones cada 60 días y concentraciones de 50 y 100% respectivamente y T5 con manejo convencional (Control). Los resultaron mostraron evidencias estadísticamente significativas antes y después de la aplicación del abono liquido orgánico en el aumento de los macronutrientes de fosforo y potasio, así como al micronutriente de cobre. Por otro lado, la aplicación del abono foliar evidencio efectos positivos en el control in situ de Moniliophthora roreri y M. perniciosa con el tratamiento de 30 días diluido al 50%. Se sugiere que la aplicación del abono foliar procedente de la descomposición de estiércol puede contribuir a aumentar los macro y micronutrientes de las hojas del cultivo de cacao, así como también su potencial efecto en el biocontrol de patógenos fúngicos que afectan al cultivo de cacao nacional fino de aroma.
Palabras claves: Abono líquido, Biocontrol, Cacao nacional, Microorganismos, Nutrientes.
ABSTRACT
The anaerobic decomposition of livestock manure could generate useful agricultural subproducts as organic fertilizers. Thus, fertilization of leaf surface produced from organic nutrients and microorganisms constitutes a source for the nutrition and production of crops. This study aimed to evaluate the effect of a liquid amendment made from the anaerobic decomposition of cow manure on the foliar surface of in situ fine aroma cacao (Theobroma cacao) in Morona Santiago, Ecuador. For this purpose, we took leaf samples before and after applying the foliar amendment. Furthermore, we performed a complete randomized block experiment with five treatments. Treatments were as follows: T1 and T3 with applications of liquid amendment every 30 days and concentrations of 50 and 100%, respectively; T2 and T4 with applications every 60 days and concentrations of 50 and 100%, respectively and T5 with conventional management (Control). Results showed statistically significant differences before and after applying the liquid organic amendment on the increase of macronutrient phosphorus, potassium, and the micronutrient copper. In addition, the application of foliar fertilizer, evidenced positive effects on the in situ control of Moniliophthora roreri and M. perniciosa with the treatment of 30 days and a 50% concentration. We suggest that applying foliar amendment from cow manure decomposition contributes to the increase of macro and micronutrients of the leaves in cacao crops, also as a potential biocontrol for fungal pathogens that affect fine aroma national cacao.
Keywords: Liquid fertilizer, Biocontrol, National cocoa, Microorganisms, Nutrients.
INTRODUCCIÓN
El aumento de la población mundial y las demandas que trae consigo, han puesto en riesgo la producción de alimentos y la seguridad alimentaria, de ahí que las prácticas agrícolas sean cada vez más intensivas 1, lo que resulta en un impacto negativo en el funcionamiento de los ecosistemas 2.
La intensificación de los cultivos agrícolas, hace uso de enormes cantidades de fertilizantes químicos que influyen directamente en el equilibrio de las interacciones bióticas y abióticas, lo que altera la biodiversidad y el funcionamiento natural de los sistemas 3. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos fertilizantes, formulaciones y tecnologías inocuas con el entorno y la salud humana se constituyen en un desafío que van de la mano con la capacitación a productores para el correcto uso y aplicación, cuestiones que interesan a los agricultores e investigadores 4.
Los nutrientes son importantes para el desarrollo de las plantas y las interacciones con fitopatógenos. Cada nutriente juega un papel fundamental en las funciones fisiológicas de las plantas 5. A pesar de que la adsorción de nutrientes se realiza principalmente por las raíces, estos nutrientes también pueden ser asimilados por las hojas 6,7; describiéndose los beneficios asociados como resistencia a las enfermedades, tolerancia al estrés y mayor productividad 8.
El abono orgánico liquido procedente de la descomposición anaeróbica de ganado es un subproducto rico en materia orgánica y nutrientes que pueden ser empleado como fertilizantes para la agricultura 9. El abono orgánico liquido en sistemas agrícolas puede minimizar el uso de fertilizantes minerales 10 con efectos significativos en aplicaciones al suelo y el follaje 11. La aplicación foliar del abono liquido se ha empleado para corregir deficiencias de micronutrientes que influyen en la producción 12.
