Biofertilization response arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) on tomato crop in abiotic stress conditions
M.Sc. Yonaisy Mujica Pérez, I Agustín G. Fuentes Martínez II
IInvestigador Aspirante del departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas.
IIProductor Independiente, Finca Menocal, San Antonio de las Vegas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.
Con la finalidad de evaluar el efecto de la biofertilización con hongos micorrízicos arbusculares en el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L. cultivar Amalia) frente a estrés abiótico, se desarrolló esta investigación en una finca de producción local del municipio de San Antonio de las Vegas durante dos años consecutivos (2010 y 2011). El cultivo del tomate se estableció en un período no óptimo (abril-julio) para su crecimiento y desarrollo. Se utilizó la especie Glomus cubense a partir de la cual se obtuvieron los inoculantes sólidos y líquidos. La inoculación se realizó en la etapa de semillero a razón de 2 gramos.planta-1 (inóculo sólido) y 2 mL.planta-1 (inóculo líquido), con promedio de 40 esporas.planta-1 en ambos casos. Se estudiaron variables de respuesta como: altura de la planta (cm), número de flores, número de frutos y rendimiento (t.ha-1). Se encontró una respuesta positiva del cultivo del tomate para ambas formas de inoculación de HMA. Se obtuvo un rendimiento favorable del cultivo en función de la época establecida, lo que permite comprobar que la utilización de los HMA en formulación sólida y líquida, beneficiando a productores su siembra fuera de época.
Palabras clave: interacción tomate-micorrizas, inoculación, período no óptimo.
ABSTRACT
In order to evaluate biofertilization effect with arbuscular mycorrhizal fungi on tomato crop (Solanum lycopersicum L. cultivar Amalia) against abiotic stress, this research was developed on local farm production for two consecutive years (2010 and 2011). Tomato crop was established in non-optimal season (April-July) for growth and development. Glomus cubense was used which were obtained solid and liquid inoculants. Inoculation was performed on seedling stage at 2 grams.plant-1 (solid inoculum) and 2 mL.plant-1 (liquid inoculum), averaging 40 spores.plant-1 in both cases. Plant height (cm), flower number, fruit number and yield (t.ha-1) were studied as response variables. Factible crop yield was obtained depending season, which allows the AMF use in solid and liquid formulation, benefiting farmers to planting out season.
Key words: interaction tomato- mycorrhizal, inoculantion, non-optimal period.
INTRODUCCIÓN
]]> El tomate (Solanum lycopersicum L.) se considera la hortaliza que más se cultiva en el mundo seguido por el cultivo de la papa. Cada año se producen más de 100 millones de toneladas con un rendimiento promedio de 28 t.ha-1. En Cuba, representa alrededor del 40 % de la superficie y dentro de la producción total de hortalizas ocupa el primer lugar; además del consumo en fresco por la población, gran parte de la producción se destina al procesamiento industrial (1).
MATERIALES Y MÉTODOS
Ubicación geográfica. Los experimentos se desarrollaron en la Finca Menocal ubicada en la localidad de igual nombre en el municipio de San Antonio de las Vegas, provincia Mayabeque a 300 metros sobre el nivel del mar.
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Material vegetal. Se utilizó el tomate (Solanum lycopersicum L. cultivar Amalia) como cultivo modelo con un 96 % de germinación, cuyas semillas fueron obtenidas en el departamento de Genética y Mejoramiento Vegetal del INCA (7) y se desinfectaron con una solución de hipoclorito de sodio al 10 % por 10 minutos (8). Pasado este tiempo se decantó la solución, se lavaron tres veces con agua destilada y fueron sembradas en bandejas cubanas (2,9x2,9x6,5) a razón de dos semillas por alveolo (9). Posteriormente se realizó un raleo y se dejó una sola planta. El cultivo creció bajo condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa, así como fotoperíodo natural por 25 días. El sustrato que se empleó para el semillero estuvo compuesto por una mezcla de suelo, materia orgánica y paja de arroz (2:1:1), cuyas propiedades químicas se muestran en la Tabla I.
Condiciones experimentales: Los experimentos se desarrollaron sobre un suelo Hidromórfico Gley Vértico Carbonatado (10), cuyas propiedades químicas se presentan en la Tabla I (semillero y trasplante).
Inoculantes micorrizógenos
Se estudió la especie de hongo micorrízico arbuscular (HMA) Glomus cubense (Y. Rodr. & Y. Dlapé), identificada por Rodríguez et al. (13), la que se reprodujo en el cepario de micorrizas arbusculares del INCA y fue inoculada por dos vías diferentes: la primera mediante el inoculante sólido EcoMic® (2 g.planta-1) con un promedio de 20 esporas.gramo-1 y la segunda con el inoculante líquido LicoMic® (2 mL por planta) con 20 esporas como promedio.mL-1. El inoculante sólido se aplicó con la tecnología de recubrimiento de las semillas (14), mientras que el líquido se adicionó planta a planta.
