825
Rev. Fac. Agron. (LUZ). 2021, 38(4): 825-845. Octubre-Diciembre.
DOI: https://doi.org/10.47280/RevFacAgron(LUZ).v38.n4.05 ISSN 2477-9407
Esta publicación científica en formato digital es continuación de la Revista Impresa: Depósito legal pp 196802ZU42, ISSN 0378-7818.
Recibido: 27-11-2020 . Aceptado: 20-03-2021.
*Autor de correspondencia. Correo electrónico: chilo0602@hotmail.com
Uso potencial de Lupinus exaltatus Zucc.
(Leguminosae) como abono verde en suelos de
Jalisco, México
Potential use of Lupinus exaltatus Zucc. (Leguminosae)
as green manure in soils of Jalisco, Mexico
Uso potencial de Lupinus exaltatus Zucc. (Leguminosae)
como adubo verde em solos de Jalisco, México
Juan Francisco Zamora Natera
1
e Isidro Zapata Hernández
2
*
1
Departamento de Botánica y Zoología. Centro Universitario de Ciencias Biológicas y
Agropecuarias. Universidad de Guadalajara. México. Correo electrónico jfzamoranatera@
gmail.com,
2
Estancia Posdoctoral. Universidad Autónoma de Chiapas-Facultad de
Ciencias Agronómicas. Carretera Ocozocoautla-Villaflores km 84.5, Villaflores, Chiapas,
México. CP. 30470. AP. 78. Correo electrónico: chilo0602@hotmail.com, .
Resumen
El impacto ambiental que genera la agricultura con el uso excesivo de
fertilizantes ha provocado la búsqueda de alternativas para mejorar la fertilidad
del suelo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el potencial de Lupinus exaltatus en
términos de descomposición y mineralización de Nitrógeno (N) al ser incorporados
al suelo como abono verde (AV) y su efecto sobre el crecimiento de plántulas de
Triticum aestivum L. Se utilizó la técnica de bolsas de descomposición, con un total
de 216 bolsas de nailon (10 × 5 cm), en cada bolsa se colocaron 5 g base seca de
AV en etapa vegetativa y oración. Posteriormente, las bolsas con AV se colocaron
por separado en suelo Vertisol y Regosol a una profundidad de 5 cm; y cada tres
semanas hasta nalizar la incubación, se recuperaron tres bolsas por tratamiento.
Para evaluar el efecto del AV sobre el crecimiento del T. aestivum se estableció un
experimento en macetas con suelo Regosol, consistió en incorporar 50 y 34 g base
seca del AV (equivalente a 10 y 15 t.ha
-1
). El AV en etapa vegetativa perdió en
promedio 83,52 % de su peso inicial, mientras que en oración la pérdida fue del
76,49 %, el N mineralizado fue más alto en suelo Regosol que en Vertisol con 74,02
% y 70,58 %, respectivamente. Las plántulas de trigo presentaron 30 % más de
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materia seca y N con AV que el tratamiento control. L. exaltatus tuvo una rápida
descomposición y mineralización de N en las primeras etapas de incubación.
Palabras clave: lupino, biomasa, descomposición, liberación de nutrientes,
mineralización de N.
Abstract
The environmental impact generated by agriculture with excessive use of
fertilizers has led to the search for alternatives to improve soil fertility. This study
aimed to evaluate the potential of Lupinus exaltatus in terms of decomposition and
mineralization of nitrogen (N) when incorporated into the soil as green manure
(GM) and its effect on the growth of Triticum aestivum L. seedlings. Litter bags
were used, with a total of 216 nylon bags (10 × 5 cm), in each bag were placed 5
g dry base of GM in the vegetative stage and owering. Subsequently, the GM
bags were placed separately Vertisol and Regosol soil at a depth of 5 cm; and
every three weeks until the end of the incubation, three bags were recovered per
treatment. For evaluation of the effect GM on T. aestivum growth experiment was
established in pots with soil Regosol, it consisted of incorporating 50 and 34 g dry
base of the GM (equivalent to 10 and 15 t.ha
-1
). The GM in the vegetative stage lost
an average of 83,52 % of its initial weight, while in owering the loss was 76,49
%, the mineralized N was higher in Regosol soil than in Vertisol with 74,02 % and
70,58 % respectively. The wheat seedlings presented 30 % more dry matter and N
with GM than the control treatment. L. exaltatus had a rapid decomposition and
mineralization of N in the rst stages of incubation.
Key words: lupine, biomass, decomposition, nutrient release, N mineralization.
Resumo
O impacto ambiental gerado pela agricultura com o uso excessivo de fertilizantes
levou à busca de alternativas para melhorar a fertilidade do solo. O objetivo deste
trabalho foi avaliar o potencial de Lupinus exaltatus em termos de decomposição
e mineralização do Nitrogênio (N) quando incorporado ao solo como adubo verde
(AV) e seu efeito no crescimento de mudas de Triticum aestivum L. Foi utilizada
a técnica do saco de decomposição, com um total de 216 sacos de náilon (10 × 5
cm), em cada saco foram colocados 5 g de base seca de AV em fase vegetativa e
oração. Posteriormente, os sacos com AV foram colocados separadamente com
Vertisol e solo de Regosol na profundidade de 5 cm; e a cada três semanas até o
nal da incubação, três bolsas foram recuperadas por tratamento. Para avaliação
do efeito do AV sobre o crescimento do T. aestivum foi instalado um experimento
em vasos com solo de Regosol, que consistiu na incorporação de 50 e 34 g de base
seca do AV (equivalente a 10 e 15 t.ha
-1
). O AV na fase vegetativa perdeu em
média 83,52 % do seu peso inicial, enquanto na oração a perda foi de 76,49 %, o
N mineralizado foi maior no solo Regosol do que no Vertisol com 74,02 % e 70,58
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% respectivamente. As mudas de trigo apresentaram 30 % mais matéria seca e
N com AV do que o tratamento controle. L. exaltatus tinha uma decomposição
rápida e mineralização de N nas primeiras fases de incubação.
Palabras chave: tremoço, biomassa, decomposição, liberação de nutrientes,
mineralização de N.
