Ciencia de los Pastos y otros Cultivos

Crecimiento y desarrollo de posturas de Moringa oleifera, producidas en sustratos con lodo de alcantarilla y estiércol bovino

Jatnel Alonso Lazo^{1  *} 
http://orcid.org/0000-0001-8697-5981

Iago Thomaz do Rosario Vieira² 
http://orcid.org/0000-0002-1232-1835

Mariana Ferreira Rabelo Fernandes² 

Leonardo Michel Rocha² 

Guilherme Augusto de Paiva Ferreira² 
http://orcid.org/0000-0001-6266-9963

Leonardo David Tuffi Santos² 
http://orcid.org/0000-0002-9362-778X

Regynaldo Arruda Sampaio² 
http://orcid.org/0000-0003-3214-6111

¹Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

²Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias, Caixa Postal 135, CEP 39404-006 Montes Claros, MG, Brasil

Resumen

Se estudió el crecimiento y desarrollo de posturas de Moringa oleifera, producidas en sustratos con lodo de alcantarilla y estiércol bovino. Se aplicó un diseño en bloques al azar con cuatro réplicas. Se elaboraron 12 tratamientos, más el sustrato comercial Bioplant como testigo. Durante 22 días se determinó el índice de velocidad de emergencia, y antes del trasplante se hicieron mediciones fisiológicas y morfológicas y se calculó el índice de calidad de Dickson. Las mediciones fisiológicas se realizaron en una hoja completamente expandida y se utilizó un medidor portátil LI-6400. El índice de velocidad de emergencia difirió entre tratamientos y mostró alta correlación con respecto a las propiedades físicas del sustrato. Los indicadores fisiológicos fueron similares, con valores entre 5.86-9.73 (µmol m^-2 s^-1) de fotosíntesis líquida; 0.02-0.13 (mol m^-2 s^-1) de conductancia estomática y 1.04-1.76 (µmol CO₂ mmol H₂O^-1) de tasa transpiratoria. Las variables morfológicas altura de la planta y diámetro del tallo resultaron superiores (P < 0.0143 y P < 0.0077) en los sustratos elaborados, aunque algunos de ellos no difirieron del testigo. El número de hojas/planta fue inferior (P < 0.0001) en el sustrato comercial. En este tratamiento, el volumen radicular (8.25 cm³) y el índice de Dickson (0.56) alcanzaron los mayores valores. La utilización del lodo de alcantarilla y el estiércol bovino en sustratos para la producción de posturas no afectó el crecimiento y desarrollo de M. oleifera.

Palabras clave: índice de velocidad de emergencia; producción de posturas; sustratos; Moringa oleifera

La actividad pecuaria es uno de los usos principales de la tierra, al alcanzar 70 % de la superficie agrícola y 30 % de la superficie terrestre del planeta (^{Steinfeld et al. 2009}). Esta actividad, en el trópico latinoamericano, se caracteriza por bajos niveles de productividad y rentabilidad y por la generación de efectos ambientales negativos.

Ante esta problemática, la utilización de árboles y arbustos, en cualquiera de las modalidades de los sistemas silvopastoriles, constituye una práctica indispensable y viable para la producción animal en el trópico (^{Schultze-Kraft et al. 2018}), ya que esta se desarrolla bajo principios de manejo, en los que la interacción entre sus componentes favorece los procesos naturales.

Entre las especies arbóreas y arbustivas con potencial para la alimentación animal se destaca Moringa oleifera, por su capacidad para la producción de forraje de alta calidad y su adaptación a las condiciones tropicales (^{Padilla et al. 2014}). No obstante, el establecimiento de esta especie en condiciones comerciales de producción continúa siendo una limitante para su generalización.

Una práctica cada vez más importante para la propagación y establecimiento de especies arbóreas es la producción de posturas. ^{Queiroz (2014)} señala que esta alternativa se puede aplicar en la generalización de especies nativas, y destaca que el sustrato donde se desarrollan define el crecimiento de las posturas. ^{Mateo-Sánchez et al., (2011)} refieren que el sustrato es uno de los factores que más influye en la calidad y los costos de producción de las posturas. Diferentes estudios demuestran la efectividad del uso de materiales orgánicos en sustratos para la producción de plántulas de especies forestales (^{Salto et al. 2013}) y ornamentales (^{Allen et al. 2017})

A pesar de estos avances, en cuanto a las especies arbóreas forrajeras, son escasas las investigaciones que relacionan la calidad de las posturas producidas con el tipo de sustrato, ya que esta estrategia ha sido poco considerada para su establecimiento.

