Efecto de promotores de la germinación y sustratos en el desarrollo de plántulas de papayo

Effect of germination promoters and substrates in the development of papayo seedlings

M. Andrade-Rodríguez¹, J.J. Ayala-Hernández², I. Alia-Tejacal¹, H. Rodríguez-Mendoza¹, C.M. Acosta-Durán y V. López-Martínez¹.

¹Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Av. Universidad 1001. 62209. Chamilpa, Cuernavaca. Morelos.

²Departamento de Fitotecnia, Universidad Autónoma Chapingo. Km. 38.5 Carretera México-Texcoco. 56230. Chapingo, Estado de México.

Autor de correspondencia e-mail: andradem65@hotmail.com

Resumen

La desecación de semillas de papayo induce latencia que durante la siembra ocasiona germinación lenta y porcentajes de emergencia bajos. La latencia de las semillas y el uso de sustratos inadecuados son factores que conducen a que la producción de plántulas en vivero no sea la óptima. Para contribuir a la solución de dicha problemática, se evaluó en dos experimentos el efecto de promotores de germinación [nitrato de potasio (KNO₃) y ácido giberélico (AG₃)], y el efecto de once sustratos sobre la emergencia y crecimiento de plántulas de papayo. Se usaron semillas de papayo `Maradol' que fueron tratadas por 30 min en agua destilada, 0,5 y 1,0 M de KNO₃, 0,5 y 1,0 mM de AG₃ y después sembradas en charolas con suelo tipo andosol y se pusieron a germinar. Por otro lado, se sembraron semillas en once medios de cultivo preparados con turba, vermicomposta, tierra de hoja, fibra de coco, aserrín, y agrolita, en varias proporciones. Se uso un diseño experimental bloques completos al azar con tres y cuatro repeticiones respectivamente. A los 45 días después de la siembra de ambos experimentos, se evaluó porcentaje de emergencia, altura de plántula, número de hojas, longitud de raíz y masa seca por plántula. Los datos fueron analizados con el programa estadístico SAS mediante análisis de varianza y prueba de comparación de medias. Las semillas tratadas con 1,0 mM de AG₃ produjeron mayor emergencia y crecimiento de plántulas. Los sustratos en los cuales se uso vermicomposta produjeron mejor crecimiento de plántulas. El mejor sustrato fue vermicomposta/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5).

Palabras clave: ácido giberélico, germinación de semillas, nitrato de potasio, medios de cultivo para germinación.

Abstract

Seed desiccation in papaya induces dormancy, this stage of the seeds cause slow germination and a low emergency percentage. The dormancy of the seeds in addition to the use of inadequate substrates cause that seedling production in the nursery is not optimum. Searching for a solution, in the present work, the effect of germination promoters [potassium nitrate (KNO₃), and gibberellic acid (GA₃)] and the effect of eleven substrates was evaluated in papaya seedling emergency and growth. Papaya seeds cv. `Maradol' were treated for 30 min in distilled water, 0.5 and 1.0 M of KNO_3, 0.5 and 1.0 mM of GA₃. Then they were sown in an andosol type soil to germinate. On the other hand, seeds were sown in eleven different medium prepared with peat, vermicompost, organic soil, coconut fiber, sawdust and agrolita in several proportions. An experimental design complete block at random with three and four repetitions respectively was used. After 45 days variables evaluated in both experiments were: seedling emergence, seedling height, leaf number, root length, and dry mass content per seedling. Data were analyzed with the statistical program SAS by using analysis of variance and the mean comparison test. Seeds treated with 1.0 mM of GA₃ produced higher emergency and seedling growth. The substrates containing vermicompost generated the best seedling growth. The best substrate was that of vermicompost/sawdust/agrolita (5:2,5:2,5 v/v).

Key words: gibberellic acid, seed germination, potassium nitrate, culture media for germination.

