Introducción

El tipo de sustrato y sus características físicas, químicas y microbiológicas son propiedades importantes en la producción de plántulas (^{Ortega Martínez et al., 2010}). Como sustratos se utilizan diversos materiales, entre ellos, musgos, agrolitas, perlitas, biosólidos, suelo y residuos de la industria agropecuaria (^{Sánchez Hernández et al., 2016}) en diferentes proporciones (^{García Morales et al., 2011}). No obstante, para que una enmienda o abono orgánico pueda ser utilizado, es necesario que cumpla con parámetros de calidad, tales como estabilidad y maduración del material (^{Ansorena, Batalla y Merino, 2014}). La estabilidad indica el grado de descomposición biológica que las materias primas de una composta han logrado y está relacionada con la actividad de las poblaciones microbianas; mientras que la maduración se refiere al nivel de integridad de la enmienda e implica cualidades de envejecimiento de un producto, la ausencia de compuestos fitotóxicos y patógenos (^{Bernal et al., 2011}). Las enmiendas maduras no deben tener efectos negativos sobre la germinación de las semillas o en el crecimiento y desarrollo de las plantas (^{Bernal et al., 2017}). Una enmienda no madura puede generar malformaciones en las plántulas, reducido crecimiento radical, una irregular o nula germinación (^{Dos Santos et al., 2010}) y la inmovilización del nitrógeno (^{Abad et al., 2002}).

Entre las características que debe cumplir un buen sustrato se pueden citar: porosidad > 85%, capacidad de aeración entre 10 y 30%, agua fácilmente asimilable entre 20 y 30%, textura de media a gruesa, con una distribución de partículas de 0.25 a 5.0 mm (Abad et al., 1993; citado por ^{Rodríguez Narváez, 2013}), retención de humedad entre el 55 y 70% y una densidad aparente entre 0.15 y 0.45 g/cm³ (^{López Baltazar et al., 2013}). Además, los fertilizantes orgánicos deben cumplir con parámetros de inocuidad como: Escherichia coli < 1000 NMP/g, Salmonella spp. ausente en 25 g (Norma NCh (2004); norma mexicana ^{NMX- FF-109-SCFI-2007}; ^{Real Decreto 865/2010}) o 3 NMP/4 gramos y hongos fitopatógenos ausentes. Las normas y legislaciones españolas y europeas establecen los límites de metales pesados que pueden contener las compostas orgánicas antes de ser utilizadas en la agricultura (^{Real Decreto 865/2010} (^{Bernal et al., 2017}).

El objetivo de esta investigación fue caracterizar por sus propiedades físicas, químicas, biológicas y microbiológicas dos fertilizantes orgánicos comerciales (Solep, Fernatol), estiércoles locales de vacuno y ovino, y musgo comercial (Peat moss®) como posibles sustitutos de turbas en la producción de plántulas.

Materiales y métodos

El estudio fue realizado en el Campus Puebla del Colegio de Postgraduados, México. Como materiales de evaluación fueron utilizados Solep® (Soluciones Ecológicas de Puebla, México), Fernatol® (Fertilizante Natural Obtenido por Lombricomposteo S. A. DE C. V. Puebla, México), estiércoles de vacuno y ovino (recolectados en pequeñas unidades de producción ganadera de San Nicolás de los Ranchos, Puebla), y Peat moss® (musgo Sunshine Mezcla 3®). Para análisis, de cada enmienda se obtuvo una muestra de 5 lt que fue secada al aire hasta un peso constante.

Resultados

Los análisis mostraron diferencias (P < 0.05) entre enmiendas en índice de grosor (IGr), humedad (H), densidad aparente (DA), densidad de partículas (DP) y porosidad (Po) (Tabla 1). Todos los materiales evaluados presentaron un IGr entre los intervalos establecidos en la ^{NMX- FF-109-SCFI-2007} y la ^{Norma NCh (2004)}. Las características físicas del musgo Peat moss fueron sobresalientes de acuerdo con la ^{Norma Nch (2004)}, en comparación con los fertilizantes organicos comerciales y el estiércol vacuno, con DA y DP inferiores a las observadas en esta última enmienda. Lo anterior permite sugerir el uso del musgo como componente de sustrato, seguido de las enmiendas comerciales.

Tabla 1 Valores promedio de la caracterización física de enmiendas orgánicas y fertilizantes comerciales. Campus Puebla del Colegio de Postgraduados, México. 

*Valores con letras iguales en la misma columna no son significativamente diferentes (Tukey, P≤ 0.05). IGr: índice de grosor, H: humedad, DA: densidad aparente, DP: densidad de partícula y Po: porosidad. DMS: diferencia mínima significativa.

