remcf Revista mexicana de ciencias forestales Rev. mex. de cienc. forestales 2007-1132 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias 10.29298/rmcf.v9i49.171 Artículo Crecimiento de Pinus greggii Engelm. bajo diferentes rutinas de fertilización en vivero Bautista Ojeda Georgina Irasema 1 Prieto Ruíz José Ángel 1 * Hernández Díaz José Ciro 2 Basave Villalobos Erickson 3 Goche Télles José Rodolfo 1 Montiel Antuna Eusebio 1 Facultad de Ciencias Forestales. Universidad Juárez del Estado de Durango. México. Facultad de Ciencias Forestales Universidad Juárez del Estado de Durango México Instituto de Silvicultura e Industria de la Madera. Universidad Juárez del Estado de Durango. México. Instituto de Silvicultura e Industria de la Madera Universidad Juárez del Estado de Durango México Campo Experimental Valle del Guadiana. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. México. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Campo Experimental Valle del Guadiana Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Mexico Autor por correspondencia; correo-e: jprieto@ujed.mx

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Georgina Irasema Bautista Ojeda: establecimiento del experimento, toma y captura de datos, revisión de literatura y redacción del manuscrito; José Ángel Prieto Ruíz: diseño y establecimiento del experimento, revisión y edición del documento; José Ciro Hernández Díaz: asesoría sobre los resultados de análisis de costos y revisión del escrito; Erickson Basave Villalobos: interpretación de resultados sobre fertilización y revisión del documento; José Rodolfo Goche Télles: revisión de literatura y del documento; Eusebio Montiel Antuna: revisión del manuscrito.

 Sep-Oct 2018 9 49 213 233 15 12 2017 05 07 2018 Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons Abstract

Fertilizing the plant at the nursery favors its physiological and morphological condition, which contributes to improve its quality, a basic aspect to favor the survival and initial growth after planting. This research evaluated the effect of a controlled delivery fertilizer (Osmocote®), combined with three soluble fertilizers (Triple 19, Poly-feed® and Peters professional®) in fixed dose (200 ppm) and exponential (100, 200 y 300 ppm) in the growth and production costs of Pinus greggii at the nursery. Seven treatments were applied under an experimental randomized block design. At 134 days (4.5 months) of the fertilization trial started, the plant was 7.5 months old; at that time the height, diameter, biomass production of the root, aerial and total part, the Dickson quality index, the nutritional status and assimilation of N-P-K in the foliage of the plants and the costs of fertilization by treatment. Results indicate that treatments 1, 3 and 7 reacted better to the application of fertilizers in the assessed morphological variables; however, only treatments 3 and 7 had a better response to physiological variables, and of these, number 3 had the lowest cost due to the applied fertilization.

 <bold>Key words<italic>:</italic> </bold> Plant quality costs soluble fertilizers nutrition Pinus greggii Engelm. physiological variables morphological variables Resumen

Fertilizar la planta en vivero favorece su condición fisiológica y morfológica, lo que contribuye a mejorar su calidad, aspecto fundamental para favorecer la supervivencia y crecimiento inicial después del plantado. En esta investigación se evaluó el efecto de un fertilizante de entrega controlada (Osmocote ®), combinado con tres fertilizantes solubles (Triple 19, Poly-feed ® y Peters professional ®) en dosis fija (200 ppm) y exponencial (100, 200 y 300 ppm) en el crecimiento y los costos de producción de Pinus greggii en vivero. Se aplicaron siete tratamientos bajo un diseño experimental de bloques al azar. A los 134 días (4.5 meses) de inició el ensayo de fertilización la planta tenía 7.5 meses de edad; en ese momento se tomaron la altura, el diámetro, la producción de biomasa de la raíz, de la parte aérea y total, el índice de calidad de Dickson, el estado nutrimental y la asimilación de N-P-K en el follaje de las plantas, así como los costos de fertilización por tratamiento. Los resultados indican que los tratamientos 1, 3 y 7 respondieron mejor a la aplicación de fertilizantes en las variables morfológicas evaluadas; sin embargo, solo los tratamientos 3 y 7 tuvieron mejor respuesta a las variables fisiológicas, y de ellos, el 3 fue el de menor costo debido a la fertilización aplicada.

 Palabras clave: Calidad de planta costos fertilizantes solubles nutrición Pinus greggii Engelm. variables fisiológicas variables morfológicas Introducción

Para que las plantaciones sobrevivan y crezcan de modo satisfactorio es necesario usar planta de calidad, que depende de su origen genético, así como de las características de los atributos morfológicos y fisiológicos desarrollados durante su producción en el vivero (Landis et al., 2010). Los primeros incluyen la altura de la parte aérea, el diámetro del cuello de la raíz, el tamaño y la forma del sistema radical y las relaciones entre dichas variables (Prieto et al., 2009); los fisiológicos se refieren al contenido de lignina y de carbohidratos, así como la asimilación de nutrimentos, definida por su concentración y proporción de macro y micronutrimentos (Landis et al., 1989).

La aplicación de fertilizantes en los viveros es una práctica cultural común, que contribuye a obtener planta vigorosa en menor tiempo y, además, a minimizar costos (Landis et al., 2010). La absorción nutrimental es dinámica y depende del balance entre los nutrimentos y los patrones de crecimiento, y no necesariamente tiene una relación directa respecto a la concentración de las soluciones (Román et al., 2001).

Cuando los fertilizantes son aplicados de forma soluble, la asimilación de nutrimentos es rápida, lo que permite un mejor manejo de la nutrición, ya que es más acorde a las necesidades específicas de la planta en cada fase de cultivo (Peñuelas y Ocaña, 2000); en cambio, la adición de fertilizantes de liberación controlada tarda más tiempo en reflejarse y una vez aplicados no pueden ajustarse (Rose et al., 2004). La eficiencia de la fertilización para evitar pérdidas se logra al fraccionar los nutrimentos aplicados, principalmente nitrógeno y potasio (Carpenedo et al., 2016).

La fertilización debe hacerse con base en el desarrollo de la planta en vivero, ya que las proporciones requeridas de los tres principales macronutrimentos (N-P-K) varían en función de la fase de crecimiento, que son: fase de establecimiento, que comprende desde la germinación hasta la aparición de las primeras acículas verdaderas; le sigue la fase de crecimiento rápido, cuando la plántula crece a una tasa exponencial y el tallo se aproxima a la altura objetivo; finalmente, la fase de endurecimiento que comienza cuando la planta termina el crecimiento de su parte aérea y la energía es redirigida al crecimiento en diámetro y raíz (Dumroese et al., 2012).

Debido a que cada especie puede tener diferente respuesta a la aplicación de nutrimentos, particularmente en especies que demandan altas concentraciones, es necesario conocer sus necesidades particulares (Bustos et al., 2008; Soriano, 2011). En el Valle del Guadiana, estado de Durango, México, Pinus greggii Engelm. logra crecimientos rápidos, en comparación con otras especies y es utilizada en programas de plantaciones forestales comerciales, ya que además muestra alta tolerancia a condiciones adversas de suelo y clima (Prieto et al., 2006), por lo que surge la necesidad de estudiar diversos aspectos que favorezcan su buen manejo.

Además de los aspectos técnicos ya descritos, es importante evaluar los costos de producción de la planta en vivero, pues con frecuencia este concepto representa uno de los principales factores que inciden en la viabilidad financiera de las plantaciones y reforestaciones (Hernández et al., 2015a). Por tal motivo y para contribuir a la estimación de dicha viabilidad, Hernández et al. (2015b) desarrollaron un simulador que facilita calcular en forma detallada los costos unitarios de producción de planta en viveros forestales.

En este ensayo se evaluó la respuesta en el crecimiento de Pinus greggii en vivero, ante la aplicación de un fertilizante de entrega controlada, combinado con tres tipos de fertilizantes solubles en agua, en dos dosis. El objetivo fue identificar una dosis que mejore la producción e incremente la calidad de las plantas al menor costo posible de fertilización. Se partió de la hipótesis de que al combinar un fertilizante de liberación controlada, con al menos una dosis de fertilizante soluble en agua, es posible favorecer el crecimiento de las plantas y reducir los costos de producción debido a este insumo.

 Materiales y Métodos Área de estudio

El trabajo se realizó en el vivero de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango, ubicado en las coordenadas 24°00’48.38” N y 104°41’03.64” O, a una altitud de 1 860 m.

 Producción de la planta evaluada

La siembra se realizó la última semana de noviembre de 2015, en charolas de poliestireno expandido de 77 cavidades con 170 mL de capacidad cada una; como sustrato se usó una mezcla compuesta por 44 % de mezcla base (54 % turba, 24.5 % vermiculita y 21.5 % perlita) y 56 % de corteza de pino composteada.

Para conocer la condición morfológica de la planta al inicio de la etapa experimental, se realizó una valoración previa a la aplicación de los tratamientos a los tres meses de edad, para lo cual se utilizó una muestra de 56 plantas extraídas aleatoriamente del lote experimental; las características iniciales promedio, de los individuos bajo evaluación, fueron las siguientes: 5.2 cm de altura de la parte aérea, 0.82 mm de diámetro al cuello y 0.175 g de peso seco.

