vigna radiata pueraria phaseoloides cajanus cajan mucuna
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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
FACULTAD DE CIENCIAS AGROALIMENTARIAS
ESCUELA DE AGRONOMÍA
Evaluación del establecimiento de cuatro leguminosas de cobertura, Vigna radiata L., Pueraria phaseoloides Roxb., Cajanus cajan L. y Mucuna pruriens L., en plantaciones
de café ( Coffea arabica L.) ubicadas en dos altitudes distintas
Fiorella Cristina García Jiménez
TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE PROFESIONAL DE INGENIERA AGRÓNOMA
CON EL GRADO DE LICENCIADA EN AGRONOMÍA
2019
Evaluación del establecimiento de cuatro leguminosas de cobertura, Vigna radiata
L., Pueraria phaseoloides Roxb., Cajanus e ajan L. y !11ucuna pruriens L., en plantaciones
de café (Coffea arabica L.) ubicadas en dos altitudes distintas
Fiorella Cristina García Jiménez
TESIS PARA OPTAR AL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO AGRONOMO
CON EL GRADO DE LICENCIADO EN AGRONOMÍA
DIRECTOR DE TESIS
Dr. Robin Gómez Gómez
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
Dr. Néstor Chaves Barrantes
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
vl.Sc. Lidieth Uribe Lorío
DIRECTOR DE ESCUELA
Dr. Luis Gómez Alpízar
Bov-eU~ 6~~ 7. SUSTENTANTE . ·~-·-·-·---
B.Sc. Fiorclla Cristina Ciarcía Jiméncz
2019
Dedicatoria
A los caficultores.
2
Agradecimientos
A Dios por guiarme en este proceso, a mi familia y novio, por estar siempre presentes motivándome y siendo luz en mi vida. Quiero agradecer enormemente al profesor Robin Gómez por su dedicación, paciencia, enseñanzas y amistad. A la familia Vargas y grupo Beneficiadora Santa Eduviges S.A por su buena disposición y
paciencia. Sin su interés y amor por el café, este estudio no hubiera sido posible, infinitas gracias. A los miembros del comité de lectores, por sus consejos y tiempo. A la profesora María Isabel González y al profesor W emer Rodríguez, por su ayuda en el análisis estadístico. A los miembros del grupo de investigación en Malezas de la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno, Universidad de Costa Rica. A tía Nena y familia, por siempre estar pendientes de mi avance y por su ayuda durante este periodo. Finalmente, pero no menos importantes, a Juan Carlos Alfaro, Gerardo García, María Castro y Eric Chaves, por su tiempo, consejos y alegría, durante las evaluaciones en campo y procesamiento de muestras.
3
Índice
DEDICATORIA ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
AGRADECIMIENTOS ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 3
ÍNDICE ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
RESUMEN •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5
INTRODUCCIÓN •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 10
OBJETIVOS ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 13
OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................................... 13 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................................................. 13
REVISIÓN DE LITERATURA •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14
GENERAliDADES DE LAS COBERTURAS VIVAS .............................................................................................. 14 MALEZAS EN CAFÉ Y SU CONTROL ................................................................................................................ 16 DESCRIPCIÓN DE COBERTURAS VIVAS UTiliZADAS ...................................................................................... 17 ANTECEDENTES DE COBERTURAS VIVAS UTiliZADAS ................................................................................... 20 MÉTODOS DE ANÁliSIS DE CRECIMIENTO Y TASA DE CRECIMIENTO RELATIVO ............................................ 21 BIOMASA Y RESPIRACIÓN MICROBIANA ........................................................................................................ 22
MATERIALES Y MÉTODOS •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 23
SITIO EXPERIMENTAL ................................................................................................................................... 23 MATERIAL VEGETAL ..................................................................................................................................... 26 PREPARACIÓN DEL TERRENO ........................................................................................................................ 27 DISEÑO EXPERIMENTAL ............................................................................................................................... 27 TRATAMIENTOS ............................................................................................................................................ 27 VARIABLES EVALUADAS ................................................................................................................................ 28 TASA DE CRECIMIENTO RELATIVO ................................................................................................................ 28 PORCENTAJE DE COBERTURA ....................................................................................................................... 28 BIOMASA Y RESPIRACIÓN MICROBIANA ........................................................................................................ 29 BIOMASA MICROBIANA ................................................................................................................................. 29 RESPIRACIÓN MICROBIANA .......................................................................................................................... 30 ANÁliSIS ESTADÍSTICO ................................................................................................................................. 30
RESULTADOS Y DISCUSIÓN •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 32
PORCENTAJE DE COBERTURA DE LAS LEGUMINOSAS Y DE LAS MALEZAS ..................................................... 32 TASA DE CRECIMIENTO RELATNO ................................................................................................................... 42 BIOMASA Y RESPIRACIÓN MICROBIANA ............................................................................................................ 44
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 54
LITERATURA CITADA ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 55
4
Resumen
El uso de coberturas vivas en plantaciones de café es una práctica que se utilizó en
Costa Rica durante los años noventa y se dejó de lado, debido al aumento de uso de
herbicidas. Por lo tanto, esta investigación nace como una motivación por parte de los
productores de café que quieren reducir la carga química en sus plantaciones y usar
métodos alternativos de control, como las coberturas vivas. Se espera que las coberturas
vivas a utilizar sean buenas competidoras y logren superar el crecimiento de las malezas
circundantes, pero esto va a depender de que tan bien se adapten las especies a la zona. El
objetivo de esta investigación fue estudiar el establecimiento de cuatro leguminosas de
cobertura Vigna radiata, Pueraria phaseoloides, Cajanus cajan y Mucuna pruriens, en
plantaciones de café ubicadas en dos altitudes distintas, en la zona media (1019 m.s.n.m) y
alta de Alajuela (1427 m.s.n.m).
El estudio se llevó a cabo en dos sitios experimentales, en Sabanilla de Alajuela, en
la finca Doka Estate, en la parte alta de Alajuela (1427 m.s.n.m) y en la Ceiba de Alajuela,
en la finca La Ceiba, en una zona con altitud media (1019 m.s.n.m). En ambos sitios el café
se sembró con densidades de siembra distintas (3,5 m x 0,60 m) a las tradicionales en el
cultivo del café (2 m x 1 m). Se determinó el porcentaje de cobertura de las leguminosas y
de las malezas hasta los 120 días después de la siembra (DDS) de cada una de las
leguminosas. Se estimó la tasa de crecimiento relativo de cada una de las especies durante
120 DDS en los dos sitios experimentales. También se determinó la biomasa y respiración
microbiana asociada a cada una de las coberturas vivas. El porcentaje de cobertura de las
leguminosas, porcentaje de cobertura de las malezas, altura de planta y tasa de crecimiento
relativo se analizó mediante un análisis de varianza del área bajo la curva de estos
parámetros y si el ANDEV A era significativo se realizaba la prueba Tukey. La biomasa
seca y fresca en 0,25 m2, biomasa y respiración microbiana también fueron analizadas
mediante un ANDEV A y luego se hizo un análisis de medias con la prueba Tukey.
Se determinó un mayor porcentaje de cobertura de Mucuna pruriens (100%) y
Vigna radiata (95% ), en ambos sitios experimentales, en comparación con Cajanus cajan,
Pueraria phaseoloides, que no superaron el 50% de cobertura (p=0,0001).
S
Consecuentemente, el porcentaje de cobertura de las malezas fue cercano a cero en el
tratamiento de Mucuna pruriens y de un 20 % donde se estableció Vigna radiata
(p<0,0001).
La tasa de crecimiento relativo fue estadísticamente diferente entre los sitios y entre
los tratamientos (p<0,0001), en donde se determinaron valores superiores del área bajo la
curva de esta variable en los tratamientos de Vigna radiata en la zona media de Alajuela
(121,67 g/g*día) y Mucuna pruriens también en la zona media de Alajuela (89,62 g/g*día).
La biomasa y respiración microbiana fue determinada en los tratamientos con
cobertura de Vigna radiata, Mucuna pruriens y Cajanus cajan, en ambos sitios
experimentales. Se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos evaluados,
independiente de la altura. Vigna radiata (313 mg Clkg suelo) y el tratamiento sin
cobertura (272,5 mg Clkg suelo) obtuvieron valores mayores de biomasa microbiana en la
zona alta debido a un mayor contenido de materia orgánica, inherente a los suelos de origen
volcánico de la zona. En la zona media de Alajuela, la biomasa microbiana fue mayor en
los tratamientos sin cobertura (175,25 mg Clkg suelo) y Vigna radiata (174 mg Clkg
suelo). Los valores determinados en la respiración microbiana fueron bajos en las dos
localidades de la investigación (0,7-0,11 mg C-CO:zlkg día), sin embargo, se encontraron
diferencias significativas entre sitios (p<0,0001).
Las principales conclusiones de esta investigación son: Mucuna pruriens, Vigna
radiata y Cajanus cajan lograron cubrir bien el suelo y ejercer un buen control de malezas
a 1019 m.s.n.m, por lo tanto, se recomiendan como coberturas vivas para la región,
tomando en cuenta ciertas consideraciones como el ciclo de vida de las especies y su
mantenimiento. En el caso de la zona alta de Alajuela (1427 m.s.n.m) no se encontró una
cobertura viva que se adaptara bien a las condiciones del sitio y por lo tanto no se puede
recomendar ninguna de las cuatro especies estudiadas.
Se recomienda estudiar otras especies, que tengan potencial como coberturas vivas
en café, es decir, que se adapte bien al sitio, logren un buen control de malezas, no sean
invasivas y de crecimiento postrado idealmente. Con respecto a la medición de biomasa y
respiración microbiana en el suelo, se sugiere dejar las coberturas vivas por más tiempo,
6
esto con el propósito de observar el efecto que generan las coberturas a estos dos
parámetros.
