Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 29, No.2, abr – jun, pp.91-99, 2025
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Especies de cítricos asociadas al agroecosistema cafetalero, como fuente potencial de
bioestimulantes húmicos
Citrus species associated with the coffee agroecosystem, as a potential source of
humic biostimulants
Autores:
Lic. Lázaro M. Cotilla-Pelier, https://orcid.org/0000-0003-1922-8753
Lic. Arlei Abreu-Romero, https://orcid.org/0000-0002-0489-5943
Téc. Lissette Labadie-Pérez, http://orcid.org/0000-0003-4006-8977
Tec. Noralvis Díaz-Maresma, https://orcid.org/0009-0002-6052-0326
E-mail: lazaro@cdm.gtmo.inf.cu, katy@cdm.gtmo.inf.cu, arlei@cdm.gtmo.inf.cu,
sofia@cdm.gtmo.inf.cu
Fecha de recibido: 20 ene. 2025
Fecha de aprobado: 10 mar. 2025
Resumen
Se obtuvieron fracciones de sustancias
húmicas, a partir de residuos de tres
especies de cítricos utilizadas como árboles
de sombra, en agroecosistemas cafetaleros
del municipio El Salvador, Guantánamo. Se
partió de una mezcla de residuos de los
frutos compuesta por albedos y material de
desecho de la pulpa. Los materiales se
trituraron y se sometieron a un proceso de
fermentación (compostaje) durante 90 días,
mediante una técnica de aireación pasiva
con volteos periódicos. A partir de los
composts obtenidos, se extrajeron las
sustancias húmicas mediante un proceso
de extracción secuencial con soluciones de
hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio y
fluoruro de sodio. Se determinaron los
contenidos de carbono, nitrógeno, la
relación carbono nitrógeno y el contenido
total de grupos funcionales. Los resultados
mostraron que las fracciones obtenidas,
poseen potencialidades para su utilización
como bioestimulantes del crecimiento
vegetal, como se evidencia por el contenido
de grupos funcionales de los mismos.
Palabras clave: Sustancias húmicas,
Fermentación, Cítricos
Abstract
Humic fractions were obtained from
residues of three citrus species used as
shade trees in coffee-growing
agroecosystems in the municipality of El
Salvador, Guantánamo. The starting
material was a mixture of fruit residues
composed of albedos and pulp waste
material. The materials were ground and
subjected to a solid-state fermentation
process for 90 days, using a passive
aeration technique with periodic turning.
Humic substances were extracted from the
resulting composts through a sequential
extraction process with solutions of sodium
hydroxide, sodium pyrophosphate, and
sodium fluoride. Carbon and nitrogen
contents, the carbon-nitrogen ratio, and the
total content of functional groups were
determined. The results showed that the
fractions obtained have potential for use as
biostimulants for plant growth, as evidenced
by their functional group content.
Keywords: Humic substances,
Fermentation, Citrus
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Introducción
El cultivo del café, para su máximo rendimiento puede necesitar entre 1600 y 1800 horas de
luz solar anuales, lo que representa entre 4.5 y 5 horas de sol al día. Es por ello, que, en
dependencia de la ubicación geográfica, la altitud y las características climatológicas propias
de la región en la que se ubique el cultivo, este requerirá o no de árboles que le proporcionen
cierta cantidad de sombrío (Reyes et al., 2022).
Es importante tener en cuenta que el exceso de luz solar directa puede elevar la temperatura
de las hojas por encima de la temperatura ambiental, lo que puede causar deshidratación en
la planta. Además; los árboles regulan condiciones ambientales como la humedad relativa y
mantienen estable la temperatura ante variaciones drásticas de la misma (López, 2021).
Las especies utilizadas como sombra pueden ser de interés económico por su valor
alimentario, artesanal, medicinal, etcétera. Otras, pueden ser fuentes potenciales de
sustancias bioactivas de interés para la salud humana y animal, o para la agricultura. En este
último caso, pueden llegar a constituir un elemento importante para la sostenibilidad del
agroecosistema cafetalero, y contribuir de manera significativa a la resiliencia del mismo.
