Respuesta de Canavalia ensiformis (L.) a la inoculación con diferentes cepas de hongo micorrízico arbuscular en un suelo FARL

 

Response of Canavalia ensiformis (L.) to inoculation with different arbuscular mycorrhizae fungi strains in a farl soil

 

 

M.Cs. Milagros García Rubido,^I Dr.C. Ramón Rivera Espinosa,^II Yoanna Cruz Hernandez,^I M.Cs. Yenssi Acosta Aguiar,^I M.Cs. José Ramón Cabrera^I

¹Estación Experimental del Tabaco. Finca Vivero, San Juan y Martínez, Pinar del Río. C.P. 23200.

²Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

 

 

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RESUMEN

Con el objetivo de evaluar la respuesta de la Canavalia ensiformis a la inoculación con diferentes cepas de hongos micorrizícos arbusculares (HMA) en un tipo genético de suelo Ferralítico Amarillento Rojizo Lixiviado (FARL) dedicado al cultivo de tabaco. Se realizó una investigación con un diseño experimental de bloques al azar, con cinco variantes y cuatro repeticiones, que incluyen la canavalia inoculada con las cepas Rhizophagus intraradices, Funneliformis mosseae, Glomus cubense y Glomus claroideum y la variante sin inoculación como testigo. Los resultados demostraron que la cepa Glomus cubense presentó la mejor respuesta para este tipo de suelo. Se alcanzó el mayor crecimiento y desarrollo de la canavalia por la inoculación con la cepa Glomus cubense, con una producción de masa seca foliar de 7,3 t ha^-1 y se lograron los mayores contenidos de nutrientes NPK (264,9 kg N ha^-1; 37,6 kg P ha^-1; 226,7 kg K ha^-1 respectivamente). La utilización de Canavalia inoculada con las cepas Glomus cubense y Rhizophagus intraradices incrementó el funcionamiento micorrízico en un suelo tabacalero.

Palabras clave: abono verde, inoculación, nutrientes, suelo.

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ABSTRACT

The aim of the study was to evaluate the response of Canavalia ensiforme to inoculation of different arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) strains in a Ferrallitic Yellow Reddish and Lixiviated soil dedicated to tobacco production. The experiment was carried out using random blocks with five variants and repetitions that include the four strains inoculated Canavalia ensiforme with the strains of Rhizo plagus and a control without inoculation. The results demonstrated that Glomus cubense strain has the best response for this type of soil. The largest growth and development of canavalia was reached with the application of Glomus cubense strains with a dry mass foliar production was 7,3 t ha^-1 and the highest levels of nutrients such as N, P, K (264,9 kg N ha^-1; 37,6 kg P ha^-1; 226,7 kg K ha^-1) were obtained. The use of inoculated Canavalia ensiforme with Glomus cubense and Rhizophagus intraradices had a significant response and increased the mycorrhizae functioning in soil used for tobacco production.

Key words: green manure, inoculation, nutrients, soil.

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INTRODUCCIÓN

La utilización de abonos verdes favorece e incrementa la actividad microbiana y diversidad de los microorganismos del suelo, como los fijadores de N y los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) (1). Dentro de ellos se encuentra la Canavalia ensiformis (L.) especie que brinda efectos positivos sobre la fertilidad del suelo, ya que aumenta la capacidad de retención de agua, reduce el lavado y la lixiviación de nutrientes, así como favorece la actividad microbiana del suelo (2, 3).

La canavalia es una especie adaptada a las condiciones de Cuba debido a su vigoroso crecimiento, a los aportes de N atmosférico fijado al sistema suelo-planta, vía fijación biológica del nitrógeno (FBN) y por reciclar cantidades apreciables de P y K^A.

Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) son microorganismos que permiten mejorar el desarrollo de los cultivos cuando interactúan con las plantas, creando simbiosis entre sí. También están presentes en cerca del 95 % de los cultivos agrícolas y pueden aumentar los procesos de absorción y traslocación de nutrientes en las plantas (4).

Los abonos verdes son alternativas de manejo para los suelos (5), su asociación con HMA pueden condicionar modificaciones cualitativas y cuantitativas en las poblaciones de estos hongos en el suelo^B (6). Numerosos son los resultados en suelos Ferralítico Rojo y Nitisol Ródico Éutrico que demuestran el aumento de los propágulos micorrízicos en el suelo cuando se emplean rotaciones que incluyen Canavalia ensiformis como abono verde (3, 7, 8).