Recibido el 27-1-2008 Aceptado el 2-9-2008

Introducción

La papaya (Carica papaya L.) es uno de los frutos tropicales más apreciados para consumo en fresco, y para la industrialización; en México se cultivan variedades como la `Hawaiana', `Maradol', y los tipos mexicanos `Cera' y `Mamey' (Mandujano 1998); de éstas la más demandada y cultivada es la 'Maradol'. La superficie cultivada con papaya en México ha sido variable, incrementándose año tras año, de tal modo que en 2005 se cultivaron 22053 ha, con rendimiento promedio de 48,6 t.ha^-1, y precio medio de $ 3041 por tonelada; el consumo per capita de este fruto es de 3 kg. Los principales estados productores de papaya `Maradol' son Veracruz, Chiapas, Tabasco, Guerrero, Colima, Puebla y Yucatán (Sistema Agropecuario de Consulta 2006).

Las distintas variedades de papaya se propagan comercialmente por semilla, un método de fácil manejo y bajo costo, sin tomar en cuenta la heterogeneidad generada por la polinización cruzada. Las semillas adquiridas comercialmente u obtenidas de frutos seleccionados se siembran en diferentes tipos de contenedores como latas vacías, cajas semillero, bolsas de plástico (Hernández 1995), o en charolas de germinación. Salvador et al. (2005) señalan que se colocan dos a tres semillas por contenedor y éste se cubre con una capa de gramínea seca y picada para mantener el suelo húmedo por más tiempo y la emergencia de las plántulas ocurre entre 20 y 40 días después de la siembra, con 60 a 80% de emergencia.

Para la siembra, lo ideal es utilizar semillas recién cosechadas porque están frescas y presentan mayor germinación, ya que su calidad se deteriora rápidamente en almacenamiento (Nagao y Furatani 1986; Singh y Singh 1981). Sin embargo, no siempre se dispone de semilla con esta característica, por lo que se utilizan semillas secas que tienen algunos meses de almacenamiento, lo que trae como consecuencia menor porcentaje de emergencia.

Las semillas de papaya han sido clasificadas como intermedias por tolerancia a la desecación entre las ortodoxas y las recalcitrantes, mostrando signos de estrés por desecación con contenidos de humedad menores a 8% (Ellis et al., 1991); la desecación in duce quiescencia metabólica o dormancia (Magill et al., 1994; Wood et al., 2000), lo que ocasiona que durante la siembra la germinación sea lenta y se obtengan porcentajes de emergencia bajos. Para incrementar el porcentaje de germinación y emergencia así como su homogeneidad, se han sugerido algunos métodos como remojo en ácido giberélico a razón de 200 mg.L^-1 (Navarrete 1996) ó 600 mg.L^-1 (Furatani y Nagoa 1987; Nagoa y Furatani 1986), agua (Lima et al., 1985; Salvador-Figueroa et al., 2005), y 1,0 M de nitrato de potasio.

La aplicación de los tratamientos anteriores tiene el propósito de eliminar (Lima et al., 1985) o contrarrestar el efecto de las sustancias lipoprotéicas que retardan o inhiben la germinación.

Para el establecimiento de las plantaciones de papayo es conveniente utilizar plántulas de la mejor calidad posible, lo cual se puede lograr mediante el uso de buena semilla, sustrato adecuado, buen manejo de riego, fertilización y control fitosanitario. Los sustratos a usar en cada región productora de papaya depende de la disponibilidad de éstos; no obstante, se debe tener presente que se requiere producir plántulas de calidad para el buen inicio de la plantación. Bunt (1988) señala que la calidad de las plántulas depende del tipo de sustrato donde se desarrollan, en particular de sus características físico-químicas ya que el desarrollo y el funcionamiento de las raíces están directamente ligados a las condiciones de aireación, contenido de agua, además de tener influencia directa sobre la disponibilidad de los nutrientes.

Los sustratos comerciales comúnmente utilizados son turba, agrolita y fibra de coco, mezclados en diferentes proporciones entre ellos o con tierra de hoja, tierra de monte y suelo común. En cada región se dispone de otros sustratos alternativos como composta, desechos orgánicos del ganado, residuos de cosechas y arena de río. Lo más conveniente es buscar sustratos alternativos que permitan hacer uso de los recursos disponibles en la región.

