Cultivos Tropicales Vol. 43, No. 3, julio-septiembre, 2022, ISSN: 1819-4087
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Artículo original

Aplicación de compost y biofertilización con hongos micorrizógenos arbusculares en vivero decuatomate (Solanum glauscescens Zucc)

 

iDGabriel López-Salvador1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

iDFortunato Jiménez-Cruz1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

iDAntonio Gómez-Salazar1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

iDPedro J. González-Cañizares2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700*✉:pgonzalez@inca.edu.cu

iDEduardo Jerez-Mompié2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700

iDNicolás Medina-Basso2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700


1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700

 

*Autor para correspondencia: pgonzalez@inca.edu.cu

RESUMEN

El cuatomate (Solanum glauscescens Zucc) constituye un cultivo importante para la Mixteca Poblana, y disponer de tecnologías para aumentar su productividad es una prioridad para los productores de la región. Se realizó un experimento para evaluar el efecto de la adición de compost y la biofertilización con hongos micorrizógenosarbusculares (HMA), en cuatomate durante la etapa de vivero. Se estudiaron 12 tratamientos, resultantes de la combinación de cuatro sustratos elaborados mediante diferentes relaciones suelo:compost, y la inoculación con las cepas de HMA Glomus cubense, Rhizoglomus irregularey un testigo sin inocular, en un diseño completamente aleatorizado, con arreglo factorial y diez repeticiones, y se evaluaron indicadores del funcionamiento micorrízico y el crecimiento de las plantas. No se encontró interacción entre las relaciones suelo: compost y la biofertilización con HMA para las variables micorrízicas ni del crecimiento. Tampoco se observó respuesta a la inoculación con HMA en el crecimiento de las plantas. La mayor altura, diámetro del tallo y número de hojas se alcanzaron con las relaciones suelo: compost 0,50:0,50 y 0,25:0,75 v:v. Se encontraron ecuaciones de regresión de segundo orden con altos valores de R2, entre los contenidos de N-NO3, P asimilable y K intercambiable de los sustratos y la altura y el número de hoja de las plantas. Se concluye que la mezcla de suelo y compost en relación 0,50:0,50, resulta un sustrato adecuado para el cultivo de cuatomate, durante la etapa de vivero. Se recomienda profundizar en los estudios sobre la micorrización del cultivo de cuatomate.

Palabras clave: 
abono orgánico, crecimiento, nutrientes

Received: 15/3/2021; Accepted: 14/9/2021

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

 

El cuatomate (Solanum glauscescens Zucc) es una planta silvestre de tallo semileñoso y hábito de crecimiento trepador, perteneciente a la familia Solanaceae, que habita en los bosques caducifolios de la región de la Mixteca Baja Poblana, México. Esta especie constituye un recurso fitogenético muy valioso, íntimamente ligado a la cultura y al conocimiento de los campesinos.

Sus frutos son muy apetecidos por los pobladores de la región, que lo utilizan para la elaboración de diferentes platos culinarios y la comercialización, la cual se extiende rápidamente, a partir de un mercado potencial incipiente entre la población mexicana residente en los EEUU (11. Hernández-Rojas CJ, Sandoval-Castro E, Gutiérrez-Rangel N, Pineda-Pineda J, Sánchez-Vélez A, Espinoza-Hernández V, et al. Concentración de la solución nutritiva y rendimiento de “cuatomate” (Solanum glaucescens Zucc,). Revista mexicana de ciencias agrícolas. 2018;9(1):123-36. doi:10.29312/remexca.v9i1.853 ).

Ello ha estimulado su domesticación con el propósito de incrementar los niveles de producción (22. Gómez Salazar, Antonio, Vidal Corona AM, López Salvador G, De la Cruz Meléndez R, Ortiz Sarabia GF. La propagación del cuatomate Solanum glaucescens Zucc [Internet]. 1st ed. Altres Costa-Amic Editores; 2019 [cited 13/07/2022]. 64 p. Available from: https://isbnmexico.indautor.cerlalc.org/catalogo.php?mode=detalle&nt=285315 ); sin embargo, la carencia de una tecnología integral para el manejo agronómico del cuatomate, limita sus potencialidades para alcanzar rendimientos que satisfagan la creciente demanda para el consumo y la comercialización.

Como parte de la tecnología integral para el cultivo del cuatomate, la producción de posturas en viveros puede resultar aconsejable, ya que garantiza la obtención de plantas vigorosas para el trasplante, y en consecuencia, una población deseada en la futura plantación; pero para lograr el éxito en esta fase, resulta imprescindible la selección de un lecho adecuado para la germinación de las semillas y el crecimiento de las plantas en sus primeros estadios.

Se conoce que la elaboración de sustratos a partir de la mezcla de suelo y abonos orgánicos acelera el crecimiento de las plantas en el vivero, tanto por el aporte de nutrientes y microrganismos benéficos, como por la mejora de sus propiedades físicas (33. Priadi D, Mulyaningsih ES. Effects of Compost Type and Rootstock Length on Fruit and Vegetable Seedlings Growth in the Nursery. Biosaintifika: Journal of Biology & Biology Education. 2016;8(3):301-7. doi:10.15294/biosaintifika.v8i3.7292 ,44. Ariyanti M, Rosniawaty S, Dewi IR, Fernando A. The Growth Response of Oil Palm Seedling at Main Nursery Against Watering at Different Volume and Frequency and Against Provision of Compost. International Journal of Sciences: Basic and Applied Research (IJSBAR). 2018;37(3):226-33.), aunque la relación adecuada de ambos componentes depende de las propiedades del suelo, la naturaleza del abono orgánico y las exigencias del cultivo (55. Asif M, Saqib H, Ahmad I, Rashid M, Farooq T, Asif M, et al. Effect of Compost Application on the Growth of Acacia nilotica. Cercetari Agronomice in Moldova. 2019;52:66-73. doi:10.2478/cerce-2019-0007 ,66. Shah R, Abid M, Qayyum MF. Effects of Composted and Vermicomposted Sugarcane Industry Wastes and Farm Manure on Tomato Quality and Yield. Mehran University Research Journal of Engineering and Technology. 2020;39(2):380-9. doi:10.22581/muet1982.2002.14 ).

Por otra parte, la biofertilización con microrganismos benéficos, entre ellos los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA), también produce resultados positivos en el crecimiento y el incremento del vigor de las plantas cultivadas en fase de vivero, por su papel en la mejora de la absorción de los nutrientes y el agua del sustrato, así como en la protección contra agentes patógenos (77. Jiménez-Moreno MJ, Moreno-Márquez M del C, Moreno-Alías I, Rapoport H, Fernández-Escobar R. Interaction between mycorrhization with Glomus intraradices and phosphorus in nursery olive plants. Scientia Horticulturae. 2018;233:249-55. doi:10.1016/j.scienta.2018.01.057 ,88. Tadeu H, Carneiro MA, Miranda M, Alho L, Neto P, Viana Á. Influence of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Phosphorus Doses in the Production of Parkia nitida (Miquel) in Seedling Nursery in the South of Amazonas. Journal of Experimental Agriculture International. 2018;28:1-10. doi:10.9734/JEAI/2018/44675 ).

Sin embargo, existen muy pocos estudios agronómicos sobre el cultivo del cuatomate (11. Hernández-Rojas CJ, Sandoval-Castro E, Gutiérrez-Rangel N, Pineda-Pineda J, Sánchez-Vélez A, Espinoza-Hernández V, et al. Concentración de la solución nutritiva y rendimiento de “cuatomate” (Solanum glaucescens Zucc,). Revista mexicana de ciencias agrícolas. 2018;9(1):123-36. doi:10.29312/remexca.v9i1.853 ), y no hay reportes en la literatura relacionados con la micorrización de esta especie.

A partir de tales antecedentes, así como la necesidad de disponer de prácticas agronómicas efectivas para el incremento de la producción de cuatomate en la Mixteca Poblana, se realizó este trabajo, con el objetivo de determinar la relación suelo-abono orgánico más adecuada y el efecto de la inoculación con hongos micorrizógenos arbusculares en el crecimiento de esta especie durante la etapa de vivero.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

El experimento se realizó en el vivero del Instituto Tecnológico de Tecomatlán ubicado en los 17o 53´N y 98o 21´ W, a 950 ms.n.m., en el municipio de Tecomatlán, Puebla, México. La Tabla 1 muestra el comportamiento de algunas variables meteorológicas durante el período en que se condujo el experimento.

