Ubicación y preparación del área experimental

El experimento se realizó en un invernadero tipo túnel en el área de investigación hortícola del Instituto Tecnológico de Conkal, Yucatán, al noreste de Mérida a 21° 4’ N y 89° 31’ O.

El material genético utilizado fue chile xcat´ik criollo Itck01, de tres ciclos de mejoramiento masal. La población original se obtuvo directamente de productores de la zona de Peto, Yucatán en 2016. La plantación se estableció en 12 líneas de 38 m de largo y 1.2 m de separación entre ellas, las líneas contenían camas de 30 cm de ancho, por metro lineal de cama de siembra las cuales fueron abonadas con 2 kg de composta, elaborada con estiércol de ovejas, biomasa seca de pasto (Stenotaphrum secundatum y Cynodon Plectostachyus), de hierbas anuales (Bidens pilosa y Viguiera dentata) y follaje y ramas de árboles tropicales (Piscidia piscipula, Leucaena leucocephala y Bursera simaruba). Esta composta se elabora en el Tecnológico Nacional de México, Campus Conkal, el Instituto lo tiene disponible comercialmente en la región. La composta fue utilizada para proporcionar mejor soporte de sustrato y nutrientes al suelo. El suelo en el invernadero es producto de algunos aportes externos realizados en ciclos anteriores, incluyendo aporte de suelo arenoso.

Las plantas de 45 días de germinadas se establecieron en las camas a una distancia de 0.3 m entre ellas. Así, se tuvo en total 1520 plantas en todo el experimento. La fertilización (kg ha^-1) con N:P:K fue en proporción 200:150:180 para el ciclo de 180 días de chile xcat´ik (Cuadro 1). El suelo que se utilizó fue de la región cuya textura se clasificó como franca con 33.88 % de arena, 46% de limo, 20.12% de arcilla, (ver la composición química de la composta y nutrimental del suelo en el Cuadro 2). Se utilizó un sistema de riego por goteo con gasto nominal de 1 L h^-1, la composición del agua de riego se encuentra en el Cuadro 3.

Para el control del ácaro blanco (Polyphagotarsonemus latus) se realizaron aplicaciones de azufre elemental (Nimbus^® 4 g L^-1 agua) a los 100 y 120 días después del trasplante (ddt), para el control de mosquita blanca (Bemisia tabacii) se realizaron dos aplicaciones de imidacoprid (Confidor^® 350 SC, 3 mL L^-1 agua) a los 90 y 140 ddt. Se realizaron cinco aplicaciones de micronutrientes foliares a los 30, 60, 90, 120 y 150 ddt (Sagaquel Multi^®, 4 mL L^-1). Todos los productos se aplicaron a dosis medias recomendadas por el fabricante, tomando en consideración 500 L ha^-1 de mezcla de aplicación para aplicaciones foliares.

Diseño experimental y descripción de tratamientos

Se utilizó un diseño experimental en bloques completos al azar, con cuatro tratamientos y cuatro bloques (repeticiones). Las parcelas en cada bloque contenían 30 plantas.

Los tratamientos se basaron en la aplicación de biofertilizantes (inoculantes microbianos) comerciales y un testigo. Las concentración de los microorganismos en los biofertilizantes comerciales y las cantidades de mezcla aplicadas en los tratamientos fueron los siguientes: para el tratamiento consorcio microbiano, se usó el producto comercial Promicorriza^® (Glomus spp., 33 propágulos g^-1 + Bacillus megaterium + Pseumonas fluorecens + Azospirillum brasilense + Azotobacter chrocococum, 5 × 10⁸ ufc g^-1, 10 g L^-1); para el tratamiento B. subtilis se usó el producto comercial Baktilis^® (Bacillus subtilis 1 × 10¹² ufc mL^‑1, 10 mL L^‑1); para el Trichoderma harzianum se usó el producto comercial Tricho-Bio^® (1 × 10¹¹ ufc mL^-1, 10 mL L^-1). Adicionalmente se incluyó un testigo sin inoculante.

