Introducción

El cultivo de tomate es una hortaliza que se cultiva en grandes extensiones, de las cuales se obtienen importantes volúmenes de producción y que además participa de manera importante en la economía internacional, aspecto que no podría lograrse sin calidad del fruto; lograda en gran forma mediante la correcta nutrición y en particular por la aplicación de fuentes potásicas al cultivo. En el año 2013 se generó un valor de $8 803 millones de dólares en el comercio internacional de tomate; mismo del que México participó con 46.7% siendo el máximo exportador en dicho año. Por otro lado, Estados Unidos importó 1 537 403 t, siendo el principal importador (^{FAOSTAT, 2013a}).

En consumo per cápita, Estados Unidos de América alcanza hasta 45.8 kg, mientras que México llega a 14.2 kg; sin embargo, si se toma en cuenta el rendimiento, México tiene un rendimiento promedio de 38 t ha^-1; es decir, 92% menos que el que obtienen Países Bajos, donde alcanzan 484 t ha^-1 según FAOSTAT (^2013b). La alta demanda del producto a nivel mundial representa una oportunidad para los productores de tomate; sin embargo, es imprescindible mejorar las técnicas de cultivo para obtener mejores rendimientos.

La calidad en la producción de tomate es un factor determinante del precio y aceptación en el mercado, de modo que para el tomate fresco se valora el sabor, aroma y textura. Es importante mencionar que las variaciones que existen entre calidades en frutos de tomate se deben a muchos factores como: el sistema de producción respecto a hidroponia y suelo, ^{Arana et al. (2006)}; ^{Casierra y Aguilar (2008)}; el genotipo, ^{Hernández et al. (2013)}; ^{López et al. (2015)}; la dosis en la nutrición potásica, ^{Bugarín et al. (2002a)}; ^{Ramírez et al. (2011)}; la forma orgánica o mineral de fertilización, ^{Cano et al. (2004)}; ^{Rodríguez et al. (2009)}; ^{Márquez et al. (2013)}; las aplicaciones foliares de compuestos orgánicos, ^{Arteaga et al. (2006)}; ^{Terry y Ruiz (2010}; el clima respecto a temporada de siembra, ^{Gaspar et al. (2012)}, el riego, ^{Fortes et al. (2013)}, el manejo postcosecha, ^{Gómez y Camelo (2002)} e incluso los recubrimientos al fruto ^{Amaya et al. (2009)}. De igual manera es importante el contenido de licopeno en fruto de tomate debido a que es un carotenoide que por su capacidad antioxidante protege a las células de la oxidación por los radicales libres presentes en el organismo, lo que ayuda a prevenir enfermedades como el cáncer, problemas cardiovasculares y envejecimiento acelerado (^{Ordoñez et al., 2009}). El objetivo de la presente investigación fue cuantificar la aplicación de fertilizantes foliares en dos genotipos de tomate tipo Saladette para incrementar parámetros de rendimiento y calidad como licopeno, solidos solubles (TSS), acidez titulable, pH del fruto y potasio en fruto, en hidroponia bajo invernadero.

Materiales y metodos

El presente trabajo se realizó en un invernadero del Postgrado en Hidrociencias del Colegio de Postgraduados Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México y se localiza a una latitud norte de 19° 21’, longitud oeste 98° 54’ y altitud 2 240 msnm durante el periodo primavera-verano 2015. En un invernadero de tipo cenital con cubierta de polietileno en una superficie de 180 m² (9 * 20 m).

Se utilizó un termohigrómetro para determinar la temperatura promedio, la cual fue de 23 °C con variaciones entre los 8 y 44 °C. El mismo instrumento permitió determinar la humedad relativa, registrándose valores entre el 17 y 97%. Dichos valores máximos y mínimos, en el caso de la temperatura frecuentemente ocurrieron entre las 2:00 y 4:00 pm y la 1:00 y 7:00 am, respectivamente; sin embargo, para la humedad relativa se presentaron de manera inversa; la máxima en las primeras horas del día y la mínima por la tarde. El cultivo se estableció en macetas de bolsas de polietileno de color negro de 35 centímetros de diámetro por 35 centímetros de largo, mismas que se llenaron con tezontle como sustrato con una granulometría menor de 8 mm de diámetro.

