Factor A (substrate)

Substrate 1. (50% Rice husk + 50% soil + 2g multicote)

Substrate 2. (50% Coconut Fiber + 50% soil + 2g multicote)

Substrate 3. Technical standards (50% organic matter + 50% soil)

Factor B (moisture level)

85, 70, 50% of the upper limit of available water in the substrate.

The experimental design used was randomized blocks with three replications.

The fertilizer was applied mixed with the substrate prior to filling the tubes with the complete formula (N, P, K) 7-14-7. In the 3^rd and 5^th pair of leaves it is applied liquefied at 12% to a rate of 20 mL per plant.

The irrigation technique used was microspray with emitters of microjet type C series 2 x 140º with outlet diameter of 1 mm and a flow rate of 41 L h^-1.

The time of irrigation was determined by weightings and the sheet of water to be applied from the criterion of 1g of water is approximately equivalent to 1 mL, applied in the early hours of the morning and in the late afternoon (after 4:00 pm), always replenishing the amount consumed.

To establish the irrigation strategy, 30 tubes were weighed with the dry substrate of each treatment and the average dry weight was determined, water was added until they were saturated with water, when they stopped draining they were considered to be at the upper limit of available water or field capacity (FC). Then, they were weighed again, the average weight obtained corresponds to the tube at FC. The difference between dry weight and wet weight is the amount of water contained in grams. This water content was determined to be 85, 70 and 50% of the FC that corresponds to the humidity level of each treatment. The sheet of water to be applied corresponds to the previous relationship, that is, the difference in grams to bring the tube to the humidity limit set for each case.

During each phase of development of the coffee seedlings, 10 samples were taken for the determination of height and total weight by the destructive method. The total weight of the seedling in grams was subtracted from the weight of the tube.

To characterize the development of the seedlings when they reached seven months, the following variables were evaluated:

Plant height: It was measured with a graduated ruler from the neck of the plant to the apex (cm).

Stem diameter: Measured with a Vernier to the neck (cm).1 cm

Number of pairs of leaves: It was performed by counting, considering a fully formed leaf when it reached more than 10 cm² of leaf area.

Leaf area: This variable was estimated using the method developed by Soto (1980)SOTO, F.: “Estimación del área foliar en C. arábica L. a partir de las medidas lineales de las hojas”, Cultivos tropicales, 2(3): 115-128, 1980, ISSN: 0258-5936., from the linear dimensions of the leaves and the subsequent application of the following formula: AF = length x width x 0,64 (cm²).

Dry mass: The plants were separated by organs (leaves, stems, root) and placed on a stove at 65ºC until they reached constant dry mass. The value of total dry mass for each organ (g) was determined as the sum of the dry mass of roots, stems and leaves.

Data were processed using analysis of variance (ANOVA Double classification). The differences between the means of the treatments studied were determined according to the Tukey HSD multiple comparison test with 95% reliability.

The tubes used have a capacity of 180 cm³ and weigh approximately 22 g. The trays are 9 x 6 tubes which is equivalent to 54 tubes / trays, with this format a density of 204 plants m^-2 was achieved. Figure 1 shows the tube tray for technical nurseries.

Analysis of the Storage Capacity of each Substrate Studied

As part of the study, an analysis of the water storage capacity in each substrate was carried out to get an idea of the irrigation moments. The following results were obtained from the research, which are shown in Table 1.

In addition, it was possible to define that for all substrates irrigated at 85% of their storage capacity, the time of irrigation is approximately every two days, for those irrigated at 70% between three and four days, while those irrigated at 70% the time of irrigation was between four and five days. This factor is very important in defining the frequency of irrigation according to Wendling (2002)WENDLING, I.: Substratos, adubação e irrigação na produção de mudas, Ed. Aprenda Fácil, 2002, ISBN: 85-88216-32-9..

Study of Rainfall

During the experimental phase, rainfall was recorded (Figure 2), which was taken into account to define the time of irrigation and the standard to apply. Total rainfall during 2020 was 2402,4 mm in 81 events. In the months from February to July, which corresponds to the nursery stage, rainfall was 569,5 mm in 23 events, which were higher in May with 368 mm. Of the total rainfall, only 24% occurred during the nursery stage. After each precipitation, the tubes were weighed to know the contributions by rain and to subtract them from the amount of water to be applied at each moment.

