Introducción

Actualmente el tomate (Solanum lycopersicum) ocupa el primer lugar entre las hortalizas más importantes del mundo (^{FAO, 2013}). Esto se debe a su alta demanda en la industria (^{Peralta y Spooner, 2007}), por su amplia gama de usos para el consumo en fresco y por ser fuente de vitaminas y minerales (^{Bao et al., 2007}). Sin embargo, el fruto debe poseer diversos atributos de calidad que lo hagan aceptable y deseable por los consumidores (^{Aoun et al., 2013}). En consecuencia, para incrementar la productividad de esta hortaliza y obtener mayor calidad en los frutos se ha involucrado los cultivos hidropónicos, dentro de los cuales, el sistema en sustratos es el más utilizado en México (^{Ojodeagua et al., 2008}). En esta técnica, el sustrato o medio de crecimiento es uno de los principales factores que determinan el éxito de un cultivo (^{Rodríguez et al., 2013}).

En las últimas dos décadas, el uso de sustratos comerciales inertes se ha implementado en la producción de tomate en invernadero, obteniendo altos rendimientos (^{Hao y Papadoupulos, 2002}). No obstante, estos presentan un alto costo de adquisición y un acelerado agotamiento de sus reservas, por esta razón, la búsqueda de nuevos materiales para ser utilizados como sustrato es de suma importancia en la investigación, con la finalidad de optimizar recursos y tener una amplia gama de opciones.

De los sustratos minerales para uso hidropónico destaca el tezontle (^{Cruz et al., 2013}). Es un material considerado inerte desde el punto de vista químico, su extracto de saturación tiene un pH próximo a la neutralidad, tiene buena estabilidad, es ampliamente utilizado en hidroponía y por su porosidad interna y externa es un material de fácil manejo (Bastida, 1999; ^{Rodríguez et al., 2013}). Otro material que se ha usado como medio de crecimiento es el vermicompost, el cual se ha evaluado en la producción de diversos productos hortícolas, ya sea agregado directamente al suelo o en mezcla con otros sustratos, mostrando resultados favorables (^{Márquez et al., 2008}). Esto es debido a que el vermicompost incrementa la solubilidad de los elementos nutritivos (^{Canellas et al., 2002}), posee una elevada capacidad de intercambio catiónico (^{Pereira y Zezzi, 2004}) y aumenta la retención de humedad de los sustratos, optimizando el consumo de agua y fertilizantes por las plantas (^{Atiyeh et al., 2002}).

Cabe mencionar que el sustrato debe poseer características físicas y químicas que, combinados con un programa integral de manejo y fertilización, permita optimizar el desarrollo de las plantas (^{Pineda et al., 2008}). Debido a esto, el riego es un factor importante a considerar en el manejo de los sustratos, ya que tiene un volumen limitado para el crecimiento y desarrollo radical de la planta. Este condiciona el rendimiento y la calidad de la producción y si existe deficiencia de agua puede provocar la muerte de la planta (^{Al-Omran et al., 2010}; ^{Helyes et al., 2012}). ^{Harmanto et al. (2005)} y ^{Flores et al. (2007)}, mencionan que el agua debe ser proporcionada en cantidad y en tiempo exacto puesto que una mala programación del riego promueve la presencia de enfermedades y desórdenes fisiológicos. Por lo tanto la elección oportuna del momento de riego permite obtener mayores rendimientos (^{Ismail et al., 2008}).

En la mayoría de los trabajos donde se ha evaluado sustratos y el vermicompost como componente del medio de crecimiento, no se define o no se especifica el volumen y frecuencia del riego y la relación que guardan con las propiedades físicoquímicas. Por esta razón, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la influencia del volumen y frecuencia de riego con base a la capacidad de retención de agua del sustrato en el rendimiento y calidad de fruto de tomate bola variedad Zyanya cultivado en tezontle y en mezcla de tezontle con vermicompost.

Materiales y métodos

El experimento se estableció en un invernadero de la Unidad Académica de Agricultura de la Universidad Autónoma de Nayarit, del 30 de julio de 2013 al 03 de enero de 2014. La humedad relativa media fue de 65%, la temperatura media del mes más cálido fue de 32 °C y para el mes más frío 23.31 °C.

