Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias Vol. 33, No. 2, April-June, 2024, ISSN: 2071-0054
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ORIGINAL ARTICLE

Evaluation of the Application of Biocarbon in the Cultivation of Bananas

 

iDIván Castro-LizazoIUniversidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. *✉:ivanc@unah.edu.cuivancastrolizazo@gmail.com

iDAndy Ruiz-MayorquínIUniversidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDAirán Gómez-CanalesIICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDDaine Hernández-OchandíaIICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDDilnory Lorente PicoIIIDirección Municipal de Justicia, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDMayra G. Rodríguez-HernándezIICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.


IUniversidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

IICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

IIIDirección Municipal de Justicia, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba

 

*Author for correspondence: Iván Castro-Lizazo, e-mail: ivanc@unah.edu.cu, ivancastrolizazo@gmail.com

ABSTRACT

The banana is a crop of great importance for providing a food with a high rate of fresh consumption within the Cuban diet. For several regions of the world, it is considered a species whose agronomic value lies in its great seasonal production, for which its obtaining methods need to be developed to achieve high rates of this. The object of the study was to evaluate the effect of two bioproducts on banana cultivation during the vegetative phase. The experiment was carried out at the "Seed Biofabrication" Institute located on the Jamaica highway and national highway, San José de las Lajas, Mayabeque province, between the months of July and August 2022. The experiment had four treatments: T1 Witness, T2 soil + organic matter, T3 soil + organic matter + Ecomic and T4 soil + organic matter + biochar + Ecomic. The variables evaluated were: pseudostem height (cm), number of leaves/plants, pseudostem diameter (cm), leaf area (cm) and chlorophyll concentration. The data obtained from the test were evaluated under the analysis of variance and the comparison of means was verified by Tukey's test at 5% probability. The results obtained showed positive effects for treatments three and four comprised of soil + organic matter + Ecomic and soil + organic matter + Ecomic + biochar where they showed a tendency to increase the parameters evaluated.

Keywords: 
Bioproduct, Ecomic, Soil, Food, Vegetative Phase

Received: 03/2/2023; Accepted: 13/3/2024

Iván Castro-Lizazo, Dr.C., Profesor Titular, Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez” (UNAH), Autopista Nacional y Carretera de Tapaste km 23½. CP: 32700. Apartado Postal: 1819. San José de las Lajas. Mayabeque. Cuba.

Andy Ruíz-Mayorquí, Ing., Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez” (UNAH). Autopista Nacional y Carretera de Tapaste km 23½. CP: 32700. Apartado Postal: 1819. San José de las Lajas. Mayabeque. Cuba, e-mail: andy_ruíz@unah.edu.cu.

Airán Gómez-Canales, Ing., Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), Autopista Nacional y Carretera de Tapaste km 23½. CP: 32700. Apartado Postal: 1819. San José de las Lajas. Mayabeque. Cuba, e-mail: airang479@gmail.com.

Daine Hernández-Ochandía, Dr.C., Inv. Titular, Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), Autopista Nacional y Carretera de Tapaste km 23½. CP: 32700. Apartado Postal: 1819. San José de las Lajas. Mayabeque. Cuba, e-mail: daineho@gmail.com.

Dilnory Lorente-Pico, Lic., Dirección Municipal de Justicia, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba, e-mail: yeny851123@nauta.

Mayra G. Rodríguez-Hernández, Dr.C., Inv. Titular, Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), Autopista Nacional y Carretera de Tapaste km 23½. CP: 32700. Apartado Postal: 1819. San José de las Lajas. Mayabeque. Cuba, e-mail: mayrag2531961@gmail.com

The authors of this work declare no conflict of interests.

AUTHOR CONTRIBUTIONS: Conceptualization: I. Castro-Lizazo. Data curation: I. Castro-Lizazo, A. Ruíz-Mayorquí. Formal Analysis: I. Castro-Lizazo, A. Ruíz-Mayorquí. Investigation: I. Castro-Lizazo, Ruíz-Mayorquí, A. Gómez, D. Hernández, D. Lorente, M. Rodríguez. Methodology: I. Castro-Lizazo, Supervision: I. Castro-Lizazo, A. Ruíz-Mayorquí. Validation: I. Castro-Lizazo, D. Hernández. Visualization: I. Castro-Lizazo, A. Ruíz-Mayorquí. Writing-original draft: I. Castro-Lizazo, D. Hernández, M. Rodríguez. Writing - review & editing: I. Castro-Lizazo, A. D. Lorente,Ruíz-Mayorquí.

The mention of trademarks of specific equipment, instruments or materials is for identification purposes, there being no promotional commitment in relation to them, neither by the authors nor by the publisher.

CONTENT

INTRODUCTION

 

Restoring severely damaged agroecosystems is one of the purposes of the scientific community. To achieve this, one of the indicators in need of attention is related to the balanced recovery of the biotic components of the soil, for which biofertilizers have been created that enrich the soil biota with beneficial organisms such as mycorrhizal fungi; nutrient fixation facilitators with the purpose of improving crop productivity. The plantain or banana (Musa sp.) is a fruit with a pleasant flavor that is characterized by its thick, yellow skin which is very easy to peel, and which is of great importance due to its ability to produce every month of the year and its high production volume. This represents more than 40% of the production of root vegetables and fruits in our country, which is why it is of vital importance for the nation's food security (Sepúlveda et al., 2017SEPÚLVEDA, W.S.; URETA, I.; HERNÁNDEZ, G.A.; SOLORZANO, G.K.: “Consumo de plátano en Ecuador: hábitos de compra y disponibilidad a pagar de los consumidores”, Revista Em Agronegocio e Meio Ambiente, 10(4): 995-1014, 2017, ISSN: 2176-9168, DOI: 10.17765/2176-9168.2017v10n4p995-1014.).

However, the soils are provided with bioproducts that improve the physical, physicochemical and biological properties, which increase the growth indicators of the crop (Pérez-Hernández et al., 2006PÉREZ-HERNÁNDEZ, J.B.; REMY, S.; SWENNEN, R.; SÁGI, L.: Banana (Musa sp), [en línea], Ed. Humana Press, K. Wang (Ed.), Methods in Molecular Biology (1era ed.), vol. 2, Totowa, N J, 167–175 p., 2006. DOI: 10.1385/1-59745-131-2:167.).

The bioproduct that is easiest for producers to obtain is biochar, as the most used in the acclimatization and nursery stage, which offers greater crop production and contributes to improving soil quality, hence the interest in this practice. agroecological, since it increases the capacity to retain moisture and nutrients (Alburquerque-Méndez et al., 2013ALBURQUERQUE-MÉNDEZ, J.; CALERO-RODRÍGUEZ, J.; BARRÓN-LÓPEZ DE LA TORRE, V.; TORRENT-CASTELLET, J.; DEL CAMPILLO-GARCÍA, M.; GALLARDO-CORREA, A.; VILLAR-MONTERO, R.: “El biocarbón como una herramienta para limitar las emisiones de CO2 y mejorar las propiedades del suelo en el ámbito Mediterráneo”, [en línea], Ed. Sociedad Española de Ciencias Forestales, pp. 10, 2013, Disponible en: https://www.congresoforestal.es/actas/doc/6CFE/6CFE01-549.pdf.).

It is some material rich in carbon, which is obtained from the thermo-chemical decomposition of organic residues at temperatures that generally range between 300 and 700 °C and in the absence of oxygen (pyrolysis) and which is intended for agricultural use, which makes it different from carbon used as fuel and activated carbon (Amin et al., 2016AMIN, F.R.; HUANG, Y.; HE, Y.; ZHANG, R.; ACOSTA, G.; CHEN, C.: “Biochar applications and modern techniques for characterization”, Clean Technologies and Environmental Policy, 18: 1457-1473, 2016, Publisher: Springer, 2016, ISSN: 1618-954X, DOI: 10.1007/s10098-016-1218-8.).

For this reason, recovering the ecological balance of the soil brings as a consequence a decrease in damage to the crop, increasing diversity, in addition to strengthening the process of restoration of soils without economic damage, for which new and diverse methods are studied and used of agroecological management (Escalante-Rebolledo et al., 2016ESCALANTE-REBOLLEDO, A.; PÉREZ-LÓPEZ, G.; HIDALGO-MORENO, C.; LÓPEZ-COLLADO, J.; CAMPO-ALVES, J.; VALTIERRA-PACHECO, E.; ETCHEVERS-BARRA, J.D.: “Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo”, Terra Latinoamericana, 34(3): 367-382, 2016, Publisher: Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo AC, 2016, ISSN: 0187-5779, Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0187-57792016000300367&script=sci_arttext. ).

