Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias Vol. 33, No. 3, July-September, 2024, ISSN: 2071-0054
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ORIGINAL ARTICLE

Effects of the Application of Mountain Microorganisms on Coffee Seedling Production

 

iDDiana C. Medina-Valencia*✉:cristina.medina@unad.edu.co

iDAida Z. Lizcano-Rojas


Universidad Nacional Abierta y a DistanciaUNAD, Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y de Medio Ambiente ECPAMA, La Plata Huila, Colombia.

 

*Author for correspondence: Diana C. Medina Valencia, e-mail: cristina.medina@unad.edu.co

ABSTRACT

This research aimed to assess the impact of applying mountain microorganisms (MM) on coffee seedling production. Two nurseries (A and B) were used with weekly and bi-weekly treatment applications. Plant height, leaf and root lengths, and dry matter content (DM) were measured. Results showed that Nursery A, with weekly treatments, exhibited greater height and leaf length growth compared to Nursery B. In the initial measurement, Nursery A accumulated more leaf DM than Nursery B. However, over time, both nurseries experienced a decline in DM. Root length variability was observed in both nurseries throughout the measurements. Treatments with MM from forest and coffee systems in Nursery A showed higher leaf DM accumulation in the initial measurement. In conclusion, MM application, especially with higher frequency, promoted coffee seedling growth. The results emphasize the need for detailed analysis to understand optimal root development conditions. The decline in DM over time is a natural response to active growth, indicating increased nutritional requirements. These findings support MM-based strategies for sustainable coffee seedling production.

Keywords: 
Nursery, Treatment, Forest, Growth, Agroecosystems

Received: 22/11/2023; Accepted: 14/6/2024

Diana C. Medina-Valencia, Ingeniera Agrícola, Especialista en Biotecnología Agraria, Magister en Tecnología Educativa. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y de Medio Ambiente ECPAMA, Docente Programa de Agronomía, Grupo de investigación INYUMACIZO, Semillero DERUSO, La Plata Huila, Colombia.

Aida Z. Lizcano-Rojas, estudiante de Agronomía, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y de Medio Ambiente ECPAMA, Programa de Agronomía, Grupo de investigación INYUMACIZO, Semillero DERUSO, La Plata Huila, Colombia, e-mail: azlizcanor@unadvirtual.edu.co.

The authors of this work declare no conflict of interests.

AUTHOR CONTRIBUTIONS: Conceptualization: Diana C. Medina. Data curation: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano. Formal Analysis: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano. Investigation: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano. Methodology: Diana C. Medina. Supervision: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano. Validation: Diana C. Medina, Visualization: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano. Writing-original draft: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano. Writing - review & editing: Diana C. Medina, Aida Z. Lizcano.

CONTENT

INTRODUCTION

 

Mountain microorganisms, naturally found in various environments, play a crucial role in agriculture, demonstrating highly beneficial effects on crops (Campo-Martínez et al., 2014CAMPO-MARTÍNEZ, A.P.; ACOSTA-SÁNCHEZ, R.I.; MORALES-VELASCO, S.; PRADO, F.: “Evaluación de microorganismos de montaña (mm) en la producción de acelga en la meseta de Popayán”, Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 12(1): 79-87, 2014.). They contribute to crop protection against pathogens and pests through antagonistic processes, resulting in more resilient and healthy crops. Additionally, their involvement in soil fermentation improves soil conditions, enhancing nutrient assimilation and promoting vigorous plant growth (Umaña et al., 2017UMAÑA, S.; AGUIAR, P.K.; ROJAS, C.: “¿Funcionan realmente los microorganismos de montaña (MM) como estrategia de biofertilización? Un enfoque de ingeniería de biosistemas”, Revista de Ciencias Ambientales, 51(2): 133-144, 2017, ISSN: 1409-2158.).

These microorganisms actively participate in organic matter decomposition, essential for nutrient availability. They also contribute to nutrient mineralization, facilitating the release of vital minerals for plant growth (Ararat, 2013ARARAT, M.: Influencia de la nutrición mineral y la actividad biológica rizosférica en la disminución del daño ocasionado por Phytophthoracinnamomi Rands en plántulas de Aguacate (Persea americana Mill), Universidad Nacional de Colombia, Tesis de Doctorado, Colombia, Publisher: Tesis de Doctorado) Universidad Nacional de Colombia, 2013.; Apraez-Muñoz, 2016APRAEZ-MUÑOZ, J.J.: Efecto del sombreamiento sobre el crecimiento y la fisiología del café (Coffea arábica L) Variedad Castillo® en el municipio de la Florida Ecotopo 221A de Nariño., Inst. Universidad de Nariño, Neriño, Columbia, Publisher: Universidad de Nariño, 2016.; Gil & Díaz, 2016GIL, C.A.I.; DÍAZ, L.J.: “Evaluación de tipos de contenedores sobre el crecimiento radical de café (Coffea arábica L. cv. Castillo) en etapa de vivero”, Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 10(1): 125-136, 2016, ISSN: 2011-2173.; Flechas-Bejarano, 2020FLECHAS-BEJARANO, N. “Fisiología del almacenamiento de semillas de café”, Memorias Seminario Científico Cenicafé, 71: e71116-e71116, 2020, ISSN: 2954-579X.). Their role in nitrification, converting ammonia into nitrates, increases nitrogen availability, a crucial plant nutrient (Campo-Martínez et al., 2014CAMPO-MARTÍNEZ, A.P.; ACOSTA-SÁNCHEZ, R.I.; MORALES-VELASCO, S.; PRADO, F.: “Evaluación de microorganismos de montaña (mm) en la producción de acelga en la meseta de Popayán”, Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 12(1): 79-87, 2014.).