7
Índice de figuras
Figura l. Resumen de datos de precipitación promedio mensual de la zona alta (1495 m.s.n.m) y parte media (1080 m.s.n.m) de Alajuela. Las barras en blanco corresponden a la precipitación en la zona media para el año 2017 y las barras en negro representan la precipitación para la zona alta de Alajuela para el año 2017. Fuente: Instituto del Café de Costa Rica, 2018 ....................................................................................... 24
Figura 2. Resumen de la temperatura promedio mensual de la zona alta (1495 m.s.n.m) y
media (1080 m.s.n.m) de Alajuela. La línea con símbolos en blanco corresponde a la
temperatura mensual del año 2017 de la zona media de Alajuela y la línea con símbolos en
negro representa la temperatura mensual promedio de la zona alta de Alajuela. Fuente:
Instituto del café del Costa Rica, 2018 ............................................................ .24
Figura 3. Temperatura de los meses en que se estableció el ensayo de las leguminosas en
campo, a la derecha se muestran los datos de la temperatura media, mínima y máxima en
La Ceiba y a la izquierda los datos de la temperatura mínima, media y máxima en Doka ... 25
Figura 4. Radiación total diaria (W/m2) en Doka y la Ceiba desde agosto 2017 hasta enero
2018. Aliado derecho se ven los datos de radiación de la Ceiba y a la izquierda los datos de
Doka ..................................................................................................... 25
Figura 5. Precipitación (mm) diaria acumulada desde agosto 2018 hasta enero 2018 en la
Ceiba (derecha) y Doka (izquierda) ............................................................... .26
Figura 6. Porcentaje de cobertura de las leguminosas Vigna radiata, Mucuna pruriens,
Cajanus cajan y Pueraria phaseoloides, determinado días después de la siembra (DDS) en
los dos sitios experimentales. En el panel superior de la figura se muestra el porcentaje de
cobertura de las leguminosas de La Ceiba y el panel inferior muestra el porcentaje de
cobertura de las leguminosas en Doka ............................................................ 33
Figura 7. Porcentaje de cobertura de las malezas en los dos sitios experimentales,
determinado días después de la siembra (DDS). En el panel superior de la figura se muestra
el porcentaje de cobertura de las malezas en la Ceiba y en la parte inferior de la figura se
muestra el porcentaje de cobertura de las malezas en Doka ..................................... 35
8
Figura 8. Altura de las plantas de café (Coffea arabica) evaluadas a traves del tiempo en los
dos sitios experimentales. En el panel superior se muestra la altura de plantas en la Ceiba y
en el panel inferior la altura de plantas en Doka ................................................... 38
Figura 9. Peso seco (g) en 0,25 m2 de las leguminosas y malezas en los dos sitios
experimentales. A la izquierda se muestra los datos obtenidos en la Ceiba, en la parte media
de Alajuela y a la derecha los datos obtenidos en Do ka, en la parte alta de Alajuela ........ .40
Figura 10. Tasa de crecimiento relativo (g/g día) de las leguminosas utilizadas en ambos
sitios experimentales, por cuatro periodos. En el panel de la izquierda se muestra los
resultados obtenidos en la Ceiba y en el panel derecho se muestran los valores de TCR
obtenidos en Doka ..................................................................................... 43
Figura 11. Biomasa microbiana en los sitios experimentales de la Ceiba y Doka, en el panel
superior se muestra los resultados de esta variable en la Ceiba y en el panel inferior los
resultados de Do ka ..................................................................................... 45
Figura 12. Respiración microbiana (mg C-CO:zfkg suelo) en las parcelas con y sin leguminosas sembradas en las fincas de café Ceiba (1000 msnm) y Doka (1400 msnm). Valores con distinta letra presentan diferencias significativas según la prueba Tukey, de separación de medias .................................................................................. 4 7
9
Índice de cuadros
Cuadro l. Análisis químico de suelos de los sitios experimentales en los que se trabajó ... 26
Cuadro 2. Resumen del área bajo la curva del porcentaje de la cobertura de las leguminosas, de cada uno de los tratamientos en los dos sitios experimentales. Letras diferentes significan que hay diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos utilizados (p < 0,0001) ................................................................................. 34
Cuadro 3. Resumen del área bajo la curva del porcentaje de cobertura de malezas, de cada uno de los tratamientos en los dos sitios experimentales. Letras diferentes significan que hay diferencias estadísticas entre los tratamientos utilizados (p < 0,0001) ......................... .36
Cuadro 4. Resumen del area bajo la curva de la altura de las plantas de café en la Ceiba y Doka. Letras diferentes significa que hay diferencias significativas entre tratamientos ..... .39
Cuadro 5. Biomasa seca de leguminosas determinada en 0,25 m2 en los dos sitios experimentales, Ceiba y Do ka. Valor de p < 0,000 1.. ......................................................... .41
Cuadro 6. Biomasa seca de malezas en 0,25 m2 en la Ceiba (p=0,0006) y en Doka (p =0,1156) ................................................................................................ 41
Cuadro 7. Resumen del análisis estadístico del área bajo la curva de la tasa de crecimiento relativo de cada una de las especies en los dos sitios experimentales con sus respectivos valores de p ............................................................................................. 44
Cuadro 8. Biomasa microbiana (mg Clkg suelo) en las parcelas con y sin leguminosas sembradas en las fincas de café Ceiba (1000 msnm) y Doka (1400 msnm). Valores con distinta letra presentan diferencias significativas según la prueba Tukey, de separación de medias ................................................................................................................................... 46
10
Introducción
La presencia de malezas dentro de los sistemas agrícolas representa uno de los
obstáculos principales a la hora de producir. Así mismo, las malezas tienen impacto sobre
los rendimientos, el costo de producción y en la sostenibilidad del cultivo, dependiendo del
manejo que se hace. Según Hincapié y Salazar (2004) el uso de herbicidas para el control
de malezas es uno de los principales problemas mundiales que afectan los sistemas de
producción sostenibles, ya que, el uso indiscriminado de herbicidas químicos puede generar
erosión del suelo, contaminación de fuentes de agua y dañar la salud de personas de las
comunidades aledañas a los sistemas agrícolas (Helander et al., 2012).
Las malezas son de mayor importancia durante los primeros 12- 14 meses del
cultivo de café, puesto que las plantaciones al tener plantas pequeñas permiten una mayor
entrada de luz y, por lo tanto, un mejor establecimiento de las malezas. Conforme el café va
creciendo, algunas malezas dejan de representar un problema, ya que con un dosel denso
hay más sombra que evita la emergencia de estas (Ramos et al., 2014). Un control de
malezas inadecuado puede hacer que las plantas de café sean de menor tamaño y con un
menor contenido nutricional, que al final va a resultar en bajos rendimientos y pérdidas en
producción (Ramos et al., 2014).
El uso de coberturas vivas nace como una necesidad para evitar la degradación del
suelo y para el control de malezas, como una alternativa en sistemas agroecológicos
(Hemández et al., 2009). Las coberturas presentan varios beneficios: el control de malezas,
mantener la humedad en el suelo, evitar la pérdida de suelo por escorrentía y mantener una
temperatura baja en suelos tropicales. Otras ventajas que presentan los cultivos de cobertura
están relacionadas con la disminución de costos, debido a que hay una reducción en el uso
de insumos, como herbicidas, fertilizantes, y en el costo de mano de obra para deshierba.
Si la cobertura da buenos resultados, se puede transferir los conocimientos a otros
productores y vender la semilla, generando otra fuente de ingreso, además de la que genera
el cultivo principal (Hemández et al., 2009).
Las coberturas presentan la ventaja de que pueden aportar minerales al suelo, para
que luego estos sean aprovechados por el cultivo. Dentro de las coberturas vivas más
11
comunes se distinguen las leguminosas, ya que presentan la ventaja de fijar nitrógeno, ya
que establecen simbiosis con los rizobios (Hernandez et al., 2012).
En el presente estudio se evaluaron cuatro especies de leguminosas, Vigna radiata,
Pueraria phaseoloides, Cajanus cajan y Mucuna pruriens. Se escogieron estas especies
debido a que han tenido buenos resultados como coberturas vivas en otros cultivos, como,
por ejemplo: palma aceitera, papaya y cacao (Sancho y Cervantes, 1997). Además, se
escogieron por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico por medio de la asociación
simbiótica con microorganismos.
La mayoría de caficultores actualmente buscan distinguir el café que producen
dándole valor agregado con certificaciones, como Rainforest Alliance y UTZ certified, que
los haga más competitivos en el mercado nacional e internacional. Ante esto deben de
adoptar estrategias de producción que también los distinga, como el uso de coberturas vivas
para el control de malezas u otras prácticas alternativas que logren disminuir la carga
química dentro de su sistema de producción. Anteriormente se citaban varias ventajas del
uso de coberturas vivas, sin embargo, la información para café es escasa y no se adapta a la
mayoría de zonas cafetaleras de Costa Rica. Esta investigación surge ante la necesidad de
conocer cómo se establecen varias especies de leguminosas, con características promisorias
como coberturas vivas en cultivos perennes (Sancho y Cervantes, 1997), en dos zonas
productoras de café con distancias de siembra amplias, diferentes a las convencionales (2 m
x 1m).
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Objetivos
Objetivo general
• Estudiar el establecimiento de cuatro leguminosas de cobertura, Vigna
radiata, Pueraria phaseoloides, Cajanus cajan y Mucuna pruriens, en plantaciones
de café ubicadas en dos altitudes distintas.
Objetivos específicos
• Determinar la tasa de crecimiento relativo de las cuatro especies de cobertura en una
plantación de café nueva a 1000 m.s.n.m. y otra a 1400 m.s.n.m.
• Evaluar el efecto que tienen las coberturas vivas sobre el crecimiento de malezas
asociadas al cultivo del café en ambas altitudes.
• Determinar la biomasa y respiración microbiana asociada a cada cobertura.
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Revisión de literatura
Generalidades de las coberturas vivas
Los cultivos de cobertura son plantas que se incorporan al sistema de producción, ya
que son capaces de aportar diversos beneficios ecológicos. Estas plantas se pueden utilizar
en asocio con el cultivo principal o como parte de la práctica de rotación de cultivos
(Teasdale et al., 1996). Los cultivos de cobertura tienen varios efectos sobre el
agroecosistema, como por ejemplo la intercepción de la luz, afectando la temperatura del
ambiente a su alrededor y también la temperatura del suelo. Al estar cubierto el suelo, las
gotas de la lluvia generan menor impacto y por lo tanto se distribuyen mejor a lo largo del
perfil del suelo. Además, el suelo con cobertura vegetal mantiene estable la humedad que
hay en él (Teasdale et al., 1996). También, las coberturas vivas establecidas de manera
exitosa pueden ayudar a la estabilidad del cultivo principal, evitando que este se vea
afectado cuando hay periodos de sequía (Snapp et al., 2005). Las coberturas no solo
benefician el suelo, sino, también ayudan a romper ciclos de enfermedades y plagas en
algunos casos (Honeycutt et al., 1996)
El control de malezas es una de las principales ventajas que genera el uso de
coberturas vivas. El control de malezas se puede dar mientras la cobertura está viva o
cuando se ralea y se deja el rastrojo sobre el suelo, en algunos casos estas malezas tienen
compuestos alelopáticos, que ayudan a reducir la emergencia de algunas malezas (Caamal
et al., 2001). Todas las relaciones entre plantas son diferentes y en algunos casos la
cobertura viva podría ser competencia para el cultivo principal, por lo tanto, es importante
hacer estudios que validen si el establecimiento de cierto cultivo de cobertura es benéfico
para el cultivo principal y no ejerce un efecto negativo sobre el rendimiento del cultivo al
que está asociado (Kruidhof et al., 2008). La materia verde que se desprende de la cobertura
viva tiene un efecto negativo sobre las semillas de malezas que hay en el suelo, ya que el
material vegetal impide la entrada de luz y también en algunos casos, se da la liberación de
compuestos químicos que inhiben el crecimiento de las plántulas y semillas (Teasdale et al.,
1996). Se dice que una buena cobertura viva es capaz de competir mejor que las malezas
por los recursos existentes, como la luz, agua y nutrientes y en algunos casos provee las
14
condiciones adecuadas para que haya depredadores de semillas de malezas (Gallandt et al.,
2005).
Además del control de malezas, las coberturas vivas brindan otros beneficios al
agroecosistema como, por ejemplo, mejorar la fertilidad en el suelo. La mayoría de
coberturas vivas que se han utilizado hasta el momento son leguminosas. Con el uso de
leguminosas se tiene la ventaja de incorporar al agroecosistema el N que estas pueden fijar
mediante los nódulos radicales en asociación con las bacterias del género Rhizobium.
Depende del cultivo con el que se está utilizando la cobertura vegetal, esta cantidad de N
incorporado puede tener un efecto sobre la reducción de costos a causa de compra de
fertilizantes nitrogenados (Snapp et al., 2005). Adicional a esto, el uso de coberturas vivas
también promueve el aumento del porcentaje de materia orgánica en el suelo, mejorando la
fertilidad del suelo (Hartwig et al., 2002).
Entre los múltiples beneficios de las coberturas vivas se encuentra también la
conservación del suelo, mantener la temperatura y humedad del suelo constantes. La
pérdida de suelo por escorrentía o por viento es uno de los principales problemas en los
sistemas de producción agrícola, ya que esto genera la perdida de la capa fértil y empobrece
el suelo (Hartwig et al., 2002).
Al usar coberturas vivas las propiedades físicas del suelo se pueden mantener o
mejorar. La estructura del suelo se mejora mediante la reducción de la densidad aparente.
