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AGRARIA. REVISTA CIENTIFICA UAAAN. VOL. 1. NUM. 2. JULIO-DICIEMBRE 1985

TRATAMIENTO ELECTRO-HIDROPONICO DE MAIZ y SUINFLUENCIA EN LA CINEMATICA DE CRECIMIENTO

Julio Antonio Méndez Berlanqa'

RESUMEN

Se describe y justifica el funcionamiento y la aplicación práctica de unanueva técnica de tratamiento electro-hidropónico, como un medio ae selec-ción y control de la cinemática de crecimiento, evaluada en maíz, por mediode un análisis físico y estadístico. Esta técnica tiene importancia para finesde investigación y en la producción agrícola a nivel invernadero y campo.

El sistema hidropónico tipo solución, se constituyó ae tal manera, queformase un condensador electrol ítico de placas planas paralelas, una supe-rior en la superficie de la solución nutritiva, y la otra inferior en el fondo delrecipiente, en donde la solución y las raíces constituyen el electrólito delcondensador. En las placas se aplican 3 tipos ae voltajes eléctricos con cl voltsefectivos y 60 hertz, durante 10 días a partir de la siembra en invernadero,con un consumo medio de 0.05 miliwatts por hora. El voltaje fundamentaltiene la forma de onda alterna senoidal y los otros 2 se derivan de él, median-te la rectificación de media onda con polaridades invertioas, aparte se consi-dera un testigo. Después del tratamiento eléctrico se efectúa el transplante enel campo.

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Del análisis físico estadístico se concluye que, la forma y polaridad aela onda afectan significativamente la cinemática de crecimiento. Las ondaspositiva y negativa, generan respectivamente un pH alcalino y ácino que ces-

Lic.M.C. Maestro Investigador del Depto. Aqrof rsica, Div. Ingeniería, UAAAN.


acelera el crecimiento durante el tratamiento, para luego acelerarlo en elcampo. La onda alterna genera un pH neutro y provoca efectos cinemáticossimilares al testigo, superándolo en la velocidad de crecimiento; en ambos ca-sos, la velocidad se mantiene constante durante el tratamiento y en el campo.

Este trabajo es parte de un programa sobre Diseño, Construcción y Eva- ;,luación de Equipo para Ionización y Magnetización Agrícola, iniciado en1978 por el Departamento de Agrofísica de la UAAAN.

INTRODUCCION

Este artículo describe parte de una tesis de maestría sobre Aplicaciónde la Estadística y la Física en el Estudio de varios Efectos de la EnergíaEléctrica sobre el Medio Hidropónico y Desarrollo del ivlaíz. la que, a su vez,forma parte de un subprograma de investigación del Departamento de Ayro-física que se inició en 1978, referente a la Aplicación e Influencia de la Ener-gía Eléctrica sobre los Cultivos agrícolas y su Meaio, el cual forma parte deun programa dedicado al Diseño, Construcción y Evaluación de Equipo paraIonización y Magnetización Agrícola. Con el fin de desarrollar tecnologíapropia, basada en el campo electromagnético como un medio de diagnósti-co, selección y control, para lograr el óptimo aprovechamiento ae los recur-sos energéticos disponibles en el lugar donde las semillas se conservarán, ogerminarán y se nutrirán las plantas para aisminuir, en la rneoioa de lo posi-ble, la contaminación ambiental y el uso irracional ae energéticos.

En el presente estudio se describe una nueva técnica, práctica y eficien-te, para la aplicación de energía eléctrica en el medio hidropónico tipo solu-ción, con el fin de generar cambios en la cinemática de crecimiento del maíz,aun cuando la técnica puede ser de uso generalizado a diversos cultivos agrí-colas. Se realiza una tabulación de valores de altura (Y) contra tiempo (t) ou-rante los tratamientos eléctricos para el intervalo de tiempo; O < t < 10días y, posteriormente, desde el transplante hasta los 45 días, es decir, 10 <t < 45 días. Se efectúan análisis ae varianza para estimar estadísticamentediferencias entre efectos asociados a tratamientos y los modelos de alturaYtt). Para cada tratamiento se le asignan 3 rnooelos Yf t), ae los cuales se se-lecciona uno a partir de un criterio estableciao por el autor. De cada mooeloYtt), se derivan los modelos respectivos para la velocidad V(t) y la acelera-ción aít).

La aplicación de energía eléctrica a los cultivos agrícolas y su meaio sejustifica, debido a que el agua constituye una parte importante de los mate-riales que forman los seres vivos y en particular el de los vegetales, ahorabien, el agua posee propiedades eléctricas particulares debida a la estructura222

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misma de la molécula formacia por un par de dipolos eléctricos. Auemás, lasmembranas celulares se pueden considerar como condensaaores eléctricos,sobre las que actúa un potencial electrogénico realizanao trabajo sobre elsistema. Debido a que el medio extracelular e intracelular de los organismosvivos es, en gran parte, de naturaleza electrol ítica y en consecuencia los fenó-menos iónicos desempeñan un papel fundamental en numerosos procesosbiológicos. Las macromoléculas biológicas, en solución coloidal, muestranpropiedades importantes de tipo electrol ítico. De forma similar suceoe conel suelo y la solución nutritiva. Por otra parte, el fenómeno fotosintético es-tá directamente relacionado con el fenómeno fotoeléctrico.