To ensure coffee quality and traceability in perennial crops like coffee, implementing best practices and technologies from early stages, such as germination and seedbeds, is crucial. This not only reduces costs but also provides better control over seedling management, ensuring high productivity in fields (Farfan et al., 2015FARFAN, F.; SERNA, C.; SÁNCHEZ, P.M. “Almácigos para caficultura orgánica alternativas y costos”, Avances Técnicos Cenicafe, 452: 1-8, 2015, ISSN: 0120-0178.).

Agronomic management of coffee seedbeds is vital for a healthy and productive crop. Various alternatives, from organic to chemical management, exist, and using mountain microorganisms as biofertilizers could be an interesting option (Arcila et al., 2007ARCILA, J.; FARFÁN, F.; MORENO, A.; SALAZAR, L.F.; HINCAPIÉ, E.: Sistemas de producción de café en Colombia, 2007, ISBN: 958-98193-0-3.).

This research evaluates the effect of mountain microorganisms (MM) from coffee and natural forest agroecosystems on coffee seedling production. This offers an organic management alternative using resources from the region, potentially reducing production costs and promoting a more sustainable approach in coffee cultivation (Farfan et al., 2015FARFAN, F.; SERNA, C.; SÁNCHEZ, P.M. “Almácigos para caficultura orgánica alternativas y costos”, Avances Técnicos Cenicafe, 452: 1-8, 2015, ISSN: 0120-0178.).

MATERIALS AND METHODS

 

Location

 

Microorganism capture occurred at Sinaí farm in Betania, La Argentina Huila, in two regional agroecosystems: a secondary forest with typical jungle vegetation and a 15-year-old coffee system in association with macadamia, leucaena, plantain, and guamos, certified under the Rain Forest Alliance seal.

Microorganism Capture

 

Microorganisms were collected using a substrate-based method involving cooked, unseasoned rice distributed in disposable containers, covered with nylon, and secured with elastic bands. These containers were taken to different agricultural systems for organism colonization (Collazos-Romo, 2011COLLAZOS-ROMO, A. Proceso de certificación de la unidad productiva de café especial la sultana de la universidad del cauca, Municipio de Timbío, Universidad Del Cauca, Facultad De Ciencias Agropecuarias, Ingeniería Agropecuaria, Tesis Ingeniero Agropecuario, Popayán, Colombia, 2011.).

Microorganism Activation

 

After 20 days, system-specific mixtures were separately liquefied, incorporating one kilogram of molasses and six liters of boiled water into each treatment. These mixtures fermented for 15 days, applied to crops using a pump on leaves and soil (Collazos-Romo, 2011COLLAZOS-ROMO, A. Proceso de certificación de la unidad productiva de café especial la sultana de la universidad del cauca, Municipio de Timbío, Universidad Del Cauca, Facultad De Ciencias Agropecuarias, Ingeniería Agropecuaria, Tesis Ingeniero Agropecuario, Popayán, Colombia, 2011.).

Coffee Seedbeds (Castilla Variety)

 

Two nurseries were established for Castilla variety coffee seedling production at Buenos Aires farm in El Retiro, La Plata Huila, at an altitude of 1460 m.a.s.l., with a temperature range of 22°C-25°C, warm climate, average daily precipitation of 3.5 mm, nighttime precipitation of 1.8 mm, and relative humidity between 97%-99%.

Treatment Application

 

Table 1 displays the different treatments applied, including their compositions. Treatments T1 and T2 are expressed as a 1:1 dilution (1 part MM from the forest or coffee system, 1 part molasses, 2 parts water). Treatments T3 and T4 are based on solid concentration in water, not expressible in the same manner as T1 and T2.

TABLE 1.  Composition of treatments
Treatment Composition
T1 50 ml of forest + 50 ml of molasses + 1 lt of water
S2 50 ml of MM of Coffee System + 50 ml of molasses + 1 lt of water
S3 20 g of Safer Soil + 50 ml of molasses + 1 lt of water
S4 Control (20gr Regrowth/Master + 1 lt of water)

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..

Variable Measurement

 

Three measurements of physiological development variables were conducted every 15 days from 70 days post-establishment:

  • Plant Height: Measured in centimeters from the soil to the highest point of each naturally positioned plant.