Introducción
La “Fijación Biológica del Nitrógeno”
(FBN) es el proceso responsable de la
transformación del mayor volumen
de N atmosférico (N
2
) a formas
aprovechables por algunas especies
de plantas. Esto ocurre mediante la
simbiosis entre algunas bacterias del
género Rhizobium o Bradyrhizobium
y raíces de diversas especies de
leguminosas (Weisany et al., 2013).
Esto cobra importancia en el ciclo de
nutrientes, ya que generalmente una
gran cantidad de N jado regresa al
suelo mediante la descomposición,
después de que estas plantas mueren
o cuando son incorporadas al suelo
como abono verde (AV) (Giller, 2001).
Por lo tanto, las leguminosas son
un insumo alternativo e importante
como fuente de materia orgánica y
N, principalmente en sistemas de
producción con enfoque agroecológico,
ya que su empleo representa un
ahorro económico, sin daños al
ambiente y con efectos benécos sobre
las propiedades físicas, químicas y
biológicas del suelo (Shindoi et al.,
2012). Bajo condiciones favorables
de h
umedad y temperatura, el AV
puede suministrar N inorgánico en
forma de amonio (NH
4
+
) y nitratos
(NO
3
-
) después de su descomposición
y mineralización (Celaya-Michel y
Castellanos-Villegas, 2011).
Introduction
The “Biological Nitrogen Fixation”
(BNF) is the process responsible for
the transformation of the largest
volume of atmospheric N (N
2
) to forms
that can be used by some plant species.
This occurs through the symbiosis
between some bacteria of the genus
Rhizobium or Bradyrhizobium and
roots of various species of legumes
(Weisany et al., 2013). This becomes
important in the nutrient cycle,
since generally a large amount of
xed N returns to the soil through
decomposition, after these plants
die or when they are incorporated
into the soil as green manure (AV)
(Giller, 2001). Therefore, legumes are
an alternative and important input
as a source of organic matter and N,
mainly in production systems with an
agroecological approach, since their
use represents an economic saving,
without damage to the environment
and with benecial effects on physical
properties, chemical and biological of
the soil (Shindoi et al., 2012). Under
favorable humidity and temperature
conditions, AV can supply inorganic N
in the form of ammonium (NH
4
+
) and
nitrates (NO
3
-
) after its decomposition
and mineralization (Celaya-Michel
and Castellanos-Villegas, 2011).
Some species of the genus Lupinus
have been studied as AV in different
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Algunas especies del género
Lupinus, han sido estudiadas como AV
en diferentes regiones del mundo en
términos de producción de biomasa,
jación y contenido de N, así como
aspectos relacionados con la velocidad
de descomposición y mineralización de
N (Zamora-Natera et al., 2019; Perdigão
et al., 2017). En otros estudios se ha
evaluado directamente el efecto de su
incorporación sobre el rendimiento
de los cultivos y las propiedades del
suelo (Pietrzykowski et al., 2017;
Wysokinski et al., 2014; Molina et al.,
2011). La mayoría de estos estudios
están enfocados principalmente en
especies cultivadas como L. albus, L.
luteus y L. angustifolius originarias del
área del mediterráneo y L. mutabilis de
origen sudamericano, pero son escasos
los estudios encaminados a conocer el
potencial que las especies nativas de una
determinada región pueden tener como
AV. Aunque se estima que en México
hay aproximadamente 110 especies
silvestres del género Lupinus (Bermúdez
et al., 2000), se tienen pocos estudios
dirigidos a conocer la importancia de
estas como AV. Entre estos se encuentran
la investigación realizada por Zapata-
Hernández et al. (2020), Zamora-Natera
et al. (2019) y Zapata et al. (2019), en
las que se hace notar el potencial de
algunas especies silvestres del género
Lupinus para producir biomasa con
alto contenido de N en condiciones
de cultivo. Sin embargo, se considera
que es necesario realizar nuevos
estudios que nos permitan entender
el comportamiento de estas especies
después de su incorporación al suelo
como AV, en términos de descomposición
y mineralización de N. Por lo tanto, el
regions of the world in terms of biomass
production, xation and N content, as
well as aspects related to the rate of
decomposition and mineralization of N
(Zamora-Natera et al., 2019; Perdigão
et al., 2017). In other studies, the
effect of its incorporation on crop yield
and soil properties has been directly
evaluated (Pietrzykowski et al., 2017;
Wysokinski et al., 2014; Molina et al.,
2011). Most of these studies are focused
mainly on cultivated species such as
L. albus, L. luteus and L. angustifolius
originating in the Mediterranean area
and L. mutabilis of South American
origin, but there are few studies
aimed at knowing the potential that
native species of a certain region
can have as AV. Although it is
estimated that in Mexico there are
approximately 110 wild species of
the genus Lupinus (Bermúdez et al.,
2000), there are few studies aimed at
knowing the importance of these as
AVs. Among these are the research
carried out by Zapata-Hernández et
al. (2020), Zamora-Natera et al. (2019)
and Zapata et al. (2019), in which the
potential of some wild species of the
genus Lupinus to produce biomass
with high N content under cultivation
conditions is noted. However, it is
considered necessary to carry out new
studies that allow us to understand
the behavior of these species after
their incorporation into the soil as
AV, in terms of decomposition and
mineralization of N. Therefore,
the objective of this research was
to evaluate the potential of L.
exaltatus in terms of decomposition
and mineralization of N after its
incorporation into the soil as AV, as
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objetivo de esta investigación fue evaluar
el potencial de L. exaltatus en términos
de descomposición y mineralización de
N después de su incorporación al suelo
como AV, así como su efecto sobre el
crecimiento inicial de plántulas de
Triticum aestivum.
Materiales y métodos
Material vegetal
La especie evaluada (L. exaltatus)
como AV se cultivó en el campo agrícola
experimental del Centro Universitario
de Ciencias Biológicas y Agropecuarias
(CUCBA) de la Universidad de
Guadalajara, localizado en Las Agujas,
Nextipac, Zapopan, Jalisco, México.
Las coordenadas geográcas son 20°43’
N y 103°23’ O, con una altitud de
1.600 m.s.n.m., la temperatura media
anual es de 20,5 °C con temperaturas
máximas y mínimas de 32,1 °C y 8,4 °C,
respectivamente (Zapata et al., 2019).
