Producción de vaina verde en frijol chino y tipo de espaldera en clima cálido

 

Green pod production in cowpea and support systems in warm climate

 

Patricio Apáez-Barrios; José Alberto Salvador Escalante-Estrada*; Ma. Teresa Rodríguez-González

 

Postgrado en Botánica. Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo. km 36.5 carretera México-Texcoco, Montecillo, Texcoco Estado de México. C. P. 56230. *Autor para correspondencia: jasee@colpos.mx.

 

Recibido: 23 de septiembre, 2010
Aceptado: 20 de marzo, 2013

 

Resumen

El frijol chino (FCH) es importante en la alimentación humana, consumido en grano y vaina verde. La especie tiene cultivares de crecimiento determinado e indeterminado. Estos últimos requieren de espaldera convencional, lo cual incrementa los costos de producción, por lo que se requieren alternativas para reducir estos. El objetivo del estudio fue determinar en diferentes tipos de espaldera, el crecimiento y rendimiento de vaina verde y la rentabilidad económica del FCH. La siembra se realizó el 8 de junio de 2009 en Cocula, Guerrero. Se evaluó el tiempo de ocurrencia de las fases fenológicas, rendimiento de vaina verde (RVV), número de vainas (NV), longitud y diámetro de vaina (LV y DV), número de hojas verdes (NHV), índice de área foliar (IAF), duración del área foliar (DAF), eficiencia en el uso del agua (EUA), evapotranspiración (ETc) y rentabilidad económica, en espaldera convencional (FS), de maíz (FM) y girasol (FG). Durante el ciclo del cultivo, la media de la temperatura máxima fue de 38 °C y mínima de 20 °C, y la precipitación, de 738 mm. Con FS se logró el RVV (1,501 g·m⁻²), NV (149 m⁻²) y EUA (5.4 g·m⁻²·mm⁻¹) más alto, que se relacionó con un mayor NH (334 m⁻²), IAF (1.3) y DAF (57 días). Con FM se logró el mayor ingreso neto ($ 28,784.00). La producción de vaina verde en este lugar se logró con 278 mm de evapotranspiración del cultivo y 1,770 °C de calor acumulado de siembra a último corte.

Palabras clave: Vigna unguiculata, espaldera convencional, espaldera viva, análisis económico.

 

Abstract

The cowpea is an important human food crop, eaten as grain and green pods. The species has determinate and indeterminate growth cultivars. The latter require a conventional trellis, which increases production costs and thus creates the need for cheaper alternatives. The aim of the study was to determine, in different types of trellises, green pod growth and yield and cowpea profitability. Planting took place on June 8, 2009 in Cocula, Guerrero. The following were evaluated: time of occurrence of the phenological phases, green pod yield (GPY), pod number (PN), pod length and diameter (PL and PD), number of green leaves (NGL), leaf area index (LAI), leaf area duration (LAD), water use efficiency (WUE), evapotranspiration (ETc) and economic profitability in conventional, maize and sunflower trellises (CT, MT and ST, respectively). During the crop cycle, the average maximum temperature was 38 °C and the minimum was 20 °C, with 738 mm of precipitation. CT presented the highest GPY (1,501 g·m⁻²), PN (149 m⁻²) and WUE (5.4 g·m⁻²·mm⁻¹), which was associated with greater NGL (334 m⁻²), LAI (1.3) and LAD (57 days). MT achieved the highest net income ($ 28,784.00), followed by MT and ST. Green pod production at the site was achieved with 278 mm of crop evapotranspiration and 1,770 °C of heat units accumulated from planting to final cut.

Keywords: Vigna unguiculata, conventional trellis, living trellis, economic analysis.

 

INTRODUCCIÓN

El frijol chino (Vigna unguiculata (L.) Walp) es una leguminosa tropical-subtropical consumida como verdura, la cual se ha sembrado en diversas regiones de países en desarrollo, en donde representa casi la mitad del total de proteína en la dieta alimenticia (Singh y Rachie, 1985). Este género está ampliamente distribuido en México y es un alimento de importancia en poblaciones indígenas de los estados de Chiapas, Guerrero, Jalisco, Oaxaca, Tabasco, Veracruz, Yucatán y Tamaulipas. En este último se ha sembrado exitosamente durante las dos últimas décadas, y la producción de vaina se exporta a Estados Unidos (Díaz y Leal, 1992). La vaina de frijol chino (FCH) llega a medir hasta 75 cm de longitud y tiene un contenido de proteína 30 % superior con respecto al frijol (Phaseolus vulgaris L.) (Lorenz y Maynard, 1988).