Está demostrado que la energía eléctrica es factible de transformarse,con mínima contaminación, en muchas otras formas de energía, con una efi-ciencia muy grande, aparte de ser susceptible de controlarla en el tiempo yel espacio con una alta precisión. Además es, hasta el momento, la de menorcosto por kilowatt hora, comparado con las demás formas de energía paraconsumo social.

En general, se puede establecer la hipótesis de que la influencia ae laaplicación de energía eléctrica sobre los cultivos agrícolas y su medio, oepen-derá de la forma, polaridad, intensidaa y frecuencia ae la onda aplicaaa a lasemilla, planta, medio de nutrición o de conservación, en interacción con lasvariables: luz, concentración de C02, temperatura, humeaaa y fertiliaaa aelmedio. En consecuencia, se admite la posibiliaaa ae aplicar la energía eléctri-ca, como un medio de conservación y control de la producción agrícola enforma intensiva, a nivel invernadero tipo hidropónico o suelo y en el campodirectamente. En particular, en este estudio se demuestra que la forma y po-laridad de la onda eléctrica influye sobre la cinemática oe crecimiento aelmaíz, y afecta la altura, la velocidaa y la aceleración de la planta, en formatal que se puede aplicar como un medio de control del crecimiento vegetal.

REVISION DE LITERATURA

Zaderej A. y C. Corson , (1977), citan que durante el siglo XVIII, varioshombres distinguidos, trabajando experimentalmente en forma independien-te, concluyeron que la electricidad es un factor de control importante en elciclo biológico. Los resultados de algunas investigaciones fueron conociaos300 años después de efectuados. El estudio de los electrocultivos (como losllama la ciencia) empieza con los experimentos básicos efectuaaos en Inglate-rra en 1746 y en Francia en 1748.

Lemstrom (1904), en la introducción de su libro "Electriciaaa en laAgricultura y la Horticultura", advierte que para la interpretación de estos

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fenómenos se requieren, al menos, de conocimientos básicos sobre Física,Botánica y Agronomía; pero resulta que la electrocultura no es de interésparticular para los especialistas en esas áreas. En el siglo XX se tendrá la ne-cesidad de recurrir a no menos de 7 campos diferentes de la ciencia y la téc-nica, en relación con la electrocultura.

En respuesta a la advertencia de Lemstrom, los científicos contempo-ráneos encontrarán la explicación natural, de por qué la electricidad es elfactor más importante en el desarrollo de los sistemas biológicos.

En la atmósfera terrestre existe un campo eléctrico de gran intensidad,cuyo valor medio es de 1 V/cm. Según Neca lVlarinesco (1932), este campo(que a 1 m ya es de + 100V) interviene como factor acelerador en la ascen-sión electrosmótica de la savia. z.Cómo se conaucen, desde el punto de vistadel crecimiento, las plantas sustraídas a esa influencia?

Breazeale J. F. (1923), menciona que algunos experimentadores, com-parando el crecimiento en conexión con el suelo, o bien aislando macetasde cultivo, han observado que la supresión del campo eléctrico terrestre noperjudica, sino que, por el contrario, favorece el desarrollo de los vegetales.Con la influencia de un potencial eléctrico se aumenta el tránsito de catio-nes en la planta.

Breazeale L.E. et al. (1951), establece evidencias experimentales quefundamentan la teoría de que la absorción de nutrientes por la planta, es unfenómeno eléctrico. Prueba que la absorción de cationes está en función delpotencial eléctrico específico de I ion. Los iones son absorbidos y transpor-tados dentro de la planta, como una respuesta a un .impulso eléctrico creadopor un impulso vital. La técnica experimental "Fisher electropode" puedeser utilizada en el estudio de la absorción de iones por las plantas.

Zaderej A. Y C. Corson (1977), citan que las plantas son seres indepen-dientes en muchos modos y que no necesariamente muestran patrones aeproducción uniformes. Electrónicamente hablando, siendo organismos vi-vientes, las especies utilizan la energía contenida en la unión del fosfato, deltrifosfato de adenosina (ATP) para impulsar las reacciones, las cuales contro-lan el mantenimiento y crecimiento de las células, tejidos, etc. Este (ATP) seproduce del difosfato de adenosina (ADP) por procesos involucrados en larespiración aeróbica, fermentación y los constituyentes bionucleares electro-magnéticos de la fotosíntesis. En muchos casos, las plantas son semi-conduc-tores orgánicos y aparentemente partes del sistema de transporte ae electro-nes, los cuales, en las mitocondrias de las plantas superiores, son exactamentelos mismos que para las mitocondrias animales, un camino para generar enzi-mas.224

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Menciona Lawrence (1969), que probablemente el aescubrimiento y lautilización de los fertilizantes qu (micos. fue lo que inhibió el desarrollo ae laingeniería de los electrocultivos. Hoy, sin embargo, se está en una situaciónen que la polución por la utilización de los nitratos, está contaminando nosólo el abastecimiento del agua, sino el panorama ecológico entero. Esta si-tuación hace que el resurgimiento de la electrocultura, seano solamente ce-seable, sino inminentemente necesaria.

