Introducción

La fresa (Fragaria x ananassa Duch.) tiene gran demanda en México y alrededor del mundo, sobre todo en países desarrollados; tan sólo en México se producen 9 223 815 t (^{Romero-Romano et al., 2012}; ^{FAOSTAT, 2020}). Los principales estados productores a nivel nacional son: Michoacán, Baja California, Baja California Sur, Estado de México y Morelos (SIAP, 2020a). Por la importancia del consumo de la fresa en fresco, es de suma relevancia la calidad física y sobre todo bioquímica, por su gran cantidad de azúcares y minerales, además de tener compuestos nutracéuticos tales como fenoles y flavonoides, los cuales tienen propiedades antioxidantes con capacidad de capturar radicales libres (^{Vásquez et al., 2007}; ^{Luna-Zapién et al., 2016}). ^{Llacuna y Mach (2012}) refieren que los productos vegetales con alto contenido nutracéutico son importantes para la salud humana al promover el equilibrio fisiológico, así como la reducción del riesgo de desarrollo de enfermedades crónico-degenerativas, diabetes y cáncer.

Para obtener los parámetros de calidad en fresa es de gran importancia controlar el régimen nutrimental durante el ciclo de cultivo (^{Jara y Suni, 1999}; ^{Avitia-García et al., 2014}); es decir, el suministro de macro y micronutrimentos a la fase fenológica. En esta investigación se consideraron los criterios de ^{Stenier (1984)} sobre las relaciones mutuas entre aniones (NO₃ ^-:H₂PO₄ ^-:SO₄ ^2-) y de cationes (K⁺:Ca²⁺:Mg²⁺), además de mantener constante la concentración total de aniones (20 meq L^-1) y la de cationes (20 meq L^-1).

El N es uno de los nutrimentos más limitantes en la producción de fresa, de tal modo que los agricultores aplican dosis elevadas de fertilización nitrogenada con el propósito de obtener rendimientos sobresalientes (^{Cárdenas-Navarro et al., 2004}), por lo cual se incrementan los costos de producción y la contaminación de los mantos freáticos por la lixiviación de nitratos (^{Vázquez-Gálvez et al., 2008}). El N tiene una función esencial en el crecimiento vegetativo, productividad y calidad de la frutilla; sus funciones son de tipo estructural y osmótico. Este nutrimento se absorbe principalmente en forma de NO₃ ^-. Si se presentan deficiencias se disminuye el vigor de las plantas y la productividad, pero mejora la calidad organoléptica de la fruta; por otro lado, si existe un exceso de N se induce deficiencia de Zn (^{Kirschbaum y Borquez, 2006}; ^{Eyal, 2008}; ^{Chávez-Sánchez et al., 2014}).

El P es un nutrimento esencial para las plantas, aunque es un elemento poco móvil en el suelo, beneficia a la planta estimulando el desarrollo radical y la floración, al ser constitutivo primario de los sistemas responsables de la captación, almacenamiento y transferencia de energía. Forma parte de las estructuras de macromoléculas esenciales, tales como ácidos nucleicos y fosfolípidos, por lo que participa en todos los procesos fisiológicos.

Las plantas lo absorben como ion ortofosfato primario (H₂PO₄ ^-) o como ortofosfato secundario (HPO₄ ^2-) (^{Fernández, 2007}). El P interviene en procesos bioquímicos tales como: biogénesis de los glucósidos, biosíntesis de los lípidos, clorofilas y compuestos carotenoides, en la glucólisis y el metabolismo de los ácidos orgánicos; lo cual se traduce en la acidez, aroma y color de los frutos (^{Díaz et al., 2017}). La deficiencia de P disminuye el número y diámetro de las flores provocando una reducción de 50% en el rendimiento, se atrasa la maduración, decrece el tamaño y firmeza de los frutos, además baja el contenido de vitamina C; pero altos niveles de P inducen deficiencia de Zn y se inactiva al Fe (^{Kirschbaum y Borquez, 2006}; ^{Eyal, 2008}; ^{Díaz et al., 2017}).

