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Introducción
El chile habanero tiene gran importancia económica por ser uno de los vegetales que en la actualidad es demandado en el mercado nacional e internacional no sólo como alimento, sino también por ser una fuente excelente de colorantes naturales y compuestos fitoquímicos benéficos para la salud tales como los capsaicinoides (Navarro et al., 2006; Ruiz et al., 2009; Chan et al., 2011). Esta propiedad del fruto ha sido clave para su producción, ya que los capsaicinoides pueden ser ampliamente utilizados en la medicina, cosméticos, pinturas, gas lacrimógeno, entre otros (Pérez-Gutiérrez et al., 2008).
Se cultiva generalmente por el sistema tradicional en campo a cielo abierto; sin embargo, con este sistema el cultivo es afectado de forma negativa por diversos factores ambientales, capaces de reducir la calidad del producto, el rendimiento y la rentabilidad del cultivo (Lugo-Jiménez et al., 2010). Además, las características propias del chile habanero como el sabor, aroma, pungencia, color y vida de anaquel, dependen de las condiciones del clima, suelo y ubicación de la región (Borges-Gómez et al., 2014).
Algunas recomendaciones generadas sobre los requerimientos nutrimentales de Capsicum chinense, sobre todo cuando el cultivo se establece a cielo abierto, señalan el uso de dosis de fertilización para obtener los mejores rendimientos (Noh-Medina et al., 2010). Sin embargo, los resultados de la fertilización en campo no son del todo satisfactorios ya que esto depende del tipo de suelo y sus características (Borges-Gómez et al., 2014).
Tucuch-Haas et al. (2012), señalan que con la relación 0% NH4 +:100% NO3 - considerando la solución nutritiva universal (Steiner, 1984), se obtienen plantas de mayor altura y de mayor diámetro de tallo hasta durante del ciclo de cultivo, mientras que con 20% NH4 +:80% NO3 - se incrementa el rendimiento y calidad de frutos; sin embargo, el suministro de N en forma de NH4 + en proporciones crecientes afecta de forma negativa el contenido de capsaicina en los frutos, la cual tiende a disminuir en cosechas subsecuentes. Por su parte, Armenta-Bojórquez et al. (2001) indican que en el cultivo de tomate, para evitar excesos de algunos nutrimentos en las plantas que afecten su desarrollo, la concentración estos en la solución nutritiva deben ser de acuerdo con la etapa fenológica del cultivo, logrando además disminuir los costos de fertilización.
A pesar de la importancia del chile habanero, pocas investigaciones se han realizado en condiciones de cultivo que puedan afectar su productividad y la calidad del fruto. Tal es el caso de la nutrición mineral, que para Capsicum annum se conoce ampliamente, pero no así para Capsicum chinense (Medina-Lara et al., 2008). Con base en lo anterior, es importante evaluar el suministro de nutrimentos en el cultivo de chile habanero de acuerdo con la etapa fenológica.
El objetivo de la investigación fue determinar el régimen nutrimental que permita optimizar el desarrollo de la planta, el rendimiento y la calidad del fruto de chile habanero cultivado bajo cubierta plástica en un sistema hidropónico.
Materiales y métodos
Ubicación de los experimentos
El experimento se llevó a cabo en un invernadero del campo experimental de la Facultad de Ciencias Agropecuarias (18° 58’ 51” latitud norte, 99° 13’ 57” longitud oeste, 1 868 msnm) en la Universidad Autónoma del estado de Morelos, Cuernavaca, Morelos, México, durante los meses de abril-septiembre de 2015.
Material vegetal
Para la producción de plántulas se sembraron semillas de chile habanero ‘Jaguar’ en charolas de polietileno. Esta variedad presenta plantas con altura de 80-90 cm en campo abierto y hasta 1.8 m en sistemas de agricultura protegida con tutoreo. De 70 a 85 días a floración y de 115 a 120 días a la primera cosecha. Tiene de una a tres flores por nudo, las cuales pueden dar la misma cantidad de frutos. Presenta frutos uniformes de color verde esmeralda en madurez fisiológica que pasan a anaranjado intenso en la madurez total, alcanzando un valor de matiz (Hue) de 54. Los frutos tienen una longitud de 3.8 a 5.5 cm, diámetro de 2.5 a 3 cm y de 6.5 a 10 g de peso, con rendimientos que oscilan de 18.3 hasta 36 t ha-1 (Ramírez et al., 2012).
