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Introducción
Por la diversidad de condiciones agroclimáticas (Latournerie et al., 2002) y su culinaria (López, 2003) en México existe una gran variedad de chiles; entre los cuales se destaca el chile habanero (Capsicum chínense Jacq.) con 964 ha y una producción de 5300 Mg anuales concentrada principalmente en los estados del sureste del país. El estado de Yucatán es el principal productor de chile habanero con una superficie sembrada de 708 ha y un volumen de producción de 3295 Mg, seguido por los estados de Tabasco, Campeche y Quintana Roo (Aceves et al., 2008). Aunque Yucatán es el estado con mayor superficie cultivada, sus rendimientos no alcanzan a cubrir la demanda local necesaria para la producción de salsas y condimentos. El nivel bajo de tecnología de producción y el uso de cultivos criollos degradados en su pureza y calidad de semilla son las causas principales de pobres cosechas, además de la incidencia de plagas y enfermedades, e insuficiente control de la nutrición y el riego (Rincones, 2009).
La nutrición de las plantas por medio de la utilización de soluciones nutritivas es la llave del éxito en los cultivos hidropónicos. La relación NH4+/NO3- es un factor al que debería prestársele mayor atención al elaborar una solución nutritiva (Lara, 1999), ya que un inadecuado suministro en sus proporciones tiene efectos negativos en el desarrollo de las plantas. Sandoval-Villa et al. (1994) reportan que una proporción NH4+/NO3- menor o igual a 50% incrementa la producción de grano y materia seca en el cultivo de trigo y Lemaire (2005) menciona que para que una planta presente un buen funcionamiento, la proporción de nitrógeno amoniacal con respecto al nitrógeno nítrico puede llegar hasta un 20% en el medio. En el cultivo de albahaca se reportó un incremento del 15% en el rendimiento aplicando una relación 20/80 (NH4+/NO3-); en el cultivo de eneldo (Anethum graveolens) con una relación 40/60, se incrementa el área foliar y la biomasa total (González et al., 2009 ). En plantas de crisantemo, se alcanzaron valores mayores de altura de planta, longitud de pedúnculo floral, diámetro del racimo y número de inflorescencias con concentraciones de 3 y 4.5 me L-1 de amonio de un total de 12 me L-1 de nitrógeno en la solución nutritiva (Bugarin et al., 1998).
El sustrato es otro de los factores determinantes en los sistemas hidropónicos. Una de las causas que impulsaron su uso fue la disminución de pérdidas de cosechas por patógenos del suelo (Ansorena, 1994). En México, la roca volcánica conocida como tezontle es ampliamente utilizada como sustrato para la producción de hortalizas y flores en cultivos sin suelo (Vargas-Tapia et al., 2008). El tezontle se caracteriza por pH cercano al neutro, su capacidad de intercambio cationico es baja, tiene buena capacidad de aeración pero baja retención de humedad con relación a otros sustratos (Bastida, 1999), además es de bajo costo y de fácil disponibilidad en comparación con otros materiales en el centro de México.
Para el caso particular del chile habanero se sabe que el nitrógeno es el elemento esencial de mayor demanda y que está presente siempre en mayores proporciones en los tejidos vegetales con respecto a los demás elementos en las diferentes etapas fenológicas (Noh-Medina et al., 2010). Sin embargo, para el chile habanero no hay información respecto al comportamiento del cultivo con diferentes relaciones NH4+/NO3- en las soluciones nutritivas, y tampoco se conoce el efecto de las diferentes granulometrías de sustrato (tezontle mezclado con fibra de coco) en el rendimiento y calidad del fruto. El objetivo del presente trabajo fue determinar en la solución nutrimental cuál es la mejor relación NH4+/NO3- y del sustrato cual granulometría de tezontle mezclada con fibra de coco es la más adecuada para alcanzar los más altos rendimientos y mejor calidad de los frutos de chile habanero bajo sistemas hidropónicos en el sureste de México.