Tabla 1.  Valores promedio de temperaturas máxima, mínima y media, humedad relativa y precipitaciones, prevalecientes durante la etapa de vivero de cuatomate inoculado con HMA y sin inocular, sembrado en diferentes combinaciones de suelo: compost
Períodos de ejecución del experimento Temperaturas (°C) Humedad Relativa (%) Precipitaciones (mm)
Máxima Mínima Media
5 de agosto-14 de septiembre 2019 34 19 26,5 68,0 6
2 de octubre- 15 de noviembre de 2020 32 14 23,0 64,5 1

Datos tomados en el Instituto Tecnológico de Tecomatlán

Se estudiaron 12 tratamientos, resultantes de la combinación de cuatro sustratos (mezclas de suelo: compost, en relaciones 1:0; 0,75:0,25; 0,50:0,50 y 0,25:0,75, v:v) y la inoculación con las cepas de HMA Glomus cubense, Rhizoglomus irregulare y un testigo sin inocular, en un diseño completamente aleatorizado, con arreglo factorial 4x3 y diez repeticiones. El experimento se realizó del 5 de agosto al 14 de septiembre de 2019 y del 2 de octubre al 15 de noviembre de 2020.

Para la elaboración de los sustratos se tomaron 20 cm de la capa superficial de un suelo Regosol Eutrico (99. FAO. World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Update. 2015;106:203.) y compost elaborado a partir de estiércol de cabra (80 %) y residuos de cosechas (20 %), ambos procedentes del Instituto Tecnológico de Tecomatlán. Las características químicas y el contenido de humedad del compost se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2.  Características químicas (datos expresados en base seca) y contenido de humedad del compost utilizado en la elaboración de los sustratos para el cultivo de cuatomate durante la etapa de vivero
Períodos MO N Relación P Ca Mg Na K pH Humedad
(g kg-1) (g kg-1) C: N (g kg-1) (g kg-1) (g kg-1) (g kg-1) (g kg-1) (%)
Agosto-septiembre 2019 520,8 18,7 16,5 5,1 40,3 5,2 2,5 11,3 8,0 36,1
IC (α = 0,05) ±8,7 ±0,4 ±1,5 ±0,1 ±0,5 ±0,1 ±0,1 ±0,2 ±0,2 ±0,9
Octubre-noviembre 2020 532,7 20,5 18,7 4,1 38,4 5,6 3,2 12,2 8,1 34,9
IC (α = 0,05) ±9,8 ±0,7 ±1,9 ±0,2 ±0,7 ±0,2 ±0,1 ±0,4 ±0,2 ±1,2

MO: materia orgánica. Promedios de cinco muestras tomadas en cada período, al momento de la elaboración de los sustratos. IC: intervalo de confianza

Para la caracterización del compost se utilizaron los siguientes métodos analíticos, establecidos en los laboratorios de Fertilab (1010. Fertilab. Laboratorio mexicano de análisis agrícolas,Diagnóstico de fertilidad del suelo,Guanajuato, México,2018 [Internet]. https://www.fertilab.com.mx. 2018 [cited 31/05/2022]. Available from: https://www.fertilab.com.mx).

  • Humedad: gravimetría.

  • Materia orgánica: Walkley y Black.

  • Nitrógeno: Kjeldahl.

  • pH: potenciometría, relación compost-agua 1:5.

  • Incineración de la muestra en la mufla durante 2 horas y determinación de P por colorimetría, Ca y Mg por espectrometría de absorción atómica, y K y Na por fotometría de llama.

A los diez días después de la elaboración de los sustratos, estos se depositaron en vasos de 8,5y 5,5cm de diámetro superior e inferior y 10 cm de altura, con capacidad de 385cm3, a los que previamente se les abrieron seis orificios pequeños en el fondo para facilitar el drenaje y se llenaron hasta la superficie.

Antes del llenado de los vasos, en cada período se tomaron cinco muestras de los sustratos y se determinaron los contenidos de materia orgánica, N-NO3, P asimilable, Ca, Mg, K y Na intercambiables y pH-H2O, según las técnicas analíticas utilizadas en los laboratorios de Fertilab (1010. Fertilab. Laboratorio mexicano de análisis agrícolas,Diagnóstico de fertilidad del suelo,Guanajuato, México,2018 [Internet]. https://www.fertilab.com.mx. 2018 [cited 31/05/2022]. Available from: https://www.fertilab.com.mx).

Para la aplicación de los HMA se utilizaron sendos inoculantes sólidos que contenían las cepas INCAM-4 de la especie Glomus cubense (DAOM 241198) (1111. Yakelín R, Dalpé Y, Séguin S, Suárez K, Felix F, Espinosa R. Glomus cubense sp. nov., an arbuscular mycorrhizal fungus from Cuba. Mycotaxon -Ithaca Ny-. 2011;118:93-4666. doi:10.5248/118.337 ) e INCAM-11 de la especie Rhizoglomus irregulare (DAOM 711363) (1212. Sieverding E, Silva G, Berndt R, Oehl F. Rhizoglomus, a new genus of the Glomeraceae. Mycotaxon -Ithaca Ny-. 2014;129(2):373-86. doi:10.5248/129.373 ), con una concentración de 30 esporas g-1 y abundantes fragmentos de raicillas de la planta hospedera (Brachiaria decumbens). Ambos inóculos certificados, procedían de la colección del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de Cuba.

En el centro superior de cada vaso se abrió un orificio a una profundidad de 1 cm, se depositaron5 gramos de inoculante micorrízico y se colocaron dos semillas de cuatomate, que posteriormente se cubrieron con el sustrato. A los cinco días después de la germinación se dejó una planta en cada vaso. Se efectuó un riego cada tres días a razón de 60 mL por vaso, desde el inicio hasta el final del experimento. El vivero se mantuvo cubierto con malla del tipo Rashell, que garantizó el paso de un 50 % de la luz solar, atendiendo a las necesidades de sombra del cultivo.

Al final del experimento se midieron la altura de las plantas con una regla graduada de 1 mm de precisión, el diámetro de los tallos mediante el uso de un pie de rey, y se contó el número de hojas por planta.

De cada vaso se extrajeron 50 g de sustrato y 1 g de raicillas. Las raicillas, después de lavadas, se secaron en estufa a 70 oC parasutincióny clarificación (1313. Rodríguez Yon Jy, Arias Pérez L, Medina Carmona A, Mujica Pérez Y, Medina García LR, Fernández Suárez K, et al. Alternativa de la técnica de tinción para determinar la colonización micorrízica. Cultivos Tropicales. 2015;36(2):18-21.). Se evaluaron la frecuencia de colonización micorrízica (1414. Giovannetti M, Mosse B. An Evaluation of Techniques for Measuring Vesicular Arbuscular Mycorrhizal Infection in Roots. New Phytologist. 1980;84(3):489-500. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1980.tb04556.x ) y la densidad visual (DV)o intensidad de la colonización (1515. Trouvelot A. Mesure du taux de mycorhization VA d’un système radiculaire. Recherche de méthodes d’estimation ayant une signification fonctionnelle. Physiological and genetical aspects of mycorrhizae. 1986;217-21.); en los 50 g de sustrato, se determinó el número de esporas en la rizosfera, a partir del tamizado y decantado por vía húmeda de dichas estructuras y su observación en microscopio (1616. Herrera RA, Ferrer RL, Furrazola E, Orozco MO. Estrategia de funcionamiento de las micorrizas VA en un bosque tropical.Biodiversidad en Iberoamérica. Ecosistemas, Evolución y Procesos sociales.(Eds. Maximina Monasterio) programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el desarrollo. Subprograma XII, Diversidad Biológica, Mérida. 1995;).

