universidad veracruzana facultad de ciencias agrícolas
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS EFECTO DE LA FERTILIZACIÓN QUÍMICA Y ORGÁNICA EN EL CRECIMIENTO DEL MAÍZ (Zea mays L.) cv. VICTORIA EN CONDICIONES CONTROLADAS TRABAJO DE EXPERIENCIA RECEPCIONAL INGENIERO AGRÓNOMO P R E S E N T AN EMILIO CASTAÑEDA ORTEGA MÓNICA ANAHY MARTÍNEZ ÁLVAREZ DICIEMBRE 2011 XALAPA DE ENRIQUEZ, VER. I II CONTENIDO ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................... VII ÍNDICE DE CUADROS ................................................................................................ VIII AGRADECIMIENTOS .................................................................................................... IX DEDICATORIAS ........................................................................................................... XII CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN........................................................................................ 1 1.1. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 2 1.2. OBJETIVOS ........................................................................................................... 3 1.2.1. GENERAL ....................................................................................................... 3 1.2.2. ESPECÍFICOS ................................................................................................ 3 1.3. HIPÓTESIS ............................................................................................................... 3 CAPITULO II REVISIÓN DE LITERATURA ..................................................................... 4 2.1 ORIGEN DEL MAÍZ .................................................................................................... 4 2.2 TAXONOMÍA Y MORFOLOGÍA ................................................................................ 5 2.2.1 TALLO .............................................................................................................. 6 2.2.2 INFLORESCENCIA .......................................................................................... 6 2.2.3. HOJAS ............................................................................................................ 7 2.2.4. RAÍCES ........................................................................................................... 7 2.3. IMPORTANCIA ECONÓMICA .................................................................................. 7 2.4. CICLO VEGETATIVO.............................................................................................. 10 2.4.1. NASCENCIA ................................................................................................. 10 III 2.4.2. CRECIMIENTO ............................................................................................. 10 2.4.3. FLORACIÓN ................................................................................................. 10 2.4.4. FRUCTIFICACIÓN ........................................................................................ 10 2.4.5. MADURACIÓN Y SECADO .......................................................................... 11 2.5. REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS............................................................. 11 2.5.1. CLIMA ........................................................................................................... 11 2.5.2. SUELO .......................................................................................................... 12 2.5.3. PLUVIOMETRÍA............................................................................................ 12 2.5.4. RIEGO........................................................................................................... 12 2.6. PREPARACIÓN DEL TERRENO ............................................................................ 13 2.6.1. SIEMBRA ...................................................................................................... 14 2.6.2. FERTILIZACIÓN NITROGENADA ................................................................ 14 2.6.2.1. UREA ......................................................................................................... 14 2.6.2.2. SULFATO DE AMONIO ............................................................................. 15 2.6.3. CRITERIO DE BALANCE DE NITRÓGENO PARA DETERMINAR LAS NECESIDADES DE FERTILIZACIÓN ..................................................................... 15 2.6.4. FERTILIZACIÓN NITROGENADA DEL MAÍZ ............................................... 16 CAPÍTULO III MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................... 18 3.1. ÁREA DE TRABAJO. LOCALIZACIÓN ................................................................... 18 3.2. DESCRIPCIÓN AMBIENTAL .................................................................................. 19 3.2.1. CLIMA .......................................................................................................... 19 3.2.2. EDAFOLOGÍA ............................................................................................... 19 IV 3.2.3. HIDROLOGÍA ................................................................................................ 19 3.2.4. FLORA .......................................................................................................... 20 3.2.5. FAUNA .......................................................................................................... 20 3.2.6. AGRICULTURA............................................................................................. 20 3.2.7. GANADERÍA ................................................................................................. 20 3.2.8. COMERCIO .................................................................................................. 20 3.3. CONDUCCIÓN DE LOS ENSAYOS EN LABORATORIO....................................... 21 3.3.1. ANÁLISIS DE SUELO ................................................................................... 21 3.3.2. PRUEBA DE VIABILIDAD DE SEMILLAS DE MAÍZ ..................................... 21 3.4. ESTABLECIMIENTO DEL EXPERIMENTO EN INVERNADERO .................... 22 3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ................................................................................. 26 CAPÍTULO IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN................................................................ 27 4.1. ANÁLISIS FÍSICO Y QUÍMICO DEL SUELO .......................................................... 27 4.2. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEL SUELO ANALIZADO DE ACUERDO A LA NOM-021-SEMARNAT-2000 .................................. 28 4.2.1. DENSIDAD APARENTE ............................................................................... 28 4.2.2. TEXTURA ..................................................................................................... 28 4.2.3. pH.................................................................................................................. 28 4.2.4. CARBONO ORGÁNICO ................................................................................ 28 4.2.5. MATERIA ORGÁNICA .................................................................................. 29 4.2.6. NITRÓGENO TOTAL .................................................................................... 29 4.2.7. RELACIÓN C/N ............................................................................................ 29 V 4.2.8. FÓSFORO ASIMILABLE ............................................................................... 29 4.2.9. POTASIO INTERCAMBIABLE ...................................................................... 30 4.3. PRUEBA DE VIABILIDAD DE LAS SEMILLAS DE MAÍZ ....................................... 30 4.4. EFICIENCIA AGRONÓMICA RELATIVA (EAR) ..................................................... 