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Recibido, 07/11/2021 Aceptado, 27/12/2021
Comunicación breve
DOI:10.25127/aps.20213.820
Nano fertirrigación de cacao en campo incluyendo análisis de eficiencia de aplicación del sistema
Nano fertigation of cocoa in the field including analysis of system application efficiency
1 2 2
Manuel Oliva-Cruz , Jesús M. Salazar Hinostroza , Jorge Armando Mendoza Galo ,
2 2*
Leny Dolores Arévalo Payahua , Gilder Meza Pérez
RESUMEN
Esta investigación se realizó en el fundo “El Codo”, el distrito de Pajarillo, provincia de Mariscal Cáceres, en el
Departamento de San Martín. Se evaluó el efecto de la aplicación de nanoburbujas en un sistema de fertirrigación
para la productividad del cacao clon CCN-51, con el fin de optimizar absorción de los nutrientes en el cultivo de
cacao. Para ello, se evaluaron diversos parámetros agronómicos, el nivel nutricional, así como la incidencia de
enfermedades en el cultivo de cacao CCN 51, utilizando equipos de emisor de nano burbujas por electrolisis. Con
esto, se buscó validar una tecnología adecuada para el uso en los sistemas de fertirriego. De la investigación, se pudo
determinar que el índice de mazorca fue estable en todos los tratamientos con un valor de 16,2. Además, con la
aplicación de nano burbujas se mitigó la incidencia de enfermedades en casi un 4,28%. Por último, se logró
incrementar la productividad en 947,42 kg/ha, lo que significa un 18,4% más respecto a la productividad inicial y un
11,9% respecto a la producción del testigo para los tratamientos de aplicación de riego.
Palabras clave: cacao, fertirrigación, fertilización orgánica, fertilización inorgánica.
ABSTRACT
This research was carried out at "El Codo" farm, Pajarillo district, Mariscal Cáceres province, in the Department of
San Martín. The effect of the application of nanobubbles in a fertigation system on the productivity of cocoa clone
CCN-51 was evaluated in order to optimize the absorption of nutrients in the cocoa crop. For this purpose, several
agronomic parameters, the nutritional level, as well as the incidence of diseases in the CCN 51 cocoa crop, were
evaluated using nano bubble emitter equipment by electrolysis. The aim was to validate a technology suitable for use
in fertigation systems. From the research, it was determined that the ear index was stable in all treatments with a value
of 16.2. In addition, the application of nano bubbles mitigated the incidence of diseases by almost 4.28%. Finally,
productivity was increased by 947.42 kg/ha, which is 18.4% more than the initial productivity and 11.9% more than
the production of the control for the irrigation application treatments.
Keywords: cocoa, fertigation, organic fertilization, inorganic fertilization.
1
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza, Instituto de Investigación para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva, Chachapoyas,
Perú.
2
Kampos del Peru SAC, La Banda de Shilcayo, Perú.