Lawrence L.G. (1973), cita en relación con la electrocultura, un incre-mento verídico en la producción del 450/0, es lo que se puede esperar de uncampo bien cultivado. Las diferencias en la producción se determinan com-parando los resultados contra campos en iguales condiciones, pero sinelectrocultivos. Algunas plantas responden negativamente al tratamiento ydan muy baja producción, como es el caso ae los ch ícharos y zanahorias.Además, el tratamiento eléctrico deberá ser suspendido si los días son caluro-sos y soleados. Un simple circuito de relay fotoeléctrico, conectado en seriecon el abastecimiento de corriente, provee un control aoecuaco para estepropósito. Se puede utilizar un fertilizante orgánico para proveer los nutrien-tes básicos para la planta.

Lawrence (1973), dice que, sin embargo, tornaoos conjuntamente to-dos los resultados, la ciencia sólo tiene una idea vaga del porqué las plantasreaccionan a la aplicación de la electrocultura. El campo es amplio y abiertopara la experimentación, ciertamente tiene excepcionales esperanzas para elfuturo.

Más recientemente, científicos de diversas áreas como: Zaoere], A. y C.Corson (1977), Nelson, S.O.eta/. (1964, 1970y 1976), Stetson, L.E. (1976),Murr, L.E. (1976), Y otros, han contribuiao con la corporación Unitrónpara el desarrollo de la electrogénica, en cuanto a la construcción ae unamáquina para tratar semilla, la cual es impregnada con fertilizante y enzimas,para que luego sea bombardeada con iones negativos y calentada con radio-frecuencia, que hace aumentar el potencial biológico de las semillas.

Leyva A.M. (1974), estableció varias hipótesis sobre la electrostática enla naturaleza y su influencia en la vida animal y vegetal, sometiéndolas aprueba por medio de experimentos con árboles y plantas, afectaaos por elec-trodos en el suelo y antenas cerca de las yemas, utilizando ácido sulfúricopara aumentar la conductividad eléctrica del suelo. Generaaores electrostáti-cos con jaulas de Faraday y electroscopios, fueron utilizados para medir elefecto de la descarga eléctrica por las puntas de las hojas y su relación con laradiación solar y la precipitación pluvial.

En el departamento de Agrofísica de la Universidad Autónoma Agraria~Antonio Narro, a partir de 1978, se han efectuado trabajos sobre "La Aplica-

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ción e Influencia de la Energía Eléctrica sobre los Cultivos Agrícolas y su IVie-dio Ambiente", por: Ménaez, B.J.A. (1981, 1983, 1984), iVléndez, B.J.A.yA. Arredondo (1979-1981), lV1éndez, B.J.A., A. Arredondo, O. y F .J. Torres(1979-1981), Méndez, B.J.A., O. Loyola, L. y H. González, F. (1979-1981),Alvarado, M.T.E. y J.A. lv1éndez, B. (1983), Alvarez J.P. y J.A. Ménoez B.(1982), Camarillo, M.J.F. y J.A. rvléndez, B. (1985), Luna, O.E. y J.A. Ivlén-dez, B. (1984), Pérez, G.H. y J.A. lVIéndez, B. (1984), Y Regalado, N.J.C. yJ.A. Méndez, B. (1985), Y han llegado a la conclusión de que la energíaeléctrica aplicada a la semilla, planta y suelo, bajo condiciones de laborato-rio, invernadero y campo, influye sobre la absorción de agua y asimilaciónde nutrientes, con diversos tipos de voltaje y frecuencia, en toaas las etapasfenológicas; afecta el tropismo y aesarrollo radical y foliar, y repercute encambios metabólicos significativos observados en el rendimiento, caliaad yvelocidad de maduración del fruto, en los cultivos ae tomate, chile, pepino,rábano, frijol y maíz. Se han establecido algunas técnicas prácticas y econó-micas, para la aplicación de energía eléctrica con fines didácticos, ae investi-gación y producción agrícola. La técnica más reciente aplica la energía eléc-trica al suelo y la planta, utilizando diversos medios de locomoción, como eltractor, tracción animal y manualmente.

MATERIALES Y METODOS

Las hipótesis sujetas a prueba son:

1. Es posible diseñar una técnica electro-hidropónica que sea prácticay eficiente, que permita establecer un control sobre la cinemática aecrecimiento del maíz.

2. La forma y polaridad de la onda electromagnética afecta la cinemáti-ca de crecimiento del ma íz.

3. La onda semirrectificada con polaridad positiva, provoca una desace-leración máxima, por generar un medio alcalino.

4. La onda semirrectificada con polaridad negativa, provoca una oesace-leración menor que la positiva, por generar un meaio ácido.

5. La onda alterna genera un medio neutro y provoca efectos cinemáti-cos similares al testigo, superándolo en la velociaad ae crecimiento.

Los tratamientos eléctricos se establecieron de tal manera que el trata-miento de onda alterna denominaao T4, fuese igual a la unión de los trata-mientos T2 y T3; es decir, la onda semirrectificaaa positiva, unión la onaa se-mirrectificada negativa, genera la onda alterna; además, se consiaera un tra-226


tamiento testigo TI, sin aplicación de energía eléctrica (Figura 1). La aistri-bución de las líneas de campo eléctrico, está en función de la geometría delos electrodos y de la polaridad y forma de onda, se eligió cónico el electrodosuperior para que la intensidad de campo eléctrico aumentase, a meoiaa quese reduce el diámetro del mismo (Figura 2).