Manejo del experimento
Se elaboraron 10 regímenes nutrimentales para el chile habanero (Cuadro 1). Éstos consistieron en modificar las concentraciones de nitrato (NO3 -) en la etapa vegetativa, la cual comprendió desde el trasplante hasta que 50% de las plantas presentaron la primera flor. Posteriormente se modificaron las relaciones nitrato:fosfato: sulfato (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) en la etapa de floración, que abarcó desde que 50% de las plantas presentó la primera flor hasta que 50% de las plantas tuvieron el primer fruto con una longitud de 10 ±1mm.
Cuadro 1 Regímenes nutrimentales evaluados en plantas de chile habanero.
Diseño experimental completamente al azar con 10 repeticiones. * = tratamiento testigo.
Finalmente, en la etapa de fructificación se modificó la relación nitrato:potasio (NO3 -:K+), ésta comprendió desde que los primeros frutos tuvieron 10 ±1mm de longitud hasta el término de la cosecha. Estas modificaciones se hicieron manteniendo las relaciones mutuas entre aniones y entre cationes como lo señala Steiner (1984) con la relación 12:1:7:7:9:4 of NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-:K+:Ca2+:Mg2+ respectivamente. Además, cada régimen se formuló con los micronutrientes Fe (Fe-EDTA), B (H3BO3), Mn (MnCl2), Zn (ZnSO4), Cu (CuSO4) and Mo (H2MoO4) en concentraciones de 5, 2.88, 1.81, 0.22, 0.18, 0.02 mg L-1 respectivamente.
Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con 10 repeticiones por tratamiento y se aplicó la solución Steiner al 100% en todo el ciclo de cultivo como tratamiento testigo. La unidad experimental fue una bolsa de polietileno color negro de 25.5 cm de diámetro por 30 cm de altura con capacidad para 15.14 L, llena de tezontle rojo en granulometría ≤1 cm de diámetro, considerado un sustrato inerte desde el punto de vista químico (Ojodeagua et al., 2008).
En cada bolsa se colocó una plántula de chile habanero, tomando como parámetro para el trasplante cuando éstas tuvieron el cepellón bien desarrollado y con diez hojas verdaderas, la décima con 5 ±1 mm de longitud. Los riegos se realizaron mediante un sistema de riego por goteo (con gotero autocompensable marca Netafim y caudal de 8 L por hora), programando con un temporizador ocho riegos diarios, con una duración de 1 min cada riego los primeros días después del trasplante y aumentando el tiempo de riego conforme la planta requirió durante su crecimiento (llegando hasta 4 mi por cada riego en la etapa de fructificación).
Para prevenir el ataque de plagas y enfermedades se utilizaron productos químicos. Se aplicó Confidor® (ia. Imidacloprid) a una dosis de 2 mL L-1 para prevenir la aparición de posibles plagas como mosca blanca o trips (Bemisia sp., Trialeurodes sp., Frankliniella spp., Liryomisa sp.) y Promyl® (ia. Benomilo) 2 g L-1, para prevenir de enfermedades como cenicilla (Oidium spp.), antracnosis (Colletotrichum phomoides), mancha de la hoja (Septoria lycopersici) o pudriciones (Botrytis cinerea).
Variables de respuesta
Se midió la altura de la planta con una cinta métrica, desde la base del tallo hasta el ápice del tallo más largo; el diámetro del tallo se midió con un vernier de caratula tipo reloj y se obtuvo de la base del tallo principal, a 2 cm por encima del sustrato, el contenido de clorofila se midió con un SPAD-502 (Konica Minolta) considerando la quinta hoja después del ápice de cada tallo; el área foliar se determinó con un integrador de área foliar (LI-COR, LI3100C). La resistencia mecánica del tallo se obtuvo con un texturómetro Shimadzu Ez Test, tomando como punto para la medición el primer entrenudo de cada tallo secundario, y una penetración de 3 mm con un puntal cónico, el peso de materia fresca y seca de hoja, tallo y raíz se obtuvo con una báscula digital ADAM Core CQT5000.
