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Revista Chapingo. Serie horticultura
On-line version ISSN 2007-4034Print version ISSN 1027-152X
Rev. Chapingo Ser.Hortic vol.24 n.3 Chapingo Sep./Dec. 2018
https://doi.org/10.5154/r.rchsh.2017.07.024
Análisis de crecimiento y rendimiento de uchuva (Physalis peruviana L.) cultivada en hidroponía e invernadero
1Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Facultad de Ciencias Agropecuarias. Av. Universidad núm. 1001, Cuernavaca, Morelos, C. P. 62210, MÉXICO.
2Colegio de Postgraduados, Programa de Edafología. Carretera México-Texcoco km 36.5, Montecillo, Texcoco, México, C. P. 56230, MÉXICO.
La uchuva (Physalis peruviana L.) es un fruto exótico con un mercado internacional en crecimiento, y en México existe escasa investigación sobre su crecimiento y nutrición mineral. Por lo que el objetivo del presente estudio fue determinar la dinámica de crecimiento y el rendimiento del cultivo de uchuva en función de tres concentraciones de la solución nutritiva Steiner (50, 100 y 150 %) bajo condiciones de invernadero. El experimento se estableció en Cuernavaca, Morelos, México (18º 58’ 51’’ latitud norte y 99º 13’ 55’’ longitud oeste, a 1,866 msnm). Se determinaron las unidades calor (UC) acumuladas y se registró la ocurrencia de las fases fenológicas durante el desarrollo del cultivo. El crecimiento del cultivo se evaluó a través del número de hojas, área foliar y materia seca acumulada por planta. En la cosecha se registró el número y peso de frutos (con y sin cáliz). La fenología del cultivo de uchuva se favoreció con la mayor concentración de la solución nutritiva, al requerir 1,370 UC de trasplante a madurez de consumo; esto representó 15 y 5 días de precocidad en comparación con las otras concentraciones: 1,527 UC (50 %) y 1,435 UC (100 %), respectivamente. La mayor producción de hojas, área foliar, materia seca, tasa de crecimiento del cultivo y peso de frutos (con y sin cáliz) se obtuvo con la solución nutritiva de Steiner al 100 y 150 %; por lo que se sugiere emplear la solución al 100 %.
Palabras clave: tasa de crecimiento del cultivo; nutrición de cultivos; área foliar
The cape gooseberry (Physalis peruviana L.) is an exotic fruit with a growing international market. In Mexico, there is little research on its growth and mineral nutrition. Therefore, the objective of this study was to determine the growth dynamics and yield of cape gooseberry cultivation based on three Steiner nutrient solution concentrations (50, 100 and 150 %) under greenhouse conditions. The experiment was established in Cuernavaca, Morelos, Mexico (18º 58’ 51’’ North latitude and 99º 13’ 55’’ West longitude, at 1,866 masl). The accumulated heat units (HU) were determined and the occurrence of the phenological phases was recorded during crop development. Crop growth was assessed through the number of leaves, leaf area and dry matter accumulated per plant. At harvest, the number and weight of fruits (with and without calyx) were recorded. The phenology of cape gooseberry cultivation was favored with the highest concentration of the nutrient solution, requiring 1,370 HU from transplant to ripeness; this represented 15 and 5 days of precocity compared to the other concentrations: 1,527 HU (50 %) and 1,435 HU (100 %), respectively. The highest leaf production, leaf area, dry matter, crop growth rate and fruit weight (with and without calyx) were obtained with the Steiner nutrient solution at 100 and 150 %, so it is suggested to use the 100 % solution.
Keywords: crop growth rate; crop nutrition; leaf area
Introducción
La uchuva (Physalis peruviana L.) es una planta originaria de la región andina, perteneciente a la familia de las solanáceas (Fischer, Ebert, & Lüdder, 2007). Su fruto es una baya color amarillo brillante y sabor dulce semiácido (Fischer, Herrera, & Almanza, 2011). Se consume principalmente en fresco y se le atribuyen propiedades nutracéuticas por su contenido de vitamina C y otros compuestos antioxidantes (Gutiérrez, Hoyos, & Páez, 2007). Los principales países productores son Australia, Colombia, Ecuador, India, Nueva Zelanda, Perú, Sudáfrica y Zimbabue; mientras que los consumidores son Alemania, Brasil, Bélgica, Canadá, España, Estados Unidos de América, Francia, Holanda, Inglaterra, Italia y Suiza (Fischer, Almanza, & Miranda, 2014).