La metodología agrícola utilizada fue
la descrita por Zamora et al. (2019), la
densidad de plantas fue de 120.000
plantas.ha
-1
. De los surcos centrales se
colectaron al azar 15 plantas en cada
etapa fenológica (vegetativa a los 105
días después de la siembra y oración a
los 122 días después de la siembra). Se
lavaron con agua destilada, se cortaron
en secciones menores a 1 cm y se
colocaron en una estufa de aire forzado
a 70
o
C por 48 horas.
Análisis químico del material
vegetal
Se tomó una muestra seca y molida
para determinar su composición
química inicial (cuadro 1), mientras
que el resto se almacenó hasta iniciar
el experimento en campo, así como
well as its effect on the initial growth
of Triticum aestivum seedlings.
Materials and methods
Vegetal material
The species evaluated (L.
exaltatus) as AV was cultivated in
the experimental agricultural eld of
the Centro Universitario de Ciencias
Biológicas y Agropecuarias (CUCBA)
of the Universidad de Guadalajara,
located in Las Agujas, Nextipac,
Zapopan, Jalisco, Mexico. The
geographical coordinates are 20°43’N
and 103°23’ W, with an altitude of
1,600 meters above sea level, the
average annual temperature is 20.5
°C with maximum and minimum
temperatures of 32.1 °C and 8.4 °C,
respectively (Zapata et al., 2019). The
agricultural methodology used was
that described by Zamora et al. (2019),
the density of plants was 120,000
plants.ha
-1
. From the central rows,
15 plants were randomly collected in
each phenological stage (vegetative at
105 days after sowing and owering
at 122 days after sowing). They were
washed with distilled water, cut into
sections smaller than 1 cm and placed
in a forced air oven at 70 °C for 48
hours.
Chemical analysis of plant
material
A dry and ground sample was
taken to determine its initial chemical
composition (table 1), while the
rest was stored until starting the
eld experiment, as well as for the
experiment in pots. Lignin Klasón and
cellulose were determined by methods
D 1106-56 and D 1103-60, respectively
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para el experimento en macetas. Se
determinó Lignina Klasón y celulosa
por los métodos D 1106-56 y D 1103-
60, respectivamente (ASTM, 1977). La
concentración de C y N se cuanticó
por medio de combustión seca en un
analizador elemental CHNS-O Leco
TruSpec® (LECO, 2010).
Establecimiento del experimento en
campo. Se utilizó el método de las bolsas
de descomposición conocido como “litter-
bags” (Saria et al., 2018), el cual ha sido
ampliamente utilizado para evaluar
la descomposición y mineralización
de hojarasca, residuos agrícolas y AV
(Saria et al., 2018; Shindoi et al., 2012;
Villavicencio-Enríquez, 2012). Para el
caso de este estudio, se colocaron 5 g de
AV (base seca) de L. exaltatus en etapa
vegetativa y 5 g en etapa de oración
por separado, en el interior de bolsas de
nylon de 5 cm de ancho x 10 cm de largo
y 1 mm de apertura de malla (AMKON®
Technology). Se prepararon un total de
216 bolsas, las cuales se enterraron
el 01/07/2018 a 5 cm de profundidad
del suelo en las regiones agrícolas de
Ixtlahuacán de Los Membrillos y en
Zapopan del estado de Jalisco, con suelo
Vertisol y Regosol, respectivamente, de
Cuadro 1. Composición química de Lupinus exaltatus para evaluar su
potencial como abono verde en Zapopan, Jalisco, México.
Table 1. Chemical composition of Lupinus exaltatus to evaluate its
potential as green manure in Zapopan, Jalisco, Mexico
Etapas fenológicas
Días después de la
siembra
Concentración inicial (%) Relación
C N Lignina Celulosa C:N Lignina:N
Vegetativa 105 42,4 3,0 19,85 37,69 17,3 6,48
Floración 120 41,9 2,5 23,53 39,07 19,0 9,08
(ASTM, 1977). The concentration of
C and N was quantied by means of
dry combustion in a CHNS-O Leco
TruSpec® elemental analyzer (LECO,
2010).
Establishment of the experiment
in the eld. The decomposition bag
method known as “litter-bags” was
used (Saria et al., 2018), which has
been widely used to evaluate the
decomposition and mineralization
of litter, agricultural residues and
AV (Saria et al., 2018; Shindoi et
al., 2012; Villavicencio-Enríquez,
2012). For this study, 5 g of AV (dry
base) of L. exaltatus in the vegetative
stage and 5 g in the owering stage
were placed separately, inside nylon
bags 5 cm wide x 10 cm thick. long
and 1 mm mesh opening (AMKON®
Technology). A total of 216 bags
were prepared, which were buried on
07/01/2018 at a depth of 5 cm from
the soil in the agricultural regions of
Ixtlahuacán de Los Membrillos and in
Zapopan of the state of Jalisco, with
Vertisol and Regosol soil, respectively,
according to the FAO classication
(WRB, 2015). Table 2 shows the initial
characteristics of the soils where the
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acuerdo a la tipicación de la FAO (WRB,
2015). En el cuadro 2 se muestran las
características iniciales de los suelos
donde se llevó acabo el experimento
de incubación, las determinaciones se
realizaron de acuerdo a la NOM 021
RECNAT (2000).
Cuadro 2. Características físicas y químicas de los suelos tipificados
Vertisol y Regosol, en las regiones agrícolas de Ixtlahuacán de
Los Membrillos y Zapopan, Jalisco, México, para la evaluación
en campo de Lupinus exaltatus como abono verde.
Table 2. Physical and chemical characteristics of the Vertisol and Regosol
typified soils, in the agricultural regions of Ixtlahuacán de
Los Membrillos and Zapopan, Jalisco, Mexico, for the field
evaluation of Lupinus exaltatus as green manure.
Determinación Zapopan (Regosol) Ixtlahuacán (Vertisol)
Textura Franco arenoso Arcillo limoso
Arcilla 9,71 41,30
Limo 20,20 49,60
Arena 70,10 9,07
pH 5,90 6,37
Relación C:N 11,50 11,00
Materia Orgánica 1,55 2,10
N (%) 0,09 0,12
P mg.kg
-1
23,80 17,30
K cmol.kg
-1
0,82 0,71
Ca cmol.kg
-1
5,00 12,60
Mg cmol.kg
-1
0,42 3,84
Na cmol.kg
-1
0,12 0,30
N: nitrógeno, P: fosforo, K: potasio, Ca: calcio, Mg: magnesio, Na: sodio. Fuente: Laboratorio de suelos, CUCBA,
Universidad de Guadalajara.
