El experimento se estableció el municipio de Totoró, Cauca, ubicado en: 2° 30’ 41’’N 76° 24’ 11’’O a 2.442 msnm, con un fotoperiodo de 12 h, temperatura y precipitación promedio anual de 18.6 °C y 1 755 mm, respectivamente. El material de propagación se colectó de un cultivo comercial sembrado con la especie Uña de Águila (F. macrophylla) y para la colecta de bulbilos se identificó una planta madre sana y vigorosa que estuviera en fase de floración. Una vez colectados se descartaron aquellos con daños físicos, los restantes se clasificaron por tamaño eligiendo los que tenían una longitud aproximada de 7 cm y se desinfectaron mediante inmersión en hipoclorito de sodio a 1 % durante cinco minutos. Posteriormente se almacenaron en un lugar ventilado, seco y a la sombra durante un periodo de endurecimiento de tres meses. Para la colecta de hijuelos se seleccionaron plantas en fase vegetativa, sanas y con formación de hijuelos en su tallo. Se eligieron aquellos con una edad aproximada de dos meses y un tamaño entre 20 a 30 cm, se desinfectaron igual que los bulbilos y se almacenaron durante 15 días. Al momento de la siembra ambos tipos de propágulos se desinfectaron mediante inmersión en Difeconazol (1.5 ml/l de agua) e Imidacloprid (1.5 ml/l de agua) durante tres minutos para prevenir problemas fitosanitarios. Finalmente, los propágulos se sembraron en bolsas plásticas calibre 3 de 20 cm de altura y 15 cm de diámetro con suelo de la zona correspondiente al orden taxonómico Andisol (Martínez et al., 2013).

Los resultados del análisis químico del suelo se consignaron en el cuadro 1. La interpretación de los resultados se realizó con base en el manual de Fertilización en diversos cultivos del ICA: Quinta aproximación de Rojas et al. (1992). Al sustrato se le aplicó cal dolomita (CaCO₃ + MgCO₃) en una dosis correspondiente a 2 t/ha, que permitió neutralizar el aluminio intercambiable y mejorar la disponibilidad de calcio y magnesio hasta niveles altos para evitar que estos elementos fueran factores limitantes en el estudio.

Cuadro 1
Resultado del análisis físico-químico de suelos

MO, CE, CIC, Al+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ y P son: materia orgánica, conductividad eléctrica, capacidad de intercambio catiónico, aluminio intercambiable, calcio intercambiable, magnesio intercambiable, sodio intercambiable, potasio intercambiable y fósforo aprovechable, respectivamente.

El experimento se estableció bajo un diseño de parcelas divididas y distribuido completamente al azar. Las parcelas grandes correspondieron a los ambientes lumínicos de: 50, 75 y 100 % de iluminación relativa (IR). Para generar los tratamientos de 50 y 75 % de IR se utilizaron mallas-sombra con los respectivos porcentajes de paso de luz solar y en el tratamiento 100 % de IR se dejó a radiación solar directa. Las subparcelas correspondieron a los métodos de fraccionamiento de 21 g de fertilizante compuesto (25-15-5) cuya mezcla se realizó de acuerdo con el análisis de suelos. La fertilización constante (cte) consistió en la aplicación mensual de 3 g del fertilizante durante siete meses. La fertilización exponencial (exp) involucró la aplicación mensual de fertilizante durante el mismo periodo, en dosis cada vez mayores (crecientes) en función de una curva exponencial, que representa el crecimiento de plantas en sus primeras etapas a través de la ecuación Y=e^0,245X, donde Y= biomasa de la planta (g) y X= tiempo (meses)(Di Benedetto y Tognetti, 2016). Las dosis mensuales correspondieron a la aplicación de 1.3, 1.6, 2.1, 2.7, 3.4, 4.3 y 5.6 g. El estudio incluyó un control donde no se aplicaron fertilizantes. Como fuentes de nutrientes se emplearon: Urea (46 % N), DAP (18 % N y 46 % P₂O₅) y KCl (60 % K₂0). Cada factor contó con tres niveles para un total de nueve tratamientos (50 % control, 75 % control, 100 % control, 50 % exp, 75 % exp, 100 % exp, 50 % cte, 75 % cte, 100 % cte,) con seis repeticiones para un total de 54 unidades experimentales (plantas) para cada tipo de semilla.