En México, aún no existen áreas de producción intensivas ni extensivas de uchuva; sin embargo, representa una alternativa por su potencial productivo (Castañeda-Salinas et al., 2013), por lo que es necesario estudiar su manejo agronómico, con énfasis en nutrición mineral y en condiciones de invernadero.
En un sistema de producción agrícola, la nutrición mineral es uno de los principales factores que deben tomarse en cuenta, ya que un elemento en exceso o deficiente limita el desarrollo óptimo de la planta, lo que afecta directamente su rendimiento (Sánchez, Molinos, Alcántar, & Sandoval, 2009). Martínez, Sarmiento, Fischer, y Jiménez (2008) encontraron en uchuva 90 % menos frutos en plantas que no recibieron fertilización con boro o potasio y limitada en nitrógeno (15 % de la solución completa), mientras que la ausencia de fósforo disminuyó 50 % el rendimiento en comparación con las plantas control. En este sentido, se ha reportado que la planta de uchuva crece, desarrolla y fructifica de forma adecuada con la solución nutritiva Steiner al 50 y 75 % de concentración (Gastelum-Osorio, Sandoval-Villa, Trejo-López, & Castro-Brindis, 2013).
El ambiente de producción, como clima y manejo de cultivo, influye en el tiempo de aprovechamiento productivo de la uchuva (Mora-Aguilar, Peña-Lomelí, López-Gaytán, Ayala-Hernández, & Ponce-Aguirre, 2006), ya que en condiciones óptimas puede prolongarse hasta seis años (Fischer et al., 2014). Para lograr esto, el conocimiento amplio de fisiología de la planta es indispensable.
Con base en lo anterior, el análisis de crecimiento se usa para estudiar los factores que influyen en el desarrollo y rendimiento de las plantas (Santos-Castellanos, Segura-Abril, & Ñústez-López, 2010). Dicho análisis usa medidas directas como el peso de la materia seca, el cual depende del tamaño y la duración del área foliar (Tekalign & Hammes, 2005), con el que se puede calcular la tasa de crecimiento del cultivo (TCC). Esta tasa se considera un índice de la productividad agrícola que mide la ganancia en peso de un cultivo por unidad de área y de tiempo (Santos-Castellanos et al., 2010).
Generalmente, en estudios de análisis de crecimiento de hortalizas de fruto no se considera la nutrición mineral como factor de variación (Juárez-Maldonado, de Alba-Romenus, Zermeño-González, Ramírez, & Benavides-Mendoza, 2015; Mazorra, Quintana, Miranda, Fischer, & Cháves, 2003); sin embargo, el estado nutrimental influye en el crecimiento y desarrollo de los cultivos (Hawkesford et al., 2012). En México se conoce poco acerca de la producción de uchuva; por lo que, el objetivo de esta investigación fue determinar la dinámica de crecimiento y el rendimiento del cultivo de uchuva en función de tres concentraciones de la solución nutritiva Steiner (50, 100 y 150 %) bajo condiciones de invernadero.
Materiales y métodos
El estudio se llevó a cabo en Cuernavaca, Morelos, México (18º 58’ 51’’ latitud norte y 99º 13’ 55’’ longitud oeste, a 1,866 msnm), de septiembre de 2015 a febrero de 2016. El 25 de julio de 2015 se sembraron semillas de uchuva ecotipo Colombia en charolas de poliestireno de 200 cavidades, una semilla por cavidad, que contenían sustrato comercial para germinación (BM2, Berger®). El trasplante se llevó a cabo el 23 de septiembre de 2015, para lo cual se colocó una planta por maceta.