N: nitrogen, P: phosphorus, K: potassium, Ca: calcium, Mg: magnesium, Na: sodium. Source: Soil Laboratory,
CUCBA, University of Guadalajara
Se utilizó un diseño experimental
de bloques al azar con arreglo factorial
de 2 x 2 x 6 tres factores (suelo, etapa
fenológica y periodo de incubación)
con un total tres repeticiones por
incubation experiment was carried
out, the determinations were made
according to NOM 021 RECNAT
(2000).
A random blocks experimental
design was used with a factorial
arrangement of 2 x 2 x 6 three factors
(soil, phenological stage and incubation
period) with a total of three repetitions
per treatment. The average temperature
and precipitation that occurred during
the study time is shown in table 3.
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tratamiento. La temperatura y
la precipitación promedio que se
presentó durante el tiempo del estudio
se muestra en el cuadro 3.
Cuadro 3. Precipitación y temperatura promedio en las regiones agrícolas
de Ixtlahuacán de Los Membrillos y Zapopan, Jalisco, México,
para la evaluación en campo de Lupinus exaltatus como abono
verde.
Table 3. Precipitation and average temperature in the agricultural
regions of Ixtlahuacán de Los Membrillos and Zapopan,
Jalisco, Mexico, for the field evaluation of Lupinus exaltatus
as green manure.
Tiempo (Meses)
Ixtlahuacán Zapopan
Precipitación (mm) Temperatura (
o
C) Precipitación (mm) Temperatura (
o
C)
Julio 236 21,5 290 22,00
Agosto 245 21,0 206 21,52
Septiembre 149 20,3 158 21,04
Octubre 45 19,1 70 20,00
Fuente: SMN-CONAGUA (2018).
Source: SMN-CONAGUA (2018).
Material remanente y análisis de
N. Una vez incorporadas las bolsas
con AV al suelo y transcurridas tres
semanas, se retiraron tres bolsas por
tratamiento por cada suelo durante
un periodo de 18 semanas. Las bolsas
de AV se trasladaron al laboratorio
de Biotecnología del Departamento
de Botánica y Zoología (CUCBA)
de la Universidad de Guadalajara,
donde se limpiaron de restos de
suelo y pequeñas raíces. Se recuperó
el material vegetal remanente, el
cual posteriormente se colocó en el
interior de una estufa de aire forzado
a 70
o
C durante 48 horas (Martínez et
al., 1989). Se estimó el peso seco del
material vegetal remanente y se tomó
una muestra para la determinación
Remaining material and N
analysis. Once the bags with VA were
incorporated into the soil and after
three weeks, three bags were removed
per treatment for each soil during
a period of 18 weeks. The AV bags
were transferred to the Biotechnology
Laboratory of the Departamento de
Botánica y Zoología (CUCBA) of the
Universidad de Guadalajara, where
they were cleaned of soil debris and
small roots. The remaining plant
material was recovered, which
was subsequently placed inside a
forced air oven at 70 °C for 48 hours
(Martínez et al., 1989). The dry weight
of the remaining plant material was
estimated and a sample was taken
for the determination of N by the
Kjeldahl method (Bremner, 1996).
To determine the decomposition and
mineralization of N in the AV, the
dry weight and remaining N were
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de N mediante el método Kjeldahl
(Bremner, 1996). Para determinar la
descomposición y mineralización de
N del AV se calculó, para todos los
periodos de muestreo, el peso seco y
N remanente expresado en porcentaje
como lo muestra la siguiente fórmula:
(%) XR = (X
t
/X
0
) × 100
Donde (%) XR es el porcentaje de
peso seco remanente o N remanente,
X
t
, es el peso seco o contenido de N en
cada tiempo de muestreo y X
0
el peso
inicial y N inicial del AV.
Establecimiento del experimento
en macetas. El 20/11/2019 se estableció
una evaluación a corto plazo (30
días) en macetas para evaluar el
efecto de L. exaltatus como AV sobre
el crecimiento de plántulas de trigo
(T. aestivum), bajo condiciones de
riego (cada tres días) y temperatura
ambiente (20 °C promedio) en el área
de viveros del Centro Universitario de
Ciencias Biológicas y Agropecuarias
(Universidad de Guadalajara). Se
utilizó el suelo Regosol recolectado de
campos agrícolas sembrados con maíz
(Zea mays), en la región de Nextipac
Zapopan, Jalisco, cuyas propiedades
físicas y químicas se muestran en el
cuadro 2.
La cantidad de AV aplicada fue
de 50 y 34 g (equivalente a 15 y 10 t.ha
-1
,
respectivamente), también se utilizó
urea para la fertilización química en
una dosis de 1,6 g.maceta
-1
(equivalente
a 200 kg N.ha
-1
). Los tratamientos se
conformaron de la siguiente manera: T1
= 50 g de AV incorporado al suelo en etapa
vegetativa; T2 = 34 g de AV incorporado
al suelo en etapa vegetativa; T3 = 50 g
de AV incorporado al suelo en etapa de
oración; T4 = 34 g de AV incorporado
al suelo en etapa de oración; T5 = suelo
calculated for all sampling periods,
expressed as a percentage as shown
by the following formula:
(%) XR = (Xt / X0) × 100
Where (%) XR is the percentage of
dry weight remaining or N remaining,
X
t
, is the dry weight or N content at
each sampling time and X
0
the initial
weight and initial N of the VA.
Establishment of the
experiment in pots. On 11/20/2019
a short-term evaluation (30 days) was
established in pots to evaluate the effect
of L. exaltatus as AV on the growth
of wheat (T. aestivum) seedlings,
under irrigation conditions (every
three days) and ambient temperature
(20 °C average) in the nursery
area of the Centro Universitario de
Ciencias Biológicas y Agropecuarias
(Universidad de Guadalajara).