Las plantas se evaluaron al final del experimento; es decir, a los ocho meses después de la siembra a través de las siguientes variables: altura de la planta (AP) (cm), diámetro del tallo (DT) medido en la base de la planta (cm), número de raíces (NR), longitud de raíces (LR) (cm), número de hojas (NH), área foliar (AF) (cm²), biomasa de raíces (BR) (g), biomasa de tallo (BT) (g), biomasa de hojas (BH) (g) y biomasa total (BTOT) (g).

Cada tipo de propágulo fue evaluado por separado. Las variables fueron procesadas estadísticamente con un análisis multivariado de componentes principales (ACP). La variable BTOT se analizó usando un ANAVA bifactorial y las diferencias de medias se analizaron mediante la prueba LSD de Fisher con un nivel de significancia de 5 %. Los análisis se realizaron usando el software STATGRAPHICS Centurion versión XVI®.

Según el ACP para los bulbilos, los componentes 1 y 2 representan 84.8 % de la variabilidad total del experimento (figura 1) y el análisis multivariado permitió agrupar conjuntos de tratamientos por similitud. Todas las variables de crecimiento, excepto BT, estuvieron vinculadas con algún tratamiento. El primer grupo estuvo conformado por los tratamientos 100 % cte y 100 % exp, y ambos estuvieron relacionados con las variables BR, NR, BTOT, DT y BH. La cercanía de estos tratamientos con la variable BTOT estaría indicando que fueron las condiciones que más favorecieron la acumulación de biomasa. El segundo grupo lo conformaron los tratamientos 75 % cte, 75 % exp y 50 % exp, los cuales estuvieron asociados a las variables NH, AF, AP y LR. Y el tercer grupo estuvo representado por los tratamientos de los tres ambientes lumínicos sin aplicación de fertilizantes (50 % control, 75 % control y 100 % control) y el tratamiento 50 % cte.

Figura 1
Resultado del análisis de componentes principales (ACP) usado para agrupar por similitudes en las variables (puntos grises) los nueve tratamientos de luz x fertilización (puntos negros) a los que fueron sometidos los bulbilos

La interacción luz x fertilización presentó diferencias estadísticamente significativas para BTOT en plantas generadas a partir de bulbilos p= 0.0012 (figura 2). También se destaca que ambos tipos de fertilización en los tres ambientes lumínicos favorecieron significativamente el crecimiento de las plantas respecto aquellas sin fertilizar; pero, en general, los valores más altos de BTOT se obtuvieron con fertilización exponencial y constante en el régimen lumínico de 100 % IR con valores de 42.9 y 37.2 g que correspondieron a incrementos de 118 y 79 %, respectivamente, frente al control.

Figura 2
Biomasa total (BTOT) de plantas provenientes de bulbilos

Las barras representan el error estándar, las letras mayúsculas indican diferencias significativas en la interacción luz x fertilización y las letras minúsculas diferencias significativas de métodos de fertilización dentro del ambiente lumínico, p<0.05.

De acuerdo con el ACP para los hijuelos, los componentes 1 y 2 representan 86.8 % de la variabilidad total del experimento (figura 3). El análisis multivariado para hijuelos también permitió agrupar conjuntos de tratamientos por similitud. El primer grupo estuvo conformado por los tratamientos de los tres ambientes lumínicos bajo la fertilización exponencial (100 % exp, 75 % exp y 50 % exp) y 100 % cte. Todas las variables de crecimiento estuvieron relacionadas a estos tratamientos excepto BT y LR.

El segundo grupo lo conformó los tratamientos 50 % cte 75 % cte y el tercer grupo estuvo representado por los tratamientos de los tres ambientes lumínicos sin aplicación de fertilizantes (50 % control, 75 % control y 100 % control). El conjunto de estos tres últimos tratamientos fue el que menos estuvo relacionado con las diferentes variables de crecimiento evaluadas debido a su lejanía con ellas, lo cual estaría revelando que, bajo estas condiciones de luz y fertilidad, las plantas exhibieron el menor crecimiento y presentaron valores de: 28.8; 16.1 y 24.5 g respectivamente (figura 4).

En los hijuelos, la interacción luz x fertilización también presentó diferencias significativas para biomasa total, p= 0.0061 (figura 4). La mejor respuesta se obtuvo en los tratamientos con fertilización exponencial bajo las tres condiciones lumínicas (50 % exp, 75 % exp y 100 % exp) y con fertilización constante bajo el ambiente de libre exposición solar (100 % cte), en los que se encontraron incrementos de biomasa total de 74, 176, 76 y 81 %, respectivamente, frente al control, y donde las plantas alcanzaron valores alrededor de 45 g.