  • Leaf Length: Maximum length from one end to the other, covering the entire leaf length (Toledo, 1982TOLEDO, J.M.: Manual para la evaluación agronómica: Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales, Ed. CIAT, Colombia, 1982, ISBN: 84-89206-12-0.).

  • Root Length: Measured in centimeters from the stem base to the longest point of the taproot (Toledo, 1982TOLEDO, J.M.: Manual para la evaluación agronómica: Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales, Ed. CIAT, Colombia, 1982, ISBN: 84-89206-12-0.).

  • Dry Matter (Leaves and Roots): Three plants per treatment were weighed, dried in a microwave oven at 80°C for 1 hour, and re-weighed. Dry matter percentage was calculated using the formula:

% Dry Matter = (Dry Weight / Fresh Weight) * 100 (Ararat, 2013ARARAT, M.: Influencia de la nutrición mineral y la actividad biológica rizosférica en la disminución del daño ocasionado por Phytophthoracinnamomi Rands en plántulas de Aguacate (Persea americana Mill), Universidad Nacional de Colombia, Tesis de Doctorado, Colombia, Publisher: Tesis de Doctorado) Universidad Nacional de Colombia, 2013.).

Research Type

 

Figure 1 illustrates the experimental design field layout, with nurseries organized based on application frequency (weekly and bi-weekly). Each nursery was subdivided into 3 blocks, each containing three repetitions of four different treatments (Lizcano, 2023LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023.). Statistical analysis was performed using the SAS program.

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURE 1.  Experimental Design Field Layout:

RESULTS

 

Figure 2 compares the average height of plants between Nursery A and Nursery B. The results indicate that the plants in Nursery A, where treatments were applied each week, are taller than those in Nursery B.

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURE 2.  Silver Height Chart.

In Figure 3, the leaf lengths of the seedlings are contrasted between Nursery A and Nursery B. The data reveal that Nursery A has higher leaf length measurements compared to Nursery B.

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURE 3.  Leaf Length Graph.

Figure 4 compares the root length of seedlings between Nursery A and Nursery B. It is observed that in Nursery A there is a growth of root length from the second measurement, while in Nursery B its growth is lower.

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURE 4.  Root Length Graph.

Figure 5 compares dry matter measurements at different times, and shows that as time passes, dry matter averages decrease in both Nursery A and Nursery B.

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023.
FIGURE 5.  Dry Matter Graph at Different Times.

Figure 6 shows that foliar dry matter values in Nursery A tend to be higher compared to Nursery B in all three measurements. In Nursery A, treatments T1 and T2 show the highest foliar dry matter values at measurement 1. Nursery B shows greater variability in dry matter values between measurements and treatments compared to Nursery A.

Source: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURE 6.  Leaf Dry Matter Chart in Different Treatments.

DISCUSSION

 

The results of this research suggest that seedlings in Nursery A tend to grow faster and reach higher average heights compared to Nursery B; they also tend to develop longer leaves over time. These findings support the idea that the frequency and type of treatments applied in Nursery A have a positive impact on the growth of coffee seedlings. However, it is important to consider the variability in the results and conduct a more detailed analysis to fully understand the optimal conditions affecting the growth of coffee seedlings.

Moreover, there is variability in the growth of the roots of the seedlings in both nurseries over the measurements, suggesting that this process does not follow a constant pattern. While in some measurements, Nursery A shows longer roots, in the initial measurement.

These findings underscore the complexity of coffee seedling root growth and suggest that multiple factors may be influencing this process, such as the applied treatments, soil conditions, nutrient availability, and other environmental factors. Therefore, a more detailed analysis and a thorough evaluation of these factors are required to fully understand the optimal conditions impacting the development of coffee seedling roots in both nurseries. This information is crucial for making informed decisions on cultivation practices and management in coffee production to achieve optimal seedling growth.

Measurements of dry matter provide important information about the solid content in coffee seedlings, which can be related to their health and growth status. Overall, seedlings in Nursery A show higher dry matter percentages in the first measurement (70.625%) compared to Nursery B (55.500%). This indicates that, at the beginning of the study, seedlings in Nursery A accumulate drier matter in their tissues.

However, in subsequent measurements, a decrease in dry matter percentages is observed in both Nursery A and Nursery B. In the third measurement, Nursery A has a %DM of 33.775%, while Nursery B has a %DM of 28.500%. This suggests that over time, seedlings in both nurseries are losing dry matter in their tissues.

The decrease in dry matter percentages as time progresses is a natural response to the active growth and development of coffee seedlings, as well as the interaction of multiple factors, including treatments, environmental conditions, and changing developmental phases. This is a common dynamic in plants and reflects the redistribution of resources and nutrients as plants adapt to their changing needs.

The results of leaf dry matter percentages in different treatments and measurements in Nurseries A and B show some interesting trends. In measurement 1, treatments in Nursery A show significantly higher leaf dry matter values compared to Nursery B. This indicates that in Nursery A, where treatments were applied weekly, seedlings had a greater accumulation of leaf dry matter in the initial stage of the study. In subsequent measurements, although values decrease in both Nursery A and Nursery B, Nursery A continues to maintain higher values overall. This suggests that over time, seedlings in Nursery A continue to have a higher concentration of leaf dry matter compared to Nursery B, despite the decrease in both cases.

