Artículos

 

Floración y fructificación de chile mirasol (Capsicum annuum L.) con labranza reducida, labranza convencional o incorporación de avena al suelo*

 

Flowering and fruiting of Mirasol pepper (Capsicum annuum L.) with minimum tillage, conventional tillage or addition of oats to the soil

 

Mario Domingo Amador Ramírez^1§, Rodolfo Velásquez Valle¹, Blanca I. Sánchez Toledano¹ y Efraín Acosta Díaz²

 

¹ Campo Experimental Zacatecas-INIFAP. Carretera Zacatecas-Fresnillo, km 24.5. Calera de Víctor Rosales, Zacatecas. C. P. 98500. C. P. 18. (fitovalle58@yahoo.com.mx; bsanchez@zacatecas.inifap.gob.mx). ^§Autor para correspondencia: castor_aztlan@hotmail.com.

² Campo Experimental General Terán-INIFAP. Carretera Montemorelos-China, km 31. General Terán, Nuevo León. C. P. 67400. (acostaefrain@yahoo.com.mx).

 

* Recibido: noviembre de 2013
Aceptado: mayo de 2014

 

Resumen

La falta de conocimiento de las respuestas del crecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivos a las operaciones de labranza reducida o enmiendas al suelo es posible que sea el principal obstáculo para su aceptación en la producción de chile mirasol. Por este motivo, se realizó un experimento de campo de 2008 a 2010 en terrenos del Campo Experimental Zacatecas, con el objetivo de medir el efecto de la labranza reducida y la incorporación de avena al suelo en la floración, fructificación y rendimiento de chile mirasol. La respuesta de las prácticas agronómicas en estudio fue comparada contra el efecto del sistema de labranza convencional. Los valores medios de las prácticas agronómicas fueron comparados a través de un análisis de medidas repetidas, mediante la cual se probó el efecto de los sistemas de manejo dentro y entre años en las curvas de crecimiento del número de yemas, flores y frutos por planta. Las fases fenológicas de inicio de floración, 50% floración, 50% frutos verde-rojo y 50% frutos rojos fueron definidas y explicadas a través de la acumulación de las unidades calor, mientras que el peso seco de fruto a través del ciclo fue diferente entre años. No hubo una respuesta definida en la floración, fructificación y fenología del chile mirasol al uso de determinado tipo de labranza o incorporación de avena al suelo. El peso seco de fruto estuvo inversamente relacionado con el número de frutos por planta, es decir, el mayor peso seco observado en 2009 y 2010 coincidió con un menor número de frutos cuantificados, sucediendo lo opuesto en 2008.

Palabras clave: atributos reproductivos, área bajo la curva, análisis de medidas repetidas, fenología del cultivo modelos mixtos.

 

Abstract

The lack of knowledge of the responses of growth, development and yield of crops in minimum tillage operations or soil amendments may be the main obstacle to its acceptance in the production of Mirasol pepper. Therefore, a field experiment was conducted from 2008 to 2010 on the Experimental field Zacatecas, in order to measure the effect of minimum tillage and the addition of oats to the soil during flowering, fruiting and yield of Mirasol pepper. The response of agronomic practices under study was compared with the effect of conventional tillage system. Mean values of agronomic practices were compared through an analysis of repeated measure, in which the effect of management systems was tested within and between years in growth curves of the number of buds, flowers and fruits per plant. The phenological stages of beginning of flowering, 50% flowering, 50% green and red fruits and 50% red fruits were defined and explained by the accumulation of heat units, while the dry weight of fruit through the cycle was different between years. There was not a defined response in flowering, fruiting, and phenology of Mirasol peppers to the use of certain type of tillage or addition of oats to the soil. The dry weight of fruit was inversely related to the number of fruits per plant, i.e., the highest dry weight observed in 2009 and 2010 coincided with the lowest number of fruits quantified, happening the opposite in 2008.

Keywords: reproductive attributes, area under the curve, analysis of repeated measures, crop phenology, mixed models.

