Introducción

El chile ‘Serrano’, es empleado en fresco y en seco debido a que contiene una cantidad de nutrientes y antioxidantes que proveen protección contra radicales libres por lo que se asocian con propiedades promotoras de la salud (^{Velioglu et al., 1998}). Los chiles son considerados como una excelente fuente de nutrientes, así como de ácido ascórbico (vitamina C), carotenoides y compuestos fenólicos que son sus principales constituyentes antioxidantes, cuyos niveles dependen de varios factores que incluyen el cultivar, tipo de producción (orgánica o convencional), prácticas culturales, madurez del fruto y condiciones de almacenamiento (^{Lee y Kader 2000}).

De acuerdo a ^{Mafla y Pérez (2016)}, solo los frutos del género Capsicum contiene capsicina (8-metil-N-vanillil-6-nonenamicida) y es empleada en la industria farmacéutica en los medicamentos que son usados contra la artritis y como antiinflamatorio. Además, los chiles son considerados dentro de la alimentación básica del pueblo mexicano y su cultivo es una fuente de empleo importante ya que requiere hasta 150 jornales por hectárea (^{Martínez Magdaleno et al., 1998}; ^{Inifap, 2006}).

México, ocupa el tercer lugar a nivel mundial en producción de chiles verdes, después de China y Turquía ya que ellos producen 50.4 y 7.1%, respectivamente (^{FAO-STAT, 2017}). Los suelos de los estados Mexicanos productores de chile ‘Serrano’ como Sinaloa, Tamaulipas, San Luis Potosí y Jalisco principalmente son Calcisoles (^{SIAP, 2015}; World Reference Base, ^{WRB-FAO-UNESCO, 2015}), los que se caracterizan por poseer pH alcalino de 7.5 a 8, contenidos de materia orgánica que oscila alrededor del uno por ciento, más de 2 dS m^-1 de conductividad eléctrica (CE), entre el 17 y 22 por ciento de carbonato de calcio, textura limo-arcillosa o franca y la fase de intercambio es dominada por las arcillas Illitas, lo anterior provoca que el hierro (Fe) sea fijado en este tipo de suelos y las plantas a causa de ello, entre otros factores, presentan deficiencias de este nutrimento estas, pueden ser corregidas con sales inorgánicas (fertilizantes), quelatos sintéticos y adición de materia orgánica, tanto sólida como liquida, enriquecida con este elemento (^{Lucena, 2004}).

Las funciones del Fe en la planta, de acuerdo con ^{Marschner (1995)} son: síntesis de proteínas, como la peroxidasa para la formación de lignina y suberina; formación de la molécula de clorofila junto con el calcio, inhibe la formación del etileno e interviene en la fotorespiración y dependiendo de las características del suelo, sobre todo el pH, las plantas desarrollan mecanismos fisiológicos para la absorción de este elemento, donde intervienen ácidos orgánicos generados por la raíz (fitosideróforos). Una forma de proporcionar Fe a las plantas es a través, de la adición de quelatos de este elemento; sin embargo, estos compuestos son sintéticos, difícil de conseguir y no económicos (^{Salisbury y Ross, 1995}).

En los últimos años, con el auge de la agricultura sustentable, el uso de compuestos orgánicos como agentes complejantes, va en aumento, así el empleo de las substancias húmicas (SH) que se componen de ácidos húmicos (AH), ácidos fulvicos (AF) y huminas residuales (HR) son los constituyentes más significantes de la materia organica del suelo que se definen como macromoléculas orgánicas con una estructura química compleja y estable (^{Schnitzer, 2000}; ^{Sutton y Sposito, 2005}) está muy generalizado y en una gran cantidad de países alrededor del mundo (^{Schnitzer, 2000}).

Los investigadores de las SH han dedicado una gran cantidad de esfuerzos, para demostrar el efecto positivo de estas en las plantas y han encontrado que la mezcla de las mencionadas substancias con nutrimentos, provocan efectos positivos en los cultivos desde el punto de vista de la nutrición y la fisiología vegetal ya que tienen un rol relevante en el ciclo de elementos minerales en el suelo (^{Senesi et al., 1996}) y se ha reportado el incremento en longitud de tallo, raíz, hojas, masa fresca y seca y tamaño y calidad de frutos, así como rendimientos en las cosechas (^{Veobides-Amador et al., 2018}).

