Fijación biológica de nitrógeno por Leguminosas Arbóreas para para sombra de café en Puerto Rico

Abstract

Sustainable production of shaded coffee brings multiple benefits, including the conservation and increase of soil fertility. The objective of this study was to evaluate the capacity of biological N2 fixation of 30 different legume trees in two representative soils that include Humatas and Los Guineos series, from Puerto Rico coffee production region. The experiments were carried out in the greenhouse. Data was recorded at 90 and 180 days after planting for plant height and dry weight, nodule number and nodule dry weight and total nitrogenase activity by acetylene reduction assay (ARA). Rhizobium strains were isolated from nodulated trees, acetylene reduction assay for orthodox seeds species, and total nitrogen with Kjeldahl method for recalcitrant seeds species were conducted. The results indicated that total nitrogenase activity was higher in F. macrophylla, C. farchildiana, A. procera, E. berteroana and E. variegata. Based on the results of the ARA species, I. vera, I. fagifolia, I. spectabilis and I. quaternata, showed an important N2 fixation potential after 300 days seeding, in spite of not being included in the experimental design of orthodox seeds. From the 28 nodulated species, the ones that produced the highest amount of nodules were: C. farchildiana, F. macrophylla, I. vera, I. spectabilis, I. quaternata and A. procera. Species O. krugii and A. peregrina only nodulated in Los Guineos soil, and C. surinamensis and P. pedunculata did not nodulate at all. For future studies, tree species should be evaluated under the same experimental design, with different levels of liming and phosphorus fertilization, to improve the soil pH and plant growth.

La producción sostenible de café a sombra trae múltiples beneficios incluyendo la conservación y el incremento de la fertilidad del suelo. El objetivo de este estudio fue el de evaluar la capacidad de fijación biológica de nitrógeno de 30 especies de leguminosas arbóreas, en dos suelos representativos (Humatas y Los Guineos) de la región cafetalera de Puerto Rico. Los experimentos se realizaron bajo condiciones de invernadero. Se tomaron datos en dos muestreos 90 y 180 días después de la siembra, para las variables altura de la planta, peso seco de la planta, número de nódulos, peso seco de nódulos y la estimación de la fijación de nitrógeno por el método de Reducción de Acetileno (ARA), para especies con semillas ortodoxas y nitrógeno total por el método de Kjeldahl para especies con semillas recalcitrantes. Cepas de Rhizobium fueron aisladas en los muestreos. La estimación de la fijación de N2 indicó que F. macrophylla, C. farchildiana, A. procera, E. berteroana y E. variegata son especies con mayor actividad total de la enzima nitrogenasa. Basado en los resultados del ARA después de 300 días de sembradas, las especies I. vera, I. fagifolia, I. spectabilis e I. quaternata, a pesar de no estar incluidas en el diseño experimental de semillas ortodoxas, muestran un importante potencial fijador (N2). Se encontró que las especies más noduladas fueron: C. farchildiana, F. macrophylla, I. vera, I. spectabilis, I. quaternata y A. procera. Las especies O. krugii y A. peregrina solo nodularon en el suelo Los Guineos. C. surinamensis y P. pedunculata no nodularon en ningún de los suelos. Para futuros estudios se recomienda evaluar las especies en un mismo diseño experimental con diferentes grados de encalado y niveles de fertilización de fósforo para mejorar el pH del suelo y el crecimiento de los árboles.