Introducción

La milpa es un sistema agroforestal de Mesoamérica que ha estado vigente por al menos 5000 años (^{Mariaca 2015}). Es la principal fuente de alimentos para las familias de las comunidades rurales del sur y oriente de Yucatán. De la milpa se obtiene el maíz (Zea mays L.) como alimento principal, y se asocia con diferentes especies de leguminosas (Phaseolus vulgaris L., Phaseolus lunatus L. y Vigna spp.) y calabazas (Cucurbita moschata Duch, Cucurbita argyrosperma Huber y Cucurbita pepo L.) (^{Terán y Rassmussen 2009}). Se puede incrementar la diversidad con otras especies como el camote (Ipomea batatas L.), la yuca (Manihot esculenta Crantz) (^{Moya y Ku 2001}) y una amplia variedad de hierbas comestibles y plantas silvestres (^{Linares y Bye 2011}).

En Yucatán, por la pedregosidad y poca profundidad del suelo, es prácticamente imposible el uso de maquinaria agrícola o de animales para labores de labranza (^{Pérez 1981}), por lo que la agricultura de roza, tumba y quema (RTQ) ha sido la más adaptada al sistema para aprovechar los recursos naturales de la zona y es bajo la cual se trabaja la milpa (^{Nigh y Diemont 2013}).

La fertilidad del suelo tiende a mejorar después de la quema con la adición de cenizas provenientes de la vegetación previamente rozada y tumbada (^{Arita 2020}), lo que permite cultivar en el lugar por los siguientes tres años, pues la materia orgánica y los minerales que proveen la fertilidad tienden a disminuir después de ese tiempo, y con ella el rendimiento del maíz y los cultivos asociados (^{Pool y Hernández 1995}). Para evitar la degradación del suelo, es necesario permitir el descanso del monte por períodos lagos, de 40 años o más (^{Fonteyne et al. 2023}).

Desde hace cuatro décadas, y hasta la actualidad, ha existido una fuerte presión sobre la vegetación de la selva de Yucatán, ocasionada el cambio de uso del suelo que implica la reducción de superficies de selva y espacios disponibles para el establecimiento de las milpas (^{Pérez 1981}, ^{Pool 2001}, ^{Rodríguez et al. 2016}). Esto ha forzado a incrementar el tiempo de cultivo sobre un mismo suelo hasta por 10 años o más, y ha reducido del tiempo de descanso a dos o seis años, lo que impide al suelo recuperar su fertilidad completamente al agotarse las reservas de nutrientes, desencadenando efectos secundarios negativos como la pérdida de la fertilidad del suelo, disminución de la biodiversidad cultivada e incremento de poblaciones de plagas y arvenses, que en conjunto contribuyen a la baja productividad del maíz (^{Castillo et al. 2023}).

Ante esta problemática, en la agricultura de RTQ en Yucatán se ha recurrido al uso de fertilizantes y herbicidas (^{Bautista et al. 2005}, ^{Polanco et al. 2019}, ^{Uuh et al. 2024}) que, si bien son una solución rápida y efectiva para mejorar la producción, muchas veces se encuentran fuera de alcance para los productores debido a los costos elevados para su adquisición (^{Ortíz et al. 2014}). Además, el uso de estos insumos resulta perjudicial para el ambiente y la salud humada debido a la alta toxicidad y persistencia en el suelo de sus compuestos (Polanco et al. 2019).

El principal objetivo de la milpa es abastecer de alimentos y otros materiales básicos a las familias para el autoconsumo (^{Mariaca 2015}), por lo que es conveniente el estudio de nuevos modelos de agricultura que mejoren los procesos productivos campesinos apegados al contexto social y cultural de los territorios (^{Castillo et al. 2021}). Lo anterior solo es posible partiendo de una base filosófica y científica de los antecedentes históricos locales que dirijan la toma de decisiones (^{Hernández 1988}).