In Nursery A, treatments T1 and T2 show the highest leaf dry matter values in measurement 1. These treatments include microorganisms captured in a forest system and a coffee system, respectively. This suggests that the introduction of these microorganisms may have stimulated the accumulation of leaf dry matter in the early stage. In Nursery B, there is greater variability in leaf dry matter values between measurements and treatments compared to Nursery A; this could be due to the variable response of seedlings to treatments or other factors influencing dry matter content.

These results indicate that the frequency of treatment application and their composition have an impact on the concentration of leaf dry matter in coffee seedlings. Additionally, Nursery A shows higher dry matter values overall, suggesting that the weekly application of treatments could be more effective in promoting the accumulation of leaf dry matter. The variability in the results of Nursery B suggests that the response to treatments may be more variable in that environment. These findings are relevant to understanding how to improve the growth and development of coffee seedlings in nurseries and can guide nutritional management strategies in coffee production.

CONCLUSIONS

 

In general, seedlings in Nursery A show higher dry matter percentages in the first measurement (70.625%) compared to Nursery B (55.500%). This indicates that, at the beginning of the study, the seedlings in Nursery A accumulate drier matter in their tissues.

However, in subsequent measurements, a decrease in the percentages of dry matter is observed in both Nursery A and Nursery B. In the third measurement, Nursery A has a %DM of 33.775%, while Nursery B It has a %MS of 28,500%. This suggests that as time passes, seedlings in both nurseries are losing dry matter in their tissues.

The application of mountain microorganisms, especially with greater frequency, promoted the growth of coffee seedlings.

The results support strategies based on mountain microorganisms for sustainable production of coffee seedlings.

REFERENCES

 

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Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias Vol. 33, No. 3, July-September, 2024, ISSN: 2071-0054
 
ARTÍCULO ORIGINAL

Efectos de la aplicación de microorganismos de montaña en la producción de plántulas de café

 

iDDiana C. Medina-Valencia*✉:cristina.medina@unad.edu.co

iDAida Z. Lizcano-Rojas


Universidad Nacional Abierta y a DistanciaUNAD, Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y de Medio Ambiente ECPAMA, La Plata Huila, Colombia.

 

*Autora para correspondencia: Diana C. Medina Valencia, e-mail: cristina.medina@unad.edu.co

RESUMEN

La investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la aplicación de microorganismos de montaña (MM) en la producción de plántulas de café. Se utilizaron dos viveros (A y B) con aplicaciones de tratamientos semanales y quincenales. Se midió la altura de las plantas, la longitud de las hojas y raíces, así como el contenido de materia seca (MS). Los resultados mostraron que el Vivero A, con tratamientos semanales, tuvo un mayor crecimiento en altura y longitud de hojas en comparación con el Vivero B. En la primera medición, el Vivero A acumuló más MS foliar que el Vivero B. Sin embargo, a medida que avanzaba el tiempo, ambos viveros experimentaron una disminución en el MS. En la longitud de las raíces, se observó variabilidad en ambos viveros a lo largo de las mediciones. Los tratamientos con MM de bosque y café en el Vivero A mostraron una mayor acumulación de MS foliar en la primera medición. En conclusión, la aplicación de MM, especialmente con mayor frecuencia, promovió el crecimiento de las plántulas de café. Los resultados muestran la necesidad de análisis detallados para comprender las condiciones óptimas para el desarrollo de raíces. La disminución del MS con el tiempo es una respuesta natural al crecimiento activo y por tanto el aumento del requerimiento nutricional de las plántulas. Estos resultados respaldan estrategias basadas en MM para una producción sostenible de plántulas de café.

Palabras clave: 
Microorganismos, producción, efectos, plántulas, café, agroecosistemas

INTRODUCCIÓN

 

Los microorganismos de montaña, que se encuentran de manera natural en diversos entornos, han sido objeto de investigación, demostrando de manera concluyente que estos microorganismos desempeñan un papel esencial en el ámbito agrícola, con efectos altamente beneficiosos para los cultivos (Campo-Martínez et al., 2014CAMPO-MARTÍNEZ, A.P.; ACOSTA-SÁNCHEZ, R.I.; MORALES-VELASCO, S.; PRADO, F.: “Evaluación de microorganismos de montaña (mm) en la producción de acelga en la meseta de Popayán”, Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 12(1): 79-87, 2014.).