En nuestro sistema agrícola y específicamente para estos suelos no se han desarrollado investigaciones con la especie Canavalia ensiformis que den respuesta a inoculaciones con cepas específicas de HMA. Es por ello que el presente trabajo tiene como objetivo evaluar la respuesta de la Canavalia ensiformis a la inoculación con diferentes cepas de HMA en un suelo Ferralítico Amarillento Rojizo Lixiviado dedicado al cultivo del tabaco.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

En las campañas tabacaleras 2013-2014 y 2014-2015, se realizó un estudio en áreas de la Estación Experimental del Tabaco, ubicada en el macizo tabacalero de Vuelta Abajo, “Finca Vivero”, San Juan y Martínez, provincia Pinar del Río. El suelo en esta área se clasifica como Ferralítico Amarillento Rojizo Lixiviado (9). Algunas de sus características se presentan en la Tabla I.

El comportamiento de las principales variables (temperatura media, humedad relativa y precipitaciones) durante las dos campañas que se desarrolló el experimento fueron tomadas de la Estación Agrometeorológica de San Juan y Martínez, valorándose los períodos relativos a cada uno de los años en que tuvo lugar la fase de campo.

Las condiciones climáticas presentaron un comportamiento idóneo para el desarrollo vegetativo del cultivo de canavalia, con valores por encima de 160 mm de lluvia caída en ese período^B, lo que favorece el desarrollo vegetativo de esta especie de leguminosa y se corresponde con los aportes de biomasa seca y nutrientes aportados al suelo.

La investigación se realizó en un área total de 310,5 m², se utilizó un diseño experimental de bloques al azar, con cinco variantes y cuatro repeticiones. Las variantes estudiadas fueron evaluadas durante dos campañas con canavalia sin inoculación e inoculada con las diferentes cepas que se describen a continuación:

Descripción de los Tratamientos

• Sin inoculación (Testigo)
  
  
• Rhizophagus intraradices
  
  
• Funneliformis mosseae
  
  
• Glomus cubense
  
  
• Glomus claroideum

La siembra de la canavalia se realizó en la segunda decena de agosto, de forma manual, la inoculación de la semilla se realizó mediante su recubrimiento con las diferentes cepas del inóculo certificado (30 esporas de HMA g de inóculo^-1). Se preparó una pasta homogénea en una proporción de 1 kg de cada inóculo por cada 10 kg de semilla, y con ella se recubrió la semilla hasta que quedo completamente cubierta. Posteriormente se pusieron a secar en la sombra durante 5 a 10 minutos y se procedió a la siembra. A los 60 días después de la germinación, se procedió al muestreo del suelo para realizar el conteo de esporas de HMA y de las plantas completas, con el fin de determinar la masa seca total, el contenido de nutrientes y las variables de funcionamiento fúngico en las raíces de Canavalia. Para la toma de las muestras se seleccionaron, en el área de cálculo (surcos centrales), tres plantas completas por metro lineal, incluyendo el suelo de la rizosfera y las raicillas de las plantas, por cada tratamiento y réplica, dejando los dos primeros surcos como área de borde.

Producción de Biomasa aérea

Para determinar la biomasa seca foliar (t ha^-1), se tomaron los órganos de la parte aérea de las plantas (hojas y tallos) comprendidas en 1 m lineal dentro de cada parcela. Se pesó la masa fresca total de cada órgano por separado en una balanza (g por planta) Sartorius digital METTLER, de ahí, se tomó una fracción y se puso a secar en la estufa a 70 ºC hasta alcanzar masa constante, determinándose la masa seca total y se extrapoló a t ha^-1.

Determinaciones realizadas

La extracción de N, P₂O₅ y K₂O se calculó a partir de los datos de la masa seca de la biomasa total y la correspondiente concentración de cada elemento (porcentaje de N, P y K), mediante la fórmula:

Extracción de N, P₂O₅ y K₂O = [rendimiento de la biomasa x concentración del compuesto químico en cada órgano]/100

Para ello se determinó:

La concentración de N, P y K en las hojas y los tallos de la canavalia (%). A partir de la biomasa de canavalia, se tomó una muestra homogénea de hojas y tallos, y se evaluaron los contenidos totales de N, P y K (12).

Nitrógeno (N): digestión húmeda con H₂SO₄ + Se y determinación colorimétrica con el reactivo de Nessler.

Fósforo (P): digestión húmeda con H₂SO₄ + Se y determinación por el método colorimétrico con molibdato de amonio.

Potasio (K): digestión húmeda con H₂SO₄ + Se y determinación por fotometría de llama.