Con el propósito de contribuir a la conservación ecológica mediante el reciclaje de los materiales orgánicos agrícolas, industriales y urbanos, se realizan investigaciones para saber si pueden ser usados como sustitutos de los medios de cultivo de las plantas (Ballester-Olmos 1993; González-Chávez et al., 2000) señalan que el conocimiento del sustrato es necesario para optimizar la producción de plantas en vivero, además de disminuir y evitar el agotamiento de los recursos no renovables como el suelo, el cual ha sido el principal sustrato en muchas prácticas viveristas de México.

Borges-Gómez et al. (2003) estudiaron el efecto de 15 mezclas de sustrato en la producción de plántulas de papayo y observaron que las mezclas de sustrato que contenían excreta porcina originaron el mejor desarrollo de plántulas mientras que cuando usaron suelo y bagazo se obtuvieron plántulas de menor altura.

En México, es necesario buscar las condiciones que permitan producir plántulas de papayo de calidad, por lo que el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto del tratamiento de las semillas con nitrato de potasio y ácido giberélico, y del tipo de sustrato en la emergencia y el crecimiento de plántulas de papayo.

Materiales y métodos

Se utilizaron semillas extraídas manualmente de frutos maduros provenientes de flores femeninas de una plantación comercial de la variedad `Maradol', las cuales se lavaron para eliminar restos de pulpa. Las semillas se frotaron con la mano suavemente para romper la testa mucilaginosa, se mantuvieron en agua por una noche y al día siguiente se eliminaron las membranas de la exotesta mediante decantación. Las semillas se extendieron en papel formando una sola capa y se secaron durante tres días en condiciones de sombra a temperatura ambiente (25ºC), posteriormente se colocaron en bolsas de plástico y se almacenaron en refrigeración a 5±2ºC durante un mes. Al momento de almacenarlas, se determinó el contenido de humedad en las semillas, para lo cual se tomaron tres muestras de 1 g cada una, se tomó la masa inicial y se colocaron en bolsitas de papel para secarlas en estufa a 72ºC, hasta peso constante. El contenido de humedad en la semilla se determinó mediante la fórmula:

                       % de humedad = (Masa inicial de la semillas - masa de la semillas secas) x100

                                                                    Masa inicial de las semillas

Además, se tomaron al azar tres muestras de 100 semillas cada una y se evaluó la presencia o ausencia de embrión.

Aplicación de promotores del crecimiento

Para evaluar el efecto de los promotores del crecimiento sobre la emergencia de las plántulas, se prepararon soluciones acuosas de nitrato de potasio (KNO₃) y ácido giberélico (AG₃). Los tratamientos fueron agua destilada (testigo), 0,5 M de KNO₃, 1,0 M de KNO₃, 0,5 mM de AG₃, y 1,0 mM de AG₃. Las semillas fueron sumergidas por 30 min en cada uno de los tratamientos.

El sustrato usado para la siembra de las semillas de este experimento fue suelo tipo andosol de textura migajón arenoso, con el cual se llenaron charolas de poliestireno de 200 cavidades (30 mL por cavidad).

Transcurrido los 30 min de remojo según cada tratamiento, las semillas se sembraron en las charolas, a una profundidad de 1 cm. Una vez terminada la siembra se aplicó riego a saturación y las charolas fueron colocadas en invernadero, donde se registraron temperaturas máximas de 35ºC y mínimas de 16ºC. Se aplicaron dos riegos por semana durante el tiempo de experimentación.

El experimento fue conducido en bloques completos al azar. Para evaluar cada tratamiento, se establecieron tres repeticiones de 100 semillas cada una. Las variables evaluadas fueron: Emergencia diaria y total, se evaluó el número de plántulas que emergieron cada día. Al final del experimento (45 días después de la siembra) se seleccionaron 10 plántulas tomadas al azar de cada repetición y se evaluó: Altura de plántulas (cm), se midió la longitud desde el cuello hasta el primordio foliar, número de hojas, se contó el número de hojas expandidas; masa seca, las plántulas fueron colocadas en bolsas de papel, una plántula por bolsa, y se colocaron en la estufa a 72ºC durante 72 horas y después se evaluó su masa en balanza analítica. Los datos obtenidos de las cuatro variables fueron analizados con el programa estadístico SAS (1987), mediante análisis de varianza y prueba de comparación de medias por Tukey (P≤0,05).