Based on this analysis, the objective of this work was to evaluate the efficiency of the application of biochar in the growth of the plantain crop.

MATERIALS AND METHODS

 

The study was carried out in two locations, the first at CENSA (National Center for Agricultural Health), located on National Highway, 23 km 1/2, San José de las Lajas highway, and the second at the Seed Biofactory located at XRQX+458 , Jamaica highway and, National Highway, San José de las Lajas. This took place from July 22 to August 19, 2022.

Obtaining biochar

 

The biochar was obtained from artisanal pyrolysis carried out according to the protocol detailed in PNO-FI-039. This procedure consists of obtaining biochar from different parts of the plants, by the decoction method. This procedure is carried out with the objective of establishing a laboratory-scale methodology for the preparation of aqueous extracts from different plants of interest. The proportion of plant material-water, used for the extraction in this method, was 1/10, which remained constant for all crops. The biochar, after obtaining it, was sterilized using an autoclave for half an hour at 300 degrees Celsius in the CENSA Laboratory.

Characteristics of the soil used in the investigation

 

The experiments were carried out on a district agrogenic leached red ferralitic soil, according to Hernández et al. (2015)HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, San josé de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015, ISBN: 978-959-7023-77-7. in the classification of the soils of Cuba, Xu et al. (2015)XU, C.-Y.; BAI, S.H.; HAO, Y.; RACHAPUTI, R.C.N.; XU, Z.; WALLACE, H.M.: “Peanut shell biochar improves soil properties and peanut kernel quality on a red Ferrosol”, Journal of Soils and Sediments, 15(11): 2220-2231, 2015, Publisher: Springer, 2015, ISSN: 1439-0108, DOI: 10.1007/s11368-015-1242-z. which correlates with the Soil Taxonomy.

The physiographic position of the place and the topography of the surrounding land are flat and the slope is less than 2%, with regular surface and internal drainage. Some of the main chemical characteristics of the soil are shown in Table 1.

TABLE 1.  Some of the main chemical characteristics of soil
Characteristics Unit Value
Depth cm 0-20
pH H2O 6,4
O. M. % 2,11
P Mg-1 234
K+ cmolc·kg-1 0.52
Ca2+ cmolc·kg-1 9,93
Mg2+: cmolc·kg-1 1,80

*Source: Personal elaboration.

Climatic Variables

 

During the development of the experiments, the maximum, minimum and average air temperature, percentage of relative humidity (%) and rainfall (mm) were recorded at the Meteorological Station adjacent to the experimental area, processing the data throughout the experiment. In addition, the thermal amplitude (difference between maximum and minimum temperature) and the accumulated temperature were calculated, which is nothing more than the sum of the thermal amplitude from the moment of planting to the final evaluation (Table 2).

TABLE 2.  Main climatic variables during the development period of the experiments
Months Relative humidity, average, % Temperature, 0C Precipitation, mm
minimum medium maximum
June 84 20.2 24,0 28,5 195,6
August 84 19,2 23,3 28,4 72,8

*Source: Personal elaboration

Methodology to carry out the experiments

 

The banana variety studied was Pisang Lilin (banana fruit), where a total of 56 seedlings were used. The seedlings were created by means of the in vitro culture technique in the laboratories of the seed biofactory, with 15 days of sprouting, later a selection is made by trained personnel to eliminate possible sources of infection and work with seedlings of better quality. quality. Treatments 2, 3 and 4 were inoculated with Trichoderma spp strain 13, as a means of protecting the rootlets of vitroplants against nematodes, whose solution was prepared at a rate of 20g/liter of water.

Preparation of the root ball and nursery for the transplant of vitroplants

 

Soil and sieved organic matter from the areas of the teaching and production unit "EL Guayabal" was used, which belongs to the Agrarian University of Havana "Fructuoso Rodríguez Pérez" (UNAH) of the San José de Las Lajas municipality located in the province Mayabeque, whose classification is typical Red Ferralitic according to Hernández et al. (2015)HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, San josé de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015, ISBN: 978-959-7023-77-7.. The Ecomic was donated by the Department of Biofertilizers and Nutrition of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), as well as the biochar, which was produced through pyrolysis at the Center for Agricultural Health (CENSA).

A tray of 247 alveoli was taken, disinfected with 1% chlorine, later the different treatments were prepared, which were:

  • T1 (Control): 100% Red Ferralitic Soil.

  • T2: 50% Red Ferralitic Soil + 50% Organic Matter.

  • T3: 50% Red Ferralitic Soil + 25% Organic Matter + 25% Ecomic.

  • T4: 25% Red Ferralitic Soil + 25% Organic Matter + 25% Ecomic + 25% biochar.

Once the treatments were formed, the alveoli were filled, for which an irrigation or mine was previously carried out and later the vitroplants were planted (14 plants were planted per treatment, including the control). The samplings were carried out weekly using a manual caliper (vernier caliper), for a total period of one month for the acclimatization phase (tray). After this period, the plants were carefully removed from the trays to be planted in 12.5 x 20 cm black nylon bags, to continue with the weekly evaluation of the parameters evaluated for a second period of one month. The total follow-up time of the experiment was two months.

Indicators evaluated throughout the experiment

 
  • Vitality: It was evaluated visually. For the vitality index, the number of seedlings per treatment was taken into account, the number of surviving plants was noted until the last evaluation and the percentage value was subsequently calculated.

  • Seedling length (cm): The height of the plants was measured in cm using a manual caliper (Vernier caliper) in the first two weeks and from the third week a graduated ruler began to be used due to the height of the pseudostem. The measurement was taken into account from the neck of the pseudostem to the exit of the leaf.

  • Pseudostem diameter (cm): The measurement was made with a manual caliper (Vernier caliper)

  • Number of leaves per plant: All visible leaves per plant were counted in each of the treatments.

  • Leaf surface: It was estimated from the linear measurements of all the leaves (length and width in cm) and the use of a formula previously obtained by linear regression for the variety under study Ramírez-Rivero (2018)RAMÍREZ-RIVERO, J.M.: Evaluación de parámetros asociados al crecimiento y desarrollo del hibrido FHIA-17 bajo las condiciones tecnológicas de la Unidad Empresarial de Base Agropecuaria “Quemado de Güines", [en línea], Universidad Central" Marta Abreu de Las Villas. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Agronomía, Doctoral dissertation, Santa Clara, Villa Clara, Cuba, 2018, Disponible en: https://dspace.uclv.edu.cu/bitstream/handle/123456789/10209/Tesis%20%20Juan%20..

Chlorophyll concentration

 

It was obtained through the Spad team

Fresh mass and dry mass: Fresh mass (g): The plants of each treatment were taken, separating them by plot and weighed on a technical balance (Santorius 2kg ± 1 g)

Dry mass (g): To determine this indicator, the plant organs were separated and placed in paper bags and placed in a ± 5 0 recirculating air oven, where they were kept for 7 days at a temperature of 80 0C until constant weight and subsequently the dry mass was determined on an analytical balance (Sartorius of 160 ± 0.001 g).

*The data was recorded and stored in a database using the Excel tool of the Microsoft Office program.

Statistical analysis

 

For the experiments, four treatments with repetitions were used. Each trial consisted of fourteen seedlings, seven of which were evaluated taking into account the indicators described. In addition, in the first trial (tray phase), an ANOVA was used to evaluate the effects of the bioproducts, while the data obtained in the second trial (nursery) were analyzed and compared by a one-way ANOVA. In both trials, the comparison of means was performed using Duncan's multiple range test (p<0.05). All analyzes and statistical comparisons were performed using the IBM SPSS Statistics v.19.0 software.

RESULTS

 

Effect of bioproducts on plant height in banana cultivation

 

Figure 1, shows the effect of the different treatments on the development in height of the pseudostem of the plantain crop, it can be seen that there are significant differences over time in the different samplings carried out, showing the best results achieved by the combination of Ecomic and biochar, the latter being according to the data the component that significantly affected this variable the most. It can be seen that from the first treatment to the last one, already after 35 days, there were significant differences between the treatment that used biochar and those that did not.

FIGURE 1.  Effect of bioproducts on plant height in banana cultivation.

Effect of bioproducts on pseudostem diameter in banana cultivation

 

As Figure 2, shows us, there was a significant variability on this indicator in the different treatments, with treatments two and three being the ones that obtained the best results with a great difference and within these the one that used biochar was the one that most positively affected. It is worth mentioning that the seedlings presented a greater consistency in the treatments with bioproducts with respect to the control, this being of great importance since the plant depends on this vigor to face the other processes, that is, to go from the vegetative to the reproductive phase with good nutrition.