Los datos, una vez comprobados la normalidad y homogeneidad de varianzas, se procesaron estadísticamente mediante el análisis de varianza y la prueba de Tukey a P<0,05. Se realizaron análisis de regresión entre los contenidos de N-NO3, P y K de los sustratos y la altura y el número de hojas de las plantas y se seleccionaron las ecuaciones de mayor ajuste. En todos los casos se utilizó el programa estadístico SPSS 25 (1717. SPSS. Statistical software, version 25, SPSS Institute, Chicago, Illinois, 2017, [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022]. Available from: https://www.ibm.com/support/pages/www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25 ).

RESULTADOS

 

Se encontró un efecto significativo de la adición del compost en los contenidos de materia orgánica y los nutrientes de los sustratos (Tabla 3).

Tabla 3.  Efecto de la adición de compost en las características químicas delos sustratos elaborados para el cultivo de cuatomate durante la etapa de vivero
Relación suelo:compost N-NO3 P M.O Ca Mg Na K pH
(mg kg-1) (mg kg-1) (g kg-1) (cmolc kg-1)
1:0 19,7 d 3,27 d 16,1 d 14,24 d 1,19 d 0,13 c 0,22 d 7,9
0.75:0.25 25,4 c 4,21 c 90,8 c 17,88 c 2,15 c 0,15 bc 0,47 c 8,1
0.5:0.5 32,9 b 5,52 b 149,0 b 21,58 b 3,31 b 0,19 ab 0,69 b 8,0
0.25:0.75 40,3 a 7,28 a 187,5 a 25,62 a 4,05 a 0,22 a 0,92 a 8,1
ES X - 0,3** 0,10** 3,3** 0,6** 0,1** 0,1** 0,1** 0,2

Promedios con letras diferentes en la misma columna difieren significativamente según prueba de Tukey a P<0,05

El sustrato compuesto solamente por suelo, aunque presentó un contenido medio de Ca intercambiable, poseía bajos contenidos de materia orgánica y Mg intercambiable, y muy bajos de P asimilable, K y Na intercambiables (1818. Paneque VM, Calaña JM. La fertilización de los cultivos. Aspectos teórico-prácticos para su recomendación. La Habana, Cuba: INCA; 2001 p. 29.). Sin embargo, a medida que disminuyó la relación suelo: abono orgánico, estos, al igual que el contenido de N-NO3, fueron aumentando hasta alcanzar los valores más altos con la mezcla de 0,25 y 0,75 partes de suelo y compost. Con respecto a la reacción del sustrato, no se observó efecto de la adición del abono orgánico, debido, probablemente, a que el suelo tenía un pH alcalino, con valores cercanos al del compost.

En relación con las variables micorrízicas, no se encontró interacción entre la relación suelo: compost y la inoculación con HMA en ninguno de los dos momentos en que se realizó el experimento. Los sustratos tampoco tuvieron efectos sobre estas variables; pero tanto la frecuencia e intensidad de la colonización, así como el número de esporas en la rizosfera, aumentaron significativamente con la inoculación de ambas especies de HMA en relación con el testigo sin inocular (Tabla 4).

Tabla 4.  Efecto de la relación suelo: compost y la inoculación con HMA en las variables micorrízicas de cuatomate durante la etapa de vivero
Relación suelo:compost Agosto 2019 Octubre 2020
Frecuencia de colonización (%) Intensidad colonización (%) Esporas/ 50 g Frecuencia de colonización (%) Intensidad colonización (%) Esporas/ 50 g
Efecto de la relación suelo:compost
1:0 6,76 0,15 38 10,75 0,18 43
0,75:0,25 7,14 0,13 34 11,32 0,21 46
0,50:0,50 7,47 0,14 36 10,57 0,18 53
0,25:0,75 6,71 0,15 39 11,40 0,22 48
ES X - 0,31 0,02 3 0,43 0,03 4
Efecto de la inoculación con HMA
Sin inocular 5,13 b 0,06 b 25 b 6,87 b 0,13 b 32 b
G,cubense 8,10 a 0,17 a 42 a 12,81 a 0,22 a 52 a
R,irregulare 7,82 a 0,19 a 43 a 13,32 a 0,24 a 58 a
ES X - 0,29** 0,02** 2** 0,37** 0,02** 3**

Promedios con letras diferentes en la misma columna difieren significativamente según prueba de Tukey a P<0,05

En los dos momentos en que se ejecutó el experimento, tampoco se encontró interacción entre la relación suelo: compost y la inoculación con HMA en las variables del crecimiento (Tabla 5), pero tanto la altura de las plantas, como el diámetro del tallo y el número de hojas, aumentaron significativamente a medida que se incrementó la cantidad del abono orgánico en el sustrato, hasta alcanzar los mayores valores con las relaciones suelo: compost más bajas (0,50:0,50 y 0,25:0,75), sin diferencias entre ambas, excepto para la altura de las plantas en octubre de 2019, La inoculación con HMA no tuvo efectos en estos indicadores.

Tabla 5.  Efecto de la relación suelo: compost y la inoculación con HMA en la altura, diámetro del tallo y número de hojas de las plantas de cuatomate durante la etapa de vivero
Relación suelo:compost Agosto 2019 Octubre 2020
Altura de las plantas (cm) Diámetro del Tallo (mm) Número de hojas Altura de las plantas (cm) Diámetro del Tallo (mm) Número de hojas
Efecto de la relación suelo:compost
1:0 6,25 c 1,60 c 5,61 c 4,61 c 2,45 c 9,68 c
0,75:0,25 8,71 b 1,88 b 6,72 b 6,02 b 3,06 b 11,20 bc
0,50:0,50 12,4 a 2,31 a 10,28 a 9,51 a 3,57 a 12,14 a
0,25:0,75 11,5 a 2,52 a 9,72 a 7,38 b 3,51 a 12,00 ab
ES X - 0,15** 0,08** 0,16** 0,19** 0,09** 0,22**
Efecto de la inoculación con HMA
Sin inocular 9,64 1,91 8,40 6,76 3,18 11,17
G.cubense 10,03 2,00 8,40 7,26 3,22 11,49
R.irregulare 10,36 2,02 8,13 6,66 3,35 11,55
ES X - 0,11 0,04 0,20 0,17 0,08 0,16

Promedios con letras diferentes en la misma columna difieren significativamente según prueba de Tukey a P<0,05

Al relacionar los valores promedio de las variables altura de las plantas y número de hojas que se obtuvieron en ambas fechas de ejecución del experimento, con los contenidos de N-NO3, P y K de los sustratos, se encontraron ecuaciones de regresión de segundo orden con altos niveles de ajuste (valores de R2 superiores a 0,90), según se muestra en la Figura 1, A medida que aumentaron los contenidos de estos nutrientes en los sustratos, se incrementaron la altura y el número de hojas de las plantas; los valores más altos se alcanzaron con valores cercanos a 35 mg kg-1 de N-NO3, 6 mg kg-1 de P y 0,7 cmolckg-1de K, a partir estos, se observó una tendencia al decrecimiento de ambas variables, Resultó interesante el alto nivel de ajuste entre los contenidos de P del sustrato y los indicadores del crecimiento de las plantas, con valores de R2 cercanos a 1.

Figura 1.  Relaciones entre las concentraciones de macronutrientes (N-NO3, P y K) en el sustrato con la altura y el número de hojas de las plantas de cuatomate

DISCUSIÓN

 

Una de las ventajas de la elaboración de sustratos a partir de la adición de abonos orgánicos para el cultivo de plantas en fase de vivero, radica en el aporte de materia orgánica y nutrientes (1919. Garbanzo G, Molina E, Serrano E, Ramírez F. Efecto de mezclas de fibra semicomposteada con suelo en el crecimiento y la tolerancia de enfermedades en vivero de palma aceitera. Agronomía Costarricense [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022];41(2). doi:10.15517/rac.v41i2.31299 ,2020. Suliza Salamat S, Ali Hassan M, Shirai Y, Husni A, Arifin I, Shahkhirat Norizan M. Application of compost in mixed media improved oil palm nursery’s secondary root structure thereby reducing the fertilizer requirement for growth. 2019;27(3):39-49.), A juzgar por la respuesta de las plantas de cuatomate, se puede inferir que los valores que se alcanzaron en el sustrato elaborado con la mezcla de suelo y compost en relación 50:50 v:v, fueron suficientes para que alcanzaran su mayor crecimiento, Esta respuesta se atribuye a los bajos contenidos de nutrientes del suelo, sobre todo de aquellos que pudieron limitar el crecimiento y desarrollo de las plantas,

Lo anterior lo confirman las altas relaciones que se obtuvieron entre el aumento de los contenidos de N-NO3, P y K en el sustrato y el incremento de la altura y el número de hojas, tres macronutrientes esenciales para garantizar un óptimo crecimiento y desarrollo de las plantas desde sus primeros estadios (2121. Quaye A, Konlan S, Arthur A, Pobee P, Dogbatse J. Effect of media type and compost mixtures on nutrient uptake and growth of cocoa Theobroma cacao L.) seedling in the nursery. 2019;14(1):11-21.,2222. Bayoumi YA, El-Henawy AS, Abdelaal KAA, Elhawat N. Grape Fruit Waste Compost as a Nursery Substrate Ingredient for High-Quality Cucumber (Cucumis sativus L.) Seedlings Production. Compost Science & Utilization. 2019;27(4):205-16. doi:10.1080/1065657X.2019.1682086 ),y cuyos contenidos en el suelo, de por sí muy bajos, se vieron favorecidos por la adición del compost.

