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Introducción
En la actualidad es una prioridad incrementar la producción agrícola para satisfacer las necesidades crecientes de la población. En este sentido, se acometen esfuerzos prioritarios para introducir técnicas de manejo agrícola que permitan producir alimentos durante todo el año, unido al mejoramiento de la eficiencia en el uso de los recursos y al empleo de productos biológicos en general, para favorecer el desarrollo de una agricultura sostenible (Pérez y Caballero, 2021).
El sistema de cultivo protegido como modalidad de la horticultura ha cobrado notable auge y difusión desde la década del noventa en Cuba. A partir de ese momento puede afirmarse la preocupación existente acerca de los cultivos forzados (protegidos) debido a la utilización abundante de productos químicos que deterioran el ecosistema y causan daños irreversibles al sistema suelo. Por tanto, se proponen alternativas ecológicas para el manejo de los cultivos agrícolas bajo este sistema productivo y que puedan contribuir tanto a la nutrición como a la protección de las plantas, con vistas a lograr altos rendimientos por unidad de superficie (Socarrás et al., 2018).
El cultivo del pimiento (Capsicum annuum L.), es considerado una de las hortalizas de mayor importancia a escala mundial, su demanda aumenta continuamente y con ella, su producción y comercio; así como, desde el punto de vista alimentario posee alto valor nutritivo, por contener minerales, vitaminas A, B y ser rico en vitamina C, el contenido más alto de todas las especies hortícolas (Olivet y Cobas, 2021). Este cultivo es uno de los priorizados para el sistema en condiciones protegidas; sin embargo, diversos factores atentan contra la sostenibilidad del sistema, entre ellos, las limitaciones de agua y su calidad, los fertilizantes minerales y los plaguicidas (Cuellas y Alconada, 2018).
Ante esta situación se toma en consideración el tránsito de este sistema hacia su armonía con la naturaleza, diferentes bioproductos pueden ser empleados como variantes para tener en cuenta en los sistemas de cultivo protegido. Puede destacarse dentro de ellos la utilización de productos biofertilizantes a base de hongos micorrízicos arbusculares (HMA) así como productos estimuladores como los oligogalacturónidos o los derivados de quitina que unidos a bionutrientes, pueden constituir alternativas ecológicas que permiten un balance nutricional adecuado para los cultivos, propiciando un estímulo en el crecimiento, desarrollo y rendimiento agrícola (Terry et al., 2015).
Los HMA endófitos presentes en cerca del 80 % de los cultivos agrícolas, constituyen un tipo de microorganismo del suelo que deben ser considerados en el diseño de sistemas agrícolas sostenibles pues, además de ser componentes inseparables de los agroecosistemas donde tienen diferentes funciones en su asociación con las plantas, pueden constituir sustitutos biológicos de los fertilizantes minerales (Espinosa et al., 2018).
Para los bionutrientes destaca sus marcadas propiedades anti-estrés, su efecto en diversos cultivos sometidos a situaciones estresantes variadas, dan fe de su potencialidad bajo estas condiciones (Linares y Marrero, 2017).
Productos estimuladores del crecimiento de las plantas como el desarrollado a base de polímeros de quitosana obtenidos de quitina presente en el exoesqueleto de langosta, o los obtenidos de la pectina presentes en frutos de cítricos, han demostrado resultados positivos y promisorios que han conllevado a una alta demanda en la producción agrícola cubana (Costales et al., 2019).
Teniendo en cuenta todo lo anterior, se puede plantear la siguiente interrogante: ¿existe la necesidad de emprender estudios donde se definan las estrategias de manejo combinado de estos bioproductos, como alternativas ambientalmente viables, en condiciones de cultivo protegido? De acuerdo con estos antecedentes, el presente trabajo tuvo como objetivo estudiar la efectividad agrobiológica de diferentes bioproductos en el cultivo del pimiento como sustitutos parciales de la nutrición mineral en condiciones de cultivo protegido.
Materiales y métodos
Para cumplir con el objetivo propuesto, se lleva a cabo la presente investigación entre los meses enero a abril de 2019, en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), situado en el Municipio de San José de las Lajas, provincia Mayabeque, Cuba.