Al irse descomponiendo los residuos de las coberturas se van produciendo agregados más
grandes. Con agregados más grandes hay una mejor permeabilidad y mayor aireación, por
lo tanto, el sistema radical se podrá desarrollar mejor y las labores de mecanización serán
más fáciles de llevar acabo (Hartwig et al., 2002).
Las ventajas que tienen los cultivos de cobertura son muchas, sin embargo, siempre
es importante hacer pruebas y saber cuál es la especie que mejor se adapta a las necesidades
de los diferentes agroecosistemas. No todo es ventajoso en esta práctica y hay ciertas
desventajas como que la cobertura viva sea hospedera de alguna plaga u enfermedad que
ataca también al cultivo principal. En algunos casos las coberturas tienen efecto alelopático
sobre el cultivo principal, lo que provoca un menor crecimiento de las plantas o afecta el
15
desarrollo de la raíz. Otra desventaja que tienen los cultivos de cobertura es que pueden
demandar mano de obra para darles mantenimiento (Hemández et al., 2009). A pesar de
que la práctica tiene algunas desventajas, son más los servicios positivos que pueden
aportar al agro ecosistema.
Tanto las malezas como algunas coberturas pueden ejercer una fuerte competencia
con las raíces superficiales de la planta de café, que son absorbentes, y por lo tanto afectar
su desarrollo (Bradshaw y Lanini, 1995). Los buenos resultados de las coberturas van a
depender de la capacidad que tengan estas para suprimir una alta variedad de malezas sin
afectar el desarrollo del café. Además, se debe considerar el tiempo, insumos y costos
relacionados con el mantenimiento y establecimiento de las coberturas vivas (Bradshaw y
Lanini, 1995).
Malezas en café y su control
El café de Costa Rica es conocido por su alta calidad que destaca a nivel mundial.
Este cultivo ha formado parte del escenario costarricense desde principio del siglo XIX. En
sus inicios, el café era manejado como parte de un sistema agroforestal. El sistema de
producción de café en esa época tenía plantas asociadas que cubrían el suelo y por lo tanto
la necesidad de dar un manejo a las malezas era mínima. Posterior a la revolución verde, el
escenario de la producción de café cambió (Sanderson, 2011). Al encontrar nuevos
ingredientes activos, las prácticas como asocio, se fueron dejaron de lado y se adoptaron
sistemas con poca sombra, alta carga de herbicidas, fungicidas, insecticidas y productos
químicos en general. Se dejaron de lado las prácticas tradicionales para acoger nuevas
tecnologías. Estas tecnologías incrementaron los rendimientos en el cultivo del café, sin
embargo, se entró en un ciclo de dependencia de agroquímicos (Altieri, 1995).
Las nuevas tecnologías lograron promover un buen escenario de estabilidad durante
los primeros años de producción, sin embargo, en la actualidad hay enfermedades, plagas y
malezas resistentes. Las malezas son aquellas plantas que interfieren con los intereses y
actividades del hombre y en algunos casos se han vuelto de difícil control, con
características propias que las hacen muy buenas competidoras y que las hacen capaces de
soportar la aplicación de ciertas moléculas de herbicidas (Sanderson, 2011). Las malezas en
café, al igual que en la gran mayoría de cultivos, representan un problema grave, si no son
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controladas. El periodo crítico de competencia entre el café recién sembrado y las malezas
se da durante los primeros dos años de crecimiento (Ronchi et al., 2006). En los cafetales
de Costa Rica hay malezas que se consideran como malezas nobles, las cuales no
perjudican el cultivo principal y malezas que sí se vuelven un problema serio. Las malezas
que predominan en el cultivo del café en Costa Rica, pertenecen a las familias
Commelinaceae, Convolvulaceae, Poaceae, Asteraceae, entre otras (Sanderson, 2011).
Los métodos de control más utilizados involucran herbicidas y control manual. Se
utilizan dos herbicidas principalmente: paraquat y glifosato. El primer ingrediente activo
trabaja por contacto, es no selectivo y post emergente. Su uso ha sido restringido en
muchos países y en Costa Rica está regulado; su regulación se debe a su alta toxicidad,
prolongada persistencia en el ambiente y porque es de fácil absorción por la epidermis
humana (Sanderson, 2011). El glifosato, por su parte, es un herbicida sistémico, no
selectivo y ha sido muy utilizado debido a su alta eficiencia en el control de malezas en los
cafetales (Sanderson, 2011) y que actualmente se encuentra en debate para prohibirlo en el
país.
El segundo método de control más utilizado en el país es el manual. Consiste en
eliminar las malezas utilizando moto guadañas, chapeadoras, azadón u otros instrumentos,
para eliminar las malezas sin usar herbicidas (Hincapie y Salazar, 2004). Se suele alternar
las aplicaciones de herbicidas con este método de control. El manejo de las malezas que se
ha utilizado en café, se considera como un manejo integrado, en donde se adoptan labores
preventivas, como lo son las prácticas culturales, control manual y como último recurso la
aplicación de herbicidas (Hincapie y Salazar, 2004). Pero la realidad en la caficultura de
Costa Rica es otra, en donde predomina el uso de herbicidas, ya que es la práctica más
sencilla para combatir las malezas. Los herbicidas generan desgaste en los suelos, residuos
de herbicidas que contaminan las fuentes de agua aledañas y provocan un desequilibrio en
el agroecosistema (Sanderson, 2011). Por eso es de importancia buscar prácticas más
sostenibles y que procuren un balance dentro del sistema de producción agrícola.
Especies de coberturas vivas utilizadas
En este estudio se trabajó con cuatro especies de leguminosas: Vigna radiata,
Mucuna pruriens, Cajanus cajan y Pueraria phaseoloides.
17
Vigna radiata es una planta originaria de Asia, que se caracteriza por su buena
adaptación a condiciones secas. Es una planta anual, de crecimiento semi erecto, puede
alcanzar 70 cm de altura. Las vainas pueden medir hasta 8 cm y cada una tiene de 10 a 15
semillas. Cada planta produce entre 30 y 40 vainas, que se van tomando de color café
cuando ya están listas para ser cosechadas. La floración de la Vigna radiata ocurre a los 50
o 60 días después de haber sido sembrada; sin embargo, en algunos sitios esta cantidad de
días a floración es menor, esto va a depender de los grados día acumulados (Myers, 2011).
La cantidad de semilla que se recomienda es de 7 kglha y con un espaciamiento entre
surcos de 75 cm. Con esta cantidad de semilla por hectárea y con esa distancia entre surcos
hay un buen control de malezas. Al igual que todas les leguminosas, este frijol logra fijar
muy bien el nitrógeno atmosférico por medio de su asociación simbiótica con bacterias del
género Rhizobium, para potenciar su capacidad fijadora de nitrógeno se han realizado
inoculaciones con la bacteria (Myers, 2011). Vigna radiata es una leguminosa que ha sido
utilizado en nuestro país como cobertura viva en papaya (Campos et al., datos sin publicar)
y en cultivos perennes; sin embargo, por su ciclo corto también ha sido bien utilizado en
zonas templadas durante la época de otoño e invierno para que aporten N previo al
establecimiento de maíz, soya o sorgo (Fageria et al., 2009).
La segunda especie que se utilizó es Mucuna pruriens. Es una leguminosa de tipo
rastrera, que también puede ser trepadora. Es una planta anual, pero tiene un crecimiento
más prolongado. Se caracteriza por tener semillas grandes y vainas con vellosidad. La
Mucuna pruriens es conocida como frijol terciopelo y la especie que presenta frijol blanco
es originaria de Filipinas. Esta planta puede llegar medir hasta 18 m y se caracteriza por
tener un crecimiento muy vigoroso, con alta producción de biomasa, produce de 1 O a 14
vainas y cada vaina contiene de 3 a 7 semillas. Esta leguminosa se desarrolla bien en zonas
con alta precipitación y también soporta la alta exposición a la radiación solar. Por tener un
crecimiento rápido, ha sido utilizada como cobertura viva, abono verde, como especie
forrajera y como planta medicinal (Brunner et al., 2011). De Mucuna pruriens no se tienen
registros de su función como cobertura en café, sin embargo, si ha sido utilizada en otros
cultivos como maíz, en donde ha logrado desplazar especies de poáceas, hasta en un 80 %
(Sancho y Cervantes, 1997). En plantaciones de palma esta especie ha tenido buenos
18
resultados como cobertura viva, en conjunto con la especie Pueraria phaseoloides, y logra
reducir especies de malezas como Imperata cylindrica (Ruiz et al.,2014)
El gandul o frijol de palo (Cajanus cajan) es también una leguminosa con un ciclo
perenne, este cultivo se utiliza tanto para la alimentación humana como animal, además ha
sido utilizada como especie forrajera (Navarro et al., 2014). Esta planta es originaria de la
India y se ha utilizado por miles de años como alimentación. La planta se caracteriza por
tener tallos altos y resistentes, que pueden llegar a medir hasta 5 m de altura. El gandul
tiene vainas que se toman cafés cuando están maduras y cada una de ellas trae de 2 a 9
semillas (Castillo et al., 2016). El desarrollo de esta especie puede darse en condiciones de
baja humedad, aunque durante sus primeros meses requiere de cierta cantidad de agua para
poder desarrollarse. Se logra establecer en suelos arcillosos, debido a su sistema radicular,
sin embargo, es favorecido por suelos profundos con una textura franca (Castillo et al.,
2016). El gandul (Cajanus cajan) presenta poca información acerca de su utilidad como
cultivo de cobertura. Las investigaciones en esta especie se enfocan más en el aporte
nutricional hacia el consumo humano y animal. El frijol de palo, tiene la capacidad de
mejorar la fertilidad en el suelo y también tiene propiedades alelopáticas, en donde se ha
notado que la hojarasca de esta especie tiene un efecto negativo sobre las gramíneas
(Castillo et al., 2016).
La cuarta especie de cobertura que incluyó el estudio es Pueraria phaseoloides,
aunque se conoce por su nombre común kudzú. Esta especie es perenne, herbácea,
trepadora y en los nudos se producen raíces que promueven su propagación cuando hay
humedad disponible en el suelo. El kudzú ha sido utilizado en la agricultura como cobertura
viva en diversos cultivos y representa una buena alternativa para mejorar la calidad física
de los suelos. Es una especie de leguminosa que se establece bien en condiciones húmedas
y con temperaturas diarias altas (Pozo et al., 2015). El kudzú ha sido utilizado como
cobertura en cultivos como palma aceitera y de coco, dejando muy buenos resultados en
cuanto a la cobertura del suelo y supresión de malezas, así como aporte nutricional y de
humedad en el suelo (Pozo et al., 2015). El kudzú tiene la capacidad de evitar el
crecimiento espontaneo de malezas, ya que genera una cobertura tan densa que puede
reducir las malezas hasta en un 95% (Pozo et al., 2015). Estos datos muestran que el uso de
19
esta cobertura tiene futuro en cultivos perennes; sin embargo, no se tiene datos que
muestren como es el patrón de crecimiento del kudzú en diferentes altitudes,
principalmente en zonas altas.
Antecedentes de coberturas vivas utilizadas
Las coberturas han sido utilizadas en cultivos perennes desde hace ya varios años,
sin embargo, con la revolución verde la práctica se dejó de lado, ya que los fertilizantes
empezaron a ganar más popularidad. Ante la necesidad de reducir los insumos y buscar
alternativas para el control de malezas, el uso de coberturas se popularizó nuevamente en
los años noventa en Costa Rica. Las coberturas han sido utilizadas en el país en cultivos
perennes, principalmente en palma, macadamia, cacao, pimienta, café y banano. Aunque
las coberturas han presentado buenos resultados para la conservación de suelos, control de
malezas y mejora de la calidad del suelo, no se han utilizado de manera intensiva (Sancho y
Cervantes, 1997).