Ante este escenario, es necesario investigar alternativas ecológicas que pueden potenciar la producción de cultivos, especialmente los que son de importancia en la economía de los países en vías de desarrollo 13. Por ejemplo, Theobroma cacao L., es un cultivo que se demanda a nivel mundial y el Ecuador, es el segundo país de mayor producción en América después de Brasil 14. Por lo tanto, el uso de grandes aplicaciones de fertilizantes químicos aumenta los costos de producción y altera el equilibrio del entorno. Por lo que el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de un abono líquido sobre la superficie foliar del cultivo in situ del cacao nacional fino de aroma (Theobroma cacao) en Morona Santiago, Ecuador.
MATERIALES Y MÉTODOS
Lugar de estudio
La presente investigación se llevó a cabo en tres localidades del cantón Taisha en la provincia de Morona Santiago, Ecuador; dos localidades en la parroquia Tuuitinentsa (Pampants 2°24′8″S 77°32′35″O y Dos Ríos 2°23′1″S 77°30′23″O) y una en la parroquia Macuma (Amazonas 2°20′50″S 78°20′3″O). El estudio se llevó entre los meses de febrero a diciembre del 2017 en parcelas demostrativas de las tres localidades; mismas que contenían cultivos establecidos de cacao nacional fino de aroma de aproximadamente 5 años. Las características y las condiciones de manejo de las tres fincas se describen en la tabla 1.
Tabla 1. Condiciones de manejo de las plantaciones de cacao en las tres fincas evaluadas
Condiciones climáticas
La precipitación total anual en el año 2017 fue de 2423,4 mm, mientras que la precipitación total promedio durante el desarrollo del muestreo en campo (febrero-diciembre) fue de 205,6 mm. La temperatura media en el período de febrero a diciembre fue de 22,1°C (Figura 1). Los datos fueron proporcionados por la estación científica del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador (INAMHI).
Figura 1. Diagrama ombrotérmico de Gaussen donde se muestran las precipitaciones y temperatura del cantón Taisha en la provincia de Morona Santiago, Ecuador en el año 2017. Datos proporcionados por la estación científica del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador (INAMHI).
Materiales, diseño experimental y evaluación de variables agronómicas
El abono foliar liquido se elaboró en dos fases. La primera una solución madre donde se capturaron microorganismos de suelos aledaños a las parcelas demostrativas. Los microorganismos se capturaron en tarrinas con 250g de arroz precocido y 50 mL de melaza para cubrir el arroz. Las tarrinas con los materiales se colocaron en el suelo a una profundidad de 20 cm cubiertas con tela de toldo. Luego de 21 días se procedió a recolectar los microorganismos y se los colocó en un tanque de 500 mL junto con melaza, sal en grano, de harina de pescado, roca fosfórica y agua hasta completar 300 L, durante 30 días en condiciones anaeróbicas. En la segunda fase se emplearon tanques de 600 L donde se mezclaron estiércol de ganado, roca fosfórica, sulfato de potasio y magnesio, ceniza, leche, melaza y agua hasta completar 400 L. el tanque de la segunda fase se dejó reposar durante 120 días, con reactivaciones de la solución madre a los 30, 60 y 90 días. Adicional se evaluaron parámetros físicos-químicos en cada una de las reactivaciones de abono foliar orgánico (tabla 2).
Tabla 2. Promedio de los análisis físicos y químicos de las reactivaciones realizadas al abono liquido orgánico
Se realizaron aplicaciones foliares del abono foliar empleando una motobomba con boquilla electrostática de la marca Nuvola Cifarelli. Las aplicaciones en campo se realizaron con la ayuda de un solo asistente para minimizar el error de la aplicación. Así mismo, se estandarizó la cantidad de 8 litros por parcela, según estandarizaciones de Corrales y Maldonado, (2019) 15. Finalmente, antes de la aplicación del abono líquido, se procedió a homogenizar y a tamizar el mismo para separar el líquido de otras sustancias sólidas según protocolo de uso y aplicación del CIBE-ESPOL.
