Introducción

El pimiento morrón (Capsicum annuum L.) es uno de los tipos de chile más importantes que se producen en México. En 2014, el valor de la exportación de pimiento hacia Estados Unidos alcanzó 929 millones de dólares (Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación [SAGARPA], 2016) y, de acuerdo con la SAGARPA (2012), la superficie sembrada en condiciones de agricultura protegida representa 16 %, sólo superada por el 70 % destinada al cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L.).

El pimiento es una planta de crecimiento indeterminado, que alcanza al menos 2 m de altura (^{Jovicich, Cantliffe, & Stoffella, 2004a)}. Los rendimientos en invernadero con tecnología intermedia pueden llegar hasta 130 t·ha^-1 y con alta tecnología hasta 250 t·ha^-1 (^{Fundación Mexicana para la Investigación Agropecuaria y Forestal [FUMIAF], 2005}).

Los principales sistemas de producción empleados son dos. El primero, que es el más preferido en el sur de Europa, consiste en dejar crecer libremente las plantas con todos sus tallos; los cuales tienen crecimiento simpódico y en cada ramificación producen flores, normalmente solitarias. Las primeras seis a ocho flores llegan a formar fruto, pero todas demandan alta cantidad de asimilados, de tal manera que en las flores que se forman posteriormente ocurre alto porcentaje de aborto. Una vez que los primeros frutos finalizan su crecimiento y son cosechados, la disponibilidad de azúcares aumenta y permite continuar el crecimiento vegetativo, el amarre y crecimiento de cuatro a ocho frutos más. Entre un flujo de cosecha y otro transcurren hasta dos meses (^{Cruz-Huerta, Sánchez-del Castillo, Ortiz-Cereceres, & Mendoza-Castillo, 2009}; ^{Marcelis, Heuvelink, Hofman-Eijer, Bakker, & Xue, 2004}), lo que causa que en un ciclo de cultivo completo pasen de ocho a diez meses después del trasplante, con rendimientos de entre 50 y 80 t·ha^-1 (^{Jurado & Nieto, 2003}).

En el segundo, que es el más usado en la producción de pimiento en México, se utiliza el sistema de cultivo desarrollado en países del Norte de Europa y de América, el cual se basa en conducir a la planta con dos tallos. En este sistema se podan las ramas de cada bifurcación dejando solamente la flor formada en la horqueta, a una densidad de 2 a 3 plantas·m^-2; de manera que se manejan de 4 a 6 tallos·m^-2 que crecen hasta 3 m de altura (^{Jovicich, Cantliffe, & Vansickle, 2004b)}. Al limitar el número de frutos que crecen simultáneamente, se modifica la relación fuente-demanda, por lo que se puede lograr producir continuamente durante casi todo el año. El sistema generalmente requiere de invernaderos con alta tecnología para tener control del ambiente interior y, aunque los rendimientos anuales pueden superar las 200 t·ha^-1, el costo de producción por kilogramo es muy elevado (^{Paschold & Zengerle, 2000}).

Recientemente, se ha realizado investigación para desarrollar un sistema de producción alternativo, consistente en hacer trasplante tardío y despunte temprano para detener el crecimiento de las plantas por encima de la cuarta ramificación de sus tallos. La finalidad es acortar el ciclo del cultivo, al disminuir el tiempo de trasplante a cosecha a menos de cuatro meses y lograr tres ciclos de cultivo al año en vez de sólo uno (^{Cruz-Huerta et al., 2009}; ^{Reséndiz-Melgar, Moreno-Pérez, Sánchez-del Castillo, Rodríguez-Pérez, & Peña-Lomelí, 2010}). El menor rendimiento que se obtiene por planta se compensa, en parte, por el manejo de mayor densidad de población (6 plantas·m^-2 en lugar de las dos o tres del sistema convencional); de tal manera que el rendimiento anual es mayor, ya que involucra la producción de tres ciclos (^{Cruz-Huerta, Ortiz-Cereceres, Sánchez-del Castillo, & Mendoza-Castillo, 2005}). ^{Reséndiz-Melgar et al. (2010)} evaluaron este sistema comparando 17 variedades en dos densidades de población y encontraron que la variedad más sobresaliente fue Orión con 7.6 kg·m^-2 y 7.75 frutos amarrados por planta, de un total de 15 posibles en las cuatro primeras bifurcaciones. Por su parte, Cruz-Huerta et al. (²⁰⁰⁵, ²⁰⁰⁹) estudiaron este sistema con la variedad Ariane y reportaron que de tres ciclos de cultivo al año podrían obtenerse rendimientos similares o incluso superior al sistema de producción que se desarrolla en países europeos, pero con menor costo de producción.