El experimento se realiza en una casa de cultivo protegido modelo Tropical A-12 con efecto “sombrilla”, de 540 m2, una altura a la cumbre de 4 m, rafia plastificada en la parte superior, ventana cenital abierta y malla sombreadora (35 %) por los laterales y el frente. El suelo en el cual crecieron las plantas se clasifica como Ferralítico Rojo lixiviado agrogénico, según la nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba (Hernández et al., 2015), o Ferralsol Rhodic en correlación con el World Reference Base for Soil Resources.
Se utiliza, como material vegetal, el híbrido comercial de pimiento LPD-5 obtenido por el Instituto de Investigaciones Hortícolas Liliana Dimitrova (IIHLD) de Cuba (Rodríguez et al., 2018).
La producción de plántulas se realiza en condiciones protegidas por cepellones, en bandejas cubanas de poliestireno expandido con 247 alvéolos de 32,50 cm3 de volumen. Se utiliza como sustrato, una mezcla de 90 % de humus de lombriz + 10 % de cascarilla de arroz. El riego se efectúa dos veces al día por cinco minutos, con un sistema de microaspersión aérea y una entrega en los goteros de 36 L h-1. El trasplante a la casa de cultivo protegido se realiza 40 días después de la emergencia (DDE), en canteros planos de 1,80 m de ancho, 40 m de largo y 15 cm de altura, los cuales previamente fueron fertilizados de fondo con fórmula completa 9-13-17 de NPK a una dosis de 34,8 kg ha-1; cada tratamiento ocupó una superficie de 14 m. El esquema de plantación empleado fue el de una hilera, con una distancia entre plantas de 50 cm, bajo un diseño completamente aleatorio con cuatro repeticiones. Se estudiaron los siguientes tratamientos (Tabla 1).
Tabla 1 Tratamientos estudiados
DDE: días después de La emergencia, DDT: días después del trasplante, FM: fertilizante mineral.
La dosis y momentos de aplicación de los bioproductos fueron seleccionados a partir de resultados anteriores (Socarrás et al., 2018) y fueron las siguientes:
Hongos Micorrízicos Arbusculares (HMA)
Producto comercial EcoMic® el cual es un inóculo certificado de la cepa INCAM-4, especie Glomus cúbense (Rodríguez et al., 2011), que contiene 37 esporas g-1 de inóculo. Esta cepa, fue reproducida en el cepario de micorrizas del Departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas del INCA. Fue aplicado en el sustrato de las charolas en una dosis de 1 g alveolo-1.
Quitosano
Producto comercial Quitomax®. Bioestimulante líquido formulado con polímeros de quitosano de 100 kDa de masa molecular promedio y 15 % de grado de acetilación. Producido por el Grupo de Productos Bioactivos del INCA. Se emplea en una dosis de 300 mg ha-1 por aspersión foliar.
Pectina
Producto comercial Pectimorf®. Su principio activo es una mezcla de oligosacáridos de origen péctico con grado de polimerización entre 9 y 16, producido por el Grupo de Productos Bioactivos del INCA. Se emplea en una dosis de 25 mg ha-1 por aspersión foliar.
Bionutriente
Producto comercial Fitomas-E®. Es un fitoestimulante derivado de la industria azucarera obtenido por el Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA). El producto contiene sustancias orgánicas intermediarias complejas de alta energía, entre las que se encuentran aminoácidos, péptidos de bajo peso molecular, bases nitrogenadas e hidratos de carbono bioactivos (Ramírez y Rosell, 2017). Se emplea en una dosis de 1 L ha-1 por aspersión foliar.
Las aspersiones foliares se realizaron temprano en la mañana (entre 8:00 a 9:00 a.m.) para aprovechar la apertura estomática de las hojas y se hicieron manualmente utilizando una bomba de espalda de 16 L de capacidad, con boquilla de cono a presión constante.