A partir de estas condicionantes, el objetivo de esta investigación fue estudiar el crecimiento y desarrollo de posturas de Moringa oleifera, producidas en sustratos diferentes que contienen lodo de alcantarilla y estiércol bovino.

Materiales y Métodos

La investigación se condujo en el Instituto de Ciencias Agrarias de la Universidad Federal de Minas Gerais (ICA/UFMG), en Montes Claros, MG. Esta instalación se ubica en los 16.72° de latitud sur y los 43.87° de longitud oeste, a 647.2 m s.n.m.

Los sustratos se elaboraron a partir de dos tipos de suelos, lodo de alcantarilla y estiércol bovino, asociados a la aplicación de fertilizante mineral (tabla 1). Se utilizó un diseño en bloques al azar, con cuatro réplicas. Las semillas de M. oleifera se adquirieron del grupo de plantas dañinas del ICA/UFMG.

Tabla 1 Materiales utilizados en la elaboración de los sustratos y su proporción con relación al volumen y cantidad de fertilizantes químicos 

Tratamientos	Suelo	Arena	Estiércol bovino	Lodo de alcantarilla	Superfosfato simples	KCl
T1 (3:1:1:0+SS)	Arcilloso	x	x	-	1 kg/m^3	-
T2 (3:0:1:0+SS)	Arenoso	-	x	-	1 kg/m^3	-
T3 (3:1:0:1+SS)	Arcilloso	x	-	x	1 kg/m^3	-
T4 (3:0:0:1+SS)	Arenoso	-	-	x	1 kg/m^3	-
T5 (3:1:1:0+KCL)	Arcilloso	x	x	-	-	1 kg/m^3
T6 (3:0:1:0+KCL)	Arenoso	-	x	-	-	1 kg/m^3
T7 (3:1:0:1+KCL)	Arcilloso	x	-	x	-	1 kg/m^3
T8 (3:0:0:1+KCL)	Arenoso	-	-	x	-	1 kg/m^3
T9 (3:1:1:0+SS+KCL)	Arcilloso	x	x	-	1 kg/m^3	1 kg/m^3
T10 (3:0:1:0+SS+KCL)	Arenoso	-	x	-	1 kg/m^3	1 kg/m^3
T11 (3:1:0:1+SS+KCL)	Arcilloso	x	-	x	1 kg/m^3	1 kg/m^3
T12 (3:0:0:1+SS+KCL)	Arenoso	-	-	x	1 kg/m^3	1 kg/m^3
T13 (Testigo)	Todo el volumen con sustrato comercial (Bioplant)

El lodo de alcantarilla deshidratado se colectó en La Estación de Tratamiento de Esgoto (ETE) de Montes Claros, después del tratamiento preliminar en reactor anaeróbico UASB y secado en deshidratadora hasta 5 % de humedad. La colecta del estiércol bovino se realizó directamente en el corral de la hacienda experimental del ICA/UFMG.

La siembra se realizó en tubos plásticos rígidos de 170 cm³, dispuestos bajo tela de sombra, con capacidad para retener 30 % de la luz. En cada tubo se colocaron de tres a cuatro semillas, y el raleo se realizó 15 d después de la siembra. Todas las plantas se colocaron a pleno sol, 20 d después del raleo. Se dejó solo una planta por tubo y el riego se realizó tres veces al día hasta capacidad de campo durante todo el experimento.

Los análisis físicos y químicos de los sustratos elaborados y el testigo (tabla 2) se realizaron en el laboratorio de residuos sólidos del ICA/UFMG, según la metodología de ^{Embrapa (1997)}. Se evaluó el pH, la conductividad eléctrica (CE), la capacidad de retención de humedad (CRH), la densidad de partículas (DP) y la densidad aparente (DA); además se estimó la porosidad total (PT).