Dentro del FCH existen cultivares de crecimiento indeterminado que llegan a alcanzar hasta cuatro metros de longitud, por lo que para mantener la planta erguida se requiere el uso de espaldera o tutor (Summerfield, 1974). Esto permite hacer un uso más eficiente del espacio y facilitar las labores culturales, como la aplicación de insecticidas y la cosecha (Villareal, 1980). Además, permiten la recolección de frutos limpios y sanos al no estar en contacto con el suelo (Cannock, 1990). El uso de espaldera convencional (postes de madera o concreto) eleva los costos de producción, pero también aumenta significativamente el rendimiento, calidad del producto y facilita la cosecha (Villareal, 1980).

Una alternativa para reducir costos de producción es el uso de espalderas vivas, donde la especie componente, además de producir los beneficios comunes (aporte de nutrimentos, protección del suelo y productos adicionales), cumple con la función adicional de servir de tutor al cultivo agrícola (Badelman, 1990). El uso de espalderas vivas tiene la ventaja de incrementar la diversidad de productos cosechados por unidad de superficie y son ampliamente utilizadas en los trópicos y subtrópicos, ya que proporcionan un ingreso adicional al agricultor en la misma unidad de superficie (Quiroz y Douglas, 2003). También hay una mayor eficiencia en el uso de recursos edáficos y climáticos (Willey, 1979).

En México, se considera que la práctica de sembrar diferentes especies compartiendo simultáneamente el mismo espacio se ha realizado desde tiempos anteriores a la conquista, y en la actualidad se sigue empleando por las ventajas que tiene. Una herramienta útil para evaluar la eficiencia de estos sistemas de producción es el uso equivalente de la tierra (UET), que se calcula como la suma de los rendimientos relativos (RR) de las especies incluidas en el sistema, con relación a los rendimientos de los unicultivos (Willey y Osiru, 1972). Cuando la UET es menor o igual a uno no existen ventajas en la asociación sobre la siembra en unicultivo, y cuando la UET es superior a uno se requiere mayor área de terreno para que los unicultivos logren un rendimiento similar a la siembra asociada.

Además del maíz (Zea mays L.), otra alternativa de espaldera viva del FCH es el girasol (Helianthus annuus L.). Éste tiene características deseables como tallo erecto, que le permite ser un buen soporte (Escalante, 1995), así como la capacidad de profundizar del sistema radical para mayor penetración y arraigo del frijol. Si el FCH es sembrado en suelos alcalinos sufre severos daños debido a la baja disponibilidad de nutrimentos por el pH elevado, pero al ser sembrado junto con girasol, la raíz de esta especie libera iones H⁺ que bajan el pH, lo que permite el aprovechamiento de los micronutrimentos por parte del FCH.

Con la asociación frijol cv. Michoacán-girasol cv. Victoria, Morales et al. (2006) obtuvieron mayor biomasa y rendimiento de grano (2,926 y 638 g·m⁻², respectivamente), que con el unicultivo de frijol (1,336 y 289 g·m⁻², respectivamente). Por otra parte, Dahmardeh et al. (2009) encontraron que el FCH en espaldera de maíz incrementa el rendimiento de forraje (6 kg·m⁻²) con respecto a la espaldera convencional (4 g·m⁻²). En contraste, la calidad forrajera disminuyó en 6 % de proteína, al tener 13 % en espaldera de maíz y en espaldera convencional 19 %. Por otra parte, Jana et al. (2000) al evaluar la eficiencia de la asociación frijol-maíz, encontraron una reducción del 67 al 85 % en el rendimiento de frijol en asociación comparado con el unicultivo. Garduño et al. (2009) señalan que el rendimiento de frijol ejotero se redujo 170 g·m⁻² con espaldera de girasol (866 g·m⁻²) con respecto a la convencional (1,036 g·m⁻²). No obstante, la rentabilidad económica por hectárea fue mayor en espaldera de girasol ($ 57,956.00) que en la convencional ($ 29,746.00).