 

Introducción

La producción de chile mirasol realizada de manera convencional e intensiva por alrededor de 90% de los productores del altiplano de Zacatecas (Galindo et al., 2002; SAGARPA, 2004), brinda la oportunidad de realizar nuevas prácticas que reduzcan los costos de producción y mejore la productividad del cultivo y suelo. El riego por goteo solo (Bravo et al., 2006) o asociado con acolchado plástico (Burciaga et al., 2004), así como la reducción en la cantidad de agua de riego (Serna-Pérez et al., 2008; Serna Pérez y Zegbe, 2012) son prácticas agrícolas innovadoras de reciente aplicación en el cultivo de chile, en donde el uso de la labranza reducida y enmiendas al suelo en chile para secar se encuentra aún en una etapa temprana de investigación y sobre todo de adopción de la tecnología.

El crecimiento y rendimiento de los cultivos acostumbra verse comprometido como una respuesta a las condiciones del suelo impuestas por el manejo convencional, entre las que se destacan la pérdida de la estabilidad estructural (Leiva et al., 2002) y la mayor resistencia a la penetración (Mora et al., 2001). Para contrarrestar esta condición negativa del suelo, se requiere del uso de métodos alternativos de tipo sostenible, como las enmiendas y la labranza reducida o de conservación. El uso de enmiendas como el abono verde contribuye al mejoramiento del suelo en su estructura, aunque requiere de fertilizantes químicos para reponer aquellos nutrientes que tomó el cultivo previo (García-Carreón y Martínez-Menes, 2010), tal y como lo sugirió Astier et al. (2006).

Para la incorporación de avena, la cual debe ser complementada con una fuente de nitrógeno orgánico e inorgánico. Por otro lado, son innegables los beneficios que produce el uso de la labranza reducida, como el ahorro de energía y la protección del suelo contra la erosión. Sin embargo, derivado de la variable respuesta de los cultivos a los diversos modelos de labranza reducida se deduce que no existe un modelo de labranza sostenible universalmente aplicable (Lal, 1991).

En relación con el crecimiento de las plantas, la floración y fructificación en los diversos cultivos son fases interrelacionadas cuyo comportamiento alcanza a tener un impacto en el rendimiento de frutos. En general, las plantas forman un número excesivamente más alto de flores que el número final de frutos cosechados, aunque no obstante este tipo de expresión, el número de frutos establecidos o cuajados constituye el parámetro que determina el rendimiento (Guardiola, 1997). Las fluctuaciones en el rendimiento de chile y número de frutos establecidos han sido positivamente correlacionadas, aunque el grado de la fluctuación en el rendimiento no suele ser de la misma magnitud que el de la fluctuación del número de frutos (Wubs et al., 2009). En la elección de los sistemas de producción, no sólo la sostenibilidad deberá de tomarse en cuenta sino también la respuesta del cultivo al manejo agrícola, ya que parámetros del crecimiento como el número de frutos por planta y por parcela, el patrón flores/frutos y el rendimiento de chile son positivamente afectados por la preparación del suelo a diferencia de los resultados obtenidos cuando se usa la no labranza (Samuel y Ajav, 2010; Belel et al., 2011).

La falta de conocimiento de las respuestas del crecimiento y desarrollo del cultivo a las operaciones de labranza reducida o enmiendas al suelo es posible que sea el principal obstáculo para su aceptación en la producción de chile mirasol. El análisis de la floración y fructificación del chile podría dar una idea de las diferencias entre sistemas de producción que afectan el rendimiento. Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación fue medir el efecto de la labranza reducida y la incorporación de avena al suelo en la floración, fructificación y el peso seco de fruto de chile mirasol.

 

Materiales y métodos

Sitio experimental y Descripción de tratamientos

Experimentos de campo se llevaron a cabo de 2008 a 2010 en terrenos del Campo Experimental Zacatecas localizado en Calera de V. R., Zacatecas (22° 54' latitud norte, 102° 39' longitud oeste, 2 197 msnm). Se trasplantaron a mano plántulas de 52 días de edad con seis hojas verdaderas de chile mirasol el 18, 8 y 10 de abril en 2008, 2009 y 2010, respectivamente.