Tabla 2 Atributos físicos y químicos de los sustratos elaborados a partir de diferentes tipos de suelos y fuentes orgánicas 

Tratamientos	Químicos		Físicos
	pH	CE (µs/cm)	CRH (ml/g)	DA (g/cm³)	PT (%)
	3:1:1:0+SS	6.1	335.03	0.57	1.35	44.16
3:0:1:0+SS	6.8	313.23	0.50	1.41	39.61
3:1:0:1+SS	5.3	465.07	0.53	1.31	44.61
3:0:0:1+SS	5.2	457.80	0.45	1.39	44.12
3:1:1:0+KCL	6.1	501.53	0.53	1.27	48.74
3:0:1:0+KCL	7.0	513.47	0.50	1.39	42.05
3:1:0:1+KCL	5.7	456.30	0.50	1.36	44.36
3:0:0:1+KCL	5.6	431.13	0.48	1.44	38.46
3:1:1:0+SS+KCL	6.9	545.93	0.55	1.29	47.15
3:0:1:0+SS+KCL	7.1	519.10	0.50	1.43	42.07
3:1:0:1+SS+KCL	5.8	571.43	0.50	1.32	46.37
3:0:0:1+SS+KCL	5.5	558.40	0.45	1.42	42.77
Testigo	5.7	500.00	0.77	0.36	69.37

En las plantas, después de la siembra y durante 22 d, se determinó en cada unidad experimental el índice de velocidad de emergencia (IVE), de acuerdo con la metodología propuesta por ^{Maguire (1962)}. En el momento del trasplante al campo, 60 d después de la siembra, se realizaron las observaciones fisiológicas con la utilización de un medidor portátil LI-6400 (Li-Cor Inc., Nebrasca, USA). Se utilizó la tercera hoja completa del ápice a la base y se determinó la tasa de fotosíntesis líquida por unidad de área foliar (A), la conductancia estomática al vapor de agua (gs), la tasa transpiratoria de la hoja (E) y la temperatura.

La altura de la planta (Al) se determinó con una regla milimetrada, midiendo el tallo desde su base a nivel del sustrato hasta el ápice de la planta. El diámetro del tallo (D) se calculó a nivel del sustrato con la ayuda de un pie de rey, con precisión de 0.05 mm. Se determinó además, número de ramas y hojas por planta, producción de materia seca total (PMST), producción de materia seca de la parte aérea (PMSPA), peso de la materia seca de las raíces (PMSR), volumen de la raíz e índice de calidad de Dickson (^{Dickson et al. 1960}).

Las hojas, tallos y raíces se pesaron en una balanza de precisión para obtener la masa fresca. Antes del pesaje, las raíces se lavaron en una pila de agua con baja presión. Se utilizaron coladores de 5 mm para evitar pérdidas y posteriormente se secaron con papel toalla. La masa seca de las hojas, tallos, y raíces se determinó después del secado en estufa a 65°C hasta alcanzar peso constante.

Para el procesamiento estadístico de la información se utilizó el programa InfoStat, versión 1 (^{Di Rienzo et al. 2001}). Los datos se sometieron a la prueba de normalidad (^{Shapirio y Wilk 1965}) y homogeneidad (^{Levene 1960}). Los indicadores de conteo se transformaron según X0.5 y los de porcentaje según arcoseno de (X/100)0,5. Se realizó análisis de varianza y, en los casos necesarios, se aplicó el test Scott-Knott a 5 % de probabilidad para la comparación de medias. También se hizo un análisis de correlación de Pearson entre los atributos de los sustratos y el IVE.

Resultados y Discusión

El IVE fue superior (5.86) en el tratamiento con sustrato comercial Bioplant, y difirió P < 0.001 del resto (tabla 3). La combinación de las fuentes orgánicas con el tipo de suelo definió el IVE, con los valores más altos para las proporciones 3:1:1:0+SS, 3:1:0:1+SS y 3:1:1:0+KCL. La utilización de lodo de alcantarilla y la aplicación de KCL en suelos arcillosos incidió negativamente (0.13) en el IVE de M. oleifera.

