Acumulación total y por órganos de macronutrientes en plantas de yuca (Manihot esculenta Crantz) cv. `Tempranita' en la altiplanicie de Maracaibo

Total and by organs accumulation of macronutrients in cassava (Manihot esculenta Crantz) plants cv `Tempranita' at Maracaibo plain

Z.F. Rodríguez G.¹, L.E. Mármol C.², J. Martínez¹ y M. Montiel M.³

¹Departamento de Agronomía. Facultad de Agronomía. Universidad del Zulia (LUZ). Apartado Postal 526, Maracaibo, Venezuela.

²Departamento de Ingeniería, Suelos y Agua, Facultad de Agronomía de LUZ. Apartado Postal 526, Maracaibo, Venezuela.

Autor de correspondencia e-mail: zulrodriguez@luz.edu.ve; zuliro@hotmail.com; lmarmol@hotmail.com

Resumen

Por la importancia de conocer los niveles de acumulación total y por órganos en la formulación de planes de fertilización, se condujo un ensayo bajo condiciones de la altiplanicie de Maracaibo, Venezuela, para determinar las concentraciones y contenidos de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio en plantas de yuca (Manihot esculenta Crantz) cv. Tempranita al momento de la cosecha, en un diseño completamente al azar con 4 repeticiones y 7 plantas como unidad experiemental. En diferentes órganos de la planta se determinó la acumulación de N por micro-kjeldahl, P por colorimetría usando molibdato de amonio, K por fotometría de llama, Ca titulación con EDTA, Ca + Mg titulación con EDTA y Mg por diferencia entre Ca y Ca + Mg, de las plantas en función de su masa seca las concentraciones de dichos nutrientes. Al momento de la cosecha de raíces reservantes de yuca, la mayor concentración de N (33,3 g.kg^-1) y K (12,1 g.kg^-1) se observó en la lámina foliar y la menor en las raíces, el tallo presentó la mayor concentración de P (3,3 g.kg^-1) y las raíces la menor (1,2 g.kg^-1); mientras que para el Ca y Mg la mayor concentración se registró en el pecíolo (30,7 y 4,1 g.kg^-1 respectivamente) y la menor en las raíces (2,3 y 0,7 g.kg^-1). Los elementos extraídos en mayor cantidad fueron N, K y Ca. La extracción total en plantas fue de 288,06 kg de N; 53,40 kg de P; 240,24 kg de K; 227,70 kg de Ca y 48,94 kg de Mg, para una producción de 59.180 kg.ha^-1 de raíces reservantes.

Palabras clave: Manihot esculenta, acumulación, nutrientes, análisis de tejido.

Abstract

The importance of determining the total and by organs accumulation levels in order to program rational fertilizer practices, an essay was carried out by following nursery conditions at Maracaibo plain, Venezuela, in order to determine Nitrogen, phosphorous, potassium, calcium and magnesium concentrations in cassava plants (Manihot esculenta Crantz) cv. "Tempranita" at harvest, the experiment was carried out as a randomized complete design with four replications and seven plant as experimental unit. N accumulation was determined in different plant organs by micro-kjeldahl method, P by colorimetric analysis using ammonium - molibdate, K by flame photometry, Ca using EDTA, Ca + Mg titration with EDTA and Mg for difference between Ca and Ca + Mg removal was determined based on plant dry weight and nutrient concentrations. At harvest storage roots, higher level of N (33.3 g.kg^-1) and K (12.1 g.kg^-1), was found in foliar blade and the lower was found in roots; while in stems higher level the P (3.3 g.kg^-1) and the lower in roots (1.2 g.kg^-1); Ca and Mg while higher levels in petioles (30.7 and 4.1 g.kg^-1 respectively) and the lower was found in roots (2.3 and 0.8 g.kg^-1). The higher quantity elements extracted were N, K and Ca. The total extraction of plants was 288.06 kg N, 53.40 kg P, 240.24 kg K, 227.70 kg Ca and 48.94 kg Mg for a production per hectare of 59,180 kg of storage roots.

Key words: Manihot esculenta, accumulation, nutrients, tissue analysis.

