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Introducción
En la actualidad, la biotecnología se ha convertido en una verdadera alternativa para la obtención de alimentos para el consumo humano, por la posibilidad de obtener grandes cantidades en pequeñas áreas mediante técnicas sencillas, a bajo costo, en cortos periodos de tiempo y empleando residuos agroindustriales como sustrato para su cultivo, la producción de setas comestibles, es ejemplo evidente de cómo la biotecnología es una alternativa real para la obtención de alimentos. 1,2
El aprovechamiento de los residuos agroindustriales lignocelulósicos 2,3,4 como la pulpa de café y otros con el empleo de los hongos basidiomicetos de pudrición blanca se ha consolidado como una alternativa viable para la producción de setas comestibles -medicinales (alimentos funcionales) de consumo humano capaces de satisfacer, en gran medida, las necesidades proteicas y nutricionales de la población en los países subdesarrollados. 5,6 Por otra parte, estos hongos desempeñan un papel muy importante en la ecología del ciclo de carbono, ya que por su papel saprofìtico, reducen la acumulación de residuos orgánicos en la naturaleza. 3,7
Por la importancia de su contribución al suministro de alimentos, al control de la contaminación ambiental, la calidad de la salud y la economía social, esta bioconversión de residuos por medio de hongos comestibles y medicinales ha sido acertadamente denominada como la “revolución no-verde”. 8 Es una muestra del papel de la micología a la biotecnología agropecuaria.
El residuo que se genera en el proceso de bioconversión, que tiene lugar después de cosechadas las setas, el sustrato remanente (SRS) representa el 40-50%, el cual al reciclarlo puede constituirse en complementos de la dieta animal 9 y fertilizante o abono orgánico para la agricultura.10,11 En la mayoría de los casos, sin embargo, su aprovechamiento ha sido desestimado y no recibe ninguna utilidad posterior, por esta razón, se buscan nuevas y mejores alternativas de aprovechamiento que hagan atractivo su re-uso, recuperación o reciclaje, y en particular como fertilizante orgánico12. Precisamente el sustrato degradado, generado durante el cultivo de las setas comestibles, por su composición química, hace atractivo su empleo como abono orgánico. 10,12,13,14,15,16
Los frutales desempeñan un papel importante en la dieta humana, entre estos se destaca la papaya (Carica papaya Lin.), que permite obtener altas producciones en un corto período de tiempo, 17 jugando un rol importante en regiones tropicales y subtropicales y constituye un frutal de gran importancia, tanto para el mercado interno como para la exportación.
En Cuba, los frutales son cultivos económicamente importantes, dentro de estos la papaya constituye una de las especies con gran perspectiva a nivel nacional y mundial debido al alto contenido de proteínas, vitaminas y minerales en su fruto; el favorable efecto que tiene en la digestión y asimilación de los alimentos, los usos alternos al consumo fresco, así como en la clarificación de cervezas y para ablandar carnes 18 además, por la posibilidad de su procesamiento industrial para la elaboración de compotas, ensaladas, mermeladas, repostería, etc.17 También, la extracción de la papaína de los frutos verdes y del tallo es de gran utilidad en la industria de cosméticos y medicina. 19.
Las producciones agroecológicas en el cultivo de la papaya están limitadas a nivel comercial por la carencia de tecnologías que contengan solo el uso de fertilización biológica, por lo que es importante contar con insumos derivados de la biotecnología, para poner a disposición de productores, tanto los medios biológicos como los biofertilizantes a partir de microorganismos. 20 Por otra parte, no menos importantes son las fuentes de materia orgánica, producida a través de la lombriz (humus), ya que de forma natural convierte un sustrato en producto.18
Según el Ministerio de la Agricultura 19 las variedades comerciales de papaya que se utilizan en Cuba son: Maradol Roja, NIKA III y Criolla, se estudian otras variedades introducidas tales como Tainung No.1, Tainung No.2, Tainung No.3, Know You y el híbrido Red Lady.
