Área experimental

El experimento se condujo de julio a noviembre de 2021 en la parcela experimental del Programa de Investigación de Hortalizas (PIH), ubicada en el Centro de Investigación Hernando Bertoni (CIHB-IPTA), de la Ciudad de Caacupé, Paraguay (25°23'16.38'' S, 57°11'22.24'' O). Los datos meteorológicos del periodo fueron obtenidos de la estación meteorológica del CIHB-IPTA, registrándose temperaturas mínimas y máximas de 16,7 °C y 29,2 °C, respectivamente, con una precipitación total acumulada de 534 mm, cuyas variaciones mensuales se presentan en la Figura 1. El suelo del área experimental se clasifica como Arenic Kandiudult, caracterizado por un color pardo rojizo oscuro (^{López Gorostiaga et al., 1995}), y sus propiedades químicas iniciales, determinadas antes de la instalación del experimento, se detallan en la Tabla 1.

Figura 1 Comportamiento climático mensual (temperatura mínima, máxima y precipitación) durante el período experimental en el Centro de Investigación Hernando Bertoni del Instituto Paraguayo de Tecnología Agraria, Caacupé, Paraguay, 2021. 

Obtención y caracterización del fertilizante orgánico

El fertilizante orgánico utilizado en este estudio fue obtenido en la Cooperativa Manduvira Ltda., ubicada en la ciudad de Arroyos y Esteros (Figura 2). Esta cooperativa produce fertilizantes orgánicos a partir de residuos sólidos derivados del procesamiento de caña de azúcar, mediante un proceso de compostaje sin el uso de insumos químicos. Las materias primas incluyen torta de filtro (58%), bagazo de caña de azúcar (5%), ceniza (10%), proteína vegetal (10%), minerales (1%), estiércol vacuno (6%), estiércol de ave (1%) e inoculantes ecológicos descomponedores en líquido (9%).

El compostaje se realiza en pilas verticales con inoculación de microorganismos nativos y control de temperatura (<70 °C), pH y humedad (20-30%), utilizando volteo mecánico para asegurar una adecuada aireación hasta alcanzar la madurez del material. En la etapa final, se añaden microorganismos benéficos para mejorar la calidad biológica del compost. El resultado es un producto estable y biológicamente activo, listo para su uso agrícola. Las principales características nutricionales del compost indican que posee 7,45 g/100 g de carbono orgánico, 4,4 g/100 g de nitrógeno, 0,4 g/100 g de fósforo, 0,3 g/100 g de potasio, 1,7 g/100 g de calcio y 0,47 g/100 g de magnesio. La caracterización química del fertilizante orgánico se realizó mediante análisis rutina en el laboratorio en el Centro de Investigación Hernando Bertoni del Instituto Paraguayo de Tecnología Agraria, Caacupé, Paraguay.

Tratamientos y diseño experimental

En este estudio se evaluaron cinco tratamientos que consistieron en cuatro dosis de fertilizante orgánico compostado a partir de residuos de la industria azucarera y un tratamiento testigo sin fertilización. Los niveles evaluados fueron: F0 (control, sin fertilización), F1 (2 t ha⁻¹), F2 (4 t ha⁻¹), F3 (6 t ha⁻¹) y F4 (8 t ha⁻¹).

El diseño experimental se organizó bajo un esquema de bloques completos al azar con tres repeticiones por tratamiento, lo que resultó en un total de 15 parcelas experimentales. Cada parcela experimental de 1,2 x 1,2 m contenía cuatro hileras separadas 0,25 m entre sí y 0,08 m entre plantas, correspondiendo a un total de 48 plantas por parcela y 720 plantas en todo el experimento. Como área útil se consideraron las dos hileras centrales con una superficie de 0,816 m², descartándose las hileras laterales y 0,16 m en las cabeceras debido al efecto borde (Figura 2).

Figura 2 Plano esquemático de la parcela experimental, con dimensiones y distancias entre hileras y plantas, en él se resalta el área útil. Caacupé, Paraguay, 2021. 

Métodos de establecimiento y evaluación del cultivo

El muestreo y análisis de suelo se realizaron a principios de julio de 2021. Quince días antes de la siembra, el suelo fue preparado con la ayuda de un motocultor y se formaron tablones de 20 cm de altura. A continuación, se aplicó e incorporó con rastrillo la dosis de fertilizante orgánico compostado, previamente pesada según los tratamientos asignados. Posteriormente, se instaló el sistema de riego por goteo.

