Introducción
⌅El cultivo del café en Cuba tiene gran importancia histórica, económica y cultural. Introducido en el siglo XVIII, fue un pilar de la economía colonial y dejó un legado de tradiciones en zonas como Topes de Collantes. Aunque su producción disminuyó tras cambios socioeconómicos, aún es clave para el desarrollo local, especialmente en áreas montañosas donde genera empleo y sustento para comunidades rurales. Su cultivo también contribuye a la conservación de suelos en ecosistemas frágiles.
El estudio de las propiedades físico-químicas del sustrato es fundamental para optimizar el desarrollo de posturas de café, ya que influye directamente en la germinación, el crecimiento radicular y la absorción de nutrientes. Un sustrato con adecuada porosidad, retención de humedad, pH equilibrado y disponibilidad de nutrientes favorece plantas más vigorosas y resistentes. Además, evita problemas como compactación, encharcamiento o deficiencias nutricionales, lo que garantiza una producción uniforme y de calidad.
Entre los problemas que han afectado el rendimiento del cultivo del cafeto en Cuba se encuentran el envejecimiento y las fallas físicas en las plantaciones. Por esta razón, el país elaboró e implementa un programa de desarrollo cafetalero en el que la producción de posturas de calidad es un elemento imprescindible. Según Falcón et al. (2013)Falcón, E., Riera Nelson, M. C., & Rodríguez Leyva, O. (2013). Efecto de la inoculación de hongos micorrizógenos sobre la producción de posturas forestales en dos tipos de suelos. Cultivos Tropicales, 34(3), 32-39., para lograr este objetivo es necesario conocer y utilizar alternativas nutricionales que optimicen la producción de diferentes especies en vivero.
Meléndez (2012)Meléndez, G. (2012). Evaluación de las propiedades fisicas de un suelo cultivado con caña de azucar (Saccharum officinarum) bajo la aplicación de biosolidos [Trabajo de titulación]. Universidad del Valle. Facultad de Ingeniería, Santiago de Cali. al citar a varios autores, señaló que el comportamiento mecánico de la fase sólida determina las propiedades físicas del suelo. Estas propiedades, en combinación con las características químicas, generan la capacidad del suelo para producir cosechas. Además, destacó que, aunque tradicionalmente se ha dado mayor importancia a las propiedades químicas por considerarse las más relacionadas con la producción, en muchos casos las propiedades físicas son determinantes. Algunas de estas propiedades, como las asociadas con la estructura, se han denominado la clave de la productividad del suelo. Sin embargo, es importante reconocer que existe una estrecha interrelación entre las propiedades químicas y físicas.
En el suelo, las propiedades físicas regulan el transporte de aire, agua, calor y sustancias solubles. También influyen en el desarrollo del sistema radical de las plantas, el cual depende en gran medida de estas propiedades (Sánchez & Camacho, 1981Sánchez, P. A., & Camacho, E. (1981). Suelos del trópico: Características y manejo. IICA Biblioteca Venezuela. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=20MMFDtmtGAC&oi=fnd&pg=PA103&dq=Suelos+del+tr%C3%B3pico:+Caracter%C3%ADsticas+y+manejo&ots=OV1p12oxK5&sig=Gjvrh3P7x9DsMdhNa2x0_pz0Ick ). Por lo tanto, su estudio es fundamental para comprender la dinámica del crecimiento vegetal.
Actualmente, existen varios estudios sobre la producción de posturas de cafeto, en los que casi siempre se consideran las propiedades químicas de los sustratos, pero rara vez se analizan las propiedades físicas. No obstante, Ferrás (2016)Ferrás, Y. (2016). Influencia de compuestos organominerales en las propiedades físico-químicas de sustratos y el desarrollo de posturas de cafeto [Tesis para optar por el título de máster]. Universidad Sancti Spíritus, José Martí Pérez. encontró que factores como la permeabilidad, la estructura, los agregados estables y el índice de plasticidad pudieron influir positivamente en el desarrollo de las posturas. Estos hallazgos resaltan la importancia de evaluar ambos tipos de propiedades en conjunto.
