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Revista mexicana de ciencias agrícolas

versão impressa ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.6 spe 12 Texcoco Nov./Dez. 2015

 

Artículos

La subirrigación como sistema de producción de pimiento (Capsicum annuum L.) en cultivo sin suelo

Juana Cruz García-Santiago1 

Luis Alonso Valdez-Aguilar1  § 

Valentín Robledo-Torres1 

Rosalinda Mendoza-Villarreal1 

Armando Hernández-Pérez1 

1Doctorado en Agricultura Protegida, Departamento de Horticultura, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Calzada Antonio Narro 1923, Col. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. C.P. 25315. Tel. 018444110200. (jhoana_gs@yahoo.com.mx; luisalonso.valdez@uaaan.mx; vrobtor@uaaan.mx; rosalindamendoza@hotmail.com; hernandez865@hotmail.com).


Resumen

La producción en sistemas cerrados promueve mayor eficiencia en el uso de agua y fertilizantes. El objetivo del presente estudio fue determinar algunos requerimientos del sistema de subirrigación para la producción de pimiento y su efecto en el crecimiento, rendimiento y algunas características químicas del sustrato. Se evaluaron dos láminas (10 y 15 cm) y tres tiempos (10, 20 y 30 min) de riego en dos tamaños de contenedor (13 y 25 L) con sustrato a base de una mezcla de turba ácida y perlita. El contenido de humedad del sustrato fue mayor con láminas de subirrigación de 10-15 cm durante 30 min, en ambos contenedores. Con lo anterior, se procedió a evaluar la respuesta del pimiento al sistema de subirrigación comparado contra riego superficial. Se obtuvo mayor rendimiento de fruto subirrigando con una lámina de 15 cm por 20 min, igualando el rendimiento de las plantas con riego superficial. El peso seco de plantas fue mayor con una lámina de 15 cm por 30 min. El pH fue más bajo en el estrato superior del sustrato con láminas de 10 y 15 cm durante 20 y 30 min, respectivamente. La CE fue mayor en el estrato superior con lámina de 15 cm por 30 min. El Ca2+, NO3- y K+ fue mayor en el estrato superior en riego superficial. Se concluye que la producción de pimiento en subirrigación es posible ya que se obtienen rendimientos similares a los obtenidos con riego superficial al implementar una lámina de 15 cm durante 20 min.

Palabras clave: agricultura protegida; eficiencia en el uso de fertilizantes; eficiencia en el uso del agua; nutrición

Abstract

Production in a closed system promotes higher efficiency in the use of water and fertilizers. The aim of this study was to determine some of subirrigation system requirements for the production of pepper and its effect on growth, yield and some chemical characteristics of the substrate. Two irrigation lamina (10 and 15 cm) at three irrigation times (10, 20 and 30 min) in two container sizes (13 and 25 L) with a substrate mixture of peat and perlite were evaluated. Moisture content of the substrate was higher with subirrigation lamina of 10-15 cm for 30 min, in both containers. With this, it proceeded to evaluate the response of pepper to subirrigation system compared with surface irrigation. Greater fruit yield was obtained subirrigating with a lamina of 15 cm for 20 min leveling plant yield with surface irrigation. Plant dry weight was greater with a lamina of 15 cm for 30 min. The pH was lower in the upper layer with lamina if 10 and 15 cm for 20 and 30 min, respectively. EC was higher in the upper layer with lamina of 15 cm for 30 min. Ca2+, NO3- and K + was higher in the upper layer with surface irrigation. It is concluded that the production of pepper in subirrigation is possible as similar yields to those obtained with surface irrigation are obtained by applying a lamina of 15 cm for 20 min.

Keywords: efficient use of fertilizers; efficient water use; protected agriculture; nutrition

Introducción

Los sistemas de cultivo sin suelo permiten un control adecuado del crecimiento y el desarrollo de las plantas ayudando a obtener altos rendimientos. Sin embargo, estos sistemas de producción requieren de riego frecuente y altas tasas de fertilización, y cuando se utiliza con drenaje libre (sistema abierto) ocasiona la contaminación de las fuentes de agua subterráneas y superficiales (Van Os, 1999). El manejo de sistemas de cultivo cerrados ofrecen excelentes perspectivas en términos de limitar el problema de la pérdida de agua y nutrientes, además de permitir una producción más eficiente y respetuosa del medio ambiente en comparación con los sistemas de cultivo abiertos (Van Os, 1999; Ahmed et al., 2000; Siddiqi et al., 1998; Rouphael et al., 2004; Rouphael y Colla, 2005).

