Sitio experimental

Los experimentos se llevaron a cabo en el Campo Experimental del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR), Unidad Oaxaca, del Instituto Politécnico Nacional, ubicado en el municipio de Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México (17° 1’ 31” LN, 96° 43’ 11” LO y 1530 msnm), durante dos ciclos agrícolas contrastantes: otoño-invierno (O-I) de 2016 y primavera-verano (P-V) de 2017. Las dimensiones de los macrotúneles fueron 15 × 3.5 × 1.95 m de largo, ancho y alto, respectivamente, con orientación este-oeste. El suelo agrícola en este sitio es de una textura arenosa con 91 % de arena, 2.7 % de limo y 6.3 % de arcilla; densidad aparente de 1.55 g cm^-3; capacidad de campo de 8.5 % y punto de marchitez de 3.5 %; infiltración básica de 6.3 cm h^-1; materia orgánica de 1.6 %; CE del extracto de saturación de 1.2 dS m^-1 y 92, 142, 4318, 350 y 253 mg kg^-1 de P, K, Ca, Mg y SO₄ extractables, respectivamente, más 4 mg kg^-1 de N-NO_3. El agua de riego tuvo un pH de 7.82 y una CE de 7.82 dS m^-1. En cuanto al contenido de macroelementos, se tuvieron valores de 4.51, 1.56, 0.05, 1.18, 1.60 meq L^-1 de Ca, Mg, K, SO₄ y NO₃, en el mismo orden; en el caso de los microelementos se encontraron valores de 0.31, 0.11, 0.034, 0.002 y 0.02 mg L^-1 de B, Fe, Mn, Cu y Zn, respectivamente. Ambos análisis se realizaron bajo la norma mexicana NOM-021_RECNAT-200 ^{(SEMARNAT, 2001)}. Los resultados de estos análisis se utilizaron para hacer el ajuste de nutrientes de la solución nutritiva, de acuerdo con ^{Segura y Cadahía (2000)} para pimiento, mediante riego por goteo.

Tratamientos, diseño y parcela experimental

Los tratamientos evaluados fueron cuatro y estuvieron representados por cada material de cubierta del macrotúnel: plástico verde, plástico transparente (ambos de 180 µm de espesor y transmisibilidad de 85-92 %), malla blanca con densidad de 10 × 20 hilos cm^-1 (50 mesh) y como testigo el cultivo en campo abierto. El diseño experimental fue completamente al azar con seis repeticiones y la unidad experimental consistió de 10 plantas, las cuales se distribuyeron completamente al azar en una cama de 80 cm de ancho × 2.0 m de largo; únicamente seis plantas se utilizaron para el registro de los datos de las variables consideradas en el estudio.

Producción de plántula y manejo agronómico

La semilla de chile de agua utilizada fue de la variedad local Abasolo y la germinación se hizo en charolas de poliestireno expandido de 200 cavidades, utilizando como sustrato una mezcla de turba Sphagnum + Agrolita (70:30 v/v). Cuarenta días después de la germinación se realizó el trasplante al suelo con acolchado plástico a una densidad de 3 plantas m^-2 (1.9 × 0.35 × 0.35 m entre camas, hileras y plantas respectivamente). La prevención y control de plagas y enfermedades se realizó con productos biológicos y el control de malezas se hizo manualmente.

Ambiente en el macrotúnel

Durante los dos ciclos de cultivo se monitoreó cada 5 min la T (°C) y HR (%) ambiental dentro de cada macrotúnel y en campo utilizando sensores Hobo^® Pro V2 data logger (Onset Computer Corporation, Pocasset, Massachusetts, EUA) instalados al centro de cada macrotúnel y en campo abierto a una altura de 0.70 m respecto al nivel de suelo. Con la temperatura y humedad relativa media diurna se calculó el diferencial de presión de vapor mediante la ecuación de ^{Rosenberg et al. (1983)}. La RFA se obtuvo también cada 5 mins con un sensor lineal cuántico MQ-300 (Apogee Instruments Inc., Logan, Utah, EUA).

Variables evaluadas

La altura de la planta (cm) y el diámetro del tallo (mm) se obtuvieron utilizando una cinta métrica flexible y un vernier digital marca Truper^®, respectivamente. La cosecha de frutos se realizó cuando estos alcanzaron la madurez fisiológica (cambio de color verde oscuro a verde claro o alimonado y brillante) y un tamaño de 7 a 12 cm de longitud, debido a que este fruto se comercializa en verde, antes de que ocurra el cambio de color verde a rojo. Se realizaron seis cortes en cada ciclo y se registró el peso de los frutos utilizando una balanza analítica digital (Modelo MS-L, Marca Metter Toledo^®, Columbus, Ohio, EUA).