El experimento se inició el 17 ae mayo ae 197tl y se estableció en losterrenos de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, ubicada enBuenavista, Saltillo , Coahuila, México. Las coordenaaas geográficas son:Altitud 1743 msnm, Latitua: 25022' Norte y Longitud: 101022' Oeste. Seutilizó, durante 10 días, un invernadero con equipo de control automáticode clima. Posteriormente, el 27 de mayo, se transplantó al campo situaaoen el bajío de la Universidad.

VOLTIOS V(t)

+8V2

i-8y2 ·-··I~~(~i·:··8 yf2Sen (1201Tt) si 0~t.f86.4 x 104 seg

+8 y:¡ -....'

T2

o

-8 y2 -._..¡-...----..¡

2NOsi --~t~

2(N+ 1)con N=O, 2, 4, ... ,103.68 x 106

;V3(t)=) 240 240: "1 2(N+ 1) 2(N+2)" -8 V2 Sen (1201Tt) si ---<.t<---

240 - - 240con N=O, 2, 4, ... ,103.68 x 106

TIO~~------------------------------¡ VI (t)= Opara O~ t~ 86.4 x 104 seg SEGUNDOS tI~----' __........L..-~~~_---'-- ~~_L-_J-~

O_1 _2 2..~_5 ~ _7 --ª-~..J.Q.._l_l_J1....240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240

Figura 1. Gráficas y modelos matemáticos que describen los tratamientos eléctricos (T 1,

T2, T3 Y T4) en voltaje contra tiempo.

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.'"

T3=.8 V.C.D. (±)

Figura 2.Forma aproximada de las líneas de campo eléctrico, para cada uno de los trata-mientos eléctricos T2, T 3 Y T4 para un instante de tiempo.

Se utilizaron 380 semillas de maíz cruza simple (Ss-1O-1) x (55-32-1) =Cr , denominada como hembra del Tehuano H-6 y 380 semillas de maíz cru-za simple (SSE-232-1-1) x (SSE-255-1-1) = C2, oenorninaoa como hembradel AN-360; ambas de la cosecha de 1977. Las semillas fueron seleccionaaasconsiderando que estuviesen aproximadamente iguales en tamaño, color y li-bres de daños mecánicos. Se sembraron a 2 cm de profundidad con el em-brión apuntando hacia el suelo y con la cara hacia el oriente; se utilizó undiseño experimental completamente aleatorio para caaa material, con 5 re-peticiones de 18 plantas por unidad experimental.

El medio hidropónico está formada por vermiculita como material pa-ra sembrar la semilla y sostener la plántula y 2.4 litros de solución nutritivaconcentrada, la cual se diluye en 123.6 litros de agua potable (Cuadros 1 y 2y Figura 4).

228

229


Cuadro 1. Solución nutritiva empleada en el experimento (Lab. de Calieadde aguas, UAAAN).

Componente

Nitrato de amonioFosfato de amonioSulfato de potasioSuIfato de magnesioSulfato de fierroAcido BóricoSulfato de zincSulfato de cobre

Fórmula mgr/lt*NH4 N03NH4 H2 P04K2S04MgS04FeS04H3B03ZnS04CUS04

457.5231.25

0.70206.25

2.06251.1250.06250.0625

* Agua desti ladaVolumen de los recipientes utilizados 70 x 45 x 10 cm = 31.5 It. Se disolvieron 0.6 It de soluciónnutritiva en 30.9 It de agua potable para cada tratamiento

Cuadro 2. Análisis del agua en la que se disolvió la solución nutritiva y sereestableció el nivel de los recipientes durante 10 días (Lab. deCalidad de aguas, UAAANL

pHC.E. Micromhos/cmHC03= meq/ltCa++ meq/ltMg++ meq/ltC12= meq/ltS04 meq/ltNa++ meq/ltB ppmK ppm

7.950.85.03.01.51.810.12

0.20

La solución nutritiva dilu ída, se vierte en 4 recipientes ae acrílico (po-limetacrilato de metilo) color negro en forma de paralelepípeao, de dimen-siones 70 x 45 x 10 cm:' = 31.5 litros. Como electroaos se usó papel ae alu-minio marca Reynolds Warp uno de forma plana de 70 x 45 cm? de área, co-locado en el fondo de cada recipiente, y el otro formada por 180 conos trun-cados, interconectados eléctricamente y colocados en cada charola de po-liestireno con 180 celdas para siembra de forma cónica con 3.5 cm ae diáme-tro superior; 7 cm de profundidad y 1 cm de diámetro inferior para el despla-zamiento radicular (Figuras 3, 4 Y 5).

Para aplicar los tratamientos eléctricos se requiere de una fuente aeenergía eléctrica (construida por el autor) con voltaje reducido a ~ volt efec-tivos a 60 hertz, con 3 tomas de energía: una alterna y 2 semirrectificadascon polaridades opuestas (Figura 3).


F Fusible de 1 AmperP Foco piloto de gas neon 120 VT Transformador reductor 120 V a 8 V. 1OWD = Diodo BY-127R = Potenciómetro de 1OK ~ ~A = Amperímetro de 100 M.A.I Interruptor

Conección con elpapel de aluminio /riéF.~~H~

Figura 3. Diagrama del circuito utilizado en los tratamientos eléctricos al maíz.