Recibido el 20-6-2007 Aceptado el 23-9-2009

Introducción

La yuca (Manihot esculenta Crantz) es un cultivo tradicional en Venezuela, que ha suscitado gran interés en los últimos años por su potencial de beneficios económicos, ya que es considerada una de las principales fuentes energéticas en la alimentación humana y animal, además de constituirse en materia prima para diversos procesos industriales. En el país este cultivo es el de mayor superficie cultivada y producción dentro del grupo de raíces y tubérculos (MAT, 2009), donde el estado Zulia produce alrededor de 115.953 TM de yuca, y aproximadamente 40.000 TM son obtenidas en la Altiplanicie de Maracaibo (Rentagro, 2002), constituyéndose en uno de los cultivos más importantes de la región.

Esta planta tradicionalmente se cultiva en zonas bajo condiciones de clima y suelo adversas, particularmente suelos infértiles y con períodos prolongados de sequía (Howeler, 2002), ya que tiene la capacidad innata de producir razonables rendimientos bajo condiciones edáficas y climáticas adversas (Cadavid et al., 1998); razón por la cual, se ha encontrado que esta planta tiene habilidad de producir donde otros cultivos no crecen, sin embargo, existen claras evidencias que extrae cantidades relativamente grandes de nutrientes del suelo (Howeler, 2002) de hecho la yuca absorbe más nutrientes del suelo que la mayoría de los cultivos tropicales y tiene un índice de extracción K/N muy elevado y aún cuando, la información en cuanto a la cantidad de nutrientes que absorbe es tan variable, que en términos medios, según Howeler (1981) encontró que para producir una tonelada de raíces la planta extrae aproximadamente 2,4 kg de nitrógeno, 0,46 kg de fósforo y 3,5 kg de potasio.

Los rendimientos de las raíces de yuca se han visto afectados por diversos factores, siendo uno de los más importantes las deficiencias nutricionales (Howeler, 2002); observándose que tiene requerimientos importantes y responde bien a la fertilización con N, P, y K, que se manifiesta en incrementos en el rendimiento (CIAT, 1980).

En el trópico americano y especialmente en Venezuela la información sobre aspectos nutricionales de este cultivo, especialmente la relacionada con los requerimientos y niveles de extracción de nutrientes, es casi inexistente y de uso limitado. A pesar de cultivarse generalmente sin el uso de fertilizantes, por su condición de cultivo de ciclo largo, y potencial de producir grandes volúmenes por unidad de superficie, las plantas de yuca tienen alta capacidad para extraer nutrientes del suelo, mediante un sistema radicular profundo, pudiendo con ello agotar el suelo rápidamente, disminuyendo su potencial productivo (Howeler, 1981).

La extracción de los elementos minerales es estimada mediante la remoción de estos que realizan los diferentes órganos de la planta durante su ciclo productivo. Conocer los niveles de extracción total y por los cosecha de nutrientes es un requisito básico para establecer los programas de fertilización, especialmente si se emplea el criterio de fertilización por restitución (Rodríguez y Pire, 2004), criterio mediante el cual se pretende reponer al suelo los elementos removidos por el cultivo.

Considerando que el agricultor no puede cambiar el suelo que tiene disponible, pero si puede manejarlo adecuadamente para lograr un máximo rendimiento económico sin deteriorarlo y que la literatura sobre la nutrición mineral y fertilización de yuca es limitada, debido a información incompleta sobre las características del suelo, cantidad de fertilizantes, época y dosis de aplicación y en virtud de los altos costos que representa la incorporación de un plan de fertilización, los objetivos principales de este estudio son medir la producción de materia seca y determinar los niveles de acumulación total y por los diferentes órganos de N, P, K, Ca y Mg, en plantas de yuca cv. `Tempranita' en la altiplanicie de Maracaibo.