Entre los productos que se han empleado para combatir los efectos de estreses y elevar los
rendimientos de las plantas, se encuentran los productos bioestimulantes (Van Oosten et al.,
2017). Estas sustancias y materiales, cuando se aplican a las plantas o medios de cultivo, han
demostrado potencial para modificar la fisiología de las plantas, promover su crecimiento y
mejorar su respuesta al estrés.
Las sustancias húmicas tienen impacto directo en la fisiología de la planta. Por efectos
directos se entiende que no están mediadas por características del suelo o disponibilidad de
nutrientes, pero involucran la regulación de la actividad celular, cambios metabólicos, alteran
la expresión de genes y tienen acción hormonal (du Jardin, 2015).
Sobre la base de lo anteriormente expuesto, el presente trabajo tuvo como objetivo obtener y
caracterizar fracciones de sustancias húmicas, a partir de residuos de tres especies de cítricos
utilizadas como árboles de sombra, en agroecosistemas cafetaleros del municipio El Salvador,
Guantánamo.
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Materiales y métodos
El trabajo se realizó en agroecosistemas cafetaleros pertenecientes a productores asociados
a la CCS ‟Luis A. Carbó”, en la localidad de Limonar de Monte Ruz, municipio El Salvador,
Guantánamo. Para la investigación se seleccionaron tres especies de cítricos utilizadas
comúnmente como especies sombreadoras Tabla 1.
Tabla 1. Especies de cítricos seleccionadas para la obtención de las sustancias húmicas.
Nombre Científico
Nombre(s) vulgar(es)
Citrus aurantium
Naranja agria, Naranja amarga
Citrus paradisi
Toronja
Citrus maxima
Cidra, Limonsón, Toronja china
Para la obtención de las fracciones húmicas se partió, en todos los casos, de una mezcla de
residuos de los frutos, compuesta por albedos (corteza intermedia de los frutos) y material de
desecho de la pulpa.
Fermentación: los materiales se trituraron y se sometieron a un proceso de fermentación en
estado sólido (compostaje) durante 90 días, mediante una técnica de aireación pasiva con
volteos periódicos. El proceso se repitió periódicamente hasta obtener los composts maduros
para la extracción de las sustancias húmicas.
Extracción de sustancias húmicas: se utilizaron soluciones extrayentes de hidróxido de
sodio (NaOH) 0.5N, pirofosfato de sodio (Na
4
P
2
O
7
) 0.1N y fluoruro de sodio (NaF) 0.1N,
utilizándose el método propuesto por Kononova et al. (1966), secuenciando cada una de las
soluciones. La primera extracción se realizó con hidróxido de sodio 0.5N utilizándose 2g de
compost seco, molido y tamizado por tamiz de 1mml. Se agregaron 40mL de solución
extrayente y se agitó durante 24 horas en zaranda orbital. Posteriormente se centrifugó a
3000rpm por 20 minutos y se decantó la mezcla conservándose el sobrenadante. La segunda
y la tercera extracción se realizaron, agregando 50mL de solución de pirofosfato de sodio
0.1N y 50 mL de solución de fluoruro de sodio 0.1N respectivamente al sedimento restante y
procediéndose, en cada caso, como en el primer paso. Las tres muestras sobrenadantes se
mezclaron y se acidificaron hasta pH=2 con ácido clorhídrico, la mezcla se dejó reposar
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durante 24 horas y se centrifugó a 3000rpm durante 10 minutos. Luego se separaron los
ácidos húmicos (sedimento) de los ácidos fúlvicos (sobrenadante), se secó al aire y se pesó
determinándose los rendimientos según:
R= Mah .100
Mc
Donde:
R= rendimiento en ácidos húmicos (%).
Mah= masa de ácidos húmicos (g).
Mc= masa inicial del fermentado húmico (compost) (g).
Todas las determinaciones se realizaron por triplicado
Análisis estadístico: los datos obtenidos durante las determinaciones se sometieron a
Análisis de Varianza de clasificación simple, siendo la causa de variación la materia prima
(compost) utilizada para la extracción de las sustancias húmicas. Para la estimación de la
significación de las diferencias se utilizó la prueba de Rangos Múltiples de Duncan, con un
nivel de significación de p<0.05.