30 4.5. EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS EN LA ALTURA DE PLANTAS DE MAÍZ ...... 32 4.6. EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS EN LA PRODUCCIÓN DE MATERIA SECA DE PLANTAS DE MAÍZ ................................................................................................. 32 4.7. EFECTO RESIDUAL DE LOS TRATAMIENTOS SOBRE EL pH Y LA CONDUCTIVIDAD DEL SUELO .................................................................................... 34 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 35 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 36 SITIOS WEB CONSULTADOS ...................................................................................... 37 VI ÍNDICE DE FIGURAS Figura Pág. 1 Ciclo ontogénico del cultivo de maíz……………………………………….…… 5 2 Inflorescencia de maíz………………….………………………………………… 3 Principales países productores de maíz…………………………………………. 8 4 Principales estados de México productores de maíz………………………… 9 5 Fructificación Del Maíz………………………….…………………………………... 6 Localización del municipio de Perote, Veracruz………………………………… 18 7 Unidades experimentales cubiertas con polietileno…………………………….24 8 Plantas de maíz al finalizar el experimento……………………………………… 24 9 Plantas de maíz extraídas de cada unidad experimental……………………… 25 10 Raíz de plantas de maíz con fertilización orgánica……………………………. 25 6 10 11-12 Prueba de viabilidad en semillas de maíz……………………………..…….…. 30 13 Eficiencia agronómica relativa del experimento al concluir los 45 días….. 31 14 Promedio de altura en plantas de maíz al concluir los 45 días………….…. 32 15 Promedio de materia seca de plantas de maíz al concluir los 45 días……. 33 VII ÍNDICE DE CUADROS Cuadro Pág. 1 Dosis de riego convenientes para el cultivo de maíz………………………. 13 2 Tratamientos utilizados en el ensayo…………………………………………. 23 3 Resultados del análisis del suelo………………………………………….…… 27 4 Eficiencia agronómica relativa…………………………………………………… 31 5 pH y CE del suelo después del experimento………………………………… 34 VIII AGRADECIMIENTOS Para mis padres Daniel Martínez Pérez y Concepción Álvarez Méndez, por su comprensión y ayuda en momentos malos y menos malos. Me han enseñado a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi perseverancia y mi empeño, y todo ello con una gran dosis de amor y sin pedir nunca nada a cambio. Los quiero con todo mi corazón y este trabajo que me llevó tiempo y esfuerzo hacerlo es para ustedes, por ser la mas chica de sus hijos aquí está lo que ustedes me brindaron, solamente les estoy devolviendo lo que ustedes me dieron en un principio. A mis abuelitos, tíos, tías, mis hermanos, hermana y cuñado con aprecio; Vale, Erick, Emiliano y Dylan ustedes son mi alegría…me hacen sentir muy afortunada de tenerlos conmigo, los adoro. A ti Jorge a pesar de que no estás aquí ahora en estos momentos con nosotros, sé que tu alma si lo está y por que tuviste los mismo sueños que nosotros te dedicamos con todo el corazón ésta tesis. Nunca te olvidaremos… A Emilio el cual en los últimos años me ha apoyado e impulsado a alcanzar la meta que hoy logro, que se ha sacrificado junto a mí y ha sido mi soporte para no darme por vencida, que ha compartido conmigo sacrificios y noches en vela, pero sobre todo ha sido mi compañero incondicional. En especial a las familias Castañeda Ortega, Soto Castañeda y Martínez Castañeda…por su apoyo incondicional en todos lo aspectos; les estoy agradecida! A la nueva familia Hernández Martínez, que me hicieron sentir como en casa y por el apoyo diario. A la familia García Vásquez por depositar su confianza en mí y ayudarme en este proyecto de vida. IX A mis amigos y compañeros, como son muchos ellos y ellos saben quienes son; les agradezco los momentos tan geniales que pasé con ustedes. Finalmente a todas las personas que directa o indirectamente ayudaron a culminar con este proyecto, cuando aportaron su “granito de arena”. MÓNICA. X Hoy celebramos el fin de una etapa especial en nuestra vida, nos despedimos de grandes amigos y maestros, a quienes agradecemos su acompañamiento durante todos estos años, que nos permiten el estar aquí, a punto de salir de la universidad. En nuestras memorias tenemos, el día en que ingresamos a esta Facultad de Ciencias Agrícolas, llenos de emociones, curiosidades, nerviosismo, alegría…. Finalmente entramos al salón y nos sentamos con otros compañeros, sin saber que muchos de nosotros compartiríamos grandes momentos durante este transcurso, algunos de estos compañeros se fueron, otros llegaron en el transcurso de la carrera, pero todos coincidimos al sentir que cada una de nuestros maestros (a) tienen un toque especial y único los recordaremos, por su dedicación. A mis padres durante este tiempo, buenos y malos momentos ayudaron a fortalecer mi carácter, me brindaron una perspectiva de la vida mucho más amplia y me han enseñado a ser más cauteloso pero sin dejar de ser auténtico por todo el apoyo que han brindado todo este tiempo y en especial por confiar y ayudarme a formar una carrera para formar un mejor futuro muchas gracias. A mis gordas y muñeco pechocho que nunca me han dejado caer y por alegrar mis momentos mas tristes. A Zary, More y Pedro por enseñarme el verdadero significado de una familia y por quererme y consentirme tanto…los quiero. Son muchas las personas especiales a las que me gustaría agradecer, por su amistad, apoyo, animo y compañía en las diferentes etapas de mi vida. Algunas están aquí conmigo y otras en mis recuerdos y en el corazón. Sin importar en donde este o si alguna vez llegan a leer estas dedicatorias quiero darles las gracias por formar parte de mi vida, por todo lo que me han brindado y por todo su cariño. A Mónica por todo este tiempo que ha compartido am lado por ser la persona que a estad en todos los momentos buenos malos que he pasado y por el apoyo incondicional que ella siempre ha tenido asia conmigo es muy especial por estar ami lado y por ser parte de mi vida. XI A Jorge por ser mi mejor amigo una persona que cambio el sentido de la amistad siempre estarás en mis recuerdos tu memoria y tu espíritu nunca morirá siempre que te recordemos gracias por todo nunca t olvidaremos . EMILIO. DEDICATORIAS A la Universidad Veracruzana y a la Facultad de ciencias Agrícolas por ser quienes nos formaron en esta carrera. En especial deseamos agradecer a la M.C Doris G. Castillo Rocha, nuestra directora de tesis por toda la paciencia y su valioso tiempo, conocimientos que nos sirvieron de gran ayuda. Gracias por todo su apoyo, consideramos que usted fue nuestra mejor elección, por que nos ha servido como ejemplo y deseamos contar siempre con su sabiduría y amistad. Así también a nuestros asesores el M.C Rubén Ángel Mandujano Barrios y al M.C Carlos Darío Polanco Medina…gracias por su colaboración y apoyo, nos los llevamos en el corazón. XII CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN Las prácticas para el manejo de la fertilidad de los suelos constituyen un componente esencial de cualquier sistema de producción agrícola cuyo objetivo sea la obtención de altos rendimientos en esta actividad; con ellas se pretende preservar, recuperar y mejorar las características de los suelos para garantizar su productividad en el tiempo, además de incorporar y reponer los nutrimentos esenciales demandados por los cultivos que el suelo no puede suplir oportunamente en la cantidad y calidad requerida. En la actualidad se hace énfasis en la necesidad de establecer prácticas que permitan mantener el nivel de productividad de los suelos, incrementar la producción agrícola y preservar los ecosistemas en el tiempo (Matheus et al., 2007). Las prácticas de fertilización deben garantizar la fuente de suministro de nutrimentos en donde se distinguen dos alternativas para la fertilización de los cultivos: la química o sintética y la orgánica. La primera de ellas consiste en la aplicación de sustancias producidas industrialmente que reúnen condiciones técnicas de calidad como proveedores de nutrimentos a los cultivos. El abonamiento