Análisis estadístico

Los datos obtenidos se procesaron mediante un análisis de varianza Kruskal-Wallis de un factor en rangos (P ≤ 0.01) y la prueba de medias de Tukey (P ≤ 0.05). Se efectuó un análisis de correlación de Pearson (P ≤ 0.05) para determinar la relación entre DPV y el rendimiento en los dos ciclos de cultivo. Todos los análisis se realizaron en el programa estadístico Sigma Plot^® 12 (Systat Software, Inc., San José, California, USA).

Radiación fotosintéticamente activa

En el ciclo O-I y en comparación con el cultivo en campo, la RFA trasmitida a través de los diferentes materiales de cubierta de los macrotúneles se redujo, sin mostrar diferencias significativas entre ellas (Figura 1a); sin embargo, el valor medio de la RFA a las 12:00 h bajo la cubierta de PV fue significativamente mayor al de las cubierta PT y MB, con un valor medio de 1594 µmol m^-2 s^-1, sin superar a la RFA en campo, que fue de 1814 µmol m^-2 s^-1 y que también fue el mayor flujo de la RFA para este ciclo. En el ciclo P-V, el comportamiento de la RFA fue similar (Figura 1b). El mayor flujo de RFA mostró un valor máximo de 2186 µmol m^-2 s^-1 en campo y flujos máximos de 1569, 1550 y 1585 µmol m^-2 s^-1, trasmitidos bajo las cubiertas de PV, PT y MB, respectivamente. Para la misma localidad y a pleno sol, ^{Ramos-López et al. (2017)} reportaron valores medios de RFA de 2166 µmol m^-2 s^-1, cercanos al obtenido en las mismas condiciones para el ciclo P-V del presente estudio y también obtuvieron valores de 1752 y 1694 µmol m^-2 s^-1, trasmitidos bajo las cubiertas de polietileno transparente y malla blanca en cultivo bajo invernadero de tomate de cascara Physalis ixocarpa Brot., en el ciclo otoño-invierno 2016.

Figura 1 Radiación fotosintéticamente activa (RFA) recibida por las plantas de chile de agua en macrotúneles con diferentes cubiertas y en campo en los ciclos otoño-invierno 2016 (a) y primavera-verano 2017 (b). Promedio de cinco mediciones ± error estándar por cada hora del día. 

Temperatura

En los dos ciclos agrícolas evaluados, las temperaturas medias diurnas bajo las cubiertas de PT y PV fueron significativamente mayores que bajo la cubierta de malla blanca y campo (Figuras 2a y 2b). En el ciclo O-I, los valores medios diurnos fueron de 29.43, 29.93, 27.01 y 24.75 °C, para PT, PV, MB y campo, respectivamente, mientras que para el ciclo P-V fueron de 30.90, 30.40, 27.60 y 26.53 °C, en el mismo orden, valores que fueron ligeramente superiores a los presentados en el ciclo O-I. Estos valores promedio de temperatura son aceptables para el cultivo de la mayoría de las especies del género Capsicum, como lo indicaron ^{Pérez-Jiménez et al. (2019)} en pimiento dulce, cuyo cultivo estuvo sometido a temperaturas elevadas de 43 °C sin provocar estrés en las plantas, aumentando la fotosíntesis y concentración de nitrato, bajo una alta concentración de CO₂, de manera que el choque térmico para los microambientes con cubierta de PT y de PV no tuvo un efecto negativo para la planta. En estructuras de protección, el área de ventilación está fuertemente relacionada con la disminución o aumento de la temperatura y otras variables climáticas ^{(Castilla, 2007)}; en las condiciones de la cuenca mediterránea el valor óptimo del área de ventilación para disminuir las altas temperaturas es de 18 a 25 % de la superficie del suelo cubierta por el invernadero ^{(Zabeltitz, 2002)} y del 15 al 20 % en macrotúneles o túneles individuales ^{(Castilla, 2007)}; sin embargo, en ausencia de estudios específicos para macrotúneles en esta región de México, se tuvo en cada estructura de protección evaluada 61.5 % del área de ventilación, que supera lo recomendable y que modificó el microambiente en el interior de los macrotúneles.

Figura 2 Comportamiento de la temperatura (a y b), humedad relativa (c y d) y déficit de presión de vapor (e y f) en el interior de los macrotúneles con diferentes cubiertas y en campo, en los ciclos otoño-invierno 2016 (Izquierda) y primavera-verano 2017 (Derecha) en el cultivo de chile de agua. 