Los tratamientos fueron establecidos con base en tres sistemas de manejo denominados labranza reducida (LR), incorporación de avena al suelo (IAV) y labranza convencional (LC). El sistema LR estuvo constituido solamente por labranza secundaria (cultivador giratorio y escardas). El sistema IAV incluyó labranza primaria (barbecho, dos pasos de rastreo, nivelación y surcado), incorporación de avena y labranza secundaria (cultivador giratorio y escardas). Este sistema consistió en la siembra de avena en una dosis de 100 kg ha^-1, la que una vez alcanzada la materia seca requerida entonces fue cortada e incorporada al suelo en una tasa de 510 g de peso seco por metro cuadrado. Estos dos sistemas de manejo del chile mirasol fueron comparados contra el sistema LC, el cual estuvo constituido por la labranza primaria (barbecho, dos pasos de rastreo, nivelación y surcado), labranza secundaria (3-4 picas o azadoneos manuales, 3-4 escardas y 3-5 deshierbes manuales). La aplicación del riego fue por gravedad mediante el uso de tubería de compuerta.

En todos los tratamientos, los fertilizantes se aplicaron en banda e incorporados mecánicamente al suelo en una dosis de 220 kg ha^-1 de nitrógeno, 100 kg ha^-1 de fosfato, and 150 kg ha^-1 de potasio. Las cantidades totales de fosfato y potasio más un tercio del nitrógeno se aplicó a los 15 días después del trasplante (DDT), mientras que la restante cantidad de nitrógeno fue dividido en dos y cada fracción se aplicó a los 30 y 70 DDT.

 

Tamaño de la parcela y medición de variables

Plántulas de chile mirasol se trasplantaron en surcos de 0.76 m de ancho. La evaluación de tratamientos se llevó a cabo en parcelas de tipo semicomercial, en donde el tamaño de la parcela con LC fue de 44 surcos de 70 m de largo para una superficie de 2 340.8 m², mientras que la parcela con IAV estuvo constituida por 22 surcos del mismo largo para una superficie de 1 170.4 m². La parcela con el sistema LR fue de 48 surcos de 50 m de largo para una superficie de 1 824 m².

Las variables medidas quincenalmente a través del ciclo de cultivo en la planta de chile fueron número de yemas, número de flores, número de frutos y peso seco por fruto. Las yemas, flores y frutos fueron cuantificados desde una muestra de cuatro plantas y reportado sobre una base de número planta^-1. El peso seco por fruto expresado en gramos fue estimado a partir de la división de la materia seca total de frutos planta^-1 entre el número de frutos planta^-1. La materia seca total de frutos por planta se obtuvo al poner a secar en estufa a 70 °C por 24 h. A partir de los datos del número de flores y frutos, se estimaron las fases fenológicas de inicio de floración, 50% floración, 50% frutos verde-rojo y 50% frutos rojos. Registros diarios de las variables climáticas como precipitación, temperatura, humedad relativa y radiación fueron obtenidos de una estación climatológica automatizada localizada a 100 m del área de estudio.

 

Análisis estadístico

Los tratamientos tecnológicos fueron comparados a través de un análisis de medidas repetidas por modelos mixtos recurriendo al uso de la estructura de covarianza autoregresiva AR(1) por ser la que proporcionó el mejor ajuste, en comparación a los ajustes proporcionados por las estructuras de simetría compuesta y la no estructurada, a partir de lo cual se evaluó la respuesta del número de yemas, flores y frutos por planta, así como el peso seco por fruto de chile mirasol (Littell et al., 1996; SAS, 1999). Con el propósito de determinar alguna relación entre variables, los datos de las variables de clima, atributos reproductivos y rendimiento fueron procesados mediante el análisis de correlación simple de Pearson (SAS, 1999).

Las fases fenológicas de inicio de floración, 50% floración, 50% frutos verde-rojo y 50% frutos rojos se relacionaron a las unidades calor al usar una temperatura base de 10°C. El tiempo termal (útil para normalizar resultados de diferentes experimentos) se calculó al sustraer la temperatura base a la temperatura media diaria. Si la temperatura mínima fue menor que 10 °C, entonces la temperatura mínima considerada para un día especifico fue 10 °C (McMaster and Wilhelm, 1997). Las unidades calor diarias se acumularon desde el trasplante y son reportadas como UC. La determinación de las fases fenológicas fue mediante ajuste del modelo de Gompertz o modelos polinomiales, en los cuales se estuvo moviendo la cantidad de unidades calor hasta alcanzar la etapa correspondiente.