Los objetivos del presente estudio fueron determinar en frijol chino si el tipo de espaldera afecta el crecimiento, el rendimiento de vaina verde, la dinámica de producción de vaina por corte, la eficiencia en el uso del agua, el uso equivalente de la tierra y la rentabilidad del cultivo.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el ciclo primavera-otoño de 2009, bajo condiciones de temporal, en el campo experimental del Colegio Superior Agropecuario del Estado de Guerrero, en Cocula, Guerrero. (18° 14' N, 99° 39' O y una altitud de 640 m). El clima es AW₀, que corresponde a cálido subhúmedo con lluvias en verano, con un promedio anual de temperatura de 26.4 °C, una media del mes más frío (diciembre) de 23.4 °C. La oscilación de temperatura de un mes a otro es de 5 a 7 °C. La precipitación promedio anual es de 767 mm (García, 2005). El suelo es un vertisol que se expande al humedecerse y se contrae al secarse, característico de la presencia de la arcilla montmorillonita, con pH de 7.1, conductividad eléctrica de 0.23 dS·m⁻¹, materia orgánica de 1.7 %, 0.1 % de N total y 14 ppm de fósforo.

Los tratamientos consistieron en la siembra de FCH en tres sistemas de tutoreo: a) espaldera convencional (tutores de madera, FS), b) espaldera de maíz H-516 (FM), y c) espaldera de girasol cv. Victoria (FG). La siembra se realizó el 8 de junio de 2009, a una densidad de población de 6.2 plantas·m⁻² (40 x 80 cm). Se fertilizó con 100 kg N·ha⁻¹ (sulfato de amonio), 100 kg P₂O₅·ha⁻¹ (fosfato diamónico) y 100 kg K₂O·ha⁻¹ (cloruro de potasio), aplicando todo el fósforo y el potasio y la mitad de nitrógeno a los 15 días después de la siembra (dds), y el resto a los 45 dds. El diseño experimental fue bloques completos al azar con cuatro repeticiones. La unidad experimental fue de 5.0 x 2.4 m. Durante el desarrollo del estudio se registró la temperatura máxima y mínima, la evaporación y la precipitación diaria. Las fases fenológicas registradas para el FCH fueron días a emergencia (E), días a inicio de antesis (R6), días a primer corte (C1) y días a último corte (C5) (Escalante y Kohashi, 1993).

Se realizaron cinco cortes de vaina con intervalos de nueve días, en los que se cosecharon aquellas cuya longitud fue mayor a 35 cm (Villeda, 1994) para obtener el rendimiento de vaina verde (RVV; g·m⁻²), número de vainas (NV·m⁻²), longitud (LV) y diámetro de vaina (DV). Para evaluar el crecimiento del cultivo, se realizaron muestreos destructivos de dos plantas dentro de la parcela útil, a los 29, 75 y 100 dds, y se midió el área foliar (sin incluir peciolos) con un integrador de área foliar (LI–COR 3100), el índice de área foliar (IAF), número de hojas verdes (NHV) y duración del área foliar total (DAF).

El IAF y la DAF se estimaron según el criterio presentado por Escalante y Kohashi (1993), a través de las siguientes ecuaciones:

Donde:

IAF = índice de área foliar, AF = área foliar (dm²), NP = número de plantas muestreadas (plantas), DP = densidad de plantas (plantas·m⁻²).

Donde:

DAF = duración del área foliar (días), IAF₁ = índice de área foliar en un tiempo inicial, IAF₂ = índice de área foliar en un tiempo final, t₁ = tiempo inicial (días), t₂ = tiempo final (días).

Para conocer el requerimiento térmico e hídrico del FCH con relación a su desarrollo fenológico y al tipo de espaldera, se calcularon las unidades calor acumuladas por el cultivo mediante el método residual, utilizando la siguiente ecuación (Snyder, 1985):

Donde:

UC = − TB 2 UC = unidades calor, Tmáx = temperatura máxima diaria (°C), Tmín = temperatura mínima diaria (°C), TB = temperatura base o umbral (10 °C) (Barrios y López, 2009).