Los tratamientos fueron distintas concentraciones (50, 100 y 150 %) de la solución nutritiva de Steiner (1984) (Cuadro 1). El diseño experimental empleado fue bloques completos al azar con cuatro repeticiones. La unidad experimental fueron 16 contenedores de polietileno color negro de 12 L de capacidad con tezontle como sustrato (granulometría de 1 a 8 mm). Los contenedores se acomodaron a doble hilera, con distancia entre plantas y entre las dobles hileras de 2 m (Cooman, Torres, & Fischer, 2005). Las plantas se tutoraron individualmente con rafia y el cultivo se condujo a cuatro tallos por planta.
Cuadro 1 Composición química de las tres concentraciones (tratamientos) de la solución nutritiva Steiner.
| Concentración de la solución nutritiva (%) | Ca2+ | K+ | Mg2+ | NO3 - | H2PO4 - | SO4 2- |
|---|---|---|---|---|---|---|
| meq·L-1 | ||||||
| 50 | 4.5 | 3.5 | 2.0 | 6.0 | 0.5 | 3.5 |
| 100 | 9.0 | 7.0 | 4.0 | 12.0 | 1.0 | 7.0 |
| 150 | 13.5 | 10.5 | 6.0 | 18.0 | 1.5 | 10.5 |
Los fertilizantes que se usaron para preparar la solución nutritiva fueron nitrato de calcio, nitrato de potasio, sulfato de magnesio, sulfato de potasio y fosfato monopotásico. Los microelementos se aplicaron mediante una mezcla comercial de quelatos (Ultrasol Micro Mix, SQM®), en dosis de 20 g por cada 500 L de solución nutritiva. Para calcular dicha dosis se consideró el suministro de 3 mg ·L-1 de hierro (Fe). La mezcla comercial de micronutrimentos contiene las siguientes concentraciones en porcentaje: Fe (7.5), Mn (3.7), B (0.4), Zn (0.6), Cu (0.3) y Mo (0.2). El pH de la solución se ajustó entre 5.5 y 6.0 con ácido sulfúrico y la conductividad eléctrica fue de 1.0, 2.0 y 3.0 dS ·m-1, para las concentraciones 50, 100 y 150 %, respectivamente. Los riegos se aplicaron de acuerdo con la etapa fenológica y se consideró un drenaje de 15 a 20 % de solución nutritiva para evitar acumulación de sales; en las etapas de mayor consumo se aplicaron 2 L de agua por planta por día.
Durante el desarrollo del cultivo, se registró la temperatura (°C) media (Tmedia), máxima (Tmáx) y mínima (Tmín) decenal (días) dentro del invernadero con un registrador de datos ambientales (Hobo®). Además, se reportó la ocurrencia de las fases fenológicas (Fischer, 2000): trasplante, floración y madurez de consumo. Para cada fase se determinó la acumulación de unidades calor (UC, ºC ·d-1) para el cultivo, mediante el método residual de Snyder (1985):
donde TB es la temperatura base, considerada como 6.3 °C (Salazar, Chaves-Córdoba, Cooman, & Jones, 2006).
El crecimiento del cultivo se evaluó en función de las tres concentraciones de la solución nutritiva (50, 100 y 150 %), mediante muestreos destructivos de ocho plantas por tratamiento a los 30, 60, 90 y 120 días después del trasplante (ddt). En cada muestreo se contabilizó el número de hojas (NH) por planta y el área foliar (AF). Este último se determinó con un medidor de AF (LI-COR® 3100).
La materia seca (MS; g ·planta-1) se cuantificó con una báscula digital; para lo cual, las muestras se secaron a 70 °C en una estufa de circulación de aire forzado hasta peso constante. Con estos datos se calculó la TCC mediante la ecuación:
donde PS2 y PS1 indican el peso de la MS de la planta en los tiempos T2 y T1, respectivamente, y A representa el área ocupada por la planta (Escalante-Estrada & Kohashi-Shibata, 2015).
En madurez de consumo, se realizó la cosecha de frutos semanalmente durante tres meses, y se registró el número y peso de frutos (con y sin cáliz) por planta.