Morphological Variables of Development

Figure 3 shows the dynamics of average development of the coffee seedlings for the three treatments during the nursery phase. As it is seen, as the seedling grows, the height and total weight progressively increases. In the first days the average height was 6 cm and the total weight 1,1 g, at the end of the cycle the total average height was 19,2 cm and the total average weight was 10,1 g.

The values obtained of total weight of the seedlings in each phase of development were those taken into account in the weighing of the tubes to define the irrigation sheet to be applied.

Irrigation Management in the Three Treatments

In Figure 4 A, B and C, the amounts of water applied at each moment of the life cycle of the seedlings vary and they are in correspondence with the size of the plants and the evaporative demand of the atmosphere, highlighting moments where the amounts of water to be applied vary from 6 mL to values of 32 mL. From the point of view of irrigation monitoring, all treatments irrigated at 85% of the upper limit of water available for each substrate had similar behavior for each type of substrate.

Consequently, with the types of substrates, the net partial standards also varied (Figure 5), where all were adjusted to an ascent linear equation with strong determination coefficients for the same humidity level (85% of the upper limit of water available in the substrate). In the case of rice husk, they were in the range of 11,71 and 17,18 mL plants^-1, followed by coconut fiber with values between 8,98 and 15,22 mL plants^-1 and finally, by technical standards which are between 11,02 and 16,73 mL plants^-1. From the equations shown in the graph, it is possible to estimate the amount of water to be applied based on the pairs of leaves with a high pressure level.

Similar results were obtained by Morales (1986)MORALES, D.: Influencia de la humedad del suelo y diferentes condiciones de aviveramiento del Coffea arabica L, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Tesis de Grado (Dr. C. en Ciencias Agrícolas), San José de las Lajas, La Habana, Cuba, 139 p., 1986. in a work he carried out on the growth of coffee seedlings under different moisture contents in the soil, he concluded that there was a greater development of the plants when there was greater availability of water in the soil.

Total net irrigation duty behavior is appreciated in Figure 6, where the greatest amount of water during the entire life cycle of the seedlings in the nursery is needed in the rice husk substrate, with a value of 46,01 mL m^-2, followed by the treatments technical standards and coconut fiber.

Morphological Response of Plants to Irrigation Management by Type of Substrate

The fundamental premise to have highly productive coffee plantations is to obtain healthy and vigorous seedlings, for that, it is necessary to use seeds with high varietal purity, which express their maximum productive potential and maintain an adequate nutritional and water balance in the substrate, that allows this condition to be met (Sánchez et al., 2006SÁNCHEZ, C.; CABALLERO, D.; RIVERA, R.; CUPULL, R.: “Respuesta de cepas de hongos micorrizógenos (HMA) sobre el desarrollo de posturas de cafeto (Parte I). Suelo Pardo Gleyzoso”, Centro Agrícola, 33(1): 33-38, 2006.).

Table 2 shows the morphological variables studied for the rice husk substrate with three humidity levels where there are highly significant differences for all variables and where the best behaviors of the seedlings are achieved when 85% of the water available in the substrate is irrigated. Correspondingly, these variables deteriorate as the water content in the substrate decreases.

Similar analysis is performed for the substrate of coconut fiber (Table 3), where also the best results are reached by watering to 85% of the upper limit of water available in the substrate with a high level of significance. The coefficient of variation in all cases is less than 20%, which indicates a homogeneity among the values obtained.

Table 4 shows the effect of humidity levels on the morphological development of coffee seedlings for the substrate prepared according to the technical standards of the crop. As can also be seen, watering with a high level of humidity (85% of the water available in the substrate) brings with it an adequate response by achieving the best indicators of the development of coffee seedlings with a high level of significance when compared to medium and low levels of humidity.

In a general sense, for the three types of substrates studied, the best morphological responses of the coffee plant seedlings are found when irrigating at 85% of the available water in the substrate. Even when in the rice husk substrate, the total net irrigation duty is higher with respect to the other substrates, it is where the best development indexes are reached for most of the morphological variables studied. This confirms that with humidity levels close to the upper limit of available water in the soil, plants are able to carry out their physiological activities without limitations, influencing their proper development. Similar results were reported by Silva et al. (1991)SILVA, N.; GONZÁLEZ., R.; RÍOS, M.; LÓPEZ, A.V.: “Gestión del riego en viveros de café del Tercer Frente. Santiago de Cuba”, Revista Baracoa, 12(2): 7-21, 1991.; Abad et al. (1992)ABAD, M.; MARTÍNEZ, H.M.D.; MARTÍNEZ, C.J.; MARTÍNEZ, G.P.F.: “Evaluación agronómica de los sustratos de cultivo”, En: Actas de horticultura, Ed. SECH, vol. 11, pp. 141-154, 1992..