Materiales y métodos
La investigación se realizó en un invernadero tipo túnel cubierto con mallas anti-áfidos en los costados y con plástico en la parte superior, ubicado en el campus del Colegio de Posgraduados, municipio de Texcoco, estado de México. Para la plantación se utilizó la selección de semillas de chile habanero cv. Criollo Naranja. Se evaluaron cuatro rangos de tamaños de partículas de tezontle [3-5 mm, 5-10 mm, 10-20 mm y sincribar cuyo valor de su D50=3.4mm] en una mezcla con fibra de coco (75:25%, respectivamente). Estos sustratos ya se habían utilizado durante un ciclo de producción de jitomate. En cuanto al diseño de prueba de las soluciones nutritivas se adoptó la fórmula propuesta por Steiner (1968, 1984), la cual tiene una concentración de 12 me L-1 de nitrógeno con sólo 100% a nitratos. Esta cantidad de N, se modificó con la inclusión de N amoniacal y finalmente las relaciones probadas de NH4+/NO3-; fueron: [0/100, 10/90, 20/80 y 30/70].Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial 42 para generar 16 tratamientos. Como unidad experimental se utilizó un contendor de plástico de1m de largo ×0.20m de ancho y 0.10m de altura con capacidad de 24 litros de la mezcla del sustrato donde se colocaron tres plantas, cada tratamiento tuvo tres repeticiones, obteniendo un total de 144 plantas en estudio.
Los sustratos fueron utilizados en un primer ciclo de cultivo de jitomate, antes de ser utilizados para el cultivo de chile habanero se realizo una desinfección con hipoclorito al 5% y lavado de sales con agua acidulada (pH = 5) utilizando ácido sulfúrico para acidificar el agua. La fibra de coco utilizada para la mezcla se obtuvo del desfibrado del mesocarpio de la nuez de coco, cuyas longitudes oscilan de 2 a 16 mm de longitud.
Los riegos se realizaron de manera localizada (riego por goteo) con relojes electrónicos (TEM-08E), programando de 6 a 9 eventos por día. Al inicio de la plantación se regó con una lámina total de 0.5 L planta-1 dia-1 desde el momento del trasplante hasta los 20 días después del trasplante (ddt), de 1 L planta-1 dia-1 de los 20 ddt hasta 50 ddt, con 1.5 L planta-1 dia-1 de los 50 ddt hasta 90 ddt y finalmente se aplicaron 2 L planta-1 dia-1 de los 90 ddt hasta el final del ciclo.
Características Físicas de los Sustratos
Para la caracterización física del sustrato se utilizaron los métodos reportados por Ansorena (1994), Bures (1997) y De Boodt et al. (1974) cuyos resultados aparecen en el Cuadro 1.
Altura y Diámetro del Tallo
Se realizaron mediciones semanales iniciando a los 15 días después del trasplante, utilizando una cinta métrica para la medición de la altura de la planta, que consistió en colocar la cinta en la base del sustrato hasta el ápice de la rama más larga y un vernier digital para la medición del diámetro del tallo que consistió en colocar el vernier a cinco cm de altura del tallo de la planta.
Rendimiento y Calidad del Fruto
Para obtener el rendimiento se pesó el total de frutos por tratamiento en cada corte y posteriormente se sumaron los tres cortes. En cada cosecha se contabilizó el número de frutos producidos por cada planta y al final del experimento se calculó la media. Por cada tratamiento se seleccionaron al azar 15 frutos, a los cuales se les midió la longitud desde el pedúnculo hasta la punta del fruto; con un vernier digital se les midió el diámetro en la parte media de los frutos y por último se pesaron individualmente con una balanza compacta PCE-BSH 1000 con una precisión de 0.2 g, para obtener el peso por fruto.