Los materiales vegetales permanecieron en un invernadero durante las primeras ocho semanas, con una cubierta de plástico de polietileno calibre 720, protegido contra rayos ultravioleta; las siguientes cuatro semanas crecieron en un ambiente de malla sombra a 60 %, y finalmente, las últimas tres semanas estuvieron a la intemperie. En el Cuadro 1 se muestran las condiciones específicas de temperatura, humedad relativa y luminosidad, que prevalecieron en las tres condiciones donde se desarrolló el ensayo. El registro de las variables de referencia se hizo con un data logger Hobo® U12-012.

Condiciones ambientales prevalecientes durante el desarrollo del ensayo de fertilización de <italic>Pinus greggii</italic> Engelm.
Condición ambiental Duración (semanas) Temperatura (°C) Humedad relativa (%) Intensidad lumínica (lum/ft²)
Invernadero 8 17.1 32.3 272.8
Malla sombra al 60 % 4 24.2 42.4 286.2
Intemperie 3 24.2 44.4 646.5

Tratamientos evaluados y diseño experimental

Durante la preparación del sustrato se evaluaron siete tratamientos, todos basados en la incorporación de 6 kg m-3 del fertilizante de liberación controlada (de 8 a 9 meses) Multicote® 18N - 6P2O5 - 12K2O + 2MgO + micro nutrimentos (Haifa Chemicals Ltd.). A excepción del tratamiento 1 (testigo), que solo recibió el agua del riego sin fertilizar, los otros seis tratamientos se complementaron con los fertilizantes solubles en agua: Triple 19 (19 N -19 P205 -19 K2O), Poly-feed ® (20 N -10 P205 -20 K2O) y Peters professional ® (20 N -7 P205 -19 K2O), aplicados en dosis fija (200 ppm) y exponencial (100, 200 y 300 ppm) (Cuadro 2).

Tratamientos de fertilización evaluados durante el experimento.
Tratamiento Fertilizante Dosis N-P-K (ppm) Semana 1-4 Dosis N-P-K (ppm) Semana 5-8 Dosis N-P-K (ppm) Semana 9-12 Dosis N-P-K (ppm) Semana 13 Dosis N-P-K (ppm) Semana 14 Dosis N-P-K (ppm) Semana 15
1 FEC+Agua 0-0-0 0-0-0 0-0-0 0-0-0 0-0-0 0-0-0
2 FEC+Triple 19 200-88-166 200-88-166 200-88-166 200-88-166 200-88-166 200-88-166
3 FEC+Triple 19 100-44-83 200-88-166 300-132-249 300-132-249 200-88-166 100-44-83
4 FEC+Poly-feed ® 200-44-166 200-44-166 200-44-166 200-44-166 200-44-166 200-44-166
5 FEC+Poly-feed ® 100-22-83 200-44-166 300-66-249 300-66-249 200-44-166 100-22-83
6 FEC+Peters Professional ® 200-30-158 200-30-158 200-30-158 200-30-158 200-30-158 200-30-158
7 FEC+Peters Professional ® 100-15-79 200-30-158 300-45-237 300-45-237 200-30-158 100-15-79

FEC = Fertilizante de entrega controlada (Multicote ® 18N - 6P2O5 - 12K2O + 2MgO + micro nutrimentos, adicionado al sustrato en dosis fija de 6 kg m-3 para todos los tratamientos). Los fertilizantes solubles en agua se aplicaron en dosis fijas y variables.

Debido a la variación en la recepción de luminosidad, por la posición del invernadero, el ensayo se estableció bajo un diseño experimental de bloques al azar. Cada tratamiento tuvo cuatro bloques y la unidad experimental estuvo conformada por una charola de 77 cavidades de 170 mL; las plantas seleccionadas fueron las 45 centrales.

Los fertilizantes solubles en agua se aplicaron durante 15 semanas y sus cantidades se calcularon con base en la concentración de nitrógeno de cada uno: 1) Dosis fija (200 ppm), de forma permanente durante 15 semanas; 2) Dosis exponencial, 100 ppm las primeras cuatro semanas; las siguientes cuatro, se incrementó a 200 ppm. Por cuatro semanas más se aumentó a 300 ppm; las últimas tres semanas del experimento, las dosis se disminuyeron en los tratamientos exponenciales, se agregó 300, 200 y 100 ppm por semana (Cuadro 2). Lo anterior permitió que las dosis fueran iguales en la parte fija y exponencial. Entre cada cambio de dosis, para drenar posibles excesos de sales derivados de las fertilizaciones aplicadas, la planta se regó a saturación y no se fertilizó.

El fertilizante hidrosoluble se incorporó dos veces por semana con regadera manual; en cada unidad experimental (charola) se agregaron 3.5 litros de agua con la solución de fertilizante que le correspondía. El pH del agua se mantuvo entre 5 y 6, y cuando fue superior a ese intervalo se ajustó con ácido clorhídrico diluido en el agua de riego; el pH se midió semanalmente con un potenciómetro Ohaus ST10.

 Variables de respuesta

A los 134 días (4.5 meses) de iniciar la fertilización, cuando las plantas tenían 7.5 meses de edad, se seleccionaron al azar diez plantas de cada unidad experimental. De cada una se registró la altura de la parte aérea (cm) con una regla graduada (cm); el diámetro al cuello de la raíz (mm), con un vernier marca Trupper ® 14388 SURTEK ® 122204; el peso seco total, de la parte aérea y raíz se cuantificó con una balanza Ohaus ® PA214 a partir de las muestras secadas en una estufa FELISA ® FE-291D por 72 horas a 70 oC. Con las variables anteriores se calculó el índice de calidad de Dickson (ICD) y se estimó la concentración y el contenido de N-P-K en el follaje de las plantas con tres muestras compuestas de 5 g de acículas por tratamiento.

El análisis químico del tejido vegetal se hizo en el Laboratorio de Fertilidad de Suelos y Química Ambiental del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México. El contenido de nitrógeno se obtuvo mediante el método de micro-Kjeldahl (digestión con H2SO4), el de fósforo a través de determinación colorimétrica con complejo amarillo vanadomolibdato y el de potasio con espectrofotometría de emisión de flama, con un SprectrAA Atomic Absorption Spectrometer 220 Fast Sequential (Chapman y Pratt, 1979).

Para establecer si existían diferencias significativas (p ≤ 0.05) en las variables morfológicas y hacer los análisis de varianza (ANOVA) se usó el paquete estadístico SAS® (Statistical Analysis System) versión 9.0 (SAS, 2002) y cuando se confirmaron tales diferencias, se realizó la prueba de medias de Tukey (α= 0.05) (SAS, 2002).

El efecto de los tratamientos de fertilización sobre el estado nutrimental de las plantas se evaluó mediante un ANOVA. Adicionalmente, con el método gráfico de vectores se ilustraron dichos resultados. La construcción e interpretación de los nomogramas de vectores se elaboró con base en la metodología descrita por Haase y Rose (1995).

Para evaluar las diferencias entre los costos que implica el uso de cada combinación de fertilizantes durante el crecimiento de la planta, se consideró el costo del fertilizante de entrega controlada incorporado a cada tratamiento, así como la cantidad y costo del fertilizante soluble en agua, aplicado durante cada riego.

 Resultados y Discusión Variables morfológicas

La altura de las plantas mostró una dispersión de datos en un intervalo de 29.1 a 31.6 cm con el tratamiento 2, ubicado en el grupo estadístico superior (p<0.05) (Cuadro 3). Rodríguez (2008) indica que una planta con altura del tallo mayor a 25 cm y diámetro al cuello menor a 4 mm es más susceptible a sufrir daños por viento; sin embargo, la Norma Mexicana NMX-AA-170-SCFI-2016 (Secretaría de Economía, 2016) establece que Pinus greggii, de seis a ocho meses de edad, debe tener una altura de 25 a 30 cm, lo cual coincide con los resultados obtenidos en la presente investigación.

Crecimiento en altura, diámetro e índice de calidad de <italic>Dickson</italic> en <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. a los 134 días de haber iniciado la fertilización.
Tratamiento Altura (cm) Diámetro (mm) Índice calidad Dickson
1 31.3 ± 0.57 ab 3.3 ± 0.04 b 0.26 ± 0.0 a
2 31.6 ± 0.53 a 3.4 ± 0.05 ab 0.24 ± 0.0 a
3 31.1 ± 0.73 ab 3.5 ± 0.05 a 0.25 ± 0.0 a
4 29.1 ± 0.55 b 3.3 ± 0.03 b 0.23 ± 0.0 a
5 30.4 ± 0.64 ab 3.4 ± 0.05 ab 0.24 ± 0.0 a
6 30.0 ± 0.49 ab 3.2 ± 0.04 b 0.22 ± 0.0 a
7 30.2 ± 0.05 ab 3.3 ± 0.05 b 0.24 ± 0.0 a

1 = FEC (Fertilizante de entrega controlada) + agua; 2 = FEC + Triple 19, dosis fija; 3 = FEC + Triple 19, dosis exponencial; 4 = FEC + Poly-feed ®, dosis fija; 5 = FEC + Poly-feed ®, dosis exponencial; 6 = FEC + Peters professional ®, dosis fija; 7 = FEC + Peters professional ®, dosis exponencial. Valores con letras distintas para la misma variable, indican diferencias estadísticas significativas (p<0.05), según Tukey.