La limitante para producir más en cada ciclo, con este sistema de producción, ha sido el porcentaje alto de aborción de frutos, atribuido a la competencia entre las plantas para interceptar la radiación fotosintéticamente activa (RFA) incidente más homogéneamente en todo el dosel, y el crecimiento simultáneo de varios frutos por planta que provocan alta demanda de fotoasimilados que no puede ser satisfecha totalmente (^{Cruz-Huerta et al., 2009}; ^{Reséndiz-Melgar et al., 2010}). Por lo anterior, se busca aprovechar más eficientemente la cantidad de luz solar que incide y la forma en que ésta es interceptada por las hojas (^{Jovicich et al., 2004a)}. Una manera es manejando apropiadamente la densidad de población del cultivo (^{Papadopoulos & Pararajasingham, 1997}). Otra es ajustar la disposición de las plantas en el invernadero colocando las hileras de plantas a distinta altura para formar un arreglo de doseles en forma de escalera (^{Sánchez-del Castillo, Bastida-Cañada, Moreno-Pérez, Contreras-Magaña, & Sahagún-Castellanos, 2014}).

En jitomate se han realizado varios experimentos al respecto y los resultados obtenidos muestran que con los sistemas de dosel en forma de escalera se logra mayor rendimiento que cuando las plantas se establecen en un arreglo uniforme (^{Sánchez-del Castillo, Moreno-Pérez, & Contreras-Magaña, 2012}), y superiores al rendimiento que se ha logrado con sistemas convencionales en invernadero (^{Resh, 2001}; ^{Sánchez-del Castillo et al., 2012}). Sin embargo, para el cultivo de pimiento morrón no se ha evaluado este sistema.

Con base en lo anterior, el objetivo de la presente investigación fue comparar cuatro sistemas de producción de pimiento morrón generados mediante dos arreglos del dosel (en forma de escalera y uniforme) y dos densidades de plantación (6 y 8 plantas·m^-2). Lo anterior bajo el supuesto de que al incrementar la densidad de plantación y el número de frutos por unidad de superficie es posible mantener el tamaño de éstos mediante el despunte de plantas en la cuarta bifurcación, y con ello aumentar el rendimiento unitario.

Materiales y métodos

El presente trabajo se llevó a cabo de marzo a septiembre de 2015 en un invernadero tipo capilla de estructura metálica con cubierta de polietileno a 80 % de transmisión de luz. Dicho invernadero está localizado en el Campo Experimental de la Universidad Autónoma Chapingo, Texcoco, Estado de México (19° 29’ latitud norte, 98° 53’ longitud oeste y 2,251 msnm). El invernadero contaba con un muro húmedo, extractores y un sistema de calefacción que permitía un control adecuado de la temperatura; además, ventanas protegidas con malla antiáfidos, cortinas enrollables y el piso de los pasillos se cubrió con tela blanca de polipropileno (Ground-cover).

Se utilizó la variedad Cannon; la cual se caracteriza por ser de crecimiento indeterminado, producir frutos tipo blocky de 150 a 200 g por fruto. Esta es apreciada en el mercado por su pared gruesa, calibre grande y buen sabor.