FIGURE 2.  Effect of bioproducts on pseudostem diameter in banana cultivation.

Average number of leaves per treatment in different samplings

 

Figure 3, shows the average number of leaves per treatment in plantain plants from 7, 14, 21, 28 and 35 days, highlighting that in the treatment where biochar + Ecomic was applied there was a greater increase in this indicator, achieving a benefit for the plant since the magnitude of the leaf surface depends to a large extent on this, and the greater the number of leaves, the greater the leaf area of the plant. Despite there being differences between the number of leaves of the different treatments, this is not very significant, and it is not possible to verify the positive effect of biochar on this indicator, and this result can be explained by the work carried out by Sanchez-Pilcorema et al., (2021)SANCHEZ-PILCOREMA, S.E.; BARREZUETA-UNDA, S.; AZUERO-CAAMAÑO, H.A.; CONDOY-GOROTIZA, A.: “Efecto de Biochar, SiO2 y biol en el desarrollo vegetativo de Musa sp.: Effect of Biochar, SiO2 and biol on the growth of Musa sp.”, [en línea], En: Conference Proceedings (Machala), 5(1): 153-159, 2021, ISSN: 2588-056X, DOI: 10.48190/cp.v5n1a15. where he shows that a high amount of biochar in the soil can decrease the absorption of nutrients from the soil to the plant due to its high alkalinity.

FIGURE 3.  Number of leaves per plant in the different samplings.

Effect of bioproducts on the leaf area of the plants in banana cultivation

 

As shown in Figure 4, there was significant variability on this indicator in the treatment where biochar was used in more than 100 cm2 with respect to the other treatments, the difference being 400 cm2 with respect to the control, demonstrating the benefits of biochar. about this indicator. One of the main components that affected this factor was the quality of the soil and, as can be seen in the bibliography, biochar is a soil improver biofertilizer, this being one of its main and most important characteristics, so this would be the explanation for the great difference in yields that exists between the treatment that used biochar and those that used other biostimulants.

FIGURE 4.  Effect of bioproducts on the leaf area of the plants in plantain cultivation.

Chlorophyll concentration

 

Treatment four presented the highest concentration of chlorophyll, with 1.91 SPAD units, while the one with the lowest response in this parameter is treatment one with 1.5 SPAD units, these results being partially consistent with those reported by González-Marquetti et al. (2020)GONZÁLEZ-MARQUETTI, I.; RODRÍGUEZ, M.G.; DELGADO-ORAMAS, B.P.; SCHMIDT, H.P.: “Biocarbón y su contribución a la nutrición, crecimiento y defensa de las plantas”, Revista de Protección Vegetal, 35(2), 2020, Disponible en: http://revistas.censa.edu.cu/index.php/RPV/article/view/1090/1606., where the application of cytokinins generated an increase in chlorophyll in the plant.

Fresh dough and dry dough

 

Table 3, shows the result of the fresh mass of the aerial part of the plants. Statistically significant differences were found between the evaluated treatments, not being in the same way the control, which differs from the rest of the treatments with the lowest values.

The same occurs with the dry mass indicator, showing a similar behavior according to the treatment. For all cases, the highest values were obtained in the treatment where biochar was applied. This behavior coincides with the results of other authors who found an increase in the total dry mass of the aerial part of the plants, compared to the control treatment before the application of bioregulators in the cultivation of banana (Gorst, 2008GORST, J.: The Biology of Musa L.(banana), [en línea], Inst. Australian Government, Informe Institicional, Australia, 2008, Disponible en: http://www.ogtr.gov.au.).

TABLE 3.  Analysis of the dry and fresh mass (g) at 30 days after transplanting the crop
Treatments Fresh mass (g) Dry mass (g)
S+MO 25,8 c 0,33 c
S+MO+B 29,7 a 0,37 a
S+MO+B+T 27,9 b 0,35 b
CV % 10,07 % 13,07 %
ESx 0,81 0,42

Means with common letters do not differ significantly according to Duncan's test (p≤0.05)

Economic Evaluation

 

Taking the results obtained as data, an economic evaluation was carried out where the prices of synthetic fertilizers are compared with organic fertilizers, taking into account their required doses in banana cultivation (Table 4):

TABLE 4.  Economic Evaluation
Input Unit Price (CUP) Dose in kg/ha
NPK kg 183.60 600
Organic Matter kg 1,2 8500
Ecomic kg 30.00 6000
Biochar kg 1.9 10000

*Source: Personal elaboration

DISCUSSION

 

Refers Pérez-Hernández et al. (2006)PÉREZ-HERNÁNDEZ, J.B.; REMY, S.; SWENNEN, R.; SÁGI, L.: Banana (Musa sp), [en línea], Ed. Humana Press, K. Wang (Ed.), Methods in Molecular Biology (1era ed.), vol. 2, Totowa, N J, 167–175 p., 2006. DOI: 10.1385/1-59745-131-2:167. that the height of the plants responds to different effects or treatments that promote a growth stimulus, as well as that this indicator is a quantitative approximation to understand the growth of a plant or a population of plants under natural or controlled environmental conditions. With regard to banana Musa spp. It is an alternative that allows sustainable development for different agricultural regions that its followers achieve, in addition to ecological coherence, necessary for the sustained optimization of food and crop diversification, essential for the agroecological management of truly sustainable systems (Soorianathasundaram, 2016SOORIANATHASUNDARAM, K.N.: “Bananas and Plantains”, Encyclopedia of Food and Health, 320-327, 2016, DOI: 10.1016/B978-0-12-384947-2.00054-4.). It is also known according to studies carried out such as that of Silva et al. (2016)SILVA, M.I.; MACKOWIAK, C.; MINOGUE, P.; REIS, A.F.; MOLINE, E.F.: “Potential impacts of using sewage sludge biochar on the growth of plant forest seedlings”, Ciência Rural, 47(1): 1-5, 2016, Publisher: SciELO Brasil, 2016, ISSN: 0103-8478, DOI: 10.1590/0103-8478cr20160064., that the addition of biochar to the soil improves the interaction between physical, chemical and biological properties, increasing soil fertility, which can favor crop growth and yield, positively increasing the plant height indicator, since It is a physiological characteristic of great importance as it is in correspondence with the nutrient reserve of the plant from the process of photosynthesis.

According to Israeli y Lahav (2017)ISRAELI, Y.; LAHAV, E.: “Tropical agriculture”, En: Encyclopedia of Applied Plant Sciences, Ed. Elsevier Ltd., 2da ed., vol. 3, pp. 363-381, 2017. DOI: 10.1016/B978-0-12-394807-6.00072-1. states that one of the main components that affect the pseudostem diameter indicator are climatic conditions. Proof of this can be seen, that in the period where the experiment was carried out, the climatological variables behaved as established in the literature, remaining constant for all treatments, apart from the fact that the only significant changes between treatments were the substrates used, thus demonstrating that the addition of bioproducts considerably improves the diameter of the pseudostem in plantain plants and mainly the addition of biochar greatly improves this indicator, demonstrating its positive effect. Other investigations such as that of Huang y Gu (2019)HUANG, L.; GU, M.: “Effects of biochar on container substrate properties and growth of plants—A review”, Horticulturae, 5(1): 14, 2019, Publisher: MDPI, 2019, ISSN: 2311-7524, DOI: 10.3390/horticulturae5010014. have demonstrated the positive effect of biochar on the diameter of the pseudostem of the plantain crop in its different phenotypic phases, reaching much higher values than those of this investigation.

The number of leaves is an important parameter in the growth of plants, because the leaves absorb sunlight to make food through photosynthesis, mainly depending on this the development, filling of the fruits and development of the plant. According to DellaPenna (2007)DELLAPENNA, D.: “Biofortification of plant-based food: enhancing folate levels by metabolic engineering”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(10): 3675-3676, 2007, Publisher: National Acad Sciences, 2007, ISSN: 0027-8424, DOI: 10.1073/pnas.0700640104. the addition of bioferments or biols to biochar such as Si2O can help a better assimilation of plant nutrients, which are stored in the corm, in its offspring stage, and are taken in the foliar emission in its juvenile stage.