Con los valores obtenidos se realizó un análisis de varianza, y cuando existieron diferencias significativas se hizo una comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05) mediante el programa Statistical Analysis Software (SAS Institute, 2003). Adicionalmente, se obtuvieron las correlaciones entre las concentraciones de la solución nutritiva y las variables de crecimiento con el programa Excel (Microsoft Office®).
Resultados y discusión
Fenología, temperatura y unidades calor
En las etapas fenológicas, la floración con la solución nutritiva a 150 % ocurrió 70 ddt, en la solución a 100 % a los 75 ddt y en la solución a 50 % a los 85 ddt; mientras que la madurez de consumo se presentó a los 110, 115 y 125 ddt, para las soluciones nutritivas a 150, 100 y 50 %, respectivamente (Figura 1). Por lo tanto, se observa que las concentraciones de la solución nutritiva tuvieron un efecto positivo sobre la fenología del cultivo. Esta tendencia puede asociarse a una mayor disponibilidad nutrimental en las soluciones nutritivas de 100 y 150 % en comparación con la de 50 %, lo que incrementa la acumulación de MS. Sabino-López et al. (2016) cultivaron Physalis peruviana en invernadero con solución nutritiva a 50 % y reportaron la etapa de floración a los 57 ddt y de 119 a 124 ddt la madurez fisiológica.
Figura 1 Promedios decenales (días) de temperaturas máximas (Tmáx), mínimas (Tmín) y medias (Tmedia) durante el desarrollo del cultivo de uchuva. T: trasplante, F: floración, MC: madurez de consumo.
La media decenal (días) de las temperaturas durante el desarrollo del cultivo fluctuó de 15 a 21 ºC (Figura 1), de trasplante la floración fue de 16 a 21 ºC y de floración a madurez de consumo fue de 15 a 18 ºC. Las temperaturas promedio en las cuales se desarrolló el cultivo de la uchuva fueron aproximadas a los intervalos óptimos, que son entre 13 y 16 ºC (Fischer et al., 2014).
En la acumulación de UC durante el ciclo del cultivo (Figura 2), los totales fueron 1370, 1435 y 1527 UC, para las soluciones de Steiner al 150, 100 y 50 %, respectivamente. Es probable que esta tendencia también se deba a la mayor disponibilidad nutrimental en la solución nutritiva a 150 %, lo que favorece el crecimiento y desarrollo del cultivo. Los resultados del presente estudio son menores a los de Mora-Aguilar et al. (2006), quienes reportaron un total de 2,047 UC desde la emergencia hasta la madurez fisiológica en un ecotipo de uchuva proveniente de Perú. Dichas diferencias pueden atribuirse al origen del material genético evaluado, así como al periodo de cultivo.
Número de hojas y área foliar
Se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) en el NH en función de la concentración de la solución nutritiva. La solución a 150 % fue la que generó el mayor NH (Cuadro 2). Estos resultados indican que la mayor concentración nutrimental favorece la formación de nuevas hojas. Al igual que el NH, el AF varió significativamente (P ≤ 0.05) entre las concentraciones nutritivas aplicadas. La dinámica del AF en las tres soluciones se ajustó a un modelo cuadrático. En la Figura 3, puede apreciarse que en la concentración a 150 % se produjo la mayor AF por día (1.21 cm2 ·d-1), en comparación con la solución a 100 (1.05 cm2 ·d-1) y 50 % (0.90 cm2 ·d-1). Es probable que los valores mayores tanto en NH como en AF sean resultado de la mayor disponibilidad nutrimental, lo que favorece el crecimiento y producción de MS (Hawkesford et al., 2012).
Cuadro 2 Efecto de la concentración de la solución nutritiva Steiner en el número de hojas en el cultivo de uchuva.
| Concentración de la solución Steiner (%) | Días después del trasplante | |||
|---|---|---|---|---|
| 30 | 60 | 90 | 120 | |
| 50 | 8.8 bz | 12.0 c | 25.2 b | 37.8 b |
| 100 | 11.6 ab | 19.6 b | 34.4 a | 51.6 a |
| 150 | 13.2 a | 36.2 a | 35.2 a | 52.8 a |
| DMSH1 | 4.0 | 2.2 | 5.7 | 8.6 |
| CV (%) | 14.6 | 6.7 | 12.5 | 12.5 |
1DMSH: diferencia mínima significativa honesta; CV: coeficiente de variación.
zMedias con letras iguales dentro de cada columnas no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05).