Siembra. Se utilizó semillas de tomate bola variedad Zyanya, las cuales se sembraron en una charola de unicel de 200 cavidades. Las plántulas se trasplantaron a los 28 días después de la siembra (DDS), con una altura promedio de 13 cm en macetas de polietileno negro de 8.25 L de capacidad, que contenían los sustratos tezontle y mezcla de tezontle con vermicompost elaborada con residuos de hueso de mango en proporción 80:20 (v/v). El tamaño de partícula del tezontle y de la mezcla fue de 0.5 a 10 mm de diámetro. En ambos medios de crecimiento se determinaron las propiedades físicas de acuerdo con ^{Fonteno (2000)} (Cuadro 1).

CA= capacidad de aireación; CRA= capacidad de retención de agua; DA= densidad aparente; PT= porosidad total; DP= densidad de partícula.

Cuadro 1 Propiedades físicas de tezontle puro y en mezcla con vermicompost. Tepic, Nayarit. 

Las macetas se acomodaron de manera lineal con 40 cm entre el centro de una con respecto al de la otra y 80 cm entre surcos con una densidad de 3.125 plantas m^-2.

Sistema de riego. Se utilizó riego por goteo con un gasto hidráulico de 3 L h^-1 por emisor por planta. El requerimiento de riego de la planta se estableció usando la ecuación de Blaney y Criddle como referencia (^{Aguilera y Martínez, 1996}) y se ajustó de acuerdo con la capacidad de retención de agua (CRA) del tezontle y una fracción de lixiviación de 15%. Se utilizó riego con control automatizado. Se monitoreó la uniformidad de emisión del sistema mediante el coeficiente de uniformidad de caudales y presiones.

Riego. El tezontle (T) y mezcla de tezontle con vermicompost (T:V), se regaron con solución nutritiva de Steiner (^{Steiner, 1961}) al 80% de concentración, pH= 5.5 y CE= 2.34 dS m^-1. El tezontle testigo (TT) se regó a una concentración del 100% de solución de Steiner, pH= 5.5 y CE= 2.6 dS m^-1.

Diseño experimental. Se utilizó un diseño completamente al azar con dos tratamientos y un testigo, con doce repeticiones, generando un total de 36 plantas. El primer tratamiento consistió en tezontle con riego al 80% de concentración de solución nutritiva Steiner con base a la capacidad de retención de agua del tezontle, el segundo tratamiento fue la mezcla de tezontle con vermicompost con el mismo riego y el tercer tratamiento fue el testigo (tezontle con riego al 100% de solución nutritiva Steiner con base a la capacidad de retención de agua del tezontle). La unidad experimental fue de una maceta con una planta a un solo tallo con cinco racimos por planta, y cinco frutos por racimo.

Resultados y discusión

Volumen de riego. El volumen total promedio de riego aplicado en el ciclo de cultivo fue de 201.1 L planta^-1, lo equivalente a 6284.75 m³ ha^-1, con una frecuencia de riego inicial de dos riegos por día y 15 al final del cultivo. El tratamiento T mantuvo una media de volumen de drenado del 20% (1256.95 m³ ha^-1); el tratamiento TT de 24% (1 508.34 m³ ha^-1) mientras que T:V fue el más bajo con 16% (1005.56 m³ ha^-1). El vermicompost influyó en la CRA, lo cual coincide con el resultado obtenido en la caracterización física de los medios de crecimiento (Cuadro 1).

Los resultados obtenidos en la presente investigación concuerdan con lo mencionado por ^{Albiac y Tapia (2004)}, ellos señalan que la técnica de cultivo en sustrato para tomate requiere un gasto de agua por encima de 60 000 m³ ha^-1; sin embargo, ^{Yescas et al. (2011)} reportan en sus resultados un consumo neto de 2 900 m³ ha^-1 muy por debajo de lo mencionado anteriormente. No obstante, obtuvieron bajos rendimientos. Por otra parte, ^{Suazo et al. (2014)} en su investigación con tezontle y mezclas de tezontle con arena 1:1, aplicó un volumen total de 6 696 m³ ha^-1 con densidad de siembra de 3 plantas m^-2 similar al presente estudio. Ellos utilizaron 412 m³ más de agua. El riego aplicado en función de las propiedades físicas del tezontle produjo un ahorro de agua y un uso eficiente de fertilizantes en la mezcla, ya que el 16% de volumen de drenado permitió un óptimo desarrollo de la planta y un buen rendimiento.