Tabla 3 Índice de velocidad de emergencia de M. oleifera, producida en sustratos elaborados a partir de diferentes tipos de suelos y fuentes orgánicas 

Tratamientos	IVE	Tratamientos	IVE
3:1:1:0+SS	2.78^b	3:0:0:1+KCL	1.02^c
3:0:1:0+SS	1.20^c	3:1:1:0+SS+KCL	2.18^c
3:1:0:1+SS	2.80^b	3:0:1:0+SS+KCL	-
3:0:0:1+SS	0.97^c	3:1:0:1+SS+KCL	1.69^c
3:1:1:0+KCL	3.27^b	3:0:0:1+SS+KCL	1.52^c
3:0:1:0+KCL	-	Testigo	5.86^a
3:1:0:1+KCL	0.13^c	Significación	P<0.0001

^abc Medias con diferentes superíndices en la misma columna difieren al test Scott-Knott a 5%

-Indica que no ocurrió emergencia.

Al estudiar el crecimiento inicial de diferentes arbóreas en la etapa de vivero, ^{Noguera-Talavera et al. (2014)} señalaron que M. oleifera inició su emergencia al sexto día después de la siembra, sin diferir del resto de las especies, y alcanzó el mejor desempeño de este indicador entre el séptimo y el noveno día, lo que coincide con lo observado en esta investigación.

Las características físico-químicas de los sustratos utilizados pueden explicar el comportamiento de este indicador, ya que mostraron alta y significativa correlación con el IVE (tabla 4). La correlación negativa y la densidad aparente demuestran que este indicador puede limitar la emergencia de esta arbórea forrajera.

Tabla 4 Correlación de Pearson entre el IVE de M. oleifera y los atributos físicos y químicos de los sustratos 

	pH	CRH	CE	DA	PT
IVE Moringa	-0.39	0.81	0.02	-0.81	0.83

Las características físico-químicas de los substratos evidencian mayor capacidad de retención de humedad (CRH) en el sustrato comercial (tabla 2), lo que pudo favorecer la imbibición de agua en la semilla y su germinación. El empleo de arena, cuando se utilizó suelo arcilloso en la elaboración de los sustratos, incidió directamente en su capacidad de retención de humedad, al mostrar un comportamiento similar al sustrato comercial.

La reducción del potencial osmótico de los sustratos, cuando se emplean diferentes fuentes de materia orgánica y estrategias de fertilización química, pude ser otra de las causas de los IVE obtenidos. Al respecto, ^{Da Silva et al. (2019)} refieren que el potencial osmótico del sustrato afecta la disponibilidad de agua absorbida por las semillas, lo que interfiere en su germinación.

Entre las características de los sustratos, la porosidad es de vital importancia. De ella depende la retención del agua (microporos) y la aireación (macroporos), y tiene una influencia directa en el desarrollo del sistema radical y de la planta en su conjunto (^{Castillo et al. 2013}). Sustratos elaborados a partir de polvo de coco, residuos de sisal y suelos rojo arcilloso y amarillo distrófico, mostraron porosidad total similar a la observada en el presente trabajo, con valores entre 40 y 60 %, lo que favorece el desarrollo de la planta (^{Lacerda et al. 2006}).

El tipo de suelo utilizado en la elaboración de los sustratos definió su densidad aparente. Este indicador en los sustratos elaborados fue alto, y siempre superior a lo que refieren ^{Pire y Pereira (2003)} al evaluar sustratos orgánicos, compuestos por cascarilla de arroz y bagazo de caña. En los sustratos que contenían suelo arenoso varió entre 1,39 y 1,44 g/cm³, con valores superiores a los elaborados con suelos arcillosos. La menor densidad aparente (0.36 g/cm³) se registró en el sustrato comercial Bioplant.

Las características estructurales de los materiales utilizados en la elaboración de los sustratos pueden dar respuesta a las diferencias encontradas en el presente estudio. ^{Alvardo y Solano (2002)} refieren que el tamaño de las partículas se relaciona con la CRH y la DA, ya que la presencia de partículas muy pequeñas hace que disminuya la porosidad total y aumente la cantidad de agua retenida, debido al aumento de microporos; además posibilita que se reduzca la porosidad ocupada por aire, al disminuir el volumen de los huecos entre partículas o macroporos, que son los de mayor tamaño.

