Sitio experimental

La investigación se realizó en un invernadero con ventilación cenital y lateral con polietileno blanco 25 % sombra y malla antiáfida en la parte lateral, de la Unidad Académica de Agricultura de la Universidad Autónoma de Nayarit en Xalisco, Nayarit, México (21º 25’ 40” N, 104º 53’ 30” O). La temperatura, humedad relativa y radiación fotosintéticamente activa promedio fueron de 26 °C, 86 % y 641 μmol m^-2 s^-1, respectivamente.

Tratamientos, diseño y unidad experimental

Los factores estudiados fueron los biofertilizantes P. lilacinum (Pli) y B. brongniartii (Bbr), y los sustratos pumita (PU), pumita + compost de bagazo de caña (PU + CO) y pumita + cascarilla de arroz (PU + CA), ambas mezclas en proporción 1:1 v/v; también, se evaluó la pumita sin biofertilizante (testigo), lo que originó siete tratamientos. El diseño experimental fue completamente al azar con arreglo factorial 2 × 3 con 12 repeticiones. La unidad experimental consistió de una planta de chile habanero con cuatro tallos.

Los microorganismos P. lilacinum y B. brongniartii se obtuvieron de la colección de hongos entomopatógenos de la Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias de la Universidad de Colima, México. El aislamiento e identificación molecular se realizó de acuerdo con ^{Chan-Cupul et al. (2018)}, y la producción de esporas de ambas cepas se llevó a cabo en laboratorio; para ello, se utilizaron 200 g de grano de arroz entero, el cual se lavó con agua potable, después se colocó en bolsa de polietileno de 2 kg y se esterilizó en autoclave (Sterilmatic^®, New York, EUA) durante 30 min, a 121 °C y 1.054 kg cm^-2; después, cada bolsa se inoculó con 1 mL de suspensión de esporas (1 × 10⁸ esporas mL^-1), y se incubaron durante 21 días a 25 °C, 80 % de humedad y con luz artificial blanca (^{Negrete et al., 2018}); posteriormente, las bolsas se lavaron con agua purificada y Tween 80 al 0.05 %, el líquido se centrifugó a 36,000 rpm durante 10 min (centrifuga Eppendorf^®, Modelo 5810, Hamburgo, Alemania), y la pasta resultante se deshidrató en campana de flujo laminar para obtener el producto sólido de esporas, de acuerdo con ^{Negrete et al. (2018)}. Previo a la aplicación de los biofertilizantes, se realizó un conteo (concentración) y un análisis de viabilidad de las esporas de P. lilacinum y B. brongniartii, de acuerdo con la metodología de ^{Viera et al. (2018)}.

Manejo agronómico

Se sembró una semilla de chile habanero Chichen Itzá (Seminis^®, México) por cavidad en charolas de poliestireno de 200 cavidades con sustrato peat moss (Sunshine 3^®) + compost de bagazo de caña (Terrasana^®, México) en proporción 1:1 (v/v), previamente humedecido. Después de la emergencia de la plántula se aplicaron dos riegos al día, cada uno de 600 mL por charola, con la solución nutritiva de ^{Steiner (1984)} al 25 % de concentración. El trasplante se realizó cuando las plantas presentaron una altura promedio de 14 cm (50 días después de la siembra); se colocó una planta por maceta de polietileno con capacidad de 10 L, rellena con el sustrato pumita o pumita + compost, o pumita + cascarilla de arroz, de acuerdo con el tratamiento. Las macetas tuvieron un arreglo topológico de 1.20 m entre líneas y 0.40 m entre plantas, para una densidad de población de 2.08 plantas m^-2.

La pumita se obtuvo de una mina (Cladimaco^®, México), la cascarilla de arroz de una planta arrocera (Integradora de Arroceros de la Costa del Nayar, México) y el compost fue de bagazo de caña (Terrasana^®, México). Las propiedades químicas y composición nutrimental de los sustratos se muestran en el Cuadro 1, y las propiedades físicas de la pumita pura y en mezclas se presentan en el Cuadro 2, estas últimas fueron determinadas de acuerdo con la metodología de ^{Pire y Pereira (2003)}.