Para el diámetro al cuello, la dispersión de datos fue de 3.2 a 3.5 mm,-con diferencias significativas (p<0.05) entre tratamientos- con el tratamiento 3, que se ubica en el grupo estadístico superior y el único en alcanzar los estándares establecidos en la NMX-AA-170-SCFI-2016 para Pinus greggii (Secretaría de Economía, 2016), que señala que las plantas en el vivero deben alcanzar un diámetro mínimo de 3.5 mm para asegurar un desempeño satisfactorio en campo (Cuadro 3). En diversas especies se ha constatado que el diámetro al cuello de la raíz es una de las principales características morfológicas que determina la adaptación de las plantas en el sitio de plantación (Tsakaldimi et al., 2013). Los valores del Índice de Calidad de Dickson variaron entre 0.22 y 0.26, sin diferencias significativas entre tratamientos (p<0.05) (Cuadro 3).

En la producción de biomasa de la raíz, la planta testigo fue la mejor, a pesar de que solo se le nutrió con el fertilizante de entrega controlada, con 26.8 % más de biomasa con respecto al valor promedio de los demás tratamientos (Cuadro 4); al parecer, las plantas al tener insuficiente suministro de nutrimentos desarrollaron más raíz en su búsqueda, lo cual también consignó Soriano (2011), quien describió que la mayor dosis de fertilización en Pinus patula Schiede ex Schltdl. & Cham y P. devoniana Lindl. desfavoreció el crecimiento del sistema radical. Según Berendse et al. (2007), así como Camargo y Rodríguez (2006), en condiciones de escasa fertilidad, las plantas asignan mayor biomasa a la raíz para favorecer su crecimiento.

Producción de biomasa de la raíz, la parte aérea y total en <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. a los 134 días de haber iniciado la fertilización.
Tratamiento Peso seco raíz (g) Peso seco parte aérea (g) Peso seco total (g)
1 0.79 ± 0.02 a 2.51 ± 0.07 b 3.30 ± 0.08 ab
2 0.59 ± 0.02 b 2.85 ± 0.10 ab 3.44 ± 0.12 ab
3 0.58 ± 0.01 b 3.04 ± 0.10 a 3.62 ± 0.11 a
4 0.58 ± 0.01 b 2.60 ± 0.08 b 3.18 ± 0.09 b
5 0.58 ± 0.02 b 2.75 ± 0.09 ab 3.33 ± 0.10 ab
6 0.56 ± 0.02 b 2.63 ± 0.07 b 3.19 ± 0.09 b
7 0.58 ± 0.01 b 2.82 ± 0.08 ab 3.40 ± 0.09 ab

1 = FEC (Fertilizante de entrega controlada) + agua; 2 = FEC + Triple 19, dosis fija; 3 = FEC + Triple 19, dosis exponencial; 4 = FEC + Poly-feed ®, dosis fija; 5 = FEC + Poly-feed ®, dosis exponencial; 6 = FEC + Peters professional ®, dosis fija; 7 = FEC + Peters professional ®, dosis exponencial. Valores con letras distintas para la misma variable, indican diferencias estadísticas significativas (p<0.05), según Tukey.

El tratamiento 3 también destacó en la biomasa del tallo y las acículas; Rendón et al. (2001) indican que la biomasa generada en esta parte de la planta está relacionada con su crecimiento, ya que el tallo funciona como órgano de soporte y conducción, mientras que las acículas ayudan a la actividad metabólica. Dado que la biomasa de la parte aérea generalmente es mayor que la de la raíz, el mismo tratamiento produjo la mayor biomasa total (Cuadro 4).

Jacobs et al. (2009) evaluaron en Quercus ilex Lour la respuesta a la aplicación de nitrógeno en dosis de 0 a 200 mg por planta y concluyeron que una dosis de 150 mg puede ser suficiente para el crecimiento de las plantas; sin embargo, la dosis mayor puede representar el valor óptimo, el cual permite un mejor manejo de su nutrición, sin que exista toxicidad. Por su parte, Prehn et al. (2013) observaron que en Guindilla trinveris Gillies ex Hook. & Arn. al aplicar nitrógeno en dosis crecientes, la biomasa aérea se incrementó hasta 2 g planta-1 y a partir de ahí decreció hasta ocasionar su muerte. En el caso de este ensayo, ninguna de las dosis tuvo efecto tóxico.

 Variables fisiológicas

Las plántulas con mayor cantidad de reservas nutrimentales fueron las del tratamiento 3 y el testigo se ubicó con el valor más bajo (Cuadro 5).

Valores absolutos y relativos del estado nutrimental de nitrógeno, fósforo y potasio de <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. en respuesta a las rutinas de fertilización.
Tratamiento Peso seco (mg planta-1) Concentración (%) Contenido (mg planta-1)
N P K N P K
1 0.59 (100) 1.202 (100) 0.167 (100) 0.846 (100) 7.081 (100) 0.984 (100) 4.980 (100)
2 0.83 (141) 2.369 (197) 0.247 (148) 1.053 (124) 19.770 (279) 2.060 (209) 8.788 (176)
3 0.84 (142) 2.423 (202) 0.254 (152) 1.191 (140) 20.302 (287) 2.130 (216) 9.979 (200)
4 0.72 (121) 2.463 (205) 0.224 (134) 0.976 (115) 17.629 (249) 1.604 (163) 6.987 (140)
5 0.78 (132) 2.459 (204) 0.222 (133) 1.150 (136) 19.092 (270) 1.724 (175) 8.930 (179)
6 0.73 (124) 2.383 (198) 0.226 (135) 1.058 (125) 17.446 (247) 1.652 (168) 7.742 (155)
7 0.76 (129) 2.499 (208) 0.226 (135) 1.226 (145) 19.050 (269) 1.720 (175) 9.346 (188)

1 = FEC (Fertilizante de entrega controlada) + agua; 2 = FEC + Triple 19, dosis fija; 3 = FEC + Triple 19, dosis exponencial; 4 = FEC + Poly-feed ®, dosis fija; 5 = FEC + Poly-feed ®, dosis exponencial; 6 = FEC + Peters professional ®, dosis fija; 7 = FEC + Peters professional ®, dosis exponencial. Los valores expresados en paréntesis se calcularon como: (VR/VT) × 100. VR = Valor de referencia del tratamiento 1; VT = Valor de cada tratamiento.

Al tomar como referencia el estado nutrimental del tratamiento 1, los nomogramas de vectores demuestran que los seis tratamientos con adición de fertilizante soluble en agua tuvieron un alto consumo en nitrógeno, fósforo y potasio, lo cual es una condición que deben propiciar las rutinas de fertilización, ya que esto se traduce en plantas con mayores reservas nutrimentales (Uscola et al., 2015). Los tratamientos 3 y 7 muestran la mejor relación contenido-concentración-biomasa seca total (Figura 1).

Nomogramas de vectores del estado nutrimental de nitrógeno, fósforo y potasio de <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. a los 134 días de haber iniciado la fertilización.

Un elevado contenido de reservas nutrimentales, en especial de nitrógeno, en Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham. se ha relacionado con una ventaja competitiva de las plantas en sitios con escasa fertilidad (Navarro et al., 2013). Lo mismo manifestaron Sánchez et al. (2017) y Buendía et al. (2017) al trabajar con Pinus greggii y Pinus leiophylla Schl. & Deppe, respectivamente.

Ante condiciones de escasa fertilidad, inducir altos contenidos de reservas nutrimentales para favorecer un mejor desempeño en campo es la premisa del régimen de fertilización exponencial propuesto por Timmer (1996), misma que se avala con base en los resultados de vivero; sin embargo, en estudios posteriores, es conveniente evaluar si en efecto las plantas con mejor estado nutrimental tienen un desempeño favorable en campo, puesto que a pesar de la existencia de trabajos de esta naturaleza que muestran resultados positivos con el régimen de fertilización exponencial, como por ejemplo los de Salifu y Timmer (2003) y Duan et al. (2013), existen otros como el de Everett et al. (2007) que indican lo contrario. Tal controversia podría tener su fundamento en lo indicado por Burgess (1991), quien señaló que en algunas especies la adición de fertilizante en forma exponencial no siempre satisface las necesidades de las plantas, principalmente durante las etapas iniciales de crecimiento cuando las demandas de nutrimentos son altas y el suministro es escaso.