La siembra se hizo en charolas de poliestireno de 60 cavidades, depositando una semilla en cada cavidad. El sustrato para la siembra fue turba vegetal (peat moss) mezclado con perlita, en proporción 1:1 (v:v). En los primeros ocho días, los riegos aplicados fueron con agua sola. Una vez emergidas, y hasta 10 días posteriores, las plantas se regaron con una solución nutritiva diluida al 50 % de su concentración normal. Posteriormente, y hasta el fin del ciclo, se regaron con la solución al 100 %. La solución nutritiva empleada contenía los siguientes elementos y concentraciones en ppm (mg·L^-1): N = 200, P = 50, K = 200, Ca = 235, Mg = 40, S = 160, Fe = 3, B = 0.5, Mn = 0.5, Cu = 0.1 y Zn = 0.1, presentando conductividad eléctrica de 2.5 dS∙m^-1 y pH entre 6 y 6.5.

Para suministrar la solución nutritiva, se usó una cinta de riego por goteo con emisores separados cada 20 cm, colocando una cinta en cada hilera. El gasto promedio de solu ción osciló entre 3 y 6 L·m^-2·día^-1.

El trasplante se llevó a cabo 50 días después de la siembra (dds). La duración del ciclo de cultivo, del trasplante a fin de cosecha, fue 120 días. Se utilizó un sistema hidropónico que consistió en camas de cultivo de 1 m de ancho y 30 cm de altura a nivel del piso para dosel uniforme, y un juego de dos camas inferiores y una central superior (40 cm de altura respecto de las inferiores) de 30 cm de ancho para formar un dosel escaleriforme (Figura1). Las camas de cultivo se rellenaron con arena de tezontle rojo con partículas de 1 a 4 mm de diámetro. La tina central estuvo a 40 cm por encima de las otras; para lo cual, se armó una estructura con cajas de plástico sostenidas con tabicones (Figura 1).

Figura 1 Tratamientos con diferentes disposiciones de plantas: A) dosel en escalera con tres hileras de plantas, B) dosel en escalera con cuatro hileras de plantas, C) dosel uniforme con tres hileras de plantas y D) dosel uniforme con cuatro hileras de plantas. 

Se evaluaron dos arreglos (disposiciones de plantas) y dos densidades de población. Se utilizó el diseño experimental de bloques completos al azar en arreglo en parcelas divididas con cuatro repeticiones. En las parcelas grandes se tuvo el arreglo del dosel: escaleriforme y uniforme; mientras que en las subparcelas se probaron las densidades de población: 6 y 8 plantas·m^-2 para cada tipo de arreglo. La unidad experimental en parcela chica fue de nueve plantas. La disposición de plantas en combinación con las densidades se descri be a continuación:

Las plantas se desarrollaron sin poda hasta alcanzar la cuarta ramificación, momento en que se eliminó el ápice de crecimiento (despunte). Esta práctica se realizó entre los 50 y 55 días después de trasplante (ddt). A todas las plantas se les eliminó la floración de la primera ramificación. El tutorado realizado consistió en sostener a la planta con hilos de polipropileno (rafia) amarrados a alambres que corrían a lo largo de la estructura del invernadero a 2 m de altura.

Los caracteres evaluados fueron:

Se realizaron análisis de varianza y comparaciones de medias de Tukey (P ( 0.05) mediante el paquete ^{Statistical Analysis System (SAS, 2002)}.

Resultados y discusión

Los análisis de varianza de las variables de rendimiento y sus componentes (Cuadro 1) indicaron significancia (P ( 0.01) entre los arreglos de dosel, excepto para el peso promedio de fruto. En contraste, las densidades no afectaron a las variables evaluadas. La interacción entre arreglos de dosel y densidades de población fue significativa solamente para peso medio de fruto.