According to León et al. (2016)LEÓN, J.; GÓMEZ-BRANDÓN, M.; LAZCANO, C.: “Propiedades de los bioproductos y vermicompost”, Acta Zoológica Mexicana, Número especial 2: 373-383, 2016., they concluded that the application of natural bioproducts play an important role in growth and with it an increase in the leaf surface in addition to the productivity of any plant species, because it stimulates the production of various metabolites that cause a reduction in transpiration and therefore the ability to obtain more available water for better growth and production becomes possible. According to what was indicated by Solis (2007)SOLIS, A.: El cultivo de Plátano (genero musa) en México, [en línea], Inst. Buenavista: Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, 2007, Disponible en: http://www.sidalc.net/cgibin/wxis.exe/?IsisScript=tesisan.xis&method=post&formato=2&cantidad=1&expresion=mfn=008494., a close relationship has been established between the number of fully expanded leaves (on which the magnitude that the leaf surface reaches depends) and the size that they reach. the fruits, but this must be done in a specific state of the growth cycle of the crop, which corresponds to the maximum moment in which said variable is reached.

According to Totoy-Nilve (2019)TOTOY-NILVE, T.N.: “Caracterización molecular de plantas de plátano Musa spp. modificadas genéticamente para Biofortificación de folato.”, 2019, Publisher: Facultad de Ciencias Naturales. Universidad de Guayaquil, 2019, Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/44872/1/TESIS%20TOTOY%. the chlorophyll content is widely used in the evaluation of the nitrogen content in a plant due to the fact that there is a direct correlation between the intensity of the green and the concentration of nitrogen in the leaf, since nitrogen participates in the constitution of the chlorophyll molecule. In addition, nitrogen is essential in the formation of vegetable protein.

Regarding the last indicator (fresh and dry mass of the plants), Roux et al. (2008)ROUX, N.; BAURENS, F.C.; DOLEŽEL, J.; HŘIBOVÁ, E.; HESLOP-HARRISON, P.; ALEMÁN, C.; SASAKI, T.; MATSUMOTO, T.; ABRAHÃO, R.; REMY, S.: “Genomics of banana and plantain (Musa spp.), major staple crops in the tropics”, En: Genomics of tropical crop plants (3era ed.), In P. H. Moore & R. Ming (Eds.), , Ed. Springer, New York, USA, pp. 83-111, 2008, DOI: 10.1007/978-0-387-71219-2, ISBN: 0-387-71218-6. confirm that the total dry mass of the aerial part contains the photoassimilates that constitute the reserve of grain filling, which could be considered as an element to be taken into account by breeders for the selection of cultivars with possibilities of high yield potential.

CONCLUSIONS

 

According to the test carried out, it was concluded:

  • The use of biochar, in the sense of Red Ferralitic Soil - Organic Matter - Ecomic - biochar in plantain cultivation, provided great benefits such as the increase in the evaluated indicators (pseudostem height, pseudostem diameter, number of leaves, area leaf, chlorophyll concentration and dry and fresh mass).

  • The good agronomic response of the plantain crop allowed a pleasant acceptance by the staff of the Biofabrica de Semillas in the use of biochar as a biostimulant.

  • From the economic point of view, biochar had greater effects and economic benefits on plantain cultivation since, despite its high dose per hectare, its cost is very low and, compared to other synthetic biofertilizers, its use is more profitable.

ACKNOWLEDGEMENTS

 

To the project “Re-cycling of biomass nutrients and carbon for advanced organic fertilization in an ecosmart and climate positive agriculture on Cuba (Bio-C)”, financed by the Schweizerischer National Fonds (Switzerland) the Sectoral Program for Animal and Plant Health (MINAG) and the National Science Fund (FONCI) of Cuba, as well as the authors and anonymous reviewers for their corrections and comments, which helped improve the manuscript. We also thank the anonymous reviewers for their suggestions, which allowed us to substantially improve the manuscript.

REFERENCES

 

ALBURQUERQUE-MÉNDEZ, J.; CALERO-RODRÍGUEZ, J.; BARRÓN-LÓPEZ DE LA TORRE, V.; TORRENT-CASTELLET, J.; DEL CAMPILLO-GARCÍA, M.; GALLARDO-CORREA, A.; VILLAR-MONTERO, R.: “El biocarbón como una herramienta para limitar las emisiones de CO2 y mejorar las propiedades del suelo en el ámbito Mediterráneo”, [en línea], Ed. Sociedad Española de Ciencias Forestales, pp. 10, 2013, Disponible en: https://www.congresoforestal.es/actas/doc/6CFE/6CFE01-549.pdf.

AMIN, F.R.; HUANG, Y.; HE, Y.; ZHANG, R.; ACOSTA, G.; CHEN, C.: “Biochar applications and modern techniques for characterization”, Clean Technologies and Environmental Policy, 18: 1457-1473, 2016, Publisher: Springer, 2016, ISSN: 1618-954X, DOI: 10.1007/s10098-016-1218-8.

ARIAS, P.; DANKERS, C.; LIU, P.; PILKAUSKAS, P.: La economía mundial del banano, [en línea], Inst. Panorama General De la Producción Y El Comercio Mundial De Banano, Roma Italia, 2002, Disponible en: http://www.fao.org/docrep/007/y5102s/y5102s04.htm, http://www.fao.org/3/y5102s/y5102s04.htm.

DELLAPENNA, D.: “Biofortification of plant-based food: enhancing folate levels by metabolic engineering”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(10): 3675-3676, 2007, Publisher: National Acad Sciences, 2007, ISSN: 0027-8424, DOI: 10.1073/pnas.0700640104.

ESCALANTE-REBOLLEDO, A.; PÉREZ-LÓPEZ, G.; HIDALGO-MORENO, C.; LÓPEZ-COLLADO, J.; CAMPO-ALVES, J.; VALTIERRA-PACHECO, E.; ETCHEVERS-BARRA, J.D.: “Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo”, Terra Latinoamericana, 34(3): 367-382, 2016, Publisher: Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo AC, 2016, ISSN: 0187-5779, Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0187-57792016000300367&script=sci_arttext.

GONZÁLEZ-MARQUETTI, I.; RODRÍGUEZ, M.G.; DELGADO-ORAMAS, B.P.; SCHMIDT, H.P.: “Biocarbón y su contribución a la nutrición, crecimiento y defensa de las plantas”, Revista de Protección Vegetal, 35(2), 2020, Disponible en: http://revistas.censa.edu.cu/index.php/RPV/article/view/1090/1606.

GORST, J.: The Biology of Musa L.(banana), [en línea], Inst. Australian Government, Informe Institicional, Australia, 2008, Disponible en: http://www.ogtr.gov.au.

HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, San josé de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015, ISBN: 978-959-7023-77-7.

HUANG, L.; GU, M.: “Effects of biochar on container substrate properties and growth of plants—A review”, Horticulturae, 5(1): 14, 2019, Publisher: MDPI, 2019, ISSN: 2311-7524, DOI: 10.3390/horticulturae5010014.

ISRAELI, Y.; LAHAV, E.: “Tropical agriculture”, En: Encyclopedia of Applied Plant Sciences, Ed. Elsevier Ltd., 2da ed., vol. 3, pp. 363-381, 2017. DOI: 10.1016/B978-0-12-394807-6.00072-1.

LEÓN, J.; GÓMEZ-BRANDÓN, M.; LAZCANO, C.: “Propiedades de los bioproductos y vermicompost”, Acta Zoológica Mexicana, Número especial 2: 373-383, 2016.

PÉREZ-HERNÁNDEZ, J.B.; REMY, S.; SWENNEN, R.; SÁGI, L.: Banana (Musa sp), [en línea], Ed. Humana Press, K. Wang (Ed.), Methods in Molecular Biology (1era ed.), vol. 2, Totowa, N J, 167–175 p., 2006. DOI: 10.1385/1-59745-131-2:167.

RAMÍREZ-RIVERO, J.M.: Evaluación de parámetros asociados al crecimiento y desarrollo del hibrido FHIA-17 bajo las condiciones tecnológicas de la Unidad Empresarial de Base Agropecuaria “Quemado de Güines", [en línea], Universidad Central" Marta Abreu de Las Villas. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Agronomía, Doctoral dissertation, Santa Clara, Villa Clara, Cuba, 2018, Disponible en: https://dspace.uclv.edu.cu/bitstream/handle/123456789/10209/Tesis%20%20Juan%20.

ROUX, N.; BAURENS, F.C.; DOLEŽEL, J.; HŘIBOVÁ, E.; HESLOP-HARRISON, P.; ALEMÁN, C.; SASAKI, T.; MATSUMOTO, T.; ABRAHÃO, R.; REMY, S.: “Genomics of banana and plantain (Musa spp.), major staple crops in the tropics”, En: Genomics of tropical crop plants (3era ed.), In P. H. Moore & R. Ming (Eds.), , Ed. Springer, New York, USA, pp. 83-111, 2008, DOI: 10.1007/978-0-387-71219-2, ISBN: 0-387-71218-6.