El sistema de riego utilizado fue por goteo automatizado, entre planta y planta se colocó un gotero autocompensado cuyo gasto es de 3 L h^-1 unido a un distribuidor de cuatro salidas; de las cuales se colocaron dos en cada planta de modo tal que el gasto por minuto de riego fue de 25 ml por planta.

Se utilizaron los híbridos indeterminados de tomate tipo Saladette: Azhura y Cid, el primero con tolerancia a mancha negra del tomate y fusarium causadas por Pseudomonas syringae y Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici raza 1 y 2. El segundo de alta resistencia a verticilocis, fusarium, agallas radiculares y mosaico del tomate ocasionados por Verticilium albo-atrum V. Dahlie, Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici raza 1 y 2, Meloidogyne arenaria, M. incognita y M. javanica y virus mosaico del tomate.

Se seleccionaron tres fertilizantes foliares: foligral^®, nutri K-80^® y nutri humus^®, que son productos comerciales en el mercado, recomendados para cultivos hortícolas como el tomate y que incrementan calidad y rendimiento del mismo. La solución nutritiva para fertirrigación que se utilizó está basada en Steiner (1981), la cual se usa comercial y experimentalmente debido a la efectividad de la misma de acuerdo con la CE aplicada. La formulación fue Ca (NO₃)₂ 4H₂O (9 meq L^-1), KNO₃ (3 meq L^-1) K₂SO₄ (3 meq L^-1), MgSO₄ 5H₂O (4 meq L^-1) y KH₂PO₄ (4 meq L^-1) que proporciona una CE de 2 dS m^-1.

En el experimento se evaluaron dos factores: genotipos (“Azhura” y “El Cid”) y tres fertilizantes foliares (foligral, nutriK-80 y nutri humus) y un testigo de cada genotipo sin aplicación foliar. Mediante un arreglo bifactorial 2*4 se generaron ocho tratamientos. El diseño experimental fue bloques completos al azar con cuatro repeticiones; los tratamientos se distribuyeron aleatoriamente en la cada repetición generando 32 unidades experimentales. Cada repetición estuvo definida por ocho unidades experimentales a una separación de 1.2 m con una longitud de 4 m. La unidad experimental se constituyó por siete plantas distanciadas a 65 cm. Se seleccionaron tres plantas del centro de cada hilera (parcela útil) y se midieron las variables. El trasplante se realizó el 30 de abril por la tarde para evitar deshidratación de la plántula y se aplicó un riego de 500 ml por bolsa.

Las plantas se llevaron a un tallo, realizando la colocación del tutorado a partir de los siete días después de trasplante. Se podaron los frutos para homogeneizar el tamaño de los mismos; de manera que por racimo hubiera solo seis frutos. La polinización se realizó mediante el ligero golpeteo de la rafia de soporte en las mañanas cuando la temperatura oscilaba entre 24 y 27 °C.

Durante todo el ciclo se cuantificó la cantidad de agua aplicada mediante el producto del tiempo de riego por el gasto del gotero, logrando calcular así el consumo aplicado por riego, por día y total durante el experimento. La cantidad de riego aplicado al cultivo osciló de 0.22 a 1.4 L por planta al día de acuerdo a la etapa fenológica. Al final del ciclo de cultivo la cantidad de agua aplicada llegó a 171 L planta^-1 (Figura 1).

Figura 1 Consumo de agua (solución nutritiva) por planta por día durante el ciclo de cultivo.  

El fruto se cosechó cuando éste alcanzo un color rojo intenso y estuvo completamente maduro (etapa 6 de maduración en fruto de tomate), cabe señalar que las plantas que conforman la parcela útil se cosecharon alrededor de 36 frutos por planta desde el primer al sexto racimo. El rendimiento fue cuantificado con todos los frutos desde el primer hasta el sexto racimo, en cuanto a las variables de calidad se determinaron mediante los frutos tres y cuatro del tercero y sexto racimo. Para estimar el rendimiento, se pesaron los frutos cosechados con una báscula digital (Remo). Asimismo una vez que se cosechó hasta el sexto racimo se calculó el rendimiento por hectárea contemplando la densidad de 13 890 plantas ha^-1 obtenida con la distribución de plantas en el experimento.