Analysis of the Interaction Substrates - Humidity Levels

Making an analysis of the combination of type of substrate and humidity levels, with all the samples, it is obtained that for the production of healthy seedlings the best response is achieved with the rice husk substrate (Table 5), where there are highly significant differences of all the morphological variables in favor of such substrate, maintaining the humidity at 85% of the available water. Of the variables studied, only height did not present significant differences.

Table 6 presents the results of the combined analysis of factors A (substrate) and B (humidity levels) for all the variables studied.

As observed, the best quality of seedlings is achieved in the rice husk substrate and watering with a high level of humidity.

Factor A (sustrato)

Sustrato 1. 50% Cascarilla de arroz + 50% suelo + 2g multicote (CA).

Sustrato 2. 50% Fibra de Coco + 50% suelo + 2g multicote (FC).

Sustrato 3. Según Normas técnicas: 50% materia orgánica + 50% suelo (NT).

Factor B (nivel de humedad)

El 85, 70, 50% del límite superior de agua disponible en el sustrato).

El diseño experimental empleado fue bloques al azar con tres réplicas.

La fertilización se aplicó mezclado con el sustrato, previo al llenado de los tubetes utilizando fórmula completa (N, P, K) 7-14-7. En el 3^er y 5^to par de hojas se aplica de forma licuada al 12% a razón de 20 mL por plantas.

La técnica de riego utilizada fue la microaspersión con emisores del tipo microjet serie C 2 x 140º con diámetro de salida de 1 mm y caudal de 41 L h^-1.

El momento de riego se determinó por pesadas y la lámina de agua a aplicar a partir del criterio de 1g de agua equivale aproximadamente a 1 mL, aplicada en las primeras horas de la mañana y en las últimas de la tarde (después de las 4:00 pm), siempre reponiendo la cantidad consumida.

Para establecer la estrategia de riego se pesaron 30 tubetes con el sustrato seco de cada tratamiento y se determinó el peso seco promedio, se les añadió agua hasta que los mismos se saturaran con agua, cuando dejo de drenar se consideraron que los mismos se encontraban al límite superior de agua disponible o capacidad de campo. Seguidamente se volvieron pesar, el peso promedio obtenido se corresponde con el tubete a capacidad de campo (Cc). La diferencia entre el peso seco y el peso húmedo es la cantidad de agua contenida en gramos. A ese contenido de agua se le determino el 85, 70 y 50 % de la Cc que corresponde con el nivel de humedad de cada tratamiento. La lámina de agua a aplicar se corresponde con la relación anterior, es decir, la diferencia en gramos para llevar el tubete al límite de humedad fijado para cada caso.

Durante cada fase de desarrollo de las posturas de cafeto fueron tomadas 10 muestras para la determinación de la altura y el peso total por el método destructivo. Al peso de tubete se le resto el peso total de la postura en gramos.

Para caracterizar el desarrollo de las posturas cuando estas alcanzaron los siete meses se evaluaron las variables siguientes:

Altura de la planta: Se midió con una regla graduada desde el cuello de la planta hasta el ápice (cm).

Diámetro del tallo: Se midió con un pie de rey a 1 cm del cuello (cm).

Número de pares de hojas: Se realizó por conteo, considerando una hoja completamente formada cuando alcanzó más de 10 cm² de área foliar.

Área foliar: Esta variable se estimó utilizando el método desarrollado por (Soto, 1980SOTO, F.: “Estimación del área foliar en C. arábica L. a partir de las medidas lineales de las hojas”, Cultivos tropicales, 2(3): 115-128, 1980, ISSN: 0258-5936.), a partir de las dimensiones lineales de las hojas y la posterior aplicación de la siguiente fórmula: AF = largo x ancho x 0,64 (cm²).

Masa seca: Las plantas se separaron por órganos (hojas, tallos, raíz) y se colocaron en una estufa a 65ºC hasta alcanzar masa seca constante. Se determinó el valor a cada órgano (g), masa seca total (sumatoria de la masa seca de la raíz, tallo y hojas).