La mayoría de plantas que son utilizadas como coberturas son leguminosas, aunque
hay una lista de especies de gramíneas que también se consideran como promisorias para
este fin. Si bien la lista de coberturas potenciales es grande, se ha realizado investigación
con pocas especies (Lathwell, 1990).
En café se han utilizado coberturas para controlar principalmente la erosión durante
los primeros meses de desarrollo del cultivo. Además, se han hecho investigaciones
relacionadas con la influencia que tiene el Desmodium sp. y el Arachis pintoi Krapov para
el control de malezas en zonas cafetaleras de Turrialba (Sancho y Cervantes, 1997).
También, se utilizaron otras especies como Drymaria cordata Willd., Crotalaria
spectabilis L., Crotalaria incana L. y Crotalaria juncea L, en plantaciones jóvenes de café
en la zona de Juan Viñas, Turrialba. De estas especies se recomendaron como coberturas
vivas en la zona el A. pintoi, D. cordata y C. juncea. (García et al 1997), las cuales
controlaron las malezas hasta un 20%. Sin embargo, estas especies tuvieron un efecto
negativo sobre el rendimiento de la producción al tercer año de ser establecidas.
Las cuatro coberturas evaluadas en este estudio (Vigna radiata, Cajanus cajan,
Mucuna pruriens y Pueraria phaseoloides), se incluyen dentro de la lista de leguminosas
20
promisorias (Sancho y Cervantes, 1997) para ser utilizadas como coberturas en cultivos
perennes y anuales.
Métodos de análisis de crecimiento y tasa de crecimiento relativo
El crecimiento es el aumento constante de tamaño de un organismo que va de la
mano de la morfogénesis y la diferenciación celular (Taiz y Zeiger, 2002). Está ligado en
las plantas a procesos como la fotosíntesis, respiración celular, elongación y diferenciación
celular, que adicional a esos procesos fisiológicos, el crecimiento depende factores externos
como la temperatura, agua, disponibilidad de nutrientes, luz, entre otros factores (Goudrian
y Van Laar, 1995). En el caso de las coberturas vivas para el control de malezas, es
necesario verificar un buen establecimiento de la o las especies a utilizar. Los métodos de
análisis de crecimiento son aproximaciones cuantitativas en donde se utilizan datos simples
que ayudan a describir e interpretar como crecen las plantas, ya sea en ambientes
protegidos o naturales (Barrera et al., 2010).
Los análisis de crecimiento más utilizados son: la tasa de crecimiento relativo,
índice de área foliar, la tasa de crecimiento del cultivo, tasa de asimilación neta, relación
del área foliar y duración del área foliar (Barrera et al., 2010). En este estudio se calculó la
tasa de crecimiento relativo. La tasa de crecimiento relativo (TCR o RGR, por sus siglas en
inglés) forma parte de los análisis de crecimiento clásicos, los cuales describen la curva de
crecimiento de las plantas. La tasa de crecimiento relativo es el incremento de biomasa por
unidad de biomasa y tiempo (Villar et al., 2008). Para las mediciones de tasa de crecimiento
relativo es importante tomar ciertas precauciones como, por ejemplo, tomar un número
grande de muestras para poder hacer el análisis posterior y que este lleve la menor cantidad
de error posible. La tasa de crecimiento relativo se resume en la siguiente formula:
LN(Peso seco 2)- LN(Peso seco 1) TCR =
Tiempo 2- Tiempo 1
El peso seco 1 corresponde a la medida de peso seco de la planta en el primer
momento de evaluación, el peso seco 2 es el peso seco de la planta en la segunda
evaluación. A ambos pesos secos se les hace el logaritmo natural y se restan y luego se
21
dividen entre la diferencia del tiempo de evaluación uno y el dos, de esta forma se obtiene
la tasa de crecimiento relativo.
Una planta con un crecimiento rápido como una planta herbácea puede producir una
gran cantidad de biomasa en un periodo muy corto de tiempo. Producir una mayor cantidad
de biomasa en menor tiempo tiene varias ventajas, como, por ejemplo, que las plantas son
capaces de competir por recursos, lo cual es indispensable para una planta que se quiera
utilizar como cobertura viva (Villar et al., 2008).
Biomasa y respiración microbiana
La cantidad de microorganismos en el suelo es delimitada por el contenido de
carbono orgánico que hay en él. La biomasa microbiana se va a ver directamente afectada
por la cantidad y la calidad de materia orgánica que se le agregue al suelo. Una gran entrada
de materia orgánica en el suelo resulta en una biomasa microbiana mayor (Tu et al., 2005).
En otras palabras, la biomasa microbiana es la encargada de la descomposición de materia
orgánica en el suelo (MOS), la transformación de nutrientes y estabilidad de la estructura
del suelo (Durango et al., 2014).
La respiración microbiana se define como el proceso de oxidación de las fuentes
orgánicas en el suelo a dióxido de carbono por los microorganismos que hay presentes y
que promueven crecimiento y mantenimiento microbiano (Durango et al., 2014).
Las coberturas vivas, al igual que los sistemas de rotación de cultivos, y
aplicaciones de enmiendas orgánicas son prácticas que favorecen el aumento de le biomasa
y la respiración microbiana (Nair y Ngouajio, 2012). Tanto la biomasa y respiración
microbiana son parámetros que se utilizan para ver la salud general del suelo y esta va a
depender de las propiedades de cada orden de suelo (Nair y Ngouajio, 2012).
22
Materiales y métodos
Sitio experimental
El estudio se realizó en dos fincas cafetaleras de Alajuela: finca Doka (10°06~2W~N
84°12~3W~O), ubicada a 1427 m.s.n.m en Sabanilla de Alajuela, y en finca La Ceiba
(10°02~13° N 84°12~34°0), en La Ceiba de Alajuela, ubicada a 1019 m.s.n.m. Ambas
fincas pertenecientes al grupo Beneficiadora Santa Eduviges S.A.
En las figuras 1 y 2 se muestra un resumen de las variables climáticas obtenidas
durante el año 2017 anteriores, por estaciones meteorológicas cercanas a los sitios
experimentales del estudio. La figura 1 muestra aumentos de precipitación entre setiembre
y octubre en la zona alta y media de Alajuela y periodos de menor lluvia durante los meses
de diciembre, enero, febrero y marzo en ambas zonas. En la figura 2 se muestra la
temperatura promedio mensual para dos zonas de Alajuela; en la zona alta se muestra una
menor temperatura promedio y en la zona media una temperatura mayor que ronda
promedios mensuales que van de los 22 a los 23 °C. En la zona alta la temperatura
promedio es de 18 a 19 oc.
Las figuras 3, 4 y 5 muestran un resumen de las variables de temperatura, radiación
total y precipitación respectivamente, en los dos sitios experimentales. Estas variables
ayudaron a describir el comportamiento del crecimiento de las leguminosas en ambos sitios
experimentales, las cuales se incluyen en la discusión.
Ambas fincas tienen condiciones edáficas similares: suelos de influencia volcánica,
en su mayoría Andisoles, con presencia también de ultisoles e inceptisoles en la parte
media-baja de Alajuela. Con una textura franco arenosa, en algunos casos arcillosa y con
una fertilidad media a alta. En el cuadro 1 se muestra los análisis de suelos que se
realizaron en los lotes donde se estableció la investigación. Ambos análisis fueron
realizados previo al establecimiento de la investigación.
23
-.. S S '-"
= •O ..... ~ ~ -..... ~ ..... ~ <:¡,~ ... ~
700
600
500
400
300
200
100
- Zona alta de Alajuela c=::J Zona media de Alajuela
1 1
Figura l. Precipitación promedio mensual durante el año 2017 de la parte media (1080
m.s.n.m) y zona alta (1495 m.s.n.m) de Alajuela. Fuente: Instituto del Café de Costa Rica,
2018.
24 ~------------------------------~
23 -.. u 22 e_, ~
... 21 ,S ~
~ 20 ~
~ 19 ~
18
------- Zona alta de Alajuela -o- Zona media de Alajuela
Figura 2. Temperatura promedio mensual durante el año 2017 en la zona media (1080
m.s.n.m) y zona alta (1495 m.s.n.m) de Alajuela. Fuente: Instituto del café del Costa Rica,
2018.
24
30 Do ka
-- Promedio dia1·ia La Ceiba
28 _.._ u 26 o ......., ~ 24 """ = ,.._
22 ~
""" <1.1 Q, 20 e <1.1 18 ~
16
14 Ago-17 Set-17 Oct-17 Nov-17 Dic-17 Ene-18 Ago-17 Set-17 Oct-17 Nov-17 Dic-17 Ene-18
Figura 3. Temperatura promedio en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m)
durante el período desde agosto del2017 hasta enero del2018.
250 Do ka La Ceiba
o M .... 200
~~~ "'Q _.._
<1.1 N e e o - 150 """ ~ Q,
= ~ •O .... 100 ....
""" t:.J ~ ~ .... .... "'Q "'Q
~ 50 ~
o Ago -17 Set-17 Oct-17 Nov-17 Dic-17 Ene-18Ago-1íSet-17 Oct-17Nov-17Dic-17 Ene-18
Figura 4. Radiación total diaria (W/m2) en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019
m.s.n.m) durante el período desde agosto del2017 hasta enero del2018.
25
Do ka La Ceiba 140
,-._
e 120 e '-'
= eo: 100 ~9 't:! ~ eo: eo:-...... = 80 ·a e ... = ~ 60 QJ ~ ,. eo: ~ eo: 40 ... ,.
eo: ... 20 't:!
o Ago-17Set-17 Oct-17 Nov-17 Dic-17 Ene-18 Set-17 Oct-17 Nov-17 Dic-17 Ene-18
Figura 5. Precipitación (mm) diaria acumulada en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019
m.s.n.m) durante el período desde agosto del2017 hasta enero del2018.
Cuadro l. Análisis químico de suelos de Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m).
pH cmol(+)IL % M giL Sitio experimental IUO Acidez Ca Mg K CICE SA p Zn Cu Fe Mn
5.5 0.5 4 1 0,2 5 10 3 1 10 5 Doka/ lote Alvarez 5.0 1.14 1.36 0.40 0.19 3.09 37 7 2.6 8 109 7 La Ceiba 4.7 2.70 0.95 0.28 0.36 4.29 63 17 3.4 69 196 9
Material vegetal
El experimento se realizó en plantaciones de café de renovación con la variedad
Obatá. Las plantas de café se sembraron del 15 al 26 de mayo del 2017, a una distancia
entre hileras de 3.5 m y 0.65 m entre plantas. La topografía de ambos sitios experimentales
era muy similar, ambos tenían una pendiente inferior al 4%. La semilla de vigna (Vigna
radiata) y mucuna (Mucuna pruriens) se obtuvo de la Estación Experimental Agrícola
Fabio Baudrit Moreno. El kudzú (Pueraria phaseoloides) se compró a una empresa
importadora de semillas y la semilla de gandul ( Cajanus cajan) fue aportada por
Beneficiadora Santa Eduviges S.A.
26
Preparación del terreno
Previo al establecimiento del ensayo se hizo un control de malezas utilizando el
rotocultor acoplado a la toma de fuerza del tractor. Este implemento pasó en las entre calles
del café y logró limpiar de manera efectiva el terreno, además, dejó el suelo en condiciones
óptimas para la siembra de las cuatro coberturas. Adicional a esta preparación del terreno,
se hizo una aplicación de paraquat (dosis 2 1/ha), para eliminar todas las malezas que habían
emergido 7 días posteriores a la preparación del terreno con el rotocultor.