Los microorganismos de montaña desempeñan un papel clave en la protección de cultivos de patógenos y plagas a través de procesos de antagonismo, lo que resulta en cultivos más resistentes y saludables (Ararat, 2013ARARAT, M.: Influencia de la nutrición mineral y la actividad biológica rizosférica en la disminución del daño ocasionado por Phytophthoracinnamomi Rands en plántulas de Aguacate (Persea americana Mill), Universidad Nacional de Colombia, Tesis de Doctorado, Colombia, Publisher: Tesis de Doctorado) Universidad Nacional de Colombia, 2013.; Apraez-Muñoz, 2016APRAEZ-MUÑOZ, J.J.: Efecto del sombreamiento sobre el crecimiento y la fisiología del café (Coffea arábica L) Variedad Castillo® en el municipio de la Florida Ecotopo 221A de Nariño., Inst. Universidad de Nariño, Neriño, Columbia, Publisher: Universidad de Nariño, 2016.; Gil y Díaz, 2016GIL, C.A.I.; DÍAZ, L.J.: “Evaluación de tipos de contenedores sobre el crecimiento radical de café (Coffea arábica L. cv. Castillo) en etapa de vivero”, Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 10(1): 125-136, 2016, ISSN: 2011-2173.; Flechas-Bejarano, 2020FLECHAS-BEJARANO, N. “Fisiología del almacenamiento de semillas de café”, Memorias Seminario Científico Cenicafé, 71: e71116-e71116, 2020, ISSN: 2954-579X.). Además, al participar en procesos de fermentación, contribuyen a la mejora de las condiciones del suelo, lo que se traduce en un aumento en la asimilación de nutrientes por parte de las plantas y, como resultado, en un crecimiento más vigoroso (Umaña et al., 2017UMAÑA, S.; AGUIAR, P.K.; ROJAS, C.: “¿Funcionan realmente los microorganismos de montaña (MM) como estrategia de biofertilización? Un enfoque de ingeniería de biosistemas”, Revista de Ciencias Ambientales, 51(2): 133-144, 2017, ISSN: 1409-2158.).

Estos microorganismos participan activamente en la descomposición de materia orgánica en el suelo, un proceso fundamental para la disponibilidad de nutrientes esenciales. Así mismo, contribuyen a la mineralización de nutrientes, facilitando la liberación de minerales vitales para el crecimiento de las plantas. Además, su papel en la nitrificación, la conversión de amonio en nitratos incrementa la disponibilidad de nitrógeno, un nutriente esencial, para las plantas cultivos (Campo-Martínez et al., 2014CAMPO-MARTÍNEZ, A.P.; ACOSTA-SÁNCHEZ, R.I.; MORALES-VELASCO, S.; PRADO, F.: “Evaluación de microorganismos de montaña (mm) en la producción de acelga en la meseta de Popayán”, Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 12(1): 79-87, 2014.).

Para asegurar la calidad y trazabilidad del café en un cultivo perenne, como el café, es fundamental implementar las mejores prácticas y tecnologías desde las etapas iniciales, como el germinador y el almácigo (Alvarado et al., 2013ALVARADO, G.; POSADA, H.E.; CORTINA, H.A.: Castillo: Nueva variedad de café con resistencia a la roya, no. 0120-0178, Inst. Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé), 2013.; Farfan et al., 2015FARFAN, F.; SERNA, C.; SÁNCHEZ, P.M. “Almácigos para caficultura orgánica alternativas y costos”, Avances Técnicos Cenicafe, 452: 1-8, 2015, ISSN: 0120-0178.; Bello-Ramírez et al., 2016BELLO-RAMÍREZ, L.A.; DAZA-HERNÁNDEZ, D.C.; FORERO-SARMIENTO, J.E.; LINARES-BAUTISTA, M.A.; LESMES-VESGA, R.A.: “Evaluación de tratamientos pre-germinativos en semillas de café (Coffea arabica L.) variedad Castillo”, Revista Sennova: Revista Del Sistema De Ciencia, Tecnología E Innovación, 2(1): 136-161, 2016, ISSN: 2619-3973.). Esto no solo permite reducir costos, sino también brinda un mayor control sobre el manejo de los almácigos, lo que asegura una alta probabilidad de lograr una productividad óptima en los campos (Farfan et al., 2015FARFAN, F.; SERNA, C.; SÁNCHEZ, P.M. “Almácigos para caficultura orgánica alternativas y costos”, Avances Técnicos Cenicafe, 452: 1-8, 2015, ISSN: 0120-0178.).

El manejo agronómico del almácigo de café es muy importante para garantizar un cultivo saludable y productivo. Existen diversas alternativas que van desde el manejo orgánico hasta el manejo químico, y una opción interesante podría ser el uso de microorganismos de montaña como biofertilizantes (Arcila et al., 2007ARCILA, J.; FARFÁN, F.; MORENO, A.; SALAZAR, L.F.; HINCAPIÉ, E.: Sistemas de producción de café en Colombia, 2007, ISBN: 958-98193-0-3.).