Humedad relativa

En los dos ciclos de cultivo de chile de agua se encontraron diferencias significativas entre cubiertas y campo para la humedad relativa (HR) media diurna. Durante todo el día, en el ciclo O-I, la HR bajo las diferentes cubiertas de macrotúneles fue en promedio 56.63 %, sin mostrar diferencias significativas entre ellas, pero sí con la HR registrada en campo, la cual fue 8 % mayor (Figura 2c). Durante el ciclo P-V, la HR bajo la cubierta de malla blanca fue inestable: de las 7 a las 11 h presentó el máximo valor, cercano al 82 % y de las 14 a las 19 h el más bajo de los cuatro ambientes, con valor medio del 22 % (Figura 2d). Debido a que no se encontraron diferencias entre los cuatros ambientes a medio día (de 11 a 14 h) y por el corto tiempo de exposición, no se afectó al cultivo, pues de acuerdo con ^{Singha et al. (2012)}, la superficie foliar de las plantas de cualquier cultivo bajo ambiente protegido disminuye significativamente para tiempos prolongados de exposición a HR elevadas (entre 70 y 80 %). En este estudio, el promedio general de los tres tratamientos bajo ambiente protegido fue de 56.64 y 39.51 %, para los ciclos O-I y P-V, respectivamente, que es un promedio adecuado para cultivos hortícolas. ^{Castilla (2007)} recomienda para diversos cultivos hortícolas bajo ambientes protegidos una HR media óptima de entre 50 y 60 %. En esta investigación, ambos ciclos registraron este umbral de HR con una media ligeramente menor para el ciclo P-V. ^{Li et al. (2006)} observaron que en ambiente protegido similar a este experimento se obtuvieron mayores rendimientos con temperatura de 32.2 °C y ٥٢ % de HR; este umbral resultó apropiado para el cultivo de pimiento en las poblaciones de Santa Lucía Escuintla y el Tablón Sololá, en Guatemala, cuyos experimentos se realizaron combinando malla blanca y cubierta plástica transparente ^{(Porres et al., 2014)}.

Déficit de presión de vapor

El déficit de presión de vapor mostró diferencia significativa (P ≤ 0.01) entre cubiertas de macrotúneles y campo para los dos ciclos de cultivo. Para O-I, de las 8 a 11 h el DPV no mostró diferencia entre las cubiertas de PV y PT (Figura 2e). El máximo valor medio diurno del DPV, bajo las cubiertas y en campo, se alcanzó entre las 12 y 13 h y entre cubiertas el mayor DPV se obtuvo bajo el PV y PT con 3.35 y 3.44 kPa, respectivamente, por lo que, para esta variable, presentaron el mejor ambiente para el cultivo de chile de agua.

En el ciclo P-V, el comportamiento de la DPV mostró dos pares de grupos; el primero conformado por el PV y PT y el segundo por la malla blanca y campo, con clara diferencia significativa entre grupos. En el primer grupo, el máximo valor de DPV se registró entre las 12 y las 13 h con 5.1 kPa, mientras que, para el segundo, fue entre las 14 y 15 h con 4.5 kPa (Figura 2f); ésto se debió a que el valor máximo de temperatura también se presentó en estos momentos del día. De acuerdo con ^{Shamshiri et al. (2018)}, el DPV óptimo para un cultivar de tomate bajo clima controlado se ubica entre 1.43 y 2.25 kPa, el primero como umbral adecuado y el segundo como no deseado, teniendo el primero efecto positivo en el desarrollo vegetativo y en la floración, hasta la fructificación. A la vez, ^{Anjum et al. (2011)} mencionan que a largo plazo la fotosíntesis disminuye en respuesta a la sequía atmosférica, la cual es considerada como un período de tiempo prolongado en que la humedad del suelo es extremadamente baja y el DPV es alto, pudiendo limitar el crecimiento de plantas, la acumulación de materia seca y, por lo tanto, disminuir el rendimiento; en este sentido, aun cuando en este estudio se podría disminuir el DPV con métodos pasivos de ventilación ^{(Katsoulas et al., 2006}; ^{Villarreal-Guerrero et al., 2012)}, este recurso no fue necesario porque el tiempo de exposición del cultivo en los ciclos P-V y O-I a los efectos del DPV, fueron por periodos muy cortos.

En ambos ciclos de cultivo, el rendimiento de las plantas de chile de agua aumentó linealmente en función del DPV del ambiente generado por las cubiertas plásticas (Figura 3). El menor rendimiento se obtuvo en el ciclo O-I y aunque en ambos ciclos la relación fue lineal (R² = 0.904; P = 0.049), el valor del estadístico P fue mayor que en el ciclo P-V (R² = 0.965; P = 0.017).

Figura 3 Relación entre el rendimiento de chile de agua y el déficit de presión de vapor (DPV) en macrotúneles con cubierta de plástico verde (PV), plástico transparente (PT), malla blanca (MB) y el testigo en campo, en dos ciclos de cultivo: otoño-invierno (O-I) y primavera -verano (P-V). 

