Efecto de abonos orgánicos sobre la respuesta productiva en el tomate (Solanum lycopersicum L.)
Effect of organic fertilizers on the response of tomato (Solanum lycopersicum L.)
Efeito dos fertilizantes orgânicos na resposta produtiva nos tomates (Solanum lycopersicum L.)
Juan José Reyes-Pérez1,2*, Ricardo Augusto Luna Murillo1, Mariana del Rocío Reyes Bermeo2, Vicente Francisco Vázquez Morán1, Darwin Zambrano Burgos1 y Juan Antonio Torres Rodríguez3
1Universidad Técnica de Cotopaxi. Extensión La Maná. Av. Los Almendros y Pujilí, Edificio Universitario, La Maná, Ecuador. Correos electrónicos: jjreyesp1981@gmail.com, ricardo.luna@utc.edu.ec. 2Universidad Técnica Estatal de Quevedo. Av. Walter Andrade. Km 1.5 vía a Santo Domingo. Quevedo, Los Ríos, Ecuador. Correo electrónico: jreyes@uteq.edu.ec. 3Universidad de Granma. Carretera a Manzanillo Km 17 ½, Peralejo, Apartado 21, Bayamo, Granma, Cuba. Correo electrónico: jtorresr@udg.co.cu.
Resumen
La aplicación de abonos orgánicos aporta una fertilización adecuada a los cultivos además de preservar los suelos. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de los abonos orgánicos, humus de lombriz, compost de jacinto de agua (Eichhornia crassipes) y la combinación 50% humus de lombriz + 50% jacinto de agua con respecto a un testigo con fertilización mineral convencional en el rendimiento y sus componentes en el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Se evaluó el número de frutos·cosecha-1, largo, diámetro y biomasa de los frutos en cuatro cosechas, además del rendimiento. Los resultados mostraron que las plantas que se les aplicó humus de lombriz + jacinto de agua mostraron mejor respuesta productiva con diferencias significativas con respecto a los demás tratamientos. La combinación al 50% entre el humus de lombriz y el compost de jacinto de agua tuvo mejor resultado que los bioabonos por separado y el testigo con fertilización mineral.
Palabras clave: Solanum lycopersicum, tomate, humus, bioabono, rendimiento.
Abstract
Organic fertilizer applications provide adequate fertilization to crop besides preserving the soils properties. The aim of this research was to evaluate effects of organic fertilizers, worm humus, water hyacinth compost (Eichhornia crassipes) and the 50% worm humus + 50% water hyacinth combination and a control treatment with conventional chemical fertilization in the yield and its components of tomato crop (Solanum lycopersicum L.). The fruit quantity·harvest-1 was evaluated along to the fruit diameter and biomass per harvest and the yields. The results show that plants supplied with worm humus + water hyacinth had significant differences with respect to the other treatments. Although the 50% worm humus + 50% water hyacinth combination had better result than organic fertilizers alone and chemical fertilizer treatment.
Key words: Solanum lycopersicum, tomato, humus, biofertilizer, yields.
Resumo
A aplicação de fertilizantes orgânicos proporciona fertilização adequada às culturas, além de preservar o solo. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o efeito de fertilizantes orgânicos, humus de minhoca, composto de jacinto de água (Eichhornia crassipes) e a combinação de 50% de humus de minhoca + 50% de jacinto de água em relação a um controle com adubação mineral convencional no rendimento e seus componentes na colheita de tomate (Solanum lycopersicum L.). O número de frutos·colheita-1, comprimento, diâmetro e biomassa dos frutos em quatro culturas foi avaliado, além do rendimento. Os resultados mostraram que as plantas que foram aplicadas húmus de minhoca + jacinto de água apresentaram melhor resposta produtiva com diferenças significativas em relação aos outros tratamentos. A combinação de 50% entre húmus de minhoca e composto de jacinto de água apresentou melhores resultados do que as bioabsorvizadas e o controle com fertilização mineral.
Palavras-chave: Solanum lycopersicum, tomate, húmus, bioabono, rendimento.
Introducción
El tomate (Solanum lycopersicum L.) es sin dudas, la hortaliza más demandada y aceptada por los consumidores. La producción global se estima alcanzó en 2016, 130 millones de toneladas según datos de la I Conferencia Internacional de Tomate (Freshplaza, 2016). En el caso más específico del Ecuador se produjeron 71.935 t en 2.972 ha sembradas (INEC, 2016).