Los datos fueron procesados mediante análisis de varianza (ANOVA clasificación doble). Las diferencias entre las medias de los tratamientos estudiados se determinaron según la prueba de comparación múltiple de Tukey HSD con un 95% de confiabilidad.

Los tubetes utilizados tienen una capacidad de 180 cm³ y pesan aproximadamente 22 g. Las bandejas son de 9 x 6 tubetes que equivale a 54 tubetes/bandejas, con este formato se tiene una densidad de 204 plantas m^-2. En la figura 1 se muestra la bandeja portatubetes y tubetes para viveros tecnificados.

Análisis de la capacidad de almacenamiento de cada sustrato estudiado

Como parte del estudio se llevó a cabo un análisis de la capacidad de almacenamiento de agua en cada sustrato para tener una idea de los momentos de riego. De la investigación se obtuvo los siguientes resultados que se muestran en la Tabla 1.

Además, se pudo definir que para todos los sustratos regados al 85% de su capacidad de almacenamiento el momento de riego es aproximadamente cada dos días, para los regados al 70% entre tres y cuatro días, mientras que los regados al 70% el momento de riego estuvo entre cuatro y cinco días. Este factor es muy importante para definir la frecuencia de riego según Wendling (2002WENDLING, I.: Substratos, adubação e irrigação na produção de mudas, Ed. Aprenda Fácil, 2002, ISBN: 85-88216-32-9.).

Estudio de las precipitaciones

Durante la fase experimental se llevó el registro de las precipitaciones (Figura 2), las que se tuvieron en cuenta para definir el momento de riego y la norma aplicar. El total de precipitaciones durante el año 2020 fue de 2402,4 mm en 81 eventos. En los meses de febrero a julio donde se corresponde con la etapa de vivero precipitaron 569,5 mm en 23 eventos, las que fueron superiores en el mes de mayo con 368 mm. Del total de precipitaciones solo el 24% ocurrieron en la etapa de vivero. Después de cada precipitación se pesaron los tubetes para conocer los aportes por lluvia y restarlos a la cantidad de agua aplicar en cada momento.

Variables morfológicas de desarrollo

En la Figura 3 se muestra la dinámica de desarrollo promedio de las posturas de cafeto para los tres tratamientos durante la fase de vivero como se aprecia a medida que crece la plántula aumenta progresivamente la altura y el peso total. En los primeros días la altura promedio fue de 6 cm y el peso total 1,1g al final del ciclo la altura promedio total fue de 19,2 cm y el peso promedio total de 10,1g.

Los valores obtenidos de peso total de las posturas en cada fase de desarrollo fueron los tenidos en cuenta en el pesaje de los tubetes para definir la lámina de riego a aplicar.

Manejo del riego en los tres tratamientos

En las Figuras 4 A, B y C, aparecen como variaron las cantidades de agua aplicar en cada momento del ciclo de vida de las posturas y las mismas están en correspondencia con el tamaño de las plantas y la demanda evaporativa de la atmósfera, destacándose momentos donde las cantidades de agua a aplicar varían desde los 6 mL hasta valores de 32 mL. Desde el punto de vista del seguimiento al riego todos los tratamientos regados al 85% del límite superior de agua disponible para cada sustrato tuvieron similar comportamiento para cada tipo de sustrato.

En consecuencia con los tipos de sustratos las normas parciales netas también variaron (Figura 5), donde se aprecia que todas se ajustaron a una ecuación lineal ascentente con coeficientes de determinacion fuerte para un mismo nivel de humedad (el 85% del límite superior de agua disponible en el sustrato). Para el caso de la cascarilla de arroz las mismas estuvieron en le rango de 11,71 y 17,18 mL plantas^-1, seguida de la fibra de coco con valores entre 8,98 y 15,22 mL plantas^-1, por ultimo para las normas técnicas estas normas se encuentran entre 11,02 y 16,73 mL plantas^-1. A partir de las ecuaciones que se muestran en el gráfico se puede estimar la cantidad de agua a aplicar en funcion de los pares de hojas con gran nivel de presición.

Resultados similares fueron obtenidos por Morales (1986)MORALES, D.: Influencia de la humedad del suelo y diferentes condiciones de aviveramiento del Coffea arabica L, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Tesis de Grado (Dr. C. en Ciencias Agrícolas), San José de las Lajas, La Habana, Cuba, 139 p., 1986. en un trabajo que realizó sobre el crecimiento de plántulas de cafeto bajo diferentes contenidos de humedad en el suelo, concluyó que hubo un mayor desarrollo de las plantas cuando hubo mayor disponibilidad de agua en el suelo.