SANCHEZ-PILCOREMA, S.E.; BARREZUETA-UNDA, S.; AZUERO-CAAMAÑO, H.A.; CONDOY-GOROTIZA, A.: “Efecto de Biochar, SiO2 y biol en el desarrollo vegetativo de Musa sp.: Effect of Biochar, SiO2 and biol on the growth of Musa sp.”, [en línea], En: Conference Proceedings (Machala), 5(1): 153-159, 2021, ISSN: 2588-056X, DOI: 10.48190/cp.v5n1a15.

SEPÚLVEDA, W.S.; URETA, I.; HERNÁNDEZ, G.A.; SOLORZANO, G.K.: “Consumo de plátano en Ecuador: hábitos de compra y disponibilidad a pagar de los consumidores”, Revista Em Agronegocio e Meio Ambiente, 10(4): 995-1014, 2017, ISSN: 2176-9168, DOI: 10.17765/2176-9168.2017v10n4p995-1014.

SILVA, M.I.; MACKOWIAK, C.; MINOGUE, P.; REIS, A.F.; MOLINE, E.F.: “Potential impacts of using sewage sludge biochar on the growth of plant forest seedlings”, Ciência Rural, 47(1): 1-5, 2016, Publisher: SciELO Brasil, 2016, ISSN: 0103-8478, DOI: 10.1590/0103-8478cr20160064.

SOLIS, A.: El cultivo de Plátano (genero musa) en México, [en línea], Inst. Buenavista: Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, 2007, Disponible en: http://www.sidalc.net/cgibin/wxis.exe/?IsisScript=tesisan.xis&method=post&formato=2&cantidad=1&expresion=mfn=008494.

SOORIANATHASUNDARAM, K.N.: “Bananas and Plantains”, Encyclopedia of Food and Health, 320-327, 2016, DOI: 10.1016/B978-0-12-384947-2.00054-4.

TOTOY-NILVE, T.N.: “Caracterización molecular de plantas de plátano Musa spp. modificadas genéticamente para Biofortificación de folato.”, 2019, Publisher: Facultad de Ciencias Naturales. Universidad de Guayaquil, 2019, Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/44872/1/TESIS%20TOTOY%.

XU, C.-Y.; BAI, S.H.; HAO, Y.; RACHAPUTI, R.C.N.; XU, Z.; WALLACE, H.M.: “Peanut shell biochar improves soil properties and peanut kernel quality on a red Ferrosol”, Journal of Soils and Sediments, 15(11): 2220-2231, 2015, Publisher: Springer, 2015, ISSN: 1439-0108, DOI: 10.1007/s11368-015-1242-z.

Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias Vol. 33, No. 2, April-June, 2024, ISSN: 2071-0054
 
ARTÍCULO ORIGINAL

Evaluación de la aplicación de biocarón en el cultivo del plátano

 

iDIván Castro-LizazoIUniversidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. *✉:ivanc@unah.edu.cuivancastrolizazo@gmail.com

iDAndy Ruiz-MayorquínIUniversidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDAirán Gómez-CanalesIICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDDaine Hernández-OchandíaIICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDDilnory Lorente PicoIIIDirección Municipal de Justicia, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDMayra G. Rodríguez-HernándezIICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.


IUniversidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”. San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

IICentro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

IIIDirección Municipal de Justicia, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba

 

*Autor para correspondencia: Iván Castro-Lizazo, e-mail: ivanc@unah.edu.cu, ivancastrolizazo@gmail.com

RESUMEN

El plátano es un cultivo de gran importancia por brindar un alimento de elevado índice de consumo fresco dentro de la dieta del cubano. Para varias regiones del mundo, es considerado una especie cuyo valor agronómico reside en su gran producción estacional, por lo cual necesita desarrollarse sus métodos de obtención para alcanzar altos índices de esta. El objeto del estudio fue evaluar el efecto de dos bioproductos en el cultivo del plátano durante la fase vegetativa. El experimento se desarrolló en el Instituto “Biofabrica de Semillas” ubicado en la carretera de Jamaica y Autopista Nacional, San José de las Lajas, provincia Mayabeque, entre los meses de julio y agosto 2022. El experimento contó con cuatro tratamientos: T1 Testigo, T2 suelo + materia orgánica, T3 suelo + materia orgánica + Ecomic y T4 suelo + materia orgánica + biocarbón + Ecomic. Las variables evaluadas fueron: Altura del pseudotallo (cm), Diámetro del pseudotallo (cm), Número de hojas/plantas, Área foliar (cm). Los datos obtenidos del ensayo se evaluaron bajo el análisis de varianza y la comparación de promedios se verificó mediante el Test de Tukey al 5% de probabilidad. Los resultados obtenidos presentaron efectos positivos para los tratamientos tres y cuatro comprendidos por suelo + materia orgánica + Ecomic y suelo + materia orgánica + Ecomic + biocarbón respectivamente donde mostraron una tendencia al aumento de los parámetros evaluados.

Palabras clave: 
bioproducto, ecomic, suelo, alimento, fase vegetativa

INTRODUCCIÓN

 

Restaurar los agroecosistemas severamente dañados es uno de los propósitos la comunidad científica. Para lograrlo, uno de los indicadores necesitados de atención es el relacionado con la recuperación equilibrada de los componentes bióticos de los suelos, para lo cual, se han creado biofertilizantes que enriquecen la biota del suelo con organismos benéficos como los hongos micorrísizos; facilitadores de la fijación nutrientes con el propósito de mejorar la productividad de los cultivos. El plátano o banano (Musa sp.), es una fruta de agradable sabor que se caracteriza por su piel gruesa y de color amarillo la cual es muy fácil de pelar, y que tiene una gran importancia debido a su capacidad de producir todos los meses del año y su alto volumen productivo. Este representa más del 40% de la producción de viandas y frutas en nuestro país por lo que es de vital importancia para la seguridad alimentaria de la nación (Sepúlveda et al., 2017SEPÚLVEDA, W.S.; URETA, I.; HERNÁNDEZ, G.A.; SOLORZANO, G.K.: “Consumo de plátano en Ecuador: hábitos de compra y disponibilidad a pagar de los consumidores”, Revista Em Agronegocio e Meio Ambiente, 10(4): 995-1014, 2017, ISSN: 2176-9168, DOI: 10.17765/2176-9168.2017v10n4p995-1014.).

Sin embargo, los suelos son provistos de bioproductos que mejoran las propiedades físico, fisico-químicas y biológicas, los que aumentan los indicadores de crecimiento del cultivo (Pérez et al., 2006PÉREZ-HERNÁNDEZ, J.B.; REMY, S.; SWENNEN, R.; SÁGI, L.: Banana (Musa sp), [en línea], Ed. Humana Press, K. Wang (Ed.), Methods in Molecular Biology (1era ed.), vol. 2, Totowa, N J, 167–175 p., 2006. DOI: 10.1385/1-59745-131-2:167.).

El bioproducto de más fácil obtención por los productores es el biocarbón, como el más empleado en la etapa de aclimatación y aviveramiento, que ofrece una mayor producción de los cultivos y contribuye al mejoramiento de la calidad del suelo, de ahí el interés en esta práctica agroecológica, ya que incrementa la capacidad de retención de humedad y nutrientes (Alburquerque et al., 2013ALBURQUERQUE-MÉNDEZ, J.; CALERO-RODRÍGUEZ, J.; BARRÓN-LÓPEZ DE LA TORRE, V.; TORRENT-CASTELLET, J.; DEL CAMPILLO-GARCÍA, M.; GALLARDO-CORREA, A.; VILLAR-MONTERO, R.: “El biocarbón como una herramienta para limitar las emisiones de CO2 y mejorar las propiedades del suelo en el ámbito Mediterráneo”, [en línea], Ed. Sociedad Española de Ciencias Forestales, pp. 10, 2013, Disponible en: https://www.congresoforestal.es/actas/doc/6CFE/6CFE01-549.pdf.).

Se trata de un material rico en carbono, que se obtiene de la descomposición termo-química de residuos orgánicos a temperaturas que generalmente oscilan entre 300 y 700 °C y en ausencia de oxígeno (pirólisis) y que es destinado a uso agrícola, lo que hace que sea diferente al carbón usado como combustible y al carbón activado (Amin et al., 2016AMIN, F.R.; HUANG, Y.; HE, Y.; ZHANG, R.; ACOSTA, G.; CHEN, C.: “Biochar applications and modern techniques for characterization”, Clean Technologies and Environmental Policy, 18: 1457-1473, 2016, Publisher: Springer, 2016, ISSN: 1618-954X, DOI: 10.1007/s10098-016-1218-8.).