Solución nutritiva y aplicación de biofertilizantes

Después del trasplante se inició el riego con la solución de Steiner al 75 % de concentración. Esta consistió (meq L^-1) de 0.75 H₂PO₄ ^-, 5.25 SO₄ ^2-, 9 NO₃ ^-, 6.75 Ca²⁺, 5.25 K⁺ y 3 Mg²⁺, con conductividad eléctrica de 1.73 dS m^-1 y pH de 6.2, y los fertilizantes que se utilizaron fueron KH ₂PO₄, MgSO₄7H₂O, K₂SO₄, Ca(NO₃) ₂4H₂O, KNO₃ y H₂SO₄; los micronutrientes (mg L^-1) se suministraron en 0.24 Zn-EDTA, 1.48 Mn-EDTA, 0.12 Cu-EDTA, 0.16 B, 3 Fe-EDTA y 0.08 Mo. En la formulación de la solución nutritiva se tomó en cuenta el aporte nutrimental del agua. El sistema de riego fue por goteo con un emisor de 3 L h^-1 por maceta; se aplicó en etapa vegetativa y en etapa de fructificación en promedio por planta, respectivamente, 0.7 y 1.7 L en el sustrato pumita, 0.5 y 1.5 L en el sustrato pumita + compost, y 0.6 y 1.6 L en el sustrato pumita + cascarilla de arroz.

Los biofertilizantes se suministraron una vez por semana, a partir del trasplante hasta los 140 ddt; se preparó una dosis de 2 g de producto sólido de esporas de B. brongniartii o P. lilacinum L^-1 de agua (1 × 106 esporas mL^-1), y se suministraron 200 mL de suspensión de esporas al pie de la planta, de acuerdo con ^{Moreno-Salazar et al. (2019)} y ^{Toscano-Verduzco et al. (2019)}.

Variables evaluadas

Las variables que se evaluaron a los 140 ddt fueron: diámetro de tallo (DT), se determinó a 5 cm arriba del sustrato con un vernier digital Truper Caldi-6MP^® (Jilotepec, Estado de México, México); altura de planta (AP), se midió con una cinta métrica desde el inicio de la base del tallo hasta el ápice; área foliar (AF), se midió con un integrador de área foliar (LI-COR, Li-3100^®, Lincoln, Nebraska, EUA); volumen de raíz (VLR), se realizó por desplazamiento de agua en una probeta graduada; biomasa seca de la parte aérea (BSA), se cortó la planta desde la base del tallo y se secó a 65 °C por 72 h en una estufa (Felisa FE-294^®, Zapopan, Jalisco, México); posteriormente, se pesó en una balanza (A&D GX-2000^®, Ann Arbor, Michigan, EUA); biomasa seca de raíz (BSR), de la raíz se eliminaron fragmentos de sustrato, después se secaron a 65 °C por 72 h en una estufa (Felisa FE-294^®, Jalisco, México); posteriormente, se obtuvo el peso en una balanza A&D GX-2000^®; producción de fruto por planta, los frutos se cosecharon cuando presentaron coloración rayada o naranja, y estos se pesaron con una balanza A&D GX-2000^®, desde los 64 hasta los 160 ddt (18 cortes en total); concentración nutrimental, se determinó en hojas sanas y maduras de la parte media de la planta en etapa de producción, las cuales se lavaron con agua destilada, se secaron y se molieron; posteriormente, la muestra molida se sometió a digestión húmeda para después proceder al análisis nutrimental; el N total se midió por el método de Kjeldahl; el P por el método vanadato-molibdato, las lecturas se realizaron con un espectrofotómetro (Labomed Spectro 23-RS^®, Los Angeles, California, EUA); el K se leyó en un flamómetro (Cole-Parmer, 360 Flame Photometer^®, Vernon Hills, Illinois, EUA), de acuerdo con ^{Alcántar y Sandoval (1999)}; lecturas SPAD, se determinaron a los 70 y 140 ddt en hojas maduras con un equipo Minolta (SPAD 502 Plus^®, Tokio, Japón).

El tamaño de fruto se determinó en una muestra de 200 frutos que se colectaron durante los 18 cortes de cada tratamiento; el diámetro ecuatorial, se midió en la parte media del fruto y el diámetro longitudinal se determinó desde el pedúnculo hasta el ápice con un vernier digital Truper Caldi-6MP^® (Estado de México, México); peso de fruto, cada fruto se pesó con una balanza A&D GX-2000^®.

Análisis estadístico

Los datos de las variables se sometieron a análisis de varianza, comparación de medias con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05) y análisis de correlación de Pearson mediante el paquete estadístico SAS® versión 9.0 para Windows^®.