Variables morfológicas y rendimiento

Se encontraron diferencias significativas (P ≤ 0.01) entre cubiertas de macrotúneles y campo para las variables altura de la planta, diámetro del tallo y rendimiento (Cuadro 1). En los dos ciclos de cultivo evaluados el rendimiento fue superior bajo macrotúneles con cubierta de PT y PV, sin mostrar diferencias estadísticas significativas entre ellos (P ≤ 0.01). En el ciclo P-V y bajo la cubierta de PT, el rendimiento fue 328 % superior (6.08 kg m^-2) al obtenido en campo (1.85 kg m^-²) y en O-I fue 608 % (1.46 kg m^-2) mayor al obtenido también en campo (0.24 kg m^-²). Este aumento en el rendimiento bajo cubiertas de policarbonato traslúcido y polietileno difuso en macrotúneles también fue reportado por ^{Zermeño-González et al. (2019)} en chile poblano. El rendimiento en campo abierto, para el ciclo P-V del presente estudio, fue superior al obtenido por ^{Aparicio-del-Moral et al. (2013)} en el mismo cultivo, quienes reportaron un rendimiento de fruto de 0.379 kg m^-2 también en campo y para la misma región.

La altura de planta presentó diferencias estadísticas significativas para los diferentes tipos de cubierta utilizados y entre los ciclos de cultivo evaluados. En el ciclo O-I, las plantas alcanzaron mayor altura bajo las cubiertas plásticas trasparente y verde (77.40 y 73.17 cm, respectivamente) con respecto a la malla blanca y en campo (57 y 27 cm, respectivamente); en P-V, las tres cubiertas plásticas no mostraron diferencias significativas entre ellas para esta variable y las plantas de chile de agua tuvieron en promedio 62.16 cm de altura. Lo anterior muestra que en el ciclo O-I las plantas cultivadas, tanto bajo el plástico transparente como en el verde, alcanzaron mayor altura que las cultivadas bajo las mismas cubiertas, pero en P-V; este proceso de alargamiento es una respuesta a la reducción de la luz y puede ocasionar una disminución del rendimiento ^{(Salisbury y Ross, 2000)}, como aconteció en el presente estudio; sin embargo, con la cubierta de malla blanca y campo abierto las plantas tuvieron mayor altura en el ciclo P-V, con respecto al ciclo O-I, lo cual está asociado con las menores temperaturas mostradas en este último ambiente ya que al disminuir la temperatura se reduce la tasa fotosintética y el crecimiento. El diámetro del tallo mostró diferencias estadísticas significativas entre las tres cubiertas plásticas y campo para el ciclo O-I, con un valor promedio de 7.5 mm, no así para el ciclo P-V, donde en los cuatro ambientes se alcanzó un valor cercano a 8.0 mm. Este comportamiento del tallo aún no está claramente definido para especies vegetales bajo estructuras de protección de porte bajo ^{(Castilla, 2007)}; sin embargo, es probable que para este parámetro haya influido el bajo potencial genético de la semilla “criolla” utilizada, como lo indica ^{Carrillo et al. (2009)} para este mismo tipo de chile. La altura de planta y diámetro de tallo obtenidos en el presente estudio fueron menores a lo reportado por ^{Martínez-Sánchez et al. (2010)}, quienes obtuvieron valores de 108 a 118 cm de altura y 8.54 a 10.13 mm de diámetro del tallo, en plantas cultivadas en un invernadero con cubierta de vidrio en Texcoco, México.

Estas diferencias en el rendimiento del cultivo, entre ciclos y entre cubiertas, se pueden atribuir a la diferencia entre la RFA en el ciclo P-V (2186 µmol m^-2 s^-1) y la RFA en el ciclo O-I (1814 µmol m^-2 s^-1), así también a los valores del DPV bajo el PT y PV, que se mantuvieron por encima del valor de 5.0 kPa durante cuatro horas (de 11:00 a 15:00 h) en la mayoría de los días soleados(Figura 2e y 2f), creando un ambiente más favorable para el cultivo, lo que coincide con lo reportado por ^{Shamshiri et al. (2018)} en el cultivo de pimiento morrón en invernadero. Fue particularmente durante el ciclo O-I donde el DPV medio diurno diario en el macrotúnel con cubierta de PV superó ligeramente el valor de 5 kPa en el intervalo de 12-13 h (Figura 2e). En este ciclo, los tres tratamientos y el control siguen la misma tendencia y presentan un pico del DPV.

En todos estos valores promedio no se encontró una deficiencia en HR del ambiente dentro del macrotúnel que pudiera limitar significativamente el crecimiento de las plantas, la acumulación de materia seca y, por lo tanto, disminuir el rendimiento; sin embargo, comparando ambos ciclos, la mayor altura y el menor rendimiento se registraron en las plantas del ciclo O-I (Figura 2e y Cuadro 1), que fue en el ciclo en donde la RFA promedio (1594 µmol m^-2 s^-1) fue menor, al igual que la temperatura.