La siembra de zanahoria, variedad Shin Kuroda, se efectuó a finales de julio. Los surcos se abrieron con un escardillo y se depositaron las semillas manualmente a 1 cm de profundidad. A los 30 días después de la siembra (DDS), se realizó el raleo, dejando las poblaciones de plantas según lo descrito en el ítem anterior. Durante todo el ciclo del cultivo se realizaron monitoreos periódicos para asegurar condiciones óptimas de riego y limpieza. No se aplicaron productos fitosanitarios en ninguna fase del cultivo.

La altura de planta (cm) fue medida en tres momentos después de la siembra (30, 60 y 110, respectivamente). Para ello, se seleccionaron al azar seis plantas del área útil de cada parcela. La altura se midió desde el nivel del suelo hasta el ápice de la parte aérea utilizando una cinta métrica.

La cosecha se realizó inmediatamente después de la última evaluación de altura de planta (110 DDS). En esta etapa, se seleccionaron al azar seis raíces del área útil, y se midieron las siguientes variables: longitud de raíz (cm), determinada desde la base del cuello hasta la extremidad distal más larga; diámetro de la raíz (cm), medido a 2 cm por debajo del cuello con un calibrador pie de rey (; peso de la raíz (g), tras el lavado de las raíces para eliminar residuos de suelo y su secado al aire, se pesaron en una balanza digital de precisión; y rendimiento (kg m⁻²), calculado a partir del peso promedio de las raíces obtenidas en cada tratamiento, extrapolado mediante la multiplicación del peso promedio por la densidad poblacional establecida en el experimento.

Análisis estadísticos

Los datos fueron procesados utilizando el software R (R Core Team, 2020). La normalidad de los residuos se evaluó mediante la prueba de Shapiro-Wilk. Una vez confirmado este supuesto, se realizó un análisis de varianza (ANOVA) para determinar el efecto de los tratamientos sobre las variables de crecimiento y rendimiento de zanahoria. Cuando se identificaron diferencias significativas (p ≤ 0,05), se compararon las medias de los tratamientos mediante la prueba de Duncan al mismo nivel de significancia. Además, para las variables significativas, se realizó análisis de regresión correspondiente a las dosis evaluadas.

Efecto del fertilizante orgánico sobre los parámetros de crecimiento de zanahoria

La altura de las plantas de zanahoria medida en tres etapas del ciclo de crecimiento se presenta en la Tabla 2. A pesar de que la dosis más alta presentó alturas hasta 17% superiores a los 30 DDS, 16% a los 60 DDS y 13% a los 110 DDS en comparación con los demás tratamientos, el incremento vegetativo fue estadísticamente similar para todos los tratamientos y etapas de evaluación. Estos resultados contrastan con los de Hailu et al. (2024), quienes reportaron un incremento significativo en la altura de las plantas de zanahoria con la aplicación de vermicompost, pero coinciden con los de Chillo Yupanqui, Peñafiel Rodríguez y Aruquipa Condori (2024), que no observaron diferencias significativas con fertilizantes a base de gallinaza.

La limitada respuesta en el crecimiento observada en este estudio podría atribuirse a las bajas dosis de compost aplicadas, las cuales fueron insuficientes para satisfacer completamente las necesidades nutricionales del cultivo, especialmente en términos de nitrógeno (N) y potasio (K). Aunque el compost utilizado contenía cantidades considerables de estos nutrientes, las concentraciones presentes en el suelo fueron relativamente bajas, particularmente para el K (Tabla 1). Este macronutriente es fundamental para diversas funciones bioquímicas en las plantas y es conocido por mejorar la calidad de los productos hortícolas al participar en procesos como el metabolismo enzimático y la síntesis de compuestos de defensa (^{Sustr, Soukup y Tylova, 2019}).

Además, la liberación lenta del N en el compost pudo haber restringido su disponibilidad inmediata, limitando el crecimiento de la parte aérea del cultivo, que es crucial para sostener altos niveles de fotosíntesis y acumular reservas para el desarrollo radicular, impactando directamente sobre el rendimiento final (^{Guan, Zhang y Chu, 2025}; ^{Mishra, Levengood, Fan y Zhang, 2024}; ^{Zhou et al., 2022}). Esto sugiere que, además de aumentar las dosis aplicadas, podría ser necesario enriquecer el compost con fuentes de rápida liberación de N y K o combinarlo con fertilizantes minerales para optimizar la disponibilidad de estos nutrientes en suelos degradados y satisfacer las demandas del cultivo de manera más efectiva.

Influencia del fertilizante orgánico sobre parámetros de rendimiento del cultivo

La longitud y el diámetro de la raíz aumentaron significativamente con las dosis de fertilizante orgánico aplicadas (p < 0,05). En cuanto a la longitud, el tratamiento con la mayor dosis (F4) mostró incrementos de hasta 24,7% en comparación con el control (F0), lo que refleja el impacto positivo de las concentraciones más altas en esta variable (Figura 3a). Esta tendencia fue confirmada por el análisis de regresión, que mostró una asociación lineal significativa entre la dosis aplicada y la longitud de la raíz (y = 12,418 + 0,313x; R² = 0,73; Figura 3b). Al analizar la ecuación, se observa que por cada tonelada de fertilizante orgánico aplicada, la longitud de la raíz aumenta en promedio 0,313 cm, siendo la dosis responsable de explicar 73% de la variación observada.