Conteo de esporas de HMA: se realizó haciendo extracción en 50 g suelo (11, 13).

Colonización radical: la evaluación se realizó por el método de los interceptos mediante el porcentaje de colonización micorrízica o frecuencia de colonización (14).

Procedimiento estadístico

Para la determinación de las diferencias entre los tratamientos se utilizó la dócima de comparación de Rangos Múltiples de Duncan para p≤0,05 (15). Todos los datos fueron procesados con el paquete estadístico Stadistical Package for Social Sciences (SPSS) para Microsoft Windows versión 21.0 (16).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Tabla II se observa el comportamiento de la masa fresca, masa seca y los contenidos de nutrientes de Canavalia en presencia de diferentes cepas de HMA.

Se puede apreciar que entre las cepas evaluadas, se destacó la Glomus cubense con mayor producción de masa fresca y masa seca, obteniéndose los mejores resultados con diferencias significativas al resto de las cepas estudiadas y el testigo. Los estudios de comparación de cepas realizados en Cuba, si bien han demostrado la existencia de una alta especificidad cepa eficiente de HMA eficiente-tipo de suelo (17), también han demostrado la mayor competitividad de Glomus cubense para establecer una simbiosis efectiva, tanto en los suelos donde se recomienda (3) como en otros donde esta cepa no es la más eficiente (18).

La cepa Glomus cubense tiene la mejor respuesta en este tipo de suelo, lo que se relaciona con investigaciones en diversos cultivos y tipos de suelos, dentro de ellos el tomate, la cebolla y los pastos sobre suelos Ferralíticos Rojos y, en general, para suelos de media y alta fertilidad (3, 4, 19, 20).

Las especies del género Glomus tienen un amplio rango de distribución funcional, predominando en ecosistemas de alta y media fertilidad donde son eficientes y competitivas. Los resultados en Cuba permitieron extender estos rangos a las condiciones de baja y muy baja fertilidad (4).

La mayor producción de masa seca aérea con esta cepa alcanzó las 7,3 t ha^-1, resultados que están en correspondencia con días largos y altas precipitaciones (aproximadamente 171 mm) en toda la etapa del cultivo, lo que favoreció el incremento vegetativo en un período menos prolongado. Sin embargo, a pesar de obtener los mejores resultados con la cepa Glomus cubense, también es importante señalar el buen comportamiento en la producción de masa seca por la cepa Rhizophagus intraradices (6,3 t ha^-1) para este tipo de suelo.

Los resultados de la masa seca en canavalia en presencia de las cepas Glomus cubense y Rhizophagus intraradices, están en correspondencia con lo reportado en la literatura sobre esta especie como abono verde en sistemas agrícolas. La producción de masa aérea se incrementó favorablemente con el inicio de las lluvias, logrando rendimientos de 5,33 t ha^-1 de masa seca, además de los incrementos en N y P en la absorción de nutrientes^C. Bajo las condiciones agroclimáticas de Cuba esta especie crece y se desarrolla muy rápido durante la época de primavera, coincidiendo con los meses más lluviosos (mayo–octubre)^D.

Se ha demostrado que los abonos verdes en el verano crecen más rápido y acumulan más N, debido a la intensidad de la luz solar (21). Al aumentar las precipitaciones, se intensifica el crecimiento de las plantas empleadas como abono verde y a mayor producción de fitomasa se incrementa el contenido de nutrientes (22, 23).

Las leguminosas son plantas que responden más vigorosamente a la inoculación con HMA y una mayor asociación de las hifas para un incremento en la transferencia de nutrientes (3). Este planteamiento ratifica los resultados que se muestran al evaluar el contenido de nutrientes (N, P, K), donde se observaron diferencias en las plantas inoculadas con las diferentes cepas respecto al testigo sin inoculación.

Las mayores cantidades de nutrientes fueron encontrados en la canavalia cuando se inoculó con la cepa Glomus cubense, con valores de N superiores a los 264,9 kg ha^-1 y valores promedio de 37,6 y 226,7 kg ha^-1 de P y K, respectivamente, los cuales están en correspondencia con los resultados obtenidos en el crecimiento de la masa seca foliar (Tabla II).

Especies como canavalia, acumulan mucho más N que otras especies de plantas y se ha sugerido que se debe a la mayor fitomasa aérea producida por las leguminosas y a la FBN. Este proceso, en condiciones propicias para el crecimiento, conlleva a un mayor desarrollo aéreo y radical, lo que implica una mayor exploración del suelo y si la disponibilidad de elementos lo permite, aumenta la absorción de estos en dependencia de la capacidad de extracción de las raíces (6).