orgánico se fundamenta en el aprovechamiento de la biomasa de las plantas, residuos vegetales post- cosecha, excrementos de animales, lodos residuales, desechos industriales, agroindustriales y urbanos los cuales son tratados previamente hasta formar una composta que puede ser sólida, líquida y semilíquida y aplicadas al suelo mejoran sus condiciones físicas, químicas y biológicas (Soto, 2003). El humus de lombriz es un abono orgánico de excelente calidad, es un biorregulador y corrector del suelo, cuya característica fundamental es la bioestabilidad, pues no da lugar a fermentación o putrefacción. Su elevada solubilización, debido a la composición enzimática y bacteriana, proporciona una rápida asimilación por parte de las plantas y cuyo uso se ha difundido ampliamente. La dosis promedio que se maneja, casi a nivel nacional, es de 5 t ha-1, sin embargo falta investigación para precisar con exactitud la dosis más conveniente de acuerdo a cada suelo, a cada cultivo y al clima del lugar (Martínez y Ballester, 2004) 1 La fertilización combinada orgánica e inorgánica en forma sinérgica permite superar algunas de las limitaciones que estos pudieran presentar cuando se usan como fuentes únicas; en tal sentido, el efecto residual en el tiempo de los abonos orgánicos es una de las características de particular relevancia para su inclusión en los sistemas de nutrición integrados de plantas (Pérez, 2007) Por todo lo anterior se estableció este ensayo de fertilización, con diferentes dosis, mineral, orgánica y órgano-mineral para el cultivo de maíz en condiciones controladas, utilizando un suelo regosol éutrico de la región de Perote, Ver., para establecer la óptima para dicho cultivo en la región mencionada. 1.1. JUSTIFICACIÓN El desarrollo económico, social y tecnológico conlleva al incremento de la producción mayor en los cultivos básicos, por lo que es necesario ubicar de forma correcta el uso de agroquímicos para ello, con la finalidad de poseer una agricultura sustentable y garantizar el buen uso del suelo en cualquier región del país. Por lo que la fertilización es un factor de producción del cultivo y, dentro de ésta, el nitrógeno es fundamental por los requerimientos del maíz y su comportamiento en el suelo. Para el cultivo de maíz se han recomendado y utilizado diferentes dosis y fuentes nitrogenadas (Soto, 2003). De las fuentes nitrogenadas, las más utilizadas en el país son la urea y el sulfato de amonio, las cuales actúan en formas diferentes en el suelo, dependiendo de su forma de aplicación, sobre el pH, textura, materia orgánica, humedad, capacidad de intercambio catiónico (CIC) (Soto, 2003).. Tomando en consideración la gama de factores que están involucrados en el proceso de producción de este cultivo y en las formas diferentes de cómo podrían actuar sobre el desarrollo de éste, se condujo el experimento con la finalidad de evaluar y dilucidar la dosis óptima de nitrógeno para el desarrollo del cultivo de maíz y las interacciones que producen las diferentes cantidades de los fertilizantes nitrogenados utilizados (urea y 2 sulfato de amonio) así como del humus de lombriz y la combinación de ambos (fertilizantes químicos + abono orgánico) tanto al suelo como a la planta. 1.2. OBJETIVOS 1.2.1. GENERAL Identificar la dosis óptima de fertilización mineral, orgánica u órgano-mineral en el cultivo de maíz usando un suelo regosol eútrico del Valle de Perote, Veracruz, en condiciones controladas. 1.2.2. ESPECÍFICOS Caracterizar la disponibilidad de nitrógeno del suelo utilizado. Cuantificar la acumulación de Materia Seca del maíz por tratamiento. Evaluar el efecto de la fertilización nitrogenada en relación al pH y la conductividad eléctrica del suelo de cada tratamiento al final del experimento. 1.3. HIPÓTESIS NULA El rendimiento de maíz c.v. Victoria abonado con humus de lombriz es similar al rendimiento de la misma variedad de maíz fertilizado con urea o sulfato de amonio. ALTERNATIVAS El rendimiento de maíz c.v. Victoria varía según se utilice una mezcla de humus de lombriz con urea o sulfato de amonio. El rendimiento de maíz c.v. Victoria es mayor si se usa humus de lombriz en dosis adecuada. La fertilización mineral, orgánica u órgano-mineral no tendrá efecto residual sobre el pH y la conductividad eléctrica del suelo. 3 CAPITULO II REVISIÓN DE LITERATURA 2.1 ORIGEN DEL MAÍZ Maíz, palabra de origen indio caribeño, significa literalmente «lo que sustenta la vida». Botánicamente, el maíz (Zea mays) pertenece a la familia de las gramíneas y es una planta anual alta dotada de un amplio sistema radicular fibroso (León, 2000; Paliwal et al., 2001) El cultivo del maíz tuvo su origen, con toda probabilidad, en América Central, especialmente en México, de donde se difundió hacia el norte hasta Canadá y hacia el sur hasta Argentina (León, 2000; Paliwal et al., 2001) La evidencia más antigua de la existencia del maíz, de unos 7 000 años , ha sido encontrada por arqueólogos en el valle de Tehuacán (México) pero es posible que hubiese otros centros secundarios de origen en América (León, 2000; Paliwal et al., 2001) Este cereal era un artículo esencial en las civilizaciones maya y azteca y tuvo un importante papel en sus creencias religiosas, festividades y nutrición; ambos pueblos incluso afirmaban que la carne y la sangre estaban formadas por maíz (León, 2000; Paliwal et al., 2001) La supervivencia del maíz más antiguo y su difusión se debió a los seres humanos, quienes recogieron las semillas para posteriormente plantarlas (León, 2000; Paliwal et al., 2001) El desarrollo de la agricultura en Mesoamérica tardó miles de años y fue un cambio gradual y casi imperceptible, la elección por parte del recolector de determinados rasgos deseables en cada especie, favoreció cambios genéticos en las plantas. Con el tiempo muchas de ellas requirieron de cuidados para poder prosperar, al grado de no poderse reproducir eficazmente sin el concurso del hombre. De este modo el grano del maíz sé adhirió mas firmemente al tallo; así podía recogerse sin perder las semillas, pero era necesario desgranar la mazorca a mano para poder sembrar (Ferreira, 1996; Sain y López, 1997; Solares, 2007). 4 Todas las especies desarrollaron también semillas con cubiertas más suaves y por lo tanto más blancas y fáciles de digerir, que al mismo tiempo las volvían más vulnerables a los insectos y la humedad. Aunque datos más recientes indican que esto pudo ocurrir casi dos mil años después, se considera que el maíz comenzó a domesticarse hace seis o siete mil años en algún lugar de las tierras de Mesoamérica, probablemente la cuenca del río Balsas, donde se encuentra en abundancia su ancestro silvestre, el teocinte o “grano divino” en náhuatl. Las primeras mazorcas de maíz descubiertas en Coxcatlán no eran mayores que el teocinte primitivo, pero contaba con varias hileras de semillas dispuestas alrededor de un olote muy rudimentario. Sin embargo, en los primeros tiempos se preferían otros cultivos más asequibles en las tierras altas, como la setaria o cola de zorro, un tipo de pasto común en el valle de México, o bien el arroz silvestre, un pasto del género Zizianopsis que medraba en las orillas de las lagunas del Altiplano Central. Pero de mayor importancia entonces era el huautli o amaranto, que fue la gramínea más consumida hasta hace aproximadamente mil años tres (Ferreira, 1996; Sain y López, 1997; Solares, 2007). 2.2 TAXONOMÍA Y MORFOLOGÍA La taxonomía de maíz se presenta a continuación (Ver figura 1) (Carrera y Box, 2005): Figura 1. Ciclo ontogénico del cultivo de maíz (http://www.econoagro.com/verArticulo.php?contenidoID=15 2) Nombre común: Maíz 5 Nombre científico: Zea mays Familia: Gramínea Género: Zea 2.2.1 TALLO El tallo es simple erecto, de elevada longitud pudiendo alcanzar los 4 metros de altura, es robusto y sin ramificaciones. Por su aspecto recuerda al de una caña, no presenta entrenudos y si una médula esponjosa si se realiza un corte transversal (León, 2000; Paliwal et al., 2001). 