Maradol Roja es una variedad criolla obtenida a partir de germoplasma colectado en la región central y oriental de Cuba, constituye la principal variedad comercial cubana 19) y una de las tres variedades de papaya mas comercializadas en el mundo, ha alcanzado gran difusión en México,20 se extiende por muchos países tropicales por tener atributos como: maduracion temprana, muy productiva y de excelente sabor, árbol de tamaño mediano donde predominan las flores hermafroditas. 17
En el Centro de Estudios de Biotecnología Industrial (CEBI) está implementada la tecnología de producción de las setas comestibles Pleurotus sp, utilizando la pulpa de café. Esta tecnología es capaz de generar, como consecuencia de la fermentación sólida, además de las setas, una buena cantidad de sustrato remanente (SRS). Este sustrato ya ha sido valorado como abono orgánico en diferentes cultivos. 7 El objetivo de este trabajo fue realizar una evaluación del empleo del sustrato remanente, obtenido del cultivo de Pleurotus sp., como abono orgánico para la producción de plántulas de papaya variedad Maradol Roja.
Materiales y métodos
Las investigaciones se realizaron en la planta de investigación-producción de setas comestibles del Centro de Estudios de Biotecnología Industrial (CEBI) de la Universidad de Oriente y en el área de cultivos semiprotegidos de la Biofábrica Santiago de Cuba, perteneciente a la Empresa Productora y Comercializadora de Semillas. El período en que se realizó el experimento fue de octubre 2019 hasta enero del 2020. Las variables climatológicas correspondientes a este periodo y teniendo en cuenta la ubicación del área, fueron suministradas por el Centro Provincial de Meteorología de Santiago de Cuba.
Sustrato remanente de setas Pleurotus sp (SRS) y humus.
El sustrato remanente (conocido por SMS-spent mushroom substrate, por sus siglas en Inglés) utilizado proviene del cultivo del Pleurotus sp sobre pulpa de café variedad Robusta, procede de un ciclo productivo realizado en Julio del 2019. La cepa empleada fue CCEBI 3024. Se inocularon 42 bolsas de 2kg de pula de café al 75% de humedad.
El SRS producido se seca al sol tres días, se muele y se tamiza, seleccionando el tamaño de partícula entre 2-0,42mm. El humus de lombriz, procede del Centro Provincial de Lombricultura de Santiago de Cuba. Para analizar la efectividad y calidad del SRS y el humus, que se utilizaron como abonos orgánicos en el cultivo de papaya Maradol Roja, se procedió a realizar la caracterización de los mismos en los laboratorios de análisis químico del CEBI y de la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar. Se determinan los parámetros: pH, cenizas, materia orgánica, nitrógeno total, fósforo, potasio.22Los resultados se reportan en % base seca, y son promedio de tres determinaciones. Para el cálculo de la relación carbono nitrógeno (C/N) se emplea la expresión %C=0,58*(%materia orgánica),23y % de nitrógeno total, por el método de Kjeldahl. 22
Cultivo de la papaya variedad Maradol Roja.
Se utilizaron semillas de papaya (fruta bomba) de la variedad Maradol Roja certificadas con un 97% de germinación. Se evaluaron 9 muestras por cultivo dejando las plantas de las cabeceras por el efecto de borde, se realizaron tres repeticiones de cada uno de los ensayos. En este caso la unidad experimental lo constituyó bandejas blancas, rígidas, de poliespuma de procedencia cubana de 70 alvéolos, en la cual se añaden 70g de SRS por hueco para la siembra, humus y la mezcla de ambos. Se emplearon en el experimento los diferentes sustratos, SRS (T1), Humus (T2) y la mezcla de SRS 60% y Humus 40% (T3). Con los sustratos secos se procede según lo establecido en el Instructivo Técnico del cultivo de la Fruta Bomba.19
Para la evaluación de los resultados se analizan los parámetros morfológicos: longitud del tallo, medido a partir de la superficie del suelo hasta la yema apical del tallo; largo, ancho y cantidad de las hojas; largo y cantidad de las raíces, esta se midió a partir del cuello de la raíz. Todas las longitudes en cm.
