Fuerza iónica de la solución nutritiva y densidad de plantación sobre la producción y calidad de frutos de Physalis peruviana L.

 

Ionic strength of the nutrient solution and plant density on production and quality of Physalis peruviana L. Fruits

 

Delma Araceli Gastelum-Osorio¹; Manuel Sandoval-Villa^1*; Carlos Trejo-López¹; Rogelio Castro-Brindis²

 

¹ Colegio de Postgraduados. km 36.5 Carretera México-Texcoco, Montecillo, Texcoco, Estado de México, MÉXICO. C. P. 56230. Correo-e: msandoval@colpos.mx (*Autor para correspondencia).

² Universidad Autónoma Chapingo. Departamento de Fitotecnia. km 38.5 Carretera México-Texcoco. Chapingo, Estado de México, MÉXICO. C. P. 56230.

 

Recibido: 11 de enero, 2012.
Aceptado: 18 de junio, 2013.

 

Resumen

Se evaluó el efecto de la solución nutritiva Steiner (SN) a 25, 50, 75 y 100 % de su concentración original, en combinación con 4, 6 y 8 plantas·m^-2 en un diseño experimental completamente al azar sobre el rendimiento y desarrollo de Physalis peruviana L. La investigación se condujo bajo invernadero de junio de 2010 a julio de 2011. Se cultivó el ecotipo Colombia en bolsas de plástico negro con tezontle y riego por goteo. Se evaluaron las variables rendimiento, número de frutos por planta, peso de frutos con cáscara y sin ella, y peso promedio del fruto. Para conocer la absorción nutrimental del cultivo se realizaron muestreos de hoja en etapa vegetativa (EV) y etapa reproductiva (ER), y se determinaron los contenidos de N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn y B. Las variables de calidad fueron sólidos solubles totales (SST; °Brix) y pH del fruto. Se observaron diferencias significativas para las variables de rendimiento. El mayor rendimiento se obtuvo con la SN completa con 8 plantas·m^-2. Con la SN al 75 y 100 % con 4 plantas·m^-2 se obtuvo el mayor peso individual de fruto. En la EV la SN afectó la concentración de N, K, Mg, Fe y B, y la densidad influyó en la concentración de K. Durante la ER hubo diferencias en la concentración de K, P, Mg y Mn, debidas a la SN, y el Fe fue afectado por la densidad. Los SST y el pH del fruto no mostraron diferencias significativas.

Palabras clave: Uchuva, rendimiento, concentración nutrimental.

 

Abstract

We assessed the effect of the Steiner nutrient solution (NS) at 25, 50, 75 and 100 % of its original concentration, in combination with 4, 6 and 8 plants·m^-2, in a completely randomized experimental design, on yield and development of Physalis peruviana L. This research was carried out under greenhouse conditions from June 2010 to July 2011. The ecotype Colombia was cultivated in black plastic bags with tezontle stones and drip irrigation. The following variables were evaluated: fruit yield, number of fruits per plant, weight of fruit with and without husk, and average fruit weight. To determine the crop nutrient uptake leaf sampling were taken in the vegetative (VS) and reproductive stage (RS) and N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, and B were quantified. Quality variables were total soluble solids (TSS; °Brix) and pH of the fruit. Significant differences were found for yield variables. The higher yield was obtained with plants supplied with the complete solution plus 8 plants·m^-2. The nutrient solution with 75 and 100 % with 4 plants·m^-2 obtained the higher individual weight of fruit. During VS the nutrient solution affected the concentration of N, K, Mg, Fe, and B; and the plant density influenced K concentration in leaf. During RS we found differences in concentration of K, P, Mg, and Mn due to nutrient solution, and Fe was affected by plant density. The TSS and pH of the fruit did not show significant differences.

Keywords: Golden berry, yield, nutrient concentration.