Rendimiento. El tratamiento testigo (TT) obtuvo el rendimiento más bajo con 139.72 t ha^-1 y este a su vez no mostró diferencias significativas con T (140.52 t ha^-1). Sin embargo, el tratamiento con vermicompost (T:V) mostró diferencias significativas con los tratamientos antes mencionados con más de 9 t de diferencia (149.78 t ha^-1).

El rendimiento obtenido resultó por debajo a los reportados por ^{Ortega et al. (2010)}, quienes obtuvieron 250 t ha^-1 en un sustrato elaborado por aserrín y composta; sin embargo, utilizaron una densidad de siembra de 6 plantas m^-2 contra 3.125 plantas m^-2 que se utilizó en esta investigación. A pesar de ello, en un tratamiento de tezontle puro dichos autores reportaron 131 t ha^-1 lo cual es menor comparado con T (140 t ha^-1) y TT (139 t ha^-1). Por su parte, ^{Suazo et al. (2014)} con una densidad de siembra de 3 plantas m^-2 reportaron rendimientos de 85.5, 107.7 y 113.1 t ha^-1 en mezcla de tezontle y arena (1:1), donde el valor más bajo corresponde a una concentración de solución nutritiva de Steiner de 50%, el valor intermedio a 75% y el más alto a 100% de concentración. Significa que el riego aplicado en función de las propiedades físicas del suelo mostró un efecto positivo con altos rendimientos a baja densidad de siembra, donde 16% de volumen de drenado en sustratos es suficiente para obtener resultados favorables.

Color, diámetro y firmeza del fruto. La comparación de medias no mostró efecto significativo en el color en los primeros cuatro racimos (Cuadro 2). No obstante, en el quinto racimo si existió diferencia en el HUE de TT con el valor más bajo.

Medias con misma literal dentro de columnas son estadísticamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). T = tezontle; T:V = tezontle-vermicompost; TT=tezontle testigo.

Cuadro 2 Comparación de medias del color de frutos del primer y quinto racimo de tomate bola variedad Zyanya.Ciclo 2013- 2014. 

Todos los tomates, presentaron color rojo de acuerdo a la carta de color denominada “Tomato color standars USDA. Visual Aid TM-L-1” (The John Henry Co. MI, USA), la cual ilustra con 12 fotografías en color los requerimientos de color.

Este tipo de herramientas se utilizan con frecuencia para determinar el punto de maduración de los frutos, al respecto, ^{Thai et al. (1990)} sugirieron utilizar el croma como un indicador de los estados de madurez del tomate; sin embargo, en los resultados obtenidos al momento del corte el fruto mostró un HUE de 82.601 y CROMA de 28.53, mientras que el color de los frutos maduros de TT del quinto racimo presentaron HUE de 41.23 y CROMA 40.22, donde existe una notable diferencia de más de 40° en HUE contra 11.69° en CROMA, por lo tanto este no es un buen indicador del estado de madurez, tal como lo señala ^{López y Gómez (2004)}. Un HUE de 90° es indicativo de color amarillo puro y CROMA cercano a cero presenta una tendencia al color blanco (^{García et al., 2011}). Dado esto junto con las evidencias anteriores, indican que los cambios de coloración de amarillo a rojo presentan poca variación en croma lo que corrobora lo mencionado por ^{Padrón et al. (2012)}.

Los resultados obtenidos fueron similares a los reportados por ^{Sánchez et al. (2008)}, quienes en tomates maduros tipo “Muchamiel, Murciano, Pera y Flor de Baladre” presentaron los ángulos de tono (HUE) de 52.31, 48.92, 48.08 y 40.94; cromas de 39.49, 38.76, 36.89 y 29.53; respectivamente para los cuatro tipos. Sin embargo, ^{Padrón et al. (2012)} reporta en sus resultados cuando el tomate alcanzó la coloración de rojo valores de 80 para HUE y 81 para CROMA.