Sustratos

Se usó turba (T), vermicomposta (Vc), tierra de hoja (Th), fibra de coco (Fc), aserrín (A) y agrolita^® (sustrato comercial) (Ag) y se prepararon los tratamientos siguientes: turba (testigo), vermicomposta/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5), tierra de hoja/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5), fibra de coco/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5), vermicomposta/agrolita (7:3), tierra de hoja/agrolita (7:3), fibra de coco/agrolita (7:3), vermicomposta/aserrín (7:3), tierra de hoja/aserrín (7:3), fibra de coco/aserrín (7:3) y vermicomposta. Se determinó retención de humedad, porosidad total, conductividad eléctrica, capacidad de intercambio catiónico, materia orgánica, nitrógeno, fósforo y potasio de los once sustratos.

Los sustratos se colocaron en charolas de plástico de 200 cavidades y se depositó una semilla por cavidad a 1,0 cm de profundidad, se aplicó riego a saturación al terminar la siembra y posteriormente se regó tres veces por semana o cuando las plántulas lo requirieron. Se realizaron aplicaciones de 1 g.L^-1 de fertilizante foliar Gro-green^® (20-30-10 de N-P-K) cada semana y 2 g.L^-1 de Previcur^® (Propamocarb clorhidrato).

Se estudiaron once tratamientos en un diseño experimental bloques completos al azar y cuatro repeticiones de 50 semillas cada una. La evaluación se realizó 45 días después de la siembra, se determinó porcentaje de emergencia y se tomaron al azar 10 plántulas por tratamiento por repetición y se determinó: Altura de la plántula; longitud de raíz, medida desde el cuello del tallo hasta el ápice de la raíz más larga; número de hojas y masa seca. Los datos fueron analizados con el programa estadístico SAS (1987), mediante análisis de varianza y prueba de comparación de medias por Tukey (P≤0,05).

Resultados y discusión

Se observó que el 100% de las semillas muestreadas presentaron embrión, lo que dio la posibilidad de que todas las semillas generaran una plántula. Por otro lado, el contenido de humedad con que se almacenaron las semillas fue de 4,8%, no obstante se obtuvo 80 a 100% de emergencia de plántulas, lo que indica que las semillas de papayo pueden tolerar deshidratación a porcentajes de humedad cercanos a 5, lo que coincide con lo reportado por Magill et al. (1994), y contradice que las semillas de papayo han sido clasificadas como intermedias por tolerancia a la desecación y que muestran signos de estrés por desecación a contenidos de humedad menores a 8% (Ellis et al., 1991).

Efecto de los promotores del crecimiento

El inicio de la emergencia de las plántulas se observó con la aparición del gancho del hipocótilo que ocurrió a partir de los 14 días después de la siembra, posteriormente emergieron las hojas cotiledonares. A partir de los 14 días las plántulas fueron emergiendo en mayor número día a día obteniendo la mayor emergencia a los 23 días después de la siembra (figura 1). Los resultados permiten señalar que la emergencia de la mayoría de las plántulas ocurrió en un periodo de 9 días, lo que indica la capacidad de las semillas para promover el crecimiento de los embriones.

El porcentaje de emergencia de plántulas fue afectado significativamente (P≤0,05) por los tratamientos de AG₃ y KNO₃ aplicados a las semillas al momento de la siembra ya que con la aplicación de ambos productos se tuvo mayor emergencia de plántulas en comparación con las semillas no tratadas (figura 1, cuadro 1), al aplicar 1,0 mM de AG₃ se obtuvo el mayor porcentaje de emergencia de plántulas, que fue 20% más alto que el testigo (cuadro 1). Lo anterior sugiere que la desecación de la semilla causo quiescencia metabólica (Magill et al., 1994) en 20% de las semillas, y la aplicación de 1,0 mM del ácido giberélico inhibió dicho estado de las semillas eliminando el efecto de las sustancias lipoproteícas que retardan o inhiben la germinación (Lima et al., 1985).