En cuanto a la norma neta total en la Figura 6 se aprecia el comportamiento de las mismas, donde se tiene que la mayor cantidad de agua durante todo el ciclo de vida de las posturas en el vivero se necesita en el sustrato cascarilla de arroz con un valor de 46,01 mL m^-2, seguido de los tratamientos según Normas Técnicas y Fibra de Coco.

Respuesta morfológica de las plantas al manejo del riego por tipo de sustrato

La premisa fundamental para tener plantaciones de cafeto altamente productivas es la obtención de posturas sanas y vigorosas, para ello es necesario utilizar semillas con alta pureza varietal, que expresen su máximo potencial productivo y mantener un adecuado balance nutricional y de agua en el sustrato que permita cumplir esta condición (Sánchez et al., 2006SÁNCHEZ, C.; CABALLERO, D.; RIVERA, R.; CUPULL, R.: “Respuesta de cepas de hongos micorrizógenos (HMA) sobre el desarrollo de posturas de cafeto (Parte I). Suelo Pardo Gleyzoso”, Centro Agrícola, 33(1): 33-38, 2006.).

En la Tabla 2 aparecen las variables morfológicas estudiadas para el sustrato cascarilla de arroz con tres niveles de humedad donde se tiene que existen diferencias altamente significativas para todas las variables, donde los mejores comportamientos de las posturas se logran cuando se riega al 85% del agua disponible en el sustrato. En correspondencia dichas variables se deterioran a medida que disminuye el contenido de agua en el sustrato.

Análisis similar se realiza para el sustrato de Fibra de coco (Tabla 3) donde igualmente los mejores resultados se tienen regando al 85% del límite superior de agua disponible en el sustrato con un alto nivel de significación. El coeficiente de variación en todos los casos es menor de 20% lo que indica una homogeneidad entre los valores obtenidos.

En la Tabla 4 se muestra el efecto de los niveles de humedad sobre el desarrollo morfológico de las posturas de cafeto para el sustrato preparado según las normas técnicas del cultivo. Como se observa también regar con un nivel alto de humedad (85% del agua disponible en el sustrato) trae consigo una adecuada respuesta al lograrse los mejores indicadores del desarrollo de las posturas de cafeto con un alto nivel de significación cuando se compara con niveles medio y bajos de humedad.

En sentido general para los tres tipos de sustratos estudiados las mejores respuestas morfológicas de las posturas de cafeto se tienen regando al 85% del agua disponible en el sustrato. Aun cuando en el sustrato de cascarilla de arroz las normas netas de riego totales son mayores con respecto a los demás sustratos, es donde se alcanzan los mejores índices de desarrollo para la mayoría de variables morfológicas estudiadas. Lo que confirma que con niveles de humedad próximos al límite superior de agua disponible en el suelo se logra que las plantas efectúen sus actividades fisiológicas sin limitaciones, incidiendo en el buen desarrollo de las mismas. Resultados similares fueron informados por Silva et al. (1991)SILVA, N.; GONZÁLEZ., R.; RÍOS, M.; LÓPEZ, A.V.: “Gestión del riego en viveros de café del Tercer Frente. Santiago de Cuba”, Revista Baracoa, 12(2): 7-21, 1991.; Abad et al. (1992)ABAD, M.; MARTÍNEZ, H.M.D.; MARTÍNEZ, C.J.; MARTÍNEZ, G.P.F.: “Evaluación agronómica de los sustratos de cultivo”, En: Actas de horticultura, Ed. SECH, vol. 11, pp. 141-154, 1992..

Análisis de la interacción sustratos-niveles de humedad

Haciendo un análisis de la combinación tipo de sustrato y niveles de humedad con todas las muestras se tiene que para la producción de posturas saludables la mejor respuesta se logra con el sustrato de cascarilla de arroz (Tabla 5), donde existen diferencias altamente significativas de todas las variables morfológicas a favor de dicho sustrato, manteniendo la humedad al 85% del agua disponible. De las variables estudiadas solo la altura no presentó diferencias significativas.

En la Tabla 6 se presentan los resultados del análisis combinado de los factores A: sustrato y B: niveles de humedad para todas las variables estudiadas.

Como se observa la mejor calidad de posturas se logran en el sustrato casacarilla de arroz y regando con un nivel alto de humedad.