Minimizar los requerimientos de fertilizantes y agua para la producción de cultivos en invernadero se ha convertido cada vez más importante para los productores, ya que muchos se enfrentan a mayores costos de agua y fertilizantes, disminución de la disponibilidad de agua de calidad, y a las disposiciones gubernamentales para proteger la superficie y las aguas subterráneas (Van Os, 1999; Uva et al., 2001). Una alternativa prometedora para ser más eficientes en la producción de cultivos de importancia es la adopción del sistema de subirrigación con recirculación de solución nutritiva, también referido como subirrigación de cero escurrimiento (Uva et al., 2001; Santamaria et al., 2003; Rouphael et al., 2006). Este sistema funciona al permitir que el agua se mueva desde un depósito en donde se almacena la solución nutritiva (SN) a una bandeja de aplicación dentro de la cual se encuentran los contenedores, manteniendo la SN por un tiempo determinado para permitir que esta se mueva a través del medio de cultivo por acción capilar (Bouchaaba et al., 2015). Después que el riego se completa, la cantidad de SN no absorbida por el medio de cultivo, se regresa de nuevo al tanque de almacenamiento para su reutilización en riegos posteriores (van Os, 1999; Incrocci et al., 2006; Pinto et al., 2008), para lo cual se necesita realizar ajustes periódicos al volumen de agua, pH y la concentración de nutrientes, valorándose estos últimos generalmente por la medición de la CE (Cox, 2001; Incrocci et al., 2006).

El sistema de subirrigación ofrece muchas ventajas, tales como un menor requerimiento de nutrientes y agua, proporciona nutrientes de una manera uniforme, evita la humectación foliar (prevención de enfermedades), uniformidad de riego, menor compactación del sustrato, cultivos más uniformes, mejor productividad; reduce la descarga de nutrientes a los ecosistemas circundantes y reduce los costos de producción (Cox, 2001; Santamaria et al., 2003; Rouphael y Colla, 2005; Rouphael et al., 2008; Montesano et al., 2010). Estos beneficios generan ahorros en mano de obra, insumos materiales y pérdidas de producto (Purvis et al., 2000; Santamaria et al., 2003). Además, el sistema de subirrigación puede facilitar el manejo de la SN ya que mantiene estables los parámetros de la misma, puesto que los elementos que no son absorbidos por la planta se acumulan en la parte superior del sustrato, en lugar de la acumulación en la SN como lo haría en un sistema de riego abierto (Reed, 1996; Kent y Reed, 1996; Morvant et al., 1997; Santamaria et al., 2003; Rouphael y Colla, 2005; Rouphael et al., 2006; Montesano et al., 2010).

Sin embargo, la tendencia de la acumulación de sales en la parte superior del medio de crecimiento representa un inconveniente para los sistemas de subirrigación, ya que puede resultar en la reducción del crecimiento de los cultivos, sobre todo en cultivos de ciclo largo y en condiciones ambientales secas y calientes (Kent y Reed, 1996; Reed, 1996; Morvant et al., 1997; Cox, 2001; Bouchaaba et al., 2015). La acumulación de sales en la parte superior del medio de crecimiento puede ocurrir si la SN es demasiado concentrada, debido a que el medio de crecimiento no se lixivia durante la producción (Martinetti et al., 2008). Por lo anterior, la concentración de fertilizantes en los sistemas de subirrigación deben ser más bajos que en los sistemas de riego superficial (Klock-Moore y Broschat, 1999; Cox, 2001; Mak y Yeh, 2001; Yeh et al., 2004; Martinetti et al., 2008).

Se han reportado diversas ventajas del sistema de subirrigación para el cultivo en invernadero de plantas ornamentales, sin embargo, se ha prestado menos atención a la aplicación de esta técnica para la producción de hortalizas (James y Van Iersel, 2001; Santamaria et al., 2003; Serio et al., 2004). Es necesario verificar la validez de éstos sistemas para la producción en hortalizas en invernadero, ya que estas se caracterizan por un ciclo cultural largo, tienen una alta tasa de crecimiento y una gran demanda de agua y nutrientes (Santamaria et al., 2003; Rouphael y Colla, 2005), además de estudiar la idoneidad de diferentes cultivares a este método de riego como consecuencia de su tolerancia a la salinidad (Martinetti et al., 2008). El presente estudio se planteó el objetivo de determinar algunos requerimientos del sistema de subirrigación para la producción de pimiento y su efecto en el crecimiento, rendimiento y algunas características químicas del sustrato.