Dentro de la materia orgánica del suelo, los AF son una importante fracción (^{Van-Hess et al., 2005}) y comparados con los AH generalmente muestran una mayor actividad química y fisicoquímica (^{Stevenson, 1994}) por lo que son considerados como parte importante de la capacidad búfer del suelo y de la retención, liberación, disponibilidad biológica y movilidad de iones metálicos en el suelo (^{Senesi y Miano, 1995}).

Por ejemplo, ^{Abros’kin et al. (2016)}, compararon la adición del complejo ácido húmico con Fe (AH-Fe) con el complejo Fe-EDTA, midieron los contenidos de Fe adicionados al suelo y por vía foliar, en raíz y tallo de las plantas de trigo y establecen que, este último complejo permanece más tiempo en la solución del suelo y los AH de complejo con Fe en la superficie de la raíz.

Asimismo, se ha demostrado el efecto sinérgico de la aplicación de sustancias fúlvicas con quelato de Fe mejorando la nutrición de plantas (^{Cerdan et al., 2007}). Los ácidos fúlvicos en presencia de hierro producen un incremento de clorofila a y b con dosis de 5µg mL^-1 en tomate. El Fe es responsable de la síntesis de clorofila, ^{Chen et al. (2001)}; ^{Pinton et al. (1999)} sugieren que el incrementos de clorofila total en hoja son evidentes con deficiencia de hierro ya que las sustancias fúlvicas mejoran la solubilidad del Fe en el medio aumentando su asimilación por las plantas.

Por lo comentado, para la producción de cultivos y obtener frutos de calidad, se hace necesaria la búsqueda de técnicas económica y ecológicamente factibles para aportar de forma simple los nutrimentos a la raíz de la planta y que ésta no invierta demasiada energía en absorber a los nutrimentos, sobre todo en suelos con pH alcalino, pero de manera ordenada y en las proporciones adecuadas para cada cultivo. Los AF poseen mayor acidez total, mayor cantidad de grupos funcionales carboxilos y mayor capacidad de quelatar e intercambiar cationes que los AH (^{Bocanegra et al., 2006}) y llevarlos a la pared celular de la raíz para ser absorbidos por la raíz para ser transportados por la xilema hacia los puntos de demanda de las plantas (^{López-Salazar et al., 2014}) por ello, el objetivo de este trabajo, fue determinar el efecto de un fulvato de hierro (FFe), en la calidad de frutos de chile ‘Serrano’.

Materiales y métodos

Resultados y discusión

Para peso del fruto (PF), no se encontraron diferencias estadísticas significativas; sin embargo, numéricamente (Cuadro 4), se aprecia que al adicionar las dosis de 200 a 800 mg kg^-1 del FFe, conforme aumentó la cantidad los valores disminuyeron; pero, al adicionar 1 200 mg kg^-1 del FFe, se presentó numéricamente el mayo PF, ya que sobrepasó 84% a las plantas testigo las cuales se cultivaron solo con solución nutritiva (SN). Esto fue debido posiblemente a que las plantas con que recibieron este tratamiento fueron frutos más grandes con mayor diámetro y longitud, pero en cantidad fueron menos como se aprecia en el Cuadro 4, lo que sugiere que la haber menos cantidad alcanzaron mayor tamaño y peso de fruto.

Los tratamientos, no provocaron efecto significativo en la longitud del fruto (LF); sin embargo, para esta variable, desde la dosis más baja hasta la penúltima, los valores oscilaron por 2.2 unidades; es decir, muy poca variación; sin embargo, al aplicar la dosis mayor del FFe se superó numéricamente al control 23%. Para el diámetro del fruto (DF) el comportamiento fue de forma similar que en la variable anterior; es decir, los tratamientos no provocaron efecto significativo; sin embargo, la dosis del FFe a 1 200 mg kg^-1, superó a la SN en 33%.