 Análisis de costos por fertilización

Se utilizaron 2.587 kg del fertilizante de entrega controlada en los 2 156 individuos bajo evaluación (28 charolas con 77 plantas cada una); el precio promedio por kilogramo fue de $50.00 pesos mexicanos. Por otro lado, el fertilizante hidrosoluble total utilizado durante el ensayo fue de 1.638 kg de Triple 19 (19 N -19 P205 -19 K2O), 1.560 kg de Poly-feed ® (20 N -10 P205 -20 K2O) y 1.560 kg de Peters professional ® (20 N -7 P205 -19 K2O), cada uno aplicado en ocho charolas de 77 plantas (equivalente a dos tratamientos por tipo de fertilizante), con un costo promedio por kilogramo de 21.59, 36.80 y 86.36 pesos mexicanos, respectivamente. En el Cuadro 6 se muestra el costo promedio por planta debido a la fertilización alternativa utilizada en cada tratamiento durante los 4.5 meses que duró el ensayo; asimismo, se expone un ejemplo del costo de fertilización para 100 000 plantas.

Costo del fertilizante de entrega controlada y del fertilizante hidrosoluble aplicado, por planta y para 100 000 plantas, en los tratamientos evaluados.
Tratamiento Costo del FEC utilizado por planta (Mx$) Costo del FH utilizado por planta (Mx$) Costo del FEC y del FH utilizado por planta (Mx$) Costo total del FEC+FH para 100 000 plantas (Mx$)
1 0.051 0.00 0.051 5 100
2 0.051 0.057 0.108 10 800
3 0.051 0.057 0.108 10 800
4 0.051 0.093 0.144 14 400
5 0.051 0.093 0.144 14 400
6 0.051 0.218 0.269 26 900
7 0.051 0.218 0.269 26 900

1 = FEC (Fertilizante de entrega controlada) + agua; 2 = FEC + Triple 19, dosis fija; 3 = FEC + Triple 19, dosis exponencial; 4 = FEC + Poly-feed ®, dosis fija; 5 = FEC + Poly-feed ®, dosis exponencial; 6 = FEC + Peters professional ®, dosis fija; 7 = FEC + Peters professional ®, dosis exponencial. Los valores expresados en paréntesis se calcularon como: (VR/VT) × 100. VR = Valor de referencia del tratamiento 1; VT = Valor de cada tratamiento. Los costos se basan en cotizaciones promedio al año 2017.

Los tratamientos con mayor costo debido a fertilización fueron el número 6 y el 7, con $ 0.269 pesos mexicanos por planta. Por otro lado, el tratamiento 1 fue el de menor costo, al carecer de fertilizante hidrosoluble, con $ 0.051 por planta, seguidos por los tratamientos 2 y 3 con $ 0.108. Si se extrapolan estos costos a una producción de 100 000 plantas claramente existirían diferencias estadísticas significativas; pues el tratamiento 1 tendría un costo de 5 100 pesos mexicanos, mientras que los tratamientos 2 y 3 tendrían un costo de 10 800 pesos mexicanos y así aumentaría en los demás tratamientos, hasta llegar a los tratamientos más costosos (6 y 7), con 26 900 pesos mexicanos (Cuadro 6), en un periodo de fertilización de 4.5 meses.

Desde el punto de vista técnico, los tratamientos 3 y 7 quedaron dentro del mismo grupo estadístico y son los dos tratamientos que respondieron mejor a la aplicación del fertilizante de entrega controlada con la complementación de fertilizantes hidrosolubles en cuanto a las variables morfológicas y fisiológicas evaluadas. Sin embargo, desde el punto de vista financiero, la fertilización en el tratamiento 3 cuesta menos de la mitad respecto al costo del tratamiento 7, por lo cual, si se consideran ambos aspectos, el tratamiento 3 se considera el más recomendable.

 Conclusiones

La nutrición de las plantas se favorece con la aplicación del fertilizante de entrega controlada Multicote ®, y con una complementación con los fertilizantes hidroslubles Triple 19 en dosis exponencial (tratamiento 3) o con Peters professional ® en dosis exponencial (tratamiento 7); sin embargo, destaca el tratamiento 3, ya que su uso implica menos de la mitad del costo con respecto al tratamiento 7.

El tratamiento 1 solo a base de fertilizante de entrega controlada produce valores altos en las variables morfológicas; pero, los resultados en los valores fisiológicos muestran deficiencias en la asimilación de nutrimentos.

 Agradecimientos

Los autores desean expresar a la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango, por las facilidades otorgadas para el desarrollo del ensayo en las instalaciones del vivero.