Caracterización química de los ácidos húmicos: consistió en la determinación de los
contenidos de carbono, nitrógeno, la relación carbono nitrógeno y el contenido total de grupos
funcionales (grupos carboxílicos, OH fenólicos y grupos carbonilos totales).
El contenido de carbono se determinó por el método de Walkley y Black (combustión húmeda)
descrito por Paneque et al. (2002) y el de nitrógeno total se determinó por el método de
Kjeldahl. El contenido total de grupos funcionales (grupos carboxílicos, OH fenólicos y grupos
carbonilos totales) y la acidez total se determinaron según el método descrito por Huelva et al.
(2013).
Análisis estadístico: los resultados de las determinaciones de los contenidos de carbono,
nitrógeno y grupos funcionales, se sometieron a análisis de varianza de clasificación simple,
siendo la causa de variación la materia prima (compost) utilizada para la extracción de las
sustancias húmicas. Las comparaciones de medias se realizaron según la prueba de Tukey
(p<0.05).
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Resultados y discusión
Obtención de ácidos húmicos puros
El rendimiento en ácidos húmicos obtenidos por extracción secuencial con soluciones de
hidróxido de sodio (NaOH) 0.5N, pirofosfato de sodio (Na
4
P
2
O
7
) 0.1N y fluoruro de sodio
(NaF) 0.1N, fue significativamente superior cuando se utilizó el fermentado sólido (compost)
obtenido de residuos de C. máxima, con respecto al rendimiento obtenido al utilizar los
residuos de las restantes especies. Estas últimas, por su parte, no mostraron diferencia entre
sí (tabla 2).
Tabla 2. Porcentajes de ácidos húmicos extraídos a partir de los fermentados sólidos (composts)
obtenidos de residuos de C. aurantium, C. paradisi y C. maxima
*
.
*Valores con letras diferentes difieren significativamente según Duncan para p<0.05
Las diferencias en los rendimientos de ácidos húmicos pueden estar dadas por factores como
el grado de humificación y la composición de los materiales orgánicos originales; así, aquellos
ricos en lignina, por ejemplo, suelen generar mayor cantidad de sustancias húmicas
(Veovides, Guridi, & Vázquez, 2018).
Los ácidos húmicos del compost de residuos de C. maxima presentaron un contenido de
carbono significativamente superior al de los ácidos húmicos del compost procedente de las
otras especies y dentro del intervalo de 53.8%–58.7% señalado por Steelink (1983) para
ácidos orgánicos. Este alto contenido de carbono puede estar relacionado con la naturaleza y
grado de humificación del compost en cuestión.
Por otra parte, el contenido de nitrógeno fue significativamente superior en esta misma
especie, en tanto que las restantes no difirieron entre sí y, en todos los casos la concentración
estuvo dentro del intervalo 0.8% - 4.3% señalado por el autor antes mencionado (tabla 3).
Materia Prima
AH extraídos
(%)
Residuos de C. aurantium
16.9b
Residuos de C. paradisi
17.1b
Residuos de C. maxima
19.6a
Es x
±0.32
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Tabla 3. Composición elemental y grupos funcionales de los ácidos húmicos obtenidos de los
fermentados sólidos (composts) de residuos de C. aurantium, C. paradisi y C. maxima
*
.
Materia Prima
C
(%)
N
(%)
Relación
C/N
Carboxilos
(cmol.kg
-1
)
OH fenólicos
(cmol.kg
-1
)
Carbonilos
(cmol.kg
-1
)
R. de C.
aurantium
55.3b
3.49b
15.90
150b
226a
481a
R. de C.
paradisi
54.8b
3.43b
15.97
148b
229a
472a
R. de C.
maxima
72.7a
4.01a
18.12
178a
122b
173b
*Medias con letras diferentes difieren significativamente según prueba de Tukey para p<0.05.
