Sitio experimental

El estudio se realizó en condiciones de campo, en la Cooperativa de Producción Agropecuaria (CPA) 17 de mayo, del polo productivo del Valle de Caujerí (20° 09' 04.7" N, 74° 49' 23.5" O), municipio San Antonio del Sur, Guantánamo, Cuba. Previo al establecimiento del experimento se determinaron las propiedades químicas del suelo, para lo cual se realizó un muestreo aleatorio simple, según la metodología descrita por ^{Bautista et al. (2011)} y mediante la norma oficial mexicana NOM-021-SEMARNAT-2000 ^{(SEMARNAT, 2000)}. El suelo se clasificó como Pardo Sialítico Mullido Carbonatado, de acuerdo con la nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba ^{(Hernández et al., 2015)}, tipo correlacionado con los Cambisoles Éutricos ^{(IUSS Working Group WRB, 2015)}, con un pH de 7.8 ligeramente alcalino y contenido medio de materia orgánica (2.99 %).

Diseño y unidad experimental

El diseño experimental utilizado fue bloques al azar, con ocho tratamientos (Cuadro 1) y tres repeticiones. Las parcelas fueron de 6.4 m de ancho y 3 m de largo.

Siembra, plantación y aplicación de biofertilizantes en los cultivos

Canavalia se sembró el 5 de julio de 2019, con un marco de plantación de 0.5 m entre surcos y 0.25 m entre plantas. Al inicio de la floración (70 dds) se seleccionaron cuatro plantas por m² de los surcos centrales de cada parcela, a las que se les determinó biomasa aérea y contenido de macronutrimentos. El resto de las plantas de Canavalia se cortaron a ras del suelo y se incorporaron, utilizando una grada de discos modelo G-315SU de 620 kg.

El tomate se cultivó en el ciclo otoño-invierno. La variedad utilizada fue HA-33-29 de crecimiento determinado, que se sembró el 7 y 16 de septiembre de 2019 en charolas de 240 cavidades. El trasplante se realizó manualmente con plántulas de 25 días, con altura de 10 a 15 cm, que coincidió con los periodos de 20 y 30 días después de la incorporación de Canavalia. La plantación fue de 1.60 m entre surcos y 0.25 m entre plantas; la parcela constó de cuatro surcos. Se realizaron tres riegos por aniego cada 5 días después del trasplante y posteriormente se regó cada 7 días. Los frutos se cosecharon maduros en la etapa seis ^{(LFC, 2021)}, a los 90, 100 y 110 dds en cinco plantas de los dos surcos centrales de cada parcela.

Inoculantes

Para ambos cultivos se utilizó como inoculante micorrícico la cepa Rhizoglomus irregulare (INCAM-11 DAOM), procedente del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), con 40 esporas g^-1 de suelo. El rizobio que se empleó fue la cepa Can5 del Departamento de Fisiología y Bioquímica Vegetal del INCA, en concentración de 1 × 10⁸ UFC mL^-1.

La coinoculación de Canavalia se realizó al momento de la siembra, mediante el recubrimiento de las semillas ^{(Martín et al., 2010)}. Para este procedimiento se utilizaron 400 mL de rizobio y 8 kg del inoculante micorrícico por cada 100 kg de semilla. Al momento de la siembra las semillas de Canavalia se embebieron con rizobio en un recipiente metálico, después se recubrieron con el inoculante micorrícico de forma homogénea y se dejaron ventilar por 30 min a la sombra.

La inoculación micorrícica del tomate se realizó al momento del trasplante, las raíces de las plántulas se sumergieron en una solución de 0.5 kg de inoculante y 800 mL de agua.

Variables evaluadas

En Canavalia se evaluó la biomasa seca de hojas y tallos. Inicialmente se determinó el peso fresco de ambos órganos (g por planta), se tomaron 100 g y se secaron a 70 ºC hasta alcanzar peso constante. A partir del porcentaje de masa seca y masa fresca de cada órgano se estimó la biomasa aérea; posteriormente, se determinó la concentración de macronutrimentos; para N se utilizó el método micro-Kjeldahl, mientras que P y K se determinaron mediante un espectroscopio de emisión de plasma acoplado inductivamente ICP-AES 725 Series (Agilent^®, California, EUA) ^{(Alcántar y Sandoval, 1999)}.