Materia seca
En cuanto a la producción de MS (Figura 4), las concentraciones de la solución nutritiva a 100 y 150 % presentaron los valores más altos. Durante el desarrollo del cultivo, la producción de MS por planta incrementó en función del aumento en la concentración de la solución nutritiva. Dichos incrementos en las tres concentraciones se ajustaron a un modelo cuadrático. Así, la producción de MS por planta por día fue de 0.39, 0.25 y 0.17 g, para las concentraciones a 150, 100 y 50 %, respectivamente. Lo anterior puede atribuirse a una mayor disponibilidad y aprovechamiento de los nutrimentos (Aldana, Nel, & Fischer, 2014).
Tasa de crecimiento del cultivo
En la TCC se observó un aumento por efecto de las concentraciones aplicadas (50, 100 y 150 %) (Figura 5). Al igual que las variables antes mencionadas, estos incrementos se ajustaron a un modelo cuadrático. La concentración a 150 % generó mayor producción de MS por día (0.12 g ·dia-1) respecto a las otras concentraciones: 100 (0.11 g ·dia-1) y 50 % (0.07 g ·dia-1); esto puede atribuirse a una mejor eficiencia de la planta para producir MS con la solución a 150 %. Con las concentraciones a 100 y 150 %, la TCC fue superior desde los 30 ddt respecto a 50 %. La máxima producción de MS se observó a los 90 ddt con 3.06 y 3.21 g ·dia-1, para las concentraciones a 100 y 150 %, respectivamente. No obstante, a los 120 ddt se presentó un descenso en la eficiencia de la acumulación de MS. En cultivos anuales, este comportamiento se debe a que las plantas presentan mayor número de frutos en maduración y después éstas entran en fase de senescencia (Mazorra et al., 2003), lo cual induce una reducción en la TCC de la planta. Sin embargo, en uchuva, el descenso observado a los 120 ddt pudo deberse a que se eliminaron hojas viejas conforme maduraron los frutos en la parte inferior de las plantas, lo cual es una práctica habitual en el manejo de este cultivo.
Número y peso de frutos
En el número y peso de frutos (con y sin cáliz) se observaron diferencias estadísticas significativas (P ≤ 0.05) por efecto de la solución nutritiva (Cuadro 3). El mayor número de frutos se obtuvo con las soluciones a 150 y 100 %, con un incrementó en la producción de frutos de 64 y 37 %, respectivamente, ambas en comparación con la solución a 50 %. El menor número de frutos con la solución nutritiva a 50 % puede atribuirse al limitado crecimiento longitudinal de las ramas generadoras de flores, por efecto del menor aporte nutrimental (Martínez et al., 2008). Los resultados del presente estudio son superiores a los encontrados por Gastelum-Osorio et al. (2013), quienes reportaron un aumento de 7 % en la producción de frutos de uchuva al incrementar la concentración de la solución nutritiva Steiner de 50 a 100 %.
Cuadro 3 Efecto de la concentración de la solución nutritiva Steiner en el número y peso de frutos (con y sin cáliz) de uchuva.
| Concentración de la solución Steiner (%) | Frutos por planta | Fruto con cáliz (g ·planta-1) | Fruto sin cáliz (g ·planta-1) |
|---|---|---|---|
| 50 | 11.7 cz | 87.3 b | 79.5 b |
| 100 | 16.0 b | 127.5 a | 115.5 a |
| 150 | 19.2 a | 138.5 a | 130.5 a |
| DMSH1 | 2.6 | 18.9 | 20 |
| CV (%) | 7.7 | 7.4 | 14 |
1DMSH: diferencia mínima significativa honesta; CV: coeficiente de variación.
zMedias con letras iguales dentro de cada columnas no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05).