 

INTRODUCCIÓN

El fruto de la uchuva (Physalis peruviana L.) es de importancia en varios países por sus propiedades medicinales y potencial alimenticio. En México, donde aún no se cultiva, existe poca investigación sobre esta especie respecto de su manejo agronómico, suelo, clima, plagas, enfermedades, y su demanda nutrimental. El presente trabajo se realizó para generar información sobre la demanda nutrimental y el efecto de la densidad de plantación sobre el rendimiento del cultivo y calidad del fruto.

Debido a que la uchuva es una planta de origen silvestre y de importancia económica, se necesita aumentar su eficiencia en rendimiento y calidad. En Colombia es cultivada en campo por pequeños productores a una densidad de 1600 plantas·ha^-1, manejadas con bajo nivel de asistencia técnica, lo cual ha generado diversas prácticas con base en la experiencia de cada agricultor, que implica un alto consumo de insumos y ausencia de tecnología (Sanabria, 2005). Pese al insuficiente nivel tecnológico, este cultivo es el segundo fruto exportado de Colombia, y constituye una parte importante de la dieta alimenticia de esa región (Flórez et al., 2000).

La uchuva pertenece a la familia de las solanáceas. Es una especie herbácea silvestre o semidomesticada, que crece aproximadamente 1.8 m de altura, y en muchos lugares es considerada una maleza. El fruto es una baya jugosa de color amarillo brillante, de forma redonda u ovoide, con un diámetro entre 1.25 y 2.5 cm, parecido a una cereza. Su pulpa jugosa es de sabor dulce semiácido y contiene de 100 a 300 semillas pequeñas de forma lenticular. El fruto está cubierto por el cáliz, que es una membrana fibrosa no comestible (Flórez et al., 2000).

En Colombia se cultiva en lugares con precipitaciones de 1000 a 1800 mm anuales y entre 1500 y 3000 msnm, con temperatura promedio de 13 a 18 °C (Fischer, 2000). Esta especie no resiste las heladas, pero tiene cierta tolerancia a bajas temperaturas y puede rebrotar después de una helada poco severa, aunque no se recupera si la temperatura desciende considerablemente.

En un sistema de producción agrícola, la nutrición del cultivo es el principal factor que debe tomarse en cuenta, ya que un elemento en exceso o deficiente limita el óptimo desarrollo de la planta y afecta directamente su rendimiento. Por lo tanto, es necesario conocer el efecto de los nutrimentos sobre los procesos bioquímicos y fisiológicos de las plantas en cada etapa fenológica y manejarlos en cada condición particular (Sánchez et al., 2009).

Las deficiencias nutrimentales del cultivo de uchuva reducen el rendimiento y la calidad del fruto (Martínez et al., 2008), por lo que reducen también la rentabilidad del cultivo. Según Fischer y Angulo (1999), el nitrógeno es el elemento que más influye en la disminución de la producción de uchuva. Su deficiencia se manifiesta en una reducción en número y longitud de las ramas, lo que afecta la cantidad y el tamaño de los frutos en formación. La deficiencia de nitrógeno ocasiona retardo en la ramificación, floración y fructificación (Martínez et al., 2008).

Mengel et al. (2001) reportan al fósforo como un elemento que se utiliza en bajas cantidades, pero de gran importancia, ya que está relacionado con la calidad del fruto en la síntesis de azúcar y almidón. La deficiencia de potasio produce pérdida de turgencia y marchitamiento más acentuado cuando hay déficit hídrico (Bonilla, 2000). Bajo esta situación la planta disminuye su crecimiento, sus entrenudos son más cortos y las ramas poco elongadas (Gómez, 2006).

La función del calcio en la planta es formar parte de la estructura de la protopectina, como agente cementante para mantener las células unidas. Se localiza en la lámina media y en la pared celular primaria. Además, ejerce una acción favorable sobre el crecimiento radical y es necesario para el crecimiento de los tubos polínicos (Alcántar et al., 2009). El suministro de calcio debe ser continuo, debido a que su deficiencia puede manifestarse en un periodo tan corto como seis horas de carencia (Estrada, 2002).