Desde hace más de tres décadas, se ha expandido alrededor del mundo, por medio de organizaciones nacionales e internacionales, el concepto de agricultura de conservación (AC) y se ha promovido como un modelo revolucionario de agricultura para la conservación del suelo, principalmente en países de América Latina. La AC, se basa en tres principios: 1) la labranza cero, 2) cobertura permanente en el suelo y 3) diversificación de cultivos. Esto ha presentado efectos positivos en la agricultura en términos de rendimiento, sostenibilidad, facilitación del trabajo y adaptación al sistema productivo (^{Friedrich et al. 2012}).

En este sentido, se sabe que la sustentabilidad de la milpa se ha logrado a partir de dos principios fundamentales: 1) la diversificación del sistema y 2) el mantenimiento de la calidad del suelo (^{Martínez et al. 2020}), por lo que fortalecer la milpa a través del manejo agroecológico con prácticas de AC es una opción para conservar y mejorar el recurso edáfico en sus componentes físicos, químicos y biológicos. En consecuencia, mejora la producción de maíz en milpas con períodos de descanso cortos o suelos de uso continuo en condiciones de temporal. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de prácticas de agricultura de conservación con la incorporación de tres leguminosas y el uso de estiércol de ovino en sistemas de producción sobre los componentes del rendimiento del cultivo de maíz en la milpa.

Materiales y métodos

Sitio de estudio

El estudio se llevó a cabo en un predio con cinco años de descanso, ubicado en las coordenadas 20º31’46,59” N, 88º41’18,59” W, en la localidad de Yaxunah, Yaxcabá, Yucatán (Figura 1), con un clima cálido-subhúmedo (Aw¹), temperatura media anual de 26°C y precipitación pluvial de 1300 mm (^{INEGI 2010}). El suelo de las unidades experimentales es Cambisol, con relieve plano y ligeras afloraciones de roca madre. El experimento se realizó en el ciclo primavera-verano del 2022.

Figura 1 Ubicación geográfica del sitio de estudio.  

Diseño experimental

Se establecieron unidades experimentales de 54 m² (6 x 9 m), con un área útil de 32 m² (4 x 8 m) en un diseño de bloques completos al azar, con cuatro tratamientos (Tabla 1) y cinco repeticiones.

** MI, DAP: Maíz, frijol lima, calabaza, fosfato diamónico; MI, EO: Maíz, frijol lima, calabaza, estiércol ovino; MLC, EO: Maíz, lenteja o gandul, calabaza, estiércol ovino; MMB, EO: Maíz, Mucuna, estiércol ovino.

Establecimiento de los cultivos

La vegetación del terreno fue cortada manualmente y quemada previo al establecimiento de los cultivos para eliminar la vegetación secundaria, lo cual implicó la ausencia de rastrojo para este primer ciclo. La preparación del suelo fue tradicional, sin labranza. La siembra se realizó de manera manual con un palo sembrador de acuerdo con los tratamientos (Tabla 1). Los arreglos topológicos fueron; 1,0 m entre hileras y 0,5 m entre plantas para el maíz (Zea mays L.) de la raza Tuxpeño; 1,5 m entre hileras y 1,5 m entre plantas para el frijol ib (Phaseolus lunatus), lenteja (Cajanus cajan L.) y frijol terciopelo (Mucuna sp.); 3,0 metros entre hileras y 3,0 metros entre plantas para la calabaza (C. moschata). Se depositaron dos semillas por cepa para cada cultivo. La siembra de maíz, frijol ib, lenteja y calabaza fue simultánea realizada el 24 de junio de 2022. El frijol terciopelo se sembró 30 días después de la siembra del maíz para reducir el efecto negativo en el rendimiento del maíz debido la competencia por el N del suelo entre la fabácea y la gramínea (^{Castillo y Caamal 2011}). Se realizaron deshierbas manuales para eliminar las arvenses y mantener el cultivo libre de competencia durante el periodo crítico. Fue innecesario el uso de agroquímicos para el control de plagas.

Aplicación de estiércol y fertilizante

Cuando las plantas en el tratamiento T1 alcanzaron la etapa V6, se aplicó fosfato diamónico (DAP), depositando de manera manual 5 g sobre la superficie de cada cepa, equivalente a una dosis de 100 kg ha^-1. Se seleccionó ese fertilizante por ser usado comúnmente por productores milperos de la región (^{Moya et al. 2003}) debido a la limitada disponibilidad de P soluble en suelos calcáreos como los de Yucatán (^{Ramírez et al. 2019}).