Evaluaciones realizadas a las plantas
A los 15, 25 y 35 días después de la emergencia (DDE) en condiciones de semillero, se seleccionaron 20 plántulas al azar por cada tratamiento, a las que se les realizaron las siguientes evaluaciones:
Altura de planta (cm): se mide con regla graduada, desde el cuello de la raíz hasta la axila de la hoja más joven.
Diámetro del tallo (cm): se determina con un vernier digital, a partir de dos centímetros por encima del cuello de la raíz.
Número de hojas: por conteo visual.
Masa seca (g): secado en estufa a 70 oC hasta masa constante y pesaje en balanza analítica con una precisión de ± 0,01 mg.
A los 30 días después del trasplante (DDT) se evaluaron las variables: altura de planta (cm), diámetro del tallo (cm), altura a la primera bifurcación (cm) y número de bifurcaciones. En cosecha (70 DDT) se evalúa el número de frutos y masa de frutos (kg planta-1), así como el rendimiento agrícola (t ha-1).
Análisis estadístico
Para determinar si los datos cumplen con la homogeneidad de varianza, se realiza la prueba de Cochran y para comprobar si se distribuyeron de forma normal, se les realiza la prueba de Kolmogorov-Smirnov. Los datos obtenidos se analizaron mediante un ANOVA de Clasificación Simple. Las medias resultantes se compararon con la Prueba de Rangos Múltiples de Duncan para p < 0.05 cuando existieron diferencias significativas entre los tratamientos. Los datos fueron procesados con el programa Statgraphics Centurión XVI (2009).
Resultados y discusión
Efecto de bioproductos en el crecimiento de plántulas de pimiento en condiciones de semillero
Altura de plantas
En la Figura 1 se muestra la respuesta del pimiento a los tratamientos en estudio en tres momentos del crecimiento de las plantas, donde se observa que fueron diferentes estadísticamente los tratamientos estudiados (p < 0,05) para cada uno de los momentos de evaluación.
Figura 1. Altura de plantas de pimiento (LPD-5) en respuesta a la aplicación de bioproductos. Se muestran tres momentos del crecimiento en la fase de semillero del cultivo. Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan.
A los 15 DDF la altura de planta es superior en el tratamiento donde se combina HMA-quitosana con diferencias significativas con los restantes tratamientos; sin embargo, a los 25 DDE, este tratamiento no difiere estadísticamente de HMA- bionutriente, resultado que se mantiene en la última evaluación realizada (35 DDE), la sola aplicación de HMA no se diferencia del tratamiento control.
Diámetro del tallo
La Figura 2 muestra un comportamiento a favor del tratamiento HMA- quitosana a los 15 DDE. A los 25 DDE este no difiere de HMA-bionutriente; resultado que se mantiene hasta los 35 DDE.
Figura 2. Diámetro del tallo de plantas de pimiento (LPD-5) en respuesta a la aplicación de bioproductos. Se muestran tres momentos del crecimiento en la fase de semillero del cultivo. Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan
Número de hojas
En cuanto a esta variable de crecimiento, en la Figura 3 se observa que el mayor número de hojas por planta se obtuvo con los tratamientos HMA-quitosana y HMA-bionutriente, los cuales fueron significativamente más altos que en el resto de los tratamientos.
Figura 3. Número de hojas de plantas de pimiento (LPD-5) en respuesta a La aplicación de bioproductos. Se muestran tres momentos del crecimiento en la fase de semillero del cultivo. Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan.
Masa seca
La Figura 4, muestra que se obtuvo un comportamiento en correspondencia con los anteriores, donde al final de las evaluaciones realizadas los tratamientos HMA-quitosana y HMA-bionutriente, superan estadísticamente a los restantes tratamientos.
Figura 4. Masa seca de plantas de pimiento (LPD-5) en respuesta a la aplicación de bioproductos. Se muestran tres momentos del crecimiento n la fase de semillero del cultivo. Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan.
De manera general, para todas las variables de crecimiento evaluadas, resulta beneficiosa la utilización de los bioproductos HMA-quitosana y HMA-bionutriente, para estimular el crecimiento de las plántulas de pimiento, las cuales tuvieron mayor vigor con respecto a las plántulas provenientes del tratamiento control.