Respecto a los frutos con cáliz (Cuadro 3), el mayor peso se presentó con la concentración más alta de la solución nutritiva, lo cual se relacionó con el mayor diámetro ecuatorial del fruto (datos no mostrados). Con la solución a 100 % se observó un incremento de 46 % en el peso de frutos, y a 150 % el aumento fue de 59 %, en comparación con la solución a 50 %. Este comportamiento puede atribuirse a que con mayor disponibilidad y aprovechamiento nutrimental incrementa el crecimiento del fruto (Antúnez-Ocampo, Sandoval-Villa, Alcántar-González, & Solís-Martínez, 2014; Fischer, 2000).
Al igual que en frutos con cáliz, las concentraciones a 100 y 150 % generaron un aumento en el peso de los frutos sin cáliz, de 36 y 51 g ·planta-1, respectivamente, en comparación con la solución a 50 % (Cuadro 3). Esto probablemente debido a que la acumulación de carbohidratos en el fruto se vio favorecida por el mayor suministro de nutrimentos (Gastelum-Osorio et al., 2013; Martínez et al., 2008).
En general, con las soluciones nutritivas a 100 y 150 % se obtuvieron los mejores resultados en todas las variables evaluadas. Este comportamiento puede deberse a que la concentración de N en forma de nitrato corresponde a 6, 12 y 18 meq ·L-1 en las concentraciones de 50, 100 y 150 %, respectivamente (Cuadro 1). Al respecto, el N es el elemento más requerido por las plantas, ya que representa de 1 a 5 % de la MS total y es constituyente integral de proteínas, ácidos nucleicos, clorofila, coenzimas, fitohormonas y metabolitos secundarios (Hawkesford et al., 2012). Asimismo, dosis óptimas de N incrementan el proceso fotosintético, la producción de AF y MS total, factores determinantes para mejorar los rendimientos de los cultivos (Leghari et al., 2016).
Por otra parte, la concentración de K es de 3.5, 7.0 y 10.5 meq ·L-1 en la solución nutritiva Steiner a 50, 100 y 150 %, respectivamente (Cuadro 1). El K es el catión absorbido en mayor cantidad por las plantas; además, está involucrado en la fotofosforilación y transporte de fotoasimilados de los tejidos fuente, via floema, a los tejidos demanda, activación enzimática y mantenimiento de la turgencia. Por lo tanto, una adecuada nutrición con K está asociado con incrementos en el rendimiento y calidad de frutos (Çolpan, Zengin, & Özbahçe, 2013; Lester, Fijon, & Makus, 2010).
Los resultados del presente estudio demuestran que es factible el cultivo de uchuva en condiciones de invernadero e hidroponía, lo cual representa una alternativa para diversificar la producción de hortalizas. Asimismo, los resultados de fenología y análisis de crecimiento podrían ser útiles para planear el establecimiento del cultivo y calendarizar las primeras cosechas de esta hortaliza de fruto.
Conclusiones
La fenología del cultivo de uchuva, en las condiciones evaluadas, se favoreció con la solución nutritiva a 150 %, al requerir 1,370 UC de trasplante a madurez de consumo. Lo anterior representó 15 y 5 días de precocidad en comparación con las concentraciones a 50 % (1,527 UC) y 100 % (1,435 UC), respectivamente.
La mayor producción de hojas, área foliar, materia seca, tasa de crecimiento del cultivo, y peso de frutos (con y sin cáliz), se obtuvo con la solución nutritiva de Steiner a 100 y 150 %.
De acuerdo con los resultados encontrados y las condiciones en que se realizó el estudio, se sugiere emplear la solución nutritiva de Steiner a 100 % en el cultivo de uchuva, ya que el rendimiento es similar (P ≤ 0.5) al obtenido con 150 % de concentración, pero con menor requerimiento de fertilizantes.
Agradecimientos
El primer autor agradece al Programa para el Desarrollo Profesional Docente (PRODEP) de la Secretaría de Educación Pública de México (SEP) por la beca posdoctoral otorgada.
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Recibido: 09 de Julio de 2017; Aprobado: 04 de Abril de 2018
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