En los tratamientos T2, T3 y T4 se aplicó (al momento de la siembra) 0,2 kg de estiércol maduro de ovino de manera manual localizado sobre la cepa de siembra, equivalente a una dosis de 4 t ha^-1. El estiércol utilizado fue recolectado y retirado de los corrales, se almacenó durante un período mínimo de cuatro meses, después fue embolsado y transportado para la aplicación en los tratamientos correspondientes. Se ha reportado que el mismo tipo de estiércol, colectado en condiciones ambientales y de manejo productivo similares, aporta alrededor de 137 kg de N, 20 kg de P y 64 kg de K (^{Parsons et al. 2009}).

Variables de respuesta

En el área útil de las unidades experimentales se registraron las variables número de plantas, número de mazorcas y rendimiento de grano. El conteo de plantas y la cosecha de mazorcas se realizó cuando la planta alcanzó la madurez fisiológica. Las mazorcas se cosecharon de manera manual, libres de brácteas. Para obtener el coeficiente de desgrane se extrajeron submuestras de 10 mazorcas seleccionadas aleatoriamente de la cosecha en cada unidad experimental (^{Triomphe 2011}), se desgranaron manualmente y se dividió el peso total del grano entre el peso del grano con el hueso de la mazorca, el valor se multiplicó por cien para transformarlo a porcentaje. El contenido de humedad en el grano se midió con un determinador John Deere^® SW08120, para los granos obtenidos de las submuestras.

El rendimiento de grano se determinó ajustando la humedad a 14% con la metodología propuesta por ^{Triomphe (2011}), la cual consistió en multiplicar el peso total de las mazorcas cosechadas en la unidad experimental por el coeficiente de desgrane de su respectiva submuestra para obtener el peso total de grano en el área útil, posteriormente, se multiplicó por el factor de corrección de humedad (FCH) que se determinó con la siguiente ecuación.

Donde H% es el contenido de humedad del grano determinado en las submuestras.

El número de plantas, mazorcas y rendimiento de grano estimado en el área de la parcela útil se transformó a rendimiento por hectárea multiplicando los valores obtenidos por el factor de corrección de área (FCA) que se obtuvo de la siguiente manera:

Donde Superficie del área útil es el área expresada en metros cuadrados.

Análisis estadístico

Se aplicaron pruebas de normalidad Shapiro-Wilk y de homogeneidad de varianzas Bartlett (Tabla 2). Se realizaron los análisis de varianzas y se aplicaron pruebas de rango múltiple de medias de Duncan (p<0,05) de acuerdo con el diseño experimental, mediante el lenguaje de programación R (^{R Core Team 2023}).

Resultados y discusión

El análisis de varianza indicó valores sin diferencia significativa (p>0,05) entre tratamientos para las variables de número de plantas (Figura 2), coeficiente de desgrane y contenido de humedad (Figura 3).

Figura 2 Valor promedio de plantas de maíz (a) y producción de mazorcas (b) por hectárea con tratamientos de agricultura de conservación en el ciclo Primavera-Verano 2022 en Yaxunah, Yaxcabá, Yucatán, México. 

Letras diferentes en las barras indican diferencia significativa entre los tratamientos (p<0,05).

Líneas verticales en las barras indican el error estándar.

Figura 3 Valor promedio del coeficiente de desgrane (a) y contenido de humedad (b) del grano de maíz con tratamientos de agricultura de conservación en el ciclo Primavera-Verano 2022 en Yaxunah, Yaxcabá, Yucatán, México. 

Letras iguales en las barras indican sin diferencia significativa entre los tratamientos (p>0,05).

Líneas verticales en las barras indican el error estándar.