Materiales y métodos

El presente trabajo se realizó en 2014 en un invernadero del Departamento de Horticultura de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, en Saltillo, Coahuila. Las condiciones ambientales durante el experimento incluyeron una temperatura promedio de 17.6 °C (promedio mínima de 11.2 °C y promedio máxima de 29.9 °C), y una humedad relativa promedio de 77% (promedio mínima de 40% y promedio máxima de 95%). La radiación fotosintéticamente activa incidente diurna fue en promedio de 164 µmol m-2s-1 y la incidente al medio día solar en promedio fue de 306 µmol m-2s-1.

El estudio fue dividido en dos etapas; en la primera se planteó el objetivo de generar información sobre la lámina de subirrigación y el tiempo de inmersión en la SN en dos contenedores de diferente volumen, mientras que en la segunda etapa se evaluó la respuesta de plantas de pimiento a estos tratamientos.

Etapa 1. Lámina de subirrigación, tiempo de inmersión y tamaño del contenedor

Se realizaron evaluaciones previas al establecimiento del cultivo para determinar las dimensiones que debe de tener el contenedor, la lámina de riego y el tiempo a la que se dejaría la SN para efectuar el riego por subirrigación. Los tratamientos evaluados consistieron en dos láminas (10 y 15 cm), tres tiempos de inmersión (10, 20 y 30 min) y dos contenedores de diferente volumen (13 y 25 L), empleándose cuatro repeticiones por tratamiento. El sustrato utilizado fue compuesto de una mezcla de turba ácida (80% v/v) y perlita (20% v/v). Cada contenedor fue colocado dentro de bandejas de plástico rígido (69 cm de largo, 39 cm de ancho y 16 cm de altura), mismo que contenía agua a determinada altura, y se dejó cada contenedor a un tiempo de inmersión correspondiente a cada tratamiento. Una vez transcurrido el tiempo de inmersión se retiró el contenedor y se tomó una muestra de sustrato a diferentes alturas del cepellón (de la base a la abertura del contenedor: 1-7, 7-14, 14-21 y 21-28 cm) y se determinó el peso húmedo de cada muestra. Posteriormente, las muestras fueron llevadas a un horno de secado a 70 °C por 72 h y se registró el peso de las muestras secas, los cuales fueron utilizados para determinar el contenido de humedad (CH) y el volumen de agua retenida (VAR) en cada uno de los estratos evaluados del cepellón.

El diseño experimental utilizado fue el completamente al azar con arreglo factorial, siendo los factores la lámina de riego junto con el tiempo de inmersión, el tamaño del contendor, y el estrato del sustrato. Cada tratamiento tuvo cuatro repeticiones de un contenedor cada una. Los datos obtenidos se sometieron en un análisis de varianza (ANOVA) y la comparación de medias fue de acuerdo a la prueba de Tukey (p≤ 0.05) utilizado el programa Statistical Analysis System (SAS) versión 9.2.

Etapa 2. Respuestas del pimiento a la subirrigación

Plántulas de pimiento (Capsicum annuum L.) cv. TOP 141 fueron trasplantadas el 12 de agosto de 2014 en un contenedor de polietileno negro con un volumen de 13 L. El contenedor se seleccionó basado en los resultados de la etapa 1, y fueron llenados con un sustrato compuesto de una mezcla de turba ácida (80% v/v) y perlita (20% v/v) hasta una altura de 28 cm. El pH inicial del sustrato fue de 6.1 y la conductividad eléctrica (CE) de 0.6 dS m-1.

Se emplearon cinco tratamientos para evaluar la respuesta del pimiento al sistema de subirrigación y riego superficial, los cuales fueron; dos láminas de riego (10 y 15 cm) y dos tiempos de riego (20 y 30 min); el tratamiento testigo fue el riego superficial empleando el sistema de riego por goteo. La unidad experimental consistió en dos contenedores con una planta cada uno, y cada tratamiento tuvo cuatro repeticiones. Para la subirrigación, cada unidad experimental se colocó en una bandeja; con una distancia entre contenedores de 20 cm y una distancia entre bandejas de 30 cm, obteniendo así un total de 40 plantas.

Se consideró las propiedades químicas del agua de riego para la formulación de la SN. La SN utilizada en ambos sistemas de riego fue la solución universal propuesta por Steiner (1961). Los riegos se efectuaron según las necesidades hídricas de las plantas en ambos sistemas de riego; en riego superficial se colocó cuatro goteros por contenedor con un gasto total de 4 LPH, y se aplicó un volumen suficiente para mantener una fracción de lixiviado de 25%, mientras que en el sistema de subirrigación una vez transcurrido el tiempo de riego, la SN fue drenada a un tanque de almacenamiento. La SN evapotranspirada en cada riego fue compensada para el riego posterior. El pH de la SN fue ajustado a 6±0.1 antes de cada riego con H2SO4 y la CE en promedio se mantuvo en 2.3 dS m-1 durante todo el ciclo del cultivo.