Para lograr las producciones demandadas se necesita suministrar al cultivo los suficientes nutrientes. Por lo tanto, generalmente se aplica cada vez más fertilizantes químicos que han tenido un crecimiento sostenido en la región de América Latina, en especial en los países más pequeños (Reyes y Cortez, 2017).
Sin embargo, la aplicación de fertilizantes minerales tiene grandes desventajas entre ellas se encuentran que más de la mitad de los nutrientes liberados se pierden por volatilización, lixiviación o escorrentía, entre otros procesos, mucho antes de que puedan ser aprovechados por las plantas, lo que provoca nuevas y excesivas aplicaciones. Adicionalmente, destruyen la microbiota del suelo y provocan pérdidas de la fertilidad, conllevando a procesos de salinización (Villarreal et al., 2012; Mogollón et al., 2016). Contaminan al ambiente, especialmente a los cuerpos de agua (FAO, 2011). También son responsables de la mayor parte de la emisión de gases de efecto invernadero por cambio de uso del suelo agrícola y la energía vinculada a la producción de fertilizantes (Benbi, 2013). Además, los costos son cada vez más elevados, lo que ha encarecido la producción agrícola.
Esta realidad ha provocado que se adopten prácticas más sostenibles y amigables con el ambiente tales como el uso de microorganismos fijadores biológicos de nitrógeno, micorrizas (Rosales et al., 2017), sustancias bioactivas (Paz-Lago et al., 2000) y abonos orgánicos.
El humus de lombriz es uno de los abonos orgánicos más utilizados. Se ha demostrado que estimula el rendimiento de los cultivos, mejora la fertilidad natural del suelo y aumenta su actividad microbiana (Borges et al., 2016). Sin embargo, otros abonos orgánicos también han ganado la atención de los especialistas. Dentro de ellos se encuentra el obtenido de la biomasa de jacinto de agua (Eichhornia crassipes, Mart.). Esta es una especie macrofita altamente infectiva que coloniza cuerpos de agua donde agota el oxígeno y los nutrientes, por lo que grandes cantidades de esta planta deben ser removidas con frecuencia y se necesita encontrar aplicaciones útiles a este biomaterial que ayuden a costear estas tareas (Jafari, 2010). El compost de jacinto de agua además de materia orgánica puede aportar minerales y sustancias bioactivas que incluso han sugeridas para fines de uso médico (Tyagia y Argawak, 2017).
El objetivo del trabajo fue evaluar la aplicación al suelo de los abonos orgánicos, humus de lombriz, compost de jacinto de agua (E. crassipes) y la combinación 50% humus de lombriz + 50% de jacinto de agua con respecto a un testigo con fertilización química convencional en el rendimiento y sus componentes en el cultivo del tomate (S. lycopersicum).
Materiales y métodos
La investigación se llevó a cabo en el Centro Experimental “La Playita”, de la Universidad Técnica de Cotopaxi, en la provincia de Cotopaxi (ubicación geográfica WGS 84: 0°56’27” S y 79°13’25” O), Ecuador, entre los meses septiembre-diciembre 2014. Las condiciones meteorológicas de las zonas se detallan en el cuadro 1.
Los análisis de fertilidad de suelo y de composición química de los abonos orgánicos empleados en la investigación se realizaron en el Laboratorio de Suelos, Tejidos Vegetales y Aguas, Estación Experimental Tropical “Pichilingue”, según las normas ISO IEC 17025 implementada (INIAP, 2017). La preparación del suelo se realizó de forma manual con un azadón, hasta dejar el suelo suelto y mullido. El material vegetal utilizado fueron plántulas de tomate de la variedad Riñón con 30 días de edad, sembradas en bandejas con sustrato comercial. El trasplante del tomate se realizó en forma manual, en parcelas de 3,6 m de largo y 2 m de ancho colocando una plántula por sitio a una distancia entre ellas de 50 cm.
Se utilizaron como tratamientos los fertilizantes orgánicos: humus de lombriz, compost de jacinto de agua y la combinación 50% de humus de lombriz + 50% de jacinto de agua, más un testigo con fertilización mineral según recomendaciones para el tomate (INIAP, 1987). Los fertilizantes orgánicos se aplicaron a razón de 5 kg·m-2 en el momento del trasplante. Se estableció un régimen de riego diario después del trasplante.
Para la evaluación de los componentes del rendimiento se evaluaron 10 plantas seleccionadas al azar por réplica de cada tratamiento. A los 45 días después de aplicados los tratamientos, se evaluaron los componentes del rendimiento: número de frutos·cosecha-1 (cuando el 50% de los frutos estaban cuajados en cada planta evaluada), diámetro del fruto (cm) medido con un vernier y la biomasa de los frutos (g) se pesó en cuatro cosechas realizadas, además de la determinación del rendimiento.