Regosol soil collected from agricultural
elds planted with corn (Zea mays)
was used, in the Nextipac Zapopan
region, Jalisco, whose physical and
chemical properties are shown in
table 2. The amount of AV applied
was 50 and 34 g (equivalent to 15
and 10 t.ha
-1
, respectively), urea was
also used for chemica
l fertilization in
a dose of 1.6 g.pot
-1
(equivalent to 200
kg N.ha
-1
).
The treatments were made
as follows: T1 = 50 g of AV incorporated
into the soil in the vegetative stage;
T2 = 34 g of VA incorporated into
the soil in the vegetative stage; T3
= 50 g of AV incorporated into the
soil in the owering stage; T4 = 34
g of VA incorporated into the soil in
the owering stage; T5 = soil with
chemical fertilization (urea: 46-00-00)
and T6 = soil without AV and without
fertilizer (control). One week after the
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con fertilización química (urea: 46-00-
00) y T6 = suelo sin AV y sin fertilizante
(control). Una semana después de la
incorporación del AV (27/11/2019) se
sembraron 20 semillas de trigo variedad
Cortázar S94 en las macetas a las cuales
previamente se les coloco 7,5 kg de
suelo y se fertilizaron seis días después
de la siembra. El diseño experimental
consistió en un completamente al azar
con tres repeticiones por tratamiento. Las
variables evaluadas fueron: rendimiento
de la biomasa aérea, concentración de
N (%) mediante el método Kjeldahl
(Bremner, 1996) y rendimiento de N
total en dicha biomasa.
Análisis estadístico. Las
variables porcentaje de descomposición
y N mineralizado del experimento
en campo, así como rendimiento de
biomasa, concentración de N (%) y N
total en la biomasa de trigo cosechada
en el experimento en macetas, fueron
sometidos a un análisis de varianza y
comparación de promedios mediante
la prueba Tukey (0,05), se utilizó el
programa estadístico Statgraphics
Centurión XVII (Statgraphics, 2014).
Resultados y discusión
Evaluación de campo. El material
vegetal recuperado o remanente
disminuyó signicativamente
(p<0,05) en ambos tipos de suelos
conforme se incrementó el periodo
de incubación independientemente
de la etapa fenológica en la que
se evaluó. La descomposición del
material vegetativo en términos de
un incremento en los porcentajes
de pérdida de peso se muestra en la
gura 1. Durante las primeras tres
incorporation of the VA (11/27/2019),
20 seeds of wheat variety Cortázar
S94 were sown in the pots to which
7.5 kg of soil were previously placed
and fertilized six days after sowing.
The experimental design consisted
of a completely randomized with
three repetitions per treatment. The
variables evaluated were: aerial
biomass yield, N concentration (%) by
the Kjeldahl method (Bremner, 1996)
and total N yield in biomass.
Statistical analysis. The
variables percentage of decomposition
and mineralized N of the eld
experiment, as well as biomass yield,
concentration of N (%) and total
N in the wheat biomass harvested
in the experiment in pots, were
subjected to an analysis of variance
and comparison of averages using
the Tukey test (0.05), the statistical
program Statgraphics Centurión XVII
(Statgraphics, 2014) was used.
Results and discussion
Field evaluation. The recovered
or remaining plant material
decreased signicantly (p <0.05) in
both types of soils as the incubation
period increased regardless of the
phenological stage in which it was
evaluated. The decomposition of the
vegetative material in terms of an
increase in the percentages of weight
loss is shown in gure 1. During the
rst three weeks the weight loss of the
AV in the Vertisol soil was 63.4 % in
the vegetative stage and 54.94 % in
the owering stage, while in Regosol
soil these values were 67.6 and 58.4
%, respectively. At the end of the
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semanas la pérdida de peso del AV
en el suelo Vertisol fue del 63,4 % en
etapa vegetativa y de 54,94 % en la
etapa de oración, mientras que en
el suelo Regosol estos valores fueron
del 67,6 y 58,4 %, respectivamente. Al
nalizar los muestreos las pérdidas
de peso del AV en el suelo Regosol
variaron de 78,93 % en la etapa de
oración hasta 84,02 % en la etapa
vegetativa. Un comportamiento
similar, pero con valores diferentes
de pérdida de peso se registraron en
el suelo Vertisol de 73,89 % en etapa
de oración hasta 82,27 % en etapa
vegetativa. En el suelo Vertisol se
observó que la pérdida de peso en etapa
vegetativa fue signicativamente
mayor que en etapa de oración. En
el suelo Regosol este comportamiento
no se pudo mantener hasta el nal
del experimento, porque después del
cuarto muestreo no hubo diferencias
signicativas, aunque los porcentajes
de pérdida de peso fueron ligeramente
superiores en etapa vegetativa que en
etapa de oración.
La rápida descomposición del AV
en términos de pérdida de biomasa en
las primeras semanas de incubación,
así como una pérdida de peso lenta
y gradual hasta el nal del periodo
de incubación es consistente con
lo reportado por Thönnissen et al.
(2000), los cuales mencionan pérdidas
de peso del 30 al 70 % en Glicyne max
e Indigofera tinctoria después de cinco
semanas de incubación. En Brasil las
especies Arachis pintoi, Calopogonium
muconoides, Stizilobium aterrimum
y Stylosantes guianensis fueron
evaluadas como AV en plantaciones de
café y se reportaron valores de pérdida
samplings, the AV weight losses in
the Regosol soil varied from 78.93 % in
the owering stage to 84.02 % in the
vegetative stage. Similar behavior, but
with different weight loss values, was
recorded in Vertisol soil from 73.89 %
in the owering stage to 82.27 % in the
vegetative stage. In the Vertisol soil, it
was observed that the weight loss in
the vegetative stage was signicantly
greater than in the owering stage.
In Regosol soil, this behavior could
not be maintained until the end of the
experiment, because after the fourth
sampling there were no signicant
differences, although the percentages
of weight loss were slightly higher
in the vegetative stage than in the
owering stage.
The rapid decomposition of VA
in terms of biomass loss in the rst
weeks of incubation, as well as a slow
and gradual weight loss until the end
of the incubation period is consistent
with that reported by Thönnissen
et al. (2000), who mention weight
losses of 30 to 70 % in Glicyne max
and Indigofera tinctoria after ve
weeks of incubation. In Brazil, the
species Arachis pintoi, Calopogonium
muconoides, Stizilobium térimum
and Stylosdamientos guianensis were
evaluated as VA in coffee plantations
and biomass loss values of 30 to 60
% were reported in the rst 30 days
(Matos et al., 2011). In Korea, the
incorporation of Vicia villosa in soils
dedicated to rice cultivation showed
biomass loss values of 72-81 % at 30
days of incubation (Lee et al., 2002).