*
Autor de correspondencia. E-mail: mezaperezgilder@gmail.com
Rev. de investig. agroproducción sustentable (3): , 20 2520-97605 69-76 21 ISSN:
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I. INTRODUCCIÓN
Actualmente el cultivo de cacao en el Perú, tiene una
superficie aproximada de 160 mil hectáreas, con una
producción de 135 mil toneladas y una productividad
media de 843 kg/ha, siendo San Martin el principal
productor con 48390 t, seguido de Junín con 25500 t
(MINAGRI, 2015b; Charry et al., 2020; López Cuadra
et al., 2020). Dentro del departamento de San Martín,
el promedio de hectáreas por agricultor de cacao es de
1,5 ha (INEI, 2019; MINAGRI, 2015b). En los últimos
años, la siembra de nuevas hectáreas se ha reducido,
debido a que, cada vez se encuentra menos terrenos
aptos para el cultivo (Abdulai et al., 2018; Vargas,
2021). Esta problemática en el campo, induce a mejo-
rar las unidades productivas existentes con tecnolo-
gías que ayuden a incrementar la productividad, respe-
tando y conservando la fertilidad de los suelos (Ochoa
et al., 2018; ).Akintelu et al., 2019
La producción de cultivo de cacao en América Latina,
de donde es originario este fruto, representa aproxima-
damente el 15% de la producción mundial (Sánchez
Arizo et al., 2019). A pesar de producir principalmen-
te, productos a base de cacaos finos de aroma, denomi-
nación que se aplica a una producción de calidad espe-
cial, la cacaocultura en esta región se enfrentada a
numerosos retos (Gateau-Rey, et al., 2018; Mata
Anchundia et al., 2018; Oliva y Maicelo Quintana,
2020; Oliva-Cruz et al., 2021). Entre los retos más
importantes, están las prácticas agronómicas inade-
cuadas sobre el cultivo, la baja productividad por hec-
tárea y la poca rentabilidad que genera esta actividad a
los cacaoteros y sus familias (Vásquez-Barajas et al.,
2018; Akrofi-Atitianti et al., 2018; Hoffmann et al.,
2020). Dentro de los clones más difundidos en los
departamentos productores de cacao en Perú, destaca
el clon CCN-51, debido a sus características agronó-
micas, su mayor resistencia a enfermedades y su gran
rendimiento por hectárea (Anzules-Toala et al., 2019;
Chire-Fajardo et al., 2020).
Una forma de mejorar la producción en la actualidad,
incluida la del clon CCN-51, es mejorar las tecnolo-
gías de riego y fertilización (Saravia-Matus et al.,
2020; García et al., 2021; Martínez y Pachón, 2021).
Estas mejoras en las tecnologías, mejoran la producti-
vidad, por tanto, pueden incrementan la asimilación
del nutriente por la planta (Tanya-Morocho y Leiva-
Mora, 2019; Seutra Kaba et al., 2021). Por ejemplo,
con la fertilización granulada la planta asimila el 40%
de los nutrientes, con el fertirriego + fertilización gra-
nulada la planta asimila el 60%, y con el fertirriego se
logra una asimilación del 70% de los nutrientes (Głąb
et al., 2020; Thakur et al., 2020; Sadhukhan et al.,
2021).
La baja asimilación de nutrientes con las fertilizacio-
nes, en especial la granulada, es causada por la reac-
ción de los fertilizantes con las propiedades del suelo,
la baja cantidad de raíces activas de la planta y la limi-
tada disponibilidad de los nutrientes en las etapas
fenológicas del cultivo. Esto trae como consecuencia
frutos de baja calidad y poca cantidad de estos
(Andrews et al., 2021; Dogbatse et al., 2021; Rosas-
Patiño et al., 2021). También favorece la propagación
de enfermedades como la moniliasis, la escoba de
bruja, o la pudrición parda, que afectan el rendimiento
de las plantas (Leiva et al., 2020; Polanco et al., 2020;
Second et al., 2021; Sousa Filho et al., 2021). Se esti-
ma que la planta de cacao puede llegar a producir enci-
ma de las 2,5 t/ha (Balcázar; 2020). Sin embargo, los
rendimientos encontrados en el departamento de San
Martín, están entre 0,5 a 1,2 t/ha por planta (León
Gutiérrez, 2021).
Por todo lo dicho anteriormente, el objetivo de esta
investigación fue la evaluación del efecto de las nano
burbujas por electrolisis con sistema de fertirriego en
la productividad del cacao CCN-51. Para conseguirlo,
se evaluaron los parámetros agronómicos del sistema
de fertirriego como Índice de mazorcas, horas de satu-
ración de nanoburbujas en el agua de riego. Posterior-
mente, se determinaron los niveles nutricionales de
suelo y hoja. Por último, se evaluó la incidencia de
enfermedades (Escoba de Bruja, Moniliasis, Pudri-
ción Parda) y la producitividad del cacao CCN-51,
bajo las condiciones de fertirriego establecidas.