Cooman et al. (2005) reportaron que el boro en concentraciones deficientes induce el rajado del fruto. Alarcón (2001) mencionó que las deficiencias de boro ocasionan tallos rajados, acorchados o huecos. El boro se relaciona con esta alteración, debido a que es importante para la formación de la pared celular.

El hierro es un elemento esencial en la nutrición de las plantas que está implicado en los procesos metabólicos (Oliver, 2009). Este micronutrimento es importante en la síntesis de clorofila, y participa en las reacciones de óxido-reducción. Su disponibilidad está asociada al pH de la solución nutritiva, que al disminuir incrementa su disponibilidad y al aumentar ésta disminuye (Castellanos y Ojodeagua, 2009).

El objetivo de la presente investigación fue encontrar la mejor combinación de fuerza iónica de la solución nutritiva Steiner y densidad de plantación que permita obtener el mayor rendimiento y calidad de frutos de Physalis peruviana L.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se realizó en un invernadero cubierto con plástico que refleja 90 % de rayos ultravioleta (UV-II), calibre 720 µm. El rango de humedad relativa al interior varió de 60 a 85 %. Las temperaturas mínimas nocturnas mayores fueron de 5 °C, y las máximas durante el día, de 30 °C. El punto central del invernadero corresponde a 19° 27' 40.32'' N y 98° 54' 33.03'' O, con altitud de 2,242 msnm. En estas condiciones se cultivó Physalis peruviana L. ecotipo Colombia.

El diseño de tratamientos es el resultado de la combinación de los factores a) concentración de la solución nutritiva Steiner (25, 50, 75 y 100 %) y b) densidad de plantación (4, 6 y 8 plantas·m^-2).

El diseño experimental utilizado fue el completamente al azar. Se tuvieron tres repeticiones para solución nutritiva y dos para densidad. La unidad experimental consistió de una planta, y en total se utilizaron 72 plantas.

El día 4 de junio de 2010 se realizó la siembra en charolas de poliestireno de 200 cavidades. Como medio de germinación se usó turba comercial (Peat moss^®) con pH de 5.0_. Se depositaron tres semillas por cavidad, y 20 días después de la siembra inició la germinación. Cuando se tuvo un porcentaje de germinación del 80 % se eliminaron dos plántulas para favorecer el crecimiento y eliminar la competencia. El trasplante se llevó a cabo cuando las plántulas tenían entre 15 y 20 cm de altura, 60 días después de la siembra. Éstas fueron trasplantadas en bolsas negras de polietileno de 35 x 35 cm, previamente perforadas para favorecer el drenaje. Como sustrato se utilizó tezontle con partículas menores a 12 mm.

Para la aplicación de los tratamientos se usaron cuatro tanques con capacidad de 1000 litros cada uno, en los cuales se preparó la solución nutritiva Steiner en las cuatro concentraciones a evaluar (Cuadro 1). El pH se ajustó entre 5.5 y 6.5 usando ácido sulfúrico. Los riegos con solución nutritiva se aplicaron por goteo (goteros de 2 litros por hora) cuatro veces al día (a las 9:00, 12:00, 14:00 y 16:00 horas) con una duración de 5, 10 y 15 minutos cada riego correspondiente a etapa vegetativa, reproductiva y fructificación (61-90, 91-120 y 121 días después de la siembra). En un estudio preliminar se comprobó que con 650, 1,300 y 2,000 mL al día se cubren las necesidades hídricas del cultivo para las etapas antes mencionadas.

Para evitar el acame de las plantas se usó un sistema de tutoreo de espaldera. Este consistió en colocar tutores de madera en los extremos de las hileras y tirar hilos de rafia de extremo a extremo de hilera de las plantas con una separación de 30 cm entre hilos.