Esta investigación se desarrolló con el objetivo de evaluar el efecto de los microorganismos de montaña (MM) provenientes de sistemas agroecológicos café y bosque natural, para la producción de plántulas de café, como alternativa para el manejo orgánico, con recursos encontrados agroecosistemas de la región, esto no solo conlleva el potencial de una reducción sustancial de los costos de producción, sino también promueve un enfoque más sostenible en la caficultura (Farfan et al., 2015FARFAN, F.; SERNA, C.; SÁNCHEZ, P.M. “Almácigos para caficultura orgánica alternativas y costos”, Avances Técnicos Cenicafe, 452: 1-8, 2015, ISSN: 0120-0178.).

MATERIALES Y MÉTODOS

 

Localización

 

La captura de microorganismos se realizó en la finca Sinaí de la Vereda Betania del municipio de La Argentina Huila en dos sistemas agroecológicos de la región: Un sistema bosque, que está constituido por una vegetación de tipo secundario aislado, con vegetación típica de la zona de selva virgen y un sistema de café adulto con 15 años de establecido, en asocio con macadamia (Macadamia Integrifolia), leucaena (Leucaena leucocephala), plátano dominico (Musa sapientum), guamos (Inga sp.), certificado bajo el sello Rain Forest Alliance, que presenta un 70 % en fertilización orgánica y baja utilización de agroquímicos.

Captura de microorganismos

 

Se empleó un método de recolección de microorganismos que involucra la preparación de un sustrato a base de arroz. Para ello, se cocinó un kilogramo de arroz sin sal durante un período de 15 minutos hasta alcanzar una textura semiblanda. Luego, se distribuyó este sustrato en recipientes desechables, que se cubrieron con tela de nailon y se aseguraron con bandas elásticas. Estos recipientes se llevaron a los diferentes sistemas agrícolas con el fin de permitir que los organismos colonizaran el sustrato (Collazos-Romo, 2011COLLAZOS-ROMO, A. Proceso de certificación de la unidad productiva de café especial la sultana de la universidad del cauca, Municipio de Timbío, Universidad Del Cauca, Facultad De Ciencias Agropecuarias, Ingeniería Agropecuaria, Tesis Ingeniero Agropecuario, Popayán, Colombia, 2011.).

Activación de microorganismos

 

Luego de 20 días, las mezclas de cada sistema se licuaron por separado, incorporando un kilogramo de melaza y seis litros de agua hervida en cada tratamiento. Estas mezclas se fermentaron durante 15 días, siendo el momento adecuado para su aplicación en el cultivo cuando se observaron pequeñas acumulaciones de levadura blanca en la superficie y se percibió el característico aroma agridulce. La aplicación se realizó mediante una bomba, distribuyendo la mezcla sobre las hojas del cultivo y el suelo (Collazos-Romo, 2011COLLAZOS-ROMO, A. Proceso de certificación de la unidad productiva de café especial la sultana de la universidad del cauca, Municipio de Timbío, Universidad Del Cauca, Facultad De Ciencias Agropecuarias, Ingeniería Agropecuaria, Tesis Ingeniero Agropecuario, Popayán, Colombia, 2011.).

Almácigos de café Variedad Castilla

 

Para llevar a cabo la investigación, se establecieron dos viveros destinados a la producción de plántulas de café de la variedad Castilla Zona Sur., en la Finca Buenos Aires de la vereda el Retiro, zona cafetera del Municipio de La Plata Huila, con una altura de 1460 m.s.n.m, una temperatura que oscila entre 22 ºC - 25ºC, clima cálido, precipitación promedio de 3.5 mm en el día y en la noche 1.8 mm, y humedad relativa entre el 97% - 99%.

Aplicación de Tratamientos

 

La Tabla 1, muestra los diferentes tratamientos aplicados, junto con su composición. Para T1 y T2 se puede expresar como una dilución del 1:1 (1 parte de MM de bosque y 1 parte de melaza en 2 partes de agua). En los tratamientos T3 y T4, la dilución se basa principalmente en la concentración de los sólidos o componentes adicionales en el agua, y no se puede expresar de la misma manera que en los tratamientos T1 y T2.

TABLA 1.  Composición de los tratamientos
Tratamiento Composición
T1 50 ml de MM de bosque + 50 ml de melaza + 1 lt de agua
T2 50 ml de MM de Sistema de Café + 50 ml de melaza + 1 lt de agua
T3 20 gr de Safer Soil + 50 ml de melaza + 1 lt de agua
T4 Testigo (20gr Rebrote/Master+ 1 lt de agua)

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..

Medición de Variables

 

Se realizaron tres mediciones de las variables de desarrollo fisiológico de las plántulas a partir de los 70 días posteriores a su establecimiento, con un intervalo de 15 días entre cada medición. Las variables medidas fueron:

  • Altura de la plántula: esta medida se tomó en centímetros, calculando la distancia desde el suelo hasta la parte más alta de cada planta en su estado natural, que corresponde a la última hoja formada (Toledo, 1982TOLEDO, J.M.: Manual para la evaluación agronómica: Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales, Ed. CIAT, Colombia, 1982, ISBN: 84-89206-12-0.).