En ambos casos la inoculación se realizó durante la etapa de semillero a los siete días después de la germinación (ddg) del cultivo.
Descripción de los tratamientos y evaluaciones
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Los experimentos se ejecutaron durante dos años consecutivos (2010-2011) durante los meses de abril-julio, en condiciones no óptimas para el cultivo del tomate y con baja disponibilidad de insumos. Durante la etapa de investigación se registraron los valores promedio de temperatura, humedad relativa y precipitaciones en la Estación Meteorológica de San Antonio de las Vegas.
Se aplicó fertilizante mineral (NPK de la fórmula completa 9-13-17) en un 50 % según la dosis requerida para el cultivo y se fraccionó en dos momentos: en el trasplante y un mes posterior al mismo. Las atenciones culturales fueron realizadas manualmente por los obreros de la finca y el riego se correspondió con el agua de lluvia del período.
Se siguió un diseño completamente aleatorizado con tres tratamientos: un testigo sin inocular, otro inoculado con el biofertilizante EcoMic® y por último el inóculo con LicoMic®. El marco de plantación fue de 1,40 m x 0,25 m, donde cada tratamiento constó de siete surcos con 60 plantas cada uno, para un total de 21 surcos evaluados. Para las determinaciones se evaluaron 15 plantas por tratamiento en dos momentos importantes para el cultivo: inicios de la floración y cosecha del cultivo (se eliminaron dos surcos de cada tratamiento como área de borde).
Las variables evaluadas fueron:
Parámetros fúngicos (floración): Para la estimación de los indicadores fúngicos las raicillas fueron secadas a 70oC y teñidas (15). Se determinó la frecuencia de colonización micorrízica por el método de los interceptos (16) y la intensidad de la colonización (17).
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Índices del crecimiento de las plantas (floración): Se determinó la altura de la planta y el número de flores. Para la determinación de la masa seca de las raíces y foliares las muestras permanecieron en la estufa a 70oC hasta obtener peso constante.
Rendimiento agrícola y componentes: Se determinó el número de frutos por planta y el rendimiento del cultivo (t.ha-1) al finalizar los experimentos, tomando cuatro cosechas del cultivo.
Análisis Estadístico
Los datos fueron analizados mediante el software STATGRAPHICS Centurion para Windows. Todos los caracteres cumplían los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza por lo cual se procedió a efectuar un análisis de varianza según modelo de clasificación simple al dato original.
Para la discriminación de medias se utilizó el procedimiento de Duncan con una significación de un 5 % en los casos en que el ANOVA resultó significativo.
]]> RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados describen el comportamiento de las variables analizadas durante el primer año experimental (2010) dado que al año siguiente las variables mantuvieron una respuesta similar.
El comportamiento de los indicadores fúngicos, frecuencia e intensidad de la colonización micorrízica se describe en la Figura 1 donde se observó una respuesta favorable en los tratamientos inoculados en relación con el control sin inocular. En cuanto a la frecuencia de colonización, para ambas vías de inoculación (sólido y líquido) se obtuvieron valores promedios que oscilaron entre 40-47 %, los que fueron significativamente superiores al testigo no inoculado (2-9 %).
En cuanto a la intensidad de la colonización micorrízica, indicador que expresa la cantidad porcentual de estructuras fúngicas en el interior de la raíz, se obtuvo que los tratamientos inoculados con EcoMic® y LicoMic® superaron al tratamiento testigo con valores de 1,45 y 1,72 % respectivamente.
Los valores de frecuencia e intensidad de la colonización micorrízica obtenidos en el tratamiento testigo pueden estar relacionados con la presencia de propágulos nativos de HMA en el suelo. Se conoce que la distribución de las poblaciones nativas de HMA depende de la diversidad de plantas, de los factores climáticos y de las propias interacciones que se establecen entre las diferentes especies de hongos que coexisten en el ecosistema, lo que determina, para algunas especies más que otras, su capacidad de establecer la simbiosis con los cultivos (18).
Las experiencias cubanas obtenidas para el manejo de los HMA en condiciones de producción señalan que existen algunas cepas de HMA que benefician en mayor grado a un determinado hospedante en comparación con otro además de una cierta especificidad en función del tipo de suelo (19). En el caso particular de la especie Glomus cubense los resultados demuestran que a pesar de ser la más recomendada para suelos Ferralíticos Rojos, bajo nuestras condiciones experimentales, demostró tener un buen comportamiento.
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Los valores obtenidos para la frecuencia e intensidad de la colonización micorrízica coinciden con los que se reportan para el cultivo del maíz cuando se inoculó con la especie Glomus mosseae a los 30 días después de la siembra (20).