En el presente estudio se evaluaron cinco tratamientos en parcelas demostrativas. Se utilizó un diseño de bloques completamente al azar con cinco tratamientos en cada una de las tres parcelas demostrativas. Las aplicaciones foliares fueron a los 30 y 60 días con abono orgánico al 100% y diluido con agua al 50%. Los tratamientos fueron: T1: 30 días-50%; T2: 60 días-50%; T3: 30 días-100%; T4: 60 días-100% y T5: manejo convencional (Control). El manejo convencional consistió en labores culturales tales como el control mecánico de malezas, podas de mantenimiento (marca Husqvarna) y eliminación de mazorcas enfermas.
Cada una de las parcelas se estableció como un bloque y se dividió en 15 lotes con seis plantas cada uno, por lo que cada tratamiento se repitió tres veces dentro de cada bloque. Cada planta dentro de los tratamientos constituyó una unidad de observación, en la que se evaluaron las variables agronómicas.
Las variables agronómicas evaluadas fueron el número de mazorcas enfermas asociadas al patógeno Moniliophthora roreri (moniliasis), incidencia de M. perniciosa (escoba de bruja vegetativa) y nutrientes foliares tales como fosforo, calcio, potasio, magnesio, hierro, manganeso, cobre y zinc. Las evaluaciones se de los nutrientes se realizaron antes y después de la aplicación del abono líquido orgánico.
Evaluación in situ de enfermedades asociadas a Moniliophthora roreri y M. perniciosa
Para la evaluación in situ de la enfermedad asociada al patógeno fúngico de M. roreri se procedió a contabilizar las mazorcas que presentaron los síntomas de la enfermedad en cada una de las unidades de observación. Mientras que para evaluar a M. perniciosa se contabilizaron las escobas vegetativas presentes en cada unidad de análisis.
Evaluación de nutrientes foliares
En cada una de las parcelas se tomaron muestras foliares antes y después de la aplicación de los tratamientos para realizar el análisis de macro y micronutrientes en tejidos mediante ICP-OES. Para los análisis se tomaron muestras frescas de tejidos de hojas y se procedió a emplear el método de digestión con HNO3. Los macronutrientes evaluados fueron fósforo, potasio, calcio y magnesio y los micronutrientes fueron hierro, manganeso, cobre y zinc. Los análisis se realizaron en el Laboratorio de suelos y nutrición vegetal de la Escuela Superior Politécnica del Litoral.
Análisis de datos
Se analizaron los datos empleando el análisis de varianza mediante el programa estadístico InfoStat versión 2020. Los datos relacionados con la evaluación de las enfermedades fúngicas se transformaron mediante logaritmo de base 10 (x+1). Cuando los datos presentaron diferencias significativas se procedió a aplicar la prueba de rangos múltiples de Duncan con un nivel de significancia estadística de p<0.05.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Evaluación in situ de M. perniciosa y M. roreri
Los resultados en relación a la evaluación de las enfermedades asociadas a M. perniciosa demostraron efectos significativos en los tratamientos antes y después de la aplicación del abono liquido foliar. De entre las parcelas evaluadas, los mejores resultados se presentaron en Pampants en los tratamientos T1 y T2 quienes mostraron diferencias significativas con una reducción del 100% de escobas de brujas vegetativas (Fig. 2). Tanto el T1 y el T2 mostraron una reducción del 17,14% más efectiva con relación al control.
Figura. 2. Evaluación in situ de M. perniciosa comparando antes y después de la aplicación del abono foliar orgánico en cada uno de los tratamientos y parcelas demostrativas. Letras diferentes encima de las barras indican diferencias estadísticamente significativas, según el test de Duncan (p<0.05).