  • Largo de hoja: se midió la longitud máxima de la hoja, desde un extremo hasta el otro, abarcando toda la longitud de la hoja en su punto más largo (Toledo, 1982TOLEDO, J.M.: Manual para la evaluación agronómica: Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales, Ed. CIAT, Colombia, 1982, ISBN: 84-89206-12-0.).

  • Longitud de Raíz: la longitud de la raíz se midió en centímetros, desde la base del tallo hasta el extremo más largo de la raíz (Toledo, 1982TOLEDO, J.M.: Manual para la evaluación agronómica: Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales, Ed. CIAT, Colombia, 1982, ISBN: 84-89206-12-0.).

  • Materia seca (hojas y raíces): para determinar la cantidad de materia seca, se tomaron tres plantas de cada tratamiento y se pesaron en una balanza analítica. Luego, se sometieron a un proceso de secado en un horno de microondas a una temperatura de 80°C durante 1 hora, hasta que las muestras estuvieron completamente secas. Posteriormente, se pesó el material seco y se calculó el porcentaje de materia seca utilizando la fórmula:

% Materia seca = (PS / Pf) * 100, donde PS representa el peso seco de la muestra y Pf es el peso fresco de la muestra (Ararat, 2013ARARAT, M.: Influencia de la nutrición mineral y la actividad biológica rizosférica en la disminución del daño ocasionado por Phytophthoracinnamomi Rands en plántulas de Aguacate (Persea americana Mill), Universidad Nacional de Colombia, Tesis de Doctorado, Colombia, Publisher: Tesis de Doctorado) Universidad Nacional de Colombia, 2013.).

Tipo de Investigación

 

En la Figura 1, se ilustra la disposición en el campo del diseño experimental. Los viveros se organizaron en función del factor de aplicación, es decir, uno con aplicaciones semanales y otro con aplicaciones cada dos semanas. Cada uno de estos viveros se subdividió en 3 bloques, y en cada bloque se aplicaron tres repeticiones de cuatro tratamientos diferentes (Lizcano, 2023LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023.).

Se utilizó como herramienta estadística el programa SAS (statistical analysis system) para determinar y comparar los promedios estadísticos de las diferentes variables evaluadas.

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURA 1.  Disposición en campo del diseño experimental.

RESULTADOS

 

En la Figura 2, se compara la altura promedio de las plantas entre el Vivero A y el Vivero B. Los resultados indican que las plantas en el Vivero A, donde se aplicaron tratamientos cada semana, son más altas que las del Vivero B.

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURA 2.  Gráfica de Altura de Plata.

En la Figura 3, se contrastan las longitudes de las hojas de las plántulas entre el Vivero A y el Vivero B. Los datos revelan que el Vivero A presenta mediciones de longitud foliar son superiores en comparación con el Vivero B.

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURA 3.  Gráfica de Longitud foliar.

En la Figura 4, se compara la longitud de las raíces de las plántulas entre el Vivero A y el Vivero B. Se observa que en el Vivero A se presenta un crecimiento de la longitud de raíz desde la segunda medición, mientras que en el Vivero B su crecimiento es menor.

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURA 4.  Gráfica de Longitud de Raíz.

En la Figura 5, se compara las mediciones la materia seca en diferentes momentos, y se evidencia que a medida que transcurre el tiempo, los promedios de materia seca disminuyen tanto en el Vivero A como en el Vivero B.

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURA 5.  Gráfica de Materia Seca en diferentes momentos.

En la Figura 6, se observa que los valores de materia seca foliar en el Vivero A tienden a ser más altos en comparación con el Vivero B en las tres mediciones. En el Vivero A, los tratamientos T1 y T2 muestran los valores más altos de materia seca foliar en la medición 1. El Vivero B muestra una mayor variabilidad en los valores de materia seca entre las mediciones y los tratamientos en comparación con el Vivero A.

Fuente: Lizcano (2023)LIZCANO, A.: Evaluación del desarrollo fisiológico de plántulas de Café Castillo Zona Sur fertilizadas con Microorganismos de Montaña en el Municipio de La Plata Huila, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Tesis de Agronomía, La Plata Huila, Colombia, 2023..
FIGURA 6.  Gráfica de Materia seca foliar en diferentes tratamientos.

DISCUSIÓN

 

Los resultados de esta investigación sugieren que las plántulas en el Vivero A tienden a crecer más rápido y alcanzar alturas promedio superiores en comparación con el Vivero B, también tienden a desarrollar hojas más largas en comparación con las del Vivero B a lo largo del tiempo. Estos hallazgos respaldan la idea de que la frecuencia y tipo de tratamientos aplicados en el Vivero A tienen un impacto positivo en el crecimiento de las plántulas de café. Sin embargo, es importante considerar la variabilidad en los resultados y realizar un análisis más detallado para comprender completamente las condiciones óptimas que afectan el crecimiento de las plántulas de café.

Además, indican una variabilidad en el crecimiento de las raíces de las plántulas en ambos viveros a lo largo de las mediciones, lo que sugiere que este proceso no sigue un patrón constante. Si bien en algunas mediciones, el Vivero A muestra raíces más largas, en la medición inicial.