Los inoculantes se aplicaron con ayuda de una aspersora manual de mochila a los 7, 14, 21 y 28 ddt, las aplicaciones (10 mL por planta) se dirigieron al suelo, en la base del tallo de las plantas.

Variables agronómicas

Para las variables de crecimiento se seleccionaros y etiquetaron cinco plantas de la parte central de cada parcela, de tal manera que se pudieran medir las mismas plantas durante todo el experimento. El crecimiento de las plantas se evaluó midiendo la altura y grosor del tallo a los 36, 44 y 52 ddt. La altura se midió con un flexómetro desde la base de tallo hasta el ápice terminal. El diámetro del tallo se midió con un vernier digital a los tres cm de la superficie del suelo. Se tomaron cinco plantas por parcela.

Las muestras de las raíces fueron tomadas siguiendo el método del tablero metálico monolítico reportado por ^{Leskovar et al. (1990)}.

La biomasa seca de raíz se evaluó a los 180 ddt, para lo cual se tomaron dos plantas por parcela. Las raíces se seccionaron y se secaron en una estufa a 65 °C durante siete días. Se calculó además el volumen de raíz mediante la técnica de desplazamiento de agua, utilizando un cilindro transparente y con volumen graduado, el cual se llenó hasta un volumen conocido, adentro se colocaron las raíces evitando que estas toquen las paredes y se midió el nivel de agua ascendido (agua desplazada por el sólido de las raíces) desde los mililitros iniciales, la diferencia determinó el volumen de las raíces (^{Harrington et al., 1994}).

Para las variables relacionadas con el rendimiento de fruto, se realizaron siete cortes de frutos en función de madurez comercial, lo que se indica con el inicio de cambio de color verde a rojo en la base de los frutos. En cada corte se tomaron 10 frutos por parcela para obtener el promedio de peso de fruto individual. Además, se evaluó el número total de frutos y rendimiento de fruto (kg) por planta. Para evaluar estas variables se tomaron cinco plantas del centro de las parcelas. Las plantas consideradas para esta variable siempre fueron las mismas.

Análisis de calidad bromatológica del fruto

Para el análisis bromatológico, en la cosecha número tres, se seleccionaron frutos sanos y sin ningún daño para formar una muestra de 1 kg por tratamiento. Los frutos se lavaron con agua destilada, se fraccionaron y se deshidrataron en una estufa de convección a 60 °C por 4 días, consecutivamente se molieron en un molino Ika^® Werke modelo Mf 10 basic. De estas muestras se determinó la composición bromatológica (contenido de ceniza, lípidos, proteína, fibra y minerales).

La composición bromatológica se determinó mediante los métodos oficiales de la Association of Official Agricultural Chemists (^{AOAC, 2000}): proteína (954.01), lípidos (920.39) y cenizas (923.03). El factor de conversión para proteínas fue 6.25. La fibra cruda fue determinada por el método de la bolsa de papel filtro basándose en el método de la ^{AOAC (2000)} con modificaciones, el cuál utiliza digestión ácida con H₂SO₄ (1.25%) y digestión alcalina con NaOH (1.25%) con el analizador de fibras ANKOM, modelo A2000, NY.

La determinación de minerales se realizó de acuerdo a ^{Villegas et al. (2006}) con modificaciones, los frutos molidos se calcinaron en mufla a 600 °C por 4 h, las cenizas se solubilizaron por calentamiento en 2 mL de ácido nítrico 1:1; antes de la dilución final, la cual se aforó con agua desionizada y la solución ácida fue usada para determinar los minerales (Fe, Zn, Ca, K, Na y Mg) por espectroscopia de absorción atómica con el espectrofotómetro GBC, modelo 932 plus, Australia. La determinación de P se realizó por espectroscopia Uv-Vis con el espectrofotómetro GBC, modelo CINTRA, UV2800PC, Australia.