Debido a condiciones climáticas adversas ocurridas en noviembre de 2010 no fue posible comenzar la cosecha en diciembre del mismo año, como se tenía planeado. Se realizó una poda de todas las plantas en diciembre de 2010 y se continuó con la aplicación de los tratamientos. Las plantas brotaron homogéneamente después de la poda, por lo que la investigación continuó en febrero de 2011.

A los 149 días después del rebrote se inició la cosecha. Se realizó una vez por semana durante un mes, en el cual se registraron las variables número de frutos por planta, peso de frutos con cáscara, peso de frutos sin cáscara y peso promedio de fruto. El objetivo de evaluar el peso de frutos con cáscara y sin ella fue determinar diferencias entre el peso de los mismos, ya que el fruto es comercializado, en la mayoría de los casos, con cáscara (cáliz). Para determinar la concentración nutrimental se realizaron muestreos de hojas recientemente maduras en etapa vegetativa y etapa reproductiva a los 52 y 149 días después del rebrote, respectivamente. Se determinó la concentración de macronutrimentos (N, P, K, Ca y Mg) y micronutrimentos (Fe, Mn, Zn y B).

Para la cuantificación de nutrimentos se realizó una digestión húmeda con mezcla de ácidos nítrico y perclórico. La concentración de N en la planta se determinó mediante el análisis de tejido vegetal por el método de microkjeldahl. La determinación de K, P, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn y B se realizó por espectrometría de emisión atómica de plasma por inducción acoplada (ICP-AES).

En el fruto se analizaron la concentración de sólidos solubles totales (SST, en grados °Brix), y pH del jugo del fruto. La determinación SST se realizó después de cada cosecha, utilizando un refractómetro manual ATAGO N-1(alfa). Las evaluaciones del pH se realizaron mediante la toma de una muestra de 10 frutos completamente maduros. Se pesaron, se molieron en un mortero y se les agregó agua destilada en una proporción agua: peso del fruto de 2:1, para introducir el electrodo del potenciómetro en el jugo del fruto y realizar la lectura.

Los datos obtenidos de cada variable se sometieron a un análisis de varianza y pruebas de comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05) a fin de detectar diferencias significativas entre los tratamientos utilizando el programa estadístico SAS 9.0.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se encontraron diferencias significativas debidas al efecto de la solución nutritiva en número de frutos, peso de frutos con cáscara y peso de frutos sin cáscara. Se observaron diferencias significativas por efecto de densidad de plantación en las cuatro variables evaluadas (Cuadro 2). En el caso de la interacción de solución y densidad, las variables número de frutos y peso del fruto sin cáscara no tuvieron diferencias estadísticamente significativas.

Número de frutos

Se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) para el número acumulado de frutos por efecto de la solución nutritiva y densidad (Cuadro 2). El mayor número de frutos se obtuvo con la solución Steiner al 100 % en combinación con 8 plantas·m^-2. La solución al 25 % con las tres densidades evaluadas mostró el más bajo rendimiento (Figura 1). De esta situación queda claro que para obtener mayor número de frutos se requiere una densidad alta y suficiente suministro de todos los nutrimentos. Sin embargo, un óptimo fisiológico podría alejarse de un óptimo económico, el cual se sitúa con la solución por arriba de 50 y por debajo de 75 % de su concentración original.

Peso acumulado de frutos con cáscara

Según el análisis de varianza, el peso acumulado del fruto con cáscara cosechado durante el primer mes de producción del cultivo mostró diferencias significativas (P ≤ 0.05) debido a la solución nutritiva y densidad de siembra (Cuadro 2). Las soluciones al 25, 50 y 75 % tuvieron efectos similares, pero diferentes a los efectos de la solución completa, la cual en combinación con la densidad de 8 plantas·m^-2 tuvo el mayor peso de frutos (Figura 2).

El peso acumulado de frutos con cáscara fue mayor conforme aumentó la concentración de la solución nutritiva hasta un 75 % en las tres densidades de siembra. A partir de la solución al 75 % se observó un descenso en el peso acumulado de frutos para la solución completa con la densidad de 4 y 6 plantas·m^-2 (Figura 2). Solamente sobresale con 8 plantas·m^-2, la cual produjo el mayor número de frutos, como se aprecia en la Figura 1.