Las altas relaciones entre el contenido de P del sustrato y la altura y el número de hojas, que se demostraron mediante ecuaciones de regresión con valores de R2 de 0,99, indican que este elemento juega un papel fundamental en el crecimiento del cuatomate, al menos durante la fase de vivero, En este sentido, algunos autores observaron que el incremento de las cantidades de compost en el sustrato, provocaron aumentos en las concentraciones de P y consecuentemente, en el crecimiento de la biomasa aérea y radical de plantas con altas necesidades de este elemento durante la etapa de vivero (1919. Garbanzo G, Molina E, Serrano E, Ramírez F. Efecto de mezclas de fibra semicomposteada con suelo en el crecimiento y la tolerancia de enfermedades en vivero de palma aceitera. Agronomía Costarricense [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022];41(2). doi:10.15517/rac.v41i2.31299 ,2020. Suliza Salamat S, Ali Hassan M, Shirai Y, Husni A, Arifin I, Shahkhirat Norizan M. Application of compost in mixed media improved oil palm nursery’s secondary root structure thereby reducing the fertilizer requirement for growth. 2019;27(3):39-49.).

Los beneficios del compost en el crecimiento de diferentes especies de plantas durante la etapa de vivero, han sido indicados por varios autores (66. Shah R, Abid M, Qayyum MF. Effects of Composted and Vermicomposted Sugarcane Industry Wastes and Farm Manure on Tomato Quality and Yield. Mehran University Research Journal of Engineering and Technology. 2020;39(2):380-9. doi:10.22581/muet1982.2002.14 ,2222. Bayoumi YA, El-Henawy AS, Abdelaal KAA, Elhawat N. Grape Fruit Waste Compost as a Nursery Substrate Ingredient for High-Quality Cucumber (Cucumis sativus L.) Seedlings Production. Compost Science & Utilization. 2019;27(4):205-16. doi:10.1080/1065657X.2019.1682086 ) y aunque las cantidades de abono orgánico más adecuadas dependen de las necesidades del cultivo, las propiedades del resto de los materiales que conforman el sustrato y la naturaleza del compost (2323. Mladenov M. Chemical composition of different types of compost. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2018;53(4):712-6.), todos plantean que los mismos están relacionados con el aporte de materia orgánica y nutrientes asimilables desde los primeros estadios.

Pero no puede descartarse que los beneficios del compost también hayan estado relacionados con la mejora de las propiedades físicas del sustrato, tales como la densidad aparente y la capacidad de retención de humedad (1919. Garbanzo G, Molina E, Serrano E, Ramírez F. Efecto de mezclas de fibra semicomposteada con suelo en el crecimiento y la tolerancia de enfermedades en vivero de palma aceitera. Agronomía Costarricense [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022];41(2). doi:10.15517/rac.v41i2.31299 ,2424. Głąb T, Żabiński A, Sadowska U, Gondek K, Kopeć M, Mierzwa-Hersztek M, et al. Effects of co-composted maize, sewage sludge, and biochar mixtures on hydrological and physical qualities of sandy soil. Geoderma. 2018;315:27-35. doi:10.1016/j.geoderma.2017.11.034 ) e incluso con la mejora de sus propiedades biológicas, a partir de los microorganismos presentes en el abono orgánico, que pudieron ejercer un efecto benéfico en el crecimiento de las plantas (2525. Strachel R, Wyszkowska J, Baćmaga M. The Role of Compost in Stabilizing the Microbiological and Biochemical Properties of Zinc-Stressed Soil. Water, Air, & Soil Pollution. 2017;228(9):349. doi:10.1007/s11270-017-3539-6 ,2626. Burges A, Fievet V, Oustriere N, Epelde L, Garbisu C, Becerril JM, et al. Long-term phytomanagement with compost and a sunflower - Tobacco rotation influences the structural microbial diversity of a Cu-contaminated soil. Science of The Total Environment. 2020;700:1-10. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.134529 ).

En términos absolutos, las plantas que se sembraron en agosto alcanzaron, como promedio, mayor altura, menor diámetro del tallo y menor número de hojas que las que se observaron en la siembra de octubre, lo cual pudo estar relacionado con diferencias en el comportamiento de las variables meteorológicas en cada período en que se ejecutó el experimento, De hecho, los valores de temperatura máxima, mínima y media, y de humedad relativa, fueron mayores en agosto de 2019 que en octubre de 2020.

El hecho de que con el uso del compost las plantas hayan alcanzado el mayor crecimiento en tan sólo 45 días, también puede tener implicaciones económicas, pues ello significa un acortamiento de la estancia de las plantas en el vivero, una disminución del empleo de agua para el riego durante este período, y posiblemente, un comienzo más temprano de la cosecha de los frutos en la futura plantación.

En relación con la inoculación con hongos micorrizógenos arbusculares para la obtención de posturas en fase de vivero, varios autores coinciden al plantear que esta resulta una estrategia positiva para mejorar los indicadores del crecimiento y desarrollo de las plantas (2727. Machineski GS, Victola CAG, Honda C, Machineski O, de Fátima Guimarães M, Balota EL. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on early development of persimmon seedlings. Folia Horticulturae. 2018;30(1):39-46.,2828. Anguiby BLA, Bomisso EL, N’goran KSB, Ake S. Supply of Compost and Arbuscular Mycorrhizal Fungi for Enhancing Quality of Ceiba pentandra (Kapok Tree) Seedlings. 2020;32(9):1-14.). En este experimento, si bien se encontró un efecto significativo de la inoculación con HMA en las estructuras micorrízicas, ello no significó una mejora en los indicadores del crecimiento del cuatomate, y aunque varios factores pudieran estar involucrados en este comportamiento, todo parece indicar que 45 días después de la germinación no fueron suficientes para que las plantas alcanzaran niveles de colonización que pudieran inducir una respuesta adecuada su crecimiento.

En la literatura revisada no se encontraron trabajos sobre la micorrización del cuatomate, de modo que se desconoce la dinámica de colonización de esta especie de planta por los HMA y su grado de dependencia micorrízica; sin embargo, se puede inferir que tanto la frecuencia como la intensidad de colonización que alcanzaron las posturas al momento del trasplante fueron bajos, si se tiene en cuenta que en la mayoría de los trabajos donde se encontraron respuestas positivas de las plantas a la inoculación con HMA, estas alcanzaron frecuencias de colonización superiores al 40 %, independientemente de la especie vegetal (2929. Jiang Q, Li Q, Chen Y, Zhong C, Zhang Y, Chen Z, et al. Arbuscular Mycorrhizal Fungi Enhanced Growth of Magnolia macclurei (Dandy) Figlar Seedlings Grown under Glasshouse Conditions. Forest Science. 2017;63(4):441-8. doi:10.5849/forsci.2016-004 ,3030. Djenatou P, Dooh JPN, Philippe K, Mangaptche ELN. Evaluation of the Inoculation Effect of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on the Growth of Cocoa Seedlings (Theobroma cacao L.) in the Nursery. International Journal of Sciences. 2020;9(07):6-13.).