Con relación a los resultados de la evaluación de M. roreri el mejor tratamiento se presentó en el T1 quien mostró diferencias significativas después de la aplicación del abono liquido orgánico con una reducción de la enfermedad del 50% (Fig. 3). Sin embargo, los resultados evidenciaron resultados no significativos en el resto de tratamientos con relación al control.
Figura. 3. Evaluación in situ de M. roreri comparando antes y después de la aplicación del abono foliar orgánico en cada uno de los tratamientos y parcelas demostrativas. Letras diferentes encima de las barras indican diferencias estadísticamente significativas, según el test de Duncan (p<0.05).
La aplicación foliar de abonos líquidos orgánicos puede ser beneficiosas en la planta. Es posible que rociar las hojas con biofertilizantes elaborados con bacterias tengan una acción positiva en la superficie foliar, debido a la colonización de microorganismos beneficiosos 16. La aplicación de bacterias del género Bacillus sp. en combinación con podas adecuadas reduce significativamente la incidencia de M. roreri en cultivo de cacao 17, por lo que el uso de productos biológicos es una alternativa alentadora en el control de enfermedades tales como la moniliasis 18. Tales aseveraciones han sido evaluadas en condiciones de campo demostrando la efectividad de los antagonistas microbianos contra los patógenos fúngicos de Theobroma cacao L 19,20.
En general, las evaluaciones in situ evidenciaron diferencias significativas positivas en el control biológico relacionada con M. roreri y M. perniciosa aplicando el tratamiento de aplicaciones de 30 días diluido al 50% frente al control convencional. En un estudio experimental en campo, se ha informado que la aplicación de abonos líquidos en la hoja, afecta positivamente la nutrición y biocontrol, sin comprometer la calidad de los frutos 21,22. Sin embargo, el control biológico puede verse afectado por componentes inherentes al cultivo de cacao tales como la edad de las plantas, presencia de plagas, fertilidad de los suelos y factores climáticos 23. Por lo que investigadores mencionan la importancia de la respuesta del cultivo de cacao a la dosificación, numero de aplicaciones y frecuencia de aplicación de los abonos líquidos foliares 15.
Las estrategias de manejo integrado combinando productos químicos y biológicos puede aumentar la producción 24, por lo que es importante desarrollar nuevas formulaciones biológicas que tomen en cuenta la efectividad de los microorganismos y los tiempos de aplicación 25. La superficie foliar de las plantas es un ambiente heterogéneo para las interacciones de diversas comunidades de microorganismos 26. Esta microbiota foliar contiene organismos que le brindan protección contra los patógenos 27, por lo que bacterias, hongos y virus han sido empleados con éxito como bioestimulantes y agentes de control biológico en la agricultura 28.
Macronutrientes
En base a la evaluación de los macronutrientes en la hoja del cultivo de cacao fino de aroma, es posible indicar que existe un efecto positivo después de la aplicación del abono liquido orgánico en los elementos de fosforo y potasio. El promedio ponderado del fosforo incrementó de 0,17 a 0,21 mg/kg, mientras que el potasio pasó de 1,49 a 2,22 cmol/kg. Sin embargo, los resultados para el calcio evidencian diferencias significativas en contra a la aplicación del abono líquido, con promedios de 1,67 a 1,07. Mientras que en el magnesio no se visualizan diferencias significativas antes y después de la aplicación (Figura 4).
Figura 4. Comparación de medias ± desviación estándar de los macronutrientes en la parte foliar de las plantas de cacao fino de aroma en las parcelas demostrativas antes y después de la aplicación de los tratamientos con el abono líquido orgánico. Letras diferentes encima de las columnas indican diferencias estadísticamente significativas, según el test de Duncan (p<0.05).