2.2.2 INFLORESCENCIA El maíz es de inflorescencia monoica con inflorescencia masculina y femenina separada dentro de la misma planta (León, 2000; Paliwal et al., 2001). En cuanto a la inflorescencia masculina presenta una denominadas panícula espigón o (vulgarmente penacho) de coloración amarilla que posee una cantidad muy elevada de polen en el orden de 20 a 25 millones de granos de polen. En cada florecilla que compone la panícula se presentan tres estambres donde se desarrolla el polen. En cambio, la inflorescencia femenina marca un menor contenido en granos de polen, alrededor de los 800 o 1000 granos y se forman en unas estructuras vegetativas denominadas espádices que se disponen de forma lateral (León, 2000; Paliwal et al., 2001). 6 Figura 2. Inflorescencia de maíz (http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema5/5 _1sexualidad.htm) 2.2.3. HOJAS Las hojas son largas, de gran tamaño, lanceoladas, alternas, paralelinervias. Se encuentran abrazadas al tallo y por el haz presenta vellosidades. Los extremos de las hojas son muy afilados y cortantes (León, 2000; Paliwal et al., 2001). 2.2.4. RAÍCES Las raíces son fasciculadas y su misión es la de aportar un perfecto anclaje a la planta. En algunos casos sobresalen unos nudos de las raíces a nivel del suelo y suele ocurrir en aquellas raíces secundarias o adventicias (León, 2000; Paliwal et al., 2001). 2.3. IMPORTANCIA ECONÓMICA En la actualidad, el maíz es el cereal con mayor volumen de producción a nivel mundial, superando al trigo y al arroz (http://foroendefensadelmaiz.galeon.com/productos365415.html). El maíz es el cultivo más importante de México por varias razones: se producen alrededor de 18.2 millones de toneladas en una superficie de 8.5 millones de hectáreas y es el que presenta un mayor número de productores, 3.2 millones, en su mayoría ejidales (sólo existen 4 millones de productores agrícolas en el país) (http://foroendefensadelmaiz.galeon.com/productos365415.html). Alrededor del 90 por ciento de la producción es de maíz blanco y se destina al consumo humano (http://foroendefensadelmaiz.galeon.com/productos365415.html). Existen dos tipos de productores de maíz (http://foroendefensadelmaiz.galeon.com/productos365415.html) El primer grupo, donde se encuentra la mayoría (92% de los productores), posee predios entre cero y cinco hectáreas y aportan el 56.4% de la producción total. En general más de la mitad de ella se destina al autoconsumo (52%). Sus rendimientos fluctúan entre 1.3 y 1.8 toneladas por hectárea. El segundo grupo sólo está el 7.9% de los productores, con predios arriba de cinco hectáreas por productor y aportan el 43.6% de la producción. Sus 7 rendimientos van de 1.8, a 3.2 toneladas por hectárea. Únicamente destinan el 13.55% de su producción al autoconsumo. A partir de la entrada del TLC las importaciones de maíz provenientes de Estados Unidos han ido en aumento llegando actualmente a una tercera parte de la producción nacional (6 millones de toneladas) (Massieu y Lechuga, s/a). Casi en su totalidad es maíz amarillo y destinado supuestamente al consumo (Massieu y Lechuga, s/a). En Estados Unidos la tercera parte de su producción es de maíz modificado genéticamente (transgénico) (Massieu y Lechuga, s/a) Por lo que entonces México está siendo inundado de maíz transgénico, habiendo afectados principalmente el primer grupo de productores: los campesinos pero también a la sociedad en general (Massieu y Lechuga, s/a). Figura 3. Principales países productores de maíz. 8 Figura 4. Principales estados de México productores de maíz. Fuente: Sistema-Producto maíz. Logros y Perspectivas en la Producción de Maíz. Estrategias para ordenar el mercado de maíz. Agosto del 2005 En 2003 a nivel nacional Jalisco era el principal estado productor de maíz con una aportación del 15% a la producción nacional, le seguía Sinaloa con el 13% de la producción y en tercer lugar se ubica Chiapas con el 10% de la producción. En los últimos años Sinaloa ha desplazado al resto de las entidades al ocupar el primer lugar en producción de maíz con cosechas récord (Robles, 2007). Sin embargo, el maíz es el principal cultivo campesino al que se dedican cerca de 2 millones de productores, 85% de ellos con parcelas menores a cinco hectáreas. En el país se cultiva maíz en 8 millones de hectáreas de las que se obtienen más de 18 millones de toneladas cada año. Ahora más de la mitad de la superficie cultivable de México se siembra con maíz (Robles, 2007). El maíz es importante, no sólo por la superficie que con él se siembra, sino por lo que representa para el país. En 1,847 municipios es el cultivo más abundante y ocupa poco más de la mitad de la superficie cultivable; se calcula que ocho de cada diez productores agrícolas siembran esta gramínea (Robles, 2007) 9 2.4. CICLO VEGETATIVO 2.4.1. NASCENCIA Comprende el período que transcurre desde la siembra hasta la aparición del coleóptilo, cuya duración aproximada es de 6 a 8 días (Guerrero, 2009). 2.4.2. CRECIMIENTO Una vez nacido el maíz, aparece una nueva hoja cada tres días si las condiciones son normales. A los 15-20 días siguientes a la nascencia, la planta debe tener ya cinco o seis hojas, y en las primeras 4-5 semanas la planta deberá tener formadas todas sus hojas (Guerrero, 2009). 2.4.3. FLORACIÓN A los 25-30 días de efectuada la siembra se inicia la panoja en el interior del tallo y en la base de éste. Transcurridas 4 a 6 semanas desde este momento se inicia la liberación del polen y el alargamiento de los estilos (Guerrero, 2009).. Se considera como floración el momento en que la panoja se encuentra emitiendo polen y se produce el alargamiento de los estilos. La emisión de polen dura de 5 a 8 días, pudiendo surgir problemas si las temperaturas son altas o se provoca en la planta una sequía por falta de riego o lluvias (Guerrero, 2009). 2.4.4. FRUCTIFICACIÓN Con la fecundación de los óvulos por el polen se inicia la fructificación. Una vez realizada la fecundación, los estilos de la mazorca, vulgarmente llamados sedas, cambian de color, tomando un color castaño (Figura 5) (Guerrero, 2009). Figura 5. Fructificación del maíz (http://sararodriguez-maiz.blogspot.com/) 10 Transcurrida la tercera semana después de la polinización, la mazorca toma el tamaño definitivo, se forman los granos y aparece en ellos el embrión. Los granos se llenan de una sustancia leñosa, rica en azúcares, los cuales se transforman al final de la quinta semana en almidón (Guerrero, 2009). 2.4.5. MADURACIÓN Y SECADO Hacia el final de la octava semana después de la polinización, el grano alcanza su máximo de materia seca, pudiendo entonces considerarse que ha llegado a su madurez fisiológica. Entonces suele tener alrededor del 35% de humedad (Guerrero, 2009). A medida que va perdiendo la humedad se va aproximando el grano a su madurez comercial, influyendo en ello más las condiciones ambientales de temperatura, humedad ambiente, etc., que las características varietales (Guerrero, 2009). 2.5. REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS 2.5.1. CLIMA Condiciones: Templado, tropical y subtropical Requerimientos Climáticos: Cultivos de clima cálido y humedad adecuada; el cultivo es sensible a bajas temperaturas y a las heladas. Precipitación: 600 a 800 mm/ al año. Humedad Relativa: 50 a 80%.Temperatura Base: 10º C. Temperatura óptima para: germinación 18 – 20º C; para crecimiento por día, 25–33º C y por la noche 17–23º C (Gómez y Esquivel, 2008). El retraso de la germinación causa que la semilla se pudra y reduce la población. Las fuertes lluvias y el encharcamiento de agua durante la polinización afectan significativamente la producción del grano (Guerrero, 2009). 