Diseño experimental
Se trabajó con un total de 25 unidades experimentales en cada una de las fincas. Se
utilizó un diseño irrestricto al azar que constaba de cinco repeticiones de cada uno de los
cinco tratamientos. Cada unidad experimental constaba de cuatro hileras de café con 10
plantas por hilera, con una distancia entre plantas de 0,65 m y 3,5 m de distancia entre
calle, dando un total de 68 m2 de área total por unidad experimental. La siembra de las
coberturas se realizó en las tres entrecalles que tenía cada unidad experimental. Se trabajó
con un área total de 1706 m2 a 1019 m.s.n.m y 1706 m2 a 1400 m.s.n.m. Las evaluaciones
se hicieron en las tres entre calles de cada unidad experimental.
Tratamientos
Se trabajó con cinco tratamientos en total en cada uno de los dos sitios
experimentales. El primer tratamiento consistió en la siembra de Vigna radiata en el centro
de la entre calle. Se sembraron tres hileras de Vigna radiata, separadas 50 cm entre sí. El
segundo tratamiento fue la siembra de dos hileras de Pueraria phaseoloides en el centro de
la entre calle, las hileras con 50 cm de distancia. El tercer tratamiento consistió en sembrar
dos hileras de Cajanus cajan en las entre calles, a 80 cm entre hileras. El cuarto tratamiento
incluyó el establecimiento de dos hileras de Mucuna pruriens en la entre calle, con una
distancia de 80 cm entre hileras. El quinto tratamiento fue el testigo, en donde se dejaron
las unidades experimentales sin ninguna de las coberturas y con el manejo tradicional de la
finca, el cual incluía chapeas cada mes y aplicación de herbicidas (Glifosato y Paraquat) en
la rodaja y borde del café. Las plantas de Mucuna pruriens se sembraron a 40 cm entre
27
ellas, una semilla por punto de siembra. Las plantas de Pueraria phaseoloides se sembraron
a un centimetro de distancia entre plantas, por otro lado, el gandul ( Cajanus cajan) se
sembró a 15 cm de distancia entre plantas colocando dos semillas por punto de siembra.
Las plantas de Vigna radiata se sembraron a cinco cm entre plantas y se colocó una semilla
por punto de siembra.
Los tratamientos que involucraron coberturas, fueron sembrados manualmente en
los surcos que se habían hecho previamente. Previo a la siembra se hizo un tratamiento de
desinfección a las semillas con Benomyl (dosis: 125-250 g/100 kg de semilla). La semilla
de Pueraria phaseoloides fue sumergida en agua caliente durante 2 minutos, como proceso
de escarificación. Luego se secó la semilla al sol por 20 minutos para facilitar la siembra.
La semilla de Mucuna pruriens también fue escarificada, utilizando una lija, la cual le
ocasionó un daño leve a la cubierta de la semilla y permitió una rápida imbibición de esta
en el campo.
Variables evaluadas
l. Tasa de crecimiento relativo
Se determinó esta variable en cada una de las unidades experimentales de las
coberturas, se sacaron tres plantas por unidad experimental en cuatro momentos durante el
ciclo de vida de la cobertura. Conforme se extraían las plantas, estas se colocaban en bolsas
de papel y posteriormente se colocaron en la estufa por tres días a 72 °C. Luego, a esas 3
plantas se les determinó el peso seco de la parte aérea (tallo y hojas) y peso seco de la raíz.
Las evaluaciones de la tasa de crecimiento relativo se realizaron a los 30, 60, 90 y 120 días
después de la siembra (DDS).
La tasa de crecimiento relativo se calculó para periodos de 30 días para poder
evidenciar un cambio en el desarrollo de la cobertura y se siguió la metodología propuesta
por Rodríguez y Leihner (2006), quienes recomiendan seleccionar plantas lo más
homogéneas posibles, con el fin de reducir el sesgo.
Porcentaje de cobertura
El porcentaje de cobertura de las malezas y de la cobertura viva se midió con una
cuadricula de 1 m2, cada 15 días. Al inicio del estudio se definieron al azar 3 puntos de
28
evaluación, en los cuales se evaluó desde el inicio hasta el final del estudio el porcentaje de
cobertura de malezas y leguminosas. Al final del estudio se determinó la biomasa de
malezas y leguminosas en 0.25 m2· en cada unidad experimental.
Se hizo una evaluación de la cobertura de malezas previo a la siembra de las
coberturas y estas se clasificaron como malezas de hoja angosta o hoja ancha.
Altura de plantas de café
Las plantas de café fueron evaluadas para determinar si hay algún tipo de
competencia con las leguminosas utilizadas como coberturas vivas. A partir de los 45 días
después de la siembra y hasta el día 105 después de la siembra (DDS) se midió la altura de
la planta de café con una cinta métrica.
Biomasa y respiración microbiana
Después de 120 días de sembradas las coberturas, se recolectaron muestras de suelo
con un barreno en cuatro puntos de cada una de las unidades experimentales; luego se
homogenizaron y se obtuvo una única muestra por unidad experimental, en total se llevaron
4 muestras de cada tratamiento al laboratorio, a excepción de Pueraria phaseoloides, que
no fue considerada como relevante para este análisis, porque en ambos sitios
experimentales se comportó similar al tratamiento sin cobertura, esto significa que tanto el
tratamiento de kudzú no se logró establecer bien en ninguno de los dos sitios
experimentales y por lo tanto no se invirtió recursos en la evaluación de estos dos
parámetros. Una vez homogenizada la muestra, se identificó correctamente y se almacenó
en un lugar fresco ( 4 oc aproximadamente) para ser llevado al laboratorio de microbiología
agrícola en el Centro de Investigaciones Agronómicas (CIA).
Biomasa microbiana
La biomasa microbiana se determinó siguiendo la metodología de fumigación
extracción, implementada en el laboratorio de microbiología agrícola (Vanee et al., 1987).
Se pesaron 1 O g de muestra, que represente al control, en un Erlenmeyer de 250 ml. Luego
se adicionaron 50 ml de KzS04 (0,5 M), se agitó por 30 minutos, para posteriormente
filtrarlo con un papel Whatman 42. El extracto obtenido se guardó en una temperatura de
4°C. Además, se pesaron 10g de muestra, en un beaker de 40 ml, se le colocó cloroformo y
29
luego se incubó por 24 horas a una temperatura de 25°C. Se obtuvo un extracto al que se le
colocó una cantidad de 8 ml en tubos de digestión, luego se agregó 2 ml de KzCrz07 ,70 mg
de HgO y 15 ml de mezcla ácida HzS04 (98%) y H3P04 (88%). Las muestras fueron
digeridas a 15°C por media hora y luego se enfriaron. Las muestras fueron transferidas a un
Erlenmeyer de 250 ml, se les adicionó 80 ml de agua destilada, 3 gotas de fenontralina y se
valoró. Se transfirieron a un Erlenmeyer de 250 ml, se adicionó 80 ml de agua destilada, se
agregó 3 gotas de fenontralina y se valoró el exceso de KzCrz07 K2Cr207 con sal de Morh.
Después de este proceso se obtiene la cantidad de mg Clkg de suelo, una mayor cantidad en
este valor representa una mayor biomasa microbiana.
Respiración microbiana
Para la respiración microbiana se utiliza la metodología de Anderson (1982), la cual
es utilizada en el laboratorio de microbiología agrícola del CIA. Se pesaron 1 O g de suelo,
luego la muestra se colocó en una jarra utilizada para incubar en conjunto con un recipiente
que contenía 10 m1 de agua y otro con NaOH (1M) y luego se pusieron a incubar a 25 °C.
Después de cuatro días se determinó la cantidad de COz que va ser absorbido por el NaOH,
para eso se adicionaron 1 O ml de BaCl y luego se transfirió a un Erlenmeyer y se agregó 3
gotas de fenolftaleína. Por último, se tituló la solución con HCl (0,5M) y a los 4 días se
repitió el proceso y se determinó el COz que ha sido generado a los 8 días de estar en
incubación.
Análisis estadístico
Se realizó un análisis de varianza a las variables evaluadas con el software JMP
(SAS Institute). Se estimó el área bajo la curva de las variables altura de planta de café,
porcentaje de cobertura de leguminosas y porcentaje de cobertura de malezas. Luego se
realizó un análisis de varianza y si resultó significativo se realizó la prueba Tukey para
comparar medias.
La biomasa microbiana, respiración microbiana y la biomasa vegetal determinada
en 0,25 mz fueron analizadas utilizando el análisis de varianza y si este era significativo se
hizo una comparación de medias con la prueba Tukey.
30
La tasa de crecimiento relativo de cada uno de los tratamientos se analizó mediante
el cálculo del área bajo la curva de tres periodos de esta variable y con estos valores se hizo
un análisis de varianza y al encontrar significancia se le hizo una comparación de medias
con la prueba de Tukey en el programa JMP.
31
Resultados Porcentaje de cobertura de las leguminosas y de las malezas
El análisis de varianza de la interacción entre "sitio x leguminosas" del área bajo la
curva del porcentaje de cobertura de las leguminosas resultó significativa (p<0,0001), por
lo que se analizaron los datos de ambos sitios y de las leguminosas juntos. En La Ceiba,
tanto Vigna radiata como Mucuna pruriens cubrieron en un 100% el suelo y presentaron el
mayor valor de área bajo la curva (Cuadro 2).
En la zona alta de Alajuela ninguna de las cuatro especies de leguminosas utilizadas
alcanzó una cobertura del100 %, como sí sucedió en la parte media. Por otro lado, en La
Ceiba los tratamientos con Cajanus cajan y Pueraria phaseoloides fueron los que tuvieron
una menor cobertura; sin embargo, se puede evidenciar en la Figura 6 que ambas especies
iban en aumento lentamente. El gandul (Cajanus cajan) en la Ceiba, se muestra con una
cobertura inicial baja, pero después de los 60 días de siembra tiene un crecimiento más
rápido, logrando cubrir mejor el suelo.
En la parte alta de Alajuela, a 1427 msnm en finca Doka ninguna de las especies
logró cubrir el suelo en un 100%, lo cual es un resultado que indica que estas especies no se
favorecieron por las condiciones ambientales de la zona. En la zona alta de Alajuela la
leguminosa que logró alcanzar un mayor porcentaje de cobertura fue Vigna radiata (Figura
6). En el caso de Mucuna pruriens, esta no tuvo la buena cobertura y rápido crecimiento,
como sí se mostró en la Ceiba, además, se vio afectada por herbivoría y enfermedades. En
ambos sitios experimentales, el kudzú (Pueraria phaseoloides) tuvo la menor cobertura. En
Doka este tratamiento se comportó similar al testigo, ya que la cobertura fue muy baja
desde el inicio del ensayo hasta que finalizaron las evaluaciones.
Previo a la siembra de los materiales elegidos, se hizo una evaluación de la
cobertura de malezas presentes en las parcelas, y estas se clasificaron como malezas de hoja
angosta o hoja ancha. Se logró obtener un buen control de las siguientes malezas en los
tratamientos de Vigna radiata, Mucuna pruriens y Cajanus cajan en la Ceiba: Amaranthus
spinosus, Cynodon dactylon, Galinsoga sp. y Commelina diffusa. En Doka la diversidad de
malezas era mayor y predominaban Bidens pilosa, Ageratum conyzoides, Commelina
diffusa, Commelina erecta, Richardia scabra, Cynodon dactylon e Ixophorus unisetus; las
32
cuales no fueron controladas de manera efectiva por ninguna de las especies de coberturas
vivas propuestas.
lOO ,.-_
~ = .._. 80 rJ:i co: rJ:i
o 60 = ·a = 40 eJl ~ -~ 20
"'
o
La Ceiba
Do ka
o 15 30 45 60 75 90 105 120
Días después de la siembra (DDS)
Figura 6. Porcentaje de cobertura de las leguminosas Vigna radiata, Mucuna pruriens,
Cajanus cajan y Pueraria phaseoloides, durante 120 días después de la siembra en la finca
Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m).