Colocados los electrodos, se procede a verter la solución y rellenar lasceldas cónicas con vermiculita, situando de forma flotante las charolas en losrecipientes, para luego sembrar y conectar los electrodos a la fuente de ener-gía eléctrica (Figuras 3 y 4), rnantenienoo los tratamientos durante 10 díaspara luego transplantar en el campo.

La altura de la planta, durante los 10 días de tratamiento eléctrico, semidió en tocas las plantas de cada uniaad experimental, con una regla métri-ca ele 30 cm graduada en milímetros, que se colocó sobre la base de la charo-230


Electrodo superiorde papel de alumien forma de cono

(parte interior)

T3~8 V.C.D. L±)_+-_ fuente de

corriente

electrones

Figura 4.Disposición esquemática del tratamiento T3 = 8 V.C.D. (±) e ilustración del efec-to eléctrico sobre la distribución del potencialuidrógeno pH.

TI = Testigo T2=8 V.C.D. (:¡:) T3~8 V.C.D. (±) T4=8 V.C.A. ("-)

Figura 5 Acción de las fuerzas eléctricas en cada uno de los 4 tratamientos sobre los ionesde la solución nutritiva V efecto sobre la distribución del potencial hidróge.no (pH).

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la de siembra y tocando la hoja banaera, para obtener un valor meoio por re-petición (Figura 6 y Cuadro 6). Posteriormente se efectuó un análisis qu ími-ca del estado final de la solución nutritiva (Cuaoro 3) y finalmente se tras-plantó en suelo (Cuadro 4), bajo un aiseño experimental en bloques comple-tos al azar, con 4 repeticiones de 10 plantas por uniaad experimental, paracada uno de los 2 materiales de maíz. La altura de planta se continuó midien-do en el campo bajo el mismo criterio que en el invernadero.

Se efectuaron análisis de varianza para cada cruza de maíz por separa-do y para cada tiempo 5, 7, 9, 30 Y 45 días, y se estimaron las diferenciasporcentuales entre efectos de tratamientos eléctricos, comparadas con eltestigo; para esto se utilizó la prueba ae F-Sneaecor y se calculó la probabi-lidad de rechazo máxima (Cuadro 5). Aaemás, se estiman 3 moaelos estadís-ticos polinomiales de grados 1, 2 y 3 para representar matemáticamente laaltura de planta (Y), en función del tiempo (t}, para caaa tratamiento y delos 3 se selecciona el más significativo en base al criterio del máximo de S =(1-P(R)/r2) establecido por el autor, donae: P(R) es la probabilidad máxi-ma de rechazo del modelo polinomial, y r2 es el coeficiente ae aetermina-ción (Cuadros 9,10,11 Y 12).

Los modelos para la velocidad Vtt) y la aceleración aít) oel crecimien-to, se derivan de forma indirecta, a partir ae la primera y segunda aerivaaatemporal de Ylt) respectivamente (Cuadros 7 y 8). En base a V(t] y att},para cada cruza de maíz y cada tratamiento, se realiza un análisis cinemáti-ca sobre los valores críticos y los intervalos ae tiempo en que se acelera yenlos que se desacelera el crecimiento, como se muestra en el Cuaoro 8. Se oa,además, una interpretación biofísica a criterio del autor, sobre los tiemposcomplejos que generan valores críticos en la velocicac de crecimiento.

Cuadro 3. Análisis químico del estado final de la solución nutritiva en caoatratamiento a los 10 días de iniciada la aplicación de enerqía eléc-trica.

Variable Tratamientosquímica TI = OV T2 = 8V(:¡:) T3 = 8V(±) T4 = 8V(~)

pH 7.0 6.8 8.65 7.3C.E. milimhos/cm 3300 3200 2800 3300Potasio ppm 1150 1000 1150 1150Fósforo ppm 3.5 2.5 3.3 2.0 -_.

Ca++ meq/lt 2.0 2.0 2.0 2.0Mg++ rneq/lt 6.0 7.0 3.0 4.0C12= meq/lt 2.5 5.0 5.0 2.5S04= meq/lt 18.12 20.86 15.33 19.62Nitrógeno % 0.04446 0.04144 0.04144 0.04466

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5

cmAGRARIA. REVISTA CIENTIFICA UAAAN. VOL. 1. NUM. 2. JULIO-DICIEMBRE 1985

59 Para la altura

55 De 42 a 59 Escala 1 :.2647De Oa 27 Escala 1: 5185

Para el tiempo

De O a 9 Escala 1: .8888

De 30 a 45 Escala 1 :.3066

DIAS-rro,-------~5~~7~~9~W3~0~--------r.45~

42

27

20

15

10'

2

Figura 6.Gráfica de altura en función del tiempo, para cada una de las cruzas simplesCI (hembra del Tehuano H-6) y C2 (hembra del AN-36lJ) en cada tratamientoeléctrico TI = Testigo, T 2 = 8 V.C.D. ( ±), T 3 = 8 V.C.D. ( :¡:) y T4 = 8 V.L.A.(~).

Cuadro 4. Análisis del suelo donde se estableció el experimento en cuanto afertilidad, salinidad y textura. Depto. Suelos, lJivisión de Ingenie-ría, UAAAN.