Para obtener el peso de materia seca de los diferentes órganos de la planta (tallo, hoja y raíz) se metieron en bolsas de papel estraza y se secaron en una estufa de circulación forzada de aire a una temperatura de 65 °C hasta que el peso de la materia seca se mantuvo estable. Para contabilizar el número de flores por planta, se tomó como parámetro para todas las plantas, las primeras cuatro bifurcaciones de cada tallo secundario y de ahí mismo se obtuvo el porcentaje de aborto floral.
El volumen de raíz fresco se midió con una probeta graduada de 2 L y aforando a 1 L, para lo cual se introdujo la raíz al agua y la diferencia de volúmenes fue la correspondiente al órgano involucrado. Las primeras tres variables se analizaron durante el desarrollo del cultivo, las variables sobre la calidad del fruto se analizaron después de cada corte de fruto y las variables destructivas se analizaron a los 170 días después del trasplante (DDT).
Los frutos se empezaron a cosechar a los 133 DDT cuando presentaron el color anaranjado intenso, realizando un corte por semana hasta un lapso de seis semanas. Una vez cosechados, los frutos de cada planta se contaron y se pesaron en una báscula digital ADAM Core CQT5000. El peso total se dividió entre el número de frutos de cada planta y se obtuvo el peso promedio por fruto. La longitud del fruto se midió desde el pedúnculo hasta el ápice del fruto con un vernier de caratula tipo reloj al igual que el diámetro en la parte media del fruto. El color del fruto se obtuvo con un espectrofotómetro portátil X-Rite SP-60. Mientras que el rendimiento por planta se obtuvo con la suma de lo cosechado durante el lapso de seis semanas.
Resultados y discusión
En la mayoría de las variables evaluadas, los resultados indicaron que por lo menos un tratamiento fue estadísticamente distinto al resto de los tratamientos cuando las plantas se nutrieron con base a su etapa fenológica, comparadas con las que se regaron con la misma solución nutritiva (solución Steiner) durante todo el ciclo de cultivo.
Se trató de dar mayor entendimiento a la simbología de los tratamientos
Por efecto del régimen nutrimental 14 (NO3 -), 12:1:7 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3 -:K+) me L-1 en las etapas vegetativa, reproductiva y de fructificación respectivamente, la altura de las plantas fue de 122.8 cm a los 169 DDT (Cuadro 2). También por efecto del mismo régimen, hubo diferencias significativas en el diámetro del tallo principal, así como en el área foliar, donde también el régimen de 14 (NO3 -), 14:1.25:4.75 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3 -:K+) me L-1, provocó un aumento del área foliar comparado con el resto de los tratamientos, logrando además el mayor número de flores por planta (57 flores/planta) hasta la cuarta bifurcación de cada tallo secundario.
Cuadro 2 Características morfológicas, resistencia del tallo al daño mecánico, concentración de clorofila y aborto de flor en respuesta a los diferentes regímenes nutrimentales del chile habanero
AP= altura de planta; DTP= diámetro de tallo principal; AF= área foliar; RMT= resistencia mecánica del tallo; CRC= contenido relativo de clorofila; NFP= número de flores por planta; ADF= aborto de flor; * = solución Steiner como tratamiento testigo; CV= coeficiente de variación. Medias con la misma literal son iguales estadísticamente de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
Sin embargo, con estos regímenes se obtuvieron porcentajes más altos en aborto de flor, llegando hasta 54.5% (Cuadro 2). Ramírez-Luna et al. (2005) señalan que en chile habanero existe 40% de aborto de flor, el cual puede disminuir con la aplicación de reguladores de crecimiento como las giberelinas, que bajo condiciones ambientales específicas de luz y temperatura inducen la formación de flores.
Por su parte Medina-Lara et al. (2008), reportan hasta 85% de aborto de flor en chile habanero, atribuyendo ésta pérdida a deficiencias de nitrógeno. Sin embargo, Cruz et al. (2012) señalan que las temperaturas altas provocan trastornos fisiológicos en plantas de chile habanero (Capsicum chinense Jacq.) ocasionando un elevado aborto de flores. De igual forma, Jaimez et al. (2010) reportan el mismo efecto en pimentón (Capsicum annuum) pero argumentan que el fenómeno se debe a una afectación del proceso de germinación del polen y del tubo polínico, además de que este proceso también puede ser diferente entre cultivares.