El experimento finalizó a los 165 días después del trasplante, iniciando la cosecha de frutos a los 120 días después del trasplante cuando estos presentaban 80% de la coloración característica de la variedad. Al final del ciclo del cultivo se contabilizó el número de frutos y el rendimiento por planta. Se tomaron las dos plantas por repetición y fueron sometidas a un lavado del sistema radicular con agua de la llave para eliminar el exceso de sustrato; posteriormente, las plantas se separaron en raíz, tallo y hojas. Estos órganos se introdujeron en un horno de secado a 70 °C durante 72 h y consecutivamente se registró el peso de la materia seca utilizando una balanza analítica (VELABVE-1000). El índice de cosecha se calculó dividiendo el peso de fruto fresco entre el peso seco total y la relación entre la parte aérea y la raíz consideró el peso seco del tallo más hojas dividido entre el peso seco de raíz. Además, se determinó el pH y CE, la concentración de Ca2+, K+ y NO3- del sustrato en los cuatro estratos del cepellón ya señalados anteriormente. Se extrajo una muestra representativa de cada estrato y se colocó en bolsas de polietileno transparente para su posterior exposición a la radiación solar por 5 días; posteriormente se preparó una mezcla del sustrato con agua destilada (1:2 v/v) la cual se dejó en reposo por 30 min para después registrar las propiedades antes mencionada con la ayuda de un ionómetro portátil (Horiba LAQUA Twin).

El diseño experimental utilizado fue el de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones por cada tratamiento; cada repetición consistió en dos contenedores. Los datos obtenidos se sometieron en un análisis de varianza (ANOVA) y la comparación de medias fue de acuerdo a la prueba de Tukey (p≤ 0.05) utilizado el programa Statistical Analysis System (SAS) versión 9.2.

Resultados

En general, con el contendor de 25 L se obtuvo un mayor VAR que en 13 L, aunque el CH fue mayor con el contenedor de 13 L (Cuadro 1). Un mayor VAR y CH se observaron cuando la lámina de agua fue de 15 cm y el tiempo de inmersión fue más prolongado (Cuadro 1). Similarmente, a mayor altura en el estrato del sustrato se presentó una tendencia a disminuir tanto el VAR así como el CH (Cuadro 1).

Medias con la misma letra en cada columna son iguales de acuerdo con la prueba de comparación múltiple de Tukey con p≤ 0.05.

Cuadro 1 Comportamiento del volumen de agua retenida y contenido de humedad en cada estrato del contenedor según la lámina de riego, tiempo de inmersión y volumen del contenedor empleado. 

La interacción entre los factores en estudio (Cuadro 1) sugiere que el VAR en los estratos fue mayor al utilizar tiempos de inmersión de 30 min en ambas láminas, observándose esta tendencia en ambos tipos de contenedor (Figura 1); sin embargo, esta diferencia fue más marcada cuando se empleó una lámina de 15 cm (Figura 1). Cuando la lámina de la solución fue de 15 cm y esta se mantuvo por 20 min, el VAR fue similar al obtenido cuando la lámina fue de 10 cm mantenida por 30 min en ambos tipos de contenedor. El VAR fue disminuyendo conforme fue mayor la altura del estrato en el contenedor, reteniéndose mayor volumen en el estrato más alto cuando la lámina de la solución fue de 15 cm y esta se mantuvo por 30 min (Figura 1).

Figura 1 Volumen de agua retenida en los estratos de los contenedores de 13 y 25 L, dos láminas de riego (10 y 15 cm) y tres tiempos de inmersión (10, 20 y 30 min) en la solución. Las barras representan el error estándar de la media. 

El CH fue mayor en el estrato más bajo del contenedor, aunque en términos relativos, este fue disminuyendo conforme el tiempo de inmersión fue aumentando de 10 a 30 min, independientemente de la lámina utilizada (Figura 2). En el estrato de 7-14 cm el CH fue menor con tiempos de inmersión de 30 min en ambas láminas del contenedor de 13 L, en cambio, con el contenedor de 25 L, el CH de éste estrato fue mayor al utilizar un mayor tiempo de inmersión (Figura 2). En el estrato de 14-21 cm, el CH fue mayor conforme el tiempo de inmersión se incrementó en ambos contenedores, independientemente de la lámina empleada (Figura 2). En el estrato superior del contenedor de 13 L, el CH fue mayor con un tiempo de inmersión de 30 min, por el contrario, con el contenedor de 25 L, el CH del estrato superior se redujo con éste tiempo de inmersión (Figura 2).

