Sitio de estudio

El estudio se realizó durante el ciclo agrícola primavera-verano 2021, en una casa sombra ubicada en el área experimental de la Facultad de Agricultura y Zootecnia (FAZ) localizada en el municipio de Gómez Palacio (25° 78’ N, 103° 34’ E), perteneciente a la comarca lagunera de Durango, México. El sitio está a 1110 m de altitud y se caracteriza por precipitaciones medias anuales de 248.4 mm con temperaturas medias de 22.1 ºC. La malla sombra utilizada fue de polietileno color blanco antiáfidos, con protección contra rayos ultravioleta y con 25% de sombreado, con una estructura metálica de acero galvanizado de 2 mm de espesor y 1.5” de diámetro.

Tratamientos

Los tratamientos considerados fueron ocho (Cuadro 1), resultantes de la combinación de cuatro dosis de fertilización (0, 40, 60 Mg ha^-1 de estiércol bovino solarizado y fertilización química (280-50-00: N-P₂O₅-K) y plantas con un manejo agronómico de poda con uno y dos tallos. El hibrido de tomate fue Palermo F1 (Vilmorin^®) tipo saladette, recomendado para la región norte del país por su resistencia a alta luminosidad y baja humedad relativa. Para la evaluación de las variables calidad comercial y compuestos bioactivos el diseñó del experimento fue bajo un arreglo factorial 4×2, con una distribución en bloques al azar, con tres repeticiones. Se obtuvieron 24 unidades experimentales. Mientras que para el efecto de la fertilización orgánica en el suelo se evaluó solo el factor fertilización por un diseño de bloques al azar. Cada unidad experimental consto de camas de 7×1.2 m, con espacios entre camas de 1.2 m, con 47 plantas por cama.

Fertilización orgánica y química

El estiércol bovino crudo fue solarizado durante 90 días en el Campo experimental de la FAZ, de acuerdo al procedimiento reportado por ^{Vázquez-Vázquez et al. (2010)}; las características químicas del estiércol solarizado se muestran en la Cuadro 2. Posteriormente, el estiércol se aplicó al suelo en el rastreo un mes antes del trasplante en dosis correspondientes a cada tratamiento. La fertilización química (FQ) (280-50-00: N-P₂O₅-K) fue realizada con Urea (46-0-0) y MAP (11-52-0), la fertilización nitrogenada se aplicó en tres partes iguales (seis días después del trasplante, floración y fructificación) y la fertilización fosfatada seis días después del trasplante.

Manejo del cultivo

Fueron sembradas en almacigo semillas del hibrido de tomate Palermo F1, en charolas de 200 cavidades, utilizando Peat Moss como sustrato. Posteriormente, se regó por asperjado y se cubrió con un plástico negro manteniendo una humedad relativa de 45% y temperaturas de 25±3 °C medido con un higrómetro análogoTyler^®, Alemania (^{Andrade-Sifuentes et al., 2020}). Se trasplantó a los 38 días después de la siembra (dds) cuando las plántulas de tomate tenían de cuatro a cinco hojas verdaderas, en camas de siembra con una distancia entre plantas de 15 cm con espacio entre hileras de 1.2 m. Para el riego se consideró una evapotranspiración media del 80% (tanque evaporímetro tipo A) y se utilizó cintilla con espacio entre gotero de 30 cm dos veces por semana. La poda de las plantas fue a uno y dos tallos, está se realizó a los 60 días después del trasplante (ddt), se guiaron con rafia de polipropileno. Se dio un manejo preventivo para el control de plagas y enfermedades con un bioinsecticida comercial EAUBA-HIPER de MICRO VIDA^TM. De acuerdo con la clasificación de color rosado de 30 a 60% (^{Coromoto-Alcedo y Reyes, 2018}), fueron cosecharon los frutos, realizándose manualmente con ayuda de guantes y tijeras esterilizadas hasta la formación de nueve racimos por planta (80, 90, 100 y 112 ddt).

Características iniciales del suelo

Se evaluaron los parámetros de reacción del suelo al inicio y al finalizar el experimento por cada unidad experimental a la profundidad de 0 a 15 cm y de 15 a 30 cm, como el pH (1:2 p/v pH), conductividad eléctrica (extracto de saturación), materia orgánica (Walkley-Black), nitratos-amonio (Kjeldahl) y fósforo (Olsen), con base a la NOM-021- RECNAT (^{SEMARNAT, 2002}). Los resultados obtenidos al inicio corresponden a suelos ligeramente salinos y arcillosos, con contenido medio de MO (Cuadro 3).