Materiales y métodos

Área de estudio. El ensayo se realizó en la granja "El Curarire", ubicada en el parcelamiento el 40, parcela 36 del municipio La Cañada de Urdaneta (10º 33' N, 71º 43' O). Según la clasificación de las zonas de vida de Holdridge (1986), la zona está clasificada dentro del bosque muy seco tropical (bms-T), con una elevación de 20 msnm, precipitación anual de 400 a 600 mm, con un régimen de distribución bimodal, temperatura media de 28ºC y 76% de humedad relativa. El suelo es de textura superficial arenosa, bien drenado (cuadro 1), con pendiente plana y el horizonte argílico a más de 25 cm de profundidad.

Cuadro 1. Análisis del suelo en el sitio del ensayo en el estrato 0-20 cm.

pH por el método potenciométrico en relación 1:2 (Thomas, 1996); Carbono orgánico por combustión húmeda (Nelson y Sommers, 1996); Fósforo disponible por Bray I (International Soil Reference Information Center, 1993); Potasio intercambiable por acetato de amonio (Helmke y Sparks, 1996); Calcio y magnesio intercambiable por acetato de amonio (Suarez, 1996); textura por el método de Boyoucos (Day, 1965).

Se sembraron estacas de yuca, cv. `Tempranita'. El material se tomó de la porción central del tallo hasta obtener estacas de 20 25 cm, con un mínimo de 3 yemas por estaca y a las cuales se les realizó un corte en forma de bisel, siendo posteriormente desinfectadas, sumergiendo las estacas en una mezcla de fungicida (Carboxamidas) insecticida (Carbamatos) al 0,5% previa a la siembra.

La siembra, se realizó bajo condiciones tradicionales de manejo, es decir, sembrando en camellones a doble hilera de siembra, con una separación de 1 m entre dobles hileras, por 0,8 m entre hileras simples y 1 m entre plantas, en una disposición a tres bolillos, la parcela fue de 15 x 15 m, para un total de 450 plantas. El riego se realizó por surcos, según el requerimientos del cultivo; es decir, a calendario hasta llenar el surco, e incorporando el equivalente por planta de 300 kg.ha^-1 de fertilizante fórmula completa (12-24-12), aplicada en dos partes, 30 y 60 días posterior a la siembra, dosis y épocas de aplicación comúnmente empleada en la zona.

Para evaluar las diferentes variables relacionadas con la acumulación de materia seca y la acumulación de nutrientes en la planta el ensayo se condujo con un diseño completamente al azar con 6 repeticiones, donde la unidad experimental estuvo constituida por 5 plantas seleccionadas al azar en una misma hilera de la plantación. Al momento de la cosecha, es decir, 8 meses posteriores a la siembra se cuantificaron las siguientes variables:

Acumulación de materia seca. Colocando el material discriminado por órganos de la planta y por repetición, en bolsas de papel y se introdujeron a una estufa a 72ºC, donde el material permaneció hasta alcanzar un peso seco constante. La diferencia para alcanzar el 100% representó el porcentaje de materia seca.

Niveles nutricionales: A una muestra del total cosechado de cada órgano, se determinó la concentración de los elementos N, P, K, Ca y Mg para medir la produción de materia seca, según las siguientes metodologías:

El método empleado para determinar la concentración de nitrógeno fue el de microkjeldahl (Malavolta, 1997). Para los otros elementos se realizó una extracción seca incinerando 0,5 g de muestra a 540ºC por 6 horas. Posteriormente, cada elemento fue determinado según la metodología descrita por Malavolta (1997):

a.- Fósforo, por colorimetría usando molibdato de amonio.

b.- Potasio, por fotometría de llama.

d) Calcio, titulación con EDTA y Calcón como indicador.

e) Calcio + magnesio, titulación con EDTA y negro de Eriocromo T, como indicador.

d) Magnesio, por diferencia entre calcio y calcio + magnesio.

Extracción total de nutrientes. A partir de la concentración de nutrientes y la masa seca de cada órgano de la planta, se determinó la masa total de nutrientes extraídos por la planta durante una cosecha. Para esto, se estimó el rendimiento total por hectárea basado en la masa fresca y número de raíces reservantes cosechadas por planta.

Rendimiento. Se estimó el rendimiento por hectárea de las planta de yuca, basado en el peso fresco de las raíces cosechadas y una densidad de siembra de 20.000 plantas.ha^-1, los resultados fueron expresados en kg.ha^-1.