11 2.5.2. SUELO Disposición de suelo: Fértil, profundo, desde barrosos bien drenados hasta suelos salinos con características de buena retención de agua. pH del suelo: 7.0 a 8.5. Niveles críticos de nutrientes de suelo: 15 – 18 ppm NO3–N, 16 – 21 ppm P, 12 –160 ppm K, 101 ppm Mg, 076–1.0 ppm Zn. Densidad aparente: 1.3–1.4 Mg m-3, mejora la penetración de raíz y las relaciones de proliferación agua y aire del suelo. Tabla de subsuelo: Debajo de los 2.0 m. Niveles críticos de salinidad del suelo (ECe): 1.7 dS m-1 arriba del cual baja la producción. Evitar suelos encharcados (http://www.netafim- latinamerica.com/crop/corn/best-practice) 2.5.3. PLUVIOMETRÍA Las aguas en forma de lluvia son muy necesarias en periodos de crecimiento en un contenido de 40 a 65 cm (Guerrero, 2009) 2.5.4. RIEGO El maíz es un cultivo exigente en agua en el orden de unos 5 mm al día. Los riegos pueden realizarse por aspersión y a manta. El riego más empleado últimamente es el riego por aspersión. Las necesidades hídricas van variando a lo largo del cultivo y cuando las plantas comienzan a nacer se requiere menos cantidad de agua pero sí mantener una humedad constante. En la fase del crecimiento vegetativo es cuando más cantidad de agua se requiere y se recomienda dar un riego unos 10 a 15 días antes de la floración (Massieu y Lechuga s/a; Guerrero, 2009). Durante la fase de floración es el periodo más crítico porque de ella va a depender el cuajado y la cantidad de producción obtenida por lo que se aconsejan riegos que mantengan la humedad y permita una eficaz polinización y cuajado (Guerrero, 2009). Por último, para el engrosamiento y maduración de la mazorca se debe disminuir la cantidad de agua aplicada (Guerrero, 2009). 12 En el siguiente recuadro se presentan las dosis de riego más convenientes para el cultivo del maíz (en riego localizado) (Gobierno del Estado de Veracruz.2010) Cuadro 1. Dosis de riego convenientes para el cultivo de maíz 3 SEMANA ESTADO NÚMERO DE RIEGOS m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Siembra Nacencia Desarrollo Primario 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 42 42 52 88 120 150 165 185 190 230 200 192 192 192 190 Crecimiento Floración Polinización Fecundación Fecundación del grano 2.6. PREPARACIÓN DEL TERRENO La preparación del terreno es el paso previo a la siembra. Se recomienda efectuar una labor de arado al terreno con grada para que el terreno quede suelto y sea capaz de tener cierta capacidad de captación de agua sin encharcamientos. Se pretende que el terreno quede esponjoso sobre todo la capa superficial donde se va a producir la siembra. También se efectúan labores con arado de vertedera con una profundidad de labor de 30 a 40 cm. En las operaciones de labrado los terrenos deben quedar limpios de restos de plantas (rastrojos). 13 2.6.1. SIEMBRA Antes de efectuar la siembra se seleccionan aquellas semillas resistentes a enfermedades, virosis y plagas. Se efectúa la siembra cuando la temperatura del suelo alcance un valor de 12º C. Se siembra a una profundidad de 5 cm. La siembra se puede realizar a golpes, en llano o a surcos. La separación de las líneas de 0.8 a 1 m y la separación entre los golpes de 20 a 25 cm. La siembra se realiza por el mes de abril. (http://aeiagro.galeon.com/aficiones1553013.html) 2.6.2. FERTILIZACIÓN NITROGENADA El nitrógeno es uno de los nutrientes esenciales que más limitan el rendimiento del maíz. Este macronutriente participa en la síntesis de proteínas y por ello es vital para toda la actividad metabólica de la planta. Su deficiencia provoca reducciones severas en el crecimiento del cultivo, básicamente por una menor tasa de crecimiento y expansión foliar que reducen la captación de la radiación fotosintéticamente activa. Las deficiencias de nitrógeno se evidencian por clorosis (amarillamiento) de las hojas mas viejas. 2.6.2.1. UREA Esta forma de nitrógeno es hidrolizada muy rápidamente a la forma amoniacal en condiciones normales de temperatura, humedad y pH por la acción de la enzima ureasa. En general, el proceso dura entre tres y diez días (Domínguez, 1999). La urea (46% de N) es el fertilizante sólido de más alta concentración y es un producto de elevada solubilidad, por lo que tiene un gran riesgo de lavado antes de su hidrólisis. Por lo demás, las características de este tipo de fertilizante nitrogenado son análogas a las de todos los fertilizantes amoniacales (Domínguez, 1999). En condiciones adecuadas esta forma de nitrógeno puede ser eficaz. Para ello, hay que evitar la aplicación en superficie con escasa humedad, siendo conveniente enterrar la urea, aunque sea ligeramente mediante una labor (Domínguez, 1999). 14 Es importante mencionar que por cada kilogramo de nitrógeno aplicado a partir de urea se necesitan 1.8 kg de CaCO3 para neutralizar la acidez provocada al suelo por este fertilizante, ya que por cada mol de NH4+ se producen dos moles de H+ (Castillo, 1999). 2.6.2.2. SULFATO DE AMONIO Es un fertilizante muy tradicional que durante muchos años ha sido la fuente de nitrógeno más importante para muchos productores; actualmente ha sido sustituido, en su mayor parte por otros fertilizantes, pero todavía es apreciado por los agricultores. Su contenido en nitrógeno es de 20.5% (Domínguez, 1999). El sulfato de amonio es un fertilizante químico ampliamente utilizado. Es una de las fuentes de nitrógeno más comúnmente usadas en las fórmulas de fertilización (Mezclas Físicas). Es un producto muy versátil para ser utilizado en mezclas con otros fertilizantes, esto debido a su amplia compatibilidad con todos los monoproductos y complejos (Domínguez, 1999). El sulfato de amonio contiene Amonio (NH4+) y Azufre en forma de Sulfato (SO4-2) es un producto de pH ácido y que se recomienda aplicar en suelos calizos y alcalinos por su fuerte efecto acidificante (Domínguez, 1999) ya que es el fertilizante que más contribuye a la acidificación del suelo, de tal manera que 1 kg de nitrógeno aplicado, se requieren de 5.36 kg de CaCO3 para neutralizar la acidez que éste produce (Castillo, 1999) 2.6.3. CRITERIO DE BALANCE DE NITRÓGENO PARA DETERMINAR LAS NECESIDADES DE FERTILIZACIÓN El maíz requiere alrededor de 20-25 kg ha-1 de nitrógeno (N) por cada tonelada de grano producida. Por ello, para producir por ejemplo 10 000 ha de grano, el cultivo debería disponer de alrededor de maíz 200-250 kg. Esta cantidad sería la demanda de nitrógeno para este nivel de rendimiento. La oferta de nitrógeno para cubrir las necesidades nitrogenadas proviene de varios componentes: 15 1. Nitrógeno de nitratos disponible a la siembra (N-NO3- disponibles de 0-60 cm). 2. Nitrógeno mineralizado de la materia orgánica humificada: la cantidad de nitrógeno mineralizado durante el ciclo del cultivo varía según temperatura, humedad y tipo de suelo. A modo orientativo, se puede considerar alrededor del 2.5% del Nt (nitrógeno total del suelo) determinado en el estrato de 0-30 cm. 3. Nitrógeno del fertilizante: en el caso de que el nitrógeno inicial medido por análisis de suelos a la siembra (nitratos) y el nitrógeno mineralizado desde la materia orgánica humificada sean inferiores al requerido por el cultivo se deberá fertilizar la diferencia para mantener el balance en equilibrio (oferta de nitrógeno=demanda de nitrógeno). La cantidad de fertilizante inferida a partir de este procedimiento denominado ¨criterio de balance¨ deberá ser ajustado por la eficiencia de fertilización. La magnitud de la misma depende del tipo de fertilizante y del manejo del mismo (fuente, tecnología de aplicación, momento de fertilización, etc.) (http://www.fertilizando.com/articulos/Fertilizacion%20Nitrogenada %20del%20Cultivo%20de%20Maiz.asp) 2.6.4. FERTILIZACIÓN NITROGENADA DEL MAÍZ La planta de maíz utiliza el nitrógeno durante todo su ciclo. En la absorción del mismo se distinguen tres fases marcadas, estas son (Díaz, 2001): 1. Desde el nacimiento hasta cerca de un mes antes de la aparición de las barbas o inflorescencias femeninas. Al final de ese período se completa cerca de 10% de las necesidades totales del elemento. 2. Desde un mes antes de la aparición de las barbas, con aumentos en la absorción hasta un máximo durante la aparición de las panojas. Este es el período de mayor demanda, de ahí la importancia de la refertilización nitrogenada oportuna. Para la época de aparición de las barbas las plantas ya han extraído más de 60% de sus necesidades. 