INTRODUCCIÓN

Nariño es el mayor productor de arveja voluble (Pisum sativum) en Colombia, con siembras en 17.000 hectáreas, en el 2015. Esta especie, se convirtió en una de las principales fuentes de empleo rural, generando más de 2.550.000 jornales al año. Actualmente, se despachan, en promedio, 150 toneladas diarias de arveja, de Nariño hacia el resto del país (^{Checa, 2016}).

La fertilización, se hace de acuerdo con el hábito de crecimiento y para arveja voluble, se ha determinado que la proporción 15-2-7 kg de NPK es adecuada, para producir una tonelada en vaina verde. En general, no se hacen aplicaciones de otros elementos esenciales. En ese sentido, ^{Ferraris & Couretot (2014)} anotan que la fertilización de fósforo, azufre y otros nutrientes en arveja es relativamente reciente. Los mismos autores mencionan la existencia de algunos trabajos que establecen criterios y umbrales similares para arveja y soja, indicando requerimientos de 22 kg de calcio y 2 kg de azufre, por tonelada de arveja producida. Al respecto, ^{Gómez (2006)} presenta requerimientos del cultivo de arveja de 9-4-2 kg de calcio, magnesio y azufre, respectivamente, por cada tonelada de arveja producida.

La arveja es una especie que produce granos con un alto valor proteico (20 a 24 %), es exigente en nitrógeno y potasio y, en menor cantidad, en fósforo, calcio, magnesio y azufre (^{Ferraris & Couretot, 2014}). El calcio, el magnesio y el azufre son considerados como elementos secundarios; no obstante, su deficiencia en el suelo afecta el desarrollo de la planta (^{Gliessman, 2002}).

El calcio actúa sobre la asimilación del nitrógeno, estimulando la actividad microbiana. Induce el desarrollo de raíces y hojas y es esencial para el llenado de vaina. El magnesio es un elemento clave para la fotosíntesis; participa en las transformaciones del nitrógeno y en la transferencia del fósforo en la planta, entre otras funciones, por tanto, las deficiencias de magnesio repercuten directamente sobre los rendimientos al afectar el proceso de fotosíntesis (^{Laurenço et al. 1968}).

Las plantas toman el azufre del suelo en forma de sulfato. También, lo pueden captar de la atmósfera en forma de dióxido de azufre y ya en las hojas, pueden transportarlo y reducirlo de manera eficiente, específicamente, en los cloroplastos, donde se reduce el sulfito a la forma de sulfuro que, luego, es metabolizado a cisteína, a partir de la cual, se forma la metionina. Estos aminoácidos son partes estructurales y funcionales de proteínas y enzimas. Ambos son de vital importancia en los organismos vivos (^{Wainwright, 1984}).

Los suelos de los sitios experimentales del orden Andisol, procedentes de cenizas volcánicas, son de reacción moderada a extremadamente ácida, altamente fijadores de fósforo y forman compuestos que dificultan la descomposición de la materia orgánica (^{Castro Méndez, 2004}), razón por la cual, presentan baja eficiencia de la fertilización con NPK y la respuesta del cultivo, generalmente, no correlaciona con la información del análisis de suelos (^{Checa Coral et al. 2020}; ^{Múnera Vélez & Meza Sepulveda, 2012}).

La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de cinco genotipos de arveja voluble con gen afila, a seis niveles de fertilización, complementaria con elementos esenciales calcio, magnesio y azufre y su interacción en diferentes órdenes de suelos, en cinco municipios de la zona Andina, del departamento de Nariño.

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación, se desarrolló en localidades de los municipios de Gualmatán, Pupíales, Puerres, Ipiales y Potosí, productores de arveja y ubicados en la zona Andina de Nariño. Las coordenadas, el orden de los suelos de acuerdo con ^{Castro Méndez (2004)}, así como los resultados de los análisis de suelos de cada sitio experimental con los contendidos de calcio, magnesio y azufre, utilizados para calcular los niveles de los diferentes tratamientos, se presentan en la tabla 1.

Las localidades hacen parte del Altiplano de Nariño en zona de minifundio, donde los cultivos, los sistemas de rotación con papa y hortalizas y las prácticas agrícolas, lo mismo que el nivel de tecnología, es similar en todos los ambientes objeto de estudio.

Diseño experimental. En cada localidad, se utilizó un diseño de bloques al azar, con arreglo en parcelas divididas. El factor A, lo conformaron cinco genotipos de arveja voluble, de las variedades comerciales Sureña, Alcalá, San Isidro y las líneas de arveja con gen afila L3 y L18, en Ipiales y en Puerres, reemplazadas por las líneas L27 y L28, en las otras localidades y caracterizadas por presentar gen afila, que remplaza las hojas laterales por zarcillos (^{Checa et al. 2020}).