A pesar de haberse ensayado cuatro repeticiones y cuatro tratamientos, se lograron identificar diferencias estadísticas en rendimiento de fruto para el factor arreglos (alojado en parcela grande). Sin embargo, en las densidades de plantación (parcela chica), no hubo variaciones significativas en este carácter. Estos resultados pueden considerarse confiables ante los coeficientes de variación, menores de 16 %, pese al número reducido de grados de libertad del error b; situación que puede atribuirse al tamaño grande de parcela experimental empleado, siendo un factor que favorece a la precisión de las estimaciones de efectos (^{Steel, Torrie, & Dykey, 1997}).

En el Cuadro 2, se observa que el rendimiento obtenido por planta y por unidad de superficie fueron menores con el arreglo de dosel uniforme; mientras que con doseles en escalera el rendimiento por unidad de área incrementó en promedio 32 %. Resultados similares fueron reportados en jitomate (^{Sánchez-del Castillo, Moreno-Pérez, Coatzín-Ramírez, Colinas-León, & Peña-Lomelí, 2010}; ^{Sánchez-del Castillo, Moreno-Pérez, & Cruz-Arellanes 2009}; ^{Vázquez-Rodríguez, Sánchez-del Castillo, & Moreno-Pérez, 2007}), al observar que en doseles en forma de escalera se logró un aumento en el rendimiento por unidad de superficie respecto del dosel uniforme.

En el Cuadro 3, se observa que el arreglo con densidad menor tuvo significativamente mayor rendimiento por planta, consecuencia de más frutos amarrados por planta y mayor peso medio de fruto. Sin embargo, en número de frutos por m² y rendimiento por m², no hubo diferencias estadísticas significativas, indicando que se puede utilizar comercialmente la densidad de 6 plantas·m^-2 para un rendimiento mayor, como ya lo habían señalado ^{Reséndiz-Melgar et al. (2010)}. El peso seco final de planta, también fue mayor con la menor densidad de población.

El Cuadro 4 muestra que en ambas densidades el rendimiento y el número de frutos por unidad de superficie y por planta fueron mayores en el dosel escaleriforme, respecto del dosel uniforme. Dichas diferencias fueron de 3.5 kg·m^-2 en rendimiento y 22 frutos∙m^-2. Asimismo, se puede apreciar que la interacción significativa entre arreglos y densidades señalada en el peso medio de fruto, fue debido a que en el arreglo uniforme este carácter disminuyó significativamente al incrementar de 6 a 8 plantas·m^-2. En contraste, en el arreglo escaleriforme el peso de fruto fue estadísticamente similar en ambas densidades.

Los resultados de rendimiento y número de frutos obtenidos con el arreglo de dosel uniforme concuerdan con los reportados por ^{Reséndiz-Melgar et al. (2010)}, con el mismo sistema de producción de chile pimiento en alta densidad y despuntes por encima de la cuarta bifurcación. ^{Reséndiz-Melgar et al. (2010)} obtuvieron rendimientos de 7 kg·m^-2 en un ciclo de cultivo de cuatro meses. Ellos señalan que la limitante del rendimiento por unidad de superficie fue el porcentaje alto de aborción de frutos por planta (aproximadamente 50 %). Por su parte, ^{Cruz-Huerta et al. (2009)} reportan porcentajes de aborción de frutos similares con manejo de altas densidades de población, ya sea realizando el despunte después de la tercera o de la cuarta bifurcación. En ambos trabajos, lo atribuyen a una demanda fuerte de asimilados por los primeros frutos en crecimiento, sumado a limitaciones en la intercepción y distribución homogénea de la RFA en el dosel ocasionado por la competencia entre plantas.