Análisis de datos

Los datos de crecimiento vegetal, características bromatológicas y cuantificación de minerales del fruto no tuvieron distribución normal, por lo tanto, fueron evaluados por medio de modelos lineales generalizados (GLM), mediante el uso de la familia Poisson y función de enlace logaritmo. Las comparaciones a posteriori se realizaron con la prueba de Bonferroni (P ≤ 0.05). Todos los datos se analizaron en el programa estadístico InfoStat (^{Di Rienzo et al., 2007}).

Crecimiento y producción de fruto en chile xcat´ik

En el análisis de crecimiento vegetal se observó que las plantas tratadas con B. subtilis tuvieron significativamente (P ≤ 0.05) mayor altura a los 44 y 52 ddt, en comparación con las plantas del testigo y las tratadas con el consorcio microbiano. Por su parte, la variable diámetro del tallo no mostró diferencias significativas entre tratamientos (Cuadro 4).

La biomasa seca de raíz no mostró diferencias significativas entre tratamientos. Sin embargo, el volumen de raíz fue mayor (P ≤ 0.05) en plantas tratadas con B. subtilis y T. harzianum (Cuadro 5).

Peso, número y rendimiento de frutos

El análisis del efecto de los biofertilizantes en las características de frutos y rendimiento no mostró efectos significativos en las variables número de frutos por planta y peso promedio de frutos. El número de frutos por planta estuvo en el rango de 47 a 51 frutos. El peso promedio de fruto estuvo en el rango de 34.42 a 37.41 g. Para el caso de rendimiento de fruto, se observó diferencia significativa, siendo las plantas inoculadas con B. subtilis las de mayor rendimiento comparado con las inoculadas con el consorcio microbiano y T. harzianum, pero igual estadísticamente respecto a las plantas testigo. El rendimiento estuvo en el rango de 1.69 a 1.85 kg planta^-1 (Cuadro 6).

Los resultados muestran un efecto de la aplicación de los biofertilizantes en el crecimiento vegetal, en el volumen de biomasa seca de raíz y en el rendimiento de fruto. De todos los biofertilizantes evaluados, B. subtilis promovió significativamente la altura de planta, volumen de raíz y también se observó un incremento en el rendimiento de fruto.

Un comportamiento similar fue reportado en chile habanero, donde la inoculación con B. subtilis aumentó la capacidad fotosintética y el crecimiento de las plantas (^{Samaniego-Gámez et al., 2016}; ^{Sosa-Pech et al., 2019}). Sobre la compatibilidad entre los microorganismos y las plantas hospederas, ^{Vázquez et al. (2000)} reportaron que el efecto de la inoculación de agentes microbianos en las plantas depende en gran medida de la compatibilidad fisiológica y bioquímica de la interacción. Siendo un factor muy importante el reconocimiento genético entre los microorganismos y las plantas, dicha relación también puede ser alterada por la presencia de otros microorganismos en la rizósfera y las condiciones ambientales, como temperatura y humedad (^{Cano, 2011}).

Otro aspecto que pudo haber influido fue la disponibilidad de nutrientes en la rizósfera por la aplicación convencional de fertilizantes químicos. Al respecto, se ha documentados ampliamente que las prácticas de fertilización modulan la eficiencia de la interacción entre biofertilizantes microbianos y plantas hospederas y en consecuencia el efecto benéfico de estos organismos benéficos (^{Sharma y Adholeya, 2004}; ^{Malusa et al., 2007}).

Composición bromatológica y componentes minerales del fruto

En los componentes bromatológicos analizados se encontraron diferencias estadísticas en el contenido de lípidos y proteínas (Cuadro 7), el mayor contenido de estos compuestos se obtuvo en los frutos de las plantas inoculadas con T. harzianum.

Los contenidos de Na y P en los frutos presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos. Los niveles de Na en frutos fueron mayores en plantas fertilizadas con consorcio microbianos y T. harzanium, con respecto al testigo. Así mismo, los niveles de P en frutos fueron mayor en plantas tratadas con B. subtilis y T. harzianum.