Se calculó el indicador de área promedio del área bajo la curva (Torres et al., 2003; Pedroza, 1999) ajustada al período de muestreo con el propósito de estimar diferencias entre tecnologías de manejo, dentro y entre años, basándose para ello en la magnitud de los números de yemas, flores y frutos.

La ecuación utilizada fue:

ABC= S((Y_i+1 + Y_i)/2*(T_f - T_i))*(T_i+1 - T_i)

Donde: ABC= área bajo la curva, Y_i+1= cantidad de la variable dependiente en el muestreo T_i+1, Y_i=cantidad de la variable dependiente en el muestreo T_i, T_f= fecha final del muestreo, y T_i= fecha inicial del muestreo.

 

Resultados y discusión

La respuesta del número promedio de yemas, flores y frutos por planta entre los sistemas de manejo, entre años o su interacción no fue estadísticamente diferente, aunque las curvas de crecimiento de estas variables fueron diferentes entre años y entre sistemas de manejo a través del tiempo (Cuadro 1; Figura 1). De acuerdo con los indicadores de área promedio, las curvas de crecimiento del número de yemas resultó menor en 2009 que en los otros años de estudio. Mientras que en 2008 y 2010 las plantas de chile manejadas con el sistema IAV mostraron una curva de crecimiento del número de yemas por planta mayor que la de los sistemas LC y LR, en 2009 la respuesta de las plantas fue completamente opuesta al mostrar una curva de crecimiento del número de yemas menor que los otros sistemas de manejo. Aunque con diferente magnitud, ésta misma tendencia entre años fue observada en las plantas de chile con LC y LR. Las plantas de chile manejadas con LC produjeron una curva de crecimiento del número de yemas menor que con LR a través de años.

Las curvas de crecimiento del número de flores producidas por las plantas fueron diferentes entre sistemas de manejo y entre años (Cuadro 1; Figura 1). En general, las curvas de crecimiento del número de flores por planta cuantificadas en 2008 fueron mayores que en los otros años de estudio, sobresaliendo el manejo con IAV por la magnitud mostrada de hasta 18.1 flores día^-1. La magnitud del número de flores día^-1 mostrada por los tres sistemas de manejo en 2009 y 2010 fue similar, aunque menor que en 2008. De acuerdo con el indicador de área promedio, el número de flores mostradas por las plantas manejadas con LR disminuyó paulatinamente de 2008 a 2010, mientras que con LC y IAV tendieron a reducirse en 2009, con una leve recuperación en 2010.

La respuesta basada en las curvas de crecimiento del número de frutos fue diferente entre sistemas de manejo dentro y entre años a través del ciclo (Cuadro 1). Las plantas manejadas con IAV y LC en 2008 mostraron una mayor magnitud en el número de frutos de chile en comparación a las plantas con LR (Figura 2). Alrededor de los 110 y 137 DDT, las plantas manejadas con estos sistemas presentaron el más alto número de frutos por planta. Los tres sistemas de manejo en 2009 y 2010 fueron similares dentro de estos años. La magnitud del número de frutos día^-1 determinada en las plantas con LR fue relativamente constante, ya que de 16 frutos que mostró la planta se redujo a solo 14 frutos día^-1. La respuesta en la magnitud del número de frutos planta^-1 día^-1 de los sistemas de manejo LC y IAV a través de los años estuvo estrechamente relacionada al número de yemas y flores por planta, al descender de 19 y 20 frutos planta^-1 día^-1 a 13 y 12 frutos planta^-1 día^-1 para luego ascender a 16 frutos.