33
Cuadro 2. Área bajo la curva del porcentaje de la cobertura de las leguminosas, para cada
uno de los tratamientos en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras
diferentes indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los
tratamientos utilizados (p < 0,0001).
Área bajo la curva del Tratamientos Nivel porcentaje de cobertura de
las leguminosas
Vigna radiata,Ceiba A 6675,0 Mucuna pruriens,Ceiba B 5934,5
Vigna radiata,Doka e 3364,5 Cajanus cajan,Ceiba CD 3053,5
Mucuna pruriens,Doka D 2597,5 Cajanus cajan,Doka E 1363,5
Pueraria phaseoloides,Ceiba E 859,0 Pueraria phaseoloides,Doka F 149,5
Valor de p < 0,0001
El porcentaje de cobertura de las malezas fue mayor en las unidades experimentales
donde no hubo cobertura viva (Figura 7) y tanto en el tratamiento de Pueraria phaseoloides
de la Ceiba (1019 m.s.n.m) como en el de Doka (1427 m.s.n.m) el porcentaje de cobertura
de las malezas fue elevado como muestra el área bajo la curva en el cuadro 3. Las malezas
lograron cubrir en un 100 % el suelo del tratamiento sin cobertura de la zona media y de la
zona alta de Alajuela. El gandul ( Cajanus cajan) tuvo un control de malezas intermedio y
no hubo diferencias significativas entre el tratamiento de gandul de la Ceiba y el
tratamiento de gandul en Doka (Cuadro 3). El tratamiento de gandul en La Ceiba (1019
m.s.n.m) ejerció un buen control de malezas durante las últimas evaluaciones como lo
muestra la figura 7, pero debido a que esto sucedió durante las últimas evaluaciones de la
investigación no se diferencia de la cobertura de malezas determinada en Doka.
El menor porcentaje de cobertura de las malezas se logró en los tratamientos con
Mucuna pruriens y Vigna radiata en la Ceiba y en Doka. Cuando terminó el ciclo de vida
de Vigna radiata las malezas empezaron a aumentar como se muestra en el panel superior
de la figura 7. Con la leguminosa Mucuna pruriens se obtuvo un mayor control de malezas
34
en la Ceiba, en donde se disminuyó el porcentaje de cobertura de la maleza casi hasta un
1%, mientras que debido a las condiciones de humedad en el suelo y ambiental, las malezas
se logran establecer mejor en la zona alta de Alajuela.
100
~ 60 ~ e':
8 40 e': -Q.t 20
"'
Q.t 80
"'
o
Jligna radiata lofuctma pruriens
~ Cajanus cajan Pueraria p!wseoloides
~ Sin cobertura
La Ceiba
Do ka
o 15 30 45 60 75 90 105 120
Días después de la siembra (DDS)
Figura 7. Porcentaje de cobertura de la maleza en los tratamientos de Vigna radiata,
Mucuna pruriens, Cajanus cajan, Pueraria phaseoloides y el testigo, evaluadas durante
120 días después de la siembra en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.).
35
Cuadro 3. Área bajo la curva del porcentaje de la cobertura de las malezas, para cada uno
de los tratamientos en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras diferentes
indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los
tratamientos utilizados (p < 0,0001).
Área bajo la curva del Tratamientos Nivel porcentaje de cobertura
de malezas
Sin cobertura,Ceiba A 8814,6 Sin cobertura,Doka B 6556,1
Pueraria phaseoloides,Ceiba B 7295,0 Pueraria phaseoloides,Doka B 6076,5
Cajanus cajan,Ceiba e 4417,0 Cajanus cajan,Doka CD 4027,5 Vigna radiata,Doka DE 2671,5 Vigna radiata,Ceiba E 2530,5
Mucuna pruriens,Doka E 2405,5
Mucuna pruriens,Ceiba E 1633,0
Valor de p < 0,0001
Altura de planta
La interacción entre leguminosas y sitio de siembra para la variable altura de planta
no fue significativa (p=0,3199). Sí se determinaron diferencias significativas en la altura de
las plantas de café según el sitio (Cuadro 4).
Esta variable se evaluó con el propósito de verificar si había algún tipo de
competencia entre las leguminosas y la planta de café, sin embargo, como se puede
observar en el cuadro 4, y en la figura 8, las plantas de café tuvieron una altura similar que
rondaba entre los 45 y 60 cm de altura en la Ceiba y en Doka. El crecimiento de la planta
de café en la Ceiba fue superior a la altura de las plantas de café en Doka, que por las
condicione ambientales crecían más lento que en la Ceiba.
Las plantas de café fueron levemente más altas en la Ceiba que en Doka. En la zona
media de Alajuela (1019 m.s.n.m) la mayor altura se logró determinar en las plantas de café
en el tratamiento de mucuna, las cuales fueron estadísticamente diferentes de la altura de
36
las plantas de café del tratamiento con gandul, vigna y sin cobertura. Las plantas de café en
los tratamientos sin cobertura, Vigna radiata, Pueraria phaseoloides y Cajanus cajan no
fueron significativamente diferentes en altura. En Doka solo se encontraron diferencias
significativas entre la altura de las plantas de café en los tratamientos de Mucuna pruriens,
Cajanus cajan y el tratamiento sin cobertura (Cuadro 4). El tamaño de las plantas de café
en Doka durante la primera evaluación difieren por poco hasta la última evaluación (Figura
8); hubo un crecimiento más lento que las plantas de café en la Ceiba, a pesar de ser de la
misma variedad y ser sembradas con dos semanas de diferencia.
37
60 ~--------------------------------. Vigna radiata Mucuna pruriens
55 Pueraria pllaseoloides ~ Sin cobertura ~ Cajanus cajan
50
45
40
La Ceiba
35 ~--~----~--~----~--~----~--~
50
45
40
35 40
Do ka
50 60 70 80 90 100 110
Días después de la siembra (DDS)
Figura 8. Altura de las plantas de café (Coffea arabica) en los tratamientos de Vigna
radiata, Mucuna pruriens, Cajanus cajan, Pueraria phaseoloides y el testigo, evaluadas
durante 120 días después de la siembra en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019
m.s.n.m.).
38
Cuadro 4. Área bajo la curva de la altura de las plantas de café (Coffea arabica) para cada
uno de los tratamientos en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras
diferentes indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los
tratamientos utilizados (p < 0,0001).
Tratamientos Área bajo la curva altura planta de café
Finca La Ceiba (1019 m.s.n.m) (p<0,0001) Mucuna pruriens 3076 A
Pueraria 2905 AB
phaseoloides Cajanus cajan 2889,5 B Vigna radiata 2874 B Sin cobertura 2809,5 B
Finca Doka (1427 m.s.n.m) (p=0,0016) Mucuna pruriens 2804,5 A
Vigna radiata 2772,5 AB Pueraria
2701 ABC phaseoloides Cajanus cajan 2665,5 BC Sin cobertura 2615,5 e
Biomasa seca de leguminosas y malezas en 0,25 m2
En la Ceiba, la producción de biomasa de las leguminosas mucuna y gandul superó
la producción de biomasa de la maleza. En el caso del kudzú, la biomasa de la maleza
superó la biomasa del tratamiento con esta leguminosa.
Las leguminosas en la zona alta de Alajuela, en Doka, no llegaron a producir
suficiente biomasa para sobrepasar a la biomasa producida por las malezas (Cuadro 5).
39
300
100
La Ceiba - Leguminosas c::::::::J Malezas
Tratamientos
Do ka
Figura 9. Peso seco (g) de las leguminosas y malezas en 0,25 m2, en los tratamientos de
Vigna radiata, Mucuna pruriens, Cajanus cajan, Pueraria phaseoloides y el testigo,
evaluado 120 días después de la siembra en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019
m.s.n.m.).
40
Cuadro 5. Biomasa seca (g) de leguminosas determinada en 0,25 m2 para cada uno de los
tratamientos en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras diferentes indican
diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los tratamientos
utilizados (p < 0,0001).
Tratamientos Nivel Biomasa seca de leguminosas (g)
Cajanus cajan,Ceiba A 330,6 Mucuna pruriens,Ceiba AB 284,0
Vigna radiata,Doka BC 149,4 Mucuna pruriens,Doka CD 126,8
Cajanus cajan,Doka CD 106,2 Vigna radiata,Ceiba CD 51,2
Pueraria phaseoloides, Ceiba CD 18,0 Pueraria phaseoloides,Doka D o
Valor de p < 0,0001
Cuadro 6. Biomasa seca (g) de malezas determinada en 0,25 m2 para cada uno de los
tratamientos en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras diferentes indican
diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los tratamientos
utilizados (p < 0,0001).
Biomasa seca de malezas Tratamientos
Finca La Ceiba (1019 m.s.n.m) (p=0,0006) Sin cobertura 108,8 A
Pueraria A
phaseoloides 102 Vigna radiata 98,8 AB Cajanus cajan 33,6 BC
Mucuna pruriens 11,8 e Finca Doka (1427 m.s.n.m) (p=0,1156)
Pueraria phaseoloides 232 A
Sin cobertura 232 A
Cajanus cajan 160,6 A
Mucuna pruriens 138,2 A
Vigna radiata 129 A
41
Tasa de crecimiento relativo
La tasa de crecimiento relativo se calculó en cuatro periodos desde que se
sembraron las 4 especies de leguminosas hasta 120 DDS. Las leguminosas sembradas en
Ceiba tuvieron una tasa de crecimiento relativo mayor que en Doka (Figura 10). En el caso
de Vigna radiata y Mucuna pruriens fueron las especies que en la Ceiba tuvieron una
mayor tasa de crecimiento relativo, según el área bajo la curva (Cuadro 7).
La temperatura media en la zona alta de Alajuela es baja, con promedios diario que rondan
los 18 y 23 oc, afectando el desarrollo de las especies que se establecieron. Pueraria
phaseoloides es una de las especies que menos creció después de sembrada en los dos sitios
experimentales, especialmente en Doka, en la parte alta de Alajuela. Las precipitaciones
abundantes en la zona alta de Alajuela también afectaron el desarrollo de las otras especies,
las cuales como refleja la figura 10, presentaron tasas de crecimiento relativo menores a las
de la parte media de Alajuela, en la Ceiba. Esto se puede relacionar directamente con una
temperatura promedio mayor que en Doka. Además, las precipitaciones fueron de menor
magnitud y se tenía una mayor radiación en la Ceiba que en Doka (Figuras 4 y 5). Es
importante destacar que la tormenta Nate, que ocurrió a inicios de octubre 2017, produjo un
efecto negativo sobre las plantas en la zona alta de Alajuela. Las plantas a consecuencia de
las altas precipitaciones en un periodo corto de tiempo detuvieron su crecimiento,
generando que la maleza circundante se aventajara sobre las leguminosas. El mes de
octubre la precipitación acumulada en Doka fue superior a la acumulada en la Ceiba
(Figura 5), afectando el desarrollo de las leguminosas.
42
,-, o ~ .... 1 = ~ QJ -~ ·~ "t:S e ·~ ~ C.J 1
QJ OJl ~ OJl C.J '-' QJ o
"t:S ~ ~ ·~ .... r'-l ~ ~ -~
QJ ~
0.8 .---------------r--------------,
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
La Ceiba Do ka
Vigna radiata Mucuna pruriens
~ Cajanus cajan Pueraria plzaseoloides
~,,..,~ ~,b~ ~J>J~ ~~~ ~;,~ f'J..~,b~ ,_~J>J~ "" ..... S~~ " ~ ~~; -;; ~ -;"
Periodo (DDS)
Figura 10. Tasa de crecimiento relativo (g/g día) de las leguminosas en los tratamientos de
Vigna radiata, Mucuna pruriens, Cajanus cajan, Pueraria phaseoloides y el testigo,
evaluado durante cuatro periodos en 120 días después de la siembra en Doka (1427
m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.).