Nano fertirrigación cacao
Oliva-Cruz M
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II. MATERIAL Y MÉTODOS
Área de estudio
La investigación se llevó a cabo en el fundo “El Codo”
de propiedad de la Sra. Ysabel Pérez Arévalo, socia de
la Asociación de Productores Agropecuarios Ishanga
en el distrito de Pajarillo, Provincia de Mariscal Cáce-
res, Departamento de San Martín, con coordenadas
7°10'10,33” S y 76°41'13,56 W.
La investigación se realizó en una superficie de 4,212
2
m , con 6 plantas netas y 14 plantas bordes, por cada
unidad experimental. Todos los tratamientos fueron
con el clon CCN 51, con una edad de 10 años. El
campo fue dividido en tres bloques. Las plantas esta-
ban distanciadas entre tres metros por tres metros, en
un sistema cuadrado.
Características Físicas del Suelo
La topografía del terreno es ligeramente plana entre 1
2%, presentando en las zonas aledañas una quebrada y
colina suave, posee un buen estado de drenaje natural.
Factores de estudio
El factor principal del estudio fue la adopción de nano
burbujas por electrolisis en sistemas de fertirrigación
para cultivos de cacao, con un solo clon de cacao, el
clon CCN-51.
Tratamientos en estudio
Los tratamientos del estudio, se especifican en la tabla
1S.
Módulo de riego
El sistema de riego por goteo fue distribuido en una
línea de goteo por hilera de planta, con cuatro goteros
por planta, separados 0,5 metros entre cada uno (Figu-
ra 1S). El caudal de operación fue de 4 litros por hora.
La presión de operación fue de un bar.
Análisis de suelo
Se tomaron muestras de suelo antes de realizar el tra-
bajo de campo, para ello se recolecto 25 sub muestras,
a una profundidad de 20 cm, que se homogenizaron en
un balde esterilizado con alcohol de 70°. Luego se
tomó aproximadamente un kilogramo y se rotulo en
una bolsa ziploc indicando el nombre del fundo, el tipo
de cultivo, la profundidad de muestreo, la ubicación, la
fecha de muestreo y el tipo de análisis. Las muestras
fueron trasportadas y analizadas en el Laboratorio de
Investigación de Suelos y Aguas de la Universidad
Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazo-
nas. Los parámetros analizados fueron pH, conducti-
vidad eléctrica, carbonatos, materia orgánica, fósforo,
potasio, textura, capacidad de intercambio catiónico,
cationes cambiables, suma de cationes, suma de bases
y porcentaje de saturación de bases.
Análisis foliar
Se tomaron muestras de hojas de cada planta clon
CCN-51, con la finalidad de representar a la población
general de las plantas. En el muestreo no se tomaron
hojas con daños de plagas o enfermedades, ni con
residuos de fungicidas o plaguicidas. Se seleccionó la
cuarta hoja desde la posición apical de la rama cortada
con una tijera desde su base (incluyendo el peciolo),
por cada planta de cada tratamiento. Las hojas se colo-
caron en bolsas de papel para luego ser llevadas al
Laboratorio de Investigación de Suelos y Aguas de la
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza
de Amazonas. En el laboratorio se secaron en una
estufa con ventilación calibrada a 60 °C, por un tiempo
mínimo de 24 horas para luego ser molida. Se evitó
cualquier tipo de contaminación durante los procesos
de extracción y almacenamiento de las muestras.
Cosecha de mazorcas
El registro de mazorcas se realizó individualmente por
cada planta, con una frecuencia quincenal para evitar
la sobre maduración de los frutos en el campo.
Índice de Mazorca (IM)
Para el cálculo del IM, se colectaron 20 mazorcas al
azar de cada planta, registrando los datos morfológi-
cos del fruto. Posteriormente, se determinó el IM
siguiendo la siguiente formula:
IM= 20 mazorcas x 1000 gramos / peso en gramos de
las almendras secas de 20 mazorcas
Incidencia de enfermedades del cacao
La incidencia de enfermedades se evaluó en cada plan-
ta de cacao, removiendo las escobas de los árboles.