16 3. Fase posterior a la aparición de las barbas. La absorción se hace más lenta, lo que depende, en parte, del material genético. Existen cultivares capaces de continuar la absorción del nitrógeno durante períodos más largos. La aplicación de fertilizantes nitrogenados en forma fraccionada permite una mejor utilización del nitrógeno, particularmente en suelos con texturas gruesas, sujetos a pérdidas del elemento por lavado. Fuentes comunes de fertilizantes nitrogenados corresponden a la urea, el sulfato de amonio, el nitrato de amonio, los fosfatos monoamónico y diamónico, así como numerosas fórmulas compuestas. Los abonos nitrogenados aplicados sobre la superficie del suelo tienden a perderse por drenaje superficial o por volatilización; esto último es más grave en el caso de fuentes amoniacales en suelos de pH alto. Las tierras erosionadas requieren, en general, mayores cantidades de nitrógeno. La respuesta de la planta al fertilizante nitrogenado también depende del contenido de otros nutrimentos, particularmente del fósforo. 17 CAPÍTULO III MATERIALES Y MÉTODOS 3.1. ÁREA DE TRABAJO. LOCALIZACIÓN El Municipio de Perote se encuentra ubicado entre las coordenadas extremas siguientes: Meridiano 97º 15’ de Longitud oeste y el Paralelo 19º 34’ de Latitud norte, atendiendo al Sistema Mercator (UTM) de coordenadas geográficas. Su altitud se desplanta sobre una cota promedio de 2 400 metros con respecto al nivel del mar. (http://www.perote.gob.mx) Se encuentra posicionado en la zona centro–occidental del estado, en la región del Eje Volcánico del país, formando parte de los llanos que se extienden al Oeste del Cofre de Perote. Dista de la ciudad de Xalapa 51 km, del puerto de Veracruz 157 km y de la Ciudad de México 250 km. Figura 6. Localización del municipio de Perote, Veracruz. (Google maps, 2011) Por lo que en el sitio donde se obtuvo el suelo para el experimento fue del Rancho “Lomas de Tehuixtocan”, lugar en este municipio. 18 3.2. DESCRIPCIÓN AMBIENTAL 3.2.1. CLIMA Su clima, es frío - seco - regular, con temperatura media anual de 12° C, con una precipitación anual de 493.6mm. Las heladas son frecuentes, al igual que pequeñas lloviznas en el invierno, en primavera y verano el clima es benigno, cálido y en ocasiones existen calores extremos. Su régimen pluviométrico es parecido al semidesértico, presentando lluvias continuas entre julio y septiembre. (http://www.perote.gob.mx) 3.2.2. EDAFOLOGÍA El tipo de suelo que predomina es el regosol dístrico, altamente susceptible a la erosión, está conformado de arenas finas voladizas (procedentes de sedimentos del Holoceno del Cofre de Perote, con una textura franca arenosa. Domina grandes áreas del municipio. Su valor agrícola depende del grosor del suelo. Dadas sus características de porosidad su capacidad de aprovechamiento de agua es limitada, pues la transporta hacia capas más profundas; por tal razón los cultivos de plantas con raíces profundas son los que tiene mayores posibilidades. Dadas sus características voladizas es necesario retenerlo formando barreras naturales y evitando la tala. El color varía de gris oscuro y negro, gris muy oscuro, gris amarillento, oscuro y negro; la textura es franca, franco - arenoso, franco - arcilloso, arcillosa y arenosa. (http://www.perote.gob.mx) 3.2.3. HIDROLOGÍA Su hidrografía es muy importante, puesto que en el Cofre de Perote se forman tres vertientes, la de los ríos Huitzilapan y Nautla, por medio de numerosos arroyos; otros arroyos de corto caudal, como son el Cocozatla, Tinimil, Aninilla, Obispo y el Venero de Pinaguztepec. Existen también pequeñas lagunas, entre las que destacan: Tilapa, Tecajetes, Carnestolenda, Tonaco y Negra”. La localidad carece de ríos permanentes y solo temporalmente, cuando existen grandes precipitaciones o depresiones, las hondonadas llegan a conducir agua. (http://www.perote.gob.mx) 19 3.2.4. FLORA La vegetación predominante es de bosques compuestos por pinos, oyameles, encinos y sabinos”, hay exceso de tabaquillo, el llano está cubierto frecuentemente de pastos, magueyes, matorrales con izote, matorrales espinosos, mezquites, chilacayote, sensitivas y otras muy diversas. En relación a cultivos se siembra frijol, maíz, cebada, trigo, calabaza, camote, papa, alberjón y haba. (http://www.perote.gob.mx) 3.2.5. FAUNA Su fauna al igual que en todas las tierras frías y de elevadas alturas aguardan a notables especies silvestres como armadillo, ardillas, conejos, coyote, gato montés, liebres, mapache, tlacuache, águila, zorro; águila real, codorniz, gavilán, lechuza, paloma torcaza y lobo. (http://www.perote.gob.mx) 3.2.6. AGRICULTURA La actividad agrícola que se realiza en el municipio gira en torno al cultivo de los siguientes productos: papa, maíz, trigo, haba, frijol, avena, cebada forrajera, chícharo, maíz forrajero, cebada en grano, lenteja y girasol, además, existen varias bodegas de almacenamiento de cereales, empresas que compran en gran escala los productos de la sierra, como: frijol, maíz, trigo, papa, alberjón, haba, entre otros, debido a que el clima es seco y se presta a su conservación. (http://www.perote.gob.mx) 3.2.7. GANADERÍA En lo referente a ganadería se crían y explotan las especies: bovino, ovino, caprino y porcino, siendo más destaca la producción de estos dos últimos. (http://www.perote.gob.mx) 3.2.8. COMERCIO Dentro de la industria, hay fábricas de cajas de empaque, de envases plásticos, refrescos y panaderías, de mosaico, tabique de hormigón y cemento, artículos de ixtle y zacatón, elaboración de pulque y jamoncillo, tapetes de Ximonco que son un patrimonio cultural, curiosidades de hueso, canastas, granjas porcinas, una calera y casas dedicadas a la preparación de carnes frías y embutidos. Sin olvidar la industria maderera que tiene gran importancia, así como diversos establecimientos industriales 20 de los que destacan por su participación porcentual respecto al total, los siguientes: 23.8% molinos de nixtamal, 14.3% fabricación de partes y piezas sueltas, 9.5% molinos - tortillerías y el 7.1% fabricación de mosaicos, tubos y similares a base de cemento y fabricación de ladrillos, tejas y otros. (http://www.perote.gob.mx) 3.3. CONDUCCIÓN DE LOS ENSAYOS EN LABORATORIO 3.3.1. ANÁLISIS DE SUELO El suelo en cuestión fue muestreado en el Rancho “Lomas de Tehuixtocan”, municipio de Perote, Ver., de acuerdo de acuerdo a la NOM-021-SEMARNAT-2000, tomándose así dos muestras compuestas. Posteriormente éstas se secaron al aire y a la sombra, se tamizaron por malla de 2 mm y se determinaron densidad aparente, capacidad máxima de retención de agua, pH en agua (acidez activa), conductividad eléctrica, porcentajes de carbono orgánico, materia orgánica, nitrógeno total y nitrógeno inorgánico, así como la relación Carbono/Nitrógeno, fósforo asimilable y potasio intercambiable. 3.3.2. PRUEBA DE VIABILIDAD DE SEMILLAS DE MAÍZ En la segunda fase se evaluó la calidad fisiológica de la semilla mediante el ensayo de germinación estándar (imbibición en agua). Se preparó una muestra de 20 semillas con cinco repeticiones. En la pruebas de germinación estándar se utilizó el método "entre papel" siguiendo las normas establecidas por la International Seed Testing Association (2005). Esta prueba se basa en que el primer paso en la germinación es la absorción de agua, que se produce inicialmente de manera pasiva debido a la diferencia de potencial hídrico entre la semilla y el medio; suelen producirse tres fases sucesivas en la absorción de agua. La rápida imbibición de la semilla provoca perturbaciones temporales a nivel de membrana, con la consiguiente pérdida de solutos y metabolitos. La reanudación de la actividad metabólica implica una activación de la respiración. Se suelen diferenciar cuatro fases en relación con la respiración: aumento inicial debido a la activación de mitocondrias ya existentes en la semilla, estabilización o disminución 21 posterior por limitación de la presencia de oxígeno o deterioro mitocondrial, nuevo incremento respiratorio provocado por la entrada de oxígeno o por síntesis de nuevas mitocondrias y disminución final asociada al agotamiento de las reservas de la semilla. Por otra parte, los componentes necesarios para la síntesis de proteínas están presentes en la semilla seca viable, y a los pocos minutos tras la imbibición se produce síntesis proteica en los ribosomas previamente existentes. Posteriormente se sintetizan nuevos ribosomas. Algunos ARN previamente almacenados, como los de las proteínas LEA, se degradan rápidamente, pero otros permanecen. Al tiempo, se produce la expresión de distintos grupos de genes, como los que codifican enzimas y proteínas implicadas en la actividad metabólica celular básica y los que son responsables de procesos específicos de la germinación. 