El K es conocido como el nutrimento de calidad por su efecto en el tamaño, forma, color, sabor y la resistencia de almacenamiento que confiere a los frutos (^{Chávez-Sánchez et al., 2014}). Está involucrado en la absorción de agua por las raíces, influye en la fotosíntesis y regula la apertura de estomas; es componente estructural de la lignina y la celulosa; también afecta los contenidos de almidón y azúcares, está involucrado en la resistencia a enfermedades e insectos. Es absorbido por la planta como K⁺, es un elemento móvil en las plantas, su disponibilidad es crítica en hojas y frutos en crecimiento. La deficiencia induce disminución del vigor, rendimiento y de la calidad de fruta por afectar la pigmentación (^{Kirschbaum y Borquez, 2006}). El K incide directamente en la calidad del fruto porque altos niveles incrementan la pudrición apical y reducen la firmeza de las paredes celulares (^{Hernández et al., 2009}).

México cuenta con 14 771 ha cultivadas de berries (fresa, frambuesa, zarzamora y arándano) en macrotunel. De la superficie anterior, 11 091 ha es de fresa, de las cuales 89.78% está mecanizada y 65.63% cuenta con tecnología de sanidad vegetal (SIAP, 2020b). Este sistema tecnificado permite obtener 50% más de rendimiento en comparación con el cultivo tradicional (a cielo abierto y con labores agrícolas manuales), además de prolongar el periodo de cosecha (^{SAGARPA, 2016}).

La producción de fresa en sistemas tecnificados también permite controlar el régimen nutrimental; es decir, la cantidad de nutrimentos para cada fase fenológica de la fresa y con ello optimizar el desarrollo, rendimiento y calidad de los frutos (^{Manqueros-Avilés, 2015}). El objetivo de la investigación fue determinar el régimen nutrimental para favorecer el crecimiento, rendimiento y calidad física y bioquímica de fresa producida en sistema sin suelo bajo cubierta plástica.

Materiales y métodos

Resultados y discusión

El análisis de varianza (p≤ 0.05) realizado a las variables de crecimiento, producción y calidad de frutos indicó que al menos un régimen nutrimental ejerció diferencias estadísticamente significativas al resto de los regímenes en el contenido relativo de clorofila, área foliar, biomasa seca de hojas, diámetro de flor, longitud y diámetro del fruto, peso promedio del fruto, rendimiento por planta y concentración de sólidos solubles totales en fruto.

Las variables que no mostraron diferencias estadísticas significativas (p≤ 0.05) fueron el número de hojas, volumen de raíz, biomasa seca de raíz y número de flores por planta (datos no publicados), lo cual indica que dichas características están más influenciadas por el componente genético que el nutrimental, puesto que todos los tratamientos estuvieron en el mismo ambiente físico-químico (temperatura, intensidad luminosa, humedad relativa, disponibilidad de solución nutritiva en el sustrato, entre otros).

En cuanto al contenido relativo de clorofila expresado en unidades SPAD, el régimen nutrimental (meq L^-1) 14:1.25:9 de NO₃ ^-:H₂PO₄ ^-:K⁺ en las fases vegetativa, reproductiva y de fructificación, respectivamente, fue de 47.71, 8.03% superior que en las plantas con el régimen 10:0.75:7, las cuales presentaron el menor valor de 44.16, en los demás tratamientos, incluyendo el testigo, presentaron valor similar (46.39% en promedio) (Cuadro 2). El contenido relativo de clorofila es un indicador entre la relación del grado de abastecimiento y disponibilidad de nutrimentos, ^{Juárez-Rosete et al. (2007}) reportan lecturas de hasta 43.23 SPAD, nutriendo a la planta con la solución nutritiva Steiner, también mencionan que conforme transcurrió el ciclo de cultivo, las lecturas SPAD disminuyeron en las distintas fases fenológicas de la fresa cv. Chandler.