El factor B correspondió a cinco niveles de calcio, magnesio y azufre, que se determinaron con base en los niveles propuestos por ^{Gómez (2006)} (Tabla 2), 90-40-20 kilogramos de calcio, magnesio y azufre, para producir una tonelada de arveja, tomado como nivel medio, a partir del cual, se exploraron dosis con el 25 y 50 % superior y el 25 %, inferior. El testigo, se determinó para cada sitio experimental, con base en la información del respetivo análisis de suelos (Tabla 1), para alcanzar el nivel medio propuesto por ^{Gómez (2006)}, de 90-40-20 de calcio, magnesio y azufre, en kg.ha^-1. Como el suelo tuvo cantidades suficientes de calcio y de magnesio en todas las localidades, se hicieron aplicaciones en kg.ha^-1 de los faltantes de azufre 13,12, en Ipiales; 12,16, en Potosí y 12,24, en Puerres, excepto en Gualmatán, donde se registró suficiente cantidad para el requerimiento del cultivo.

La fertilización con elementos mayores, así como las prácticas agronómicas de mantenimiento del cultivo fueron similares para todos los tratamientos. Los datos obtenidos, se sometieron a un análisis de varianza; los promedios de los efectos simples, a prueba de Tukey, a nivel del 0,05 y los de la interacción, a la prueba de t, recomendada por ^{Reyes Castañeda (1978)} y por ^{Little & Hills, (1997)}, para tratamientos cruzados. La unidad experimental estuvo constituida por cinco surcos de 3 m de largo, con distancia entre surcos de 1,20 y 0,10 m entre sitios, colocando una semilla por sitio. Las variables evaluadas fueron los siguientes componentes de rendimiento: número de vainas por planta, peso de la vaina con grano, número de granos por vaina tomados de 15 vainas por surco o 45 vainas por tratamiento y el rendimiento en vaina verde, se tomó de tres surcos centrales, con 90 plantas por tratamiento.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El número de vainas por planta presentó diferencias significativas (p <0,05) entre genotipos, en Puerres e Ipiales y entre niveles de fertilización, en Gualmatán, Puerres, Ipiales y Potosí. Igualmente, se obtuvieron diferencias significativas (p <0,05) para peso de vaina con grano entre genotipos, en Gualmatán, Puerres y Potosí y entre niveles de fertilización, en Puerres. El rendimiento en vaina verde tuvo diferencias significativas para genotipos en Gualmatán, Puerres y Potosí. La interacción genotipo por nivel de fertilización fue significativa en Ipiales (Tabla 3).

Componentes de rendimiento. El número de vainas por planta fue significativamente mayor, con el nivel de fertilización 112,5-50-25 kg.ha^-1, de calcio, magnesio y azufre, respectivamente, en comparación con el testigo en Gualmatán y Potosí. En Puerres, el número de vainas obtenido con los diferentes niveles de fertilización superaron al testigo (fertilización basada en el análisis de suelos). En Ipiales y Pupíales no se encontró diferencias a ningún nivel de probabilidad estadística para esta variable (Tabla 4).

El peso de vaina con grano tuvo mayor respuesta significativa a los niveles 90-40-20 y 67,5-30-15 kg.ha^-1 de calcio, magnesio y azufre, respectivamente, en comparación con el nivel determinado con el análisis de suelos o testigo en Puerres; no obstante, es importante tener en cuenta que la eficiencia productiva de un genotipo de arveja no solo considera el peso de la vaina con grano sino también cuánto de ese peso le corresponde al peso de grano. En este sentido, un genotipo favorable sería aquel que, teniendo alto peso de vaina con grano, presente una alta relación grano/vaina (^{Riascos Delgado & Checa Coral, 2018}; ^{Sharma et al. 2006}).

^{Singh & Singh (2017)} anotan que el aumento de la oferta de fósforo y azufre mejoraron el número de vainas por planta, granos por vaina y peso de grano, probablemente, por una mayor síntesis de clorofila, acumulación de carbohidratos, proteínas y su translocación a los órganos reproductivos que, a su vez, aumentaron la mayor cantidad de vainas y otros componentes de rendimiento.