El contenido de K en frutos no fue estadísticamente diferente entre tratamientos, pero tuvo un contenido sobresaliente frente a los demás minerales cuantificados (21 210 y 18 964 mg kg^-1) (Cuadro 8). Aunque no hay información disponible acerca del contenido mineral en chile xcat´ik, ^{Chávez-Servia et al. (2016)} reportaron valores de K para otras variedades de C. annuum (chile de agua, nanche, piquín y tabiche) que se encuentran en el intervalo de 3408 a 32 390 mg kg^-1.

El mayor contenido de proteína presente en frutos de plantas inoculadas con T. harzanium se debió quizá, a que la inoculación mejoró la disponibilidad y movilidad del nitrógeno hacia el fruto (^{Pylac et al., 2019}).

A pesar de que el contenido de cenizas encontrados en este estudio no presentó diferencias estadísticas, los valores encontrados para chile xcat´ik en cualquiera de los tratamientos (Cuadro 7) fueron más elevados comparado con el contenido de cenizas en chile dulce (Capsicum annuum) (3.03%) y pimiento (Capsicum annuum) (1.62%) estudiados por ^{Ogunlade et al. (2012)}. Esto concuerda con la cantidad elevada de Ca, K y P que se encontró en los frutos de chile xcat´ik, ya que se atribuye al contenido de cenizas la presencia de componentes inorgánicos en el fruto.

Por otra parte, la gran variación que existe intra-tratamientos en la determinación de los macro y micro elementos presentes en fruto, no permitió encontrar diferencias estadísticas en todos los minerales (excepto Na y P), una probable explicación podría ser la variación de las condiciones del suelo, como el pH que la zona varia de 7.4 a 8.2, siendo que la absorción de los elementos minerales se reduce en suelos con estos pH ya que estos elementos forman compuestos insolubles en suelos alcalinos o ácidos (^{Barbieri et al., 2015}).

El K en las plantas está relacionado con la acumulación y traslocación de carbohidratos, así como con menores pérdidas de agua, ya que juega un papel clave en la apertura estomática, mantenimiento de la presión de turgencia y equilibrio osmótico (^{Castillo et al., 2009}). No se observó diferencia en los niveles de Ca, pero ^{Belakbir et al. (1998)} reportaron en frutos de chile (Capsicum annuum L.) tratados con biorreguladores valores de Ca en un rango de 2090 a 2390 mg kg^-1, los cuales son similares a los de la presente investigación y encontraron que éste mineral representa un rol importante en el mantenimiento de la firmeza del fruto, por lo tanto los requerimientos de Ca del fruto podrían relacionarse con la estabilidad celular, la integridad de la membrana y la acumulación del Mg²⁺ otro macroelemento importante en el fruto y que en el presente estudio no fue diferente estadísticamente entre tratamientos, con valores de 1453.22 y 1631.77 mg kg^-1 (Cuadro 8).

Cabe destacar que el valor de P en xcat´ik (2015.18 a 2620.89 mg kg^-1) en frutos biofertilizados con B. subtilis y T. harzanium fue más alto a lo reportado por ^{Ogunlade et al. (2012)} para chile dulce (1026.5 mg kg^‑1) y para pimiento (1546.6 mg kg^-1). Este resultado es sustentado por lo reportado por ^{Satyaprakash et al. (2017)} quienes demostraron que algunas especies de Bacillus entre ellas B. subtilis tienen gran capacidad de solubilizar fosfatos. Aunque este elemento se encuentra en el suelo en forma orgánica e inorgánica, es poco disponible.

En este sentido, se considera de interés realizar estudios más específicos sobre la interacción de los ácidos orgánicos como el acético, glicólico, malónico, oxálico y fórmico con la planta de chile xcat´ik para una mejor comprensión sobre el mecanismo de absorción de los minerales, ya que éstos son promotores de absorción de algunos minerales tales como el Fe, P y Mn (^{Güneş et al, 2014}).