La evapotranspiración del cultivo (ETc) (mm·d⁻¹) se calculó a partir de la evaporación del tanque tipo "A", utilizando 0.75 como coeficiente para el evaporímetro y valores de Kc en función del porcentaje de desarrollo del cultivo (Allen et al., 2006). Se calculó la eficiencia en el uso del agua (EUA), como:

El uso equivalente de la tierra se determinó mediante la ecuación siguiente:

Donde:

UET = uso equivalente de la tierra, RMGA = rendimiento del maíz o girasol en asociado, RMGU = rendimiento del maíz o girasol en unicultivo, RFA = rendimiento del FCH en asociación y RFU = rendimiento del FCH en unicultivo.

Se realizó el análisis de varianza a las variables respuesta. Para aquellas que resultaron estadísticamente significativas se hizo la prueba de comparación de medias de Tukey (α = 0.05). Adicionalmente, se aplicó un análisis económico discreto al rendimiento de vaina en FCH y grano en maíz y girasol para determinar el mayor ingreso neto del agrosistema, utilizando la siguiente relación (Volke, 1982):

IN = YPy − (SCV + CF)

Donde:

IN = ingreso neto, Y = rendimiento (kg·ha⁻¹), Py = precio de vaina y grano (pesos·kg⁻¹), SCV = suma de costos variables (pesos·ha⁻¹), CF = costos fijos (pesos·ha⁻¹).

Ingreso total = Rendimiento precio por kg de vaina ($ 4.17), grano de maíz ($ 3.90) y grano de girasol ($ 4.43).

Los costos fijos incluyen preparación del terreno, deshierbes, control de plagas y enfermedades y fertilización. Los costos variables incluyen malla, polines (estos insumos tienen vida media de cinco años, por lo que se consideró depreciación al 20 % anual), acomodo de guía, cortes de vaina, y cosecha de maíz y girasol.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Rendimiento de vaina verde (RVV)

El RVV del FCH mostró cambios significativos por efecto del tipo de espaldera (Figura 1). El RVV con FM se redujo 60 %, y con FG, 68 % en relación a FS (Cuadro 1). Esto puede atribuirse a la competencia por nutrimentos y luz (Vandermeer, 1992). En cuanto a espalderas vivas, FM superó en 25 % a FG. Las reducciones encontradas en este estudio son semejantes a las reportadas por otros autores (Jana et al., 2000; Singh et al., 2003; Garduño et al., 2009).

Número de vainas verdes (NV)

El NV·m⁻² mostró cambios significativos debido a la espaldera (Cuadro 1). Con FS se obtuvieron 149 vainas·m⁻²; con FM, 84 vainas·m⁻², y con FG, 59 vainas·m⁻² (Cuadro 1). Esto suguiere que si es óptima la nutrición y suministro de agua, la competencia por luz es una de las causas de reducción en NV del FCH cuando se siembra con espaldera viva de maíz y girasol.

Longitud (LV) y diámetro de vaina (DV)

En LV y DV no se observaron cambios significativos por el tipo de espaldera (Cuadro 1). Dichos valores son semejantes en longitud (43 cm) a los reportados por Jiménez(2004) en FCH cultivar Blanca y a lo reportado por Ávila et al. (2010) para el diámetro (0.8 y 0.9 cm) en cultivares de FCH. Esto indica que la LV y DV son parámetros que no son afectados por la competencia interespecífica en cultivos asociados.

Rendimiento por corte

En la Figura 1 que presenta la dinámica de producción de vaina verde, se observa que la mayor producción de vaina se encontró a los 82 días después de la siembra (dds), y representó el 40, 37, y 38 % del rendimiento total para FS, FM y FG, respectivamente. En todos los cortes la producción de vaina del FCH en espaldera convencional superó al de espaldera viva. El RVV de FM fue superior a FG en todos los cortes. Rodas (2001) señala que en 16 cultivares de FCH realizó ocho cortes, y el mayor RVV se encontró a los 80 dds (5° corte), resultados que son semejantes al del presente estudio.