The mineralization in terms of the
percentage of N released from the VA
during the incubation period showed,
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de biomasa del 30 al 60 % en los
primeros 30 días (Matos et al., 2011).
En Corea, la incorporación de Vicia
villosa en suelos dedicados al cultivo
de arroz mostró valores de pérdida de
biomasa de 72-81 % a los 30 días de
incubación (Lee et al., 2002).
Figura 1. Dinámica de descomposición de Lupinus exaltatus utilizado
como abono verde, en las regiones agrícolas de Ixtlahuacán de
Los Membrillos y Zapopan, Jalisco, México.
Figure 1. Decomposition dynamics of Lupinus exaltatus used as green
manure, in the agricultural regions of Ixtlahuacán de Los
Membrillos and Zapopan, Jalisco, Mexico.
in both soils, a similar trend to the
decomposition process, with a rapid
release of N in the rst three weeks
of exposure to the soil (gure 2).
Although a general trend was observed
to continue releasing N throughout
the incubation period, between weeks
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La mineralización en términos
de porcentaje de N liberado del AV
durante el periodo de incubación
mostró, en ambos suelos, una
tendencia similar al proceso de
descomposición, con una rápida
liberación de N en las primeras
tres semanas de exposición al
suelo (gura 2). Aunque se observó
una tendencia general a continuar
liberando N a lo largo del periodo
de incubación, entre las semanas
6 y 12 se presentó un evento
temporal de inmovilización de
N, seguido posteriormente de un
proceso lento de mineralización. En
ambos suelos y en prácticamente
todos los muestreos se hizo notar
que el mayor porcentaje de N
liberado del AV incorporado en
la etapa más joven (vegetativa)
es signicativamente mayor al
incorporado en la etapa de mayor
edad (oración).
Como resultado de la rápida
liberación de N en las primeras
tres semanas de incubación en
el suelo Vertisol, el porcentaje de
mineralización fue de 61,02 % en
etapa vegetativa y de 40,98 % en
etapa de oración, mientras que en
el suelo Regosol la liberación de N
fue de 62,61 % en etapa vegetativa
y de 44,59 % en etapa de oración.
Por otro lado, e independientemente
de la etapa fenológica en la que fue
incorporado el AV los porcentajes
promedio de N liberado durante
seis muestreos (18 semanas)
fueron estadísticamente más altos
en el suelo Regosol que en el suelo
Vertisol con 74,02 % y 70,58 %,
respectivamente (gura 2).
6 and 12 a temporary event of N
immobilization occurred, followed
later by a slow mineralization process.
In both soils and in practically all
the samplings, it was noted that the
highest percentage of N released from
the AV incorporated in the youngest
stage (vegetative) is signicantly
higher than that incorporated in the
oldest stage (owering).
As a result of the rapid release of N
in
the rst three weeks of incubation
in the Vertisol soil, the mineralization
percentage was 61.02 % in the
vegetative stage and 40.98 % in the
owering stage, while in the Regosol
soil the release of N was 62.61 % in the
vegetative stage and 44.59 % in the
owering stage. On the other hand, and
regardless of the phenological stage in
which the VA was incorporated, the
average percentages of N released
during six samplings (18 weeks) were
statistically higher in the Regosol soil
than in the Vertisol soil with 74.02 %
and 70, 58 %, respectively (gure 2).
The high percentages of N released
during the rst weeks after having
incorporated the VA, coincide with the
results obtained by Cobo et al. (2002),
who reported N release values of 40 to 60
% in different legumes in an incubation
period of two weeks. In another study
Cobo et al. (2008), obtained N release
percentages of 72 % in Indigofera
constricta and 63 % in Mucuna
pruriens at four weeks of incubation.
Another investigation of Matos et al.
(2011), in four weeks of evaluation
in Brazil, reported values of 67 to 78
% in Arachis pintoi, Calopogonium
muconoides, Stylosanthes guianensis
and Stizolobium aterrimum.
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Los altos porcentajes de N liberado
durante las primeras semanas de
haber incorporado el AV, coincide con
los resultados obtenidos por Cobo et
al. (2002), quienes reportaron valores
de liberación de N del 40 al 60 % en
diferentes leguminosas en un periodo
Figura 2. Porcentaje de N mineralizado de Lupinus exaltatus utilizado
como abono verde en las regiones agrícolas de Ixtlahuacán de
Los Membrillos y Zapopan, Jalisco, México.
Figure 2. Percentage of mineralized N from Lupinus exaltatus used as
green manure in the agricultural regions of Ixtlahuacán de Los
Membrillos and Zapopan, Jalisco, Mexico.
In this study, the rapid
decomposition and mineralization
of N in the VA may be associated
with two factors; the rst is probably
related to time in which the
experiment was established, since the
incubation period of the VA in the soil
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de incubación de dos semanas. En otro
estudio Cobo et al. (2008), obtuvieron
porcentajes de liberación de N de 72
% en Indigofera constricta y 63 % en
Mucuna pruriens a cuatro semanas
de incubación. Por su parte Matos
et al. (2011), en cuatro semanas de
evaluación en Brasil reportaron
valores del 67 al 78 % en Arachis
pintoi, Calopogonium muconoides,
Stylosanthes guianensis y Stizolobium
aterrimum.