3.4. ESTABLECIMIENTO DEL EXPERIMENTO EN INVERNADERO El trabajo de investigación se llevó a cabo en un invernadero tipo túnel situado en en el Rancho “Lomas de Tehuixtocan” , municipio de Perote, Veracruz; para implementar el ensayo se procedió a llenar macetas plásticas con capacidad de 1 kg con suelo seleccionado, tipo regosol éutrico, el cual se homogenizó y se tamizó con una malla de 4 mm previamente. Éste fue evaluado en cuanto a su fertilidad en Laboratorio de Química Agrícola de la Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus Xalapa de la Universidad Veracruzana. Se establecieron los tratamientos con fertilización orgánica, inorgánica y órganomineral, teniendo un testigo fertilización cero; haciendo los cálculos necesarios se depositaron las cantidades correspondientes de sustancias utilizadas para este fin (Urea, sulfato de amonio y humus de lombriz). En un modelo estadístico completamente aleatorizado se aplicaron diez tratamientos y cuatro repeticiones o réplicas de cada uno. Los tratamientos efectuados se encuentran en el cuadro 2. 22 Cuadro 2. Tratamientos utilizados en el ensayo. TRATAMIENTO CLAVE HUMUS DE LOMBRIZ -1 (t ha ) FUENTE 00 FERTILIZACIÓN MINERAL N-P-K -1 (Kg ha ) 00-00-00 T-1 T-2 00 60-00-00 UREA T-3 00 120-00-00 UREA T-4 00 140-00-00 UREA T-5 00 60-00-00 SULFATO DE AMONIO T-6 00 120-00-00 SULFATO DE AMONIO T-7 00 140-00-00 SULFATO DE AMONIO T-8 5 00-00-00 HUMUS DE LOMBRIZ T-9 5 60-00-00 HUMUS DE LOMBRIZ + UREA T-10 5 60-00-00 HUMUS DE LOMBRIZ + SULFATO DE AMONIO 00 Las dosis de fertilización nitrogenada para el maíz fueron establecidas de acuerdo a las diferentes dosis recomendadas para la región. El nivel de aplicación del humus de lombriz fue definido tomando en cuenta la media nacional de este producto orgánico para el cultivo de maíz. Una vez incorporados los fertilizantes y abono orgánico según los tratamientos, se procedió a hacer el primer riego de acuerdo al 60% de su capacidad máxima de retención de agua de este suelo, posteriormente se llevó a cabo la siembra, colocando tres semillas de maíz (Zea mays L.) de la variedad Victoria en cada unidad experimental. Inmediatamente después se colocaran en cada una de ellas círculos de polietileno para asegurar la menor pérdida de humedad y tener un aumento de temperatura para acelerar el proceso de germinación de las semillas de maíz (Fig. 7). Estos se retiraron cuando iniciaron las plantas a brotar. Las semillas utilizadas pasaron la prueba de viabilidad, es decir se obtuvo in vitro el porcentaje adecuado de germinación. 23 Figura 7. Unidades experimentales cubiertas con polietileno (Fotografía tomada por Emilio Castañeda, 2011) Ocho días después de brotadas las plantas se efectuó un raleo, dejando sólo dos plantas por unidad experimental. El ensayo tuvo una duración de días 45, durante ese tiempo se midió la variable altura de las plantas (Fig. 8) Figura 8 . Plantas de maíz al finalizar el experimento (Fotografía tomada por Emilio Castañeda, 2011) Al final del experimento las plantas fueron extraídas de las macetas por tratamiento (Figs. 9 y 10) 24 Figura 9. Plantas de maíz extraídas de cada unidad experimental (Fotografía tomada por Emilio Castañeda, 2011) Figura 10. Raíz de plantas de maíz con fertilización orgánica (Fotografía tomada por Emilio Castañeda, 2011) Para cuantificar la variable materia seca y determinar la eficiencia agronómica relativa (EAR) de acuerdo a la siguiente fórmula: EAR = Re n dim iento por tratamient o x 100 - 100 Re n dim iento del testigo 25 En el suelo de cada tratamiento utilizado se verificó nuevamente el pH y conductividad eléctrica para saber cómo había sido modificado o no estos parámetros por las prácticas efectuadas durante el experimento. 3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO Con la información obtenida del experimento, el estudio estadístico de de los datos se hizo con el paquete SAS (Statistical Analysis System) elaborando el análisis de varianza y la prueba de comparación de medias de Tukey con un α de 0.05 26 CAPÍTULO IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. ANÁLISIS FÍSICO Y QUÍMICO DEL SUELO El estudio preliminar del suelo utilizado en el experimento se presenta en cuadro 3 que a continuación se detalla: Cuadro 3. Resultados del análisis del suelo Determinación Resultado Densidad aparente g mL-1 Capacidad máxima de retención de agua mL kg-1 Arcilla % Limo % Arena % Clase Textural Acidez activa (pH en agua 1:2) Conductividad eléctrica dS m-1 Carbono orgánico % Materia orgánica % Nitrógeno inorgánico % Relación C/N Fósforo asimilable ppm Potasio intercambiable Mol (+) kg-1 Método utilizado Interpretación NOM-021SEMARNAT-2000 Correspondiente a la textura del suelo 1.03 Probeta 465 Gravimétrico No aplica 19 Bouyoucus-Day No aplica 28 Bouyoucus-Day No aplica 53 Franca arenosa Bouyoucus-Day Triángulo de Texturas No aplica 7.10 Potenciométrico Neutro 0.6 Conductividimétrico No salino 0.86 Walkley-Black Muy bajo 1.48 Walkley-Black Muy bajo 0.0008 Micro Kjeldahl Muy bajo 11.62 Matemático Mediano 33 Bray Alto 1.8 Flamométrico Alto 27 No aplica 4.2. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEL SUELO ANALIZADO DE ACUERDO A LA NOM-021-SEMARNAT-2000 4.2.1. DENSIDAD APARENTE La densidad aparente puede ser incluida dentro del grupo mínimo de parámetros a medir para evaluar la calidad de un suelo, como indicador de la estructura, la resistencia mecánica y la cohesión del mismo. La densidad aparente también es usada para referir a un volumen de suelo en el campo, los resultados de los análisis de laboratorios. Esta utilidad es necesaria para la práctica agronómica de la fertilización, por lo que el resultado de este parámetro está bien relacionado con la textura del suelo y permitió hacer los cálculos para la adición de los fertilizantes y abono en cada unidad experimental. 4.2.2. TEXTURA La textura de éste suelo indica que la fracción predominante es la arena y de acuerdo al contenido porcentual de limo y arcilla la clase textural es franca arenosa. Es un suelo que posee bastante arena pero que cuenta también con limo y arcilla, lo cual le otorga algo más de coherencia entre partículas. Los granos de arena pueden ser vistos a ojo descubierto y sentidos al tacto con facilidad. Al apretarlo en estado seco formará un molde que fácilmente caerá en pedazos, pero al apretarlo en estado húmedo el modo formado persistirá si se manipula cuidadosamente. 4.2.3. pH El valor de pH en agua del suelo (relación 1:2) fue de 7.1, el cual es clasificado como neutro; es decir que el contenido de iones H+ e iones OH- es semejante. En este suelo habrá mínimos efectos tóxicos. A este valor de pH la mayoría de los nutrientes están disponibles o asimilables para las plantas. 4.2.4. CARBONO ORGÁNICO El contenido de carbono orgánico de la muestra fue de 0.86 %, por lo tanto este resultado está clasificado como muy bajo, por lo que se debe poner atención para 28 aumentar los contenidos de él. Los suelos varían en la cantidad de carbono orgánico del suelo que contienen, oscilando de menos 1 % en muchos suelos arenosos a más de 20 % en los suelos de pantanos o ciénagas. 