Efecto del biofertilizante en el crecimiento, producción de fruto, concentración nutrimental foliar y lecturas SPAD

El biofertilizante causó efecto significativo en el DT, AP, AF, VLR y BSA, producción de fruto y concentración de P foliar, más no en la BSR, concentración de N y K, y lecturas SPAD. Las plantas que se inocularon con B. brongniartii obtuvieron los valores más altos en el DT con 9 %, AP con 1 %, AF con 8 %, VLR con 11 % y BSA con 6 % en relación con P. lilacinum; en cambio, con P. lilacinum la producción de fruto y concentración de P fue superior en 9 y 8 %, respectivamente (Cuadros 3 y 4). Las diferencias en el crecimiento de planta se pueden atribuir a que B. brongniartii en estudios de laboratorio produjo mayor cantidad de ácido indol-3-acético (AIA) a razón de 44.9 mg L^-1, en comparación con P. lilacinum (25.8 mg L^-1) (^{Moreno-Salazar et al., 2019}. ^{Toscano-Verduzco et al., 2019}). ^{Jiménez-Mariña et al. (2019)} señalan que el AIA promueve la longitud de brotes, elongación de tallos, y la división y diferenciación celular, por lo cual se incrementa el crecimiento y desarrollo vegetal. Estos resultados fueron similares a los que obtuvieron ^{Jaber y Enkerli (2016)} en plantas de haba (Vicia faba L.), quienes encontraron que la altura, número de hojas y biomasa fresca de raíz fue superior con la inoculación de B. brongniartii en comparación con B. bassiana. ^{Toscano-Verduzco et al. (2019)} en plantas de chile habanero Maya Kisín reportaron que el diámetro de tallo y la altura incrementaron con aplicaciones de B. brongniartii, en comparación con las plantas sin biofertilizante; sin embargo, el mayor crecimiento de planta que se obtuvo con B. brongniartii no favoreció el incremento de la producción de fruto; esto coincide con lo reportado por ^{Gamboa-Angulo et al. (2020)}, quienes demostraron que las plantas de chile xcat´ik (Capsicum annuum L.) aumentaron la altura, peso seco y volumen de raíz con la inoculación de Trichoderma harzanium, pero el rendimiento de fruto disminuyó con respecto a las plantas sin inóculo.

La producción de fruto más alta con P. lilacinum se atribuyó a la mayor concentración de P foliar, ya que este nutrimento está involucrado en procesos fisiológicos y bioquímicos, es componente de ácidos nucleicos, forma parte de las estructuras de las membranas y regula el metabolismo energético de las plantas, lo que influye en la producción de las mismas (^{Salinas et al., 2012}). ^{Hernández-Leal et al. (2016)} demostraron la concentración de P y el rendimiento de avena (Avena sativa L.) incrementaron con aplicaciones de P. lilacinum en comparación con las plantas sin biofertilizante.

Efecto del sustrato en el crecimiento, producción de fruto, concentración nutrimental foliar y lecturas SPAD

El sustrato tuvo efecto significativo en las seis variables del crecimiento, en la producción de fruto, en la concentración de N y K foliar, y en lecturas SPAD, mas no en la concentración de P. Las plantas en el sustrato pumita + compost, en comparación con la pumita, y pumita + cascarilla de arroz, incrementaron el DT en 16 y 21 %, la AP en 7 y 8 %, el AF en 10 y 12 %, el VLR en 18 %, la BSA en 19 y 14 %, la BSR en 22 y 26 %, y la producción de fruto en 13 y 8 %, respectivamente. Con el sustrato pumita + compost la concentración de N aumentó en 4 y 5 %, de K en 2 y 3 %, y de las lecturas SPAD en 3 y 11 %, con respecto a la pumita y pumita + cascarilla de arroz, respectivamente (Cuadros 3 y 4). También, se encontró correlación entre la BSA con la producción de fruto (r = 0.46*), y la concentración de N foliar con la BSA (r = 0.47*) y BSR (r = 0.48*).