Calidad comercial

Las variables evaluadas para la calidad de fruto fueron: rendimiento (kg m^-2), diámetro polar y ecuatorial (cm) (calibrador analógico Truper^®, México). Se consideraron 3 plantas por m² y se seleccionaron 16 frutos al azar de cada tratamiento. Se pesaron mediante una báscula digital (Ohaus^®, Suiza) y se registró el peso fresco del fruto de tomate (g). Tres frutos de tomate por tratamiento se seleccionaron al azar para evaluar Solidos Solubles Totales (SST) con ayuda de un refractómetro digital con rango de 0.0 a 53.0 °Brix (Atago^®, Tailandia).

Se midió el contenido de Nitratos (NO₃ ^- ), en el extracto celular del peciolo (ECP) y NO₃ ^- en fruto fresco de tomate (ECF) con el equipo Cardy Horiba^®, Singapur.expresados en mg L^-1. Para la extracción de NO₃ ^- en ECP se seleccionando 10 hojas debajo de la tercera hoja debajo del crecimiento de cada fruto por tratamiento (^{Núñez-Ramírez et al., 2017}). Para los NO₃ ^- en ECF se analizó una pasta la cual se macero con un mortero de forma manual tres frutos por tratamiento.

Compuestos bioactivos

Contenido fenólico total, capacidad antioxidante y licopeno

Cinco frutos por tratamiento se seleccionaron al azar y se lavaron con agua corriente del grifo para eliminar impurezas para posteriormente ser liofilizadas. Se seleccionó1 g de tejido vegetal obtenido de la liofilización y se pulverizo manualmente con mortero. Posteriormente se mezcló con 5 mL de metanol (80%) en tubos plásticos con rosca, los cuales fueron colocados en una centrifuga durante 5 minutos a 3000 rpm a temperatura ambiente (25 °C) (^{López-Martínez et al., 2016}), obteniendo un sobrenadante para la determinación de la capacidad antioxidante y licopeno. Se determinó la capacidad antioxidante equivalente en Trolox de acuerdo con el método in vitro ABTS˙+ publicado por ^{Esparza-Rivera, Stone, Stushnoff, Pilon y Kendall (2006)}), fue reportado como capacidad antioxidante equivalente en µM equiv Trolox 100 g BF (base fresca) y para el contenido de licopeno se usó el método cromatográfico basado en el método citado por ^{Barba, Cámara, Sánchez, Fernández y López (2006)}), reportados en mg 100 g BF (base fresca), todos los análisis fueron realizados por triplicado.

Análisis estadístico

Los datos obtenidos fueron analizados por análisis de varianza mediante el paquete estadístico SAS (^{SAS Institute, 1999}). Se utilizó la prueba de Tukey (P ≤ 0.05) para la comparación de medias.

Efecto en el suelo

Los resultados muestran que al finalizar el experimento en la profundidad de 15 cm de suelo se encontraron diferencias (P ≤ 0.05) para materia orgánica (MO), nitratos (NO₃ ^-), amonio (NH₄ ⁺), fosforo (P), y conductividad eléctrica (CE); con excepción del pH. Los valores más altos se encontraron con 60 Mg ha^-1 de estiércol (Cuadro 4). Los tratamientos con estiércol (40 y 60 Mg ha^-1) en la profundidad de 0-15 cm de suelo, incrementaron hasta un 12% la CE en comparación con el tratamiento químico y testigo. La CE está relacionada al contenido de sales solubles (aniones y cationes) en el suelo (^{Iturri, Kloster, Alvarez, Isasti y Díaz, 2022}), en la producción de tomate, se ha encontrado que cuando la CE es alta también lo es la cantidad de fosforo disponible en el suelo, lo cual es deseable (^{Fan, et al., 2023}). Aunque el estiércol aporte al suelo nutrimentos para la planta, es importante monitorearlo por el incremento de sales como el sodio, pudiendo ocasionar fitotoxidad (^{Júnior, Silva, Lima, Silva y Maia, 2017}). La materia orgánica se incrementó un 3%, con la aplicación de 60 Mg ha^-1 de estiércol, siendo estadísticamente similar a la dosis de 40 Mg ha^-1 a la profundidad de 15 cm, mientras que para la FQ su valor fue el más bajo, esto concuerda a lo reportado por ^{González et al. (2016)} y ^{Oladipupo, Alade, Adewuyi, Ajiboye y Toyin (2020)}, quiénes señalan una mejora en la estructura del suelo, la capacidad de intercambio catiónico, además, puede favorecer el desarrollo de microorganismos benéficos del suelo (^{Aslantas, Cakmakci y Sahin, 2007}; ^{Cotrina-Cabello, Alejos, Cotrina, Córdova y Córdova, 2020}). El mayor contenido de nitratos (90.05 mg kg^-1) y amonio (19.95 mg kg^-1) se encontraron con la dosis de 60 Mg de estiércol en la profundidad de 15 cm, siendo estadísticamente superior a la fertilización química. El fosforo muestra valores de 44 mg kg^-1 con los tratamientos de estiércol aplicados, siendo estadísticamente iguales entre ellos, pero superiores al control en un 37%. La mineralización de la materia orgánica presente en el estiércol puede incrementar el contenido de formas asimilables (sales solubles) para la planta (^{Zhou, Gu, Schlesinger y Ju, 2016}). La actividad enzimática de los microorganismos en la capa superior de suelo se ve facilitada por las condiciones físicas (^{Rivera y Martín, 2004}), que propician la conversión de nitrógeno orgánico presente en la materia orgánica adicionada con las dosis de estiércol a formas asimilables para las plantas (nitratos y amonio) (^{Wang et al., 2015}; ^{Zhou et al., 2016}), encontrándose la mayor cantidad de nitratos y amonio en las dosis más altas de estiércol aplicadas, lo que asegura una disposición nutrimental nitrogenada a la planta. Al respecto, ^{Reyes-Pérez et al. (2019)}, reportan que se puede suplir las deficiencias de fosforo en el suelo con la aplicación de estiércol bovino, mejorando el crecimiento y rendimiento de la planta de tomate en comparación con un suelo sin enmiendas orgánicas (^{Aina, Amoo, Mugivhisa y Olowoyo, 2019}).