En los valores de pH, CE, MO, carbono orgánico (CO), relación C/N y nitrógeno amoniacal (NAm) se observaron diferencias significativas (Tabla 2). En el estiércol vacuno y en el fertilizante Solep se observaron niveles superiores de pH, CE y NAm en comparación con Fernatol y musgo; el pH y la CE se encuentran dentro del intervalo establecido en la ^{NMX-FF-109-SCFI-2007} y la ^{NCh (2004)}. Si bien el fertilizante Fernatol presentó buenas características, es un producto menos poroso, por tanto, no debería ser incluido como como componente de sustratos.

Tabla 2 Valores promedio de la caracterización química de cinco enmiendas orgánicas y fertilizantes comerciales. Campus Puebla del Colegio de Postgraduados, México. 

*Valores con letras iguales en la misma columna no son significativamente diferentes (Tukey, P < 0,05). CE: conductividad eléctrica, % MO: porcentaje de materia orgánica, % CO: porcentaje de carbono orgánico, Relación C/N: relación carbono/nitrógeno y nitrógeno amoniacal (NAm). DMS: diferencia mínima significativa.

El estiércol vacuno presentó los mayores niveles de P y K estraíbles y el fertilizante Solep los mayores contenidos de NO₃, K y Na fácilmente asimilables (Tabla 3) en comparación con el musgo, el cual solo presentó altos niveles de Mg. Así, por ejemplo, el estiércol vacuno presentó 483 mg/kg de P vs. 106 mg/kg en musgo; mientras que el fertilizante Solep contenía 266% más de NO₃ y 926% más de Na, en comparación con este sustrato.

Tabla 3 Valores promedio de la caracterización de nutrientes extraíbles y fácilmente asimilables de cinco enmiendas orgánicas y fertilizantes comerciales. Campus Puebla del Colegio de Postgraduados, México. 

*Valores con letras iguales en la misma columna no son significativamente diferentes (Tukey, P ≤ 0,05).

DMS: diferencia mínima significativa.

En las enmiendas y fertilizantes analizados, los metales pesados se encontraron en los intervalos establecidos en normas de Europa, EEUU y Canadá (^{Ansorena, Batalla y Merino, 2014}; ^{Bernal et al., 2017}) (Tabla 4), sobresaliendo por sus bajos contenidos, el estiércol vacuno y el fertilizante Solep.

Tabla 4 Valores de metales pesados e índices de toxicidad de cinco enmiendas orgánicas y fertilizantes comerciales. 

*Valores con letras iguales en la misma columna no son significativamente diferentes (Tukey, P≤ 0,05). IGN: índice de porcentaje de germinación residual normalizado e IER: índice de porcentaje de elongación radical residual normalizado.

Los índices de toxicidad (IGN, IER) de los fertilizantes y el estiércol (Tabla 4) indican una alta a muy alta fitotoxicidad (entre -0.72 y -1.0). Por esta razón siempre es necesario tener en cuenta la cantidad o proporción que se utiliza de estas enmiendas como componentes de sustratos, ya que pueden ser fitotóxicas.

Con base en la caracterización microbiológica (Tabla 5), el fertilizante Solep y el estiércol vacuno presentaron bajos contenidos de bacterias totales, levaduras, hongos, E. coli y Salmonella en comparación con el musgo. El primero presentó 93% menos bacterias totales y el estiércol ovino 97% menos levaduras, comparados con el musgo, además, cumplen con lo establecido en la ^{NMX- FF-109-SCFI-2007} y el ^{Real Decreto 865/2010}.

Tabla 5 Caracterización microbiológica de cinco enmiendas orgánicas y fertilizantes comerciales. Campus Puebla del Colegio de Postgraduados, México. 

*Valores con letras iguales en la misma columna no son significativamente diferentes (Tukey, P≤ 0,05).

UFC: unidades formadoras de colonias, ND: no detectado, DMS: diferencia mínima significativa.

Discusión

Las características físicas de los productos evaluados permiten recomendar su uso. Los valores de IGr encontrados difieren de los obtenidos por ^{López Baltazar et al. (2013)} (0.25 - 2.0 mm); no obstante, son aceptables para su uso en sustratos.

Aunque la DA y la DP fueron inferiores en las enmiendas evaluadas en comparación con el estiércol vacuno, los resultados no coinciden con el intervalo indicado en la ^{NMX-FF-109- SCFI-2007}, ni con los valores observados en musgo por ^{Gómez Merino et al. (2013)} y ^{Crespo González et al. (2013)}. Las características físicas del estiércol fueron mejores que las sugeridas por ^{Durán y Henríquez (2007)}. Los valores recomendados para la DA se encuentran entre 0.40 y 0.90 g/ml, con porosidad > 85% y retención de humedad entre 55 y 70%, según la recomendación de la ^{NMX-FF-109-SCFI-2007}. Las características entre estos intervalos se asocian con porcentajes altos de germinación y emergencia, mejor crecimiento y desarrollo de las plántulas, además, facilitan el almacenamiento y manipulación del sustrato en los contenedores (^{Delgado Arroyo et al., 2016}). De acuerdo con lo anterior, el estiércol de ovinos es la enmienda que proporciona los mejores resultados, ya que presenta las mejores características físicas, seguido del fertilizante Solep y del estiércol vacuno.