Asimismo estos valores superan a los reportados para el cultivo del tomate bajo condiciones de déficit hídrico, donde la frecuencia e intensidad de la colonización fue de 0,32 y 0,77 % respectivamente (21).
Al realizar un estudio integral de los indicadores de funcionamiento micorrízico (frecuencia e intensidad de la colonización) podemos afirmar que a pesar de haberse encontrado una frecuencia de colonización alta (40-47 %), la intensidad fue baja (1,45-1,72 %), lo que demuestra que el cultivo del tomate se encontraba en una etapa activa de crecimiento y desarrollo y por lo tanto el establecimiento de simbiosis micorrízica se encuentra en su fase inicial.
En la Figura 2 se muestra la influencia de la inoculación de los HMA sobre los indicadores del desarrollo vegetativo del cultivo del tomate (altura, número de flores y masa seca aérea). En los tres casos se pudo comprobar que los tratamientos inoculados superaron al testigo y ambas formas de inoculación del simbionte (sólida y líquida) no difirieron entre sí.
La floración en los tratamientos inoculados se adelantó cinco días en relación con el tratamiento testigo, efecto que pudo estar relacionado a la época de siembra, específicamente a la influencia de las variables climáticas. El establecimiento del cultivo en el momento óptimo resulta de vital importancia para su ciclo vegetativo y sobre todo para el tiempo que transcurre entre una fenofase y otra (22).
La influencia de la inoculación de HMA sobre indicadores del desarrollo vegetativo de las plantas ha sido ampliamente demostrada en la explotación de pastos (23), en diferentes genotipos de fresas (24) y en la producción de cítricos bajo condiciones de estrés abiótico (25), debido a que durante el establecimiento de la simbiosis se producen modificaciones en la planta, tanto fisiológicas como bioquímicas, incluyendo la síntesis de compuestos que estimulan el crecimiento de las hifas del hongo en el suelo, lo que incrementa la superficie de absorción así como la traslocación de nutrientes y agua del hongo a la planta y por lo tanto se incrementa la biomasa aérea (26). ]]>
El efecto de la inoculación sobre el rendimiento del cultivo (t.ha-1) y el número de frutos por planta durante el ciclo experimental se describe en la Figura 3. Se pudo apreciar que en ambos indicadores la tendencia fue similar en los tratamientos inoculados en relación con el testigo no inoculado. Resulta importante destacar que si bien los valores alcanzados en el rendimiento del cultivo fueron bajos para esta variedad, se obtuvo que en los tratamientos inoculados los resultados fueron superiores comparados con el testigo. Se conoce que la variedad de tomate Amalia tiene un rendimiento potencial de 40,9 t.ha-1 en la época de invierno, valor que disminuye considerablemente en el período de primavera-verano a unas 29 t.ha-1 (7), y este supera al encontrado en este estudio.
Aunque el cultivo del tomate se desarrolla en diversas latitudes, tipos de suelo, temperaturas y métodos de cultivo, a escala de producción esta hortaliza presenta limitaciones en las regiones tropicales, sobre todo en los meses de primavera-verano, cuando prevalecen las altas temperaturas y radiación solar. En la Figura 4 se describe la tendencia de la temperatura promedio (ºC) y la humedad relativa (%) durante el ciclo del experimento.
Se observó que la temperatura se mantuvo prácticamente constante durante los meses evaluados y alcanzó valores de 34oC, los que se consideran altos para las exigencias del cultivo. Se conoce que en el cultivo del tomate la temperatura determina la velocidad de las reacciones químicas a través de la producción de hormonas y cuando ascienden a valores muy cerca de los 40oC se reduce el crecimiento vegetativo, el rendimiento del cultivo así como la calidad de los frutos (27).
Para la humedad relativa se observó un descenso en el mes de mayo que se incrementó al mes siguiente hasta valores de un 80 %. La incidencia de esta variable climática sobre el cultivo del tomate está bien marcada dada por el alto grado de sensibilidad del cultivo. Cuando la HR es superior a un 80 % se favorece el desarrollo de enfermedades aéreas, el agrietamiento de los frutos y se dificulta la fecundación (27).
Con los resultados se pudo comprobar la efectividad de ambas formas de inoculación (sólida y líquida) en el cultivo del tomate, además de la factibilidad de la inoculación con hongos micorrízicos arbusculares en la tolerancia del cultivo ante estrés abiótico.
]]> AGRADECIMIENTOS
REFERENCIAS
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Recibido: 8 de noviembre de 2011
Aceptado: 9 de julio de 2012
M.Sc. Yonaisy Mujica Pérez, Investigador Aspirante del departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas. Email: ymujica@inca.edu.cu
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