Para el análisis estadístico de los resultados se aplicó la prueba de la U de Mann-Whitney (también llamada de Mann-Whitney-Wilcoxon). Esta es una prueba no paramétrica aplicada a dos muestras independientes.
Resultados y discusión
El sustrato remanente(SRS) empleado como sustrato en el cultivo de la papaya Maradol Roja corresponde a un lote productivos de setas Pleurotus, obtenido en el CEBI, con una eficiencia biológica de 88%, para su uso como abono. 12
Caracterización química de los sustratos
La caracterización química de los sustratos (abonos orgánicos) empleados (tabla 1) muestra que él porciento de nitrógeno total del SRS duplica el del humus de lombriz y que el potasio también se encuentra en valores superiores.
Tabla 1 Caracterización química del sustrato remanente de setas y del humus de lombriz (% en base seca)
La relación carbono nitrógeno (C/N) y el pH en los compuestos orgánicos, son los que determinan cuando una materia orgánica está en condiciones óptimas para ser utilizada como fertilizante de las plantas, ya que tienen acción marcada sobre el crecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivos.
El SRS presentan una relación C/N, que puede considerarse un fertilizante orgánico de elevada calidad 7,12, cuando los materiales residuales presentan la relación C/N en el rango de 10 a 12 y pH cercano a la neutralidad (6 a 8). Por otra parte, el alto porcentaje de materia orgánica, 75% y el contenido de nitrógeno 3.39%, 7 se considera ya descompuesto, estabilizado y apto para ser utilizado como fertilizante orgánico. Con respecto a la presencia de minerales, se encuentran calcio, sodio, manganeso, hierro, magnesio, zinc y en trazas cobre, níquel y cobalto. 12
Es necesario tener en cuenta que la presencia de nitrógeno, también está asociada a las enzimas ligninolítico presentes en el SRS. La evaluación cuantitativa de la actividad enzimática ligninolítica del SRS de Pleurotus sp. fue estudiada anteriormente y se observó en todo momento mayor actividad de enzima lacasa que manganeso y versátil peroxidasa. (11,10
Se destaca la importancia de la presencia de estos nutrientes en la materia orgánica, 24 se plantea que el nitrógeno es el componente de las proteínas y de compuestos orgánicos que favorecen el crecimiento en los vegetales. El fósforo, es la parte elemental de compuestos proteicos de alta valencia e influye en la formación de las semillas y raíces, además de ser el regulador principal de todos los ciclos vitales de la planta y el potasio interviene en la síntesis de proteínas y del hidrato de carbono, le da firmeza a los tejidos y calidad a los frutos.
El SRS y el humus presentan un contenido de materia orgánica de: 75,10% y 70,90% respectivamente (tabla 1), los cuales se encuentran en el rango o supera el contenido en otros materiales orgánicos de uso tradicional en la agricultura 18 cuestión que sugiere considerar la aplicación del SRS como sustrato, por presentar un efecto benéfico sobre las plantas y el suelo, por su aporte en el contenido de materia orgánica, que es considerada como indicador excelente para medir la sostenibilidad de los agroecosistemas; de ella depende en gran medida, una buena estabilidad hídrica de los agregados y por tanto una construcción adecuada del sistema de suelo. 25
Cultivo de la papaya Maradol Roja
La papaya es un cultivo altamente demandante de nutrientes, sin embargo, las posibilidades de alcanzar rendimientos aceptables, sin la utilización de insumos químicos constituye una polémica para los científicos en la actualidad, 11,20,25 de aquí la importancia del estudio de la aplicación de estos sustratos al cultivo de la papaya Maradol Roja.