En el presente estudio, la rápida
descomposición y mineralización de
N en el AV puede estar asociado a
dos factores; el primero tiene relación
probablemente con el tiempo en el
que se estableció el experimento, ya
que el periodo de incubación del AV
en el suelo coincidió con la época de
mayor precipitación en el estado de
Jalisco (cuadro 3). Lo anterior permitió
mantener niveles óptimos de humedad
en el suelo para favorecer la actividad de
los microorganismos descomponedores
(bacterias y hongos) y la rápida
liberación de compuestos hidrosolubles
como algunos compuestos nitrogenados
y carbohidratos no estructurales (Nevins
et al., 2018; Zapata-Hernández et al.,
2020). Al respecto se ha reportado que
las condiciones edafoclimáticas como
temperatura y humedad son buenos
predictores de la descomposición y
mineralización de N (Shindoi et al.,
2012). Por otro lado, es posible que
la composición química inicial del
AV, independientemente de la etapa
fenológica, fue otro factor que favoreció la
rápida descomposición y mineralización
de N, generalmente materiales con baja
relación C:N y bajo contenido de lignina
(típico de muchas leguminosas) tienden
coincided with the time of greatest
rainfall in the state of Jalisco (Table
3). This made it possible to maintain
optimal levels of humidity in the soil
to favor the activity of decomposing
microorganisms (bacteria and fungi)
and the rapid release of water-soluble
compounds such as some nitrogenous
compounds and non-structural
carbohydrates (Nevins et al., 2018;
Zapata-Hernández et al., 2020). In
this regard, it has been reported
that edaphoclimatic conditions such
as temperature and humidity are
good predictors of the decomposition
and mineralization of N (Shindoi
et al., 2012). On the other hand, it
is possible that the initial chemical
composition of the VA, regardless
of the phenological stage, was
another factor that favored the rapid
decomposition and mineralization of
N, generally materials with a low C:N
ratio and low lignin content (typical
of many legumes) tend to decompose
and mineralize faster than some
organic substrates with high levels
(Brunetto et al., 2011), therefore,
high N contents in the C:N ratio and
lignin limit the growth of decomposing
microorganisms, for which is common
the presence of recalcitrant compounds
whose molecules present bonds more
resistant to the degradation of organic
materials (Brunetto et al., 2011;
Odhiambo, 2010). In this regard,
Thönnissen et al. (2000) mentioned
that the weight loss pattern is
consistent with previous assumptions
that residues contain labile and
recalcitrant fractions, which have
different degrees of resistance to
degradation microbial action. In this
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a descomponerse y mineralizarse más
rápido que algunos sustratos orgánicos
con niveles altos (Brunetto et al., 2011),
por lo tanto, altos contenidos de N en
la relación C:N y lignina limitan el
crecimiento de los microorganismos
descomponedores, por lo cual es común la
presencia de compuestos recalcitrantes
cuyas moléculas presentan enlaces
más resistentes a la degradación de los
materiales orgánicos (Brunetto et al.,
2011; (Odhiambo, 2010). Al respecto,
Thönnissen et al. (2000) mencionaron
que el patrón de pérdida de peso
concuerda con las suposiciones previas
de que los residuos contienen fracciones
lábiles y recalcitrantes, los cuales tienen
diferentes grados de resistencia a la
degradación microbiana. En este sentido
la rápida descomposición del AV de los
0 a los 18 días puede ser explicado en
función a lo reportado por Cotrufo et
al. (2013), quienes señalaron que los
microorganismos descomponedores
actúan rápidamente sobre los azúcares
de fácil degradación, no así en otros
componentes como la celulosa, la lignina
y los polifenoles. Aunque son pocos
los estudios encaminados a evaluar
la descomposición y mineralización
de AV a diferentes edades o etapas
fenológicas, según los resultados del
presente estudio se considera que la
tendencia a encontrar mayores pérdidas
de biomasa en el AV incorporado en la
etapa de menor desarrollo (vegetativa)
en comparación con la etapa de
mayor desarrollo (oración) puede ser
explicada en términos de diferencias
en la composición química, calidad y
cantidad del AV (Shahbaz et al., 2017).
Por otro lado, se ha reportado
que valores altos de lignina pueden
sense, the rapid decomposition of VA
from 0 to 18 days can be explained
based on what was reported by
Cotrufo et al. (2013), who pointed out
that decomposing microorganisms act
quickly on easily degradable sugars,
not on other components such as
cellulose, lignin and polyphenols.
Although there are few studies aimed
at evaluating the decomposition and
mineralization of VA at different ages
or phenological stages, according to
the results of the present study, it is
considered that the tendency to nd
greater biomass losses in the VA
incorporated in the lower development
stage (vegetative) compared to
the stage of greatest development
(owering) can be explained in
terms of differences in the chemical
composition, quality and quantity of
the VA (Shahbaz et al., 2017).
On the other hand, it has been
reported that high lignin values can
prevent decomposition because this
compound functions as a physical
barrier that protects cellulose and
other components of the cell wall from
attack by microorganisms (Cotrufo et
al., 2013). It has also been documented
that certain soil properties (texture,
pH, organic matter, microbial activity,
salinity, humidity and nutrient
availability) have a high relationship
with the decomposition and
mineralization of N (Monsalve et al.,
2017). Although in this study at the
end of the experiment the percentages
of biomass loss and N released showed
little differences in both soils, in the
rst stages of evaluation the Regosol
soil registered a higher percentage
of biomass loss and N mineralization
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impedir la descomposición debido a
que este compuesto funciona como
una barrera física que protege a la
celulosa y a otros componentes de
la pared celular del ataque de los
microorganismos (Cotrufo et al., 2013).
También se ha documentado que
ciertas propiedades del suelo (textura,
pH, materia orgánica, actividad
microbiana, salinidad, humedad y
disponibilidad de nutrientes) tienen
una alta relación con la descomposición
y mineralización de N (Monsalve et
al., 2017). Aunque en este estudio al
nal del experimento los porcentajes
de pérdida de biomasa y N liberado
mostraron escasas diferencias en
ambos suelos, en las primeras etapas
de evaluación el suelo Regosol registró
un mayor porcentaje de pérdida
de biomasa y mineralización de N
en comparación al suelo Vertisol
(gura 1 y 2). Lo anterior puede
estar relacionado principalmente a
la diferencia de textura que existe
entre los dos suelos, presentando el
suelo Vertisol porcentajes más altos
de arcilla y limo en comparación con
el suelo Regosol (cuadro 2). Esto tiene
sentido con lo reportado por Castellano
et al. (2012), donde mencionan que
la mineralización es más baja en
suelos con texturas nas debido a la
capacidad que presentan las arcillas
de proteger la materia orgánica contra
la descomposición.