El rendimiento basado en el peso seco por fruto así como su dinámica de crecimiento a través del tiempo fue diferente entre años, mientras que la respuesta a los sistemas de manejo y su interacción con años no fue significativamente diferente (Cuadro 1, Figura 3). Los frutos de plantas manejadas con todos los sistemas en 2008 presentaron un menor peso seco que en los otros años. Mientras que el peso seco máximo en 2008 fue alrededor de 6 g fruto^-1, en 2009 y 2010 ese peso seco representó el valor mínimo. En 2008, los frutos de plantas manejadas con LC tendieron a presentar un mayor peso seco que los otros sistemas de manejo desde los 84 DDT y hasta el final de la medición, mientras que el peso del fruto de plantas manejadas con LR y IAV se comportó bastante similar a lo largo del ciclo de crecimiento del fruto.

En 2009, el peso seco de fruto de plantas con LR fue similar al peso seco con LC desde el inicio de la fructificación, mientras que el peso con IAV fue diferente a LC desde los 75 DDT, aunque estas respuestas de LR y IAV se invirtieron a los 130 y 150 DDT, respectivamente. En 2010, el peso seco de fruto fue similar entre los sistemas de manejo desde el inicio de la fructificación hasta los 132 DDT, aunque a partir de los 146 DDT el peso seco de fruto de plantas con IAV y LC redujeron su crecimiento, mientras que los frutos de plantas con LR continuaron su crecimiento en peso hasta alcanzar los 7.2 g en promedio.

La fenología del chile no presentó una respuesta definida a los tipos de manejo dentro de años, aunque a través de los sistemas de manejo, se pudo observar un retraso a partir de 50% de la floración en adelante en 2009 y 2010, en comparación a 2008 (Cuadro 2). En comparación con el manejo de LC, las etapas fenológicas de inicio de la floración y 50% de frutos rojos fueron tempranamente alcanzadas con LR en 2008 y 2010, mientras que con IAV estas etapas se alcanzaron más tardíamente. En todos los años, la etapa de 50% de la floración se registró más temprano con LC, mientras que con LR las plantas de chile alcanzaron tardíamente esta etapa en 2009 y 2010. En 2008, las plantas de chile manejadas con IAV registraron tardíamente todas las etapas fenológicas en estudio, lo cual no sucedió en los otros años. Las plantas de chile manejadas con IAV registraron más tarde la etapa de 50% frutos verde-rojo en 2008 y 2009, que en 2010 año en que fue alcanzada temprano. El manejo con LR no influyó en las plantas de chile al presentar un patrón indefinido en la respuesta relativa a la etapa de 50% fruto verde-rojo.

El peso seco de fruto a través de los sistemas de manejo entre años tendió a mostrar una relación inversa con el número de frutos planta^-1, lo que significa que el mayor número de frutos observado en 2008 representó un menor peso seco de fruto, mientras que lo opuesto fue verdad en 2009 y 2010. Ésta misma respuesta fue observada por Olutolaj y Makine (1994) en chiles de las especies C. annuum y C. frutescens, lo que indica que no es una respuesta específica de la especie. Al igual que lo observado en este estudio, en algunos tipos de chile se ha observado un incremento gradual en el número de flores, número de frutos y peso de fruto, después del cual hay un decremento de los órganos reproductivos, aunque en nuestro caso el decremento ocurrió de manera alternada de acuerdo con el atributo reproductivo y no de forma similar como lo reportado por Olutolaj y Makine (1994).

El decremento inicial del número de flores coincide con el incremento gradual del número de frutos como resultado del desvío de fotoasimilados hacia la formación de frutos (Azofeifa y Moreira, 2004), pero continuando con una producción baja de yemas y flores debido a la acumulación también menor de azucares, sugiriéndose la existencia de una competencia por asimilados entre todos los órganos vegetativos y reproductivos como las hojas (Aloni et al., 1996) y las semillas, cuyo crecimiento también demanda una alta cantidad de carbohidratos (Marcelis y Baan Hofman-Eijer, 1997).

En base al valor máximo en el número de flores y valor final del número de frutos establecidos o cuajados de chile mirasol observados en este estudio, se coincidió con lo manifestado por Marcelis et al. (2004) y Guardiola (1997) en el sentido de que el número de flores suele ser mayor que el número de frutos, aunque la diferencia entre estos dos atributos en chile mirasol no fue tan excesiva. Un hecho importante en este estudio es el porcentaje de frutos cuajados, es decir el número de frutos a la madurez respecto al máximo número de flores, el cual fluctuó a través de años y de sistemas de manejo entre 38 y 100%, mientras que Dahal et al. (2006) reportaron un porcentaje de hasta 19% de frutos cuajados de chile.