Determinación de las variables de calidad. El licopeno se determinó por colorimetría, se empleó un colorímetro (Hunterlab) el cual se calibró al inicio para determinar mediciones de color L, a^* y b^* reportadas en el sistema internacional de color (CIE). A cada fruto cosechado para determinaciones de calidad se le determinaron estos parámetros y mediante la fórmula descrita por ^{Arias et al. (2000)} se determinó el licopeno.

Los sólidos solubles (°Brix) fueron determinados a cada fruto, partiéndolo por mitad y se extrajo una gota de jugo para la respectiva medición en un refractómetro digital (Atago). El pH del fruto se determinó mediante la extracción y centrifugación del jugo de tomates de cada unidad experimental en grupos de tres; es decir, dos muestras por racimo, finalmente sin diluir se tomó la lectura con la ayuda de un potenciómetro (HANNA).

La acidez titulable se determinó mediante la metodología de ^{Gómez y Camelo (2002)} mediante la siguiente fórmula:

Donde: A= acidez en (%) de ácido cítrico; V= volumen de NAOH 0.1 N gastado (cm³), y G= cantidad de la muestra (g).

Finalmente, el potasio en fruto se determinó utilizando la mitad de cada fruto cosechado para las determinaciones anteriores. Se cortó en láminas delgadas sin semillas, se colocó en platos de aluminio de 22 cm de diámetro y se introdujeron a la estufa de secado a una temperatura de 65 °C durante cinco días. Posteriormente se molieron las muestras en un molino (General Electric) hasta pulverizadas. Después se realizó una digestión húmeda digestión húmeda con una solución biácida a base de H₂SO₄ y HClO₄ en relación 2:1 de la cual se tomó 2 ml por muestra a la que también se adiciono 1 ml de H₂O₂. Una vez terminada la digestión se filtró y aforó a 10 ml con agua des-ionizada para finalmente analizar el contenido de potasio en un espectrofotómetro de masas (ICP) (VALIAN 725 ES).

Para el análisis estadístico, los datos de las variables se sometieron al análisis de varianza mediante el Statystical Analysis System (SAS); de acuerdo al diseño experimental de bloques al azar (^{Martínez, 1988}).

Resultados y discusión

Para el rendimiento y las variables de calidad analizadas se puede observar en el análisis de varianza (ANOVA), en el Cuadro 1, que en ningún caso hubo diferencias significativas en cuanto a los genotipos, pero si en la aplicación de los fertilizantes foliares y la prueba de Tuckey al 95% indica que la aplicación de fertilizantes foliares con potasio provocan un incremento en las variables descritas.

ns= no significativo (p> 0.05); ^*= significativo (p> 0.01 y p≤ 0.05); ^**= altamente significativo (p≤ 0.01). Valores con la misma letra son estadísticamente iguales

Cuadro 1 Análisis de varianza en fruto de tomate en respuesta al genotipo y fertilizante foliar.  

El rendimiento es bajo (Figura 2) respecto a lo reportado por otros autores en tomate Saladette; ^{Flores et al. (2007)} (200 t ha^-1), ^{Bugarín et al. (2002)} (190 t ha^-1) y ^{Márquez et al. (2013)} (137 t ha^-1); sin embargo, la razón principal de tal magnitud en diferencia se debe principalmente a la densidad de siembra, que para este experimento fue de cerca de 30% de la densidad comercial y en segundo lugar al número de racimos cosechados, que en este caso fueron seis. Cabe señalar que contemplando este último punto, la producción por planta fue superior respecto a los citados autores teniendo 3.6 kg hasta el sexto racimo.

Figura 2 Rendimiento total (t ha^-1) en fruto de tomate en respuesta al genotipo y fertilizante foliar.  