Calidad comercial

El efecto independiente del estiércol aplicado, presento diferencias para el diámetro polar, diámetro ecuatorial, peso de fruto fresco y los sólidos solubles, mientras que el efecto por el número de tallos solo se presentó para los sólidos solubles (Cuadro 5). El mayor diámetro ecuatorial y polar, así como peso de fruto de tomate se encontró para la fertilización química, siendo estadísticamente similar a los tratamientos con estiércol. Estudios demuestran que el mayor tamaño de frutos de tomate fue para los fertilizados sintéticamente al ser comparados con abonos orgánicos (^{Zoran, Nikolaos y Ljubomir, 2014}; ^{López-Martínez et al., 2016}), esto concuerda con nuestro estudio, el diámetro ecuatorial y polar, así como peso de fruto de tomate fue superior con la fertilización química y estadísticamente similar a los tratamientos con estiércol siendo superior al testigo en un 15%. Para los sólidos solubles, se encontraron diferencias significativas con las dosis aplicadas de estiércol y para el número de tallos, esto indica que la calidad organoléptica fue superior en los tratamientos con 60 Mg ha^-1 de estiércol (5.2 °Brix), en un 30 y 15% comparado con el tratamiento testigo y a la fertilización química, respectivamente. Mientras que para un solo tallo se encontró la mayor concentración de solidos solubles (4.8 °Brix). Los valores de solidos solubles (SS) obtenidos se encuentran dentro de los rangos de calidad comercial de tomate, los cuales varían de 4 a 6 °Brix (^{Martínez-Sias, Martínez, Zúñiga y Martínez, 2020}). El incremento en los SS del fruto de tomate en los tratamientos con estiércol es una respuesta al estrés salino en la parte radical de la planta, los solutos (solidos solubles) se acumularon en el fruto para reducir el potencial osmótico celular que facilito la absorción de agua (^{Salisbury y Ross 1991}; ^{Dorai, Papadopoulos y Gosselin, 2001}; ^{Goykovic y Saavedra 2007}).