 Referencias Berendse, F., H. de Kroon and W. G. Braakhekke. 2007. Acquisition, use and loss of nutrients. In Pugnaire, F. I and F. Valladares (eds.): Functional plant ecology. CRC Press. Boca Raton, FL USA. pp. 259-283. Berendse F. Kroon H. de Braakhekke W. G. 2007 Acquisition, use and loss of nutrients Pugnaire F. I Valladares F. Functional plant ecology CRC Press Boca Raton, FL USA 259 283 Buendía V., M. V., M. A. López L., V. M. Cetina A. and L. Diakite. 2017. Substrates and nutrient addition rates affect morphology and physiology of Pinus leiophylla seedlings in the nursery stage. iForest. 10: 115-120. doi: 10.3832/ifor1982-009. Buendía V. M. V. López L. M. A. Cetina A. V. M. Diakite L. 2017 Substrates and nutrient addition rates affect morphology and physiology of Pinus leiophylla seedlings in the nursery stage iForest 10 115 120 10.3832/ifor1982-009. Burgess, D. 1991. Western hemlock and Douglas-fir seedling development with exponential rates of nutrient addition. Forest Science 37: 54-57. Burgess D. 1991 Western hemlock and Douglas-fir seedling development with exponential rates of nutrient addition Forest Science 37 54 57 Bustos, F., M. González, P. Donoso, V. Gerding, C. Donoso y B. Escobar 2008. Efecto de distintas dosis de fertilización de liberación controlada (Osmocote®) en el desarrollo de plantas de coigue, raulí y ulmo. Revista Bosque 29(2):155-161. Bustos F. González M. Donoso P. Gerding V. Donoso C. Escobar B. 2008 Efecto de distintas dosis de fertilización de liberación controlada (Osmocote®) en el desarrollo de plantas de coigue, raulí y ulmo Revista Bosque 29 2 155 161 Camargo R., I. D. y N. Rodríguez L. 2006. Nuevas perspectivas para el estudio de la asignación de biomasa y su relación con el funcionamiento de plantas en ecosistemas tropicales. Acta Biológica Colombiana 11(Supl.1): 75-87. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-548X2006000300006 (20 de enero 2018). Camargo R. I. D. Rodríguez L N. 2006 Nuevas perspectivas para el estudio de la asignación de biomasa y su relación con el funcionamiento de plantas en ecosistemas tropicales Acta Biológica Colombiana 11 l.1 75 87 http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-548X2006000300006 20 de enero 2018 Carpenedo A, S., M. Machado A., E. Benítez L., G. Gómez-de O. y F. Da Silva C. 2016. Volumen de contenedores y dosis de fertilizante de liberación controlada en el crecimiento de plantas de Cabralea canjerena producidas en vivero. Revista Bosque 37(2):401-407. Carpenedo A S. Machado A. M. Benítez L. E. Gómez-de O. G. Da Silva C F. 2016 Volumen de contenedores y dosis de fertilizante de liberación controlada en el crecimiento de plantas de Cabralea canjerena producidas en vivero Revista Bosque 37 2 401 407 Chapman, H. D. y P. F. Pratt.1979. Métodos de análisis para suelos, plantas y aguas. Editorial Trillas. México, D.F., México. 195 p. Chapman H. D. Pratt P. F. 1979 Métodos de análisis para suelos, plantas y aguas Editorial Trillas México, D.F., México 195 195 Duan, J., C. Xu, D. F. Jacobs, L. Ma, H. Wei, L. Jiang and J. Ren. 2013. Exponential nutrient loading shortens the cultural period of Larix olgensis seedlings. Scandinavian Journal of Forest Research 28(5): 409-418. Duan J. Xu C. Jacobs D. F. Ma L. Wei H. Jiang L. Ren J. 2013 Exponential nutrient loading shortens the cultural period of Larix olgensis seedlings Scandinavian Journal of Forest Research 28 5 409 418 Dumroese, R. K., R. Jacobs y D. F. Wilkinson. 2012. Fases de cultivo: Establecimiento y crecimiento rápido. In: Contardi, L.; Gonda, H. (coords.). Producción de plantas en viveros forestales. Consejo Federal de Inversiones, Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco, Centro de Investigación y Extensión Forestal Andino Patagónico. Buenos Aires, Argentina. pp. 133-142. Dumroese R. K. Jacobs R. Wilkinson D. F. 2012 Fases de cultivo: Establecimiento y crecimiento rápido Contardi L. Gonda H. Producción de plantas en viveros forestales Consejo Federal de Inversiones Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco Centro de Investigación y Extensión Forestal Andino Patagónico Buenos Aires, Argentina 133 142 Everett, K. T., B. J. Hawkins and S. Kiiskila. 2007. Growth and nutrient dynamics of Douglas-fir seedlings raised with exponential or conventional fertilization and planted with or without fertilizer. Canadian Journal of Forest Research 37: 2552-2562. Everett K. T. Hawkins B. J. Kiiskila S. 2007 Growth and nutrient dynamics of Douglas-fir seedlings raised with exponential or conventional fertilization and planted with or without fertilizer Canadian Journal of Forest Research 37 2552 2562 Haase, D. L. and R. Rose. 1995. Vector analysis and its use for interpreting plant nutrient shifts in response to silvicultural treatments. Forest Science 41:54-66. Haase D. L. Rose R. 1995 Vector analysis and its use for interpreting plant nutrient shifts in response to silvicultural treatments Forest Science 41 54 66 Hernández D., J. C., J. A. Prieto R., G. Pérez V., Ch. Wehenkel, M. Pompa G., R. Lara V. y M. J. González G. 2015a. Manual del usuario del simulador para estimar costos en plantaciones forestales y reforestaciones (SIMCOPLAN) (versión v.1). Instituto de Silvicultura e Industria de la Madera. Universidad Juárez del Estado de Durango. Durango, Dgo., México. 49 p. Hernández D. J. C. Prieto R. J. A. Pérez V. G. Wehenkel Ch. Pompa G. M. Lara V. R. González G M. J. 2015 Manual del usuario del simulador para estimar costos en plantaciones forestales y reforestaciones (SIMCOPLAN) v.1 Instituto de Silvicultura e Industria de la Madera Universidad Juárez del Estado de Durango Durango, Dgo., México 49 49 Hernández D., J. C. , J. A. Prieto R., G. Pérez V., Ch. Wehenkel, M. Pompa G., R. Lara V., C. Luján Á. y J. M. Olivas G. 2015. Manual del usuario del simulador de costos de producción de planta en viveros (SIMCOVIV) (Versión v.1). Instituto de Silvicultura e Industria de la Madera. Universidad Juárez del Estado de Durango. Durango, Dgo., México. 17 p. Hernández D. J. C. Prieto J. A. Pérez V. G. Wehenkel Ch. Pompa G. M. Lara V. R. Luján Á C. Olivas G J. M. 2015 Manual del usuario del simulador de costos de producción de planta en viveros (SIMCOVIV) v.1 Instituto de Silvicultura e Industria de la Madera Universidad Juárez del Estado de Durango Durango, Dgo., México 17 17 Jacobs, D. F., K. F. Salifu y J. A. Oliet. 2009. Sobrecarga exponencial de nutrientes para la optimización de la fertilización en vivero de plantas de Quercus ilex L. In: Memorias del 5°. Congreso Forestal Español. Sociedad Española de Ciencias Forestales. Madrid, España. pp. 1-11. Jacobs D. F. Salifu K. F. Oliet J. A. 2009 Sobrecarga exponencial de nutrientes para la optimización de la fertilización en vivero de plantas de Quercus ilex L 5°Congreso Forestal Español Sociedad Española de Ciencias Forestales Madrid, España 1 11 Landis, T. D., R. W. Tinus, S. E. McDonald and J. P. Barnett. 1989. Seedling nutrition and irrigation. Vol 4. The container tree nursery manual. Agricultural Handbook 674. USDA Forest Service Washington, DC USA. 132 p. Landis T. D. Tinus R. W. McDonald S. E. Barnett J. P. 1989 Seedling nutrition and irrigation 4 The container tree nursery manual 674 USDA Forest Service Washington DC USA 132 132 Landis, T. D. , R. K. Dumroese and D. L. Haase. 2010. Seedling processing, storage, and outplanting. Vol 7. The container tree nursery manual. Agricultural Handbook 674. USDA Forest Service. Washington, DC USA. 200 p. Landis T. D. Dumroese R. K. Haase D. L. 2010 Seedling processing, storage, and outplanting 7 The container tree nursery manual 674 USDA Forest Service Washington, DC USA 200 200 Navarro S., J.L., J.J. Vargas H., A. Gómez G., L.M. Ruíz P. y P. Sánchez G. 2013. Morfología, biomasa y contenido nutrimental en Abies religiosa con regímenes diferentes de fertilización en vivero. Agrociencia 47(7):707-721. Navarro S. J.L. Vargas H. J.J. Gómez G. A. Ruíz P. L.M. Sánchez G P. 2013 Morfología, biomasa y contenido nutrimental en Abies religiosa con regímenes diferentes de fertilización en vivero Agrociencia 47 7 707 721 Peñuelas R., J.L. y L. Ocaña B. 2000. Cultivo de plantas forestales en contenedor. Mundi-Prensa. Madrid, España. 190 p. Peñuelas R. J.L. Ocaña B L. 2000 Cultivo de plantas forestales en contenedor Mundi-Prensa Madrid, España 190 190 Prehn, D., C., C. Bonomelli R. y R. San Martín. 2013. Efecto de la fertilización en Guindilla trinervis en su hábitat natural y en invernadero. Revista Bosque. 34(2):243-252. Prehn C. Bonomelli R. C. San Martín R. 2013 Efecto de la fertilización en Guindilla trinervis en su hábitat natural y en invernadero Revista Bosque 34 2 243 252 Prieto R., J. A., E. Merlín B. y M. A. Perales de la C. 2006. Establecimiento de plantaciones para el cultivo de árboles de navidad en clima semiárido. Desplegable Técnica No. 7. Campo Experimental Valle del Guadiana. INIFAP. Durango, Dgo., México. 6 p. Prieto R. J. A. Merlín B. E. Perales de la C M. A. 2006 Establecimiento de plantaciones para el cultivo de árboles de navidad en clima semiárido Desplegable Técnica 7 Campo Experimental Valle del Guadiana. INIFAP Durango, Dgo., México 6 6 Prieto R., J. A. , J. L. García R., J. M. Mejía B., S. Huchín A. y J. L. Aguilar V. 2009. Producción de planta del género Pinus en vivero en clima templado frío. Campo Experimental Valle del Guadiana INIFAP. Publicación Especial Núm. 28. Durango, Dgo., México. 49 p. Prieto R. J. A. García R. J. L. Mejía B. J. M. Huchín A. S. Aguilar V J. L. 2009 Producción de planta del género Pinus en vivero en clima templado frío Campo Experimental Valle del Guadiana INIFAP 28 Durango, Dgo., México 49 49 Rendón A., B., S. Rebollar D., J. Caballero N. y M. A. Martínez A. 2001. Plantas, cultura y sociedad. Estudios sobre la relación entre seres humanos y plantas en los albores del siglo XXI. http://investigacion.izt.uam.mx/maph/plantas1.pdf (15 de febrero 2017). Rendón A. B. Rebollar D. S. Caballero N. J. Martínez A M. A. 2001 Plantas, cultura y sociedad. Estudios sobre la relación entre seres humanos y plantas en los albores del siglo XXI http://investigacion.izt.uam.mx/maph/plantas1.pdf 15 de febrero 2017 Rodríguez T., D. A. 2008. Indicadores de calidad de planta forestal. Mundi-Prensa. México, D. F., México. 156 p. Rodríguez T. D. A. 2008 Indicadores de calidad de planta forestal Mundi-Prensa México, D. F., México 156 156 Román J., A. R., J. Vargas H., G. A. Baca C., A. Trinidad S. y M. P. Alarcón B. 2001. Crecimiento de plántulas de Pinus greggii Engelm. en respuesta a la fertilización. Ciencia Forestal en México 26(89):19-43. Román J. A. R. Vargas H. J. Baca C. G. A. Trinidad S. A. Alarcón B M. P. 2001 Crecimiento de plántulas de Pinus greggii Engelm. en respuesta a la fertilización Ciencia Forestal en México 26 89 19 43 Rose, R., D. L. Haase y E. Arellano. 2004. Fertilizantes de entrega controlada: potencial para mejorar la productividad de la reforestación. Revista Bosque 25 (2): 89-100. doi: 10.4067/S0717-92002004000200009. Rose R. Haase D. L. Arellano E. 2004 Fertilizantes de entrega controlada: potencial para mejorar la productividad de la reforestación Revista Bosque 25 2 89 100 10.4067/S0717-92002004000200009 Salifu, K. F. and V. R. Timmer. 2003. Optimizing nitrogen loading of Picea mariana seedlings during nursery culture. Canadian Journal of Forest Research 33: 1287-1294. Salifu K. F. Timmer V. R. 2003 Optimizing nitrogen loading of Picea mariana seedlings during nursery culture Canadian Journal of Forest Research 33 1287 1294 Sánchez V., O., V. M. Cetina A., M. A. López L. y L. I. Trejo T. 2017. Efecto del sistema de producción de Pinus greggii Engelm. var. australis en vivero sobre su desarrollo morfofisiológico en campo. Agroproductividad 10(8):59-64. Sánchez V. O. Cetina A. V. M. López L. M. A. Trejo T. L. I. 2017 Efecto del sistema de producción de Pinus greggii Engelm. var. australis en vivero sobre su desarrollo morfofisiológico en campo Agroproductividad 10 8 59 64 Statistical Analysis System. (SAS) 2002. SAS/STAT Computer Software. Release 9.0. SAS Institute Inc. Cary, NC USA. 5121 p. Statistical Analysis System. (SAS) 2002 SAS/STAT Computer Software 9.0 SAS Institute Inc. Cary NC USA 5121 5121 Secretaría de Economía. 2016. Certificación de la operación de viveros forestales. NMX-AA-170-SCFI-2016. Diario Oficial de la Federación. 3 de noviembre de 2016. Ciudad de México, México. 190 p. Secretaría de Economía 2016 Certificación de la operación de viveros forestales. NMX-AA-170-SCFI-2016 Diario Oficial de la Federación Ciudad de México, México 190 190 Soriano E., G. B. 2011. Efecto de fertilizaciones de N, P y K en la calidad de planta de P. patula y P. devoniana en vivero. Tesis de Maestría en Ciencias. Colegio de Posgraduados. Montecillo, Texcoco, Edo. de Méx., México. 78 p. Soriano E. G. B. 2011 Efecto de fertilizaciones de N, P y K en la calidad de planta de P. patula y P. devoniana en vivero Maestría en Ciencias Colegio de Posgraduados Texcoco, Edo. de Méx, México Texcoco, Edo. de Méx, México Texcoco, Edo. de Méx, México Timmer, V. R. 1996. Exponential nutrient loading: a new fertilization technique to improve seedling performance on competitive sites. New Forests 13:275-295. Timmer V. R. 1996 Exponential nutrient loading: a new fertilization technique to improve seedling performance on competitive sites New Forests 13 275 295 Tsakaldimi, M., P. Ganatsas, and D. F. Jacobs. 2013. Prediction of planted seedlings survive of five Mediterranean species based on initial seedling morphology. New Forests 44: 327-339. Tsakaldimi M. Ganatsas P. Jacobs D. F. 2013 Prediction of planted seedlings survive of five Mediterranean species based on initial seedling morphology New Forests 44 327 339 Uscola, M., K. F. Salifu, J. A. Oliet, and D. F. Jacobs. 2015. An exponential fertilization dose-response model to promote restoration of the Mediterranean oak Quercus ilex. New Forests 46: 795-812. Uscola M. Salifu K. F. Oliet J. A. Jacobs D. F. 2015 An exponential fertilization dose-response model to promote restoration of the Mediterranean oak Quercus ilex New Forests 46 795 812 Articles Growth of Pinus greggii Engelm. under different routines of fertilization at the nursery Abstract