Diámetro. Los resultados se muestran en el Cuadro 3. Se observó que todos los frutos evaluados fueron de primera en la clasificación de ^{Escobar y Lee (2001)}. Indican que el diámetro del fruto es de 67 a 82 mm, mientras en la norma NMX-FF-031-1997 todos los frutos fueron extra grandes (>70 mm).

Medias con misma literal dentro de columnas son estadísticamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). T= tezontle; T:V= tezontle-vermicompost;TT= tezontle testigo.

Cuadro 3 Comparación de medias del diámetro de fruto de tomate bola variedad Zyanya. Ciclo 2013-2014.  

Por otra parte, ^{Ardila et al. (2011)} en su investigación en tomate ‘Larga vida’ obtuvieron frutos de 60 a 70 mm de diámetro, valores similares a los resultados obtenidos, los cuales, a su vez resultaron por debajo a los reportados por ^{Casierra et al. (2007)} con diámetros por encima de 80 mm.

Firmeza. No existieron diferencias estadísticas significativas entre las firmezas registradas de los frutos (Cuadro 4). En general, existió una tendencia a incrementar del racimo uno al cinco, el tratamiento que presentó los frutos más firmes fue T, seguido de TT y T:V respectivamente.

Medias con misma literal dentro de columnas son estadísticamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). T= tezontle; T:V= tezontle-vermicompost;TT= tezontle testigo.

Cuadro 4 Comparación de medias de la firmeza (kg cm^-2) del fruto de tomate bola variedad Zyanya. Ciclo 2013-2014.  

Se compararon los resultados obtenidos con los reportados por ^{Casierra y Aguilar (2008)} quienes en tomate “Marimba, Sofía y Bravona” de tipo comercial cosechados en distintas etapas de maduración, obtuvieron 0.643, 0.701 y 0.688 kg cm^-2 respectivamente.

Estos resultados son diferentes a los obtenidos en la presente investigación, los cuales alcanzaron firmezas de 1.17 a 3.57 kg cm^-2. ^{Cruz (2010)} en mezclas de tezontle con vermicompost evaluó la concentración de solución nutritiva y obtuvo valores de 0.581 a 0.612 kg cm^-2, los cuales resultaron diferentes con los reportados en el Cuadro 4.

Por su parte ^{Villareal et al. (2010)} en su estudio en suelo con aplicación de vermicompost más fertilización química mencionaron que la aplicación de vermicompost más la fertilización tradicional, mejoraron la firmeza de los frutos. En este sentido, ^{Zaller (2007)} mencionó que la aplicación de vermicompost aumentó la firmeza, aunque depende de la variedad, así como de la cantidad aplicada de esta en el medio de crecimiento. Por lo tanto, de acuerdo a los resultados obtenidos el riego, así como el vermicompost al 20% no influyó en la firmeza del fruto de tomate bola variedad Zyanya.

Sólidos solubles totales. Los SST están asociados con una mayor conductividad eléctrica de los sustratos (^{Ochoa et al., 2009}), a pesar de ello, los resultados obtenidos comparados por tratamiento no concuerdan con lo mencionado. El tratamiento T:V tuvo mayor conductividad eléctrica que T; sin embargo, no obtuvo mayor contenido de SST. En TT se encontró por encima de los demás tratamientos en el contenido de SST, no hubo diferencias significativas entre tratamientos solo entre racimos. Existió un incremento del contenido de SST del primer racimo comparado con el quinto racimo (Cuadro 5), estos resultados son ligeramente mayor a los obtenidos por ^{Rodríguez et al. (2013)} quienes reportan un contenido de SST de 4 a 4.2, muy por debajo de los resultados de ^{San Martín et al. (2012)} quienes obtuvieron arriba de 7 en tezontle mezclado con arena y fibra de coco en proporción 3:1.