Respecto al área foliar, con 12:0.75:7 fue 1819.92 cm², 165% más con respecto a las plantas que recibieron 10:1.25:5 y 12:1.25:5 (686.75 cm², en promedio) (Cuadro 2). Este resultado difiere con lo obtenido por ^{Caso et al. (2010}) quienes reportan área foliar de 920.52 cm² en fresa cultivada en sustrato de piedra pómez (100%) y con la solución nutritiva La Molina. Por su parte, ^{Casierra-Posada y Poveda (2005}) obtuvieron área foliar de 600 cm² al cultivar la fresa var. Camarosa con fertilizante compuesto de alta solubilidad. De la diversidad de valores en el área foliar de fresa reportada puede inferirse el efecto tanto de la nutrición como de la variedad, aspectos a considerar en el caso de establecer un cultivo a nivel comercial.

En relación con la acumulación de biomasa, como un parámetro para cuantificar el crecimiento (^{Urrestarazu et al., 1999}; ^{Villegas-Torres et al., 2005}), se presentó diferencia significativa en hojas. El régimen nutrimental que propició (26.75 g) esta variable fue 14:1:7, lo cual representó un incremento de 148% en comparación con las plantas (10.75 g) nutridas con el régimen 12:1.25:5 (Cuadro 2). ^{Caso et al. (2010}) reportaron biomasa seca de hojas de 3.8 g, esto en fresas cultivadas con el sustrato piedra pómez y solución hidropónica La Molina.

Con respecto al tamaño de flor, el régimen 14:0.75:7 favoreció que las plantas presentaran flores más grandes (2.37 cm de diámetro), una diferencia de 37.79% con respecto al diámetro de flor de las fresas nutridas con 10:1.25:5. La fructificación inició diez días después de la floración, mientras que la cosecha duró 185 días. El régimen 14:0.75:9 indujo a la fresa a producir el mayor número de frutos por planta (12.67), la diferencia fue de 66.05% mayor con respecto a las plantas nutridas con 10:0.75:7 (Cuadro 3).

^{Caso et al. (2010}) reportaron 68.17 frutos por planta en un periodo de 270 días en fresas cultivadas en piedra pómez utilizando la solución nutritiva hidropónica La Molina. La cantidad de frutos producidos por las plantas puede variar puesto que temperaturas de 24 a 32 °C provocan en algunas plantas aborto de frutos, por lo tanto, disminuye la cantidad de la fruta (^{Taylor, 2002}; ^{Romero-Romano et al., 2012}).

También se manifestaron diferencias estadísticas significativas en la longitud y diámetro en frutos de fresa var. San Andreas, el régimen que favoreció ambas variables (3.59 y 2.96 cm respectivamente) fue 10:1.25:7. ^{Chávez-Sánchez et al. (2014}) reportaron valores en la longitud de frutos de fresa 3.68 cm y para el diámetro 2.73 cm aplicando una concentración de NO₃ ^- de 9 miliMol (mM) en la solución nutritiva. ^{Caso et al. (2010}) obtuvieron en el diámetro y longitud valores de 2.99 cm y 4.11 cm, respectivamente, en frutos de fresa con el sustrato de cascarilla de arroz y solución hidropónica La Molina.

El régimen nutrimental 10:1.25:7 tuvo efecto significativo (p≤ 0.05) en el peso promedio por fruto (15.15 g), el cual fue 147% mayor que los frutos (6.13 g) de plantas nutridas con 10:1.25:5. En este caso, la variación de la respuesta se debió a la concentración de SO₄ ^2- en la fase de fructificación. ^{Casierra-Posada y Poveda (2005}) obtuvieron pesos por fruto de hasta 10.70 g, sin embargo, también mencionan que la radiación y fotoperiodo afectan el peso de los frutos de fresa.