Para evaluar las diferentes variables relacionadas con la acumulación de materia seca y la capacidad extractora de la planta se utilizó el programa estadístico computarizado SAS (1998). La tendencia central de los resultados se expresó por la media de los valores y la dispersión mediante la desviación estándar de la media.

Resultados y discusión

Porcentaje de materia seca (MS). Al momento de la cosecha el mayor porcentaje de MS se presentó en las raíces reservantes con un valor promedio de 53,2%, seguido por tallos con 32,35% y 10,76% en la lámina foliar (figura 1), el menor porcentaje se observó en los pecíolos con 3,67% de materia seca, similar comportamiento fue observado por el CIAT (1980) y Howeler (2002) quienes señalan menor acumulación de materia en los peciolos para diferentes variedades de yuca del promedio en plantas fertilizadas de las variedades M Col 22 y M Mex 59 en Colombia y yuca variedad M Ven 77 fertilizadas, respectivamente. En cuanto al resto de los órganos, los resultados de esta experiencia, coinciden con sus resultados, que muestran mayor acumulación en las raíces, seguida de los tallos y láminas foliares.

Concentración de nutrientes

Lamina foliar. El contenido de nutrientes en la lámina foliar al momento de la cosecha, expresado g.kg^-1 de materia seca, se muestra en el cuadro 2. La concentración de N (33,3) y K (12,1) en la lámina superó significativamente (P≤0,0001) la concentración de este elemento en los otros órganos de la planta, seguido del tallo, pecíolo, mientras que la menor concentración se registró en las raíces. Similar comportamiento fue observado por Parry et al., (2005), quienes al evaluar el estado nutricional plantas de yuca variedad Olho verde fertilizadas, encontraron significativamente mayor acumulación de los mencionados elementos en la hojas (cuadro 3), sin embargo, estos datos son referenciales, pues estos autores analizaron las hojas completas, sin discriminar en láminas y pecíolos.

Cuadro 2. Concentración de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio (g.kg^-1) en los diferentes órganos de la planta de yuca cv. `Tempranita' al momento de la cosecha.

Cuadro 3. Valores comparativos de nutrientes en tejido de varios órganos de yuca, de acuerdo a diversos autores.

¹ a: En hojas maduras recientemente desarrolladas, durante la fase de crecieminto vegetativo. b: secciones de tallo.

² Promedio de todas las hojas en plantas fertilizadas de cuatro meses de edad.

³ Promedios de plantas yuca variedades M Col 22 y M Mex 59 fertilizadas y sin fertilizar de 2, 3 y 4 meses.

⁴ Promedios de plantas yuca fertilizadas al momento de la cosecha (11 meses).

Por otra parte, al comparar las concentraciones obtenidas por esta investigación del total de hojas, con las obtenidas por Mill y Benton (1996) para hojas maduras recientemente desarrolladas, se observó que el N (3,3%) y P (0,25%) se encuentran por debajo de los rangos descritos por los mencionados autores (cuadro 3), debido posiblemente, a una menor concentración de estos elementos en las hojas maduras y senescentes que se encuentran en mayor proporción, ya que los elementos en discusión han sido movilizados hacia los tejidos en pleno desarrollo. Sin embargo, podría considerarse, que aún cuando, son diferentes metodologías de muestreo, los resultados obtenidos por esta investigación pueden servir de referencia para el diagnóstico nutricional del cultivo, basado en los niveles de suficiencia descritos por Mill y Benton (1996).

En cuanto al K con 1,2% y Mg con 0,3% aun cuando son elementos móviles, sus concentraciones estuvieron dentro del rango de suficiencia descrita por los Mill y Benton (1996) (cuadro 3), debido probablemente a una suplencia adecuada de los elementos.

Por otra parte, el Ca (1,25%) con siderado elemento inmóvil dentro de la planta, al estar dentro de los rangos de suficiencia descritos por Mill Benton (1996), podría indicar que no se presentó deficiencias inducidas por este elemento.  