En este sentido, algunos autores, al evaluar el efecto de la inoculación con HMA en plantascon bajos niveles de colonización durante la etapa de vivero, obtuvieron los mejores resultados con la aplicación del inoculante micorrízico al momento del trasplante (3131. Davidson BE, Novak SJ, Serpe MD. Consequences of inoculation with native arbuscular mycorrhizal fungi for root colonization and survival of Artemisia tridentata ssp. wyomingensis seedlings after transplanting. Mycorrhiza. 2016;26(6):595-608. doi:10.1007/s00572-016-0696-1 ).

Por otra parte, las cepas de HMA que se utilizaron en este experimento, han mostrado una alta eficiencia en diferentes cultivos, lo cual se traduce en altos niveles de colonización e incrementos de hasta un 40% en los rendimientos, aunque su efectividad ha estado asociada al ambiente edáfico en que se desarrollan las plantas (3232. Espinosa R, Martín Alonso GM, Simo González J, Pentón Fernández G, Rubido M, Pedroso J, et al. Benefits of joint management of green manure and mycorrhizal inoculants in crop production. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2020;23(97):1-20.), En el caso específico de R,irregulare, su inoculación en diferentes cultivos ha arrojado resultados positivos, en suelos o sustratos con características químicas y valores de pH muy similares al utilizado en este trabajo (3333. Simo JE, Rivera RA, Martinez LA, Martin GM. The integration of AMF inoculants, green manure and organo-mineral fertilization, in banana plantations on Calcic haplic phaeozems. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2020;23(1):1-15.,3434. Reyes R, Cañizares PJG, Pedroso JFR. Biofertilization with Azospirillum brasilense, and Rhizoglomus irregulare and reduction of nitrogen fertilization in Urochloa hybrid cv. Mulatto II. Cuban Journal of Agricultural Science. 2020;54(4):1-10.). No obstante, se requerirán otros estudios para conocer el grado de dependencia micorrízica del cuatomate y su respuesta a la inoculación con HMA.

CONCLUSIONES

 

No se encontró interacción entre la relación suelo:compost en el sustrato,y la inoculación con HMA para el crecimiento de cuatomate durante la etapa de vivero, El incremento la altura y el número de hojas de las plantas estuvo relacionado con el aumento de los contenidos de N-NO3, P y K del sustrato, La mezcla de suelo y compost en relación 0,50:0,50, garantizó un óptimo crecimiento del cultivo durante esta etapa.

RECOMENDACIONES

 

Se recomienda profundizar en los estudios sobre la micorrización del cultivo de cuatomate.

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Cultivos Tropicales Vol. 43, No. 3, julio-septiembre, 2022, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Compost application and biofertilization with arbuscular mycorrhizal fungi in cuatomate (Solanum glauscescens Zucc) nursery

 

iDGabriel López-Salvador1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

iDFortunato Jiménez-Cruz1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

iDAntonio Gómez-Salazar1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

iDPedro J. González-Cañizares2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700*✉:pgonzalez@inca.edu.cu

iDEduardo Jerez-Mompié2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700

iDNicolás Medina-Basso2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700


1Instituto Nacional de México Campus Tecomatlán. Carretera Palomas-Tlapa km 19.5, Tecomatlán, Puebla, México

2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera a Tapaste km 3½, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba. CP 32 700

 

*Author for correspondence: pgonzalez@inca.edu.cu

ABSTRACT

Cuatomate (Solanum glauscescens Zucc) is an important crop for the Mixteca Poblana, and the availability of technologies to increase its productivity is a priority for producers in the region. An experiment was conducted to evaluate the effect of compost addition and biofertilization with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) on cuatomate during the nursery stage. Twelve treatments, resulting from the combination of four substrates prepared with different soil:compost ratios and inoculation with AMF strains Glomus cubense, Rhizoglomusi rregulare and a control without inoculation, were studied in a completely randomized design, with factorial arrangement and ten replications, and indicators of mycorrhizal performance and plant growth were evaluated. No interaction was found between soil:compost ratios and biofertilization with AMF for mycorrhizal and growth variables. No response to AMF inoculation on plant growth was observed either. The greatest height, stem diameter and number of leaves were achieved with soil:compost ratios 0.50:0.50 and 0.25:0.75 v:v. Second order regression equations with high R2 values were found between N-NO3, assimilable P and exchangeable K contents of the substrates and plant height and leaf number. It is concluded that the mixture of soil and compost in a 0.50:0.50 ratio is a suitable substrate for cuatomate cultivation during the nursery stage. Further studies on the mycorrhization of the cuatomate crop are recommended.

Key words: 
organic fertilizer, nutrients, growth

INTRODUCTION

 

Cuatomate (Solanum glauscescens Zucc) is a wild plant with a semi-woody stem and climbing growth habit, belonging to the Solanaceae family, which inhabits the deciduous forests of the Mixteca Baja Poblana region, Mexico. This species is a very valuable phytogenetic resource, intimately linked to the culture and knowledge of the farmers.

Its fruits are highly valued by the inhabitants of the region, who use it for the preparation of different culinary dishes and for commercialization, which is spreading rapidly, starting with an incipient potential market among the Mexican population living in the USA (11. Hernández-Rojas CJ, Sandoval-Castro E, Gutiérrez-Rangel N, Pineda-Pineda J, Sánchez-Vélez A, Espinoza-Hernández V, et al. Concentración de la solución nutritiva y rendimiento de “cuatomate” (Solanum glaucescens Zucc,). Revista mexicana de ciencias agrícolas. 2018;9(1):123-36. doi:10.29312/remexca.v9i1.853 ).

This has stimulated its domestication with the purpose of increasing production levels (22. Gómez Salazar, Antonio, Vidal Corona AM, López Salvador G, De la Cruz Meléndez R, Ortiz Sarabia GF. La propagación del cuatomate Solanum glaucescens Zucc [Internet]. 1st ed. Altres Costa-Amic Editores; 2019 [cited 13/07/2022]. 64 p. Available from: https://isbnmexico.indautor.cerlalc.org/catalogo.php?mode=detalle&nt=285315 ); however, the lack of an integral technology for the agronomic management of cuatomate limits its potential to reach yields that satisfy the growing demand for consumption and commercialization.

As part of the integral technology for cuatomate cultivation, the production of seedlings in nurseries can be advisable, since it guarantees the obtaining of vigorous plants for transplanting, and consequently, a desired population in the future plantation; but to achieve success in this phase, it is essential to select a suitable bed for seed germination and plant growth in its early stages.

It is known that the preparation of substrates from the mixture of soil and organic fertilizers accelerates plant growth in the nursery, both by the supply of nutrients and beneficial microorganisms, as well as by the improvement of their physical properties (33. Priadi D, Mulyaningsih ES. Effects of Compost Type and Rootstock Length on Fruit and Vegetable Seedlings Growth in the Nursery. Biosaintifika: Journal of Biology & Biology Education. 2016;8(3):301-7. doi:10.15294/biosaintifika.v8i3.7292 ,44. Ariyanti M, Rosniawaty S, Dewi IR, Fernando A. The Growth Response of Oil Palm Seedling at Main Nursery Against Watering at Different Volume and Frequency and Against Provision of Compost. International Journal of Sciences: Basic and Applied Research (IJSBAR). 2018;37(3):226-33.), although the adequate ratio of both components depends on the properties of the soil, the nature of the organic fertilizer and the requirements of the crop (55. Asif M, Saqib H, Ahmad I, Rashid M, Farooq T, Asif M, et al. Effect of Compost Application on the Growth of Acacia nilotica. Cercetari Agronomice in Moldova. 2019;52:66-73. doi:10.2478/cerce-2019-0007 ,66. Shah R, Abid M, Qayyum MF. Effects of Composted and Vermicomposted Sugarcane Industry Wastes and Farm Manure on Tomato Quality and Yield. Mehran University Research Journal of Engineering and Technology. 2020;39(2):380-9. doi:10.22581/muet1982.2002.14 ).