La relación C/N en el humus transformado indica la actividad biológica global de la materia
orgánica humificada. La relación C/N fue ligeramente mayor para los ácidos húmicos
extraídos a partir del compost elaborado de residuos de C. maxima, lo que indica que el
contenido de nitrógeno es proporcionalmente bajo con relación al de carbono y, por tanto, la
capacidad mineralizadora también lo es. Un incremento en la relación C/N conlleva un
decrecimiento de la susceptibilidad del sustrato a la mineralización, por lo que es posible que
estos ácidos estén más expuestos a procesos de humificación.
La acidez total (o capacidad de intercambio de las sustancias húmicas), aunque
significativamente más elevada en los ácidos húmicos procedentes de residuos de C.
aurantium y C. paradisi, estuvo, en todos los casos, en el rango establecido de150 a 382
cmol·kg
-1
(Rodríguez et al., 2009). No obstante, debe señalarse que Stevenson (1994),
encontró valores de 560 cmol.kg
-1
– 890 cmol.kg
-1
. La acidez se debe principalmente, a la
presencia de hidrógenos ionizables en grupos carboxílicos aromáticos y alifáticos y en grupos
OH fenólicos (Schnitzer, 2000).
El contenido de grupos carboxilos resultó significativamente superior en los ácidos húmicos
obtenidos de residuos de C. maxima, mientras que los contenidos de grupos OH fenólicos y
carbonilos fueron superiores en los ácidos húmicos obtenidos de los residuos de C. aurantium
y C. paradisi. Esto sugiere que la mayor acidez total en las sustancias húmicas extraídas del
compost de residuos de C. aurantium y C. paradisi, puede deberse más a la contribución de
hidrógenos ionizables presentes en los grupos OH fenólicos, que a los presentes en grupos
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carboxilos, puesto que el contenido de estos últimos fue superior en los ácidos húmicos
obtenidos a partir de residuos de C. maxima.
Puesto que la reactividad de las sustancias húmicas se debe en gran medida a su alto
contenido de grupos funcionales y que un mayor contenido de grupos carboxílicos
posiblemente está relacionado a un mayor grado de oxidación (Scaglia et al., 2016), es
probable que el material más rápidamente transformado a ácido húmico haya sido el residuo
deC. maxima.
Así, los valores obtenidos en la determinación del contenido de grupos funcionales, indican
que los ácidos húmicos elaborados a partir de los residuos de las tres especies de cítricos
estudiadas, poseen potencialidades para su utilización en calidad de bioestimulantes del
crecimiento vegetal.
La bioestimulación por sustancias húmicas sobre el crecimiento de las plantas está bien
documentada. La variación en la respuesta depende de la especie vegetal y de su estado de
desarrollo, la cantidad aplicada y forma de aplicación de las sustancias húmicas, el tipo de
suelo y el estado nutricional del cultivo y las condiciones del entorno como la irradiancia y la
temperatura (Veovides, Guridi, & Vázquez, 2018).
Los efectos indirectos de las sustancias húmicas en las plantas incluyen el mejoramiento de
las características químicas, físico-químicas y biológicas del suelo, a través de aumento en la
retención de agua y nutrientes, influencia en la diversidad de microorganismos benéficos y la
formación de complejos con iones, principalmente micronutrientes como el hierro (Fe) y el
zinc(Zn).La mayoría de los autores coinciden en aceptar estos efectos como contribuyentes a
la fertilidad del suelo y los mecanismos de la acción bioestimulante indirecta dilucidados y
ampliamente aceptados.
En resumen, los efectos de sustancias húmicas sobre el crecimiento y desarrollo de las
plantas, señalan la influencia positiva sobre el transporte de iones facilitando la absorción, la
acción directa sobre procesos metabólicos tales como: respiración, fotosíntesis y síntesis de
proteínas, mediante el aumento o disminución de la actividad de diversas enzimas, el
contenido de metabolitos y la actividad tipo hormonal de estas sustancias
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Conclusiones
Los concentrados de sustancias húmicas obtenidos a partir de residuos compostados de las
tres especies de cítricos (C. aurantium, C. paradisi y C. maxima), poseen potencialidades para
su utilización en calidad de bioestimulantes del crecimiento vegetal, como se evidencia por el
contenido de grupos funcionales de los mismos.
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