La radiación solar es el factor más importante por el cual las plantas compiten dentro de un ambiente sin restricciones, como lo es el cultivo en invernadero e hidroponía; por ello, varias prácticas culturales que se realizan en estas condiciones buscan incrementar su intercepción y mejorar su distribución entre las hojas del dosel (^{Jovicich et al., 2004a}; ^{Papadopoulos & Pararajasingham, 1997}). Los resultados obtenidos en la presente investigación son similares a lo reportado por ^{Jolliffe y Gaye (1995)}, quienes mencionan que, hasta cierto límite, al aumentar la densidad de población en un ambiente favorable, como el de un invernadero, incrementan el rendimiento por unidad de superficie. La falta de aumento en el rendimiento con incremento en la densidad de población se explica porque el sombreado mutuo entre plantas afecta negativamente la producción de fotoasimilados, al grado de que el número de frutos por planta o el peso medio de cada fruto disminuyen fuertemente (^{Heuvelink, 1995}; ^{Villegas-Cota et al., 2004}).

Con la disposición de plantas en el sistema escaleriforme manejada a 6 plantas·m^-2, se logró incrementar significativamente el número de frutos y el rendimiento por planta respecto de los tratamientos de dosel uniforme; lo anterior apunta a que, efectivamente, con el arreglo escaleriforme se logró aumentar la cantidad de RFA interceptada por planta y, sobre todo, se mejoró su distribución entre las hojas del dosel provocando una fotosíntesis más eficiente.

El aumento de densidad de 6 a 8 plantas∙m^-2 en arreglo escaleriforme no incrementó el rendimiento por unidad de superficie debido, fundamentalmente, a que el número de frutos amarrados por planta disminuyó significativamente; lo que indica que la densidad baja es la más adecuada para manejo comercial.

Numerosos estudios realizados en jitomate con plantas despun tadas a tres racimos en arreglos de dosel escaleriforme (^{Méndez-Galicia, Sánchez-del Castillo, Sahagún-Castellanos, & Contreras-Magaña, 2005}; ^{Sánchez-del Castillo et al., 2014}, 2012 y 2010; ^{Vázquez-Rodríguez et al., 2007}) también muestran incrementos significativos en el rendimiento por unidad de superficie, gracias a que dicha disposición ha permitido aumentar la densidad de población respecto de doseles uniformes sin una dis minución importante en el tamaño y peso medio de fruto.

Para profundizar más en estos aspectos se efectuó un análisis del comportamiento de hileras de plantas dentro de cada tratamiento (Cuadros 5, 6 , 7 y 8). La comparación de medias para el tratamiento de escalera con 6 plantas·m^-2 (Cuadro 5) muestra que las tres hileras de plantas se comportaron de manera similar en las variables rendimiento, frutos por planta, peso medio de fruto y peso seco por planta al final del ciclo, apoyando el argumento de una intercepción y distribución similar de la RFA en cada hilera.

El comportamiento de las hileras dentro del tratamiento escaleriforme con densidad de 8 plantas·m^-2, al colocar cuatro hileras de plantas en vez de tres (Figura 1B y Cuadro 6), fue diferente. Se observó que el rendimiento por planta fue 33 % menor en las dos hileras que ocupaban el nivel inferior respecto del nivel superior. Esto fue ocasionado por un menor número de frutos por planta, dado que el peso medio de fruto fue similar en todas las hileras. El peso seco por planta también disminuyó en las dos hileras inferiores.

Al aumentar la densidad de población en una misma superficie, la RFA interceptada por unidad de área se distribuye entre más plantas, con la correspondiente disminución para cada una de ellas, lo que afecta su producción de materia seca y rendimiento final; además, en el caso particular del pimiento, incide en el número de frutos que cada planta puede mantener creciendo (^{Heuvelink, 1995}; ^{Wien, 1999}). Estos resultados concuerdan con lo señalado por ^{McAvoy et al. (1989)}, en el sentido de que existe una relación alta entre el rendimiento de frutos, la RFA total interceptada por el dosel y su distribución en cada planta; particularmente durante el periodo de antesis a cosecha, que es donde la presión de densidad de población es más alta debido a la mayor área foliar que se forma.