El estiércol vacuno y el fertilizante Solep presentaron valores altos de pH, CE y NAm, valores, que al igual que el contenido de MO, fueron diferentes a los encontrados por ^{Pérez, Céspedes y Núñez (2008)} en estiércol vacuno. La relación C/N fue similar a la encontrada por ^{Bernal et al. (2017)}, por el contrario, la MO en los tratamientos con fertilizantes y los estiércoles fue menor a lo encontrado por estos mismos investigadores, no obstante, se encuentran dentro de los intervalos establecidos en ^{NMX- FF-109-SCFI-2007} y ^{NCh (2004)}. El musgo Peat moss resultó con niveles superiores a los indicados en estas normas. Los valores de pH, CE, MO y C/N en el fertilizante Solep y el estiércol vacuno indican una mayor humificación de los compuestos orgánicos, pero ambos estiércoles (vacuno y ovino) presentaron contenidos altos de NAm, por lo que requieren un mayor grado de mineralización (^{Bernal et al., 2017}). Como es conocido, la proporción de estiércol y compostas no deben superar 20% del volumen total de los sustratos, ya que concentraciones más altas pueden afectar los valores de pH, CE, NAm y la relación C/N (^{Tombion et al., 2016}).

El estiércol vacuno y el fertilizante Solep presentaron los valores más altos en elementos fácilmente extraíbles, los cuales no coinciden con los datos presentados por ^{Durán y Henríquez y Gómez Brandón, Lazcano y Domínguez (2007)}, quienes obtuvieron menores contenidos de P y K. Por el contrario, ^{López Baltazar et al. (2013)} indican niveles muy altos de K y Mg extraíbles. Con contenidos altos de Na y CE en las enmiendas, existen riesgos potenciales de sodificación en los suelos (^{Ansorena, Batalla y Merino, 2014}) que pueden ocasionar inhibición de la germinación, reducido crecimiento y menor longitud radicular (^{Torres et al., 2016}). El estiércol vacuno y el musgo Peat moss se caracterizaron por presentar bajos valores de pH, CE y Na en comparación con las demás enmiendas orgánicas, con niveles aceptables por su menor riesgo de salinización y sodificación cuando son utilizados como componentes de sustratos. El estiércol de ovino alcanzó un contenido bajo en Na, pero valores altos de pH y CE, en comparación con el fertilizante Solep.

Con base en la normativa española, las enmiendas orgánicas en este estudio se consideran de clase A por su bajo contenido de metales pesados, por tanto, son adecuados para la producción de cultivos para consumo humano (^{Real Decreto 865/2010}). Los niveles de Cu y Zn coinciden con los observados por ^{Pérez, Céspedes y Núñez (2008)}, mientras que los de Cd resultaron similares a los obtenidos por ^{Martínez et al. (2016)}.

La toxicidad en las enmiendas evaluadas varió de alta a muy alta, con valores diferentes a los encontrados por ^{Martínez et al. (2016)}. La alta y muy alta toxicidad en las enmiendas evaluadas en este estudio están asociados con una baja germinación de semillas de rábano y es característico de enmiendas con bajo grado de madurez (^{Bagur González et al., 2011}). La aplicación de estiércol en concentraciones > 20% pueden causar problemas de fitotoxicidad y escaso crecimiento radical (^{Torres et al., 2016}).

El fertilizante Solep y el estiércol vacuno fueron las enmiendas con menor presencia de microorganismos, resultados que coinciden con ^{Ruesga et al. (2016)} quienes encontraron ausencia de E. coli y Salmonella, así como NMP de coliformes totales y escasa presencia de bacterias y hongos en los productos evaluados por ^{Durán y Henríquez (2007)}. La presencia de bacterias totales y hongos puede estar en relación directa con el contenido de MO y la madurez de cada material (^{Garbanzo León y Vargas Gutiérrez, 2017}).

Conclusiones

El fertilizante Solep y el estiércol vacuno presentaron características adecuadas de pH, CE, MO y C/N para ser utilizadas en sustratos para cultivo de plántulas. Por su contenido de metales pesados, las enmiendas se encuentran dentro de los niveles establecidos en las normas oficiales y se clasifican como de Clase A, aptos para la producción de cultivos con destino al consumo humano. El fertilizante Solep y el estiércol vacuno no presentaron colonias de E. coli ni de Salmonella, lo que los hace apropiados para la producción de cultivos con bajo riesgo de contaminación. Los materiales evaluados presentaron alta fitotoxicidad en concentraciones > 20% en el bioensayo de germinación con rábano como especie indicadora, ocasionando bajos porcentajes de germinación. En general, el fertilizante Solep y el estiércol vacuno presentaron algunos parámetros químicos y microbiológicos de calidad, adecuados para su uso como componentes de sustratos para la producción de plántulas.