On the other hand, biofertilization with beneficial microorganisms, including arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), also produces positive results in the growth and increased vigor of plants grown in the nursery stage, due to their role in improving the absorption of nutrients and water from the substrate, as well as in protection against pathogens (77. Jiménez-Moreno MJ, Moreno-Márquez M del C, Moreno-Alías I, Rapoport H, Fernández-Escobar R. Interaction between mycorrhization with Glomus intraradices and phosphorus in nursery olive plants. Scientia Horticulturae. 2018;233:249-55. doi:10.1016/j.scienta.2018.01.057 ,88. Tadeu H, Carneiro MA, Miranda M, Alho L, Neto P, Viana Á. Influence of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Phosphorus Doses in the Production of Parkia nitida (Miquel) in Seedling Nursery in the South of Amazonas. Journal of Experimental Agriculture International. 2018;28:1-10. doi:10.9734/JEAI/2018/44675 ).

However, there are very few agronomic studies on the cultivation of cuatomate 11. Hernández-Rojas CJ, Sandoval-Castro E, Gutiérrez-Rangel N, Pineda-Pineda J, Sánchez-Vélez A, Espinoza-Hernández V, et al. Concentración de la solución nutritiva y rendimiento de “cuatomate” (Solanum glaucescens Zucc,). Revista mexicana de ciencias agrícolas. 2018;9(1):123-36. doi:10.29312/remexca.v9i1.853 , and there are no reports in the literature related to the mycorrhization of this species.

Based on this background, as well as the need for effective agronomic practices to increase cuatomate production in the Mixteca Poblana, this study was carried out to determine the most appropriate soil-organic fertilizer ratio and the effect of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on the growth of this species during the nursery stage.

MATERIALS AND METHODS

 

The experiment was conducted in the nursery of Tecomatlán Technological Institute located at 17º53'N and 98º21' W, at 950 m a.s.l, in the municipality of Tecomatlán, Puebla, Mexico. Table 1 shows the behavior of some meteorological variables during the period in which the experiment was conducted.

Tabla 1.  Average values of maximum, minimum and average temperatures, relative humidity and precipitation, prevailing during the nursery stage of cuatomate inoculated with AMF and uninoculated, planted in different combinations of soil:compost
Experiment execution periods Temperatures (°C) Relative humidity (%) Precipitations (mm)
Maximum Minimum Mean
August 5-September 14. 2019 34 19 26.5 68.0 6
October 2 - November 15. 2020 32 14 23.0 64.5 1

Data taken at the Tecomatlán Technology Institute

Twelve treatments were studied, resulting from the combination of four substrates (soil:compost mixtures, in ratios 1:0; 0.75:0.25; 0.50:0.50 and 0.25:0.75, v:v) and inoculation with AMF strains Glomus cubense, Rhizoglomus irregular and a control without inoculation, in a completely randomized design, with 4x3 factorial arrangement and ten replications. The experiment was conducted from August 5 to September 14, 2019 and from October 2 to November 15, 2020.

For the preparation of the substrates, 20 cm of the surface layer of a Regosol Eutric soil (99. FAO. World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Update. 2015;106:203.) and compost made from goat manure (80 %) and crop residues (20 %), both from the Instituto Tecnológico de Tecomatlán, were taken. The chemical characteristics and moisture content of the compost are presented in Table 2.

Table 2.  Chemical characteristics (data expressed on a dry basis) and moisture content of the compost used in the preparation of substrates for cuatomate cultivation during the nursery stage
Periods OM N C: N P Ca Mg Na K pH Humidity
(g kg-1) (g kg-1) Ratio (g kg-1) (g kg-1) (g kg-1) (g kg-1) (g kg-1) (%)
August-September 2019 520.8 18.7 16.5 5.1 40.3 5.2 2.5 11.3 8.0 36.1
CI (α = 0.05) ±8.7 ±0.4 ±1.5 ±0.1 ±0.5 ±0.1 ±0.1 ±0.2 ±0.2 ±0.9
October-November 2020 532.7 20.5 18.7 4.1 38.4 5.6 3.2 12.2 8.1 34.9
CI (α = 0.05) ±9.8 ±0.7 ±1.9 ±0.2 ±0.7 ±0.2 ±0.1 ±0.4 ±0.2 ±1.2

OM: organic matter. Averages of five samples taken in each period, at the time of substrate processing. CI: confidence interval

For the characterization of the compost, the following analytical methods were used, established in Fertilab's laboratories (1010. Fertilab. Laboratorio mexicano de análisis agrícolas,Diagnóstico de fertilidad del suelo,Guanajuato, México,2018 [Internet]. https://www.fertilab.com.mx. 2018 [cited 31/05/2022]. Available from: https://www.fertilab.com.mx).

  • Moisture: gravimetry.

  • Organic matter: Walkley and Black.

  • Nitrogen: Kjeldahl.

  • pH: potentiometry, compost-water ratio 1:5.

  • Incineration of the sample in the muffle for 2 hours and determination of P by colorimetry, Ca and Mg by atomic absorption spectrometry, and K and Na by flame photometry.

Ten days after the substrates were prepared, they were placed in beakers of 8.5 and 5.5 cm in upper and lower diameter and 10 cm in height, with a capacity of 385 cm3, which were previously opened with six small holes in the bottom to facilitate drainage and were filled to the surface.

Before filling the vessels, five samples of the substrates were taken in each period and the contents of organic matter, N-NO3, assimilable P, exchangeable Ca, Mg, K and Na and pH-H2O were determined, according to the analytical techniques used in the Fertilab laboratories (1010. Fertilab. Laboratorio mexicano de análisis agrícolas,Diagnóstico de fertilidad del suelo,Guanajuato, México,2018 [Internet]. https://www.fertilab.com.mx. 2018 [cited 31/05/2022]. Available from: https://www.fertilab.com.mx).

For the application of AMF, solid inoculants containing INCAM-4 strains of the Glomus cubense species (DAOM 241198) (1111. Yakelín R, Dalpé Y, Séguin S, Suárez K, Felix F, Espinosa R. Glomus cubense sp. nov., an arbuscular mycorrhizal fungus from Cuba. Mycotaxon -Ithaca Ny-. 2011;118:93-4666. doi:10.5248/118.337 ) and INCAM-11 of the Rhizoglomus irregulare species (DAOM 711363) (1212. Sieverding E, Silva G, Berndt R, Oehl F. Rhizoglomus, a new genus of the Glomeraceae. Mycotaxon -Ithaca Ny-. 2014;129(2):373-86. doi:10.5248/129.373 ), with a concentration of 30 spores g-1 and abundant fragments of rootlets of the host plant (Brachiaria decumbens), were used. Both certified inocula came from the collection of the National Institute of Agricultural Sciences of Cuba.

In the upper center of each beaker a hole was opened to a depth of 1 cm, 5 grams of mycorrhizal inoculant were deposited and two cuatomate seeds were placed, which were then covered with the substrate. Five days after germination, one seedling was left in each glass. Irrigation was carried out every three days at a rate of 60 mL per beaker, from the beginning to the end of the experiment. The nursery was covered with Rashell type mesh, which guaranteed the passage of 50 % of the sunlight, taking into account the shade needs of the crop.

At the end of the experiment, the height of the plants was measured with a graduated ruler of 1 mm precision, the diameter of the stems using a caliper, and the number of leaves per plant was counted.

From each beaker, 50 g of substrate and 1 g of rootlets were extracted. The rootlets, after washing, were dried in an oven at 70 ºC for staining and clarification (1313. Rodríguez Yon Jy, Arias Pérez L, Medina Carmona A, Mujica Pérez Y, Medina García LR, Fernández Suárez K, et al. Alternativa de la técnica de tinción para determinar la colonización micorrízica. Cultivos Tropicales. 2015;36(2):18-21.). The frequency of mycorrhizal colonization (1414. Giovannetti M, Mosse B. An Evaluation of Techniques for Measuring Vesicular Arbuscular Mycorrhizal Infection in Roots. New Phytologist. 1980;84(3):489-500. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1980.tb04556.x ) and the visual density (DV) or intensity of colonization (1515. Trouvelot A. Mesure du taux de mycorhization VA d’un système radiculaire. Recherche de méthodes d’estimation ayant une signification fonctionnelle. Physiological and genetical aspects of mycorrhizae. 1986;217-21.) were evaluated; in the 50 g of substrate, the number of spores in the rhizosphere was determined by wet sieving and decantation of these structures and their observation under a microscope (1616. Herrera RA, Ferrer RL, Furrazola E, Orozco MO. Estrategia de funcionamiento de las micorrizas VA en un bosque tropical.Biodiversidad en Iberoamérica. Ecosistemas, Evolución y Procesos sociales.(Eds. Maximina Monasterio) programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el desarrollo. Subprograma XII, Diversidad Biológica, Mérida. 1995;).