Los valores de las variables climáticas durante la etapa en que se desarrollaron los experimentos fueron adecuadas (temperatura fresca, 26-30°C), para la temperatura acorde a lo que plantean algunos autores 17 y por otra parte, para el cultivo de la papaya se aconsejan, según los Instructivos del MINAG. El rango óptimo de temperatura para que la papaya tenga un buen desarrollo es de 24-26ºC, con mínimas medias anuales superiores a 18ºC. Por debajo de esta temperatura, las plantas retardan su crecimiento y reducen la capacidad de floración y fructificación. Sin embargo, para la humedad relativa, resultó también adecuada (60-55 %).
Teniendo en cuenta lo planteado en el instructivo, 19 en la investigación se utilizaron semillas certificadas. A los 11 días comenzó la germinación en las réplicas donde se utilizó la mezcla de los sustratos (T3); para el humus (T2), las primeras hojas aparecieron a los 15 días y el SRS (T1) a los 18 días de la siembra. Para los tres tratamientos disminuyó en 9 días el tiempo de germinación, con respecto a lo establecido en el instructivo técnico.
Se aplicaron dos riegos diarios en horas tempranas de la mañana y al final de la tarde, para evitar pérdidas excesivas de agua por transpiración y mantener el contenido de humedad adecuado para el desarrollo de las plantas.
Los resultados obtenidos de los parámetros morfológicos estudiados para los tres tratamientos y sus análisis estadísticos se presentan en tabla 2. Se logró un 97% de supervivencia de las posturas de papaya sembradas.
Tabla 2 Parámetros morfológicos del cultivo de la papaya Maradol Roja bajo los tratamientos estudiados
Al realizar el análisis sobre la influencia que ejerce la mezcla de los sustratos empleados sobre la longitud del tallo, se aprecia que esta presenta mejor respuesta en cuanto a este parámetro, llegando alcanzar 13,6 cm, siendo este valor superior al obtenido por los sustratos solos. Al realizar el análisis estadístico, muestra que hay diferencias significativas entre los tres tratamientos (tabla 2).
Este resultado es importante, ya que hay que tener en cuenta, que el tallo se encarga de transportar el agua y las sales minerales a las distintas partes de la planta, así como también de transportar compuestos orgánicos producto del proceso de la fotosíntesis hacia la raíz, hojas, flores o frutos.
Los valores obtenidos en el ancho de las hojas también indican que los mejores resultados son los de la mezcla de sustratos.
La raíz es el órgano especializado en absorber el agua y los minerales (savia bruta) del suelo, principalmente a través de los pelos absorbentes, ella conduce hasta el tallo a través de su xilema, el agua y los minerales absorbidos del suelo; además, recibe del tallo compuestos orgánicos (savia elaborada) provenientes de los lugares fotosintéticos. Estos alimentos son transportados por el floema a todas las células de la raíz para su nutrición. 17
En la tabla 2, los valores obtenidos en el largo de las raíces indican que los mejores resultados se presentan en la mezcla de sustratos, luego el humus, y el menor el SRS. El análisis estadístico refleja que existen diferencias significativas entre los tres tratamientos. El mismo comportamiento se presenta en el número de raíces. En la figura 1 se puede observar el mayor desarrollo radicular en la mezcla de sustrato, esencial para la calidad de la planta. Estos resultados son muy alentadores, pues es un nuevo sustrato alternativo para este cultivo.
Conclusiones
En el cultivo de la papaya Maradol Roja, los mejores resultados por la aplicación del sustrato remanente de setas Pleurotus (SRS) se alcanzan con la mezcla de 40% de humus y 60% de SRS.
La utilización del sustrato remanente de setas Pleurotus como abono orgánico, es una alternativa más para contribuir a la preservación del medio ambiente y al desarrollo de una agricultura orgánica.