43
Cuadro 7. Área bajo la curva de la tasa de crecimiento relativo (g/ g día) para cada uno de
los tratamientos en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras diferentes
indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los
tratamientos utilizados (p < 0,0001).
Area bajo la curva de Tratamientos Nivel la tasa de crecimiento
relativo Vigna radiata, Ceiba A 121,6731
Mucuna pruriens, Ceiba B 89,62246 Mucuna pruriens,Doka e 54,37253
Pueraria e 53,8028 phaseoloides,Doka Vigna radiata,Doka e 52,67699 Cajanus cajan, Ceiba CD 37,31351
Pueraria CD 29,19655
phaseoloides,Ceiba Cajanus cajan,Doka D 15,82873 Valor de p>0,0001
Biomasa y respiración microbiana
La biomasa microbiana fue determinada en ambos sitios experimentales y solo se
evaluó en tres leguminosas (Cajanus cajan, Mucuna pruriens y Vigna radiata) (Figura 11).
No se determinó la biomasa microbiana en el tratamiento con Pueraria phaseoloides en
ninguno de los sitios experimentales, ya que se determinó que este tratamiento estaba
comportándose similar al tratamiento sin cobertura, y por lo tanto no se incluyó. La
biomasa microbiana en la parte alta de Alajuela fue superior en comparación con la
biomasa microbiana en la parte media (Figura 11, p=0,0343). En ambos sitios, la biomasa
fue similar entre los tratamientos, con excepción de las parcelas sembradas con mucuna, en
donde la biomasa microbiana fue menor (CuadroS).
44
.La Ceiba
- 300 o -~ = rll
t)J) 200 .!é -u --=-t)J)
e _., lOO
~ = ~ .... ~ o o ;... (,) Do ka ...
300 e ~ rll ~
e o 200 ... ~
100
Figura 11. Biomasa microbiana (mg C/ kg de suelo) en los tratamientos de Vigna radiata,
Mucuna pruriens, Cajanus cajan y el testigo, evaluado 120 días después de la siembra en
Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.).
45
Cuadro 8. Biomasa microbiana (mg Clkg suelo) para cada uno de los tratamientos en Doka
(1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.). Letras diferentes indican diferencias
estadísticas significativas según la prueba de Tukey entre los tratamientos utilizados (p <
0,0001).
Biomasa microbiana (mg Tratamientos C/kg suelo)
Finca La Ceiba (1019 m.s.n.m) (p=0,0275) Testigo 175,25 A
Vigna radiata 174 A Cajanus cajan 143,25 AB
Mucuna pruriens 132 B
Finca Doka (1427 m.s.n.m) (p=0,0343) Vigna radiata 313 A
Testigo 272,5 AB Cajanus cajan 238,5 AB
Mucuna pruriens 227,25 B
Tasa de respiración microbiana
Tanto la interacción "sitio x leguminosa" como el factor "leguminosa" resultaron no
significativos en el ANOV A. Sí se determinaron diferencias significativas en el factor sitio
(p<0,0001).
La respiración microbiana fue determinada en 4 de los 5 tratamientos, por las
mismas razones explicadas en la variable de biomasa microbiana. En la parte media de
Alajuela, los datos de respiración microbiana son muy similares entre sí, al igual que los
valores obtenidos de respiración microbiana en la zona alta (Figura 12). Los valores de
respiración microbiana fueron significativamente distintos entre sitios experimentales
(p<0,0001). Se determinó una mayor respiración microbiana en el sito de la parte alta
(0,094 mg C-CO:zlkg suelo) en comparación con la parte baja (0,067 mg C-CO:zlkg suelo).
46
0.12
La Ceiba
0.10
0.08
T T T T - 0.06
~ , .. "' QJ) 0.04
=-•O N ·e o 0.02 ~ u ... 1 ·a u "' QJ) 0.00 ~ ... e ~ .._.
"' ~ 0.10
-r
T Do ka
~ = "' ~ T
~ ·-~..e 0.08 o T ... ~ ... e 0.06
0.04
0.02
0.00 rttriettS s cajalt rc:tdiatíl
~ ttctllta p cajatttt VigttCl
Tratamientos
Figura 12. Respiración microbiana (mg C-CO:zfkg suelo) en los tratamientos de Vigna
radiata, Mucuna pruriens, Cajanus cajan, y el testigo, evaluado 120 días después de la
siembra en Doka (1427 m.s.n.m.) y La Ceiba (1019 m.s.n.m.).
47
Discusión
Vigna radiata fue la especie que alcanzó un mayor porcentaje de cobertura en la
Ceiba porque es una especie que se logra adaptar bien a múltiples condiciones de clima,
desde zonas secas y hasta zonas lluviosas (Myers, 2011). Estas condiciones se cumplen
bien en La Ceiba, que al estar en la parte media de Alajuela (1019 m.s.n.m) presenta
condiciones climáticas más cálidas, con mayor radiación y por la tanto una mayor
temperatura. Es importante aclarar el descenso en el porcentaje de cobertura de la especie
Vigna radiata en la Ceiba, ya que esta leguminosa cubrió el suelo de manera efectiva,
llegando a una cobertura máxima (100%) y después, al terminar su ciclo, disminuyó
rápidamente su cobertura. Por el otro lado, en Doka (1427 m.s.n.m) las condiciones de alta
precipitación y bajas temperaturas desfavorecen el desarrollo de esta leguminosa, y se
observó que en momentos de alta precipitación la planta detenía su crecimiento. Por otro
lado, Mucuna pruriens cubrió totalmente el suelo en la Ceiba, debido a que esta planta tiene
una buena adaptación en zonas templadas (Hartkamp et al., 2002), y por eso se creyó que
era una buena opción para ser utilizada como cobertura viva en la zona alta de Alajuela, sin
embargo, su crecimiento al igual que el de la Vigna, se vio afectado por la alta
precipitación, herbivoría causada por insectos de la familia Chrysomelidae, del género
Diabrotica sp. y enfermedades, como Pseudocercospora griseola. Las condiciones en la
Ceiba fueron adecuadas para el establecimiento de la Vigna, sin embargo, esta especie tiene
un ciclo corto de hasta 60 días, por lo que se debe de considerar la resiembra varias veces a
través del ciclo del cultivo del café lo cual podría dificultar las labores por la inversión de
recursos como tiempo y dinero (Myers, 2011).
Consecuentemente, el menor porcentaje de cobertura de las malezas se logró en los
tratamientos con Mucuna pruriens y Vigna radiata en la Ceiba y en Doka. En la Ceiba
Vigna radiata tuvo un buen control de las malezas, el cual redujo el porcentaje de cobertura
de malezas inicial debido a su rápido crecimiento y alta densidad de siembra (Myers, 2011),
sin embargo, cuando terminó su ciclo las malezas empezaron su aumento como se muestra
en el panel superior de la figura 7. Con la leguminosa Mucuna pruriens se obtuvo un mayor
control de malezas, en donde se disminuyó el porcentaje de cobertura de la maleza casi
hasta un 1%, lo que indica que es la que mejor logró competir con las malezas en la Ceiba y
48
generó suficiente sombra para evitar la emergencia de las malezas de la zona (Caamal et al.,
2001) por más tiempo. Mucuna pruriens además de tener un rápido crecimiento y ser buena
competidora por recursos, ha sido estudiada por sus efectos alelopáticos sobre algunas
malezas, como, Amaranthus spinosus, Echinocloa sp. y otras especies de gramíneas
(Caamal et al., 2001). A esta leguminosa se le clasifica como una buena controladora de
malezas, ya que llegó a disminuir las malezas hasta un 95 % (Caamal et al., 2001) y en este
estudio logró reducir las malezas hasta un 99%, siendo incluso mejor que un herbicida, por
todas las ventajas que puede traer una cobertura al agro ecosistema. En otras
investigaciones se ha controlado gramíneas utilizando mucuna y ha tenido mejores
resultados de control que el glifosato, ya que ha logrado suprimir las malezas entre un 90%
hasta un 100% entre las semanas 14 a 16 después de haber sido sembrado (Udensi et al.,
1999).
Tanto el gandul (Cajanus cajan) como el kudzú (Pueraria phaseoloides) fueron los
de menor cobertura en ambos sitios experimentales. Ambas especies son perennes, lo que
podría explicar una cobertura del suelo más lenta. Sin embargo, el kudzú ha dado muy
buenos resultados como cobertura viva de adecuado establecimiento en otros cultivos como
palma aceitera (Sancho y Cervantes, 1997) y papaya (Campos et al., datos aun sin
publicar). El kudzú se ha desarrollado desde zonas bajas hasta zonas medias y altas (Tian et
al., 2001), pero como se muestra en la Figura 6, el kudzú en Doka y en la Ceiba no obtuvo
más de 1 % de cobertura en la Ceiba y menos de 1 O % en la Ceiba. A pesar de que se ha
visto que Pueraria phaseoloides puede adaptarse bien a suelos ácidos, de baja fertilidad y
periodos de sequía cortos (Tian et al., 2001), esta leguminosa no logró competir de manera
efectiva con las malezas de los sitios experimentales y por lo tanto el porcentaje de
cobertura de esta especie fue bajo. El alto porcentaje de malezas en los tratamientos de
kudzú se debió a que este no logró establecerse bien, principalmente a las condiciones
climáticas de ambas zonas, ya que esta leguminosa es más adaptable a regiones bajas y
húmedas, a pesar de que se ha encontrado en zonas tropicales medias y altas (Tian et al.,
2001)
El gandul (Cajanus cajan), tuvo un porcentaje de cobertura inicial bajo, pero
después logró establecerse bien y generar una buena cobertura en la Ceiba, por lo que se
49
debe de investigar más acerca de esta leguminosa como cobertura viva promisoria. En
varias regiones tropicales asiáticas, se utiliza la cáscara de las vainas, las hojas y tallos
como forraje y como cobertura muerta (Sachan et al., 2014). Por esta misma razón se debe
de considerar como una posible cobertura o bien mantenerla podada hasta cierta altura para
que no ejerza competencia sobre el café y los restos de la poda colocarlos en las entrecalles
para evitar la emergencia de las malezas. El gandul ( Cajanus cajan) tuvo un control de
malezas intermedio en la Ceiba, y al final de las evaluaciones esta leguminosa estaba
ejerciendo suficiente sombra y materia en descomposición, principalmente hojas, que
cubrían el suelo y evitaban la emergencia de malezas. Se sospecha que la gran cantidad de
hojas que desprendió pudieron tener un efecto alelopático que afectó el crecimiento de las
malezas, lo cual se ha reportado para el género Cyperus y algunas malezas poaceas (Osorio,
2009) y hoja ancha (Hepperly y Díaz, 1983). Esta hipótesis, sin embargo, debe ser evaluada
adecuadamente en laboratorio y campo.