The data, once normality and homogeneity of variances were verified, were statistically processed by analysis of variance and Tukey's test at P<0.05. Regression analyses were performed between the N-NO3, P and K contents of the substrates and the height and number of leaves of the plants, and the best fitting equations were selected. In all cases, the statistical program SPSS 25 (1717. SPSS. Statistical software, version 25, SPSS Institute, Chicago, Illinois, 2017, [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022]. Available from: https://www.ibm.com/support/pages/www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25 ) was used.

RESULTS

 

A significant effect of compost addition on the organic matter and nutrient contents of the substrates was found (Table 3).

Table 3.  Effect of compost addition on the chemical characteristics of substrates prepared for cuatomate cultivation during the nursery stage
Soil:compost ratio N-NO3 P O. M Ca Mg Na K pH
(mg kg-1) (mg kg-1) (g kg-1) (cmolc kg-1)
1:0 19.7 d 3.27 d 16.1 d 14.24 d 1.19 d 0.13 c 0.22 d 7.9
0.75:0.25 25.4 c 4.21 c 90.8 c 17.88 c 2.15 c 0.15 bc 0.47 c 8.1
0.5:0.5 32.9 b 5.52 b 149.0 b 21.58 b 3.31 b 0.19 ab 0.69 b 8.0
0.25:0.75 40.3 a 7.28 a 187.5 a 25.62 a 4.05 a 0.22 a 0.92 a 8.1
SE X - 0.3** 0.10** 3.3** 0.6** 0.1** 0.1** 0.1** 0.2

Means with different letters in the same column differ significantly according to Tukey's test at P<0.05

The substrate composed only of soil, although it presented an average content of exchangeable Ca, had low contents of organic matter and exchangeable Mg, and very low contents of assimilable P, K and N-exchangeable N (1818. Paneque VM, Calaña JM. La fertilización de los cultivos. Aspectos teórico-prácticos para su recomendación. La Habana, Cuba: INCA; 2001 p. 29.). However, as the soil:compost ratio decreased, these, as well as the N-NO3 content, increased until reaching the highest values with the mixture of 0.25 and 0.75 parts of soil and compost. With respect to the reaction of the substrate, no effect of the addition of organic fertilizer was observed, probably due to the fact that the soil had an alkaline pH, with values close to those of the compost.

In relation to the mycorrhizal variables, no interaction was found between the soil:compost ratio and the inoculation with AMF in either of the two moments in which the experiment was carried out. The substrates also had no effect on these variables, but both the frequency and intensity of colonization, as well as the number of spores in the rhizosphere, increased significantly with the inoculation of both AMF species in relation to the uninoculated control (Table 4).

Table 4.  Effect of soil:compost ratio and AMF inoculation on mycorrhizal variables of cuatomate during the nursery stage
Soil:compost ratio August 2019 October 2020
Colonization frequency (%) Colonization intensity (%) Spores/50 g Colonization frequency (%) Colonization intensity (%) Spores / 50 g
Effect of soil:compost ratio
1:0 6.76 0.15 38 10.75 0.18 43
0.75:0.25 7.14 0.13 34 11.32 0.21 46
0.50:0.50 7.47 0.14 36 10.57 0.18 53
0.25:0.75 6.71 0.15 39 11.40 0.22 48
SE X - 0.31 0.02 3 0.43 0.03 4
Effect of inoculation with AMF
Without inoculation 5.13 b 0.06 b 25 b 6.87 b 0.13 b 32 b
G.cubense 8.10 a 0.17 a 42 a 12.81 a 0.22 a 52 a
R.irregulare 7.82 a 0.19 a 43 a 13.32 a 0.24 a 58 a
SE X - 0.29** 0.02** 2** 0.37** 0.02** 3**

Means with different letters in the same column differ significantly according to Tukey's test at P<0.05.

In the two moments in which the experiment was carried out, no interaction was found between the soil:compost ratio and AMF inoculation on growth variables (Table 5), but plant height, stem diameter and number of leaves increased significantly as the amount of organic fertilizer in the substrate increased, reaching the highest values with the lowest soil:compost ratios (0.50:0.50 and 0.25:0.75), with no differences between the two, except for plant height, stem diameter and number of leaves: compost lower (0.50:0.50 and 0.25:0.75), with no differences between the two, except for plant height in October 2019. Inoculation with AMF had no effect on these indicators.

Table 5.  Effect of soil:compost ratio and AMF inoculation on height, stem diameter and number of leaves of cuatomate plants during the nursery stage
Soil: compost ratio August 2019 October 2020
Plant height (cm) Stem diameter (mm) Number of leaves Plant height (cm) Stem diameter (mm) Number of leaves
Effect of soil:compost ratio
1:0 6.25 c 1.60 c 5.61 c 4.61 c 2.45 c 9.68 c
0.75:0.25 8.71 b 1.88 b 6.72 b 6.02 b 3.06 b 11.20 bc
0.50:0.50 12.4 a 2.31 a 10.28 a 9.51 a 3.57 a 12.14 a
0.25:0.75 11.5 a 2.52 a 9.72 a 7.38 b 3.51 a 12.00 ab
SE X - 0.15** 0.08** 0.16** 0.19** 0.09** 0.22**
Effect of inoculation with AMF
With inoculation 9.64 1.91 8.40 6.76 3.18 11.17
G.cubense 10.03 2.00 8.40 7.26 3.22 11.49
R.irregulare 10.36 2.02 8.13 6.66 3.35 11.55
SE X - 0.11 0.04 0.20 0.17 0.08 0.16

Means with different letters in the same column differ significantly according to Tukey's test at P<0.05

When the average values of plant height and number of leaves obtained on both dates of the experiment were related to the N-NO3, P and K contents of the substrates, second order regression equations were found with high levels of adjustment (R2 values higher than 0.90), as shown in Figure 1. As the contents of these nutrients in the substrates increased, plant height and number of leaves increased. The highest values were reached with values close to 35 mg kg-1 of N-NO3, 6 mg kg-1 of P and 0.7 cmolckg-1 of K, after which there was a tendency for both variables to decrease.

Figure 1.  Ratios between macronutrient concentrations (N-NO3, P and K) in the substrate with the height and number of leaves of cuatomate plants

DISCUSSION

 

One of the advantages of the elaboration of substrates from the addition of organic fertilizers for the cultivation of plants in the nursery phase, lies in the contribution of organic matter and nutrients (1919. Garbanzo G, Molina E, Serrano E, Ramírez F. Efecto de mezclas de fibra semicomposteada con suelo en el crecimiento y la tolerancia de enfermedades en vivero de palma aceitera. Agronomía Costarricense [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022];41(2). doi:10.15517/rac.v41i2.31299 ,2020. Suliza Salamat S, Ali Hassan M, Shirai Y, Husni A, Arifin I, Shahkhirat Norizan M. Application of compost in mixed media improved oil palm nursery’s secondary root structure thereby reducing the fertilizer requirement for growth. 2019;27(3):39-49.), Judging by the response of the cuatomate plants, it can be inferred that the values reached in the substrate elaborated with the mixture of soil and compost in a 50:v ratio, were sufficient for them to reach their highest growth: This response is attributed to the low content of nutrients in the soil, especially those that could limit the growth and development of the plants.

This is confirmed by the high relationships obtained between the increase in N-NO3, P and K contents in the substrate and the increase in height and number of leaves, three macronutrients essential to guarantee optimum growth and development of the plants from their early stages (2121. Quaye A, Konlan S, Arthur A, Pobee P, Dogbatse J. Effect of media type and compost mixtures on nutrient uptake and growth of cocoa Theobroma cacao L.) seedling in the nursery. 2019;14(1):11-21.,2222. Bayoumi YA, El-Henawy AS, Abdelaal KAA, Elhawat N. Grape Fruit Waste Compost as a Nursery Substrate Ingredient for High-Quality Cucumber (Cucumis sativus L.) Seedlings Production. Compost Science & Utilization. 2019;27(4):205-16. doi:10.1080/1065657X.2019.1682086 ), and whose contents in the soil, already very low, were favored by the addition of compost.