Determ inación UictamenContenido

Materia orgánica %

Nitrógeno aprov, kg/haFósforo aprov. kg/haPotasio intercambiable kg/haReacción (pH) 1:2Carbonatos totales %

C.E. (milimhos/cm)Arena %

Limo %

Arcilla %

2.457.640.59007.25.10.22

56.033.210.8

Medianamente ricoRico

MedianoExt. rico

Muy ligero alcalinoBajo

No salino

Migajón arenoso

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Cuadro 6. Tabulaciones de altura media (Y) en cm, versus tiempo ü). díaspostsiembra, para cada uno de los 4 tratamientos eléctricos TI,T 2, T3 Y T4, en 2 cruzas simples de maíz, el (nembra del Tenua-no H-6) y C2 (hembra del Ahl-360L

TI = O Volt T 2 = 8 V.C.D. (:¡:) T3 = 8 V.C.U. (±) T4 = 8 V.C.A.(~)

CI (hembra del Tehuano H-6)t Y t Y t Y t Y

5 2.808 5 1.544 5 2.886 5 3.4947 8.450 7 4.038 7 7.142 7 9.4489 15.660 9 5.490 9 11.504 9 15.924

30 21.750 30 13.250 30 15.000 30 21.25045 54.250 45 43.250 45 48.500 45 56.250

C2 (hembra del AN-360)t y t Y t Y t Y

5 3.706 5 1.790 5 2.432 5 3.7467 9.858 7 4.226 7 5.878 7 10.4309 17.508 9 6.650 9 10.090 9 17.578

30 22.000 30 19.250 30 17.500 30 26.75045 55.000 45 53.250 45 46.500 45 59.000

235


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236

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237


Cuadro 9. Análisis de varianza para los polinomios de grado 1, 2 Y 3 asocia-dos al crecimiento de maíz en el tratamiento t2 = 8 V.C.D. (=t=),para las cruzas simples el (hembra del Tehuano H-6) y C2 (nernbradel AN-360) a partir de los datos del cuadro 6.

F.V. G.L. S.C. C.I"t F

CI hembra del Tehuano H-6)De la regresiónErrorTotal

1 1035.648 1035.6483 146.11 2 48.7044 1181.759

21.264

r= .936142

con P(rechazo) = .019185Y(t) = -4.05502+ .915074 t

De la regresiónErrorTotal

69.259224

1164.93916.820

1181.759 r = .992858

con P(R) = .014223

582.4708.410

Yít) = 7.7431 - .888526 t- .370633t2


314

1181.7150.045

1181.759

393.9050.045

8797.262

r = .999982

Ytt) = -6.85508+ 2.1643t - .10272t2 +.00176374t.1

con P(R) = .007837

C2 (hembra del AN-360)

De la regresión 1 1669.478 1669.478 33.106Error 3 151.283 50.428Total 4 1820.761 r= .957555

Y(t) = -5.27383+ 1.16182t con P(rechazo) = .010430

De la regresión 2 1804.047 902.024 107.937Error 2 16.714 8.357Total 4 1820.761 r= .995399

Y(t) = 6.76267 - .678218t+ .0378122t2 con P(R) = .009179

De la regresión 3 1820.718 606.906 14186.680 .'Error 1 0.043 0.043Total 4 1820.761 r= .999988

y (t) = -7.79009+ 2.36511t - .101536t2 +00175825t3 con P(R) = .006171

238Observación: Y(t) es la altura media de la planta en cm en función del tiempo (t) en días para 5~t~45


Cuadro 10. Análisis de varianza para los polinomios de grado 1, 2 Y 3 aso-ciados al crecimiento de maíz en el tratamiento T3 = av.c.u.(±), para las cruzas simples C: (hembra del Tehuano H-6) y C2(hembra del AI'~-360) a partir de los datos del cuadro 6.

F.V. C.lvt FG.L. s.C.C: (hembra del Tehuaho H-6)


Y(t) = -1.12316+ .944248t

de la regresión'ErrorTotal

134

1102.736220.105

1322.841

224

1260.73062.111

1322.841

y (t) = 11 .919-1.04953t + .0409713t2


314

1322.5320.309

1322.841

1102.73673.368

15.030

r = .913OLJ

con P(rechazo) = .030387

630.36531.055

20.298

r = .976241

con P(R) = .046953

440.8440.309

1428.918

y (t) = -16.1008+ 4.81007t - .227329t2 + .00338532t3 con P(R) = .019443

r = .999883


Y(t) = -1.83104+ .9537t

De la regresión 2Error 2Total 4

C2 (hembra del Ahi-360)

134

1124.923127.898

1252.822

1215.56637.256

1252.822

Ytt) = 8.0475 - .556451 t+ .031 033t2


314

1252.3170.505

1252.822

1124.92342.633

26.386

r = .947582


607.783 32.62718.628

r= .985019

con P(R) = .029738

417.4390.505

846.990

Yít) = -13.5597 + 3.96213t - .175865t2 + .00261056t3 con P( R) = .025555

r = .999798

Observación: YIt) es la altura media de la planta en cm en función del tiempo (t] en d ras para 5.5t~45

239


Cuadro 11. Análisis de varianza para los polinomios de grado 1, 2 Y 3 aso-ciados al crecimiento de maíz en el tratamiento T4 = 8 V.C.A.(~), para las cruzas CI (hembra cíel Tehuano H-6) y e2 (nern-bra del AN-360) a partir de los datos del cuadro 6.