En este trabajo se presentó el mayor número de plantas en el tratamiento T2, seguido de T4 y T3; con la misma tendencia se manifestaron los rendimientos de grano (Tabla 3). Resultados similares a los de este experimento fueron reportados por ^{Ayala et al. (2009}) donde el número de plantas de maíz por unidad experimental fue igual tanto en la siembra intercalada con frijol terciopelo como con frijol espada (Canavalia ensiformis) con y sin aplicación de 100 kg ha^-1 de P (P₂O₅) en el tercer ciclo del cultivo, aunque difiere con el rendimiento de grano de maíz, el cual fue similar entre los tratamientos sin seguir una tendencia como la que se mencionó anteriormente.

El mayor número de mazorcas (22 000) se registró en el tratamiento T2, el cual fue diferente (p<0,05) al resto de los tratamientos (Figura 2). La producción de mazorcas en los tratamientos T1, T3 y T4 fue similar (p>0,05). En T1 se obtuvo una producción de 18 500 mazorcas, T3 y T4 presentaron 16 750 y 17 313 mazorcas, respectivamente (Tabla 3).

Se conoce que el estiércol de ovino en la dosis utilizada en este experimento tiene potencial para incrementar el número de mazorcas (^{Parsons et al. 2009}). En condiciones similares, se ha reportado que la producción de mazorcas por hectárea, con las mismas dosis de estiércol y DAP en monocultivos de maíz, presenta valores sin diferencia significativa (^{Couoh et al. 2022}, ^{Itzá 2024}), sin embargo, el uso de estiércol favoreció el rendimiento de mazorcas.

Que el número de mazorcas haya sido diferente significativamente (incluso entre tratamientos que recibieron fertilización con estiércol) se debe al número de plantas por hectárea reportadas al momento de la cosecha, ya que de él derivan otros componentes clave como el número de mazorcas, granos por mazorca y peso promedio del grano, que al final determinan rendimiento de grano de maíz (^{Nielsen 2023}).

El mayor rendimiento de grano (1510 kg ha^-1) se obtuvo en el tratamiento T2, presentó diferencias significativas (p<0,05) respecto a T1 y T3; donde estos dos tratamientos resultaron similares estadísticamente (p>0,05) con 1183 y 1144 kg ha^-1, respectivamente (Tabla 3). El tratamiento T4 presentó un rendimiento de 1355 kg ha^-1 similar a todos los tratamientos (Figura 4).

Figura 4 Rendimiento promedio de grano de maíz en una hectárea con tratamientos de agricultura de conservación en el ciclo Primavera-Verano 2022 en Yaxunah, Yaxcabá, Yucatán, México. 

Letras diferentes en las barras indican diferencia significativa entre los tratamientos (p<0,05).

Líneas verticales en las barras indican el error estándar.

El rendimiento de grano que se obtuvo con los diferentes tratamientos superó la media estatal registrada en el mismo año del experimento, el cual según datos del ^{Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (2022)} fue de 970 kg ha^-1.

Al comparar T1 con T2 y T4 se observaron incrementos en el rendimiento de grano y número de mazorcas (Tabla 3). No se manifiestaron los efectos de las leguminosas y su capacidad para la fijación biológica de nitrógeno, ya que se ha demostrado que el rendimiento de maíz intercalado con frijol ib o frijol terciopelo se mantiene similar en comparación con el monocultivo, al menos hasta el tercer ciclo (^{Castillo et al. 2010}). El incremento en el rendimiento se atribuye a las fuentes nutricionales utilizadas, ya que estos resultados coinciden con la investigación de ^{Parsons et al. (2009}), quienes reportaron incrementos en dicha variable al aplicar 4 t ha^-1 de estiércol en un cultivo de maíz en comparación con un control sin fertilización. Por su parte, ^{Couoh et al. (2022}) reportaron una mejor producción de mazorcas y grano de maíz al utilizar la misma cantidad de estiércol en contraste con el DAP.

El maíz es un cultivo que requiere alrededor de 19,5 kg de N y 7,2 kg de P por hectárea para producir una tonelada de grano, de los cuales 12,7 y 5,6 kg t^-1, respectivamente, son destinados principalmente para el desarrollo del grano (^{Castellanos et al. 2020}a). El contenido de nitrógeno del suelo registrado en la zona donde se realizó el experimento es de 74 kg ha^-1, al adicionar el DAP con 18 kg de nitrógeno, sugiere que existe el potencial para alcanzar 2,3 t ha^-1 de grano considerando que la eficiencia en el uso del N es alrededor del 50-80% (^{Danso y Eskew 2005}). El aprovechamiento del N (nutriente importante para la producción de grano) es influenciado por las fuentes nutrimentales utilizadas en los tratamientos.