El incremento del valor de las variables en el sustrato pumita + compost se adjudicó a la retención de agua que presentó este sustrato (50.08 %), el cual fue más alto en comparación con la pumita (39.29 %) o con la pumita + cascarilla de arroz (47.25 %) (Cuadro 2); además, el contenido nutrimental en el compost fue mayor en relación con la cascarilla de arroz (Cuadro 1), lo que benefició el abastecimiento de agua y nutrimentos para las plantas de chile habanero e incrementó su concentración nutrimental, crecimiento y producción de fruto, en concordancia con los resultados de ^{Galeote-Cid et al. (2022)}, puesto que en plantas de chile Huacle (Capsicum annuum L.) reportaron que la altura y producción de fruto aumentó con el sustrato compost de estiércol bovino (35 %) + arena (65 %), en comparación con el sustrato arena (100 %), ésto lo atribuyeron al aporte mayor de nutrientes por el compost. También, las lecturas SPAD fueron más altas en el sustrato pumita + compost; éstas se relacionan directamente con el contenido de N en hojas y con la producción de clorofila y fotosíntesis (^{Mendoza-Tafolla et al., 2019}), lo que incrementó el valor de las variables del crecimiento y producción de frutos. Lo anterior se constató con las correlaciones positivas entre las lecturas SPAD y la AP (r = 0.58**), el DT (r = 0.62**), la BSA (r = 0.50*), la BSR (r = 0.64**) y el VLR (r = 0.62**).

Existen otros estudios donde se evaluó el compost o vermicompost como parte de un sustrato, tal como el de ^{Sarduy et al. (2016)} en plantas de pimiento (Capsicum annuum L.), donde se reportó que el diámetro de tallo y producción de fruto incrementó en 20 y 17 %, respectivamente, al emplear el sustrato turba + fibra de coco + vermicompost de estiércol bovino (1:1:1 v/v/v), con respecto a la mezcla turba + fibra de coco (1:1 v/v). ^{Meneses-Fernández y Quesada-Roldán (2018)} encontraron que la altura, la concentración de N foliar y la producción de fruto de plantas de pepino (Cucumis sativus L.) fueron mayores en el sustrato fibra de palma + fibra de coco + compost de bagazo de caña (40:40:20 v/v/v) en relación con las plantas que se cultivaron en fibra de palma + fibra de coco (50:50 v/v), y señalaron que el sustrato con compost presentó contenido nutrimental (N, Ca, Mg y K) y retención de agua superior en comparación con la fibra de palma + fibra de coco. Tales resultados fueron similares a los que se encontraron en la presente investigación.

Efecto de la interacción biofertilizante x sustrato en el crecimiento, producción de fruto, concentración nutrimental foliar y lecturas SPAD

La interacción biofertilizante × sustrato tuvo efecto significativo en el DT, AP, AF, VLR, producción de fruto y lecturas SPAD. En las interacciones Bbr × PU, Pli × PU + CO y Bbr × PU + CO el DT incrementó en 11, 19 y 15 %, mientras que la altura aumentó en 4, 10 y 9 %, respectivamente, en comparación con el testigo. Con Pli × PU + CO, y Bbr × PU + CO se obtuvieron los mayores valores de AF en 7 y 23 %, y de VLR en 25 y 23 % con respecto al testigo. La producción de fruto fue 9 % mayor con Pli x PU + CO en comparación con el testigo; la menor producción de fruto se obtuvo con las combinaciones Bbr × PU, y Bbr × PU + CA. Para las lecturas SPAD, la interacción Pli × PU + CO coadyuvó en la obtención de los valores más altos (4 %), con respecto al testigo (Cuadros 3 y 4).

El efecto positivo de combinar P. lilacinum con el sustrato pumita + compost en el crecimiento y producción de las plantas de chile habanero se asoció con el tipo de sustrato, dado que los sustratos con compost aportan mayor cantidad de materia orgánica y nutrimentos, y retienen más agua en comparación con los sustratos sin éste, tal como lo señalaron ^{Sarduy et al. (2016)}. Estos elementos contribuyen en el incremento de la colonización y población de los microorganismos en la zona radical, lo que estimula el crecimiento y producción de los cultivos, según ^{Cortés-Patiño et al. (2015)}. ^{González et al. (2018)}, en plantas de tomate saladette (Solanum lycopersicum L.), reportaron que la producción de fruto fue mayor con la inoculación de Bacillus sp. en el sustrato compost de estiércol bovino + arena de río + perlita en proporción 50:40:10 v/v/v, con respecto a las plantas en el sustrato arena de río sin inóculo. Dada la falta de información sobre hongos entomopatógenos solubilizadores en combinación con sustratos orgánico-minerales, se tomó como referencia los resultados de la bacteria Bacillus sp. en combinación con este tipo de sustratos, los cuales fueron similares con los de la investigación.