En el volumen de la raíz también se encontraron diferencias estadísticas entre los diferentes tratamientos (Cuadro 3), sobresaliendo el régimen 14 (NO3 -), 14:1.25:4.75 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3 -:K+) me L-1, con un volumen 20 % mayor que el volumen de raíz producido por la solución Steiner. Además, el peso total de materia seca resultó mayor cuando las plantas se nutrieron con éste mismo régimen. Del peso total de materia seca por planta, 29% correspondió a las hojas, 53% al tallo y 18% a la raíz (Cuadro 3).
Cuadro 3 Volumen de raíz y peso de materia seca de los órganos de la planta por efecto de distintos regímenes nutrimentales.
AP= altura de planta; DTP= diámetro de tallo principal; AF= área foliar; RMT= resistencia mecánica del tallo; CRC= contenido relativo de clorofila; NFP= número de flores por planta; ADF= aborto de flor; * = solución Steiner como tratamiento testigo; CV= coeficiente de variación. Medias con la misma literal son iguales estadísticamente de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
De acuerdo con Peil y Gálvez (2005), las condiciones de cultivo con substratos artificiales en invernadero, con aporte de agua y nutrientes óptimos, se logra un crecimiento máximo de las plantas con un sistema radical reducido.
En el caso del pepino, esta fracción varía entre 8% y 15%, en la etapa de crecimiento vegetativa y entre 3% y 7% durante la etapa reproductiva. En el caso del tomate, la fracción de materia seca destinada a las raíces varía entre 17% y 20% en etapa vegetativa y entre 1% y 10% en el estadio reproductivo. Por su parte Peña y Zenner (2015), señalan que altos porcentajes de materia seca de la parte aérea de las plantas de Capsicum annuum indican mayor número de hojas, fuente y producción de fotoasimilados para el llenado de los órganos exigentes.
Hubo un incremento en la cantidad de frutos por planta (Figura 1) así como en el rendimiento (Figura 2) por efecto del régimen nutrimental donde el nitrógeno en las tres etapas fenológicas y el fósforo en la etapa de floración fueron superiores a la solución Steiner. Con el régimen 14 (NO3 -), 14:1.25:4.75 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3 -:K+) me L-1 en las etapas vegetativa, floración y fructificación respectivamente, se obtuvo 15.5% más frutos que con solución Steiner en todo el ciclo de cultivo. Mientras que el mayor rendimiento fue de 1 054 g planta-1, 66.4% superior al rendimiento obtenido con solución Steiner.
NO3 , 10 me L-1 en R1, R2 y R3, 12 me L-1 en R4, R5, R6 y R10, 14 me L-1 en R7, R8 y R9; más NO3 - :H2PO4 - :SO4 2-, 14:1.25:4.75 me L-1 en R1, R3, R4, R6, R7 y R9, 12:1:7 me L-1 en R2, R5, R8 y R10; más NO3 - :K+ , 14:5 me L-1 en R1, R2, R4, R5, R7 y R8, 12:7 me L-1 en R3, R6, R9 y R10. Medias con la misma literal son estadísticamente iguales de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
NO3 , 10 me L-1 en R1, R2 y R3, 12 me L-1 en R4, R5, R6 y R10, 14 me L-1 en R7, R8 y R9; más NO3 - :H2PO4 - :SO4 2-, 14:1.25:4.75 me L-1 en R1, R3, R4, R6, R7 y R9, 12:1:7 me L-1 en R2, R5, R8 y R10; más NO3 - :K+ , 14:5 me L-1 en R1, R2, R4, R5, R7 y R8, 12:7 me L-1 en R3, R6, R9 y R10. Medias con la misma literal son estadísticamente iguales de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
Por su parte, Khan et al. (2010), probaron una nutrición con tres concentraciones de fósforo, cuatro de nitrógeno y la interacción de estos dos elementos sobre la cantidad de frutos por planta en Capsicum annuum y encontraron que por efecto del mayor nivel de fosforo, al igual que con el mayor nivel de nitrógeno, se incrementó el número de frutos por planta. De igual forma Nieves-González et al. (2015) señalan que cuando la concentración de fosfato (1 me L-1) en la solución Steiner se modifica a 1.5 me L-1 se obtiene mayor producción de fruto de chile habanero var. “Big Brother”.