De manera similar, el diámetro de raíz también aumentó con las dosis más altas, siendo F4 el tratamiento con mayores incrementos: 34,9% respecto al control y 15,3% en comparación con F1 (Figura 3c). Esta relación positiva fue respaldada por el análisis de regresión, que mostró un ajuste lineal fuerte (y = 2,590 + 0,104x; R² = 0,89; Figura 3d). Al interpretar la ecuación, se observa que el diámetro de las zanahorias aumentó en promedio 0,104 cm por cada tonelada de fertilizante aplicado, y que 89% de la variación observada en esta variable se explica por la dosis utilizada.

Ambos parámetros evaluados sugieren que se requieren dosis más elevadas para alcanzar el punto óptimo en la curva de respuesta, lo que resalta la necesidad de realizar estudios locales en suelos degradados para maximizar el potencial agronómico del cultivo. Estos resultados son consistentes con investigaciones previas que han demostrado efectos positivos de los fertilizantes orgánicos en el desarrollo radicular del cultivo. Por ejemplo, Hailu et al., (2024) reportaron incrementos de 63% en la longitud y 146% en el diámetro de raíz de zanahoria con 3 t ha⁻¹ de vermicompost, mientras que ^{Zerga Heterat & Tsegaye (2019)} observaron aumentos de 118% en el diámetro con 75 t ha⁻¹ de compost. Estos hallazgos respaldan la capacidad de los fertilizantes orgánicos derivados de residuos sólidos para mejorar significativamente la estructura radicular.

Figura 3 Longitud de raíz (a-b) y diámetro de raíz (c-d) bajo diferentes dosis de fertilizante orgánico compostado elaborado a partir de desechos de la industria azucarera. F0 (control, sin fertilización), F1 (2 t ha⁻¹), F2 (4 t ha⁻¹), F3 (6 t ha⁻¹) y F4 (8 t ha⁻¹). Las líneas verticales sobre las barras indican error estándar de las medias (n = 3). Letras distintas sobre las barras indican diferencias significativas entre tratamientos por el test de Duncan (p ≤ 0,05). 

Tanto la longitud como el diámetro de la raíz son parámetros críticos para la calidad comercial y el soporte de las plantas de zanahoria (^{Chillo Yupanqui et al., 2024}; ^{Hailu et al., 2024}). El efecto positivo observado con las dosis crecientes de fertilizante orgánico puede estar relacionado con el aporte gradual de nutrientes esenciales (^{Oyege y Balaji Bhaskar, 2023}). Además, la incorporación de materia orgánica pudo haber mejorado parcialmente la estructura del suelo (^{Villalba Algarin, 2025}), aumentando la retención de humedad y la aireación, condiciones que favorecen el desarrollo radicular y facilitan la obtención de nutrientes en capas más profundas del perfil del suelo (^{Salman et al., 2023}; ^{Tavali, 2020}; Villalba Algarin, Ramírez Paniagua, Sanabria Franco y da Silva, ^2024b). Estos beneficios quizás, promovieron un crecimiento más eficiente de las raíces en los tratamientos con dosis crecientes de fertilizante orgánico.

Aunque los aumentos en la longitud y el diámetro de la raíz no se reflejaron de manera significativa en el peso de la raíz y el rendimiento, ambas variables mostraron una respuesta lineal positiva con las dosis crecientes de fertilizante (Figura 4). El análisis de regresión mostró que, incluso en las dosis más altas, el rendimiento y el peso de la raíz continuaron aumentando de manera proporcional (Figura 4b, d), lo que confirma que las dosis aplicadas no saturaron el potencial de respuesta del cultivo. Esto sugiere que el cultivo podría seguir respondiendo positivamente a aplicaciones más altas, posiblemente porque los umbrales críticos para maximizar la productividad aún no fueron alcanzados. Esta tendencia es coherente con la liberación gradual de nutrientes característica de los fertilizantes orgánicos, que puede requerir aplicaciones más altas para sostener incrementos significativos en biomasa y rendimiento, especialmente en cultivos de ciclos relativamente cortos (Bonanomi, Lorito, Vinale y Woo, 2018).