Por ello, recuperar el equilibrio ecológico del suelo, trae como consecuencia una disminución de los daños al cultivo, elevando la diversidad, además de fortalecer el proceso de restauración de los suelos sin daños económicos, para lo cual se estudian y utilizan nuevos y diversos métodos de manejo agroecológicos (Escalante et al., 2016ESCALANTE-REBOLLEDO, A.; PÉREZ-LÓPEZ, G.; HIDALGO-MORENO, C.; LÓPEZ-COLLADO, J.; CAMPO-ALVES, J.; VALTIERRA-PACHECO, E.; ETCHEVERS-BARRA, J.D.: “Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo”, Terra Latinoamericana, 34(3): 367-382, 2016, Publisher: Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo AC, 2016, ISSN: 0187-5779, Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0187-57792016000300367&script=sci_arttext. ).

En base a este análisis el objetivo de este trabajo fue evaluar la eficiencia de la aplicación del biocarbón en el crecimiento del cultivo del plátano.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

El estudio se realizó en dos localidades, la primera en el CENSA (Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria), ubicado en Autopista Nacional, 23 km 1/2, carretera San José de las Lajas y la segunda en la biofábrica de semillas ubicada en XRQX+458, carretera Jamaica y, Autopista Nacional, San José de las Lajas. Este se llevó a cabo desde el 22 de julio hasta el 19 de agosto del año 2022.

Obtención del biocarbón

 

El biocarbón fue obtenido a partir de la pirolisis artesanal ejecutado según el protocolo detallado en el PNO-FI-039. Este procedimiento consiste en obtener biocarbón a partir de diferentes partes de las plantas, por el método de decocción. Este procedimiento se realiza con el objetivo de establecer una metodología a escala de laboratorio para la preparación de extractos acuosos a partir de diferentes plantas de interés. La proporción del material vegetal-agua, utilizada para la extracción en este método, fue de 1/10, la cual se mantuvo constante para todos los cultivos. El biocarbón, tras su obtención, fue esterilizado empleando una autoclave durante media hora a 300 grados Celsius en el laboratorio de CENSA.

Características del suelo utilizado en la investigación

 

Los experimentos se desarrollaron sobre un suelo Ferralítico Rojo Lixiviado agrogénico dístrico, según Hernández et al. (2015)HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, San josé de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015, ISBN: 978-959-7023-77-7. en la clasificación de los suelos de Cuba, Xu et al. (2015)XU, C.-Y.; BAI, S.H.; HAO, Y.; RACHAPUTI, R.C.N.; XU, Z.; WALLACE, H.M.: “Peanut shell biochar improves soil properties and peanut kernel quality on a red Ferrosol”, Journal of Soils and Sediments, 15(11): 2220-2231, 2015, Publisher: Springer, 2015, ISSN: 1439-0108, DOI: 10.1007/s11368-015-1242-z. la cual se correlaciona con la Soil Taxonomy.

La posición fisiográfica del lugar y la topografía del terreno circundante son llanas y la pendiente es menor de 2%, con un drenaje superficial e interno regular. En la Tabla 1 se muestran algunas de las principales características químicas del suelo.

TABLA 1.  Algunas de las principales características químicas del suelo
Características unidad valor
Profundidad cm 0-20
pH H2O 6,4
M.O % 2,11
P Mg-1 234
K+ cmolc·kg-1 0.52
Ca2+ cmolc·kg-1 9,93
Mg2+: cmolc·kg-1 1,80

*Fuente: Elaboración personal.

Variables climáticas

 

Durante el desarrollo de los experimentos se registraron la temperatura máxima, mínima y media del aire, porcentaje de la humedad relativa (%) y precipitaciones (mm) en la estación meteorológica aledaña al área experimental, procesando los datos durante todo el experimento. Además, se calculó la amplitud térmica (diferencia entre temperatura máxima y mínima) y la temperatura acumulada, que no es más que la sumatoria de la amplitud térmica desde el momento de la plantación hasta la evaluación final (Tabla 2).

TABLA 2.  Principales variables climáticas durante el período de desarrollo de los experimentos
Meses Humedad relativa, promedio, % Temperatura, 0C Precipitaciones, mm
mínima media máxima
junio 84 20.2 24,0 28,5 195,6
agosto 84 19,2 23,3 28,4 72,8

*Fuente: Elaboración personal

Metodología para realizar los experimentos

 

La variedad de plátano estudiada fue Pisang Lilin (plátano fruta), donde fueron utilizadas un total de 56 plántulas. Las plántulas fueron creadas por medio de la técnica de cultivo in vitro en los laboratorios de la biofábrica de semillas, con 15 días de brotación, posteriormente se realiza una selección por parte del personal capacitado para eliminar los posibles focos infecciosos y trabajar con plántulas de mejor calidad. Los tratamientos 2, 3 y 4 fueron inoculados con Trichoderma spp cepa 13, como medio de protección a las raicillas de las vitroplantas contra nematodos, cuya solución se preparó a razón de 20 g/L de agua.

Preparación del cepellón y vivero para el transplante de las vitroplantas

 

Se empleó suelo y materia orgánica tamizada proveniente de las áreas de la Unidad Docente y Productiva “EL Guayabal”, que pertenece a la Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez” (UNAH) del municipio San José de Las Lajas ubicada en la provincia Mayabeque, cuya clasificación es Ferralítico Rojo típico según Hernández et al. (2015)HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, San josé de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015, ISBN: 978-959-7023-77-7.. El Ecomic fue donado por el Departamento de Biofertilizantes y Nutrición del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), así como el biocarbón, fue producido a través de la pirólisis en el Centro de Sanidad Agropecuaria (CENSA).

Se tomó una bandeja de 247 alvéolos, se desinfectó con cloro al 1%, posterior mente se prepararon los diferentes tratamientos los cuales fueron:

  • T1 (Testigo): 100% Suelo Ferralítico Rojo.

  • T2: 50% Suelo Ferralítico Rojo + 50% Materia Orgánica.

  • T3: 50% Suelo Ferralítico Rojo + 25% Materia Orgánica + 25% Ecomic.

  • T4: 25% Suelo Ferralítico Rojo + 25% Materia Orgánica + 25% Ecomic + 25% biocarbón.

Una vez conformados los tratamientos se procedió al llenado de los alvéolos, para lo que se realizó previamente un riego o mine y posteriormente se plantaron las vitroplantas (se plantaron 14 plantas por tratamiento, incluyendo el testigo). Los muestreos se realizaron de manera semanal utilizando un calibrador manual (pie de rey), por un período total de un mes para la fase de aclimatación (bandeja). Transcurrido este período, las plantas fueron extraídas de las bandejas cuidadosamente para ser plantadas en bolsas de nylon negras de 12.5 x 20 cm, para continuar con la evaluación semanal de los parámetros evaluados por un segundo período de un mes. El tiempo total de seguimiento del experimento fue de dos meses.

Indicadores evaluados durante todo el experimento

 
  • Vitalidad: Se evaluó de manera visual. Para el índice de vitalidad se tomaron en cuenta la cantidad de plántulas por tratamiento, se anotó el número de plantas sobrevivientes hasta la última evaluación y se calculó posteriormente el valor porcentual.

  • Longitud de las plántulas (cm): La altura de las plantas se midió en cm utilizando un calibrador manual (Pie de Rey o Vernier) en las dos primeras semanas y a partir de la tercera se empezó a utilizar una regla graduada debido a la altura del pseudotallo. La medición se tuvo en cuenta a partir del cuello del pseudotallo hasta la salida de la hoja.

  • Diámetro del pseudotallo (cm): Se realizó la medición con un calibrador manual (Pie de Rey o Vernier).

  • Número de hojas por planta: Se contaron todas las hojas visibles por planta en cada uno de los tratamientos.

  • Superficie foliar: Se estimó a partir de las medidas lineales de todas las hojas (largo y ancho en cm) y el empleo de una formula previamente obtenida por regresión lineal para la variedad en estudio Ramírez (2018)RAMÍREZ-RIVERO, J.M.: Evaluación de parámetros asociados al crecimiento y desarrollo del hibrido FHIA-17 bajo las condiciones tecnológicas de la Unidad Empresarial de Base Agropecuaria “Quemado de Güines", [en línea], Universidad Central" Marta Abreu de Las Villas. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Agronomía, Doctoral dissertation, Santa Clara, Villa Clara, Cuba, 2018, Disponible en: https://dspace.uclv.edu.cu/bitstream/handle/123456789/10209/Tesis%20%20Juan%20..