La absorción de nutrientes indica el grado de respuesta de cada especie, de acuerdo con la simbiosis hongo–hospedero, es por ello que existe compatibilidad entre especies de leguminosas empleadas como abono verde con HMA nativo del suelo y especies inoculadas (24).

En correspondencia con lo planteado, en la Tabla III se muestra el número de esporas de HMA en el suelo y la colonización micorrízica, después del corte de las plantas de canavalia a los 60 días de edad.

Al inocular canavalia con diferentes especies de HMA se garantiza la multiplicación de las esporas de HMA en el suelo después del corte e incorporación de estas plantas, en comparación con el número de esporas al inicio del experimento que fue de 299 esporas en 50 g de suelo seco. El tratamiento sin inoculación, al final del experimento tuvo menor cantidad de esporas que al inicio. Por otra parte se aprecia un mejor comportamiento en las variables evaluadas con la presencia de las cepas Glomus cubense y Rhizophagus intraradices al mostrar diferencias significativas con el resto de las cepas y el testigo sin inoculación.

La canavalia inoculada con las cepas G. cubense y R. intraradices, tiene un porcentaje de colonización del 58 y 56 %, respectivamente, y mayor número de esporas por gramo de suelo, encontrándose una relación entre el número de esporas de HMA por gramo de suelo y el porcentaje de colonización. Estos resultados se relacionan con los obtenidos en canavalia, al encontrar un porcentaje de colonización del 55 % y el número de esporas por gramo de suelo, que es mayor donde se cultiva canavalia, en dependencia de la época de muestreo y la fase fenológica de la planta (3).

Otros estudios refieren que el porcentaje de colonización es más alto con inoculación de micorrizas en relación al testigo, concluyendo que la inoculación de HMA tuvo un efecto positivo en la colonización de la raíz (25).

A pesar de observar un incremento en el número de esporas se pudo apreciar que estos suelos tienen un alto contenido de esporas nativas y que el empleo de la canavalia como abono verde favorece la reproducción de estas. Los HMA existen de manera natural en los suelos y las prácticas de abonado verde pueden aumentar la presencia de sus propágulos infectivos, es por ello que la canavalia es considerada una especie de elevada respuesta micorrízica capaz de multiplicar las esporas nativas del suelo (4)^E.

La cepa G. hoi-like, actualmente denominada Glomus cubense presentó mayor número de esporas que las demás cepas de HMA en canavalia cultivada en suelo Ferralítico Rojo, siendo esta efectiva no solo en el crecimiento y la nutrición, sino también en la reproducción de los propágulos micorrízicos. Esto constituye otro beneficio adicional obtenido con empleo de los abonos verdes (3).

Al respecto en estudios recientes se reporta la canavalia como una especie vegetal, que entre otras ventajas al ser empleada como abono verde, tiene la peculiaridad de multiplicar los propágulos de HMA en el suelo, sean nativos o inoculados y propiciar de esta manera la colonización micorrízica del cultivo posterior, proporcionando así un valor agregado como abono verde en los sistemas agrícolas (8).

Estudios con abonos verdes e inoculación micorrízica en suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados, afirman que el incremento de esporas de HMA en estos suelos es debido al crecimiento de los abonos verdes, encontrándose una relación entre la masa seca producida y las esporas encontradas en la rizosfera de las plantas de canavalia. Destacan además, que la intensidad de reproducción de los propágulos está directamente relacionada con las diferencias en el crecimiento de los abonos verdes. La explicación a lo anterior, es que la multiplicación de las esporas es consecuencia no solo de la asociación micorrízica de estos cultivos, sino también del crecimiento de las plantas (26).

 

CONCLUSIONES

Los mayores aportes de masa fresca, masa seca y nutrientes (N, P, K) para este tipo de suelo se alcanzaron cuando se inoculó canavalia con la cepa Glomus cubense.

El funcionamiento micorrízico en un suelo Ferralítico Amarillento Rojizo Lixiviado dedicado al cultivo del tabaco se incrementó con la utilización de canavalia inoculada con las cepas Glomus cubense y Rhizophagus intraradices.

 

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Recibido: 11/01/2016
Aceptado: 08/09/2016

 

 

M.Cs. Milagros García Rubido, Estación Experimental del Tabaco. Finca Vivero, San Juan y Martínez, Pinar del Río. C.P. 23200. Email:[e-mail]