Eficiencia en el uso del agua

La eficiencia en el uso del agua (EUA) mostró cambios significativos por efecto del tipo de espaldera (Cuadro 1). Esto puede atribuirse a que el cultivo utilizado como espaldera viva presentó alta competencia por los insumos agrícolas con el FCH. En este estudio se observa que es mayor en girasol que en maíz. Tendencias similares reportan Jana et al. (2000), quienes observaron mayor competencia del maíz con respecto al frijol en el agrosistema asociado. También se ha determinado que el mijo (Pennisetum glaucum (L.) R.Br.) y la mostaza (Brassica juncea (L.) Coss.) presentan mayor competencia que el trigo (Triticum aestivum L.) cuando se siembran asociados (Willey, 1979; Singh y Gupta, 1993).

Uso equivalente de la tierra

Con FM se logró el mayor uso equivalente de la tierra (UET), superando en 20 % al FS (Cuadro 1). El UET más bajo con FG puede deberse a la mayor competencia por insumos que ejerció el FCH sobre el girasol, y que se tradujo en un rendimiento más bajo en este último. Estos resultados concuerdan con los de Hernández et al. (1998) y Morales et al. (2006).

Número de hojas verdes, índice de área foliar y duración del área foliar

El número de hojas verdes (NHV), índice de área foliar (IAF) y duración del área foliar (DAF) mostraron cambios significativos por efecto del tipo de espaldera (Cuadro 2). El NHV e IAF aumentó a partir de la emergencia del cultivo hasta alcanzar el valor máximo a los 100 dds (Cuadro 2). El NHV del FS (334 hojas·m⁻²) superó al de espaldera viva. El FM y FG presentaron 148 y 159 hojas·m⁻², respectivamente. Así mismo, el IAF del FS fue el más alto (1.3) a los 100 dds, seguido del FG (0.8), y el valor más bajo se obtuvo con FM (0.7). Tendencias similares encontraron Garduño et al. (2009), quienes, al evaluar la biomasa y rendimiento de frijol ejotero en unicultivo y asociado con girasol, obtuvieron valores más altos de IAF en unicultivo (3.5) que en asociación (3.4).

La más alta DAF correspondió a FS con 57 días, seguido de FG con 29 días y FM con 25 días (Cuadro 2). Los valores más bajos de NHV, IAF y DAF encontrados en FCH en espaldera viva respecto a la convencional pueden atribuirse a la competencia por insumos para el crecimiento generado por el maíz y girasol cuando se siembran con el FCH. Al respecto, Sarandón y Chamorro (2003) mencionan que las especies involucradas en una siembra asociada, dado que comparten un mismo espacio, limitan los insumos necesarios para el crecimiento que no satisfacen la demanda, que se refleja en un crecimiento y rendimiento más limitado. En este sentido, Francis et al. (1978) encontraron reducciones del 35 % en el tamaño del dosel vegetal del frijol en espaldera viva respecto al unicultivo. Esto lo atribuyen a la competencia intensa por recursos del suelo y radiación fotosintéticamente activa que se establece entre estas especies (Cammarena y Cerrate, 1980).

Finalmente, se observó que mayor rendimiento de vaina en FCH en espaldera convencional con respecto a la espaldera viva se relaciona con mayor número de vainas (r = 0.97), eficiencia en el uso del agua (r = 0.99), número de hojas (r = 0.97), índice de área foliar (r = 0.93) y duración del área foliar (r = 0.95).

Elementos de clima y fenología

En la Figura 2, que presenta la temperatura máxima (Tmáx), temperatura mínima (Tmín) (media decenal) y la precipitación estacional (suma decenal), se observa que durante la estación de crecimiento el promedio de Tmáx osciló entre 38 y 33 °C y la Tmín entre 22 y 20 °C. La temperatura más alta ocurrió en la segunda decena después de la emergencia y posteriormente disminuyó conforme avanzó el ciclo de cultivo. La precipitación acumulada durante la estación de lluvia fue de 1,190 mm, de la cual 738 mm (62 % del total) ocurrieron durante el desarrollo del experimento (8 de junio a 16 de septiembre de 2009). De ésta, 387 mm (52 %) se presentó en la época de floración y último corte de vaina.