Resultados y discusión
Al evaluar los factores (solución nutritiva y partículas de sustrato) de los tratamientos de manera independiente se pudo observar que la altura y diámetro de la planta no se afectó por los tratamientos de la proporción de N en la solución nutritiva de amonio/nitrato; no obstante, la mayor altura se alcanzó con la relación 0/100, lo que concuerda con los resultados obtenidos por González et al. (2009) en la que reportan que la mayor altura en plantas de eneldo y cebollín se obtuvo con una relación 0/100% , al respecto Gallegos (2000) reporta que en muchas especies la absorción de N-NO3+ se asocia con una mayor cantidad de materia seca lo que repercute en un mejor crecimiento. En cambio, los rangos de tamaño de gránulo del tezontle de 3-5mm y 5-10 mm de la mezcla de sustrato impactó en mayor altura de la planta contra el tezontle sin cribar. Este concepto en la medición del diámetro de tallo fue consistente para los tratamientos del tezontle cribado a tres tamaños en contra del tezontle sin cribar (Cuadro 2).
Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Cuadro 2 Altura y diámetro del tallo (cm) del chile habanero a los 100 días después del trasplante para cada factor (tamaños de partículas de tezontle mezclado con fibra de coco con una proporción 75/25 y diferentes relaciones NH4+/NO3-) bajo condiciones de invernadero en un sistema hidropónico.
Los valores finales obtenidos para la altura y el diámetro del tallo de las plantas para la combinación de los factores (tratamientos) se reportan en el Cuadro 3; hubo diferencias significativas entre tratamientos con respecto a la variable altura. La mayor altura de planta fue de 98.1 cm la que se obtuvo con el tratamiento S4T1 y la menor fue de 81. 2 cm con el tratamiento S2T4.
Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Cuadro 3 Altura de planta y diámetro de tallo (cm) a los 100 días después del trasplante para cada tratamiento en el cultivo de chile habanero evaluados bajo invernadero con un sistema hidropónico.
La variación en la altura de las plantas se debió en mayor parte a la influencia de la composición granulométrica de los sustratos que a las diferentes relaciones amonio/nitrato aplicadas, ya que al analizar los sustratos y soluciones de manera independiente, los análisis estadísticos mostraron que hubo diferencias significativas entre los sustratos siendo el mejor tratamiento el de 3-5 mm y el peor el de sin cribar (Cuadro 2), mientras que entre las soluciones no se encontraron diferencias significativas. En cuanto al diámetro del tallo no se encontraron diferencias significativas. Estas variaciones pueden ser atribuidas al efecto del sustrato, por las mismas razones ya mencionadas para la variable altura, por lo que se puede establecer que la combinación de estos factores influyó de forma negativa en el diámetro del tallo.
Para las variables rendimiento y calidad del fruto (peso, longitud y diámetro) los efectos obtenidos de las solución nutritiva de manera independiente al sustrato se reportan en el Cuadro 4 en la que se observa que el mejor tratamiento fue la relación amonio/nitrato de 20/80%. Al respecto Lemaire (2005) indica que para que una planta desarrolle de forma adecuada, la proporción de nitrógeno amoniacal con respecto al N nítrico puede llegar hasta un 20% en el medio y Sandoval-Villa et al. (1994), reportaron que una proporción NH4+/NO3- menor a igual al 50% incrementa la producción de grano y materia seca en el cultivo de trigo; las proporciones de amonio en este estudio alcanzaron hasta un 30%. Luego coincide con Lemaire (2005) la proporción de un 20% y confirma la conveniencia con Sandoval-Villa et al. (1994), de incluir amonio en la solución nutrimental. Aquí aprendemos que el cultivo de trigo como gramínea acepta y conviene mayores proporciones de amonio. El tratamiento con una relación amonio/nitrato 0/100 fue en el que se obtuvieron los valores más bajos.
Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Cuadro 4 Rendimiento y calidad del fruto de chile habanero a los 100 dias después del trasplante cultivado con diferentes relaciones nitrato/amonio.
Para el caso del factor sustrato (Cuadro 5) las dos mejores mezclas fueron las que contenían partículas de tezontle con 5-l0 mm de diámetro y 10-20, cuyas características físicas estuvieron más próximas a las reportadas por Ansorena (1994), Burés (1997), Bordado (2005) y Handreck y Black (1984) para sustratos usados en la agricultura (densidad aparente de 0.7- 0.1, 60-80% de porosidad total, 10-20% de porosidad de aire y 40-60 % retención de humedad; Cuadro 1). Con los resultados obtenidos podemos reafirmar la importancia de las propiedades físicas en el desarrollo de las plantas tal como lo señala Pastor (1999).
Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Cuadro 5 Rendimiento y calidad del fruto de chile habanero a los 100 días después del trasplante cultivado en diferentes tamaños de partícula de tezontle.
En el análisis estadístico realizado a todos los tratamientos (combinación sustrato y solución nutritiva) para las variables rendimiento y calidad del fruto (peso, longitud y diámetro) los valores obtenidos se reportan en el Cuadro 6, en la que se encontraron diferencias significativas para la mayoría de las variables con excepción del diámetro del fruto. Las combinaciones S2T3, S4T2, S3T2, S4T3 y S3T3 fueron estadísticamente iguales con los valores más altos; lo cual permite afirmar por principio y en forma general las proporciones de amonio en la solución nutrimental del orden de 10 a 30% del total de N y tamaño de gránulo del tezontle del orden de 5 a 20 mm se asocian a mayores rendimientos de fruto.
Cuadro 6 Valores promedio de tres cosechas para rendimiento y características de calidad en frutos del el cultivo de chile habanero bajo condiciones de invernadero en un sistema hidropónico.
No obstante y tal como se pudo apreciar anteriormente en los Cuadros 4 y 5 al evaluar los factores (solución nutritiva y tamaños de partículas de sustrato) por separados, la relación 20/80 para solución nutritiva y tamaños de partículas de 10-20 mm de diámetro para el sustrato fueron los mejores para cada factor evaluado, por lo que se podría esperar que la combinación de estos factores y que corresponde al tratamiento S3T3 mostrara el valor más alto para las variables evaluadas, hecho que no ocurrió cuando a estos factores se evaluaron de forma conjunta (Cuadro 6). Por principio se puede establecer que la combinación de estos dos factores puede influir de manera negativa o positiva en el rendimiento, número de fruto, peso del fruto, longitud del fruto y diámetro del fruto.
Las diferencias observadas en los tratamientos (Cuadro 6) se debieron principalmente al efecto de los sustratos (Figura 1) y en menor medida del las soluciones nutritivas, tal como se demuestra en los Cuadros 3 y 4, en la que se aprecia que solo hubo diferencia significativa para la variable rendimiento en el factor relación amonio/ nitrato, por el contrario de los rangos de tamaño de partícula se observa una marcada diferencia significativa entre tratamientos para todas las variables en estudio. En la Figura 1 se puede apreciar que las mejores combinaciones observadas específicamente para la variable rendimiento son las que tienen rangos de tamaño de partícula de 5 a 10 mm de diámetro y 10 a 20 mm de diámetro y las peores fueron las que se combinaron con tezontle sin cribar. En esta misma figura (Figura 1) se presenta el rendimiento acumulado para tres cosechas de todos los tratamientos, donde el valor más alto se tuvo para el tratamiento S2T3 (302.1 g planta-1) y el más bajo en el tratamiento S1T4 (76.5 g planta-1) existiendo diferencias significativas entre ambos tratamientos.
Conclusiones
- La relación amonio /nitrato 20/80 fue la que dio los mejores resultados en rendimiento y calidad de los frutos de forma independiente al sustrato, pero no así para las variables altura y diámetro del tallo de planta en la que los valores más altos se encontró con la relación 0/100.
- El sustrato con el rango de tamaño de partícula entre 10 a 20 mm se relacionó positivamente con un mayor rendimiento y calidad del fruto, tanto al ser evaluado en forma independiente como en interacciones con los diferentes tratamientos de las relaciones amonio/nitrato de las soluciones nutrimentales.
- La relación amonio/nitrato con una proporción de10/90, en combinación con la mezcla de sustrato con granulometría de 10-20 mm presentó los resultados más altos para todas las variables evaluadas y los más bajos correspondieron a la relación amonio/nitrato de 0/100 en combinación con la mezcla de sustrato con tezontle sin cribar.