Fertilizing the plant at the nursery favors its physiological and morphological condition, which contributes to improve its quality, a basic aspect to favor the survival and initial growth after planting. This research evaluated the effect of a controlled delivery fertilizer (Osmocote®), combined with three soluble fertilizers (Triple 19, Poly-feed® and Peters professional®) in fixed dose (200 ppm) and exponential (100, 200 y 300 ppm) in the growth and production costs of Pinus greggii at the nursery. Seven treatments were applied under an experimental randomized block design. At 134 days (4.5 months) of the fertilization trial started, the plant was 7.5 months old; at that time the height, diameter, biomass production of the root, aerial and total part, the Dickson quality index, the nutritional status and assimilation of N-P-K in the foliage of the plants and the costs of fertilization by treatment. Results indicate that treatments 1, 3 and 7 reacted better to the application of fertilizers in the assessed morphological variables; however, only treatments 3 and 7 had a better response to physiological variables, and of these, number 3 had the lowest cost due to the applied fertilization.

 <bold>Key words<italic>:</italic> </bold> Plant quality costs soluble fertilizers nutrition Pinus greggii Engelm. physiological variables morphological variables Introduction

For the plantations survival and satisfactory growth, it is necessary to use quality plant, which depends on its genetic origin, as well as on the characteristics of the morphological and physiological attributes developed during its production at the nursery (Landis et al., 2010). The former include the height of the aboveground part, the diameter of the root neck, the size and shape of the root system and the relationships between these variables (Prieto et al., 2009); the physiological refer to the content of lignin and carbohydrates, as well as the assimilation of nutrients, defined by their concentration and proportion of macro and micronutriments (Landis et al., 1989).

The application of fertilizers in nurseries is a common cultural practice, which contributes to obtain vigorous plant in less time and, in addition, to minimize costs (Landis et al., 2010). Nutrimental absorption is dynamic and depends on the balance between nutrients and growth patterns, and does not necessarily have a direct relationship with the concentration of the solutions (Román et al., 2001).

When fertilizers are applied in a soluble form, the assimilation of nutriments is fast, which allows a better management of nutrition, since it is more in line with the specific needs of the plant in each phase of cultivation (Peñuelas and Ocaña, 2000); on the other hand, the addition of controlled release fertilizers takes longer time to reflect and once applied they cannot be adjusted (Rose et al., 2004). The efficiency of fertilization to avoid losses is accomplished by fractionating the applied nutrients, mainly nitrogen and potassium (Carpenedo et al., 2016).

Fertilization should be based on the development of the plant in the nursery, since the required proportions of the three main macronutrients (NPK) vary depending on the growth phase, which would be: establishment phase, which ranges from germination to the appearance of the first true needles; it is followed by the rapid growth phase, when the seedling grows at an exponential rate and the stem approaches the target height; finally, the hardening phase that begins when the plant finishes growth of its aboveground part and the energy is redirected to growth in diameter and root (Dumroese et al., 2012).

Because each species may have a different response to the application of nutriments, particularly in species that demand high concentrations, it is necessary to know their particular needs (Bustos et al., 2008; Soriano, 2011). In the Guadiana Valley, state of Durango, Mexico, Pinus greggii Engelm. achieves rapid growth, in comparison with other species and is used in commercial forest plantation programs, since it also shows high tolerance to adverse soil and climate conditions (Prieto et al., 2006), so there is a need to study different aspects that favor its good management.

In addition to the technical aspects already described, it is important to evaluate the production costs of the nursery plant, as this concept often represents one of the main factors that affect the financial viability of plantations and reforestations (Hernández et al., 2015a). For this reason, and to contribute to the estimation of said viability, Hernández et al. (2015b) made a simulator that facilitates a detailed calculation of the unit costs of plant production in forest nurseries.

In this essay the answer in the growth of Pinus greggii in the nursery, was assessed in relation to the application of a fertilizer of controlled release, combined with three types of fertilizers soluble in water, in two doses. The aim was to identify a dose that improves production and increases the quality of the plants at the lowest possible cost of fertilization. It was hypothesized that combining a controlled release fertilizer, with at least one dose of water -soluble fertilizer, it is possible to favor the growth of plants and reduce production costs due to this input.

 Materials and Methods Study area

The essay was carried out in the nursery of the Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango (School of Forest Sciences of the Juarez University of the State of Durango), located at coordinates 24°00'48.38" N and 104°41'03.64" W, at 1 860 m.

 Production of the evaluated plant

Sowing was carried out the last week of November 2015, in expanded polystyrene trays of 77 cavities with 170 mL each; a mixture composed of 44 % base mix (54 % peat, 24.5 % vermiculite and 21.5 % perlite) and 56 % of composted pine bark was used as substrate.

In order to know the morphological condition of the plant at the beginning of the experimental stage, an assessment to a sample of 56 three-month old plants extracted at random from the experimental lot was made, previously to the application of the treatments; the average initial characteristics of the seedlings under evaluation were the following: 5.2 cm of height of the aboveground part, 0.82 mm of diameter to the neck and 0.175 g of dry weight.

The plant materials remained in a greenhouse for the first eight weeks, with a 720-gauge polyethylene plastic cover, protected against ultraviolet rays; the next four weeks grew in a 60 % shadow mesh environment, and finally, the last three weeks were out in the open. Table 1 shows the specific conditions of temperature, relative humidity and luminosity, which prevailed in the three conditions where the trial was developed. A Hobo® data logger U12-012 was used to record the reference variables.

Environmental conditions prevailing during the development of the fertilization trial of <italic>Pinus greggii</italic> Engelm<italic>.</italic>
Environmental condition Duration (weeks) Temperature (°C) Relative humidity (%) Luminous intensity (lum/ft²)
Greenhouse 8 17.1 32.3 272.8
60 % Shade mesh 4 24.2 42.4 286.2
Outdoors 3 24.2 44.4 646.5

Evaluated treatments and experimental design

During the preparation of the substrate, seven treatments were evaluated, all based on the incorporation of 6 kg m-3 of the controlled release fertilizer (from 8 to 9 months) Multicote® 18N - 6P2O5 - 12K2O + 2MgO + micro nutrients (Haifa Chemicals Ltd.). With the exception of treatment 1 (control), which only received irrigation water without fertilization, the other six treatments were supplemented with water-soluble fertilizers: Triple 19 (19 N -19 P205 -19 K2O), Poly-feed® (20 N -10 P205 -20 K2O) and Peters professional® (20 N -7 P205 -19 K2O), applied in fixed doses (200 ppm) and exponential (100, 200 and 300 ppm) (Table 2).