En FCH, tanto en espaldera convencional como en espaldera viva, las fases fenológicas ocurrieron en tiempo similar. Así, la emergencia de plántulas sucedió cinco días después de la siembra (dds); el inicio de floración (R6) ocurrió a los 50 dds, cuando se tuvo la precipitación más baja; el primer corte (C1), a los 65 dds, y el último corte (C5) a los 100 dds (Figura 2). Al respecto, Davis y García (1983), Guzmán (1985) y Garduño et al. (2009) encontraron que la duración de las fases fenológicas del frijol no se modificaron al sembrarlo con girasol respecto al unicultivo. Ávila et al. (2006) encontraron que en clima semiárido el FCH cv. Sesenteño llegó a floración (R6) a los 75 dds y llenado de vaina a los 105 dds.

Evapotranspiración del cultivo

La evapotranspiración del cultivo (ETc) fue similar en los tipos de espaldera estudiados (278 mm de siembra al último corte), y su dinámica siguió una tendencia lineal (Figura 3). La ETc se distribuyó en las fases fenológicas de la siguiente manera: 15 mm a emergencia, 114 mm a inicio de floración, 171 mm a primer corte (C1) y 278 mm a último corte (C5). Valores semejantes reportan Labarca et al. (1999) con una ETc acumulada de 301 mm. Esto indica que entre el primer y último corte el cultivo estuvo sujeto a mayor demanda evaporativa, lo cual pudo limitar la producción de vaina debido al déficit hídrico, producto de una precipitación más baja (Figura 2).

Unidades Calor

El calor acumulado medido a través de las unidades calor (UC, °C) fue similar entre tratamientos. La dinámica de UC de la siembra al corte cinco se ajustó a una relación lineal (Figura 3). Las UC tanto en espaldera convencional como viva fueron de 101 °C a la emergencia, 901 °C a inicio de floración, 1,168 °C a primer corte y 1,770 °C a último corte. Al respecto, Guangyao et al. (2006), al evaluar la habilidad de competencia de FCH de diferentes hábitos de crecimiento en clima mediterráneo, encontraron un valor medio de UC de 1,500 °C, que es cercano al encontrado en el presente estudio.

Rentabilidad económica en función del tipo de espaldera

En el Cuadro 3 se presenta el análisis económico para el RVV en FCH y grano en maíz y girasol. El FS generó el mayor RVV (15,010 kg·ha⁻¹). Sin embargo, mostró el costo variable y total más alto y un ingreso neto menor que el FM, el cual, no obstante que tuvo un RVV más bajo (6,040 kg·ha⁻¹), se compensó con el rendimiento de grano de maíz (3,097 kg·ha⁻¹) y un costo variable y total más bajo en comparación con el FS. El FG mostró la menor rentabilidad económica. Tendencias similares encontraron Garduño et al. (2009). Con el uso de espalderas vivas se tienen dos fuentes de alimento (vaina y grano) y un bajo costo de producción, mientras que con la espaldera convencional se requiere una fuerte inversión y capital disponible, que no es común para los agricultores de subsistencia.

 

CONCLUSIONES

Con el uso de espaldera convencional para frijol chino se obtuvo mejor crecimiento, rendimiento y eficiencia en el uso del agua que con espalderas vivas.

Dentro de las espalderas vivas para frijol chino, el maíz superó en crecimiento y rendimiento al girasol.

La producción de vaina verde se logra con 278 mm de evapotranspiración del cultivo y 1,770 °C de calor acumulado de siembra a último corte.

La longitud y diámetro de vaina del frijol chino no se ven afectados por el tipo de espaldera.

La mayor producción de vaina verde ocurre en el tercer corte a los 82 días después de la siembra.

La mayor rentabilidad económica se encontró con el uso de espaldera de maíz.

 

AGRADECIMIENTOS

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el apoyo otorgado para la realización de esta investigación. Registro Núm. 222753 (2008).

 

LITERATURA CITADA

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