Restrepo-Díaz et al. (2010) manifiestan que la producción de hortalizas es afectada por factores del clima, suelo, sistema de producción, así como por la interacción de estos factores. Por consiguiente, la reducción en cantidad del número de flores y frutos, así como el retraso en las etapas fenológicas de floración y fructificación, cuantificado a través de los sistemas de manejo en 2009 y 2010 en comparación a lo observado en 2008 puede ser atribuido exclusivamente al ambiente climático prevaleciente durante la realización del estudio, más que al ambiente suelo (condición hídrica) y sistema de producción, quienes no presentaron limitaciones.

Bajo esta premisa, los elementos climáticos que correlacionaron significativamente con el comportamiento de los órganos reproductivos en 2008 fueron la temperatura media y la humedad relativa media, mientras que en 2009 y 2010 la temperatura mínima presentó una significativa correlación con el rendimiento y los atributos reproductivos, así como la humedad relativa máxima.

La temperatura mínima promedio a través del ciclo fue de 11.2 ±3.0 °C en 2008, 11.6 ±2.4 °C en 2009 y 10.6 ±3.6°C en 2010, aunque al parecer la implicación de estos valores térmicos está en el tiempo de exposición de las plantas de chile a temperaturas ≤ 11 °C durante el ciclo, el cual fue de 73 días con una oscilación promedio de 15.0 °C en 2009 y 82 días con una oscilación de 15.7 °C en 2010, mientras que en 2008 fue de 66 días con una oscilación de 13.5 °C. Esta temperatura mínima, el tiempo de exposición y el diferencial día/noche registrados en nuestro estudio toman relevancia porque los valores registrados están por debajo de los valores reportados como óptimos para el desarrollo del chile de 18-20 °C de temperatura nocturna con un diferencial día/noche de 5-8 °C (Nuez Viñals, 1996), así como a las temperaturas mínimas inhibitorias del crecimiento y desarrollo reportadas por Vidal (2004).

Por otro lado, el porcentaje de humedad en el aire tendió a ser menor en 2009 y 2010 en respuesta a los 205 mm y 242 mm de lluvia recibidos durante el ciclo de cultivo en 2009 y 2010 respectivamente, en comparación con los 372 mm recibidos en el mismo período en 2008. Como parte de esta investigación, Amador et al. (2013) reportan que la humedad relativa máxima (HRmax) fue el elemento del clima que pudo haber afectado el crecimiento en términos de altura de la planta, diámetro de tallo y peso seco de la planta, así como el rendimiento de fruto de chile mirasol, ya que en 2009 la HRmax fluctuó en promedio 74±20% durante 143 días después del trasplante, mientras que fluctuaciones de 70±18.1 y 66±17.2% HRmax estuvieron presentes solamente por 75 y 78 días después del trasplante en 2008 y 2010, respectivamente.

 

Conclusiones

Los resultados descritos en este estudio indican que el crecimiento manifestado a través del ciclo de los órganos reproductivos de yemas, flores y frutos, así como el rendimiento basado en el peso seco de fruto de chile mirasol en el altiplano de Zacatecas fue influenciado por las condiciones climáticas prevalecientes en los años de estudio. No hubo una respuesta definida en la floración, fructificación, fenología y rendimiento del chile mirasol al uso de determinado tipo de labranza o incorporación de avena al suelo. Las flores y frutos en términos de cantidad fueron afectados básicamente por la interacción temperatura mínima-oscilación térmica-lluvia-humedad relativa máxima. Basado en el promedio de los tres sistemas de manejo, el peso seco de fruto estuvo inversamente relacionado con el número de frutos por planta, es decir, el mayor peso seco observado en 2009 y 2010 coincidió con un menor número de frutos cuantificados, sucediendo lo opuesto en 2008.

 

Literatura citada

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