Estos hallazgos subrayan la complejidad del crecimiento de las raíces de las plántulas de café y sugieren que múltiples factores pueden estar influyendo en este proceso, como los tratamientos aplicados, las condiciones del suelo, la disponibilidad de nutrientes y otros factores ambientales. Por lo tanto, se concluye que se requiere un análisis más detallado y una evaluación minuciosa de estos factores para comprender completamente las condiciones óptimas que impactan en el desarrollo de las raíces de las plántulas de café en ambos viveros. Esta información es crucial para tomar decisiones informadas sobre prácticas de cultivo y manejo en la producción de café y para lograr un crecimiento óptimo de las plántulas.

Las mediciones de materia seca proporcionan información importante sobre el contenido de sólidos en las plántulas de café, lo que puede relacionarse con su salud y estado de crecimiento. En general, las plántulas en el Vivero A muestran porcentajes de materia seca más altos en la primera medición (70.625%) en comparación con el Vivero B (55.500%). Esto indica que, al principio del estudio, las plántulas en el Vivero A acumulan más materia seca en sus tejidos.

Sin embargo, en las mediciones posteriores, se observa una disminución en los porcentajes de materia seca tanto en el Vivero A como en el Vivero B. En la tercera medición, el Vivero A tiene un %MS de 33.775%, mientras que el Vivero B tiene un %MS de 28.500%. Esto sugiere que a medida que transcurre el tiempo, las plántulas en ambos viveros están perdiendo materia seca en sus tejidos.

La disminución en los porcentajes de materia seca a medida que avanza el tiempo es una respuesta natural al crecimiento y desarrollo activo de las plántulas de café, así como a la interacción de múltiples factores, incluyendo tratamientos, condiciones ambientales y las fases cambiantes de desarrollo. Esta es una dinámica común en las plantas y refleja la redistribución de recursos y nutrientes a medida que las plantas se adaptan a sus necesidades cambiantes.

Los resultados de los porcentajes de materia seca foliar en los diferentes tratamientos y mediciones en los viveros A y B muestran algunas tendencias interesantes, en la medición 1, los tratamientos en el Vivero A muestran valores de materia seca foliar notablemente más altos en comparación con el Vivero B, esto indica que, en el Vivero A, donde los tratamientos se aplicaron semanalmente, las plántulas tuvieron una mayor acumulación de materia seca en las hojas en la etapa inicial del estudio. En las mediciones posteriores, aunque los valores disminuyen tanto en el Vivero A como en el Vivero B, el Vivero A sigue manteniendo valores más altos en general. Esto sugiere que, a lo largo del tiempo, las plántulas en el Vivero A continúan teniendo una mayor concentración de materia seca en sus hojas en comparación con el Vivero B, a pesar de la disminución en ambos casos.

En el Vivero A, los tratamientos T1 y T2 muestran los valores más altos de materia seca foliar en la medición 1. Estos tratamientos incluyen microorganismos capturados en un sistema de bosque y un sistema de café, respectivamente. Esto sugiere que la introducción de estos microorganismos podría haber estimulado la acumulación de materia seca en las hojas en la etapa inicial. En el Vivero B, se observa una mayor variabilidad en los valores de materia seca entre las mediciones y los tratamientos en comparación con el Vivero A; esto podría deberse a la respuesta variable de las plántulas a los tratamientos o a otros factores que influyen en el contenido de materia seca.

Estos resultados indican que la frecuencia de aplicación de tratamientos y la composición de estos tienen un impacto en la concentración de materia seca foliar en las plántulas de café. Además, el Vivero A muestra valores más altos de materia seca en general, lo que sugiere que la aplicación semanal de tratamientos podría ser más efectiva para promover la acumulación de materia seca en las hojas. La variabilidad en los resultados del Vivero B sugiere que la respuesta a los tratamientos puede ser más variable en ese entorno. Estos hallazgos son relevantes para comprender cómo mejorar el crecimiento y desarrollo de las plántulas de café en viveros y pueden guiar estrategias de manejo nutricional en la producción de café.

CONCLUSIONES

 

En general, las plántulas en el Vivero A muestran porcentajes de materia seca más altos en la primera medición (70.625%) en comparación con el Vivero B (55.500%). Esto indica que, al principio del estudio, las plántulas en el Vivero A acumulan más materia seca en sus tejidos.

Sin embargo, en las mediciones posteriores, se observa una disminución en los porcentajes de materia seca tanto en el Vivero A como en el Vivero B. En la tercera medición, el Vivero A tiene un %MS de 33.775%, mientras que el Vivero B tiene un %MS de 28.500%. Esto sugiere que a medida que transcurre el tiempo, las plántulas en ambos viveros están perdiendo materia seca en sus tejidos.

La aplicación de microorganismos de montaña, especialmente con mayor frecuencia, promovió el crecimiento de las plántulas de café.

Los resultados respaldan estrategias basadas en microorganismos de montaña para una producción sostenible de plántulas de café.