Evaluación en macetas. El
análisis de varianza de las variables
evaluadas en las plántulas de trigo
mostró diferencias signicativas entre
tratamientos (p<0,05). El cuadro 4
muestra la comparación de promedios
entre tratamientos para cada variable
compared to Vertisol soil (gures 1
and 2). This may be mainly related to
the difference in texture that exists
between the two soils, with the Vertisol
soil presenting higher percentages of
clay and silt compared to the Regosol
soil (table 2). This makes sense with
what is reported by Castellano et
al. (2012), where they mention that
mineralization is lower in soils with
ne textures due to the ability of clays
to protect organic matter against
decomposition.
Evaluation in pots. The analysis
of variance of the variables evaluated in
the wheat seedlings showed signicant
differences between treatments
(p <0.05). Table 4 shows the comparison
of means between treatments for
each variable under study. The total
harvested wheat biomass ranged from
4.82 g.pot
-1
in T6 (control) to 8.26
g.pot
-1
in T1 (50 g of VA in vegetative
stage). The highest percentage of N
was found in the wheat biomass that
received chemical fertilization (3.98
%), while the biomass harvested in
T6 (control) was the one that showed
the lowest concentration of N (1.89
%). Regarding the aforementioned,
Morales et al. (2019), comment that
urea as a fertilizer has the advantage
of providing a high content of N (46 %)
which can be used quickly, but also
presents volatilization losses in the
form of ammonia gas and leaching.
The higher biomass production
and N content in wheat seedlings
harvested from T1 (50 g of AV
in vegetative stage) compared to
treatments T2, T3, T4 and T6 can be
explained in terms of a rapid release
and availability of N for wheat
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en estudio. La biomasa total de trigo
cosechada varió de 4,82 g.maceta
-1
en
el T6 (control) hasta 8,26 g.maceta
-1
en el T1 (50 g de AV en etapa
vegetativa). El mayor porcentaje de N
se encontró en la biomasa de trigo que
recibió fertilización química (3,98 %),
mientras que la biomasa cosechada
en el T6 (control) fue la que mostró la
menor concentración de N (1,89 %).
Con respecto a lo antes mencionado,
Morales et al. (2019), comentan que
la urea como fertilizante presenta
la ventaja de proporcionar un alto
contenido de N (46 %) el cual puede
ser utilizado de forma rápida,
pero también presenta perdidas
por volatilización en forma de gas
amoniaco y lixiviación.
Cuadro 4. Efecto del abono verde de Lupinus exaltatus sobre el
crecimiento inicial de plántulas de trigo.
Cuadro 4. Efecto del abono verde de Lupinus exaltatus sobre el
crecimiento inicial de plántulas de trigo.
Tratamientos
Biomasa total
(g.maceta
-1
)
N (%)
N total en biomasa
(mg.maceta
-1
)
1=50 g de AV en etapa vegetativa 8,26 a 2,63 b 217,23 a
2=34 g de AV en etapa vegetativa 7,25 b 2,33 b 168,92 b
3=50 g de AV en etapa de oración 6,01 c 2,37 b 142,42 c
4=34 g de AV en etapa de oración 5,49 c 2,13 c 116,90 c
5= 1,6 g (urea) fertilizante químico 5,62 c 3,98 a 223,62 a
6= Suelo sin abono y sin fertilizante 4,82 d 1,89 c 91,09 d
Promedios con la misma letra en las columnas no presentan diferencias signicativas (p>0,05).
AV: abono verde.
Averages with the same letter in the columns do not present signicant differences (p>0.05).
AV: green manure.
La mayor producción de biomasa
y contenido de N en las plántulas de
trigo cosechadas del T1 (50 g de AV en
etapa vegetativa) en comparación a los
seedlings, in addition to the quality
and quantity of the VA (Shahbaz
et al., 2017), which is related to the
decomposition and mineralization
results of N obtained in the eld
experiment.
In other Lupinus species used as
VA, the effects of the rapid release
and availability of N for other plant
species of agricultural importance
have also been documented (Tighe-
Neira et al., 2015). However, it is
considered necessary to carry out
another long-term study in order to
know if the amount of N released from
the VA of L. exaltatus is sufcient to
cover the internal demand for N in
wheat plants during their growth and
grain production.
Conclusions
L. exaltatus showed potential as
AV with a rapid decomposition and
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tratamientos T2, T3, T4 y T6 puede ser
explicado en términos de una rápida
liberación y disponibilidad de N para las
plántulas de trigo, además de la calidad
y cantidad del AV (Shahbaz et al., 2017),
lo cual tiene relación con los resultados
de descomposición y mineralización de N
obtenidos en el experimento de campo.
En otras especies de Lupinus
utilizadas como AV, también se han
documentado los efectos de la rápida
liberación y disponibilidad de N para
otras especies vegetales de importancia
agrícola (Tighe-Neira et al., 2015). Sin
embargo, se considera necesario realizar
otro estudio a largo plazo con el propósito
de conocer si la cantidad de N liberado
del AV de L. exaltatus es suciente para
cubrir la demanda interna de N en las
plantas de trigo durante su crecimiento y
producción de grano.
Conclusiones
L. exaltatus mostró potencial como
AV con una rápida descomposición y
mineralización de N, donde inuyeron
factores como la composición química,
la etapa fenológica y el tipo de suelo.
En las primeras etapas de incubación
se observó una tendencia a encontrar
mayor descomposición y liberación de
N en el AV incorporado en la etapa
vegetativa que en la etapa de oración.
Así mismo, la descomposición y
mineralización tienden a ser más lentas
en el suelo Vertisol que en el Regosol.
El N liberado del AV mostró un efecto
favorable sobre el crecimiento inicial de
las plántulas de trigo, sin embargo, la
urea por su rápida absorción, fue la que
mayor ecacia presentó en porcentaje
de N y contenido de N en biomasa.
mineralization of N, where factors
such as chemical composition,
phenological stage and soil type
inuenced. In the rst stages of
incubation, a tendency was observed to
nd greater decomposition and release
of N in the AV incorporated in the
vegetative stage than in the owering
stage. Likewise, decomposition and
mineralization tend to be slower in
Vertisol soil than in Regosol.
The N released from the AV showed
a favorable effect on the initial growth
of wheat seedlings, however, urea, due
to its rapid absorption, was the one
that presented the highest efciency
in percentage of N and content of N in
biomass.
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