Después se realizó el conteo, la identificación de la
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enfermedad y se estimó la severidad.
Rendimiento de cacao seco
El rendimiento de cacao seco, se calculó dividiendo el
número total de mazorcas sanas cosechadas durante el
año en cada planta por el índice de mazorcas. Luego, el
resultado, por regla de tres simple se llevó a hectárea.
Evaluación de eficiencia del sistema de fertirriego
con nano burbujas
El coeficiente de uniformidad (CU), se determinó en el
campo. Para ello, se puso en funcionamiento el siste-
ma de acuerdo con las condiciones normales de fun-
cionamiento. Luego, se tomaron cuatro tuberías late-
rales sobre la tubería terciaria, una en el extremo aguas
arriba, otra en el tercio aguas abajo, otra a dos tercios
agua abajo y una última en el extremo aguas abajo. Se
midieron las presiones al inicio y al final de cada
tubería lateral, ósea ocho lecturas de presión. En cada
tubería lateral se escogió un gotero, en cuatro dos
posiciones distintas: al inicio y al extremo. Se midió el
caudal de todos los emisores escogidos durante un
minuto, es decir 16 medidas de caudal. Se calculó la
media de los cuatro valores más pequeños que repre-
sentaron el caudal mínimo de distribución por planta;
y la media general de los 16 valores que representan el
caudal medio de los emisores. El coeficiente de unifor-
midad (CU) de distribución se obtuvo con la siguiente
formula:
CU (%) = (Caudal mínimo por planta/caudal medio
por planta) x 100
Por último, se calculó la eficiencia de aplicación con la
fórmula, determinando la calificación de evaluación
del sistema del sistema de riego viendo la Tabla 2S.
Ea (%) = Ks x Cu
Donde:
CU: Coeficiente de uniformidad de distribución
Ks: perdidas inevitables por percolación profunda,
evaporación.
Ea: Eficiencia de aplicación -5%-10%
Análisis de datos
Se desarrolló un Diseño de Bloques Completo al Azar
(DBCA), con 6 tratamientos, y 3 bloques, para la com-
paración de los promedios se analizó el ANVA y luego
se usó la prueba de Tukey al 5% de probabilidades.
III. RESULTADOS
Datos del suelo
El suelo donde se llevó a cabo el ensayo, está clasifica-
do como entisol con las siguientes características:
ubicación en terraza alta aluvial del rio Huallaga; alter-
nancia de horizontes discontinuos, contenido de arci-
lla (< 60 % arcilla); características vérticas, epipedon
ocrito, régimen de humedad de suelo ustico. En la
Tabla 3S se describe detalladamente el perfil en las
distintas capas según su profundidad y en la Tabla 4S
se muestra los resultados del análisis fisicoquímico del
suelo donde se realizó la investigación, y los porcenta-
jes de arcilla, arena y limo, concentraciones de calcio,
magnesio, potasio y sodio además proporciona infor-
mación sobre el pH, materia orgánica y conductividad
eléctrica.
Datos de diagnóstico Foliar
Los tratamientos T , T , T , T presentaron los mejores
1 2 3 4
porcentajes de nitrógeno, fosforo y potasio. Es decir,
hay una mejor asimilación de los nutrientes debido a la
disponibilidad en el suelo. Por otro lado, el T , el trata-
5
miento con nano burbujas mostro un mejor valor de
contenido de nutrientes respecto al análisis inicial.
Esto indica un mejor nivel de absorción en las plantas,
es decir, mejor fertilidad química del suelo (Tabla 5S).
Índice de Mazorca
El índice de mazorca para todos los tratamientos fue de
16,2, que indica que este factor de productividad es
gobernado por la genética del clon CCN 51 en la zona
del ensayo.