Fertilization treatments evaluated during the experiment.
Treatment Fertilizer N-P-K doses (ppm) Week 1-4 N-P-K doses (ppm) Week 5-8 N-P-K doses (ppm) Week 9-12 N-P-K doses (ppm) Week 13 N-P-K doses (ppm) Week 14 N-P-K doses (ppm) Week 15
1 FEC+Water 0-0-0 0-0-0 0-0-0 0-0-0 0-0-0 0-0-0
2 FEC+Triple 19 200-88-166 200-88-166 200-88-166 200-88-166 200-88-166 200-88-166
3 FEC+Triple 19 100-44-83 200-88-166 300-132-249 300-132-249 200-88-166 100-44-83
4 FEC+Poly-feed® 200-44-166 200-44-166 200-44-166 200-44-166 200-44-166 200-44-166
5 FEC+Poly-feed® 100-22-83 200-44-166 300-66-249 300-66-249 200-44-166 100-22-83
6 FEC+Peters professional® 200-30-158 200-30-158 200-30-158 200-30-158 200-30-158 200-30-158
7 FEC+Peters professional® 100-15-79 200-30-158 300-45-237 300-45-237 200-30-158 100-15-79

FEC = Controlled-release fertilizer (Multicote® 18N - 6P2O5 - 12K2O + 2MgO + micro nutriments, added to the substrate in 6 kg m-3 fixed doses for all treatments). Water-soluble fertilizers were applied in fixed and varying doses.

From the variation in the reception of luminosity by the position of the greenhouse, the essay was established under an experimental randomized block design. Each treatment had four blocks and the experimental unit consisted of a tray of 77 cavities of 170 mL; the selected plants were the 45 of the center.

The water-soluble fertilizers were applied for 15 weeks and their amounts were calculated based on the nitrogen concentration of each: 1) Fixed dose (200 ppm), permanently for 15 weeks; 2) Exponential dose, 100 ppm for the first four weeks; the next four, it was increased to 200 ppm. For four more weeks it was increased to 300 ppm; during the last three weeks of the experiment, the doses were reduced in the exponential treatments, adding 300, 200 and 100 ppm per week (Table 2). This allowed the doses to be equal in the fixed and exponential options. Between each dose change, to drain possible excess salts from previous fertilizations, the plant was just irrigated and not fertilized.

The water-soluble fertilizer was incorporated twice a week with a manual watering can; in each experimental unit (tray) 3.5 liters of water were added with the corresponding fertilizer solution. The pH of water was maintained between 5 and 6, and when it was higher than that interval it was adjusted with diluted hydrochloric acid in the irrigation water; pH was measured weekly with an Ohaus ST10 potentiometer.

 Response variables

At 134 days (4.5 months) of starting fertilization, when the plants were 7.5 months old, ten plants of each experimental unit were randomly selected. From each one, the height of the aboveground part (cm) was recorded with a graduated ruler (cm); the diameter at the neck of the root (mm) with a 14388 SURTEK ® 122204 Trupper® vernier; total dry weight, the weight of the aboveground part and root were quantified with an Ohaus PA214 scale from the samples dried in an oven (FELISA® FE-291D) for 72 hours at 70 oC. With these variables, the Dickson quality index (ICD) was calculated and the concentration and content of N-P-K in the foliage of the plants was estimated with three samples composed of 5 g of needles per treatment.

The chemical analysis of the plant tissue was made in the Laboratorio de Fertilidad de Suelos y Química Ambiental del Colegio de Postgraduados Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México (Soil Fertility and Environmental Chemistry Laboratory of the Montecillo Campus Postgraduate School, Texcoco, State of Mexico). The nitrogen content was obtained by the micro-Kjeldahl method (digestion with H2SO4), phosphorus by colorimetric determination with yellow vanadomolybdate complex and potassium with flame emission spectrophotometry, with a SprectrAA Atomic Absorption Spectrometer 220 Fast Sequential (Chapman y Pratt, 1979).

To establish if there were significant differences (p ≤ 0.05) in the morphological variables and to make the analysis of variance (ANOVA), the statistical package SAS® (Statistical Analysis System) version 9.0 (SAS, 2002) was used and when such differences were confirmed, the Tukey means test (α = 0.05) was performed (SAS, 2002).

The effect of the fertilization treatments on the nutritional status of the plants was evaluated by an ANOVA. Additionally, with the graphic vector method, these results were illustrated. The construction and interpretation of vector nomograms was made based on the methodology described by Haase and Rose (1995).

To evaluate the differences between the costs implied by the use of each fertilizer combination during plant growth, the cost of the Controlled Release Fertilizer incorporated in each treatment was considered, as well as the amount and cost of the water -soluble fertilizer, applied during each watering.

 Results and Discussion Morphological variables

The height of the plants showed a dispersion of data in a range of 29.1 to 31.6 cm with treatment 2 located in the upper statistical group (p <0.05) (Table 3). Rodríguez (2008) indicates that a plant with a stem height greater than 25 cm and a neck diameter smaller than 4 mm is more susceptible to wind damage; however, the NMX-AA-170-SCFI-2016 Mexican Standard (Secretaría de Economía, 2016) establishes that Pinus greggii, from six to eight months of age, must have a height of 25 to 30 cm, which coincides with the results obtained in the present investigation.

Growth in height, diameter and Dickson’s Quality Index in <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. at 134 days after starting fertilization.
Treatment Height (cm) Diameter (mm) Dickson´s quality index
1 31.3 ± 0.57 ab 3.3 ± 0.04 b 0.26 ± 0.0 a
2 31.6 ± 0.53 a 3.4 ± 0.05 ab 0.24 ± 0.0 a
3 31.1 ± 0.73 ab 3.5 ± 0.05 a 0.25 ± 0.0 a
4 29.1 ± 0.55 b 3.3 ± 0.03 b 0.23 ± 0.0 a
5 30.4 ± 0.64 ab 3.4 ± 0.05 ab 0.24 ± 0.0 a
6 30.0 ± 0.49 ab 3.2 ± 0.04 b 0.22 ± 0.0 a
7 30.2 ± 0.05 ab 3.3 ± 0.05 b 0.24 ± 0.0 a

1 = FEC (Fast release fertilizer) + water; 2 = FEC+Triple 19, fixed dose; 3 = FEC + Triple 19, exponential dose; 4 = FEC+Poly-feed®, fixed dose; 5 = FEC+Poly-feed®, exponential dose; 6 = FEC+Peters professional®, fixed dose; 7 = FEC + Peters professional®, exponential dose. Values with different letters for the same variable, indicate significant statistical differences (p <0.05), according to Tukey.

For neck diameter, data dispersion was 3.2 to 3.5 mm, -with significant differences (p <0.05) between treatments- with treatment 3, which is located in the upper statistical group and the only one to reach the established standards in the NMX-AA-170-SCFI-2016 for Pinus greggii (Secretaría de Economía, 2016), which states that plants in the nursery must reach a minimum diameter of 3.5 mm to ensure satisfactory performance in the field (Table 3). In several species, it has been found that the diameter at the neck of the root is one of the main morphological characteristics that determines the adaptation of plants in the plantation site (Tsakaldimi et al., 2013). In the case of the Dickson Quality Index, the values oscillated between 0.22 and 0.26, without significant differences between treatments (p <0.05) (Table 3).

In the production of root biomass, the control plant was the best, despite having only been fed with the Controlled Release Fertilizer, with 26.8 % more biomass with respect to the average value of the other treatments (Table 4); Apparently, plants having insufficient nutriment supply developed more root in their search, which also recorded Soriano (2011), who described that the highest dose of fertilization in Pinus patula Schiede ex Schltdl. & Cham and P. devoniana Lindl. it disadvantaged the growth of the radical system. According to Berendse et al. (2007), as well as Camargo and Rodríguez (2006), under low fertility, the plants allocate greater biomass to the root to favor their growth.

Production of biomass of the root, the aboveground part and total in <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. at 134 days after starting the fertilization.
Treatment Root dry weight (g) Aboveground part dry weight (g) Total dry weight (g)
1 0.79 ± 0.02 a 2.51 ± 0.07 b 3.30 ± 0.08 ab
2 0.59 ± 0.02 b 2.85 ± 0.10 ab 3.44 ± 0.12 ab
3 0.58 ± 0.01 b 3.04 ± 0.10 a 3.62 ± 0.11 a
4 0.58 ± 0.01 b 2.60 ± 0.08 b 3.18 ± 0.09 b
5 0.58 ± 0.02 b 2.75 ± 0.09 ab 3.33 ± 0.10 ab
6 0.56 ± 0.02 b 2.63 ± 0.07 b 3.19 ± 0.09 b
7 0.58 ± 0.01 b 2.82 ± 0.08 ab 3.40 ± 0.09 ab

1 = FEC (Fast release fertilizer) + water; 2 = FEC+Triple 19, fixed dose; 3 = FEC + Triple 19, exponential dose; 4 = FEC+Poly-feed®, fixed dose; 5 = FEC+Poly-feed®, exponential dose; 6 = FEC+Peters professional®, fixed dose; 7 = FEC + Peters professional®, exponential dose. Values with different letters for the same variable, indicate significant statistical differences (p <0.05), according to Tukey.