Cuadro 1. Porcentaje de emergencia y características de plántulas producidas por semillas de papayo tratadas con nitrato de potasio (KNO₃) y ácido giberélico (AG₃).

DMS: Diferencia mínima significativa; CV: Coeficiente de variación. Valores con la misma letra dentro de columnas son estadísticamente iguales de acuerdo con la prueba de Tukey (P≤0,05).

Los resultados de esta investigación coinciden con lo señalado por Nagao y Furatani (1986); Furatani y Nagao (1987) quienes observaron que la aplicación de 600 mg.L^-1 de AG₃ y 1,0 M de KNO₃ mejoraron el porcentaje de emergencia; sin embargo, señalan que obtuvieron mayor porcentaje de emergencia (87%) con la aplicación de 1,0 M de KNO₃, mientras que en esta investigación el mayor porcentaje de emergencia se obtuvo con la aplicación de 1,0 mM de ácido giberélico.

Las semillas tratadas con AG₃ originaron plántulas de mayor altura en comparación con aquellas donde se uso KNO₃ y agua destilada (P£0,01), las plántulas fueron 4 y 6 mm más altas (cuadro 1). El crecimiento de las plántulas fue normal en los cinco tratamientos, a diferencia de lo reportado por Nagao y Furatani (1986) quienes observaron que la aplicación de ácido giberélico causó alargamiento excesivo de los tallos de las plántulas.

La cantidad de hojas por plántula fue mayor cuando las semillas fueron tratadas con KNO₃ y AG₃ que cuando se uso sólo agua destilada, lo anterior se debe a que los tratamientos aplicados promovieron el crecimiento de las plántulas.

El peso de la masa seca por plántula mostró que no hubo efecto significativo del tratamiento aplicado a las semillas por lo que no hubo diferencias estadísticas; no obstante, biológicamente la masa seca de las plántulas obtenidas de semillas tratadas con KNO₃ y AG₃ fue de mayor peso que cuando se aplicó sólo agua destilada (cuadro 1).

Sustratos

El tipo de sustrato no tuvo efecto en la emergencia de las plántulas; no obstante, la mayor emergencia (84,5%) se obtuvo en el sustrato preparado con fibra de coco/aserrín en proporción 7:3 (cuadro 2). Sin embargo, en las variables de crecimiento de las plántulas el efecto de los sustratos fue altamente significativo (P≤0,01), así la altura fue mayor cuando el sustrato se preparó con vermicomposta/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5) seguido por las plántulas que crecieron en el sustrato tierra de hoja/agrolita (7:3). El crecimiento de las plántulas en estos dos sustratos fue mayor al de aquellas cultivadas en turba, la cual se utiliza comercialmente para la producción de plántulas de papayo. En contraste, las plántulas de menor tamaño se obtuvieron cuando fueron cultivadas en fibra de coco/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5) y fibra de coco/aserrín (7:3) (cuadro 2) en donde las plántulas presentaron clorosis general (figura 2) a causa de los fenoles liberados por la fibra de coco.

Cuadro 2. Porcentaje de emergencia y características de plántulas de papayo desarrolladas en once sustratos.

Vc: vermicomposta, As: aserrín, Ag: agrolita, Th: tierra de hoja, Fc: fibra de coco, z: Números entre paréntesis indican la proporción de sustratos (v/v), DMS: diferencia mínima significativa, CV: Coeficiente de variación. Valores con la misma letra dentro de columnas son estadísticamente iguales de acuerdo con la prueba de Tukey (P≤0,05).

Las plántulas cultivadas con tierra de hoja/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5) tuvieron raíces más largas; aunque las plántulas cultivadas en turba tuvieron crecimiento de raíz similar a las del sustrato señalado anteriormente. En contraste, las plántulas tuvieron raíces pequeñas cuando crecieron en vermicomposta, vermicomposta/agrolita (7:3) y vermicomposta/aserrín (7:3) (cuadro 2).