Figura 2 Contenido de humedad en los estratos de los contenedores con volumen de 13 y 25 L, dos láminas de riego (10 y 15 cm) y tres tiempos de inmersión (10, 20 y 30 min) en la solución. 

En comparación con el riego superficial, el número de frutos no fue afectado por los tratamientos de subirrigación (Cuadro 2); sin embargo, el rendimiento de fruto y el índice de cosecha fueron mayores en plantas sometidas a subirrigación con una lámina de 15 cm por 20 min, similares a los obtenido por las plantas con riego superficial (Cuadro 2).

Medias con la misma letra en cada columna son iguales de acuerdo con la prueba de comparación múltiple de Tukey con p≤ 0.05.

Cuadro 2 Efecto del sistema de riego (subirrigación y riego superficial) en la producción de frutos en plantas de pimiento (Capsicum annuum L.) cultivadas en contenedor de 13 L. 

El peso seco de hojas fue afectado negativamente por la subirrigación, obteniéndose mayor biomasa foliar en plantas tratadas con riego superficial (Cuadro 3), en tanto que el peso seco de tallo, raíz y el peso seco total fueron mayores en plantas sometidas a una lámina de subirrigación de 15 cm por 30 min (Cuadro 3). Estos cambios en la distribución del peso seco se reflejaron en una modificación de la relación entre la parte aérea/raíz, ya que en comparación con las plantas con riego superficial, las plantas subirrigadas mostraron en términos relativos un mayor desarrollo de la raíz que de la parte aérea (Cuadro 3).

Medias con la misma letra en cada columna son iguales de acuerdo con la prueba de comparación múltiple de Tukey con p≤ 0.05.

Cuadro 3 Efecto del sistema de riego (subirrigación y riego superficial) en el peso seco en plantas de pimiento (Capsicum annuum L.) cultivadas en contenedor de 13 L. 

Al finalizar el estudio, el pH promedio en el sustrato se incrementó cuando las plantas se subirrigaron con una lámina de 10 cm por 30 min, mientras que la CE fue mayor al utilizar una lámina de 15 cm mantenida por 30 min (Cuadro 4). La concentración de Ca2+ y K+ en el sustrato fue mayor cuando las plantas se manejaron con riego superficial; en cambio, la concentración de NO3- fue mayor al emplearse la subirrigación con una lámina de inmersión de 15 cm por 20 min (Cuadro 4). El pH fue más ácido en el estrato 14-21 cm, mientras que la CE y la concentración de Ca2+ fueron mayores en el estrato superior del contenedor (Cuadro 4). La concentración de K+ y NO3- tendió ser mayor en el estrato inferior del contenedor (Cuadro 4).

Medias con la misma letra en cada columna son iguales de acuerdo con la prueba de comparación múltiple de Tukey con p≤ 0.05.

Cuadro 4 Comportamiento del pH, conductividad eléctrica (CE) y concentración de calcio (Ca2+), potasio (K+) y nitrato (NO3-) del sustrato en función del estrato y el sistema de riego, lámina de riego y tiempo de inmersión. 

La interacción entre los factores en estudio (Cuadro 4) sugiere que los sistemas de riego empleados durante el desarrollo del cultivo, así como las láminas y tiempos de inmersión evaluados en el sistema de subirrigación mostraron diferente efecto sobre las propiedades químicas del sustrato al finalizar el estudio (Figura 3). El pH en los estratos se incrementó en plantas subirrigadas con lámina de 15 cm mantenida durante 20 min y en plantas con riego superficial, siendo superior en el estrato de 21-28 cm, mientras que este se redujo cuando la lámina fue de 10 y 15 cm mantenidas durante 20 y 30 min, respectivamente (Figura 3). La CE se incrementó conforme se elevó la altura de los estratos del contenedor, siendo superior en el estrato de 2128 cm; sin embargo, en el sustrato de plantas subirrigadas con láminas de 15 cm durante 30 min, la CE fue mayor en todos los estratos que en los restantes tratamientos de subirrigación o en las plantas con riego superficial (Figura 3). La concentración de Ca2+ tendió a aumentar en el estrato superior, siendo más alta con riego superficial (Figura 3). La concentración de NO3- decreció conforme se eleva la altura del estrato en el contenedor, siendo menor en el estrato de 21-28 cm en los tratamientos de subirrigación; en contraste, con riego superficial, la concentración de NO3- tendió a elevarse con la altura de los estratos, siendo más alta en el estrato 21-28 cm (Figura 3). La concentración de K+ tendió a disminuir con la altura de los estratos en el contenedor en plantas con subirrigación; sin embargo, en plantas con riego superficial, el K+ se incrementó en el estrato superior (Figura 3).