Medias con misma literal dentro de columnas son estadísticamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). T= tezontle; T:V= tezontle-vermicompost;TT= tezontle testigo.

Cuadro 5 Sólidos solubles (grados brix) en tomate bola variedad Zyanya  

^{Moreno et al. (2005)} evaluaron el vermicompost puro y a diferentes proporciones con arena en tomate “Hora-Dade”, y obtuvieron valores de 5.1 hasta 6° de SST. Los valores más elevados se obtuvieron cuando el vermicompost se usó entre el 25 y 50% como componente del sustrato. ^{Preciado et al. (2011)} en tomate saladete “El Cid ” en tierra de río como sustrato y solución nutritiva Steiner, te de composta, te de vermicompost y lixiviado de vermicompost, obtuvieron 4.1, 4.5, 4.4 y 4.6 °Brix, respectivamente. Estos valores son similares a los obtenidos en la presente investigación. De acuerdo a este autor, el contenido de SST para el consumo en fresco de un tomate de calidad debe ser mayor a 4 y son considerados como aptos para su consumo en fresco y de calidad. Sin embargo, no todos son aptos para la industria de procesos según Diez (2001), quien menciona que el contenido de SST debe estar entre 4.5 y 5.5 °Brix.

Acidez titulable. La acidez titulable ácido cítrico varió de 0.36 a 0.535%. Al igual que en la firmeza existe una tendencia de incremento del porcentaje de acidez del primer al quinto racimo (Cuadro 6). Según ^{San Martín et al (2012)} y ^{Cantwell et al. (2007)} la acidez se asocia al incremento de la salinidad. En esta investigación la salinidad se controló con la lámina de lavado, este incremento de acidez se atribuye a la menor disponibilidad de nutrientes por la diferencia de altura de un racimo respecto a otro, ya que a mayor altura, mayor acumulación de solutos para generar menor potencial osmótico para absorber agua y nutrientes.

Medias con misma literal dentro de columnas son estadísticamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). T= tezontle; T:V= tezontle-vermicompost;TT= tezontle testigo.

Cuadro 6 Porcentaje de acidez expresado en ácido nítrico de tomate bola variedad Zyanya. 

No existieron diferencias significativas entre los tratamientos al final del cultivo aunque sí en cada racimo. Los frutos provenientes de plantas que crecieron en tezontle alcanzaron mayor porcentaje de acidez, por arriba de 0.5% expresado en concentración de ácido nítrico. ^{San Martín et al. (2012)} obtuvo 0.1% mayor que los resultados obtenidos.

^{Vázquez et al. (2015)} en tomate saladette publicaron un contenido de ácido cítrico de 0.24 a 0.32%, que resultó inferior los obtenidos en esta investigación, donde los valores fluctuan de 0.33 a 0.535% de ácido cítrico.

^{Moneruzzaman et al. (2009)} en tomate Roma VF evaluaron el efecto de diferentes condiciones de almacenamiento en tomates en distintos estados de madurez, en un tratamiento comparable con los de la presente investigación obtuvo 0.438% de ácido cítrico lo que concuerda con los parámetros aquí reportados: no obstante, no sobrepasó los valores obtenidos.

Conclusiones

El volumen y frecuencia de riego para tomate bola variedad Zyanya de acuerdo a la capacidad de retención de agua del tezontle con 20% de volumen de drenado fue de 6 284.75 m³ ha^-1 distribuido de acuerdo a la necesidad hídrica de la planta de dos a 15 riegos. El vermicompost fue el responsable del mayor rendimiento. En mezcla con el tezontle obtuvo un volumen de drenado de 16%, lo cual, fue suficiente para el crecimiento y desarrollo de la planta de tomate bola variedad Zyanya. El volumen y frecuencia de riego y el sustrato no influyeron en la calidad del fruto, sin embargo, el riego aplicado en función de la capacidad de retención de agua del tezontle y la concentración al 80% de solución nutritiva Steiner cubrió la demanda nutrimental de la planta con altos rendimientos y frutos calidad. La aplicación del volumen y riegos frecuentes en función del sustrato utilizado y los requerimientos del cultivo permiten la optimización de recursos.