En la Tabla 2 se muestran los porcentajes de incremento de cada variable a los 35 DDE (etapa final de la fase de almácigo) donde sobresalen los tratamientos HMA-quitosana y HMA-bionutriente.
Según Cabrera et al. (2011), una planta de pimiento es apta para el trasplante cuando posee en un ciclo de 32 a 36 días, una altura de 12 cm, 6 hojas y un diámetro de tallo > 3 mm. De acuerdo con los resultados de la presente investigación, con la aplicación de los bioproductos estudiados, se logra obtener una planta de calidad a los 25 DDE, con lo cual se acorta el ciclo biológico del cultivo en la fase de almácigo en al menos 10 días.
En cuanto a los bioproductos empleados, son varios los trabajos que refieren el efecto positivo de los HMA en el crecimiento de las plantas. Por ejemplo, Berruti et al. (2016) manifesta que existe una producción hormonal cuando se establece la asociación micorrízica ya que, las fitohormonas liberadas durante la colonización, pueden contribuir al incremento del crecimiento de las plantas.
En el caso específico de los oligogalacturónidos como bioestimuladores estos pueden contribuir a acelerar la formación de raíces desde estadios tempranos del cultivo garantizando así un suministro eficiente de agua y de sales minerales y por tanto, un mayor crecimiento de la planta (Lara et al., 2018).
Por otra parte, los fitoestimulantes promueven diversos efectos como estimular la división y alargamiento celular, incrementar el área foliar y la biomasa de plantas. Estos son absorbidos por la planta en forma de sustancias orgánicas como aminoácidos, polisacáridos y péptidos, estimulando los procesos bioquímicos que favorecen el crecimiento del vegetal (Linares y Marrero, 2017).
En este sentido también Calero et al. (2016) obtuvieron resultados positivos en el cultivo del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) al combinar el bionutriente Fitomas-E con otros biopreparados cuya combinación estimularon las fases iniciales del crecimiento del cultivo.
Núñez et al. (2017) plantean incrementos significativos en el crecimiento de plantas de zanahoria (Daucus carota L.) cuando realizan inoculaciones con microorganismos nativos. También, González et al. (2017), al aplicar quitosana sobre plántulas de tabaco (Nicotiana tabacum L.) obtuvieron efectos positivos en el crecimiento de las plantas en semilleros tecnificados, mejorando la calidad de estas y destacando la dosis de 350 mg ha-1.
Efecto de bioproductos en el desarrollo de plantas de pimiento en fase de trasplante
En la Tabla 3, se aprecia el efecto de los tratamientos a los 30 DDT, donde existieron diferencias estadísticas para cada una de las variables evaluadas. De manera general, se obtuvo que los tratamientos HMA-quitosana y HMA- bionutriente, ambos complementados con el 75 % FM, se diferenciaron del tratamiento control referido al testigo de producción (T1). El superar o tener una respuesta similar al tratamiento control, permite que con la combinación eficiente de los bioproductos se logre disminuir el 25 % de la fertilización mineral que requiere el cultivo bajo este sistema productivo.
Tabla 3 Efectos de los bioproductos en el crecimiento de las plantas de pimiento (LPD-5) cultivado bajo condiciones protegidas
Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan.
Resultados obtenidos por Calero et al. (2019), demostraron que las mayores respuestas en el cultivo del frijol (Phaseolus vulgaris L.), fueron obtenidas con la aplicación asociada entre microorganismos eficientes y Fitomas E, comparado con las formas individuales de aplicación. En esta investigación se puede inferir que la planta tuvo una respuesta positiva cuando se le aplica el estimulante natural del crecimiento (Fitomas-E) combinado con los HMA y dosis reducida de fertilizantes minerales.
Por otra parte, son varios los autores que se han referido al papel de los HMA en la nutrición de las plantas. Resultados de Rashid et al. (2016) demostraron que los HMA pueden activar los sistemas enzimáticos favoreciendo la absorción y traslocación de nutrientes hacia toda la planta.