El crecimiento de las plantas de café, por otro lado, no fue afectado negativamente
por ninguna de las especies evaluadas, durante el periodo de evaluación. Se observó un
crecimiento más lento del café en la zona alta con respecto a la zona baja de Alajuela. Es
importante mencionar que este parámetro debe estudiarse por más tiempo para determinar
si hay un efecto negativo o positivo sobre el desarrollo de la planta de café, además como
se ha encontrado alelopatías en algunas de las coberturas vivas utilizadas como el Cajanus
cajan (Hepperly y Díaz, 1983) y Mucuna pruriens (Caamal et al., 2001), el crecimiento de
la planta de café también se podría ver afectada a largo plazo. En varias investigaciones se
ha visto como las malezas tienen un efecto negativo sobre el desarrollo y el rendimiento del
café, principalmente aquellas malezas que son altas y generan sombra en las bandolas
bajeras (Bradshaw y Lanini, 1995) y de igual forma algunas coberturas podrían tener este
efecto sobre el crecimiento y rendimiento de la planta. Es necesario, por tanto, hacer
estimación de cosecha de las plantas con y sin coberturas vivas, además de evaluar
diferentes distancias y densidades de siembra de las coberturas utilizadas en esta
investigación, para verificar si existe una correlación entre densidades de siembra sobre el
desarrollo del cultivo principal.
so
El uso se coberturas vivas y mantillo es uno de los métodos alternativos para el
control de malezas que más se recomienda en un manejo integrado de malezas (Campiglia
et al., 2010). Para que haya un buen control de malezas se espera que la cobertura viva
produzca la suficiente biomasa para que esta pueda generar sombra y cubra el suelo de
manera uniforme, sin intervenir sobre el desarrollo del cultivo principal (Abdin et al.,
2000). Esto no sucedió en el caso de las coberturas en Doka, donde tres de las cuatro
especies utilizadas produjeron una biomasa baja (Figura 9). En la zona alta de Alajuela se
determinó una mayor biomasa seca de malezas en las parcelas testigo en comparación con
la parte media de Alajuela. Esta mayor cantidad de malezas en la zona alta se debió a
mayor humedad ambiental, más precipitaciones, un suelo que se mantuvo húmedo por más
tiempo, y la presencia de especies de malezas de crecimiento más agresivo, tales como
Bidens pilosa y Sonchus sp. (Figuras 1).
En la parte media de Alajuela, por su parte, Cajanus cajan y Mucuna pruriens
acumularon la mayor cantidad de biomasa seca, y consecuentemente la biomasa de las
malezas en estas parcelas fue la menor (Figura 9). El gandul y la mucuna fueron las dos
especies que mejor aprovecharon los recursos del sitio, además, que desde el inicio de la
investigación tuvieron una rápida germinación y buena cobertura del suelo (Campiglia et
al., 2010). Como se mencionó anteriormente, las posibles características alelopáticas que
presentan ambas especies (Caamal et al., 2001; Udensi et al., 1999) pudieron interferir en el
desarrollo de las malezas
En la parte media de Alajuela (1019 m.s.n.m) todas las especies obtuvieron valores
positivos de tasa de crecimiento relativo (TCR) y superiores a los valores de la zona alta de
Alajuela (1427 m.s.n.m), esto quiero decir que estuvieron bajo condiciones ambientales
favorables que incidieron de manera positiva en el crecimiento de las especies, y como se
mencionó anteriormente esto se vio reflejado también en el porcentaje de cobertura de las
leguminosas y en la biomasa seca acumulada al final del ensayo (Figuras 6 y 9). En Doka
además de la tormenta Nate que causó altas precipitaciones (Figura 5) en el mes de octubre
2017, la baja temperatura (Figura 3) y baja radiación total (Figura 4) también influyeron
sobre el pobre crecimiento de las leguminosas en la zona alta de Alajuela
51
El gandul y el kudzú son especies perennes que tienen una tasa de crecimiento
relativo menor por cuestiones propias de ambas especies, en donde se dice que una planta
perenne tiene una tasa de crecimiento relativo promedio de 0,01 a 0,13 g /g día, mientras
que una planta herbácea que sea anual, tiene una tasa de crecimiento relativo de O, 1 a 0,4
g!g día (Villar et al., 2008). El kudzú en algunos momentos mostró tasas de crecimiento
relativo negativas porque su desarrollo fue muy lento en comparación con las otras
especies, las cuales mostraron valores promedio entre un periodo y otro de 0,4 g!g día.
Estas diferencias entre tasas de crecimiento relativo se deben a varios factores, que son la
razón de área foliar (LAR, en inglés) y la tasa de asimilación neta (NAR, en inglés) (Villar
et al., 2008).
Los valores de tasa de crecimiento relativos superiores indican que las plantas son
capaces de producir biomasa más rápido y que puede llegar a tener un mayor tamaño en un
periodo más corto de tiempo (Villar et al., 2008); lo cual es indispensable si se piensa en el
establecimiento de especies para ser utilizadas como coberturas vivas. Debido a esto, no se
recomienda el uso de Pueraria phaseoloides en cafetales de altura y zona media, debido a
su crecimiento lento y baja producción de biomasa. Cuando se van a establecer coberturas
vivas se espera que éstas sean de un crecimiento rápido, que permita una cobertura mayor
con la biomasa producida para que esta cubra el suelo de manera eficiente y evite la
emergencia de malezas en las entre calles del cultivo principal.
El uso de coberturas vivas promueve un ambiente benéfico para el establecimiento
de poblaciones activas de microorganismos en el suelo (Nair et al., 2012), en donde al ser
incorporadas las plantas estas generan alimento y refugio. La biomasa microbiana es la
encargada de la descomposición de materia orgánica en el suelo (MOS), la transformación
de nutrientes y estabilidad de la estructura del suelo (Durango et al., 2014), y, por lo tanto,
se debe de estar en una constante incorporación de materia orgánica al suelo para que los
microorganismos que hay en él se puedan alimentar y tener un lugar donde mantenerse. Las
parcelas de Vigna radiata y el tratamiento sin cobertura en la Ceiba, fueron los que más
biomasa microbiana registraron, y esto es probable que se deba a que en ambos
tratamientos había una incorporación constante y más rápida de materia orgánica. Vigna
radiata había terminado su ciclo cuando se tomaron las muestras de biomasa y respiración
52
microbiana, por lo que tenía mayor cantidad de biomasa de la planta que ya se había
incorporado al suelo y en el caso del tratamiento sin cobertura este era manejado con
chapeas constantes cada vez que la maleza crecía, tratando de utilizar herbicidas solo
cuando fuera necesario en la gotera de la planta de café.
En la zona alta de Alajuela ocurrió algo similar, en donde fue el testigo o
tratamiento sin cobertura el que generó una mayor biomasa microbiana en conjunto con la
Vigna radiata. En el caso de Doka la entrada de materia orgánica al suelo era constante al
igual que sucedía en la Ceiba, debido a la chapeas.
Es importante considerar que los órdenes de suelos tienen características propias
que hacen que tengan más o menos porcentaje de materia orgánica en el suelo y eso se
relaciona directamente con la biomasa microbiana presente (Paolini, 2017). Los suelos de la
zona alta de alta de Alajuela suelen ser suelos andisoles, más arcillosos que los suelos de la
parte media de Alajuela. Los suelos en la parte alta de Alajuela tienen mayor biomasa
microbiana debido al alto contenido de materia orgánica, sin embargo, estos suelos tienen
alofanas que pueden provocar que la biomasa microbiana no esté disponible (Zagal y
Cordova, 2005), por lo tanto, un nivel alto de biomasa no indica un nivel alto de actividad
microbiana que, si bien también tiene influencia volcánica, presentaban un menor
contenido de arcillas y más características de un suelo ultisol o inceptisol. Estos factores
influyen sobre el porcentaje de materia orgánica presente en el suelo, y donde de manera
inherente al orden de suelo de la zona alta de Alajuela se encuentra mayor actividad
microbiana, que se ve reflejada en la mayor biomasa microbiana (Figura 11 ).
La tasa de respiración microbiana, asimismo, forma parte de la fase final del ciclo
que regresa el COz a la atmosfera y por lo tanto es uno de los parámetros indicadores más
relevantes de la actividad microbiana (Paolini, 2017). En otras investigaciones en donde se
ha determinado la respiración microbiana en plantaciones de café con manejo convencional
en condiciones ambientales y edáficas similares a esta investigación, se han obtenido
valores superiores de respiración microbiana, superando valores de 51 mg C-COz lkg día,
valor que fue determinado utilizando la metodología de Anderson (Paolini, 2017). Esto
quiere decir que los valores que se muestran en la figura 12 son bajos, ya que rondan
valores entre 0,07 y O, 11 mg C-C02/kg día. Consecuentemente, es necesario dejar por un
53
tiempo mayor las coberturas vivas y ver su efecto sobre la respiración y biomasa
microbiana más a largo plazo para determinar si efectivamente generan un efecto sobre
estos parámetros y el desarrollo del cultivo, como ha sucedido en otras investigaciones en
donde se ha trabajado con leguminosas como coberturas vivas.
Conclusiones • Los mayores porcentajes de cobertura de las leguminosas se obtuvieron en los
tratamientos de Vigna radiata y Mucuna pruriens, tanto en la parte media de
Alajuela, como en la parte alta.
• El gandul en la parte media de Alajuela también generó un buen control de malezas,
no superior a la vigna y a la mucuna, pero logró establecerse bien después de un
crecimiento lento inicial.
• No se encontró ninguna especie que se pudiera establecer de buena forma y dar un
buen porcentaje de cobertura que controlara las malezas en la parte alta de Alajuela.
• El porcentaje de malezas en la parte media de Alajuela fue bien controlado por dos
especies en especial: Vigna radiata y Mucuna pruriens.
• Mucuna fue la especie que logró competir de manera más efectiva contra las
malezas en la parte media de Alajuela.
• Mucuna pruriens en la Ceiba logró controlar especies de malezas como; Cynodon
dactylon, Amaranthus spinosus, Commelina diffusa, Galinsoga sp., y Cyperus sp.
• Las leguminosas, en donde se obtuvo un mayor porcentaje de cobertura, cercano al
100% tenían una mayor biomasa seca y aquellas que tenían un porcentaje de
cobertura menor tenía una mayor biomasa seca de malezas.
• Las mayores tasas de crecimiento relativo fueron obtenidas por las especies Mucuna
pruries y Vigna radiata en ambos sitios experimentales.
• Los valores de biomasa microbiana fueron superiores en la zona alta de Alajuela,
por el tipo de suelo que se encuentra en la región, además se determinó una mayor
biomasa microbiana en el tratamiento sin cobertura, por las chapeas que permitían
una entrada constante de materia orgánica.
• Los valores de respiración microbiana fueron superiores en la zona de Sabanilla de
Alajuela, esto se debe a que hubo condiciones ambientales favorables, como una
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mayor humedad en el suelo que favoreció la actividad microbiana, en comparación
con los valores obtenidos en la zona media de Alajuela.
Recomendaciones
• Se debe de hacer una selección de especies ya sean leguminosas u otras que puedan
adaptarse mejor a la zona alta de Alajuela.
• De las tres especies que dieron mejores resultados en la parte media de Alajuela se
recomienda hacer más investigación con respecto a la densidad de siembra de cada
una de las especies, evaluar los costos del establecimiento y de mantenimiento de
las coberturas.
• Por el ciclo de vida de la Vigna radiata se recomienda el uso de una poda antes de
su floración o a inicios de esta para alargar su ciclo y que su porcentaje de cobertura
se extienda y pueda controlar malezas por más tiempo.
• La altura de planta es un parámetro que debe de evaluarse más a largo plazo para
ver si hay o no un efecto negativo sobre el café. También se pueden considerar
parámetros de la producción, grosor de tallo, entre otros.
• Se recomienda utilizar parámetros para determinar el área foliar por área de cada
una de las leguminosas y relacionarlo con la tasa de crecimiento relativo de cada
una de las especies utilizadas.
• Se recomienda evaluar la biomasa y respiración microbiana cuando las coberturas
vivas tengan un mayor tiempo de haber sido establecidas.
• La biomasa y respiración microbiana pueden ser acompañadas de otras mediciones
como la diversidad de microorganismos en el suelo.
• Las coberturas nativas se deben de considerar como posibles especies de estudio
para promover su establecimiento para el control de malezas con coberturas de la
zona.
• Se debe trabajar con especies que se puedan adaptar mejor a condiciones de altura
como por ejemplo pastos de altura y otras leguminosas como, Trifolium repens.
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