F.V. G.L. S.C. C.M. FC: (hembra del Tehuano H-6)


134

Ytt) = .262414+ 1.09431t

De la regresión 2Error 2To~1 4

1481.091226.836

1707.926

1610.33097.597

1707.926

Yít) = 12.0581 - .708921t+ .0370558t2

De la regresión 3 1707.114Error 1 0.812Total 4 1707.926

1481.091 19.58875.612

r = .931228

con P(rechazo) =.021425

805.165 16.50048.798

r = .971008

con P(R) = .057143

569.038 700.6860.812

Y(t) = -23.0062+ 6.62386t - .298699t2 + .00423644t3 con P(R) = .027762

r = .999762


134

Y(t) = .96990Ll+ 1.17348t


C2 (hembra del At'J-360)

1703.154163.774

1866.928

1773.26193.667

1866.928

Yít) = 9.65769 - .154634t+ .0272923t2


314

1866.1310.797

1866.928

1703.154 31.19854.591

r = .955131


886.631 18.93246.833

r = .974591

con P(R) = .050170

622.044 780.2440.797

Y(t) = -24.6901 + 7.0283t - .301601t2 + .00414986t3 con P(R) = .026309

r = .999786

240Observación: Y (1) es la altura media de la planta en cm en función del tiempo (t) en días para 55 t~45


Cuadro 12. Anál isis de varianza para los poi inomios de grado 1,2 Y 3 asocia-dos al crecimiento de maíz en el tratamiento T 1 = O volt, paralas cruzas simples Cr (hembra del Tehuano H-6) y (.;2(hembradel AN-360) a partir de los datos del Cuadro 6.

F.V. G.L. KC. C.iVI. Fel (hembra del Tehuano H-6)


134

Y(t) = -.0920181 + 1.07686t

De la regresión 2Error 2Total 4

1434.214188.011

1622.225

1528.24193.984

1622.225Y(t) = 9.96929 - .461235t+ .0316072t2


314

1620.4611.764

1622.225

1434.214 22.88562.270

r = .940267


764.121 16.26146.992

r = .970600

con P(R) = .057934

540.154 306.1811.764

Yít) = - 24.2581 + 6.69652t - .296134t2 + -.00413532t.3 con P(R) = .041930

r = .999456

De la regresión 1Error 3To~1 4Y(t) = 1.35372+ 1.05524t


C2 (hembra del Ai'-J-360)

1377 .226213.307

1590.533

1478.382112.151

1590.533

Ytt) = 11.7895 - .540087t+ .0327835t2

De la regresión 3 1588.658Error 1 1.876Total 4 1590.533

1377.226 19.37071.102

r = .930532con P(R) =.021748

739.191 13.18256.076

r = .964099

con P(R) = .070512

529.553 282.3381.876

Y(t) = -25.6391 -7.2871t -32561t2 + .00452208t3 con P(R) = .043714

r = .999410

Observación: Y(t) es la altura media de planta en cm en función del tiempo (t) en días para 5~t:::,45

241


RESULTADOS y DISCUSION

Por falta de espacio se omiten los cuadros oe concentración de datos yanálisis de varianza para cada tiempo, cruza de maíz y tratamiento; en lugarde ello se muestran las gráficas correspondientes. Sin embargo, se presentanlos análisis de regresión completos, los resultaaos conoensacos de los análi-sis de varianza y un análisis de la cinemática de crecimiento (Cuaaros 5-12).

En la Figura 6 se observa que, al aumentar el tiempo de tratamientoeléctrico con ondas de polaridad positiva y negativa, aumenta también lamagnitud de diferencias porcentuales negativas de alturas de ambas cruzas demaíz, comparadas con el tratamiento senoioal alterno y con el testigo. Alcan-zan las máximas diferencias a los 9 dras: es decir, las plantas de maízexperi-mentan una desaceleración de magnitUd creciente en el tiempo oe tratamien-to eléctrico polarizado comprendida en el intervalo (5 - 6tl) < t < (9+ 612) dras (Cuadro 5); luego, se observa que para el intervalo (10 + 613) <t < (45 +614) d (as, las plantas se aceleran en forma creciente al aumentar eltiempo, para lo cual tuvieron que pasar por velocioao cero (Cuaoro e).

Al estudiar el análisis cinemática del Cuadro 8, derivada a partir de losdatos del Cuadro 6 y de los modelos presentados en el Cuadro 7, se observaque los modelos Y(t) son lineales, para maíz tratada con la onda senoioalalterna y para el testigo, lo cual implica crecimiento con velocidad constante.En cambio, los modelos Yl t] para los tratamientos de onda sernirrectificaoapositiva y negativa, siguen un comportamiento polinomial cúbico, con excep-ción del modelo para (C2, T 3), el cual es lineal. Los modelos cúbicos de Y(t)generan velocidades y aceleraciones variables en el tiempo.

El control de crecimiento se puede efectuar por medio de programas es-tablecidos, a través de una fuente de onaa múltiple, un interruptor tempori-zado y una fotorresistencia positiva y otra negativa, de tal manera que cuan-do la intensidad de luz sea máxima, la fotorresistencia positiva aoquiera unvalor óhmico máximo, y reduzca al mínimo el voltaje; esto es para acelerarel crecimiento. Resultando lo contrario si la fotorresistencia es negativa. Elinterruptor temporizado se emplea, con el fin de programar el tipo de pola-ridad en cada fase del ciclo vegetativo y, de esa manera, acelerar o desacele-rar el crecimiento según se desee. La onda negativa desacelera más intensa-mente a las plantas que requieren pH alcalino y viceversa. La onaa positiva ,:desacelera más intensamente a las plantas que requieren pH ácida y viceversa.La onda alterna acelera más intensamente a los cultivos que requieren pHneutro (Cuadros 1,3,5 Y 8).