El objetivo de esta investigación fue evaluar la influencia de las propiedades físico-químicas de los sustratos en el desarrollo de posturas de C. arabica. Este enfoque integral permitirá optimizar las prácticas de producción en vivero y contribuir al programa de desarrollo cafetalero en Cuba.
Materiales y métodos
⌅La investigación se llevó a cabo en el municipio de Trinidad, específicamente en la localidad de Topes de Collantes, durante el año 2014. El sitio de estudio se ubicó a 750 metros sobre el nivel del mar, en coordenadas 21º54,733´ latitud Norte y 80º0,551´ longitud Oeste. El suelo correspondió a un Ferralítico Rojo Lixiviado de Montaña (Hernández et al., 2015Hernández, A., Pérez, J. M., Bosch, D., & Castro, N. (2015). Clasificación de los Suelos de Cuba. INCA.), y se utilizó abono orgánico derivado de estiércol de caprino.
Para la siembra, se emplearon bolsas de polietileno con dimensiones de 14 cm de ancho por 22 cm de alto. Estas bolsas se llenaron con sustratos cuyas características físico-químicas, según Ferrás (2016)Ferrás, Y. (2016). Influencia de compuestos organominerales en las propiedades físico-químicas de sustratos y el desarrollo de posturas de cafeto [Tesis para optar por el título de máster]. Universidad Sancti Spíritus, José Martí Pérez., presentaban diferencias significativas (Tabla 1). Las semillas utilizadas fueron de Coffea arabica, variedad ‘Catuai Amarillo’, y las labores de cultivo se realizaron conforme al Instructivo Técnico del Cultivo (Díaz et al., 2013Díaz, W., Caro, P., Bustamante, C., Sánchez, C., Rodríguez, M., & Vázquez, E. (2013). Instructivo Técnico Café Arábico (Coffea arabica Lin). Instituto de Investigaciones Agro-Forestales: Ministerio de la Agricultura. Dirección de Café y Cacao del Grupo Empresarial de Agricultura de Montaña. Instituto de Investigaciones Agro-Forestales, 138.).
| Propiedades del suelo | Sustratos | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| pH (KCl) | 4,25 | 4,81 | 4,91 | 5,09 | 5,17 | 4,85 | 4,95 | 5,09 | 4,65 | 4,77 | 4,95 |
| MO % | 1,66 | 2,49 | 2,48 | 2,34 | 2,63 | 2,29 | 2,29 | 2,13 | 1,88 | 1,80 | 1,79 |
| P2O5 (mg 100g-1) | 6,33 | 49,72 | 50,09 | 52,24 | 59,39 | 35,05 | 41,02 | 31,04 | 21,37 | 29,29 | 23,47 |
| K2O (mg 100g-1) | 4,09 | 33,63 | 34,86 | 36,81 | 32,24 | 16,25 | 15,83 | 15,00 | 7,33 | 8,67 | 7,00 |
| Ca (cmol(+) kg-1) | 2,16 | 3,66 | 3,72 | 3,91 | 4,31 | 3,25 | 3,31 | 3,65 | 3,39 | 3,10 | 3,39 |
| Mg (cmol(+) kg-1) | 1,40 | 1,71 | 1,62 | 1,64 | 1,70 | 1,55 | 1,50 | 1,50 | 1,50 | 1,46 | 1,49 |
| Agregados estables (%) | 20,23 | 28,88 | 30,77 | 27,25 | 24,71 | 31,17 | 27,85 | 25,41 | 24,25 | 24,98 | 27,49 |
| Factor estructura (%) | 40,55 | 55,04 | 68,40 | 66,80 | 61,90 | 73,62 | 63,44 | 61,62 | 50,23 | 51,57 | 55,67 |
| Permeabilidad (log 10k) | 1,39 | 1,78 | 1,82 | 1,75 | 1,74 | 1,85 | 1,63 | 1,62 | 1,58 | 1,63 | 1,76 |
| Índice de plasticidad | 10,73 | 7,93 | 6,32 | 6,62 | 7,16 | 7,33 | 7,15 | 8,21 | 9,31 | 9,23 | 6,34 |
1) Suelo solo; 2) 3 partes de suelo y 1 parte de abono orgánico; 3) 3 partes de suelo con 2 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 4) 3 partes de suelo con 4 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 5) 3 partes de suelo con 6 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 6) 5 partes de suelo con 2 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 7) 5 partes de suelo con 4 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 8) 5 partes de suelo con 6 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 9) 7 partes de suelo con 2 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 10) 7 partes de suelo con 4 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico; 11) 7 partes de suelo con 6 t ha-1 de caliza fosfatada y 1 parte de abono orgánico.