El diseño experimental empleado fue bloques completamente al azar con cinco réplicas por tratamiento. Los datos se procesaron mediante análisis de varianza y las medias se compararon por la Prueba de Tukey (P≤0,05). Para los análisis estadísticos se utilizó el programa Statistica v. 10.0 para Windows (StatSoft, Inc., 2011).
Resultados y discusión
El análisis químico del suelo usado en la investigación se muestra en el cuadro 2. Las letras mayúsculas representan niveles de abundancia de los elementos: A- alto; M-medio; B-bajo. El suelo utilizado tuvo un pH ácido, aunque según su composición podría considerarse de fertilidad media por sus niveles de materia orgánica (5%), nitrógeno (21 ppm) y fósforo (26 ppm) y el contenido de bases (7,3 meq·100 mL-1). Sin embargo, tuvo bajos niveles de potasio (5,50 mg) que podrían incidir en el normal desarrollo del cultivo.
El análisis de los abonos orgánicos (cuadro 3) indicó que el humus de lombriz superó al compost de jacinto de agua en las concentraciones de la mayoría de los elementos analizados. Sin embargo, debe destacarse el contenido de azufre en el jacinto de agua que no se encontró en el humus de lombriz y podría deberse a la extracción que realizaron las plantas de jacinto del ambiente donde crecieron; además, de mayores contenidos de hierro y azufre en jacinto de agua.
Por su parte, en cuanto al número de frutos de tomate por cosecha el tratamiento 50% humus de lombriz + 50% de jacinto de agua mostró los mayores valores con diferencias significativas con el resto de los tratamientos en todas las cosechas, excepto con el testigo en la primera y con el humus de lombriz en la tercera (cuadro 4). Estos resultados pudieran deberse a que la mezcla de los dos abonos orgánicos complementó mejor las necesidades nutrimentales del cultivo que la aplicación por separado de cada componente. En ese sentido, se debe señalar que la presencia de jacinto en la mezcla podría suministrar por ejemplo el microelemento azufre que no tenía el humus de lombriz, y este último aportó mayores concentraciones de nutrientes como el potasio, que se encontró en niveles bajos en este suelo que cuando se tuvo jacinto solo. Adicionalmente, los resultados sugirieron que las composiciones de distintos sustratos producen una liberación controlada de los nutrientes que fue más adecuada a las plantas que los componentes por separado.
Para la variable diámetro de los frutos de tomate, el tratamiento 50% de humus de lombriz + 50% de jacinto de agua, mostró mayores valores que el testigo, con diferencias significativas en todas las cosechas, excepto la tercera. No obstante, en la cuarta cosecha las plantas tratadas con humus de lombriz + jacinto de agua, tuvieron frutos significativamente con mayores diámetros que los demás tratamientos (cuadro 5).
Estos resultados podrían atribuirse a que la aplicación de compost incrementó la respiración microbiana y la disposición de nutrientes en los suelos para las plantas (Hang et al., 2015). Adicionalmente, la aplicación de estos bioabonos favoreció una disponibilidad controlada y por mayor tiempo de los nutrientes en la solución del suelo a diferencia de los fertilizantes minerales que los entregaron de una vez, lo que conllevó al mal aprovechamiento de los nutrientes por las plantas. Los resultados además sugirieron que en menor tiempo se obtuvieron frutos más grandes y con mejores condiciones de comercialización.
En la biomasa de los frutos de tomate (cuadro 6), el tratamiento 50% de humus de lombriz + 50% de jacinto de agua, resultó ser mayor que el testigo, con diferencias significativas en todas las cosechas, incluso en la segunda y la cuarta cosecha las plantas tratadas con 50% de humus de lombriz + 50% de jacinto de agua, tuvieron significativamente mayores biomasas que el resto de los tratamientos. Estos resultados coincidieron con los encontrados por Mashavira et al. (2015) en cuanto a que la aplicación de compost de jacinto mejoró las variables del crecimiento y el rendimiento en tomate más que el tratamiento mineral. Estas mayores biomasas de los frutos implicaron una mayor calidad de la producción en menor tiempo, lo que mejoró las posibilidades de comercialización. Los resultados obtenidos con humus de lombriz también fueron destacables y pudieran deberse a las sustancias húmicas que favorecen en su interacción con membranas celulares la mayor absorción de nutriente por parte de las plantas (Arteaga, 2006).