En tomate determinado tipo Saladette hay una variación en el contenido de licopeno en cada racimo cosechado, esta sigue una tendencia polinómica decreciente reportada hasta el racimo noveno (^{Ramírez et al., 2011}) y es por ello que en los resultados de este experimento, el tercer racimo fue superior que el sexto en esta variable. Mediante la prueba de Tuckey se identifica a Foligral^® y Nutri K-80^® como los que provocan un incremento mayor en la concentración de licopeno, después se ubica Nutri Humus^® por arriba del testigo (Figura 3); esta variación puede deberse a la concentración de K⁺ en los fertilizantes y también a que en su formulación existen otros constituyentes como aminoácidos, fitohormonas y ácidos húmicos y fúlvicos que pudieron participar en dichas diferencias.

Figura 3 Contenido de licopeno (mg 100 g^-1) en fruto de tomate en respuesta al genotipo y fertilizante foliar.  

Cabe señalar que los dos fertilizantes foliares que provocaron mayor concentración de licopeno diferían en 15% de concentración de K⁺ pero uno de ellos (Nutri K-80^®) contiene aminoácidos, vitaminas y fitohormonas que pudieron participar en el incremento. Si bien la concentración de licopeno en el fruto está relacionada con la maduración; debido al aumento de dicho carotenoide y disminución de la clorofila al pasar el fruto de verde a rojo (^{Bramley, 2002}); el potasio participa como agente hidratante que al causar un gradiente osmótico, propicia la entrada de agua, ocasionando la turgencia celular (^{Alcantar y Trejo, 2013}), mecanismo que permite que las células en desarrollo alcancen el tamaño adecuado, relacionado en este caso con el tamaño del fruto, incrementando el rendimiento de tomate y cantidad de licopeno.

Los resultados se encuentran entre los citados por ^{Gaspar et al. (2012)}, ^{George et al. (2004)} y ^{Ramírez et al. (2011)}, e indican una variación de 4.2 a 16.8 mg 100 g^-1, al respecto este último autor señala que sus resultados fueron similares a otros realizados con base en el incremento de carotenoides respecto a la adición de K en la fertilización. De modo que es por ello que el contenido de licopeno se incrementó debido a la adición de fertilizantes foliares formulados a base de potasio, logrando un incremento más significativo en aquellos cuya concentración de tal catión fue mayor.

De los sólidos solubles, aproximadamente 60% son azucares, principalmente glucosa y fructosa (^{Gómez y Camelo, 2002}), dado que en la planta es altamente necesario un suministro adecuado de estos, la nutrición y manejo son muy importantes para lograr tal fin (^{Reuscher et al., 2014}). Entre otros factores de importancia, la nutrición es fundamental para una adecuada concentración de °Brix en frutos comercializables. La prueba de comparación de medias Tuckey para sólidos solubles (°Brix) indica que Foligral y Nutri K-80 fueron los fertilizantes que provocaron los valores mayores. Las diferencias entre los tratamientos radican en la concentración de potasio en los fertilizantes, elemento que favorece la translocación de fotosintatos (entre ellos azucares) desde las hojas hacia los órganos demandantes, en este caso los frutos; de tal modo que una nutrición suficiente de K⁺ genera una adecuada tasa de translocación que propicia mayor concentración de azucares al fruto (^{Alcantar y Trejo, 2013}).

Además, la aplicación foliar de potasio es una ventaja puesto que por ser aplicado directamente en las hojas agiliza el proceso (^{Trinidad y Aguilar, 1999}). Por otro lado, ^{Ramírez et al. (2011)} señalan que existe variación entre el contenido de solidos solubles (°Brix) de cada racimo cosechado en tomate indeterminado tipo Saladette; siendo que existe un detrimento en el contenido de grados desde el primer al quinto racimo que posteriormente tiene un repunte en los racimos séptimo y noveno, esto justifica el hecho que en el experimento el racimo tercero tenga valores inferiores que el racimo sexto en el contenido de solidos solubles. Los resultados obtenidos (Figura 4) concuerdan en rango con ^{Arana et al. (2006)} (4.21 y 5.3), ^{Arteaga et al. (2006)} (4.45 a 5.27), ^{Bugarín et al. (2002)} (3.9 a 4.2), ^{Casierra y Aguilar (2008)} (3.8 a 5), ^{Gaspar et al. (2012)} (3.9 a 5.2), ^{George et al. (2004)} (5), ^{Gómez y Camelo (2002)} (3.8 a 4.53), ^{Hernández et al. (2013)} (3.9 a 5.2), ^{Márquez et al. (2013)} (4.2 a 4.7) y ^{Ramírez et al. (2011)} (4.8 a 5.5).