Concentración de clorofila

 

Se obtuvo a través del equipo Spad

Masa fresca y masa seca: masa fresca (g): Se tomaron las plantas de cada tratamiento separándolas por parcela y se pesaron en una balanza técnica (Santorius de 2 kg ± 1 g.)

Masa seca (g): Para conocer este indicador, fueron separados los órganos las plantas e introducidos en bolsas de papel y colocados en una estufa de aire recirculador ± 5 0, donde se mantuvieron por un espacio de 7 días a 80 0C de temperatura hasta peso constante y posteriormente se determinó la masa seca en una balanza analítica (Sartorius de 160 ± 0.001 g.).

*Los datos fueron registrados y almacenados en una base de datos utilizando la herramienta Excel del programa Microsoft Office.

Análisis de estadístico

 

Para los experimentos se utilizaron cuatro tratamientos con repeticiones. Cada ensayo constó con catorce plántulas, de ellas siete fueron evaluadas teniendo en cuenta los indicadores descritos. Además, en el primer ensayo (fase de bandeja), se utilizó un ANOVA para evaluar los efectos de los bioproductos, mientras que, los datos obtenidos en el segundo ensayo (vivero) fueron analizados y comparados por un ANOVA de una vía. En ambos ensayos, la comparación de las medias se realizó por la prueba de rangos múltiples de Duncan (p<0,05). Todos los análisis y comparaciones estadísticas se realizaron en el software IBM SPSS Statistics v.19.0.

RESULTADOS

 

Efecto de los bioproductos sobre la altura de las plantas en el cultivo del plátano

 

En la Figura 1, se puede apreciar el efecto de los diferentes tratamientos sobre el desarrollo en altura del pseudotallo del cultivo del plátano, se puede apreciar que existen diferencias significativas con el pasar del tiempo en los diferentes muestreos realizados, viéndose los mejores resultados alcanzados por la unión de Ecomic y biocarbón, siendo este último según los datos el componente que más afectó a esta variable significativamente. Se puede apreciar que desde el primer tratamiento hasta el último ya pasado 35 días existían diferencias significativas entre el tratamiento que utilizó el biocarbón y los que no.

FIGURA 1.  Efecto de los bioproductos sobre la altura de las plantas en el cultivo del plátano.

Efecto de los bioproductos sobre el diámetro del pseudotallo en el cultivo del plátano

 

Como nos muestra la Figura 2, existió una variabilidad significativa sobre este indicador en los diferentes tratamientos, siendo los tratamientos dos y tres los que mejores resultados obtuvieron con una gran diferencia y dentro de estos el que utilizó biocarbón fue el que más positivamente afectó. Cabe mencionar que las plántulas presentaban una consistencia mayor en los tratamientos con bioproductos con respecto al testigo siendo esto de gran importancia ya que de este vigor depende la planta para enfrentar los demás procesos, es decir pasar de la fase vegetativa a la reproductiva con buena nutrición.

FIGURA 2.  Efecto de los bioproductos sobre el diámetro del pseudotallo en el cultivo del plátano.

Número de hojas promedio por tratamiento en diferentes muestreos

 

En la Figura 3, se puede observar el número de hojas promedio por tratamientos en las plantas de plátano desde los 7,14, 21, 28 y 35 días, destacando que en el tratamiento donde se aplicó biocarbón + Ecomic hubo un mayor aumento de este indicador, logrando un beneficio para la planta pues de este depende en gran medida la magnitud de la superficie foliar, y mientras mayor cantidad de hojas mayor es el área foliar de la planta. A pesar de existir diferencias entre el número de hojas de los diferentes tratamientos, esta no es muy significativa, no pudiéndose comprobar el efecto positivo del biocarbón sobre este indicador, pudiéndose explicar este resultado por el trabajo realizado por Sanchez-Pilcorema et al., (2021)SANCHEZ-PILCOREMA, S.E.; BARREZUETA-UNDA, S.; AZUERO-CAAMAÑO, H.A.; CONDOY-GOROTIZA, A.: “Efecto de Biochar, SiO2 y biol en el desarrollo vegetativo de Musa sp.: Effect of Biochar, SiO2 and biol on the growth of Musa sp.”, [en línea], En: Conference Proceedings (Machala), 5(1): 153-159, 2021, ISSN: 2588-056X, DOI: 10.48190/cp.v5n1a15. en donde demuestra que una alta cantidad de biocarbón en el suelo puede disminuir la absorción de nutrientes del suelo a la planta por la alta alcalinidad de este.

FIGURA 3.  Número de hojas por planta en los diferentes muestreos.

Efecto de los bioproductos sobre el área foliar de las plantas en el cultivo del plátano

 

Como nos muestra la Figura 4, existió una variabilidad significativa sobre este indicador en el tratamiento donde se utilizó el biocarbón en más de 100 cm2 con respecto a los demás tratamientos, siendo la diferencia de 400 cm2 con respecto al testigo, demostrando los beneficios del biocarbón sobre este indicador. Uno de los principales componentes que afectó a este factor fue la calidad del suelo y como puede apreciarse en la bibliografía el biocarbón es un biofertilizante mejorador del suelo, siendo esta una de sus principales y más importantes características, por lo que esta sería la explicación para la gran diferencia de rendimientos que existe entre el tratamiento que utilizó biocarbón y los que usaron otros bioestimulantes.

FIGURA 4.  Efecto de los bioproductos sobre el área foliar de las plantas en el cultivo del plátano.

Concentración de clorofila

 

El tratamiento cuatro presentó mayor concentración de clorofila, con 1,91 unidades SPAD, mientras que el de menor respuesta en este parámetro es el tratamiento uno con 1,5 unidades SPAD, siendo estos resultados parcialmente congruentes con los reportados por González et al. (2020)GONZÁLEZ-MARQUETTI, I.; RODRÍGUEZ, M.G.; DELGADO-ORAMAS, B.P.; SCHMIDT, H.P.: “Biocarbón y su contribución a la nutrición, crecimiento y defensa de las plantas”, Revista de Protección Vegetal, 35(2), 2020, Disponible en: http://revistas.censa.edu.cu/index.php/RPV/article/view/1090/1606., donde la aplicación de citoquininas generó un incremento de la clorofila en la planta.

Masa fresca y masa seca

 

En la Tabla 3, se aprecia el resultado de la masa fresca de la parte aérea de las plantas. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos evaluados, no siendo de la misma manera el testigo, que difiere del resto de los tratamientos con los valores más bajos.

Lo mismo ocurre con el indicador masa seca, manifestándose un comportamiento similar según el tratamiento. Para todos los casos, los mayores valores se obtuvieron en el tratamiento donde se aplicó biocarbón. Este comportamiento coincide con los resultados de otros autores que encontraron incremento de la masa seca total de la parte aérea de las plantas, en comparación con el tratamiento control ante la aplicación de biorreguladores en el cultivo del plátano (Gorst, 2008GORST, J.: The Biology of Musa L.(banana), [en línea], Inst. Australian Government, Informe Institicional, Australia, 2008, Disponible en: http://www.ogtr.gov.au.).