Con referencia al rendimiento·ha-1 hubo diferencias estadísticas entre los tratamientos asignados, donde el tratamiento con humus de lombriz + jacinto de agua, resultó superior a los demás tratamientos con 1,89 t·ha-1 (cuadro 7). Este resultado pudiera explicarse por los resultados obtenidos anteriormente en los cuales el mayor número de frutos por cosecha, mayor tamaño de los frutos y mayor biomasa se encontraron en las plantas tratadas con humus de lombriz + jacinto de agua, seguido por los demás tratamientos con los abonos orgánicos. También, estos frutos se obtuvieron en cosechas más tempranas, lo que indicó una ventaja importante en la comercialización de la producción.
Conclusión
En el tratamiento con 50% humus de lombriz + 50% de jacinto de agua se obtuvo mayor cantidad de frutos y de mayor biomasa que con el tratamiento mineral convencional. La mezcla de los abonos orgánicos humus de lombriz + jacinto de agua al 50% tuvo un mejor comportamiento agronómico en el tomate que los componentes por separados, lo que confiere valor de uso al procesamiento de la biomasa de jacinto de agua.
Literatura citada
Arteaga, M., N. Gárces, F. Guridi, J. Pino, J. Menéndez y O. Cartaya. 2006. Evaluación de las aplicaciones foliares de humus líquido en el cultivo del tomate (Lycopersicon esculentum Mill) var. Amalia en condiciones de producción. Cult. Trop. 27(3):95-101.
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Introduction
Tomato (Solanum lycopersicum L.) is the most demanded and accepted vegetable by consumers. The global production in 2016 reached approximately 130 millions of tons according to the I International Conference of Tomato (Freshplaza, 2016). In Ecuador are produced 71,935 t in 2,972 ha sown (INEC, 2016).
The necessary nutrients must be added to the crop in order to achieve the demanded productions. Therefore, more chemical fertilizers are being applied with a sustained growth in Latin America, especially in small countries (Reyes and Cortez, 2017).
However, the application of mineral fertilizers has a lot of disadvantages, among which are that half of the released nutrients are lost by volatilization, lixiviation or run-off, among other processes; this happens before the plants absorb the nutrients, provoking new and excessive applications. Additionally, these processes destroy the soil microbiota and cause losses of fertility, producing salinization processes (Villarreal et al., 2012; Mogollón et al., 2016). Also, pollute the environment, specially the water bodies (FAO, 2011), and are responsible of most of the gas emissions of greenhouse effect due to the change of the agriculture soil and the energy linked to the production of fertilizers (Benbi, 2013). Additionally, costs are every time higher, driving up the agricultural production.
This reality has caused that more sustainable and friendlier practices with the environment are adopted, such as the use of nitrogen biological fixing microorganisms, mycorrhizae (Rosales et al., 2017), bioactive substances (Paz-Lago et al., 2000) and organic compost.
Worm humus is one of the most used organic composts. It is proved that it stimulates the crops’ yield, improves the natural fertility of the soil and increases its microbial activity (Borges et al., 2016). However, other organic manures have also gained the specialist attention. Among these is the one obtained from the biomass of water hyacinth (Eichhornia crassipes, Mart.). It is highly infectious macrophyte specie that colonizes water bodies depleting oxygen and nutrients; thus, big quantities of this plant must be removed frequently, and useful applications must be found in this biomaterial to help pay these tasks (Jafari, 2010). Water hyacinth compost besides being organic matter provides minerals and bioactive substances that have been suggested to be used for medical purposes (Tyagia and Argawak, 2017).
The aim of this research was to evaluate the soil application of organic composts, worm humus, water hyacinth compost (E. crassipes) and the combination of 50% of worm humus + 50% of water hyacinth compared to a control with conventional chemical fertilization in the yield and its components in tomato crop (S. lycopersicum).
Materials and methods
The research was carried out in the experimental field “La Playita”, from the Technical University of Cotopaxi, in Cotopaxi, (geographical location WGS 84: 0°56’27” S and 79°13’25” W), Ecuador, from September to December 2014. The meteorological conditions of the area are detailed in table 1.
The analysis of the soil fertility and the chemical composition of the organic composts used in the research were performed in the Laboratory of Soils, Vegetal Tissues and Water, Tropical Experimental Station “Pichilingue”, according to the ISO IEC 17025 norms implemented (INIAP, 2017). The soil preparation was done manually using a hoe until leaving the soil prepared. The plant material used was tomato seedlings from the specie “Riñón” of 30 days old, sown in trays with commercial substrate. Tomato transplant was done manually in plots of 3.6 m of length and 2 m of width, putting a seedling per area at a 50 cm distance between them.