La extracción total de nutrimentos de N, P y K (kg ha^-1) se determinó a partir de los datos de la biomasa de cada órgano y sus correspondientes concentraciones totales (%) de N, P y K por la siguiente fórmula: Extracción de N, P, K (kg ha^-1) = [MS órgano (t ha^-1) × concentración del elemento en órgano) × 10]. La concentración total se determinó con la suma de las extracciones de cada órgano.

En los tres cortes que se realizaron en tomate se evaluó 1) pH, se midió con un medidor portátil (pHep^® 5, México) en una muestra compuesta de 10 g de pulpa del fruto homogenizada en una licuadora Osterizer (México) con 50 mL de agua destilada; 2) sólidos solubles totales (SST), con un refractómetro digital (Atago PAL-1^®, Saitama Japón); 3) acidez titulable (AT), determinada con la metodología ^{AOAC (1995)} y 4) índice de madurez o la relación SST/AT, que se determinó por la división del contenido de SST (°Brix) entre la AT (%) de los frutos.

El rendimiento y sus componentes se evaluaron en las cinco plantas seleccionadas de los surcos centrales de cada parcela. Las variables evaluadas fueron número de frutos por planta, peso promedio de los frutos (g), diámetros polar y ecuatorial de todos los frutos y rendimiento (t ha^-1).

Después de la cosecha de tomate se extrajeron las raíces de las plantas seleccionadas por parcela a una profundidad de 15 cm, se lavaron con agua corriente y se secaron al ambiente; posteriormente se evaluó la frecuencia y la intensidad de la colonización micorrícica, en porcentaje; se tomaron 200 g de raíces, que se tiñeron según el método de ^{Phillips y Hayman (1970)}. Después, se utilizó el método de interceptos ^{(Giovannetti y Mosse, 1980)} para la determinación de la frecuencia de colonización micorrícica. La intensidad se determinó según la metodología descrita por ^{Trouvelot et al. (1986)}.

Análisis estadístico

Los datos se analizaron con análisis de varianza de clasificación doble. Las medias se compararon con la prueba de rango múltiple de Tukey (P ≤ 0.05) cuando existieron diferencias significativas entre los tratamientos, con el programa estadístico Statgraphics Centurión XVI ^{(StatPoint Technologies, 2010)}.

Biomasa seca y extracción de nutrimentos en Canavalia

La coinoculación de Canavalia con rizobio Can5 y HMA incrementó significativamente (P ≤ 0.05) la biomasa seca y la extracción de nutrimentos (Cuadro 2) con respecto a la inoculación simple con Can5. En biomasa seca hubo incremento de 14 % y en los nutrimentos el aumento fue entre 8 y 18 %.

La acción benéfica de la simbiosis tripartita HMA-rizobio-leguminosa pudo influir en el desarrollo y crecimiento de Canavalia, manifestándose en la producción de biomasa y contenido de nutrimentos ^{(Chalk et al., 2006)}. Al respecto, se han reportado beneficios al inocular Canavalia con rizobio y HMA ^{(García et al., 2017}; ^{Martín et al., 2017}; ^{Simó et al., 2020}; ^{Simó-González et al., 2019)}.

En trabajos realizados en Canavalia, tanto en suelos Cambisoles ^{(Tamayo-Aguilar et al., 2015)} como en suelos Nitisoles y Gleysoles petroférricos ^{(Martín et al., 2015)} se encontraron incrementos en la producción de biomasa y contenido de nutrimentos con la coinoculación de rizobios y HMA en relación a la inoculación simple de rizobios.

Colonización y densidad visual de HMA en tomate

En la frecuencia e intensidad de la colonización micorrícica hubo diferencias (P ≤ 0.05) entre los tratamientos (Cuadro 3), con incremento en las colonizaciones de Canavalia coinoculada y el trasplante de tomate a los 30 días. En presencia de Canavalia inoculada con rizobio y HMA, la inoculación al tomate no originó incremento adicional en la colonización; sin embargo, cuando la leguminosa no se inoculó con HMA el tomate incrementó su colonización en ambas fechas de trasplante.

Si bien los valores de frecuencia como intensidad de colonización dependen de las especies vegetales ^{(van der Heidjen et al., 2015)} y de la variabilidad intraespecífica ^{(Toppo y Maiti, 2017)}, los valores de frecuencia de colonización entre 60 y 70 % y entre 4 y 6 % de intensidad fúngica se asocian a un funcionamiento micorrícico efectivo en diferentes cultivos ^{(Simó et al., 2020)}; en este caso, ambos indicadores reflejaron de forma similar las diferencias entre los tratamientos.