Figura 3 Efecto de la lámina de subirrigación y el tiempo de inmersión sobre el pH, conductividad eléctrica (CE), y concentración de calcio (Ca2+), potasio (K+) y nitrato (NO3-) en los estratos del contenedor. Las barras representan el error estándar de la media. 

Algunas de las propiedades químicas del sustrato al finalizar el estudio estuvieron correlacionadas con el rendimiento de fruto, ya que este tendió a aumentar cuadráticamente cuando se elevó la concentración promedio de NO3-, K+, y Ca2+, en tanto que niveles de pH de 5.26 estuvieron asociados con una mayor producción (Figura 4).

Figura 4 Relación entre promedio de la concentración de nitrato (NO3-), potasio (K+), calcio (Ca2+) y pH del sustrato con el rendimiento de fruto en plantas de pimiento (Capsicum annuum L.) cultivadas en contenedor de 13 L. Las barras representan el error estándar de la media. 

Discusión

Proporcionalmente, la humedad en el sustrato fue mayor en el contenedor de 13 L que en el de 25 L, sin embargo, esta fue aún mayor cuando la lámina de subirrigación fue de 15 cm mantenida por 30 min, lo cual confirma lo mencionado por NeSmith y Duval (1998); Vence (2008) en el sentido de que el porcentaje volumétrico de agua retenida por el sustrato dependerá de la altura, diámetro, volumen y forma del contenedor. Con este manejo de la subirrigación se obtuvo además una distribución más uniforme de la humedad en el perfil del contenedor, aunque el estrato más alto siempre tuvo el más bajo CH, factor de suma importancia en las fases iníciales del cultivo ya que en este es en donde las raíces se establecerán después del trasplante.

El menor CH sugiere que el movimiento capilar del agua a través de la turba requiere de mayor tiempo y una mayor lamina de riego para poder llegar hasta los estratos más altos, sin embargo, la lámina de riego no debe sostenerse por un tiempo más largo debido a que las condiciones de anoxia prolongada pueden afectar las raíces de las plantas. Reed (1996) menciona que en sistemas de subirrigación la SN no se debe mantener por un periodo prolongado (más de 45 min), de lo contrario puede dañar las raíces por anegamiento, señalando que lo ideal sería de 10 a 15 min y que la profundidad de inundación sólo tiene que ser de 2 a 2.5 cm o bien, inundar alrededor de 20% a 25% de la altura del contenedor. Condiciones similares en cuanto a lámina y tiempo de riego se han empleado para realizar investigaciones con subirrigación; por ejemplo, Whitcher et al. (2005); Richards y Reed (2004) utilizaron una lámina de 2 cm por un tiempo de 10 min para producir impacientes Nueva Guinea (Impatiens hawkeri Bull.) en un contenedor con 4.6 L de sustrato, mientras que Incrocci et al. (2006) emplearon una lámina de 2-2.2 cm por 15 min para tomate (Solanum lycopersicon L.) en un contenedor con 3.2 L. Las láminas y tiempos de inmersión en la SN utilizadas en los estudios anteriormente mencionados difieren de los utilizados en el presente estudio, debido principalmente a que el contenedor requerido para la producción de hortalizas necesariamente debe de ser de mayor volumen, pues la lámina así como el tiempo de inmersión ideal para subirrigación dependerá de la especie con el que se trabaje, necesidades hídricas, composición y volumen del sustrato, y de las dimensiones del contenedor.

El VAR fue directamente proporcional al volumen de sustrato contendido en cada recipiente ya que el de 25 L retuvo más agua que el de 13 L, sin embargo, en el contenedor de 13 L el volumen retenido aumenta cuando se usa una lámina de 15 cm que se sostuvo por 30 min. Este efecto se presentó en el contendor de 25 L sólo en los estratos de la parte central (7-14 y 14-21 cm). Estas observaciones sugieren que en subirrigación el diámetro del contenedor afecta el movimiento capilar del agua, y que entre mayor sea el diámetro del contendor el movimiento del agua a estratos superiores es más lento. La forma y tamaño del contenedor determina la distribución tridimensional del sustrato, lo que puede influir considerablemente en el rendimiento de la planta ya que las dimensiones definen la porosidad llena de aire y la capacidad de retención de agua por parte del mismo, y esto dependerá en gran medida de sus propiedades físicas (Da Silva et al., 1993; Gizas y Savvas, 2007).