Mayor rendimiento que el testigo, se obtuvo con el nivel de fertilización 135-60-30 kg.ha^-1, en Puerres y con 112,5-50-25 kg.ha^-1, de calcio, magnesio y azufre, respectivamente, en Gualmatán, Pupiales y Potosí (Tabla 4). La tendencia del número de vainas, peso de vainas y rendimiento de arveja verde concuerdan con lo mencionado por ^{Patel et al. (2012)}, ^{Singh et al. (2013)}, ^{Saket et al. (2014)} y ^{Singh (2017)}.

En Ipiales, se encontró una interacción del genotipo con el nivel de fertilización, que indicó que la variedad Sureña presentó rendimientos similares para todos los niveles de fertilización, en un rango de 9,88 a 11,44 t.ha^-1, incluyendo el nivel correspondiente a la sola aplicación del faltante azufre, por información del análisis de suelos; mientras que San Isidro presentó su mayor rendimiento, con el nivel 112,5-50-25 Kg.ha^-1, de calcio magnesio y azufre. La variedad comercial Alcalá y la línea con gen afila L28, con la aplicación del azufre faltante, tuvieron rendimientos similares a los obtenidos con otros niveles completos de fertilización. La línea L27 presentó rendimientos similares, entre los niveles completos de fertilización, superando a la aplicación con base en análisis de suelo (Tabla 5).

Aunque el análisis de suelos mostró cantidades suficientes para satisfacer los requerimientos de calcio, magnesio y azufre en los sitios experimentales, se encontró efecto significativo de los diferentes niveles de fertilización sobre número de vainas por planta, peso de vaina con grano y rendimiento, en comparación con el testigo.

Las condiciones de los suelos de los sitios experimentales, características de los órdenes Andisol e Inceptisol, en condiciones naturales, presentan textura arenosa, baja saturación de bases y, en consecuencia, deficiencias en calcio y magnesio. Estos suelos, dedicados a la siembra de arveja y papa, han sido fertilizados con altas cantidades de elementos mayores y aplicaciones recurrentes de cal, lo cual, puede hacer que se registren altas cantidades de calcio y magnesio en los análisis de suelo, como se muestra en la tabla 1; no obstante, la respuesta de los rendimientos a la aplicación de estos nutrientes puede ser, probablemente, a que su disponibilidad sea limitada por otros factores (^{Gómez & Castro, 2013}).

De acuerdo con ^{Zhang et al. (2021)}, la disponibilidad del magnesio en el suelo depende de condiciones, como la textura, la capacidad de intercambio y del mismo cultivo; de igual manera, la respuesta del cultivo al magnesio está correlacionada con las condiciones del suelo. En un pH menor de 6,5, el incremento medio de rendimiento fue de 11,3 %.

Al respecto, ^{García R. & Pantoja L. (1993)} manifiestan que existe una relación calcio/magnesio alta, en los suelos del altiplano de Nariño, que conduce a la deficiencia de magnesio, de la tasa de fotosíntesis y disminución de los rendimientos de los cultivos. Asimismo, ^{Kraft & Pfleger (2001)} anotan que la deficiencia de magnesio es un problema potencial en suelos arenosos y ácidos. Según ^{Barber (1995)}, en cuanto a las interacciones negativas o “competencias” entre los nutrientes y la absorción por las plantas, se consideran importantes las relaciones antagónicas K⁺ sobre Mg²⁺ y Ca²⁺ sobre Mg²⁺. De acuerdo con ^{León (1994)}, en general, se puede decir que los contenidos muy altos de Ca²⁺y Mg²⁺ disminuyen la absorción del K⁺.

En Ipiales, se encontró interacción significativa, que indica una respuesta diferencial de los genotipos, a través de los niveles de fertilización evaluados. La variedad Sureña presentó rendimientos similares para todos los niveles de fertilización, en un rango de 9 a 11,44 t.ha^-1, incluyendo el nivel correspondiente a la aplicación del faltante azufre, establecido por la información del análisis de suelos, mientras que la variedad San Isidro presentó su mayor rendimiento con el nivel 112,5-50-25 kg.ha^-1, de calcio magnesio y azufre, respectivamente.

Alcalá y L28 tuvieron un mayor rendimiento con la fertilización testigo, mientras los genotipos San Isidro y L27, respondieron a los niveles superiores de fertilización (Tabla 5). De estos resultados, se deduce que los genotipos evaluados tienen diferencias en los requerimientos nutricionales, para los elementos Ca, Mg y S, lo cual, podría estar relacionado con el potencial de rendimiento de los mismos, derivado de su composición genética y de su interacción con el ambiente, en el cual, se encuentra la oferta de nutrientes para su cultivo.