Rendimiento, nitratos en extracto celular de peciolos y frutos

Los tratamientos con las dosis de estiércol y fertilización química presentaron diferencias estadísticas en los rendimientos (Cuadro 6). El mayor valor (8.73 kg m²) fue obtenido con la dosis de 60 Mg ha^-1 de estiércol, siendo superior en un 15% al tratamiento testigo y similar a la fertilización química. El número de tallos no mostró diferencia significativa sobre el rendimiento (P ≥ 0.05), probablemente indicando una redistribución de los nutrientes asimilados desde el tallo principal hacia el tallo secundario durante la etapa temprana de su crecimiento, ya que el tallo secundario ejerce una fuerte demanda de recursos y compite intensamente por los nutrientes disponibles con los frutos en crecimiento en el tallo principal (^{Cockshull y Ho, 1995}), Además, con el incremento de tallos, el área de sombreado es mayor, disminuye la reserva de asimilados por la reducción del área del parénquima, lo que puede conducir a que las reservas de fotoasimilados sean parcialmente removilizadas a los frutos en crecimiento (^{Moorby, 1981}). Nuestros resultados difieren a lo reportado por ^{Andrade-Sifuentes et al., (2020)}, ellos reportan rendimientos de hasta 12 kg m^-2 con la aplicación de estiércol en dosis de 40 a 80 Mg ha^-1, sin embargo, existe un riesgo por la reducción en el rendimiento de hasta el 23%, si se aplican dosis superiores a 100 Mg ha^-1 de estiércol. El contenido de nitratos (NO₃ ^-) en el fruto (ECF) y en el extracto celular del peciolo (ECP), fueron afectados por las dosis de estiércol aplicadas y por la fertilización química, ambos fueron superiores al testigo en un 8% para ECF y 5% para ECP. Sin embargo, el número de tallos no muestra diferencias significativas. Los valores más altos encontrados para NO₃ ^- en el ECP (1218.32 mg L^-1) y ECF (175.18 mg L^-1), fueron en las dosis con 60 Mg ha^-1 estiércol. la suficiencia de nitrógeno se relaciona con la cantidad de NO₃ ^- en el extracto celular de la planta (^{Sánchez-Hernández et al., 2016}), esto indica que se puede usar como una herramienta para monitorear la suficiencia nutrimental de la planta de tomate bajo condiciones de invernadero (^{Núñez-Ramírez et al., 2017}). Los resultados obtenidos evidencian que el suministro nutrimental por la aplicación del estiércol bovino está asegurado por la liberación gradual de los bioestimulantes y nutrimentos vegetativos (^{Traoré et al., 2022}), sin embargo, es importante continuar la investigación para encontrar las dosis recomendadas de estiércol ya que se puede generar toxicidad por acumulación de Na⁺ en los tejidos, afectando el desarrollo de la planta (^{Júnior et al., 2017}).

Compuestos bioactivos

En general, el contenido de licopeno y la capacidad antioxidante se vio afectado por el número de tallos y las dosis de estiércol aplicadas (Cuadro 7). Para el número de tallos, el fruto de tomate a un solo tallo mostró el mayor contenido de licopeno (1.79 mg 100 g BF) y capacidad antioxidante (310.03 µM equiv Trolox 100 g BF). Aunque exista un alto contenido de licopeno y capacidad antioxidante con un tallo, el mayor contenido de licopeno (2 mg 100 g BF) y capacidad antioxidante (348.46 µM equiv Trolox 100 g BF) se encontraron con las dosis de 60 Mg ha^-1 de estiércol; siendo superior a los valores encontrados con el tratamiento químico, en un 70 y un 24%, respectivamente. El ambiente, puede ser un factor estresante para el incremento en el contenido de especies oxidativas en el fruto de tomate (^{Salas-Pérez et al., 2016}), las dosis aplicadas de estiércol pudieron ocasionar un estrés salino en el medio radical, ocasionando la síntesis y acumulación de especies antioxidantes en el fruto, como mecanismo de defensa de la planta (^{Mittler, Vanderauwera, Gollery y Breusegem, 2004}), evitando daños patogénicos por la capacidad que tienen de neutralizar radicales libres (^{Espinoza, Nieblas, Morales, Salgado y Ramírez, 2021}). La interacción del número de tallos y dosis de estiércol aplicadas, tuvieron un efecto significativo y superior con relación al efecto simple de estos factores (Figura 1). En la interacción de 60 Mg ha^-1 con un tallo, fue mayor el contenido de licopeno (2.3 mg 100 g^-1) (Figura 1a) y la capacidad antioxidante (373.47 µM equiv Trolox 100 g) (Figura 1b). La mayor cantidad de antioxidantes en los frutos de las plantas con un tallo se puede atribuir a que existe una mayor distribución de los asimilados vegetales, en comparación con un tallo secundario que compite con el desarrollo del fruto (^{Peil y Gálvez, 2004}). Nuestros resultados evidencian el beneficio de usar abonos orgánicos en la mejora de la calidad nutracéutica de los frutos de tomate como lo reportan ^{López-Martínez et al. (2016}) en el incremento del contenido de licopeno y mayor capacidad antioxidante (^{Zhang, Duan, Tan y Zhang, 2016}, ^{Fortis-Hernández et al., 2018}).

Figura 1: Interacción de los efectos del estiércol bovino solarizado y el número de tallos sobre el contenido de licopeno (A) y capacidad antioxidante (B) en frutos de tomate saladette. FQ = fertilización química. Letras diferentes en las barras indican diferencia significativa con P ≤ 0.05.  

Figure 1: Interaction of the effects of solarized bovine manure and the number of stems on the lycopene content (A) and antioxidant capacity (B) in saladette tomato fruits. FQ = chemical fertilization. Different letters in the bars indicate significant difference with P ≤ 0.05.