El uso de las fuentes orgánicas (lodo de alcantarilla y estiércol bovino) marcó la acidez de los sustratos (tabla 2). Los valores más bajos (5.21 y 5.80) se encontraron en los elaborados con lodo de alcantarilla. Al utilizar estiércol bovino como fuente de materia orgánica, se elevó el pH a valores entre 6.10 e 7.13. Según ^{Silva et al. (2013)}, el aumento del pH se puede derivar de procesos que ocurren en los sustratos, como la reducción de la actividad del H+ resultante, la mineralización de las formas orgánicas del nitrógeno, así como la desnitrificación y descarboxilación de los ácidos grasos, entre otros.

La fertilización mineral caracterizó la conductividad eléctrica de los sustratos, con valores superiores al testigo en los tratamientos que combinaron la aplicación de superfosfato simple y cloruro de potasio. Altos valores de conductividad eléctrica pueden señalar la existencia de condiciones desfavorables en el medio para la nutrición de la planta, ya que el exceso de sales en la zona radicular puede perjudicar la germinación, emergencia, desarrollo y productividad de las plantas.

Los indicadores fisiológicos de las posturas de M. oleiferea, 60 d después de la siembra, fueron similares en todos los tratamientos y mostraron valores entre 5.86-9.73 (µmol m^-2 s^-1) de tasa fotosintética líquida (A); 0.02-0.13 (mol m^-2 s^-1) de conductancia estomática (gs) y 1.04-1.76 (µmol CO₂ mmol H₂O^-1) de eficiencia en el uso de agua (E). La temperatura de la hoja varió entre 27.5 y 31.6 (°C).

La caracterización morfológica de la especie M oleifera mostró que en los sustratos elaborados se alcanzó mayor altura de la planta, mayor diámetro del tallo y más cantidad de hojas, aunque algunos de ellos no difirieron significativamente con respecto al sustrato comercial Bioplant (tabla 5). No obstante, el crecimiento radicular, expresado mediante el volumen de la raíces, y el índice de calidad de Dickson, alcanzaron los valores más altos en el tratamiento control.

Tabla 5 Características morfológicas e índice de calidad de posturas de Moringa oleifera, producidas en diferentes sustratos con lodo de alcantarilla y estiércol bovino 

Tratamientos	Altura de la planta, cm	Diámetro del tallo, mm	Número de hojas/planta	Volumen de raíz/planta, cm^3	ICD
3:1:1:0+SS	12.69^a	3.20^b	4.45^b (19.83)	4.45^b	0.22^b
3:0:1:0+SS	12.93^a	3.19^b	4.93^a (24.28)	4.80^b	0.32^b
3:1:0:1+SS	13.92^a	3.71^a	4.80^a (23.30)	4.31^b	0.29^b
3:0:0:1+SS	12.35^a	3.44^b	4.53^b (20.90)	3.30^b	0.26^b
3:1:1:0+KCL	11.86^b	3.32^b	4.25^b (18.05)	3.90^b	0.27^b
3:0:1:0+KCL	-	-	-	-	-
3:1:0:1+KCL	13.95^a	3.73^a	4.63^a (21.14)	5.70^b	0.36^b
3:0:0:1+KCL	13.52^a	5.59^a	4.28^b (18.38)	4.78^b	0.26^b
3:1:1:0+SS+KCL	11.12^b	3.33^b	4.43^b (16.65)	3.90^b	0.25^b
3:0:1:0+SS+KCL	-	-	-	-	-
3:1:0:1+SS+KCL	12.96^a	3.74^a	5.08^a (25.93)	3.60^b	0.26^b
3:0:0:1+SS+KCL	12.26^a	3.59^a	4.25^b (18.13)	3.80^b	0.19^b
Testigo (Bioplant)	10.05^b	3.28^b	3.85^c (14.95)	8.25^a	0.56^a
EE ±	0.71*	0.12**	0.14***	0.61***	0.03***
Significación	P<0.0143	P<0.0077	P<0.0001	P<0.0002	P<0.0001

^abc Medias con diferentes superíndices en la misma columna difieren al test Scott-Knott a 5%