Cada sustrato se consideró un tratamiento. Estos se distribuyeron en un diseño completamente aleatorizado para garantizar la aleatoriedad en la asignación de las muestras.
Para determinar la fertilidad de los sustratos, se tomaron tres muestras por cada uno. Se aplicaron las siguientes metodologías estandarizadas:
pH (KCl): se midió por método potenciométrico con una relación suelo-solución de 1:2,5
(NC 52, 1999NC 52. (1999). Norma cubana 52: Calidad del suelo. Determinación de las formas móviles de fósforo y potasio. (p. 12). Comité Técnico de Normalización No 3.).
Materia orgánica: se cuantificó mediante el método Wakley-Black, que incluyó oxidación con dicromato de potasio 1N y ácido sulfúrico concentrado (NC ISO 10390, 1999NC ISO 10390. (1999). Norma cubana ISO 10390: Calidad del suelo. Determinación del pH. (p. 11). Comité Técnico de Normalización No 3.).
Fósforo y potasio asimilable: se evaluó con el método Oniani, donde el fósforo se midió por colorimetría (NRAG 279, 1980NRAG 279. (1980). Norma Ramal de la Agricultura 279-80. Suelos. Análisis químico. Reglas generales. (p. 54). MINAG.) y el potasio por fotometría de llama. La extracción se realizó con ácido sulfúrico 0,1 N en una relación suelo-solución de 1:2,5 durante 3 minutos (NC ISO 10390, 1999NC ISO 10390. (1999). Norma cubana ISO 10390: Calidad del suelo. Determinación del pH. (p. 11). Comité Técnico de Normalización No 3.).
Calcio y magnesio: se analizaron con una solución extractiva de NH4(CH3COO) 1N a pH = 7. Ambos elementos se valoraron mediante titulación con EDTA (NC 65, 2000NC 65. (2000). Norma cubana 65: Calidad del suelo. Determinación de la capacidad de intercambio catiónico y de los cationes del suelo. (p. 10). Comité Técnico de Normalización No 3.).
Agregados estables (AE): se determinaron según el protocolo de Henin (1958), citado por Cairo (2000)Cairo, P. (2000). Alternativas para el mejoramiento de los suelos para el cultivo de la caña. Agricultura Orgánica, 14(2), 23-25..
Factor de estructura (FE): se calculó con la metodología de Vegeller (1935) citado por Cairo (2000)Cairo, P. (2000). Alternativas para el mejoramiento de los suelos para el cultivo de la caña. Agricultura Orgánica, 14(2), 23-25..
Permeabilidad (P): se midió según Henin (1958) citado por Cairo (2000)Cairo, P. (2000). Alternativas para el mejoramiento de los suelos para el cultivo de la caña. Agricultura Orgánica, 14(2), 23-25..
Los límites de plasticidad se evaluaron mediante dos técnicas:
Límite inferior de plasticidad (LIP): se determinó con el método de rollitos de Atterberg, citado por Cairo (2000)Cairo, P. (2000). Alternativas para el mejoramiento de los suelos para el cultivo de la caña. Agricultura Orgánica, 14(2), 23-25..