Algo similar en cuanto al mayor aporte de nitrógeno y fósforo, lo reportan Borges-Gómez et al. (2010), quienes probaron tres fórmulas nutritivas en suelo de N-P2O5-K2O (240-240-240, 120-120-120 y 000-000-000) junto con tres niveles de humedad edáfica (100, 75 y 50% de humedad aprovechable) y obtuvieron en 10 cortes de fruto (semanales), un rendimiento promedio de 1 391 g planta-1 con la dosis más elevada de fertilizante y el mayor nivel de humedad. Por su parte Tucuch-Haas et al. (2012), reportan que suministrando la solución Steiner con una relación NH4 +:NO3 - de 1:9 respectivamente, en tres cortes de fruto se obtiene un rendimiento de chile habanero cv. “Criollo Naranja” de 302 g planta-1. Mientras que Nieves-González et al. (2015) señalan que con solución Steiner, modificando la concentración de H2PO4 - a 1.5 me L-1 se logra un rendimiento de chile habanero var. “Big Brother” de 851.71 g planta-1.
En el presente trabajo, la mejor respuesta en el tamaño y peso del fruto se obtuvo con el régimen 14 (NO3 -), 12:1:7 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3-:K+) me L-1 (Cuadro 4), logrando en promedio, frutos de 3.48 cm de longitud, 2.29 cm de diámetro y un peso de 3.45 g fruto-1. Por su parte Tucuch-Haas et al. (2012), indican que el tamaño del chile habanero cv. “Criollo Naranja” desarrollado bajo invernadero tiene en promedio 3.58 cm de longitud, 2.47 cm de diámetro y n peso de 5.51 g fruto-1, producido en condiciones similares al presente estudio. Mientras que Tapia-Vargas et al. (2016) mencionan que el chile habanero negro producido bajo invernadero en un sistema hidropónico y con aplicación de un complejo hormonal (Formax-F®) el tamaño del fruto es de 2.92 cm longitud y 2.44 de diámetro.Sin embargo, de acuerdo con Ramírez et al. (2012), la longitud del fruto de chile habanero, variedad ‘Jaguar’ es de 3.8 a 5.5 cm, el diámetro de 2.5 a 3 cm y de 6.5 a 10 g fruto-1; no obstante, no se señala si ese tamaño de fruto se obtiene bajo condiciones de invernadero.
Cuadro 4 Calidad del fruto de chile habanero en tamaño, peso y color, por efecto del régimen nutrimental.
L= luminosidad; C= cromaticidad; h= matiz; CV= coeficiente de variación. Medias con la misma literal son iguales estadísticamente de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
Por su parte Ramírez-Luna et al. (2005), mencionan que las plantas de chile habanero desarrolladas en invernadero tienen mayor número de flores y frutos, pero con fruto pequeño, en contraste con la producción en campo se obtienen frutos grandes; atribuyendo el menor tamaño de fruto, a la baja intensidad de luz en el invernadero, condición que favorece plantas más grandes, tallos delgados, pero de frutos pequeños. Sin embargo, en el cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.), Aldana et al. (2007) afirman que el tamaño del fruto depende de la cantidad de granos de polen depositados en el estigma; es decir, a menor cantidad de polen se producen frutos pequeños, deformes o con pocas semillas. Esto tiene relación ya que el cultivo de chile habanero bajo cubierta plástica, a diferencia de las condiciones a cielo abierto, no recibe la misma polinización por viento o por insectos.
Conclusiones
El suministro de nutrimentos de acuerdo con la etapa fenológica del cultivo si repercute en el desarrollo de las plantas, rendimiento y calidad de frutos de chile habanero “Jaguar” cultivado en un sistema hidropónico bajo cubierta plástica, en comparación con las plantas que son nutridas con solución Steiner durante todo el ciclo de cultivo.
Por efecto del régimen nutrimental de 14 (NO3 -), 14:1.25:4.75 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3 -:K+) me L-1 en las etapas vegetativa, de floración y fructificación respectivamente, se incrementa el número de flores y frutos por planta, así como la cantidad de materia seca por planta y el rendimiento de chile habanero “Jaguar”.
Los frutos de chile habanero “Jaguar” son de mayor tamaño por efecto del régimen 14 (NO3 -), 12:1:7 (NO3 -:H2PO4 -:SO4 2-) y 14:5 (NO3 -:K+) me L-1 en las etapas vegetativa, de floración y fructificación respectivamente, comparados con los frutos obtenidos con solución Steiner.