Figura 4 Sólidos solubles (^oBrix) en fruto de tomate en respuesta al genotipo y fertilizante foliar.  

Los genotipos usados, por si solos tienen un contenido significativo de solidos solubles; sin embargo, este incrementa hasta valores más altos citados por los autores; con la adición de fertilizantes foliares con potasio como formulación básica, de modo que aquellos cuya concentración de K⁺ fue mayor lograron producir un incremento más significativo de estos azucares en la planta.

El contenido de potasio en g kg^-1 se incrementó en función de la aplicación de foliares con mayor concentración de dicho nutrimento. Siendo sobresalientes Foligral^® y Nutri K-80^®, esto es evidente pues las aplicaciones de potasio contribuyeron a satisfacer la demanda de dicho nutrimento por parte de la planta. ^{Bugarín et al., (2002a)} indican que la cantidad de K⁺ influye significativamente en la calidad de la producción en un rango de 3 a 6 meq L^-1 en la solución nutritiva. Asimismo, entre el 70 y 80% del K⁺ es demandado por los frutos en desarrollo, esto debido a que el potasio es necesario para uniformizar la maduración, acumular ácidos orgánicos en el fruto para mejorar el sabor y para incentivar el ingreso de agua al fruto (^{Alcantar y Trejo, 2013}).

Asimismo, en cada racimo cosechado difiere la concentración de potasio, misma que sigue una tendencia polinómica ascendente hasta el quinto racimo que decrece en los racimos posteriores (^{Ramírez et al., 2011}), lo que en los resultados obtenidos en este experimento justifica la variación entre el tercer y sexto racimo. Los resultados (Figura 5) concuerdan con ^{Betancourt y Pierre (2013)} (3 a 14 g kg^-1) pero difieren de ^{Bugarín et al. (2002a)} (42 a 60 g kg^-1), ambos en tomate de crecimiento determinado, también se encuentran por debajo de los reportados por ^{Ramírez et al. (2011)} (28.3 a 56.1 g kg^-1) lo que se puede explicar tomando que cuenta que la variación entre la concentración de K⁺ en tomate tiene entre otros causales (clima y manejo) el hábito de crecimiento de la planta y ciclo de cultivo (^{Bugarín et al., 2002b}).

Figura 5 Contenido de potasio (g kg^-1) en fruto de tomate en respuesta al genotipo y fertilizante foliar.  

El mismo autor señala que la acumulación de potasio por parte del fruto sigue una tendencia creciente que corresponde a una función polinómica donde el incremento más rápido se encuentra en las primeras cosechas y disminuye al final del ciclo de cultivo. También señala que la acumulacion de K en el fruto es de aproximadamente 60% de la acumulacion total en la planta, de modo que es de suma importancia la aportacion de este elemento debido al efecto que tiene en la calidad del fruto asi como la turgencia de las celulas (^{Alcantar y Trejo, 2013}).

Conclusiones

La cantidad de agua aplicada es mayor a la citada por la literatura para el tomate en tal periodo; sin embargo; también sería necesario cuantificar el requerimiento hídrico para la densidad de plantación evaluada en este experimento. Las aplicaciones foliares de productos enriquecidos con potasio favorecen la acumulación de azucares (°Brix), de licopeno y de potasio en el fruto, además logran incrementar el rendimiento del cultivo y la calidad del fruto. Por otro lado se observa que hay una relación proporcional entre la concentración del K⁺ en el fertilizante foliar y el incremento de dichas variables de calidad y rendimiento.