Treatment 3 is also outstanding in the biomass of the stem and the needles; Rendón et al. (2001) indicate that the biomass generated in this part of the plant is related to its growth, since the stem works as a support and conduction organ, while the needles help metabolic activity. As the biomass of the aerial part is generally greater than that of the root, the same treatment produced the highest total biomass (Table 4).

Jacobs et al. (2009) evaluated in Quercus ilex Lour the response to the application of nitrogen in doses of 0 to 200 mg per plant and concluded that a dose of 150 mg may be enough for the growth of plants; however, a higher dose may represent the optimal value to be loaded nutritionally, without toxicity. On the other hand, Prehn et al. (2013) observed that in Guindilla trinveris Gillies ex Hook. & Arn., when applying nitrogen in increasing doses, the aerial biomass increased up to 2 g plant-1 and from then onwards, it decreased until causing its death. In the case of this essay, none of the doses had a toxic effect.

 Physiological variables

The seedlings with the highest amount of nutrient reserves were those of treatment 3 while the control showed the lowest value (Table 5).

Absolute and relative values of nutritional status of nitrogen, phosphorus and potassium of <italic>Pinus greggii</italic> Engelm. in response to fertilization routines.
Treatment Dry weight (mg plant-1) Concentration (%) Content (mg plant-1)
N P K N P K
1 0.59 (100) 1.202 (100) 0.167 (100) 0.846 (100) 7.081 (100) 0.984 (100) 4.980 (100)
2 0.83 (141) 2.369 (197) 0.247 (148) 1.053 (124) 19.770 (279) 2.060 (209) 8.788 (176)
3 0.84 (142) 2.423 (202) 0.254 (152) 1.191 (140) 20.302 (287) 2.130 (216) 9.979 (200)
4 0.72 (121) 2.463 (205) 0.224 (134) 0.976 (115) 17.629 (249) 1.604 (163) 6.987 (140)
5 0.78 (132) 2.459 (204) 0.222 (133) 1.150 (136) 19.092 (270) 1.724 (175) 8.930 (179)
6 0.73 (124) 2.383 (198) 0.226 (135) 1.058 (125) 17.446 (247) 1.652 (168) 7.742 (155)
7 0.76 (129) 2.499 (208) 0.226 (135) 1.226 (145) 19.050 (269) 1.720 (175) 9.346 (188)

1 = FEC (Fast release fertilizer) + water; 2 = FEC+Triple 19, fixed dose; 3 = FEC + Triple 19, exponential dose; 4 = FEC+Poly-feed®, fixed dose; 5 = FEC+Poly-feed®, exponential dose; 6 = FEC+Peters professional®, fixed dose; 7 = FEC + Peters professional®, exponential dose. Values expressed in parenthesis were calculated as (VR/VT) × 100. VR = Reference value of treatment 1; VT = Value of each treatment.

When taking as a reference the nutritional status of treatment 1, vector nomograms show that the six treatments with the addition of water-soluble fertilizer had a high consumption of nitrogen, phosphorus and potassium, which is a condition that should favor the fertilization routines, since this translates into plants with greater nutritional reserves (Uscola et al., 2015). Treatments 3 and 7 show the best ratio content-concentration-total dry biomass (Figure 1).

Nomograms of nutritional status of nitrogen, phosphorus and potassium of <italic>Pinus greggii</italic> Engelm., 134 days after fertilization began. Concentración relativa = Relative concentration; Biomasa seca relativa = Relative dry biomass; Contenido relativo de nitrógeno = Relative nitrogen content; Contenido relativo de fósforo = Relative phosphorus content; Contenido relativo de potasio = Relative content of potassium; Descripción de tratamientos =Description of treatments: 1 = FEC (Fast release fertilizer) + water; 2 = FEC+Triple 19, fixed dose; 3 = FEC + Triple 19, exponential dose; 4 = FEC+Poly-feed®, fixed dose; 5 = FEC+Poly-feed®, exponential dose; 6 = FEC+Peters professional®, fixed dose; 7 = FEC + Peters professional®, exponential dose.

A high content of nutrient reserves, especially nitrogen, in Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham. has been related to a competitive advantage of plants in places with low fertility (Navarro et al., 2013). The same manifested Sanchez et al. (2017) and Buendía et al. (2017) when working with Pinus greggii and Pinus leiophylla Schl. & Deppe, respectively.

In low -fertility conditions, inducing high contents of nutrient reserves to favor a better performance in the field is the premise of the exponential fertilization regime proposed by Timmer (1996), which is supported based on nursery results; however, in later studies, it is convenient to evaluate if in fact the plants with better nutritional status have a favorable performance in the field, since in spite of the existence of works of this nature that show positive results with the exponential fertilization regime, as for example those of Salifu and Timmer (2003) and Duan et al. (2013), there are others such as Everett et al. (2007) that indicate the opposite. Such controversy could be based on what was indicated by Burgess (1991), who pointed out that in some species the addition of fertilizer in an exponential way does not always satisfy the needs of the plants, mainly during the initial stages of growth when the demands of nutrients are high and the supply is scarce.

 Analysis of fertilization costs

2.587 kg of Controlled Release Fertilizer were used in the 2 156 individuals under evaluation (28 trays with 77 plants each); the average price per kilogram was $ 50.00 Mexican pesos. On the other hand, the total water-soluble fertilizer used during the trial was 1.638 kg of Triple 19 (19 N -19 P205 -19 K2O), 1.560 kg of Poly-feed® (20 N -10 P205 -20 K2O) and 1.560 kg of Peters professional® (20 N -7 P205 -19 K2O), each applied in eight trays of 77 plants (equivalent to two treatments per type of fertilizer), with an average cost per kilogram of Mx$21.59, Mx $36.80 and Mx $86.36, respectively. Table 6 shows the average cost per plant due to the alternative fertilization used in each treatment during the 4.5 months that the trial lasted; also, an example of the cost of fertilization for 100 000 plants is presented.

Cost of Controlled Release Fertilizer and water-soluble fertilizer applied, by plant and for 100 000 plants, in the evaluated treatments.
Treatment Cost of FEC used per plant (Mx$) Cost of FH used per plant (Mx$) Cost of FEC and FH used per plant (Mx$) Total cost of FEC+FH for 100 000 plants (Mx$)
1 0.051 0.00 0.051 5 100
2 0.051 0.057 0.108 10 800
3 0.051 0.057 0.108 10 800
4 0.051 0.093 0.144 14 400
5 0.051 0.093 0.144 14 400
6 0.051 0.218 0.269 26 900
7 0.051 0.218 0.269 26 900

1 = FEC (Fast release fertilizer) + water; 2 = FEC+Triple 19, fixed dose; 3 = FEC + Triple 19, exponential dose; 4 = FEC+Poly-feed®, fixed dose; 5 = FEC+Poly-feed®, exponential dose; 6 = FEC+Peters professional®, fixed dose; 7 = FEC + Peters professional®, exponential dose. Values expressed in parenthesis were calculated as (VR/VT) × 100. VR = Reference value of treatment 1; VT = Value of each treatment. Costs are based on average quotes for 2017.

The treatments with the highest cost due to fertilization were number 6 and 7, with $ 0.269 Mexican pesos per plant. On the other hand, treatment 1 was the least expensive, lacking water-soluble fertilizer, with $ 0.051 per plant, followed by treatments 2 and 3 with $ 0.108. If these costs are extrapolated to a production of 100 000 plants, there would clearly be significant statistical differences; treatment 1 would cost 5 100 Mexican pesos, while treatments 2 and 3 would cost 10 800 Mexican pesos and would increase in the other treatments, until reaching the most expensive treatments (6 and 7), with 26 900 Mexican pesos (Table 6), in a fertilization period of 4.5 months.

From the technical point of view, treatments 3 and 7 were within the same statistical group and are the two treatments that responded best to the application of controlled delivery fertilizer supplemented with water soluble fertilizers in terms of the morphological and physiological variables evaluated. However, from the financial point of view, the fertilization in treatment 3 costs less than half of the cost of treatment 7, so, taking into account both aspects, treatment 3 is considered the most recommended.

 Conclusions

The nutrition of the plants was favored with the application of controlled delivery fertilizer Multicote®, supplemented with hydrosoluble fertilizers Triple 19 in exponential doses (treatment 3) or with Peters professional® in exponential doses (treatment 7); however, treatment 3 stands out because it implies less than half the cost with respect to treatment 7.

Treatment 1 only based on controlled delivery fertilizer produced high values in the morphological variables; but the results in the physiological values show deficiencies in the assimilation of nutrients.

 Acknowledgements

The authors wish to express their gratitude to the Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango (Faculty of Forest Sciences of the Juarez University of the State of Durango), for the facilities granted for the development of the trial in the facilities of the nursery.