En general, el crecimiento vegetativo de las plantas fue mayor cuando se subirrigaron con una lámina de 15 cm durante 30 min, o bien, cuando recibieron el riego superficial, ya que el peso seco de las plantas fue mayor. Esta respuesta estuvo relacionada con la CE ya que al elevarse esta propiedad química del sustrato se obtuvo un aumento en el peso seco total. Resultados contrarios a los obtenidos en este estudio fueron reportados por Kent y Reed (1996) en impacientes Nueva Guinea y cuna de Moisés (Spathiphyllum Schott) y por Rouphael y Colla (2005), quienes encontraron que con riego por goteo la producción de biomasa de calabacín fue de 44% mayor que con subirrigación como resultado de la CE inferior. Incrocci et al. (2006) reportaron que una alta CE en la parte superior del sustrato no causó estrés por salinidad en tomate sometido a subirrigación, argumentando que las raíces crecieron en su mayoría en los estratos inferiores del sustrato; los autores reportaron que no existen diferencias entre plantas tratadas con subirrigación y riego por goteo en términos de crecimiento de la planta, lo cual coincide con los resultados de nuestro estudio.

Santamaría et al. (2003); Scoggins (2005) mencionan que los sistemas de riego por goteo y subirrigación determinan una diferente estratificación de sales en el medio de cultivo, las cuales se concentran en la parte inferior con el primer método y en la parte superior con el segundo, y dependiendo de la especie, estos niveles pueden o no pueden plantear problemas. Los resultados del presente estudio no concuerdan totalmente con lo anterior ya que si bien si se detectó un aumento en la concentración de sales en el estrato superior del sustrato en plantas subirrigadas, este igualmente fue detectado en las plantas con riego por goteo; sin embargo, el impacto del riego superficial sobre la salinidad del sustrato si se detectó en los estratos centrales. Bouchaaba et al. (2015) mencionan que la salinidad excesiva que se produce en el sustrato puede tener efectos dramáticos sobre el crecimiento de las raíces de las plantas que son particularmente sensibles al estrés salino por la presencia de posible estrés osmótico debido a la mayor salinidad alcanzado en sustratos subirrigados.

A pesar de que el crecimiento de los órganos vegetativos fue promovido en plantas subirrigadas con una lámina de 15 cm mantenida por 30 min, esto no se reflejó en una mayor producción de fruto, ya que el rendimiento fue mayor en plantas subirrigadas con una lámina de 15 cm mantenida por 20 min, así como en las plantas con riego superficial. Esto puede deberse a que el pH y la CE de los estratos 0-7, 7-14 y 14-21 cm, así como otras propiedades químicas del mismo, se mantuvieron en niveles más cercano al óptimo que el resto de los tratamientos de subirrigación y riego superficial. El rendimiento de fruto estuvo asociado con un aumento en la concentración promedio de NO3-, K+ y Ca2+ en el sustrato, lo cual sugiere que el método de riego utilizado puede impactar marcadamente la productividad de las plantas cultivadas con sistemas de subirrigación. Rouphael et al. (2008) mencionan que es importante mantener una CE favorable en las capas inferiores del sustrato para obtener un rendimiento óptimo de los cultivos debido a la presencia de una mayor proporción del sistema radicular a esta profundidad.

Los resultados reportados por Santamaría et al. (2003); Scholberg y Locascio (1999) difieren de los obtenidos en esta investigación, ya que reportan que con riego por goteo la producción de tomate fue mayor que con subirrigación como resultado de la CE en subirrigación. Martinetti et al. (2008) mencionan que la diferencia en cuanto a rendimiento de los sistemas de subirrigación y riego por goteo se debe a que con subirrigación la CE se concentra en la parte superior, mientras que con riego por goteo la CE es menor y se distribuye de manera uniforme en todo el volumen del sustrato, lo cual fue confirmado en el presente estudio.

El hecho de que las plantas que obtuvieron el mayor rendimiento no coincida con una mayor producción de materia seca se reflejó en el índice de cosecha, lo que sugiere que en las plantas subirrigadas con una lámina de 15 cm mantenida por 20 min, así como en las plantas con riego superficial, se establece una distribución de la biomasa más favorable hacia la producción de fruto. A pesar de que en el sustrato de plantas subirrigadas con láminas de 15 cm mantenidas durante 30 min se obtuvo un mayor CH, esto no fue favorable para las plantas porque promovió un mayor crecimiento de las partes vegetativas en lugar de promover la producción de frutos. Lo anterior también sugiere que en el caso del pimiento, las láminas de subirrigación no deben sostenerse por un tiempo de más de 20 min, pues las condiciones de anoxia prolongada pueden estar afectando el crecimiento.