Pecíolo. Los promedios de la concentración los elementos estudiados se muestran en cuadro 2. En los resultados pudo observarse que el Ca (3,07%) fue el elemento que se encontró en mayor concentración en los pecíolos; estos resultados coinciden con los observados por Howerler (2002), quienes describieron este mismo comportamiento (cuadro 3). Igualmente se pudo observar que la concentración de Ca (3,07%) y K (1,08%) en el pecíolo fue significativamente (P≤0,0001) superior a la concentración de estos elementos en el resto de los órganos, corroborando la tendencia observada por Howeler (2002) en su investigación (cuadro 3).

Por otra parte, al comparar los resultados obtenidos por esta investigación con los observados por el CIAT, (1980), citados en cuadro 3, se observó que la concentración de N con 0,95%, el K con 1,09% y Mg con 0,41%, se encontró por debajo de los niveles obtenidos por el mencionado autor, mientras que el P con 0,28% y Ca con 3,07% se encontró por encima.

Tallos. En los resultados se pudo observar que los nutrientes que se encontraron en significativamente mayor proporción en este órgano fueron Ca (1,77%) y N (1,24%), seguido del K (0,96%) y en igual proporción P (0,33%) y Mg (0,33%), estos resultados coinciden con los obtenidos por Howeler (2002) quién describe similar comportamiento para los elementos N, K y Ca y difiere para los elementos P y Mg (cuadro 3).

El nivel de N, P, Ca y Mg (cuadro 2) se encuentran por encima de la concentración de estos elementos descrita por Parry et al., (2005), del promedio de tallos en plantas de yuca variedad Olho verde fertilizadas, mientras que el K se encuentran por debajo de estas concentraciones descritas.

Raíces. La menor concentración de todos los elementos se observó en las raíces, estos resultados coinciden con los observados por el CIAT (1980) y Howeler (2002), quienes obtuvieron similar comportamiento en la acumulación de nutrientes en las raíces con respecto a los demás órganos de la planta. La concentración de N (0,63%), P (0,12%), K (0,83%), Ca (0,23%) y Mg (0,07%) en las raíces (cuadro 2) fueron inferiores a las concentraciones reportadas por el CIAT (1980) como promedio de dos variedades de yuca, estos resultados coinciden con los observados por Howeler (2002) para yuca variedad M Ven 77 fertilizadas donde los elementos N, P y K se encontraron por debajo de los valores obtenidos, mientras que Ca y Mg se encontraron por encima de los porcentajes reportados por el autor (cuadro 3).

Por otra parte coincidiendo con lo reportado por CIAT (1980) y Howeler (2002), se pudo observar que el elemento en mayor concentración en las raíces fue el K con 0,83% y el de menor concentración el Mg con 0,07%.

Extracción de nutrientes.

La extracción de nitrógeno por los diferentes órganos de las plantas varió desde 0,42 g.planta^-1 en el pecíolo hasta 5,26 g.planta^-1 en las raíces reservantes (cuadro 4), observándose diferencias significativas en la extracción para los diferentes órganos muestreados (figura 2). Del total de N extraído por la planta, la extracción por la raíces reservantes representa el 35, 87%.

Cuadro 4. Extracción de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio (g.planta^-1) por los diferentes órganos de la planta de yuca cv. `Tempranita' al momento de la cosecha.

La mayor extracción fue alcanzada por las raíces reservantes, seguido, en ese orden, por el tallo, lámina foliar y pecíolos, lo cual coincidió con los resultados de CIAT (1980) quien halló al reportar la distribución de N por los diferentes órganos de la planta el mismo patrón de distribución obtenido por esta investigación. Sin embargo, el patrón de distribución difiere ligeramente al citado por Howeler (1981), quien observó mayor extracción de nitrógeno en el tallo que en la raíz en yuca cv. São Pedro Preto.

El cuadro 4 muestra la extracción de fósforo. En este sentido se puede observar que existen grandes dife rencias en cuanto a la extracción por los diferentes órganos (figura 3). La mayor cantidad de P fue extraído en el tallo y la menor en los pecíolos. La mayor extracción de estos elementos por parte de los tallos difiere con lo reportado por CIAT (1980) y Howeler (1981) quienes observaron mayor acumulación de P en las raíces reservantes en plantas de yuca M Col 22 y cv. São Pedro Preto respectivamente, a los 8 meses de edad (cuadro 3).