* P<0.05 ** P<0.01 *** P<0.001

-Indica que no ocurrió emergencia

Estos resultados evidencian que la calidad de las posturas producidas depende directamente del desarrollo que alcancen las plántulas, en el que intervienen, necesariamente, la masa seca de distintos órganos (hojas-tallos-raíces). El uso simple de indicadores morfológicos, como la altura de la planta y el diámetro del tallo, sin tener en cuenta su relación (índice H o índice de esbeltez) puede llevar a definir momentos erróneos de utilización de las posturas para esta especie. ^{Sallesses et al. (2015)} afirman que la esbeltez en la producción de postura de especies de Eucalyptus debe ser inferior a dos para que la planta esté equilibrada. Según ^{Luna (2019)}, los valores recomendados de este indicador deben ser altos y dependen de la especie.

^{Paiva y Gomes (2012)} señalaron múltiples características morfológicas para evaluar la calidad de las posturas de especies forestales, y destacaron entre ellas la altura de la planta y su diámetro por su fácil medición. No obstante, como se pudo observar en esta investigación, estos indicadores no siempre se van a relacionar directamente con la mejor calidad de las posturas, ya que se debe tener en cuenta la interdependencia que existe entre el desarrollo radicular y el desarrollo de la parte aérea de la planta, como refieren ^{Close et al. (2010)}.

El índice de calidad de Dickson (ICD) es el indicador más aceptado para evaluar la calidad de las posturas producidas en viveros, ya que expresa el equilibrio de la distribución de la masa y la robustez de las posturas (^{Cobas et al. 2015}). Sin embargo, el número de plantas utilizadas para su cálculo es inferior al que se usa en otros índices, al considerar el peso seco total de la planta, el peso seco de la parte aérea y el peso seco de la raíz. ^{Aguirre et al. (2018)} obtuvieron ICD en M. oleifera superiores a los de esta investigación, cuando estudiaron el efecto del sustrato en la calidad de plántulas de cinco especies forestales. En este resultado pudo influir el tipo de suelo que se utilizó en ambas investigaciones. No obstante, en este trabajo, los valores de ICD para los sustratos elaborados indican que son de calidad media (^{Rueda et al. 2014}).

En este análisis, otro elemento a considerar se relaciona con el efecto que puede provocar el volumen radicular en los atributos morfológicos de las plantas viverizadas. En la tabla 5 se muestra que el sustrato comercial Bioplant no siempre mostró los mayores valores para los indicadores morfológicos estudiados, pero sí dejó ver el mayor volumen radicular y el más alto índice de calidad de las posturas. Este resultado se puede relacionar directamente con los mecanismos de respuesta desarrollados por las plantas ante una variación en la disponibilidad de recursos. En este caso, de nutrientes del sustrato, porque tienden a modificar los patrones de distribución de biomasa (^{Camargo y Rodríguez 2006}).

De acuerdo con ^{Lagoute et al. (2009)}, el suministro de fotoasimilados y diferentes reguladores del crecimiento se interrelacionan con el volumen radicular, ya que la biomasa aérea depende de la biomasa radicular para el anclaje mecánico de la planta al suelo (sustrato), la absorción de agua y nutrientes, y la producción de hormonas.

A partir del análisis realizado se concluye que la utilización del lodo de alcantarilla y el estiércol bovino en sustratos para la producción de posturas de M. oleifera constituye una alternativa oportuna con resultados similares a los que se obtienen con el sustrato comercial Bioplant. Se recomienda realizar estudios de factibilidad económica para valorar su inclusión en la producción comercial de sustratos.

Agradecimientos

Se agradece a la Fundación de Amparo a Investigaciones en el estado de Minas Gerais (FAPEMIG) por el apoyo financiero para la ejecución de esta investigación y por la concepción de la beca de posdoctorado para el primer autor. De igual manera, se expresa gratitud al Laboratorio de Plantas Dañinas del Instituto de Ciencias Agrarias de la Universidad Federal de Minas Gerais por facilitar la ejecución de dicho proyecto.

REFERENCIAS

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Recibido: 20 de Septiembre de 2010; Aprobado: 04 de Abril de 2021

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