En cuanto al rendimiento de frutos por planta, el valor sobresaliente (289.28 g) se registró con el régimen (meq L^-1) 10:1:7, el cual fue 322.24% superior al registrado en plantas nutridas con 14:1:9 (Cuadro 3). ^{Moor et al. (2004}) reportaron rendimiento de frutos de 252 g por planta, fertilizando con los productos Kemfos^® y Kemira Ferticare^® en las diferentes fases fenológicas de la fresa var. Bounty, en tanto que ^{Romero-Romano et al. (2012}) obtuvieron 189.42 g utilizando nutrición orgánico-mineral (Fertilizante químico + ácidos fúlvicos + regulador de crecimiento + vermicomposta), mientras que Furlani y ^{Fernández (2007}) indicaron rendimientos de 50 a 300 g.

En relación con el régimen nutrimental, se esperaría que con la mayor concentración de NO₃ ^- (14 meq L^-1) en la fase vegetativa y de K⁺ (9 meq L^-1) en la de fructificación, el rendimiento de fruto por planta fuera superior que con los valores más bajos de ambos nutrimentos: 10 y 7, respectivamente; sin embargo, los datos mostraron lo contrario. De lo anterior, se deduce que las relaciones entre la concentración de NO₃ ^- en la fase vegetativa y la de K⁺ en la de fructificación es más importante que el valor absoluto de cada uno de los nutrimentos involucrados.

Las características físicas del fruto son importantes, pero también lo es el grado de dulzura, entre otros atributos bioquímicos (^{Juárez-Rosete et al., 2007}). En el Cuadro 3 se observa que el régimen que favoreció la CSST fue (en meq L^-1) 14:1.25:5, con un valor de 11.75 °Brix, en relación con el obtenido en frutos de plantas nutridas con 14:1.00:5, fue 710% superior (Cuadro 3). ^{Roudeillac y Trajkovski (2004}) señalan que la fresa debe estar entre 7 y 12 °Brix, para ubicarse entre las recomendaciones de calidad postcosecha. ^{Giraldo (2006}) reportó 9.3 °Brix en frutos de fresa, mientras que Martínez- Bolaños et al. (2008) alcanzaron valores de hasta 8.48 °Brix con el cultivar de fresa mexicano CP-Roxana. ^{Núñez-Castellano et al. (2012}) evaluaron frutos de fresa en donde el resultado fue de 9.50 °Brix con el tratamiento sin inmersión en calcio, con cobertura plástica.

Es importante hacer notar que con la disminución del H₂PO₄ ^- en la fase de floración, con la misma concentración de NO₃ ^- y K⁺ en las fases vegetativa y de fructificación, respectivamente, la CSST disminuyó significativamente, lo cual puede indicar que, en el metabolismo de los azúcares, ácidos orgánicos, entre otros, la participación del H₂PO₄ ^- es importante al igual que su concentración relativa con los otros dos iones (NO₃ ^- y K⁺).

Conclusiones

Las plantas de fresa producidas en hidroponía con régimen nutrimental manifestaron respuesta significativamente diferente en el contenido relativo de clorofila, área foliar, biomasa seca de hojas, diámetro de flor, longitud y diámetro ecuatorial del fruto, peso promedio del fruto, rendimiento por planta y concentración de sólidos solubles totales en fruto, en función de las concentraciones relativas entre NO₃ ^-:H₂PO₄ ^-:K⁺, en las fases vegetativa, reproductiva y fructificación, respectivamente.

El régimen nutrimental de 10 meq L^-1 de NO₃ ^- en la fase vegetativa, 1 meq L^-1 de H₂PO₄ ^- en la reproductiva y 7 meq L^-1 de K⁺ en fructificación, es el recomendable para producir fresa en sistema sin suelo porque incrementó de forma significativa el diámetro del fruto y el rendimiento por planta.