Efecto de bioproductos en el rendimiento y sus componentes
La efectividad de los tratamientos estudiados en los componentes del rendimiento en la fase de cosecha (70 DDT), se observa en la Tabla 4. De manera general, existieron diferencias significativas para cada una de las variables estudiadas. En el caso del número de frutos por planta y la masa de estos, se obtuvo a excepción del tratamiento con HMA, que los otros bioproductos empleados combinados con un 75 % de la fertilización mineral muestran un comportamiento similar al tratamiento control de producción. En todos los casos, los resultados para ambas variables se corresponden con el potencial que se describe para este híbrido (Rodríguez et al., 2018).
Tabla 4 Efectos de los bioproductos en los componentes del rendimiento del pimiento (LPD-5), cultivado bajo condiciones protegidas
Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan.
Experimentos desarrollados por Hijuelos y Aguilar (2015) en tomate (Solanum lycopersicum L.), obtuvieron que el mayor incremento se logra al aplicar FitoMas-E® a los 7 y 30 DDT, estimulándose el rendimiento del cultivo con la dosis de 0,7 L ha- 1. En este mismo cultivo se ha demostrado que la aplicación de quitosana sola o en combinación con otros bioestimulantes, tiene un efecto significativo en el crecimiento, rendimiento y caracteres bioquímicos del cultivo del tomate (Parvin et al., 2019).
En el caso específico del rendimiento (Figura 5), se observan diferencias significativas entre los diferentes tratamientos con bioproductos. Los mejores resultados se lograron con el tratamiento HMA-quitosana (T3) y HMA-bionutriente (T5) ambos complementados con el 75 % FM, los cuales no se diferencian estadísticamente del tratamiento control (T1), por lo que, este resultado confirma que la disminución del 25 % del fertilizante mineral requerido por el cultivo del pimiento en condiciones protegidas, se puede lograr con una compatibilidad entre bioproductos como se ha demostrado en el presente estudio. El híbrido LPD-5 alcanza un rendimiento entre 50 a 70 t ha-1 (Rodríguez et al., 2018), lo cual es corroborado en este experimento.
Figura 5 Rendimiento agrícola del pimiento (LPD-5) en respuesta a la aplicación de bioproductos bajo condiciones protegidas. Las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos para p < 0,05, según la Prueba de Duncan
Resultados similares fueron obtenidos por Terry y Ruiz (2008) en cultivos protegidos de tomate, cuando inoculó HMA (Glomus hoi-like), dosis de fertilizantes minerales al 50 % y un estimulante del crecimiento, sin diferencias con respecto al testigo de producción con un 100 % de NPK.
En pimiento var Lical con aplicación de diferentes dosis de quitosana, los resultados mostraron que la concentración de Quitomax a 300 mg ha-1 produjo significativamente el mayor número de frutos de pimiento con las mayores dimensiones, mayores masas de frutos, rendimiento y actividad antioxidante (Reyes et al., 2019).
Esta acción potenciadora cuando se mezclan bioproductos ha sido reportada para el estimulante natural del crecimiento FitoMas®-E por Calero et al. (2016). Específicamente para la asociación FitoMas®-E + HMA existen experiencias en el cultivo del boniato (Ipomoea batata L.), donde se alcanzaron los rendimientos esperados con solo el 50 % y el 25 % de las dosis de NPK recomendadas, respectivamente (Espinosa et al., 2018); estos autores afirman que cuando se usan fertilizantes minerales, el uso adicional del estimulante natural del crecimiento más HMA supera los resultados comparados con el testigo absoluto.
Conclusiones
En la fase de semillero la inoculación con HMA más la aspersión foliar de quitosana o el bionutriente produjo un efecto positivo en el crecimiento de las plantas, con una disminución del tiempo de almácigo de 10 días con respecto al tratamiento control.
Con la combinación HMA-quitosana y HMA- bionutriente ambos combinados con el 75 % de la fertilización con NPK, se logra disminuir el 25 % de la fertilización mineral requerida por el cultivo del pimiento (híbrido LPD-5) en condiciones protegidas, sin afectación del rendimiento agrícola.