The high correlations between the P content of the substrate and the height and number of leaves, which were demonstrated by regression equations with R2 values of 0.99, indicate that this element plays a fundamental role in the growth of cuatomate, at least during the nursery stage, In this sense, some authors have observed that increasing the amount of compost in the substrate causes increases in P concentrations and, consequently, in the growth of aerial and root biomass of plants with high needs for this element during the nursery stage (1919. Garbanzo G, Molina E, Serrano E, Ramírez F. Efecto de mezclas de fibra semicomposteada con suelo en el crecimiento y la tolerancia de enfermedades en vivero de palma aceitera. Agronomía Costarricense [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022];41(2). doi:10.15517/rac.v41i2.31299 ,2020. Suliza Salamat S, Ali Hassan M, Shirai Y, Husni A, Arifin I, Shahkhirat Norizan M. Application of compost in mixed media improved oil palm nursery’s secondary root structure thereby reducing the fertilizer requirement for growth. 2019;27(3):39-49.).

Benefits of compost in the growth of different plant species during the nursery stage have been indicated by several authors (66. Shah R, Abid M, Qayyum MF. Effects of Composted and Vermicomposted Sugarcane Industry Wastes and Farm Manure on Tomato Quality and Yield. Mehran University Research Journal of Engineering and Technology. 2020;39(2):380-9. doi:10.22581/muet1982.2002.14 ,2222. Bayoumi YA, El-Henawy AS, Abdelaal KAA, Elhawat N. Grape Fruit Waste Compost as a Nursery Substrate Ingredient for High-Quality Cucumber (Cucumis sativus L.) Seedlings Production. Compost Science & Utilization. 2019;27(4):205-16. doi:10.1080/1065657X.2019.1682086 ) and although the most adequate amounts of organic fertilizer depend on the needs of the crop, the properties of the rest of the materials that make up the substrate and the nature of the compost (2323. Mladenov M. Chemical composition of different types of compost. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2018;53(4):712-6.), they all state that they are related to the contribution of organic matter and nutrients that can be assimilated from the first stages.

But it cannot be ruled out that the benefits of compost may also have been related to the improvement of the physical properties of the substrate, such as bulk density and moisture retention capacity (1919. Garbanzo G, Molina E, Serrano E, Ramírez F. Efecto de mezclas de fibra semicomposteada con suelo en el crecimiento y la tolerancia de enfermedades en vivero de palma aceitera. Agronomía Costarricense [Internet]. 2017 [cited 08/07/2022];41(2). doi:10.15517/rac.v41i2.31299 ,2424. Głąb T, Żabiński A, Sadowska U, Gondek K, Kopeć M, Mierzwa-Hersztek M, et al. Effects of co-composted maize, sewage sludge, and biochar mixtures on hydrological and physical qualities of sandy soil. Geoderma. 2018;315:27-35. doi:10.1016/j.geoderma.2017.11.034 ) and even to the improvement of its biological properties, due to the microorganisms present in the compost, which may have had a beneficial effect on plant growth (2525. Strachel R, Wyszkowska J, Baćmaga M. The Role of Compost in Stabilizing the Microbiological and Biochemical Properties of Zinc-Stressed Soil. Water, Air, & Soil Pollution. 2017;228(9):349. doi:10.1007/s11270-017-3539-6 ,2626. Burges A, Fievet V, Oustriere N, Epelde L, Garbisu C, Becerril JM, et al. Long-term phytomanagement with compost and a sunflower - Tobacco rotation influences the structural microbial diversity of a Cu-contaminated soil. Science of The Total Environment. 2020;700:1-10. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.134529 ).

In absolute terms, the plants that were planted in August reached, on average, greater height, smaller stem diameter and lower number of leaves than those observed in the October planting, which could be related to differences in the behavior of meteorological variables in each period in which the experiment was executed. Values of maximum, minimum and average temperature, and relative humidity were higher in August 2019 than in October 2020.

The fact that with the use of compost the plants have reached the highest growth in only 45 days, may also have economic implications, since this means a shortening of the stay of plants in the nursery, a decrease in the use of water for irrigation during this period, and possibly, an earlier start of the harvest of fruits in the future plantation.

In relation to the inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi to obtain seedlings in the nursery stage, several authors agree that this is a positive strategy to improve the indicators of plant growth and development (2727. Machineski GS, Victola CAG, Honda C, Machineski O, de Fátima Guimarães M, Balota EL. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on early development of persimmon seedlings. Folia Horticulturae. 2018;30(1):39-46.,2828. Anguiby BLA, Bomisso EL, N’goran KSB, Ake S. Supply of Compost and Arbuscular Mycorrhizal Fungi for Enhancing Quality of Ceiba pentandra (Kapok Tree) Seedlings. 2020;32(9):1-14.), Although several factors could be involved in this behavior, it seems that 45 days after germination were not enough for plants to reach levels of colonization that could induce an adequate growth response.

In the literature reviewed, no studies on mycorrhization of cuatomate were found, so the dynamics of colonization of this plant species by AMF and its degree of mycorrhizal dependence are unknown; However, it can be inferred that both the frequency and intensity of colonization reached by seedlings at the transplanting time were low, if it is taken into account that in most of the studies where positive responses of plants to AMF inoculation were found, these reached colonization frequencies higher than 40 %, independently of plant species (2929. Jiang Q, Li Q, Chen Y, Zhong C, Zhang Y, Chen Z, et al. Arbuscular Mycorrhizal Fungi Enhanced Growth of Magnolia macclurei (Dandy) Figlar Seedlings Grown under Glasshouse Conditions. Forest Science. 2017;63(4):441-8. doi:10.5849/forsci.2016-004 ,3030. Djenatou P, Dooh JPN, Philippe K, Mangaptche ELN. Evaluation of the Inoculation Effect of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on the Growth of Cocoa Seedlings (Theobroma cacao L.) in the Nursery. International Journal of Sciences. 2020;9(07):6-13.).

In this sense, some authors, when evaluating the effect of AMF inoculation in plants with low colonization levels during the nursery stage, obtained the best results with the mycorrhizal inoculant application at the transplanting moment (3131. Davidson BE, Novak SJ, Serpe MD. Consequences of inoculation with native arbuscular mycorrhizal fungi for root colonization and survival of Artemisia tridentata ssp. wyomingensis seedlings after transplanting. Mycorrhiza. 2016;26(6):595-608. doi:10.1007/s00572-016-0696-1 ).

On the other hand, AMF strains used in this experiment have shown high efficiency in different crops, which translates into high levels of colonization and increases of up to 40 % in yields, although their effectiveness has been associated to the edaphic environment in which the plants develop (3232. Espinosa R, Martín Alonso GM, Simo González J, Pentón Fernández G, Rubido M, Pedroso J, et al. Benefits of joint management of green manure and mycorrhizal inoculants in crop production. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2020;23(97):1-20.). In the specific case of R, irregulare, its inoculation in different crops has yielded positive results, in soils or substrates with chemical characteristics and pH values very similar to the one used in this work (3333. Simo JE, Rivera RA, Martinez LA, Martin GM. The integration of AMF inoculants, green manure and organo-mineral fertilization, in banana plantations on Calcic haplic phaeozems. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2020;23(1):1-15.,3434. Reyes R, Cañizares PJG, Pedroso JFR. Biofertilization with Azospirillum brasilense, and Rhizoglomus irregulare and reduction of nitrogen fertilization in Urochloa hybrid cv. Mulatto II. Cuban Journal of Agricultural Science. 2020;54(4):1-10.). However, further studies will be required to know the degree of mycorrhizal dependence of cuatomate and its response to inoculation with AMF.

CONCLUSIONS

 

No interaction was found between the soil:compost ratio in the substrate and AMF inoculation for cuatomate growth during the nursery stage. The increase in plant height and number of leaves was related to the increase in the N-NO3, P and K contents of the substrate.

The mixture of soil and compost in a 0.50:0.50 ratio ensured optimum crop growth during this stage.

RECOMMENDATIONS

 

Further research is recommended in studies on mycorrhization of cuatomate crop.