Figura 3
Resultado del análisis de componentes principales (ACP) usado para agrupar por similitudes en las variables (puntos grises) los nueve tratamientos de luz x fertilización (puntos negros) a los que fueron sometidos los hijuelos

Figura 4
Biomasa total (BTOT) de plantas provenientes de hijuelos en la interacción luz x fertilización

Las barras representan el error estándar, las letras mayúsculas indican diferencias significativas en la interacción luz x fertilización y las letras minúsculas diferencias significativas de métodos de fertilización dentro del ambiente lumínico, p<0.05.

Para el caso de los bulbilos, los resultados del ACP de las figuras 1 y 2 concuerdan, ya que las plantas expuestas al ambiente de 100 % de luz solar y con la aplicación de fertilizantes a través de ambos métodos de fertilización (100 % cte y 100 % exp) obtuvieron la mayor acumulación de biomasa total (BTOT), generando un incremento en el crecimiento desde el 79 hasta 118 % respecto a su control. Sin embargo, se observa que los ambientes lumínicos no influenciaron el crecimiento de las plantas cuando no se fertilizaron (figura 2). Estos resultados contrastan con los reportados por Casierra-Posada et al. (2017b), quienes encontraron que el crecimiento en plantas de Furcraea hexapetala bajo sol directo sin fertilización, incrementó entre 80.1 y 94.0 % respecto aquellas que crecieron en luz filtrada.

La diferencia entre ambos estudios posiblemente se dio porque F. macrophylla, además de ser una planta heliófila, al parecer requiere del aporte de nutrientes para expresar su potencial de crecimiento en condiciones de elevada radiación.

Bajo estas condiciones de elevada iluminación y disponibilidad de nutrientes (figura 1), el incremento en masa seca radical (BR) y número de raíces (NR) posibilitó el aumento de la absorción de agua y nutrientes para suplir la alta demanda nutricional de los órganos aéreos. De esta manera probablemente se propició mayor actividad fotosintética, que permitió a su vez mayor asignación de fotoasimilados, tanto hacia las hojas (BH) como hacia el tallo (DT), con un consecuente mayor crecimiento (BTOT). Estos resultados son importantes desde el punto de vista práctico, porque el diámetro del tallo y el tamaño del aparato fotosintético son considerados variables de suculencia que le sirven de reservorio temporario de fotoasimilados a las plantas CAM, como el fique, de tal manera que cuando las condiciones ambientales son desfavorables, los fotosintatos son translocados y utilizados para la supervivencia de la planta, favoreciendo su establecimiento en campo (Ortiz-Cano et al., 2020).

Este fenómeno de asignación de fotoasimilados hacia la parte aérea y subterránea coincide con los datos reportados por Enríquez del Valle et al. (2016), quienes observaron que las plantas de Agave patatorum Zucc acumularon mayor proporción de materia seca en hojas y raíces con la aplicación de nutrimentos. De la biomasa total, luego de cinco meses de crecimiento, entre 76.8 y 83.4 % se concentró en las hojas, entre 11.8 y 17.9 % se concentró en la raíz y entre 4.7 y 5.2 % se concentró en el tallo. Así mismo, el efecto positivo de la aplicación de fertilizantes hallado en el presente trabajo, representado por el incremento del crecimiento de entre un 79 a 118 % coincide con los resultados publicados por Zuñiga (2013) en plantas de Agave tequilana que fueron fertilizadas, en cuanto a que estas lograron obtener un aumento de biomasa cercano a 40 % con relación a aquellas sin ningún aporte nutricional. Igualmente, Martínez et al. (2013) encontraron que al fertilizar plántulas de Agave angustifolia Haw y A. potatorum Zucc con 30-20-15, a los siete meses se obtuvo 58.3 % más biomasa que en plántulas no fertilizadas.