Al analizar el peso de las raíces se observó que el peso más bajo se registró en F0 (46,6 g), mientras que F4 alcanzó el valor más alto con 59,3 g (Figura 4a). Al interpretar la ecuación de regresión, se observa una respuesta lineal donde por cada tonelada de fertilizante orgánico aplicado hay un aumento de 1,386 g en el peso de las raíces (Figura 4b). Aunque no representa estadísticamente una diferencia significativa entre las medias, podría sugerir que las cantidades aplicadas de fertilizante orgánico no han sido suficientes para cubrir completamente las demandas nutricionales del cultivo y activar plenamente su capacidad productiva.

Asimismo, al analizar el rendimiento de las raíces se observó que el valor más bajo fue obtenido en el tratamiento control (F0 = 2,23 kg m⁻²) y alcanzó su punto máximo en F4 (2,85 kg m⁻²) (Figura 4c). Esta respuesta lineal fue respaldada por el análisis de regresión, que mostró que por cada tonelada de fertilizante aplicado el aumento en el rendimiento fue de 0,066 kg por metro cuadrado (y = 2,366 + 0,066x; R² = 0,79; Figura 4d).

Estos resultados contrastan parcialmente con los reportados en estudios previos que encontraron incrementos estadísticamente significativos en el rendimiento de raíces con el uso de fertilizantes orgánicos. Por ejemplo, ^{Hailu et al. (2024}) y ^{Zerga Heterat y Tsegaye (2019}) documentaron mejoras sustanciales en esas variables con las mayores dosis aplicadas. Aunque aquí se observó un aumento gradual con las dosis estudiadas, las condiciones degradadas del suelo condicionaron las respuestas agronómicas del cultivo.

Figura 4 Peso de raíz (a-b) y rendimiento (c-d) de zanahoria bajo diferentes dosis de fertilizante orgánico compostado elaborado a partir de desechos de la industria azucarera. F0 (control, sin fertilización), F1 (2 t ha⁻¹), F2 (4 t ha⁻¹), F3 (6 t ha⁻¹) y F4 (8 t ha⁻¹). Las líneas verticales sobre las barras indican error estándar de las medias (n = 4). NS: diferencia no significativa entre tratamientos por el test de Duncan (p ≤ 0,05). 

El uso de fertilizantes orgánicos en la producción de hortalizas ha mostrado resultados mixtos. Algunos estudios reportaron efectos positivos en la productividad de los cultivos y en la calidad del suelo, mientras que otros encontraron efectos limitados. Por ejemplo, Núñez Sosa, Liriano González, y López Ceballos (2005) observaron que la eficiencia de enmiendas orgánicas puede aumentar cuando los niveles de materia orgánica en el suelo son más bajos. De manera similar, Juárez-Rodríguez, Hidalgo-Moreno, Hernández-López, Padilla Cuevas y Etchevers (2024) encontraron que los fertilizantes orgánicos mejoraron o mantuvieron la fertilidad del suelo y aumentaron la productividad comercial de hortalizas, aunque estos efectos parecen depender de la disponibilidad inicial de nutrientes y las características específicas del suelo.

Las condiciones originales del suelo donde se desarrolló este estudio son desafiantes. Como todo suelo altamente intemperizado de la región, presentan limitaciones de fertilidad (Tabla 1), característica normalmente observada en las fincas paraguayas, especialmente en los sistemas de agricultura familiar que frecuentemente se enfrentan a recursos, insumos e implementos limitados, además de escaso conocimiento sobre buenas prácticas agrícolas (^{Derpsch, Lange, Birbaumer y Moriya, 2016}). Esto representa un desafío significativo para restaurar la salud del suelo y cerrar las brechas de producción.

En ese contexto, los resultados de este estudio revelaron hallazgos prometedores: los fertilizantes orgánicos derivados de residuos sólidos de la industria azucarera mostraron un claro potencial para mejorar la producción de zanahoria, respaldado por la respuesta lineal positiva en todas las variables evaluadas con el aumento de las dosis aplicadas. Esta tendencia sugiere que, con estrategias de manejo más adecuadas, estos fertilizantes pueden ofrecer beneficios sustanciales tanto económicos como ambientales para los productores y el país.

Con base en estos resultados, se sugiere que futuras investigaciones evalúen la respuesta de los cultivos a dosis más altas, considerando especialmente la disponibilidad de nutrientes en el suelo y los requerimientos específicos de las plantas. Esto es fundamental para garantizar que las aplicaciones sean precisas y efectivas, maximizando los beneficios del fertilizante. Además, podrían explorarse combinaciones con fuentes de rápida liberación o el uso de aditivos que aceleren la mineralización del compost, promoviendo una absorción más eficiente de nutrientes y un mayor rendimiento. Estos enfoques podrían optimizar el uso de fertilizantes orgánicos derivados de residuos sólidos y fortalecer la sostenibilidad de los sistemas agrícolas.