Peso acumulado de frutos sin cáscara

Respecto a densidad, el peso en 4 y 6 plantas·m^-2 fue similar, pero diferentes al de 8 plantas·m^-2. La combinación de la solución al 75 % con densidad de 4 plantas·m^-2 obtuvo el mayor peso acumulado de frutos sin cáscara, lo que posiblemente se debe a la menor competencia entre plantas, y por lo tanto un mayor tamaño de frutos. Esto contrasta con el peso de frutos con cáscara que fue mayor en la solución completa con una densidad de 8 plantas·m^-2, lo cual pudo deberse al peso del cáliz del fruto, que se cosechó en diferente grado de madurez. Con el peso más bajo se encontró la producción correspondiente a la solución al 25 % en combinación con las tres densidades evaluadas (Cuadro 3).

Peso promedio de fruto

El peso promedio del fruto no fue afectado por las soluciones nutritivas. Sin embargo, se encontraron diferencias ocasionadas por la densidad de plantación, donde las densidades de 4 y 8 plantas·m^-2 tuvieron un efecto similar entre sí, al igual que las densidades de 6 y 8 plantas·m^-2, donde la densidad de 4 plantas·m^-2 mostró una tendencia similar en las cuatro soluciones (Figura 3), debido a que a menor número de plantas por superficie menor fue la competencia entre plantas, por lo que los frutos son de mayor tamaño y calidad. Muñoz (2009) señala que en tomate el rendimiento se incrementa hasta un máximo de 3 plantas·m^-2, y a partir de allí el rendimiento no aumenta y se reduce el calibre de fruto.

Castro et al. (2004) mencionan que el N está asociado con un crecimiento vegetativo vigoroso de las plantas, lo cual explica que conforme aumenta la concentración de la solución nutritiva el peso del fruto disminuye debido a que este elemento sólo estimuló la producción de follaje y tallos. Esto coincide con lo reportado por Castellanos y Ojodeagua (2009), quienes señalan que una fertilización excesiva, principalmente de N, induce el crecimiento vegetativo en las plantas. En el caso del tomate se expresa como tallos gruesos, crecimiento excesivo, hojas grandes, aborto de flores y reducción del cuajado del fruto.

En etapa vegetativa, la solución afectó la concentración de N, K, Mg, Fe y B. Sin embargo, la densidad de plantación sólo modificó la concentración de K. La interacción resultó significativa para Fe y Mg, tal como se muestra en el Cuadro 4.

En etapa reproductiva, la solución influyó en la concentración de K, P, Mg y Mn. La densidad de plantación sólo fue diferente para la concentración de Fe. La interacción de los factores sólo afectó la concentración de Mg en hojas de uchuva (Cuadro 4).

Nitrógeno

En cuanto a concentración de N en hojas de uchuva, sólo se encontraron diferencias significativas en etapa vegetativa del cultivo. Se observó que conforme aumenta la concentración de la solución, la concentración de N es mayor en las hojas del cultivo. Las muestras obtenidas del tratamiento correspondiente a la solución Steiner completa (100 %) tuvieron una mayor concentración de N en comparación con el resto de los tratamientos (Figura 4).

Castro et al. (2000) señalan que a medida que existe mayor disponibilidad de nutrientes hay mayor asimilación por la planta, dentro de ciertos límites. Durán (2009) menciona que la uchuva es una planta exigente de N al comienzo de su ciclo. Martínez et al. (2008) y Martínez et al. (2009) reportaron que el N, al igual que B y K, son los elementos que más inciden en el desarrollo y producción de este cultivo.