Efecto del biofertilizante en el tamaño de fruto

El biofertilizante ejerció efecto en el diámetro ecuatorial y diámetro longitudinal de fruto, más no en el peso de fruto. Las plantas que se inocularon con B. brongniartii produjeron frutos con diámetro ecuatorial y diámetro longitudinal mayor en 3 y 2 %, respectivamente, en comparación con P. lilacinum (Cuadro 5). ^{Jaber y Enkerli (2016)} demostraron que B. brongniartii es capaz de colonizar endofíticamente las raíces y provocar alteraciones morfológicas y fisiológicas en la planta, ésto estimula la absorción, transporte y translocación nutrimental en frutos y favorece la síntesis de hormonas del crecimiento (auxinas, giberelinas y citoquininas), lo cual hace posible el aumento en el tamaño de frutos de chile habanero. ^{Ruiz-Cisneros et al. (2018)}, en plantas de tomate bola (Solanum lycopersicum L.), encontraron que el diámetro ecuatorial y diámetro polar de frutos incrementó en 6 y 4 % respectivamente, con aplicaciones de Trichoderma asperellum en relación con las plantas sin microorganismo; asimismo, ^{Murillo-Cuevas et al. (2021)} reportaron que el diámetro ecuatorial y longitud de frutos de chile habanero fue mayor con la inoculación con Trichoderma sp. que sin inóculo, lo cual atribuyeron a que este microorganismo aporta auxinas, en particular AIA. Respuestas similares se encontraron con B. brongniartii en esta investigación.

Efecto del sustrato en el tamaño de fruto

El sustrato presentó efecto significativo en el diámetro ecuatorial, diámetro longitudinal y peso de fruto. En el sustrato pumita + compost las plantas presentaron frutos con mayor diámetro ecuatorial en 7 y 5 %, diámetro longitudinal en 5 y 3 %, y peso en 11 y 12 %, en comparación con las plantas que se cultivaron en pumita y pumita + cascarilla de arroz, respectivamente (Cuadro 5). Esta respuesta se debe al aporte de nutrimentos por el compost, ácidos húmicos y hormonas, que influyó en el incremento del tamaño de fruto, de acuerdo con ^{Cruz-Crespo et al. (2015)}. Los resultados guardan similitud con los que reportaron ^{Martínez-Rodríguez et al. (2017)}, quienes demostraron que el diámetro ecuatorial de fruto de tomate bola fue 4 % mayor en la mezcla 80 % vermicompost de estiércol bovino + 20 % tezontle, en comparación con el sustrato tezontle; ^{Cruz-Crespo et al. (2015)} reportaron que en las plantas de chile serrano (Capsicum annuum L.) se incrementó el diámetro longitudinal y peso de fruto en el sustrato tezontle + vermicompost de estiércol bovino (en proporción 60:40 v/v), con respecto a las plantas que se cultivaron en tezontle.

Efecto de la interacción biofertilizante × sustrato en el tamaño de fruto

La interacción biofertilizante × sustrato causó efecto significativo en el diámetro longitudinal y peso de fruto. Con la interacción Bbr × PU + CO se incrementó el diámetro longitudinal en 7 %, con respecto al testigo. El peso de fruto fue 15 y 10 % mayor con las combinaciones Pli × PU + CO y Bbr x PU + CO respectivamente, en comparación con el testigo (Cuadro 5). Este resultado fue similar a lo que encontraron ^{Espinosa et al. (2017)}, ya que reportaron que el diámetro polar y peso de fruto de tomate saladette fue superior con la inoculación de Bacillus sp. en combinación con el sustrato compost de estiércol bovino + arena de río + perlita en proporción 50:40:10 v/v/v, en comparación con las plantas en el sustrato arena de río sin inóculo; ésto lo atribuyeron a que el microorganismo aportó gran cantidad de auxinas, citocininas y giberelinas al incrementar su proliferación y desarrollo por la presencia de materia orgánica en el medio.

Por otra parte, de acuerdo con la norma para la comercialización de chile habanero en fresco NOM-189-SCFI-2017, los valores de longitud de fruto que se obtuvieron con los seis tratamientos y el testigo en la investigación se ubicaron en la categoría máxima (grande: ≥ 40 mm; Cuadro 5), lo cual se puede reflejar en un precio mayor de los frutos en los mercados nacionales o internacionales (^{Sousa et al., 2015}). De acuerdo con los resultados aquí obtenidos, se deduce que la mejora de las utilidades de los productores puede basarse tanto en el tamaño del fruto como en el incremento de la producción de frutos por planta al utilizar la combinación Pli × PU + CO (Cuadros 3 y 5).