El número de hojas desarrolladas en las plántulas también fue afectado por el tipo de sustrato, la cantidad de hojas fue mayor cuando se usó vermicomposta/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5), turba, vermicomposta/agrolita (7:3) y tierra de hoja/agrolita (7:3); en contraste, cuando se usó fibra de coco/aserrín (7:3) y fibra de coco/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5) las plántulas produjeron el menor número de hojas (cuadro 2).

Las plántulas que produjeron más masa seca fueron las que crecieron en los sustratos de vermicomposta/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5), vermicomposta/agrolita (7:3), vermicomposta, y turba; en contraste, las plántulas desarrolladas en fibra de coco/aserrín/agrolita (5:2,5:2,5), tierra de hoja/aserrín (7:3) y en fibra de coco/agrolita (7:3) (figura 3), tuvieron menor contenido de masa seca.

El mejor crecimiento de las plántulas en los sustratos con vermicomposta fue porque este componente hizo mayor aporte de nitrógeno y fósforo para el crecimiento de las plántulas (cuadro 3); de manera similar Borges-Gómez et al. (2003) al estudiar el efecto de 15 sustratos en la producción de plántulas de papayo observaron que al usar los sustratos que contenían 25 a 100% de excreta de cerdo se tuvieron plántulas más altas y la biomasa total fue mayor. Resultados similares fueron obtenidos por Velasco et al. (2001) quienes estudiaron el efecto de la incorporación de vermicomposta y observaron que tuvo efecto positivo en la tasa de fotosíntesis, acumulación de materia seca y rendimiento de tomate de cáscara.

Cuadro 3. Características físicas y químicas de los sustratos usados para la producción de plántulas de papayo.

R.H.: Retención de humedad; P.T.: Porosidad total; C. E. Conductividad eléctrica; C.I.C.: Capacidad de intercambio catiónico; M.O. Materia orgánica; N: Nitrógeno; P: Fósforo; K: Potasio; Vc: vermicomposta, As: aserrín, Ag: agrolita, Th: tierra de hoja, Fc: fibra de coco, z: Números entre paréntesis indican la proporción de sustratos (v/v).

Sin embargo, los resultados de esta investigación contradicen lo observado por Meerow (1994) quien señala que la fibra de coco tiene características físicas, químicas y biológicas adecuadas para ser usado como medio de cultivo. De igual forma, contradicen lo reportado por García et al. (2001) quienes estudiaron cascarilla de arroz, fibra de coco, corteza de pino, turba, y composta de jardinería combinados con materiales inorgánicos y encontraron que se tuvo mayor productividad y calidad de plantas de Epipremnum aureum y Spathiphyllum wallisii al usar fibra de coco, turba y turba con agrolita.

La mejora en el crecimiento de las plántulas al adicionar vermicomposta al sustrato de crecimiento, sugiere que puede ser usada como biofertilizante con lo cual se puede reducir el uso de fertilizantes químicos (Velasco et al., 2001); además se considera que mejora el suelo ya que aporta materia orgánica y modifica las propiedades físicas y químicas (López-Moctezuma et al., 2005).

Los resultados obtenidos, así como las investigaciones previas indican la necesidad de usar en los sustratos algún componente que aporte nutrimentos para el crecimiento de las plantas, además del soporte adecuado.

Conclusiones

El tratamiento de las semillas con 1,0 mM de AG₃ produjo mayor porcentaje de emergencia de plántulas y mejor crecimiento. El crecimiento de las plántulas de papayo fue mejor en los sustratos que contenían vermicomposta y el mejor sustrato fue vermicomposta/aserrín/agrolita en proporción 5:2,5:2,5.

Agradecimientos

Se agradece el apoyo del proyecto SEP-PROMEP (103.5/05/1901). PROMEP por el apoyo a través del proyecto de consolidación del Cuerpo Académico Producción Agrícola UAEMOR-CA-74.

Literatura citada

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