TABLA 3.  Analisis de la masa seca y fresca (g) a los 30 días después del transplants del cultivo
Tratamiento Masa fresca (g) Masa seca (g)
S+MO 25,8 c 0,33 c
S+MO+B 29,7 a 0,37 a
S+MO+B+T 27,9 b 0,35 b
CV % 10,07 % 13,07 %
ESx 0,81 0,42

Medias con letras comunes no difieren significativamente según prueba de Duncan (p≤0.05)

Evaluación económica

 

Tomando como datos los resultados obtenidos, se realizó una evaluación económica donde se comparan los precios de los fertilizantes sintéticos con los fertilizantes orgánicos teniendo en cuenta sus dosis requeridas en el cultivo del plátano (Tabla 4):

TABLA 4.  Evaluación económica
Insumo Unidad Precio (CUP Dosis en kg/ha
NPK kg 183.60 600
Materia orgánica kg 1,2 8500
Ecomic kg 30.00 6000
Biocarbón kg 1.9 10000

*Fuente: elaboración personal

DISCUSIÓN

 

Refiere Pérez et al. (2006)PÉREZ-HERNÁNDEZ, J.B.; REMY, S.; SWENNEN, R.; SÁGI, L.: Banana (Musa sp), [en línea], Ed. Humana Press, K. Wang (Ed.), Methods in Molecular Biology (1era ed.), vol. 2, Totowa, N J, 167–175 p., 2006. DOI: 10.1385/1-59745-131-2:167. que la altura de las plantas responde a diferentes efectos o tratamientos que promuevan un estímulo al crecimiento, así como también que este indicador es una aproximación cuantitativa para entender el crecimiento de una planta o de una población de plantas bajo condiciones ambientales naturales o controladas. Con respecto al plátano Musa spp. es una alternativa que permite el desarrollo sustentable para diferentes regiones agrícolas que logra sus adeptos, además de una coherencia ecológica, necesaria para la optimización sostenida de los alimentos y la diversificación de los cultivos, indispensable para el manejo agroecológico de sistemas verdaderamente sustentables (Soorianathasundaram, 2016SOORIANATHASUNDARAM, K.N.: “Bananas and Plantains”, Encyclopedia of Food and Health, 320-327, 2016, DOI: 10.1016/B978-0-12-384947-2.00054-4.). Se conoce también según estudios realizados como el de Silva et al. (2016)SILVA, M.I.; MACKOWIAK, C.; MINOGUE, P.; REIS, A.F.; MOLINE, E.F.: “Potential impacts of using sewage sludge biochar on the growth of plant forest seedlings”, Ciência Rural, 47(1): 1-5, 2016, Publisher: SciELO Brasil, 2016, ISSN: 0103-8478, DOI: 10.1590/0103-8478cr20160064., que la adición de biocarbón al suelo mejora la interacción entre las propiedades físicas, químicas y biológicas aumentando la fertilidad del suelo, lo que puede favorecer el crecimiento y rendimiento de los cultivos, aumentando positivamente el indicador altura de la planta, ya que es una característica fisiológica de gran importancia al esta estar en correspondencia con la reserva de nutrientes de la planta a partir del proceso de fotosíntesis.

Según Israeli y Lahav (2017)ISRAELI, Y.; LAHAV, E.: “Tropical agriculture”, En: Encyclopedia of Applied Plant Sciences, Ed. Elsevier Ltd., 2da ed., vol. 3, pp. 363-381, 2017. DOI: 10.1016/B978-0-12-394807-6.00072-1. plantean que uno de los principales componentes que afectan el indicador diámetro del pseudotallo son las condiciones climáticas. Muestra de esto se aprecia, que en el período donde se realizó el experimento, las variables climatológicas se comportaron según lo establecido en el literatura manteniéndose está constante para todos los tratamientos, aparte de que los únicos cambios significativos entre tratamientos fueron los sustratos utilizados demostrando así que la adición de bioproductos mejora considerablemente el diámetro del pseudotallo en plantas de plátano y principalmente la adición de biocarbón mejora en gran manera este indicador, demostrando su efecto positivo. Otras investigaciones como la de Huang y Gu (2019)HUANG, L.; GU, M.: “Effects of biochar on container substrate properties and growth of plants—A review”, Horticulturae, 5(1): 14, 2019, Publisher: MDPI, 2019, ISSN: 2311-7524, DOI: 10.3390/horticulturae5010014. han demostrado el efecto positivo del biocarbón sobre el diámetro del pseudotallo del cultivo del plátano en sus diferentes fases fenotípicas, alcanzándose valores mucho mayores a los de esta investigación.

El número de hojas es un parámetro importante en el crecimiento de las plantas, debido a que las hojas absorben la luz solar para fabricar alimento mediante la fotosíntesis, dependiendo de esto principalmente el desarrollo, llenado de los frutos y desarrollo de la planta. Según DellaPenna (2007)DELLAPENNA, D.: “Biofortification of plant-based food: enhancing folate levels by metabolic engineering”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(10): 3675-3676, 2007, Publisher: National Acad Sciences, 2007, ISSN: 0027-8424, DOI: 10.1073/pnas.0700640104. la adición de biofermentos o bioles al biocarbón como el Si2O puede ayudar a una mejor asimilación de nutrientes de la planta, los cuales se almacenan en el cormo, en su etapa de hijo, y que son tomados en la emisión foliar en su etapa juvenil.

Según León et al. (2016)LEÓN, J.; GÓMEZ-BRANDÓN, M.; LAZCANO, C.: “Propiedades de los bioproductos y vermicompost”, Acta Zoológica Mexicana, Número especial 2: 373-383, 2016., concluyeron que la aplicación de bioproductos naturales desempeñan un importante papel en el crecimiento y con ello un aumento de la superficie foliar además de la productividad de cualquier especie vegetal, debido a que estimula la producción de diversos metabolitos que causan una reducción en la transpiración y por lo tanto se hace posible la capacidad de obtener más agua disponible para un mejor crecimiento y producción. De acuerdo con lo señalado por Solis (2007)SOLIS, A.: El cultivo de Plátano (genero musa) en México, [en línea], Inst. Buenavista: Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, 2007, Disponible en: http://www.sidalc.net/cgibin/wxis.exe/?IsisScript=tesisan.xis&method=post&formato=2&cantidad=1&expresion=mfn=008494., se ha logrado establecer una estrecha relación entre el número de hojas completamente expandidas (de lo cual depende la magnitud que alcance la superficie foliar) y el tamaño que alcancen los frutos, pero esto debe hacerse en un estado específico del ciclo de crecimiento del cultivo, lo cual se corresponde con el momento máximo en que se alcance dicha variable.

Según Totoy (2019)TOTOY-NILVE, T.N.: “Caracterización molecular de plantas de plátano Musa spp. modificadas genéticamente para Biofortificación de folato.”, 2019, Publisher: Facultad de Ciencias Naturales. Universidad de Guayaquil, 2019, Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/44872/1/TESIS%20TOTOY%. el contenido de clorofila es muy utilizado en la evaluación del contenido de nitrógeno en una planta por el hecho de existir correlación directa entre la intensidad del verde y la concentración de nitrógeno en la hoja, pues el nitrógeno participa de la constitución de la molécula de clorofila. Además, el nitrógeno es fundamental en la formación de la proteína vegetal.

En cuanto al último indicador (masa fresca y seca de las plantas), Roux et al. (2008)ROUX, N.; BAURENS, F.C.; DOLEŽEL, J.; HŘIBOVÁ, E.; HESLOP-HARRISON, P.; ALEMÁN, C.; SASAKI, T.; MATSUMOTO, T.; ABRAHÃO, R.; REMY, S.: “Genomics of banana and plantain (Musa spp.), major staple crops in the tropics”, En: Genomics of tropical crop plants (3era ed.), In P. H. Moore & R. Ming (Eds.), , Ed. Springer, New York, USA, pp. 83-111, 2008, DOI: 10.1007/978-0-387-71219-2, ISBN: 0-387-71218-6. confirman que la, masa seca total de la parte aérea, contiene los fotoasimilados que constituyen la reserva del llenado de los granos, lo cual pudiera ser considerado como un elemento a tener en cuenta por los mejoradores para la selección de cultivares con posibilidades de alto potencial de rendimiento.

CONCLUSIONES

 

De acuerdo al ensayo realizado se concluyó:

  • El uso de biocarbón, en el sentido de Suelo Ferralítico Rojo - Materia Orgánica - Ecomic - biocarbón en el cultivo del plátano, brindó grandes beneficios como el aumento en de los indicadores evaluados (altura del pseudotallo, diámetro del pseudotallo, número de hojas, área foliar, concentración de clorofila y masa seca y fresca).

  • La buena respuesta agronómica del cultivo del plátano permitió una grata aceptación por parte del personal de la Biofabrica de Semillas en la utilización de biocarbón como bioestimulante.

  • Desde el punto de vista económico el biocarbón tuvo mayores efectos y beneficios económicos sobre el cultivo del plátano ya que a pesar de su alta dosis por hectárea, su costo es muy reducido y en comparación con otros biofertilizantes sintéticos su uso resulta más rentable.

AGRADECIMIENTOS

 

Al proyecto “Re-cycling of biomass nutrients and carbon for advanced organic fertilization in an ecosmart and climate positive agriculture on Cuba (Bio-C)”, financiado por Schweizerischer National Fonds (Suiza) el Programa Sectorial de Salud Animal y Vegetal (MINAG) y el Fondo Nacional de Ciencia (FONCI) de Cuba, así como también a los autores y revisores anónimos por sus correcciones y comentarios, los cuales ayudaron a mejorar el manuscrito. También agradecer las sugerencias de los evaluadores anónimos que permitieron mejorar sustancialmente el manuscrito.