Micronutrientes
Los resultados en micronutrientes demuestran que la aplicación del abono líquido afectó significativamente al cobre, con promedios que fueron de 9,39 a 14,86 mg/kg. Mientras que el hierro presentó resultados que evidencian disminución en las hojas después de la aplicación, con promedios que fueron de 74,62 a 44,59 mg/kg. Finalmente, el uso del abono líquido no afectó significativamente a los elementos de manganeso y zinc (Figura 5).
Figure 5. Comparación de medias ± desviación estándar de los micronutrientes en la parte foliar de las plantas de cacao fino de aroma en las parcelas demostrativas antes y después de la aplicación de los tratamientos con el abono líquido orgánico. Letras diferentes encima de las columnas indican diferencias estadísticamente significativas, según el test de Duncan (p<0.05).
Las investigaciones en el campo nutricional agrícola, reportan el efecto positivo de la fertilización foliar en la traslocación de los macro y micronutrientes (6). Los resultados de este estudio evidenciaron el efecto positivo de la aplicación del abono líquido sobre el aumento de las concentraciones foliares de macro y micronutrientes, tales como fósforo, potasio y cobre. Estos resultados se relacionan con un estudio desarrollado en Brassica napus, donde la aplicación foliar de una combinación de cepas de Pseudomonas y Azospirillum se correlacionaban positivamente con el aumento de los elementos de potasio y fósforo 29. Por otro lado, los resultados de esta investigación no evidencian aumentos significativos en otros nutrientes como hierro, calcio y magnesio. Esto puede atribuirse a las condiciones ambientales y efectos del cambio climático 30, tal como lo indican estudios sobre la aplicación de biofertilizantes en el crecimiento y contenido de nutrientes en plantas bajo condiciones ambientales diversas 31.
Las investigaciones sugieren que la aplicación del abonos foliares promueven el crecimiento 32, incluyendo la producción de ácido indol -3 acético, fosfato orgánico, sideróforos, exopolisacáridos y actividad nitrogenasa 33. Así mismo los productos derivados de los microorganismos tales como los sideróforos pueden ayudar a captar y distribuir los nutrientes en la superficie foliar de la planta 34,35, capaces de mejorar la adquisición de nutrientes 36.
CONCLUSIONES
Por los resultados en este estudio, es posible concluir que la aplicación de un abono líquido orgánico aplicado en el cultivo in situ de cacao nacional fino de aroma puede favorecer la nutrición de las plantas, así como el control de patógenos fúngicos. Por lo que las preparaciones líquidas podrían emplearse como parte de un plan de manejo integrado, reduciendo la dependencia excesiva de químicos.
El desarrollo de nuevas formulaciones biológicas aplicados en la superficie foliar, así como el uso de herramientas genómicas para potenciar cepas microbiológicas están abriendo nuevas posibilidades para una agricultura más equilibrada 37. Por lo que las futuras investigaciones deben ser más holísticas y relacionar aspectos que son claves para una producción más sostenible y sustentable, relacionando los microorganismos, la agricultura, el cambio climático y la nutrición 38.
Agradecimientos
Los autores desean expresar sus agradecimientos a Jhonny España, David Catagua, Leonardo León, Byron Moyano, Ronald León y Víctor Hernández por su arduo trabajo en la recolección de datos de campo. La presente investigación se encuentra en el contrato marco MAE-DNB-CM-2017-077 del proyecto “Aislamiento, identificación y caracterización de microorganismos benéficos asociados al cultivo del cacao y su potencial como agentes de control biológico”.
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Received: 2 January 2023/ Accepted: 19 April 2023 / Published:15 June 2023
Citation: Vera-Morales M, Sosa D, Arias-Vega C, Espinoza-Lozano F, Pérez- Martínez S, Ratti M F. Aplicación de un abono foliar líquido en el cultivo de cacao nacional fino de aroma en Morona Santiago, Ecuador. Revis Bionatura 2023;8 (2) 19. http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.02.19
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