La extracción total de P por planta fue de 2,67 g en la variedad tempranita, extrayendo los tallos 46,34% de ese total.

El contenido de K en las raíces reservantes fue mayor que en otras partes de la planta (figura 4). Siguiendo en orden decreciente el tallo, hoja y el pecíolo presentando los valores más bajos. El patrón de extracción de K coincide con el reportado por CIAT (1980), para plantas de yuca cv. M Col 22.

El comportamiento de los diferentes órganos de la planta en cuanto a la acumuación de Ca y Mg sigue un patrón similar de distribución, donde la mayor extracción de los elementos se presenta en los tallos y la menor en los pecíolos (figuras 5 y 6). Este comportamiento coincide con el citado por Howeler (1981), quien reportó similar patrón de distribución del Ca y Mg en yuca cv. São Pedro Preto.

Los elementos N y K se acumularon principalmente en las raíces reservantes y P, Ca y Mg en los tallos.

Del total de N, P, K, Ca y Mg extraído por la hoja completa, la extracción del pecíolo representa el 9,14%, 28,37%, 24,56%, 45,84% y 39,99% respectivamente. Este factor podría ser importante de considerar al comparar estos resultados con los obtenidos por otros autores, que expresan sus resultados sobre la base de la hoja completa, es decir, sin discriminar en lámina y pecíolos.

Para determinar el mejor método de fertilización para el cultivo de yuca, se debe establecer una correlación entre los resultados de análisis de suelos con la respuesta a la fertilización del cultivo (Oelslige, 1975). Los niveles de extracción de nutrientes obtenidos por este estudio podrían ser de utilidad ya que aportan información sobre la cantidad de nutrientes en cada ciclo de producción, por ello podrían contribuir a determinar dosis y tipo de fertilizante a aplicar; así como, de referencia en futuras investigaciones para establecer formas y dosis de fertilizantes.

Rendimiento

Sobre la base de 20.000 plantas.ha^-1 y una producción promedio por planta de 2.595 kg se puede producir aproximadamente 59.180 kg.ha^-1 de raíces reservantes de yuca variedad tempranita hasta cosecha, valores que se encuentran muy por encima de la producción reportada por Rentagro (2002) para la misma zona productora. Bajo las condiciones anteriormente descritas la planta extrajo del suelo un total de 288,06 kg de N; 53,4 kg de P; 248,24 kg de K; 227,7 kg de Ca y 48,94 kg de Mg.

Excepto los valores de extracción del N y Ca, la extracción de P, K y Mg se encuentran por debajo de los reportados por Howeler (1981 y 2002), para producir 25.000 y 35.000 kg.ha^-1 de raíces respectivamente.

Tal como se observó a través de los resultados de esta investigación y como lo corroboran reportajes previos (Oelslige, 1975; CIAT, 1980; Howeler, 2002), es evidente que las plantas de yuca tiene altos contenidos de N y K, además de Ca y que la alta acumulación de estos elementos se asocia con el efecto que tienen en promover el desarrollo de las plantas (Howeler, 1981) y la trasclocación y acumulación de almidón en las raíces reservantes (Rodríguez y Pire, 2004).

Conclusiones

Al momento de la cosecha de raíces reservantes de yuca cv. `Tempranita', la mayor concentración de N y K se observó en la lámina foliar y la menor en las raíces, la de P en el tallo y la menor concentración en pecíolo; mientras que el Ca y Mg la mayor concentración se registró en el pecíolo y la menor en las raíces.

Los elementos extraídos en mayor cantidad fueron N, K y Ca.

Las plantas presentaron valores de extracción de nutrientes que mostraron el siguiente orden decreciente: N>K>Ca>P>Mg.

Agradecimiento

Los autores desean expresar su agradecimiento al Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad del Zulia, (Proyecto CC-0922-04), por el financiamiento otorgado para la realización de esta investigación.

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