En la presente investigación, la prueba de t adicional para tratamientos cruzados mostró que la variedad Sureña con el tratamiento establecido con el análisis de suelos, donde se aplicó el azufre faltante, superó a nivel del 5 % de probabilidad a San Isidro, Alcalá y a las líneas con gen afila L27 y L28, con los demás niveles de fertilización completos. Con estos resultados, se aprecia que, para algunos genotipos, como la variedad Sureña, hay efecto del azufre faltante en los cuatro sitios experimentales.

Estudios demuestran que el azufre es importante para el crecimiento adecuado, las actividades metabólicas y el desarrollo de las plantas. La cantidad de azufre necesaria para producir una tonelada de semilla es de unos 3-4 kg de azufre, para cereales (rango 1-6); 8 kg de Azufre, para cultivos de leguminosas (rango 5-13) y 12 kg de Azufre, para cultivos oleaginosos (rango 5-20). En las plantas la absorción de sulfato, la asimilación reductora y la integración en cisteína y metionina son los procesos centrales que dirigen las formas oxidadas y reducidas de azufre a sus diversas funciones (^{Abou Seeda et al. 2020}), por lo tanto, el azufre se reconoce como un cuarto nutriente vegetal principal, después de N, P y K. En promedio, los cultivos absorben azufre tanto como absorben fósforo (^{Saket et al. 2017}).

El azufre es un componente esencial en el desarrollo de clorofila y la síntesis de proteínas y en el caso de las leguminosas, las bacterias rizobianas asociadas, requieren de azufre para la fijación de nitrógeno (^{Oldham, 2011}; ^{Saket et al. 2017}).

Con la nutrición adecuada de P y S, para variedades de arveja, se producirían relativamente más cantidad de hojas funcionales y, en consecuencia, área de fotosíntesis, por lo tanto, aumento de fotoasimilados (^{Sharma et al. 2006}; ^{Singh & Singh, 2017}).

Por otra parte, en la interacción genotipo por ambiente, los resultados obtenidos muestran que las líneas con gen afila L3 y L18 igualaron los rendimientos de las variedades comerciales Sureña, Alcalá y San Isidro, en Potosí y Pupiales, no así en Gualmatán, donde fueron superadas por la variedad San Isidro. Las líneas con gen afila L27 y L28 igualaron estadísticamente los rendimientos de las variedades comerciales Sureña y Alcalá, en Puerres y fueron superadas por Sureña, en Ipiales. Lo anterior, pone en evidencia la repuesta diferencial de los genotipos, a través de los ambientes en donde se realizó la evaluación (Tabla 6). En general, se observa que las líneas con gen afila L3, L18, L27 y L28, lograron rendimientos estadísticamente similares con, al menos, dos de los genotipos comerciales no afila (Alcalá, San Isidro y Sureña), en las diferentes localidades, lo cual, indica que el remplazo de hojas por zarcillos, derivado de la presencia del gen afila, en las líneas mencionadas, no constituye un factor de reducción de los rendimientos. Entre las bondades de los genotipos con gen afila, se pueden mencionar la menor afección por patógenos foliares, como consecuencia de la mayor circulación de aire en el dosel, con lo cual, se reduce la presión de las enfermedades sobre el follaje (^{Porter et al. 2014}). En las variedades con gen afila, se pueden combinar la resistencia al acame, la menor evapotranspiración y la reducción de enfermedades foliares, por la ausencia de hojas (^{Parihar et al. 2020}); el gen afila (af) y el gen de la altura de planta (Le) explican la mayor parte de la variación en el acame de las plantas de arveja (^{Smitchger & Weeden, 2019}). De igual manera, las variedades con gen afila pueden alcanzar alta productividad y ser altamente eficientes en el uso del agua, lo cual, les da la ventaja de tener mayor tolerancia a la sequía, permitiendo menor pérdida de agua por transpiración. Adicionalmente, con el remplazo de hojas por zarcillos es posible aumentar la densidad de población por unidad de área, lo cual, contribuye a aumentar el rendimiento (^{Pantoja G. et al. 2014}).

De la presente investigación, se concluye que en las condiciones en las cuales se llevaron a cabo los experimentos hay respuesta de la arveja voluble a la aplicación de niveles medios y altos de calcio, magnesio y azufre, aun cuando los análisis de suelos presentaron cantidades suficientes para satisfacer el requerimiento del cultivo. En Ipiales, se encontró interacción del genotipo y el nivel de fertilización, que indica que los genotipos evaluados tienen diferencias en los requerimientos nutricionales para los elementos Ca, Mg y S, resultando menos exigentes Alcalá, Sureña y L28.