La quema de la milpa favorece la producción la producción de maíz hasta por tres ciclos consecutivos (^{Pool y Hernández 1995}) debido a que la adición de cenizas propicia la disponibilidad de P para los cultivos (^{Mariaca et al. 1995}). Se ha reportado que en milpas con períodos de descanso cortos y suelos Cambisoles, (similares a la de este experimento), las reservas de P en el suelo después la quema y un ciclo de cultivo de maíz, frijol y calabaza es de 17,28 kg ha^-1, mientras que después del mismo cultivo, en un suelo libre de manejo con fuego la reserva de P es menor; con un contenido de 7,56 kg ha^-1 (^{Ebel 2018}).

Según la curva de absorción de N y P, la necesidad de estos elementos incrementa cuando el maíz alcanza la etapa V6 (^{Castellanos et al. 2020}a). Es a partir de esta etapa que comienzan a ocurrir cambios fisiológicos en la planta que determinan el rendimiento final, como la diferenciación de mazorcas y formación de granos potenciales que definen el rendimiento final de grano (^{Castellanos et al. 2020b}). El estiércol tiene un alto contenido de macronutrientes, cuyo N total y otros nutrimentos se encuentra en forma orgánica. Estos se liberan lentamente en el sistema, lo que disminuye las pérdidas (^{Sosa y García 2018}) y permite una mayor disponibilidad de nutrientes durante las diferentes etapas del cultivo, entre ellas las más demandantes de N (V6-R1). Por el contrario alrededor del 50-80% del N de los fertilizantes inorgánicos se pierde por volatilización o lixiviación (^{Danso y Eskew 2005}). Por lo anterior, la liberación lenta y paulatina de N y otros nutrientes, pudo ser responsable de que el cultivo de maíz presentara mejores rendimientos en los tratamientos T2 y T4 en comparación con T1. Sin embargo, no fue así en el tratamiento T3, el cual inexplicablemente presentó menor rendimiento a pesar de haberse utilizado el estiércol en la misma dosis también.

La reducción del rendimiento de grano de maíz en el tratamiento T3 (a pesar de haber recibido estiércol como fertilizante) se debió a una interferencia de la leguminosa, ya que la siembra de ambos cultivos fue simultánea. Esto coincide con lo descrito por ^{Zayas et al. (2010}) quienes reportaron en una siembra intercalada de C. cajan y maíz, un rendimiento de grano 980 kg ha^-1 inferior al testigo en monocultivo, mientras que la siembra de la leguminosa 60 días después de la siembra del maíz incrementó 1406 kg ha^-1 el rendimiento.

Al utilizar estiércol como complemento nutrimental, desde el primer ciclo de cultivo, incrementó el rendimiento, como se observó en el tratamiento T2. Esto representa una ventaja para los agricultores, ya que el uso continuo y racional de estiércol en la agricultura permite conservar y mejorar diferentes propiedades del suelo con la adición de materia orgánica y minerales (^{Salazar et al. 2010}, ^{Trejo et al. 2013}). Asimismo, permite reducir los costos de la producción al depender en menor medida de fertilizantes minerales (^{Vázquez 2003}), además de que el estiércol es un subproducto de la producción animal que puede encontrarse fácilmente en los hogares rurales (^{Cuanalo y Guerra 2009}, ^{Cruz 2018}).

Conclusiones

El rendimiento de grano de maíz se registró en un rango de 1144 a 1510 kg ha^-1, valores superiores a la media estatal para el sistema milpa. El sistema basado en maíz, ib y calabaza con la aplicación de estiércol de ovino demostró potencial para incrementar la producción de maíz en el primer ciclo de cultivo al establecerse prácticas de agricultura de conservación. Las variables número de plantas, coeficiente de desgrane y contenido de humedad del grano no fueron afectadas por ninguno de los tratamientos.