Límite superior de plasticidad (LSP): se midió con el cono de balancín de Vasiliev, citado por Cairo (2000)Cairo, P. (2000). Alternativas para el mejoramiento de los suelos para el cultivo de la caña. Agricultura Orgánica, 14(2), 23-25..
Ocho meses después de la siembra, se seleccionaron al azar nueve posturas desarrolladas en cada sustrato. Se evaluaron los siguientes indicadores agrobiológicos:
Área foliar (cm 2 ): se estimó midiendo las dimensiones lineales de las hojas y mediante la fórmula AF (cm²) = largo · ancho · 0,64 (Soto, 1980Soto, F. (1980). ESTlMAClON DEL AREA FOLIAR EN C. arabica L. A PARTIR DE LAS MEDIDAS LINEALES DE LAS HOJAS. Cultivos tropicales, 2(3), Article 3.).
Masa seca de la raíz (g): se lavaron las raíces y se secaron en estufa a 65 °C hasta alcanzar peso constante.
Índice de calidad: se determinó según el método de Dickson et al. (1960)Dickson, A., Leaf, A. L., & Hosner, J. F. (1960). QUALITY APPRAISAL OF WHITE SPRUCE AND WHITE PINE SEEDLING STOCK IN NURSERIES. The Forestry Chronicle, 36(1), 10-13. https://doi.org/10.5558/tfc36010-1 .
Los valores de las propiedades físico-químicas de los sustratos se correlacionaron con los indicadores agrobiológicos de las posturas de cafeto mediante la prueba de Pearson. Para este análisis, se utilizó el programa InfoStat (Di Rienzo et al., 2014Di Rienzo, J. A., Casanoves, F., Balzarini, M. G., Gonzalez, L., Tablada, M., & Robledo, C. W. (2014). InfoStat versión 2014. InfoStat Group, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. URLhttp://www.infostat.com.ar ). Además, se realizaron análisis de regresión entre las variables que mostraron correlaciones altamente significativas.
Resultados y discusión
⌅Los indicadores agrobiológicos de las posturas de cafeto mostraron una mejora debido al incremento en las propiedades físico-químicas de los sustratos donde se desarrollaron. Este efecto fue más evidente en las propiedades físicas, donde los resultados alcanzaron significación estadística (Tabla 2). Los parámetros evaluados demostraron que las condiciones del sustrato influyen directamente en el crecimiento inicial del cafeto.
| Masa seca de la raíz, g | Área foliar, cm2 | Índice de calidad | |
|---|---|---|---|
| pH (KCl) | 0,33 ns | 0,63* | 0,33 ns |
| Fósforo asimilable (mg 100g-1) | 0,37 ns | 0,64* | 0,47 ns |
| Potasio asimilable (mg 100g-1) | 0,30 ns | 0,51 ns | 0,37 ns |
| Materia orgánica (%) | 0,45 ns | 0,69* | 0,58 ns |
| Calcio (cmol(+) kg-1) | 0,23 ns | 0,60 ns | 0,26 ns |
| Magnesio (cmol(+) kg-1) | 0,35 ns | 0,59 ns | 0,41 ns |
| Índice de plasticidad | -0,65* | -0,68* | -0,55 ns |
| Factor estructura (%) | 0,73* | 0,86*** | 0,75** |
| Permeabilidad (log 10 k) | 0,76** | 0,85*** | 0,69* |
| Agregados estables (%) | 0,91*** | 0,90*** | 0,87*** |
| *, ** y *** correlación significativa para valor de p≤ 0,05; p≤ 0,01 y p≤ 0,001 respectivamente; ns no significativo para valor de p≤0,05. | |||
Entre las propiedades químicas, el contenido de materia orgánica, P₂O₅ y pH presentaron los valores más altos de correlación con el área foliar de las posturas. Estos tres factores mostraron una estrecha interrelación en su dinámica dentro del suelo. La materia orgánica, el P₂O₅ y el pH actuaron de forma conjunta para favorecer el desarrollo de las plantas.