Incidencia de enfermedades del cacao
En la tabla 6S, se muestra el número de mazorcas
enfermas y el porcentaje de incidencia para cada trata-
miento, siendo el más alto en los tratamientos T , T y
0 2
T , y el más bajo en el tratamiento T . Tras el análisis de
5 3
varianza, se ve que existen diferencias entre los trata-
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mientos, con un grado de significancia de 0,05 (Tabla
7S). Al realizar la prueba de Tukey con un grado de
significancia de 0,05, se muestra que existen diferen-
cias significativas en 9 de 15 comparaciones realiza-
das, es decir los nutrientes aplicados de origen orgáni-
co y convencional ayudan a disminuir la incidencia de
enfermedades. Por otro lado, se observó que entre el T
0
y T existen diferencias significativas, mostrando que
5
el tratamiento con nano burbujas es eficaz para la
sanidad de las mazorcas. Asimismo, el T y T no pre-
1 2
sentaron diferencias significativas respecto al T , por
5
lo que el tratamiento orgánico y nano burbujas mitigan
en similar magnitud la incidencia de enfermedades en
el cultivo de cacao (Tabla 8S).
Rendimiento de cacao seco
En la tabla 9S, se muestra el rendimiento de cacao seco
en Kg/ha/año, siendo el más alto en los tratamientos T
3
y T , y el más bajo en el tratamiento T . Tras el análisis
4 0
de varianza, se ve que existen diferencias entre los
tratamientos, con un grado de significancia de 0,05
(Tabla 10S). Al realizar la prueba de Tukey con un
grado de significancia de 0,05, se muestra que 13 de 15
tratamientos muestran diferencias estadísticas signifi-
cativas. Los tratamientos T vs T y T vs T no mues-
1 2 3 4
tran diferencias significativas, que demuestra que no
es necesario la saturación por dos horas de nano burbu-
jas el agua, es decir solo sería necesario una hora de
saturación. Po otro lado, el T y T presentan diferen-
0 5
cias signicativas estadísticamente, lo que nos
demuestra que la aplicación con nano burbujas incre-
menta la productividad del cacao respecto al trata-
miento riego sin fertilizante (Tabla 11S).
Evaluación de eficiencia del sistema de fertirriego
con nano burbujas
Para el sistema de riego por goteo cuyo tiempo de
evaluación fue de 2 minutos, se obtuvo un CU del 90%
considerado que la eficiencia del sistema de fertirriego
con nano burbujas es buena.
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El índice de mazorcas se mantiene en 15,2 en todos los
tratamientos del ensayo y es gobernado por la carga
genética del Clon CCN 51 y no por efecto de los trata-
mientos. El CU de riego en el ensayo es de 90% el cual
garantizó una distribución de agua en la planta de
cacao.
Es necesario saturar el agua de riego con nano burbu-
jas por 1 hora antes de la aplicación. Regando con agua
concentrada de nano burbujas en los suelos, son más
fértiles y sanos, esto se muestra en el incremento del
contenido foliar de Nitrógeno, Fosforo y Potasio
(1,93%, 0,16% y 1,77% respectivamente).
El T con nanoburbujas es tan eficaz como el T y T
5 1 2
para la mitigación de incidencia de las enfermedades
en el cultivo de cacao. El T con nanoburbujas incre-
5
menta la productividad del cacao en un 11.9%, respec-
to al sistema de riego tradicional el T y T incrementan
1 2
el 54.6% y los tratamientos T y T incrementan en
3 4
113.4% y el T el 6.5%.
0
V. AGRADECIMIENTOS
Al Proyecto con Contrato N° 023-FIDECOM-
INNOVATEPERU-PIMEN-2020, nanciado por
PROINNOVATE y ejecutado por la Empresa Kampos
del Perú, por el financiamiento del trabajo de Investi-
gación.
CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES
Todos los autores participaron en la conceptualiza-
ción, metodología, investigacn, redacción del
manuscrito inicial, revisión bibliográfica, y en la
revisión y aprobación del manuscrito final.
VI. CONFLICTO DE INTERESES
Los autores declaran no tener conflicto de intereses.
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