Las plantas que quedaron en el nivel inferior tuvieron mayor efecto de sombra; por lo tanto, fueron las que se vieron más perjudicadas en su intercepción de RFA por día, ya que la hilera inferior orientada hacia el poniente recibía menos RFA por las mañanas y la hilera oriente por las tardes. Por su parte, la comparación de hileras con disposición uniforme y 6 plantas·m^-2 (Cuadro 7) muestra que las tres hileras de plantas tuvieron un comportamiento similar para todas las variables; lo que se atribuye a que la distancia entre hileras (33 cm) es suficiente para lograr una intercepción y distribución similar de la RFA, incluyendo la hilera del centro.

^{Gardner, Pearce, y Mitchell (1990)}, ^{Heuvelink (1995)}, y ^{Sánchez-del Castillo et al. (2014)} señalan que la distribución más homogénea de la RFA entre las hojas de las plantas que conforman el dosel trae como consecuencia un aumento de la tasa de fotosíntesis. La disminución en rendimiento por planta y en número de frutos por unidad de área con respecto de las hileras de plantas dispuestas en forma de escalera a la misma densidad (Cuadro 1), se puede explicar debido a que, aunque en ambos doseles la intercepción de RFA por planta pudo ser similar, la disposición de las hileras permitió una distribución mejor de la RFA entre las hojas del dosel respecto del arreglo uniforme. Lo anterior debido a que la RFA incidió más en las hojas superiores que en las inferiores, haciendo menos eficiente la tasa fotosintética.

La prueba de comparación de medias del tratamiento con arreglo de dosel uniforme y densidad de 8 plantas·m^-2 (Cuadro 8) tampoco muestra diferencias significativas entre hileras para ninguna de las variables estudiadas. De tal manera que la menor intercepción de RFA por planta debida al aumento de la densidad es lo que impide incrementar el rendimiento por unidad de superficie en relación con el arreglo uniforme con menor densidad.

Si se comparan las hileras del tratamiento de alta densidad y dosel uniforme (Cuadro 8) con las de la misma densidad en disposición escaleriforme (Cuadro 6), se observa que las dos hileras centrales de este último tratamiento producen mayor rendimiento y número de frutos por planta (aproximadamente 70 % más rendimiento y 85 % más frutos por planta) que las mismas hileras del arreglo uniforme. Este resultado apoya el argumento a favor de que esto se debe a la mayor intercepción y distribución homogénea de la RFA en las plantas ubicadas en las hileras superiores, en relación con la ubicación de las cuatro hileras de plantas en un mismo nivel (dosel uniforme).

Los resultados obtenidos en la presente investigación permiten deducir que con la disposición escalonada de las plantas es posible para productores de pimiento, en invernaderos con un buen control climático, incrementar el rendimiento anual por unidad de superficie. Esto incluso a niveles superiores al de productores del Norte de Europa y América que manejan el sistema convencional de alta tecnología y que obtienen de 200 a 250 t·ha^-1, pero con costos de producción muy altos (^{Heuvelink, 1995}; ^{Wien, 1999}). Dado que se obtuvieron 12 kg·m^-2 (equivalente a 120 t·h^-1) en un periodo de producción de cuatro meses, de trasplante al final de la cosecha, se ve factible obtener tres ciclos de cultivo por año con rendimientos anuales que pueden rebasar las 300 t·ha^-1.

Conclusiones

El sistema en forma de escalera generó mayor rendimiento de fruto que las plantas en dosel uniforme, debido al incremento del número de frutos por planta y a su capacidad de mantener el peso de fruto sin disminuciones significativas.

Al aumentar la densidad de 6 a 8 plantas·m^-2 en los tratamientos de dosel en forma de escalera, no se incrementó el rendimiento por unidad de superficie, por lo que para manejo comercial se considera más adecuado el establecimiento de tres hileras de plantas despuntadas a la cuarta bifurcación en disposición escaleriforme con 6 plantas·m^-2.