Potasio

La concentración de K en hojas de uchuva obtenidas tanto en la etapa vegetativa como en etapa reproductiva del cultivo mostraron diferencias significativas (P ≤ 0.05) por efecto de la solución nutritiva. En ambas etapas del cultivo (Figura 5) los tratamientos de la solución completa tuvieron la más alta concentración de K en las hojas. Esto coincide con Castro et al. (2000) y Alcántar et al. (2009), quienes mencionan que conforme existe una mayor disponibilidad de nutrientes hay una mayor asimilación por la planta.

La concentración de nutrientes en las hojas disminuye conforme se alcanza la madurez en los cultivos anuales. Esta disminución se asocia al desplazamiento de nutrientes hacia los órganos de mayor demanda de la planta que son flores y frutos (Sánchez et al., 2009).

Martínez et al. (2009) mencionan que el K, N y B son los elementos más requeridos por el cultivo de uchuva, ya que en condiciones de deficiencia se afecta el crecimiento de la planta y se provocan síntomas foliares muy severos. El K desempeña un papel muy importante en la calidad del fruto. Por lo tanto, en los muestreos de hojas obtenidos en la etapa reproductiva de las plantas la concentración de K fue menor, debido a que el cultivo de la uchuva presenta una mayor demanda de K en etapa de floración y fructificación (Figura 5), ya que este nutrimento favorece una mayor floración y cuajado de frutos (Durán, 2009).

Fósforo

Respecto de la concentración de P, sólo se encontraron diferencias significativas en la etapa reproductiva del cultivo. La concentración de P en las hojas en etapa vegetativa fue mayor en los tratamientos con la solución al 25 %. En cambio, para la etapa reproductiva fue mayor con la solución al 100 %, como se aprecia en la Figura 6.

La concentración de P en hojas de uchuva fue mayor en los muestreos obtenidos en etapa vegetativa que en la reproductiva, debido a que en los primeros estadios del cultivo se acumulan nutrimentos en las partes vegetativas, y a medida que aumenta el ciclo del cultivo, estos tienden a ser destinados a las partes reproductivas para promover el desarrollo de flores y frutos (Paytas et al., 2004).

Sólidos solubles y pH del fruto

Los muestreos para determinar los sólidos solubles totales (azúcares), expresada en °Brix, y pH del fruto se realizaron después de cada cosecha y, de acuerdo con el análisis de varianza, no se encontraron diferencias significativas.

Los tratamientos no afectaron la concentración de sólidos solubles totales del fruto, cuyos valores se presentaron en el rango de 12.30 a 16.90 °Brix. Cabe mencionar que la concentración de sólidos solubles totales en frutos de uchuva es alta. Durán (2009) reportó que en frutos maduros se tienen entre 13 y 15 °Brix, y en frutos pintones, entre 9 y 13 °Brix, aunque en estado de madurez pueden presentar valores de 14.7 a 25 °Brix, valor que se reduce en cultivos localizados a mayor altitud.

Respecto del pH del fruto, que osciló entre 3.7 y 4.5, no hubo diferencias significativas entre tratamientos. Por tanto, se concluye que las cuatro concentraciones de la solución Steiner evaluadas conservaron la característica de acidez de los frutos de uchuva, efecto similar a lo reportado por Martínez et al. (2008). Durán (2009) indicó que el pH en frutos maduros de uchuva está alrededor de 3.7, y en frutos pintones, en 3.5.

 

CONCLUSIONES

El rendimiento del cultivo fue afectado por la concentración de la solución nutritiva. Se observó un incremento al aumentar concentración de la solución. Las concentraciones al 50 y 75 % de la solución nutritiva Steiner son las más adecuadas para la nutrición del cultivo de uchuva en invernadero.

Conforme aumentó la concentración de la solución nutritiva y la densidad, disminuyó el peso individual de los frutos. A mayor densidad de población en el cultivo de uchuva se incrementa el número de frutos.

La concentración de la solución Steiner no influyó sobre los sólidos solubles totales (°Brix) en el fruto de uchuva.

Las cuatro concentraciones de la solución Steiner evaluadas conservaron la característica de acidez en los frutos de uchuva.

 

LITERATURA CITADA

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