4.2.5. MATERIA ORGÁNICA Para la muestra analizada, el contenido de materia orgánica fue 1.48 %; valor que es clasificado como bajo. El volumen porcentual de materia orgánica en los primeros centímetros del suelo es poco mayor y va decreciendo a medida que aumenta la profundidad; es importante adicionar materia orgánica al suelo, ya que este parámetro se usa frecuentemente como un indicador de la calidad edáfica, es decir, que es usado para evaluar la sustentabilidad de los agro-ecosistemas. Es así que la materia orgánica es la base de la actividad biológica del suelo, influenciando características de importancia agrícola como el contenido de fósforo, el ciclo de nitrógeno, la estructura del suelo y sus condiciones asociadas de infiltración de agua, permeabilidad y aireación. 4.2.6. NITRÓGENO TOTAL El contenido de nitrógeno total en la muestra analizada fue de 0.0008%, valor clasificado como muy bajo. La mayor proporción de nitrógeno en el suelo se halla en forma orgánica y está asociado con la materia orgánica. Su cantidad varía con las características del suelo, con el tratamiento que éste haya recibido y con las cantidades de materia orgánica en forma de abonos. 4.2.7. RELACIÓN C/N La relación C/N de la muestra analizada, se considera mediana, pero permite que ocurra el proceso de mineralización y la liberación de N inorgánico. El C en los restos vegetales es aproximadamente el 60%. El N es elemento minoritario, y por él compiten las raíces de las plantas y los microorganismos. Llega a ser un factor limitante. 4.2.8. FÓSFORO ASIMILABLE El contenido de este elemento en este suelo es alto, por lo que la aplicación de él en forma de fertilizantes no es recomendable para el caso que se trata. 29 4.2.9. POTASIO INTERCAMBIABLE El contenido de potasio en el suelo es alto, por lo que no es recomendable aportarlo en forma de fertilizante para este caso. 4.3. PRUEBA DE VIABILIDAD DE LAS SEMILLAS DE MAÍZ El resultado obtenido en esta prueba fue del 100%, por lo que se considera adecuado el uso de esta semilla, ya que el porcentaje de germinación es el número relativo de plántulas normales producidas por la semilla que estuvieron en condiciones de temperatura, humedad y luz adecuadas. Figuras 11-12 . Prueba de viabilidad en semillas de maíz (Fotografía tomada por Emilio Castañeda, 2011) 4.4. EFICIENCIA AGRONÓMICA RELATIVA (EAR) Se calculó la EAR para cada tratamiento con respecto al testigo en relación a la producción de materia seca que se obtuvo, estos resultados se pueden ver el cuadro 4 y figura 13. 30 La EAR expresa el comportamiento del rendimiento de materia de los tratamientos evaluados con respecto al testigo. En el experimento se obtuvo el mejor tratamiento (T8); mientras que para los tratamientos (T5) y (T7) se obtuvo una EAR menor. Cuadro 4. Eficiencia agronómica relativa Tratamiento EAR (%) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 No aplica 22 44 67 11 33 11 77 55 44 Figura 13. Eficiencia agronómica relativa del experimento al concluir los 45 días 31 4.5. EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS EN LA ALTURA DE PLANTAS DE MAÍZ Se observó una respuesta significativa a los diferentes tratamientos de fertilización química, orgánica y orgánica-mineral en cuanto a la altura de las plantas de maíz; el mejor tratamiento con respecto a esta variable fue el T8 donde se utilizó humus de lombriz y el menos favorable fue el T7 donde se usó (NH4)SO4 en una dosis de 140 kg ha-1, como puede apreciarse en la fig. 14 Figura 14. Promedio de altura en plantas de maíz al concluir los 45 días Valores con igual letra no presentan diferencias significativas entre sí 4.6. EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS EN LA PRODUCCIÓN DE MATERIA SECA DE PLANTAS DE MAÍZ Se observó una respuesta significativa a los diferentes tratamientos de fertilización química y orgánica en cuanto a la materia seca de tal manera que el mejor resultado se obtuvo con el tratamiento de humus de lombriz (T8) y el de menor valor fue el tratamiento (T5) con sulfato de amonio (NH4)SO4 con una dosis de 60 kg. 32 Figura 15. Promedio de materia seca de plantas de maíz al concluir los 45 días Valores con igual letra no presentan diferencias significativas entre sí 33 4.7. EFECTO RESIDUAL DE LOS TRATAMIENTOS SOBRE EL pH Y LA CONDUCTIVIDAD DEL SUELO Cuadro 5. pH y CE del suelo después del experimento Tratamiento pH del suelo después de los 45 días T1 Testigo 7.05 T2 Urea 60% 6.95 T3 Urea 120% 6.90 T4 Urea 140% 6.80 T5 Sulfato de amonio 60% 6.70 T6 Sulfato de amonio 120% 6.60 T7 Sulfato de amonio 140% 6.40 T8 Humus de lombriz 7.15 T9 Humus de lombriz + Urea 7.10 T10 Humus de lombriz + 7.00 Sulfato de amonio C.E. dS m-1 0.60 0.65 0.71 0.75 0.70 0.9 1.0 1.0 1.2 1.4 La influencia de los fertilizantes químicos sobre el pH del suelo varió en un descenso del valor original, efecto contrario cuando se usó humus de lombriz y la combinación de él con los fertilizantes inorgánicos. Con respecto a la conductividad eléctrica se pudo verificar que ésta aumenta dependiendo de la cantidad que se adicionó, pero este efecto residual es temporal, esto dependiendo de la época y el riego. 34 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La importancia de usar una fertilización razonable en los diversos cultivos y en este caso con el maíz en un suelo regosol eútrico, donde unas de sus características es que está conformado por un porcentaje alto de arena y un contenido bajo de nitrógeno asimilable; por lo primero no permite que haya un mejor arreglo de las partículas del suelo, por tal motivo cuando se adicionó el humus de lombriz como sustancia mejoradora de la estructura del suelo y como dadora de nutrientes para el maíz, hubo una mejor respuesta en producción de materia seca, esto fue debido a que mejoró las características estructurales del suelo, es decir, lo agregó, por lo que evitó cambios bruscos de temperatura y humedad. Aumentó la retención hídrica del suelo. Por el pH neutro que posee y el tamaño coloidal de sus partículas del humus, le proporcionó al suelo una mejor capacidad de intercambio catiónico (CIC) y se debió a la presencia de grupos carbonilos e hidroxilos fenólicos y alcohólicos, entre otros, en su estructura (Pereira y Zezzi-Arruda, 2004), y de esta forma su mineralización fue adecuada proporcionándole los nutrientes necesarios al cultivo. 1. De acuerdo con los resultados obtenidos se recomienda que la fertilización orgánica en maíz, en la zona se realice mediante la aplicación de 5 t/ha -1, esto es debido a que los abonos orgánicos se consideran como materiales de lenta liberación que aportan sus nutrimentos a través del tiempo evidenciándose su acción residual y mejorando las condiciones físicas del suelo. 2. Se sugiere una fertilización órgano-mineral como una alternativa para mejorar las condiciones actuales del suelo y obtener una mayor producción, ya sea de forraje o de grano. 3. Por todo lo anterior, la fertilización únicamente química, nos reserva llevarla a cabo; ya que sus efectos residuales en el suelo a través del tiempo lo perturbara física, química y biológica. 35 BIBLIOGRAFÍA 1. Carrera, M. y Box, M. 2005. Prontuario de agricultura. Cultivos agrícolas. Editorial Mundi-Prensa. Barcelona, España. 2. Díaz R., R. 2001. Siembra directa en el Cono Sur. Editorial Procisur. Uruguay. 3. Ferreira, P. 2006. Recursos naturales y sostenibilidad agrícola en Mesoamérica. Editorial CATIE. México. 4. Gómez R., J. y Esquivel M., M. 2008. Agroclimatología del maíz en México. UNAM. México. Documento en línea. 5. Guerrero G., A. 2009. Cultivos herbáceos extensivos. 6ª ed. Editorial Mundi-Prensa. Barcelona, España. 6. Hart, R.1985. Conceptos básicos sobre agroecositemas. Editorial CATIE. 7. International Seed Testing Association. 2005. International rules for seed testing. Published by The International Seed Testing Association. Bassersdorf, Switzerland. 243 p. 8. 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