El consumo medio de enerqra eléctrica para el tratamiento electro-ni-dropónico, es de 0.05 miliwatts por hora.242


Como explicación biof rsica referente a las raíces complejas conjugadasdel tiempo t r = (19.41 + j5.67) días y 12 = (19.41 - j5.67) o (as, que apare-cen en la solución de V(t] = O para el maíz CI, tratado con la onda positiva(Cuadro 8), se pueden interpretar como vectores biofísicos del tiempo dememoria del programa de vida de las semillas, donae: la parte real del tiempocomplejo 19.41 d (as, denota el tiempo de memoria reactiva que le produceuna velocidad de crecimiento de 0.17 cm/era, en tanto que, la parte positi-va imaginaria del tiempo complejo 5.67 días, aenota el tiempo de memoriamagnética, que le produce una velociaad ae crecimiento de 1.17 cm/a (a, yla parte imaginaria negativa del tiempo complejo -5.67 días, denota el tiem-po de memoria eléctrico desfasado 1800 con respecto al magnético en elcírculo temporal de vida de la planta y le produce una velocioao de 3.50 cm/día. La superposición del tiempo reactivo, tratando de disminuir la velocidadde crecimiento, con el tiempo magnético o eléctrico tratando de aumentarla, da como resultado que tr = (19.41 + j5.67) a (as, y 12 = (19.41 - j5.(7)dras, hagan cero la velocidad.

En resumen, el tiempo de memoria reactivo actúa SObrela entropía y elde memoria magnética y eléctrica actúan sobre la energía libre o útil ae laplanta. La suma de los tiempos conjugados complejos, dobla el tiempo reac-tivo; es decir (tI + 12) = 2( 19.41) dras, La diferencia (tI - 12) = j2(5.67) o(12 - tI) = - j2(5.67l, doblan el tiempo eléctrico o magnético según seaelorden. La raíz cuadrada de la interacción multiplicativa de tI y 12, da la mag-nitud del vector biofísico; o sea I t 1 1= 112 1= 20.22 días, que produce unavelocidad de 0.17 cm/a (a y una aceleración de 0.03 crn/c ía". El ángulo cuyatangente es ± (19.41/5.67), da un valor de ± 73.70, lo que quiere decir que,tr y 12 se encuentran desfasados un ángulo de 147.40 en el círculo temporalde vida de la planta.

CONCLUSIOhlES

1. Por primera vez se describe y justifica el funcionamiento y la aplica-ción práctica de la nueva técnica de tratamiento electro-hioropónico ,como un medio de selección y control cinemático del crecimiento,evaluada en ma rz.

2. Se comprueba que, el tratamiento electro-hidropónico con onda se-noidal alterna T4, tiende a aumentar y estabilizar la velocioao ae cre-cimiento de maíz, en tanto que, la onda senoidal semirrectificaaa po-sitiva T 2 o negativa T 3, tiende a desacelerar el crecimiento.

243

3. La onda semirrectificada senoidal positiva, proouce una oesacelera-ción mayor comparada con la negativa.


4. La onda senoidal alterna produce un efecto en el crecimiento similaral testigo; ambos producen un crecimiento a velocidaa constante enel intervalo de tiempo de 5 a 45 d (as, en los 2 materiales de ma íz CIy C2 respectivamente.

5. El maíz bajo tratamiento alterno, comparaoo con el testigo, superasu altura en un 24.40/0 a los 5 días en CI, y en un 21.60/0 a los 30dras en C2.

6. El tratamiento positivo desacelera más a CI, y el negativo aesaceleramás a C2.

7. El maíz C2 ael Bajío, respondió más favorablemente al tratamientoalterno; resultó menos desacelerado con el positivo, y mantuvo unavelocidad constante con el negativo, en tanto que el Cr del Istmo, re-sultó menos desacelerado con el negativo.

8. Los materiales de maíz hembra del Tehuano H-6, procedente del Ist-mo de Tehuantepec, y la hembra del AN-360, procedente del Baj ío,presentan tolerancias opuestas a la polaridaa ae la onda senoical se-mirrectificada.

9. A los 45 dras C2 mantiene una aceleración cero, en cambio C¡ alcan-za una aceleración máxima de 0.46 cm/a ía2, al ser ambos trataooscon la onda senoidal semirrectificada negativa, en tanto que, con laonda de polaridad positiva, ambos C2 y el, continúan aceleraaos con0.32 crn/dra? y 0.24 cm/era? respectivamente.

10. Con el fin de aumentar la precisión, confiabilidad y versatilioao ae latécnica de tratamiento electro-hidropónico, se considera necesarioadaptar un control fotoeléctrico, que regule el voltaje, polarioao yfrecuencia eléctrica, en función de la intensidad y frecuencia ae laluz. Además, se sugiere continuar experimentando con otras especiesy variedades vegetales, variando la forma de onda, polaridad, voltaje,frecuencia y tiempo de aplicación del tratamiento eléctrico, en fun-ción de la intensidad y frecuencia de la luz y las propiedades físico-qu (micas del medio de nutrición.

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