El aumento en la micorrización de tomate en presencia de Canavalia coinoculada como precedente es explicable con el efecto de permanencia del inoculante aplicado ^{(Rivera et al., 2020)}, que se manifiesta cuando se siembran o se plantan cultivos sin inocular, posterior a la incorporación al suelo de cultivos inoculados, en un intervalo de tiempo entre la incorporación y la siembra no mayor a 30 días y que se encuentra asociado a las cepas de HMA utilizadas ^{(Rivera et al., 2007)}.

Calidad en frutos de tomate

Al evaluar el efecto de los tratamientos sobre las variables pH, sólidos solubles totales (SST), acidez titulable (AT) e índice de madurez (SST/AT), se observó que la mejor calidad en frutos de tomate (P ≤ 0.05) se obtuvo con la coinoculación del cultivo precedente a tomate, sin y con HMA (Cuadro 4).

Lo anterior indica que la calidad de los frutos puede mejorarse con un manejo ecológico de nutrición y la sincronización de la incorporación del abono verde y el trasplante de tomate. Esto concuerda con lo señalado por ^{Bertin y Génard (2018)}, quienes plantearon que en la obtención de frutos de calidad de tomate intervienen procesos a nivel de planta y fruto, que dependen de las interacciones entre las prácticas culturales, alternativas agroecológicas, factores genéticos y ambientales. Por otro lado, ^{Beckles (2012)} planteó que la producción orgánica de tomate puede mejorar la calidad de frutos, esencialmente los sólidos solubles totales; este autor indicó que la variedad, las prácticas culturares y la etapa de maduración influyen en la calidad del fruto. Los resultados obtenidos en el presente estudio se encuentran próximos a los intervalos normales de calidad para el tomate que señalaron ^{García-Alonso et al. (2012)} y ^{Terry-Alfonso et al. (2018)}, los cuales son: SST 4.00-5.50 °Brix, pH 4.00-4.40 y AT 0.20-0.40 %; asimismo, la relación SST/AT se encontró entre 10 a 18, que de acuerdo con ^{Li et al. (2017)} es una adecuada relación SST/AT para muchas variedades de tomate.

Rendimiento y sus componentes

En relación al rendimiento y sus componentes, se obtuvieron valores superiores (P ≤ 0.05) con el trasplante a los 30 días después de incorporada la leguminosa; sin embargo, no se observó respuesta a la inoculación del tomate (Cuadro 5). El tratamiento con Canavalia coinoculada y trasplante de tomate a los 20 días presentó valores superiores comparado con el tratamiento de Canavalia inoculada con rizobio, con independencia de que el tomate se inoculara o no. Se obtuvo un incremento de 58.86 % en el rendimiento en comparación al reportado en la región, el cual oscila entre 18 y 20 t ha¹.

Los resultados obtenidos en el rendimiento y micorrización del tomate pueden relacionarse con el número de flores que, a pesar de no haberse cuantificado en esta investigación, se infiere que influyó en la formación y cuajado de los frutos, como se ha reportado por ^{Alvarado et al. (2014)} y ^{Terry-Alfonso et al. (2018)} en el cultivo de tomate con inoculación micorrícica.

Por otra parte, se infiere que el incremento en el rendimiento de tomate se debe al aporte y reciclaje de nutrimentos asociado con el abono verde, así como al incremento de la actividad micorrícica en el tomate, que favorece la absorción de los nutrientes. Reportes de ^{Bunn et al. (2019)} indicaron que las plantas micorrizadas estimulan la velocidad de descomposición de los residuos vegetales a través de la actividad de los microorganismos específicos, y por tanto, es otra vía para mejorar la eficiencia de absorción de los nutrientes en las plantas micorrizadas.

Al respecto, ^{García et al. (2017)} refirieron que la inoculación micorrícica de Canavalia incrementa los propágulos micorrícicos después del corte e incorporación de Canavalia y su efecto se refleja en el cultivo sucesivo, lo que coincide con ^{Esquivel-Quispe (2020)}, que plantea que los procesos microbiológicos que las micorrizas desarrollan en el suelo, en simbiosis con la planta huésped, mejoran el rendimiento y calidad del cultivo sucesor.