Cuando aumenta el contenido de materia orgánica en el suelo, se eleva también el pH y la disponibilidad de P₂O₅. En suelos ácidos con pH bajo, este nutriente reduce su forma asimilable al formar fosfatos insolubles con aluminio y hierro. Estudios realizados en Cenicafé confirmaron que, en la fase de vivero, el café responde de manera positiva y significativa a la aplicación de abonos orgánicos y, en algunos casos, al fósforo (Salamanca & Sadeghian, 2008Salamanca, A., & Sadeghian, S. (2008). Almácigos de café con distintas proporciones de lombrinaza en suelos con diferente contenido de materia orgánica. Cenicafé, 59(2), 91-102.).
Investigaciones como las de Malavolta (2000) y Arizaleta et al. (2002), citados por Morán (2014), señalaron que en esta etapa las plantas responden principalmente al fósforo y al nitrógeno. Estos elementos son determinantes para asegurar un crecimiento adecuado durante las primeras fases del cultivo.
La incorporación de abonos orgánicos al suelo produce posturas de cafeto más vigorosas y sanas. Estos materiales no solo aportan nutrientes, sino que mejoran la aireación del suelo, reducen la compactación y aumentan la retención de humedad. Como resultado, se promueve un mayor desarrollo radical, según lo informado por Arcila (Arcila, 2007bArcila, J. (2007b). Establecimiento del cafetal. En J. Arcila, F. Farfán, A. Moreno, L. Salazar, & E. Hincapié (Eds.), Sistemas de producción de café en Colombia (pp. 87-100). https://www.cenicafe.org/es/documents/LibroSistemasProduccionCapitulo4.pdf ).
El mejoramiento de las propiedades físicas de los sustratos permitió que las posturas de cafeto desarrollaran un sistema radical más extenso. Esto facilitó una mejor absorción de recursos del medio edáfico, lo que se tradujo en plantas más vigorosas durante la fase de vivero. La relación entre la estructura del sustrato y el crecimiento de las raíces fue un factor clave en este proceso.
El índice de plasticidad mostró una correlación negativa y significativa con la masa seca de las raíces y el área foliar (Tabla 2). Esto sugiere que sustratos con baja plasticidad favorecen el desarrollo radical y el incremento del área foliar. Torres et al. (2013)Torres, C. A., Etchevers, J. D., Fuentes-Ponce, M. H., Govaerts, B., León-González, F. D., & Herrera, J. M. (2013). Influencia de las raíces sobre la agregación del suelo. Terra latinoamericana, 31(1), 71-84. señalaron que la compactación del suelo limita el crecimiento de las raíces.
La permeabilidad, el factor estructura y los agregados estables presentaron una correlación altamente significativa con el área foliar de las posturas de cafeto. Además, los agregados estables mostraron la misma relación con la masa seca de las raíces y el índice de calidad (Tabla 2). Estos resultados destacan la importancia de la estructura del suelo en el desarrollo inicial del cultivo.
El aumento en los agregados estables de los sustratos elevó de manera significativa la masa seca de las raíces, el área foliar y el índice de calidad de las posturas (Figura 1A, B, C). De igual forma, el factor estructura y la permeabilidad tuvieron un efecto positivo sobre el área foliar (Figura 1D, E, respectivamente). Estos hallazgos refuerzan la relevancia de las propiedades físicas del sustrato en la producción de posturas de alta calidad.
Cairo & Álvarez (2017)Cairo, P., & Álvarez, U. (2017). Efecto del estiércol en el suelo y en el cultivo de la soya Glycine max (L.) Merr. Pastos y forrajes, 40(1), 37-42. estudiaron el cultivo de soya [Glycine max (L.) Merr] y observaron que el rendimiento incrementó de forma gradual con las dosis de abono orgánico (estiércol descompuesto), con el aumento de 2,04 a 3,18 t ha⁻¹. Estos autores asociaron dicho aumento con el nivel de materia orgánica (R² = 98,31) y la agregación del suelo (R² = 95,21). Estos factores demostraron una correlación significativa con el mejoramiento del rendimiento del cultivo.