Por otra parte, datos equivalentes de biomasa que exhibieron las plantas control del presente estudio (figura 2), fueron reportados por Casierra-Posada et al. (2017a) en plantas provenientes de bulbilos de la especie F. hexapetala que crecieron durante siete meses y medio, las cuales acumularon 14 g de biomasa en un suelo con características similares, a las que tampoco se les aplicó ninguna fuente de fertilización. Por el contrario, nuestros resultados contrastan con los publicados por Casierra-Posada y Gómez (2008), quienes hallaron valores de biomasa 9.5 g en la especie F. macrophylla luego de siete meses de evaluación, a las que se les realizó la aplicación de 3 g por planta de fertilizante comercial 15-15-15, dosis cercana a la que Pérez (1974) recomienda (1.5 a 2.5 g/planta) de algún fertilizante compuesto NPK. Los resultados difieren porque en el presente estudio, en ocho meses, se generaron plantas de alrededor de 47 g; es decir, con una biomasa casi cinco veces mayor. Esta diferencia se presentó principalmente porque se aplicó una fuente diferente de fertilización (25-25-5) y se hizo en una dosis siete veces mayor (21 g).

El segundo grupo, proveniente de bulbilos, presentó respuesta típica de una planta heliófila a la sombra, en primera medida exhibió un proceso de etiolación expresado por una elevada altura de la planta (AP) y, por otro lado, las plantas tuvieron alta asociación a variables del tamaño del aparato fotosintético (NH y AF) (figura 1), que también fueron estimuladas por los nutrientes aplicados. El incremento de estas variables les posibilitó acceder al recurso lumínico limitado en los tratamientos de sombra, que es insuficiente para especies amantes a la luz, como el fique (Kusnetsov et al., 2020). En cuanto a las plantas del tercer grupo (figura 1), es decir aquellas sin fertilización independiente del régimen lumínico, exhibieron el menor crecimiento debido a su lejanía con las variables en el ACP, y en campo presentaron clorosis generalizada en sus hojas como síntoma de deficiencia de nutrientes, indicando que los requerimientos nutricionales de la especie son mayores de los que ofreció el sustrato (cuadro 1). De este modo, la ausencia de clorofila limitó el proceso fotosintético para la captura de CO₂ necesario para un óptimo crecimiento.

Para el caso de las plantas provenientes de hijuelos, la mejor respuesta en crecimiento se presentó en los tratamientos de fertilización exponencial independiente de la condición lumínica y con la fertilización constante a plena exposición solar (figuras 3 y 4). Los resultados coinciden con los reportados en diversas investigaciones que evaluaron la respuesta de las plantas a la luz. Sevillano et al. (2016) encontraron que plantas de Fagus sylvatica L. y Quercus robur L. no difirieron significativamente en la acumulación de biomasa entre el tratamiento de sol directo y luz intermedia a pesar de que estas son especies arborescentes heliófilas como el fique.

Los hijuelos colectados presentaron un aparato fotosintético desarrollado, el cual estaba aclimatado a diferentes condiciones de iluminación. A la sombra creada por el dosel de las hojas de la planta madre y a elevada radiación proveniente de los haces de luz generados por la posición del sol a lo largo del día evidencian resultados con posibles cambios anatómicos, morfológicos o fisiológicos que le confieren a las plantas cierta plasticidad fenotípica en respuesta a las diferentes condiciones lumínicas y a la aplicación de fertilizantes, que provocó un incremento en el metabolismo fotosintético con un consecuente elevado crecimiento vegetativo ante cualquier condición lumínica entre 50 y 100 % IR.

Por otra parte, los resultados reportados por Díaz et al. (2011) y Martínez et al. (2013) concuerdan con este trabajo al encontrar que en Agave cocui Trelease y A.patatorum Zucc, la fertilización tuvo un efecto positivo en el crecimiento de las plantas para las variables evaluadas (AP, AF, NH, BH, DT, BT, NR, BR) en la presente investigación (figura 3). Estos datos se obtuvieron porque las plantas aprovechan eficientemente los nutrientes al ser aplicados de forma exponencial, mejorando su crecimiento incluso bajo ambientes de sombra como en los tratamientos de 50 y 75 % IR. Los efectos más conocidos del fraccionamiento de fertilizantes radican en su rápida absorción y translocación hacia los diferentes órganos de las plantas con bajas perdidas por efecto de lixiviación, volatilización o escorrentía (Wen y He et al., 2010). De esta manera, su uso eficientemente estimula mayor actividad fotosintética para la producción de aminoácidos y proteínas, además de otros metabolitos para la formación de esqueletos carbonados, tanto para órganos aéreos como subterráneos, y mayor crecimiento vegetal en general (Guzmán y Betancourt, 2007).