Organic fertilizers were used as treatments: worn humus, water hyacinth compost and the combination 50% of worm humus + 50% of water hyacinth, plus a control with mineral fertilization according to the recommendations for tomato (INIAP, 1987). Organic fertilizers were applied at a reason of 5 kg·m-2 at the moment of the transplant. A daily irrigation regimen was established after the transplant.
Ten plants were selected at random from each treatment for assessing the yield components. Forty five days after having applied the treatments, the yield components were evaluated: number of fruits·harvest-1 (when 50% of fruits were set on each of the evaluated plant), fruit diameter (cm) measured with a vernier, and the fruit biomass (g) was weighted in four crops as well as the yield determination.
A completely randomized design with five replications per treatment was used. The data was processed using variance analysis and means were compared using Tukey’s mean test (P≤0.05). For the statistical analyses was used Statistica v. 10.0 for Windows (StatSoft, Inc., 2011).
Results and discussion
The chemical analysis of the soil used in the research is presented in table 2. Capital letters represent abundant levels of elements: H- high; M- medium; L- low. The soil used had an acid pH, and according to its composition it might have medium fertility by its levels of organic matter (5%), nitrogen (21 ppm) and phosphorous (26 ppm) and the base content (7.3 meq·100 mL-1). However, it had low levels of potassium (5.50 mg) that may influence the normal development of the crop.
The analysis of organic manner (table 3) indicated that worm humus exceeded water hyacinth compost in the concentrations in most of the elements analyzed. However, the sulfur content in water hyacinth, which was not found in worm humus might be due to the extractions performed by hyacinth plants from the natural environment, and also possibly to the iron and sulfur contents in water hyacinth.
On the other hand, the treatment 50% of worm humus + 50% of water hyacinth showed the highest values in the number of tomato fruits by harvest, with significant differences with the rest of the treatments in all the crops, except with the witness in the first and worm humus in the third (table 4). These results might be because the mix of both organic manners complemented the nutritional needs of the crop, compared to the individual application of each component. In this sense, it must be mentioned that the presence of hyacinth in the mix might supply the sulfur micro-element that did not have worm humus, and the latter provided higher concentrations of nutrients such as potassium, which was in low levels in this soil compared to the individual addition of hyacinth.
For the variable fruit’s diameter of tomato, the treatment 50% of worm humus + 50% of water hyacinth showed higher values than the control with significant differences in all the crops, except in the third. Nevertheless, in the fourth crop, plants treated with worm humus + water hyacinth had fruits with significantly higher diameters than the rest of the treatments (table 5).
These results might be due to the fact that the application of compost increased the microbial respiration and the nutrients’ availability in the soils for plants (Hang et al., 2015). Additionally, the application of these bio-composts favored a controlled availability of the nutrients in the soil solution for longer period of time, different to the mineral fertilizers that provided all at once, causing a bad advantage of nutrients by plants. The results also suggested that bigger fruits with better commercialization conditions were obtained in less time.
In the biomass of tomato’s fruits (table 6), the treatment 50% of worm humus + 50% of water hyacinth was higher than the control with significant differences in all crops; in the second and fourth crop plants treated with 50% of worm humus + 50% of water hyacinth had more biomass than the rest of the treatments. These results agreed to the ones found by Mashavira et al. (2015) in the fact that the application of water hyacinth improved the growth variables and the yield in tomato, more than the mineral treatment. These higher fruit’s biomass implied higher production quality in less time, which improved the commercialization possibilities. The results obtained with worm humus were also outstanding and might be due to the humic substances that favor the highest nutrient’s absorption of the plants (Arteaga, 2006).
There were statistical differences among the assigned treatments in relation to the yield·ha-1, in which the treatment with worm humus + water hyacinth was higher compared to the rest of the treatments with 1.89 t·ha-1. This result might be explained by the results previously obtained, in which the highest numbers of fruits per harvest, higher size of fruits and higher biomass were found in plants treated with worm humus + water hyacinth, followed by the rest treatments with organic manner. Also, these fruits were obtained in earlier crops, which indicated an important advantage in the commercialization of the production.
Conclusions
The treatment with 50% of worm humus + 50% of water hyacinth obtained higher quantity of fruits and biomass than the conventional mineral treatment. The mix of organic composts worm humus + water hyacinth at 50% had better agricultural behavior in tomato than the individual components, granting more value to the processing of the water hyacinth biomass.
End of English version