La mejora en la estructura del suelo favorece un incremento en la retención hídrica, la absorción de nutrientes, el drenaje, la aireación y el crecimiento radical. Según (Campoy, 2015Campoy, M. J. (2015). Efecto de las acciones antrópicas sobre la estabilidad de agregados del suelo en zonas semiáridas [PhD Thesis, Universidad de Murcia]. https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=99902 ), la estabilidad de los agregados del suelo es una de las propiedades más relevantes para el desarrollo vegetal. Esta estabilidad influye directamente en la capacidad de las plantas para acceder a los recursos necesarios.
La estructura del suelo, como característica física, determina el desarrollo y la distribución de las raíces del cafeto. Estas propiedades inciden en la resistencia a la penetración y en la relación entre la difusión de oxígeno y el contenido de agua (aireación), según (Arcila, 2007aArcila, J. (2007a). Crecimiento y desarrollo de la planta de café. En J. Arcila, F. Farfán, A. Moreno, L. Salazar, & E. Hincapié (Eds.), Sistemas de producción de café en Colombia. https://biblioteca.cenicafe.org/handle/10778/720 ). Además, condicionan la eficiencia con la que las raíces exploran el perfil del suelo.
La permeabilidad del suelo refleja la velocidad de infiltración del agua y su capacidad para almacenar agua proveniente de lluvias o riego. (Agustí, 2010Agustí, M. (2010). Fruticultura. Ediciones Mundi-Prensa. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=aawSAQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA3&dq=Fruticultura+&ots=OeNXmXvi4e&sig=zjsBFwzvsXnhTFQlUiE7DBf831A ) señala que esta propiedad física depende en gran medida de la porosidad, la cual está influenciada por la textura del suelo. Por lo tanto, un suelo con alta permeabilidad optimiza el uso del agua disponible para los cultivos.
La condición física del suelo desempeña un papel fundamental en el vigor del cultivo. La producción final depende en gran medida de la calidad de la interacción entre el suelo, el aire, el agua y la temperatura.
(Arcila, 2007cArcila, J. (2007c). Factores que determinan la productividad del cafetal. En J. Arcila, F. Farfán, A. Moreno, L. Salazar, & E. Hincapié (Eds.), Sistemas de producción de café en Colombia. https://biblioteca.cenicafe.org/handle/10778/720 ) destacó que estos factores físicos, junto con la cantidad y el estado de la materia orgánica, influyen en el desarrollo radical, la absorción de nutrientes, la colonización por microorganismos y los procesos fisiológicos de la planta.
El crecimiento óptimo de un cultivo está estrechamente ligado al desarrollo de su sistema radical. Arcila (2007c)Arcila, J. (2007c). Factores que determinan la productividad del cafetal. En J. Arcila, F. Farfán, A. Moreno, L. Salazar, & E. Hincapié (Eds.), Sistemas de producción de café en Colombia. https://biblioteca.cenicafe.org/handle/10778/720 afirmó que un suelo con adecuadas condiciones físicas y químicas permite una exploración radical más eficiente. Esto garantiza un suministro suficiente de nutrientes y agua, lo que se traduce en un mejor desempeño de la planta.
Conclusiones
⌅La materia orgánica, el P₂O₅ y el pH tuvieron correlación significativa con el área foliar de las posturas de cafeto con valores de 0,69*; 0,64* y 0,63*, respectivamente.
Las propiedades físicas de los sustratos tuvieron una influencia más marcada que las químicas, sobre el desarrollo de las posturas de cafeto en un suelo Ferralítico Rojo Lixiviado de Topes de Collantes.
Los agregados estables presentaron los mayores valores de correlación 0,91***; 0,90*** y 0,87*** con la masa seca de la raíz, el área foliar y el índice de calidad, respectivamente.