El pH inicial del sustrato fue de 6.1, sin embargo, al finalizar el experimento este fue acidificado en función del estrato así como el tratamiento aplicado, lo cual puede deberse a la extrusión de ion hidrógeno (H+) cuando la planta absorbe cationes (Voogt, 1995). En los tratamientos en los que se obtuvo el mayor rendimiento (lamina de 15 cm mantenida durante 20 min y el riego superficial), el pH tendió a aumentar conforme se eleva la altura del estrato, siendo más alto en el estrato superior, lo que sugiere que en la parte más baja del contenedor, las más acidificada y en la que se acumula una mayor cantidad de raíces, la absorción de nutrimentos fue más intensa. Un comportamiento opuesto se presentó al subirrigar con láminas de 10 cm durante 20 min y 15 cm durante 30 min ya que el pH tendió a disminuir en los estratos más elevados, lo que sugiere que la mayor actividad de absorción de nutrimentos se llevó a cabo en la parte más alta del sustrato. Martinetti et al. (2008) reportaron que con subirrigación el pH fue más acido en la capa superior del sustrato, mientras que con riego por goteo el pH se mantuvo estable en las diferentes capas del contenedor.

La CE del sustrato al inicio del estudio fue de 0.6 dS m-1, pero al finalizar el experimento fue de 1.02-1.2 dS m-1 en el estrato inferior a 1.56-2.23 dS m-1 en el estrato superior, teniendo un comportamiento creciente hacia los estratos superiores en todos los tratamientos. Un patrón similar de acumulación de sales con los sistemas de subirrigación se ha informado en numerosos estudios (Cox, 2001; Zheng et al., 2004). Kang y van Iersel (2001) mencionan que la acumulación de sales en el medio de cultivo depende de la concentración de sales aplicadas con la SN, el sistema de riego, y la demanda de evaporación del medio ambiente. Al implementar una lámina de 15 cm por 30 min la CE fue mayor en cada uno de los estratos, lo cual puede deberse a que con esta lámina y tiempo de riego se obtuvo un mayor volumen de SN en el perfil del sustrato, lo que aumentó la acumulación de minerales aplicados en la SN. La mayor CE en las capas superiores con subirrigación es debido a que el movimiento del agua en el interior del sustrato es favorecido por la fuerza de capilaridad, flujo de masas de nutrientes, captación selectiva de minerales por la raíz (Rouphael y Colla, 2005; Reed, 1996; Incrocci et al., 2006; Rouphael et al., 2006) y por la evaporación desde la superficie del sustrato (Rouphael et al., 2008); en contraste, la CE tendió a ser menor en cada estrato cuando se utilizó el riego superficial. Bouchaaba et al. (2015); Incrocci et al. (2006) asociaron el incremento de la CE del medio de crecimiento al incremento en las concentraciones de Na+ y Cl- en la capa superior del sustrato mientras que Incrocci et al. (2006) encontraron que el K+ no influye en el incremento de la CE en sistemas de subirrigación.

El Ca2+ tendió a incrementarse en el estrato superior de ambos sistemas de riego, siendo de 358 ppm con riego por goteo y de 142-197 ppm con subirrigación, lo que sugiere que el movimiento de Ca2+ al estrato superior fue afectado por subirrigación. El K+ y NO3- tendieron a reducirse en el estrato superior en plantas subirrigadas, contrario a lo que ocurrió con riego por goteo. En otros estudios con subirrigación se ha reportado la acumulación de K+ (Haley y Reed, 2004; Richards y Reed, 2004; Zheng et al., 2004; Martinetti et al., 2008; Montesano et al., 2010), NO3-(Zheng et al., 2004; Martinetti et al., 2008; Montesano et al., 2010), H2PO4-, Mg2+, Ca2 y Na+ (Zheng et al., 2004; Martinetti et al., 2008) en la capa superior del contenedor.

Conclusiones

La producción de pimiento bajo sistemas de subirrigación es factible ya que los rendimientos son similares a los obtenidos cuando se cultiva con riego superficial. Para aprovechar las ventajas de la subirrigación en pimiento, la lámina de la SN debe de ser de 15 cm y esta debe de mantenerse por un tiempo de 20 min para lograr la retención de agua favorable para esta especie.

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Recibido: Mayo de 2015; Aprobado: Septiembre de 2015

§Autor para correspondencia: luisalonso.valdez@uaaan.mx.

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