La firmeza (FI) medida en Newtons, es una variable de calidad muy importante, ya que en gran medida la vida de anaquel depende de ella; en esta variable de respuesta a la adición de los tratamientos y sobresale la adición de 400 mg kg^-1 del FFe, ya que aventajó al control 16% y a la dosis de 200 mg kg^-1 la superó 45% siendo esta diferencia altamente significativa.

Para sólidos solubles totales (SST), no se encontró diferencia significativa a la aplicación de los tratamientos; sin embargo, numéricamente el valor mayor en esta variable se obtuvo con la adición de 200 mg kg^-1 el cual superó al testigo con 7% más. En general los chiles serranos comercialmente se cosechan con valores de entre 5 a 6 ºBrix (^{Gómez y Gómez et al., 2017}) y los valores que se obtuvieron en el presente estudio oscilaron entre 6 y 6.8.

En el Cuadro 4, se observó que en el número de frutos (NF) los tratamientos provocaron efecto significativo, con la adición de la dosis inferior del FFe de 200 mg kg^-1 se obtuvo el valor más alto, siendo superior en 41% comparado con a la SN. Asimismo, la dosis más baja de 200 mg kg^-1 supero significativamente en 102% a la dosis de 1 000 mg L^-1. Los valores con los otros tratamientos no fueron diferentes entre sí. Para la variable de peso seco del fruto (PSF), los tratamientos provocaron un efecto significativo, al adicionar el tratamiento con la dosis de 1 000 mg kg^-1, se superó al testigo (SN) en 73%. El resto de los tratamientos, aunque no fueron significativamente diferentes, numéricamente todos fueron superiores al testigo y es importante mencionar que las dosis bajas de 200 y 400 mg kg^-1 superaron al testigo 33 y 38% respectivamente.

En el Cuadro 5, se presenta el contenido de hierro (Fe) y calcio (Ca) del tejido vegetal, en donde los tratamientos afectaron significativamente a estos nutrimentos. Con la dosis más baja del FFe, se presentaron los valores superiores en ambos elementos y conforme se aumentó la dosis, los valores disminuyeron considerablemente. Las plantas donde se adicionaron 200 y 400 mg kg^-1 del FFe no fueron deficientes en Fe; sin embargo, con el resto de los tratamientos si lo fueron (^{Reuter y Robinson, 1997}), señalan que las cantidades adecuadas de este elemento en el tejido vegetal de follaje, oscila entre 60 y 80 mg kg^-1.

El principal elemento antagonista con el Fe es el Ca y en este experimento al agregar 200, 400 y 600 mg kg^-1 del FFe las plantas mostraron valores dentro de los rangos suficientes sobre 1.3%, de acuerdo con los mismos autores, mientras que con el resto de los tratamientos fueron deficientes.

Los resultados encontrados en este estudio en particular con la dosis alta de 1 200 mg kg^-1 contrastan con los resultados de (^{Adani et al., 1998}), quienes reportaron que con la aplicación de sustancias húmicas y fulvicas la disponibilidad de hierro en el medio de crecimiento incrementa debido a una reducción de Fe3+ a Fe2+ lo que provoca un incremento de este elemento en la planta.

Autores como ^{Bocanegra et al. (2006)}, establecieron que los ácidos fúlvicos (AF) tienen alta acidez total, gran número de grupos funcionales carboxilo, alta capacidad de adsorción y de intercambiar cationes, mayor que los ácidos húmicos (AH), porque, los AF son responsables de la quelatación y movilización de iones metálicos, lo que incluye al Fe y aluminio (Al) además, la capacidad de quelatar nutrimentos como el Fe y moverlo; a través, de la membrana sugiere que éstos juegan un rol como agentes quelatantes naturales en la movilización y transporte de Fe y otros micronutrientes.

Esto concuerda con los AF mezclados con el Fe, adicionados en este trabajo. ^{Álvarez-Fernández et al. (2006)}, señalan que la deficiencia de Fe en cultivos, provoca una disminución en el tamaño de los frutos y su firmeza, lo que redunda en la apariencia esto es, afecta la vida de anaquel de los frutos y por consiguiente la calidad, por lo que, la forma más empleada para corregir esta deficiencia es el uso de quelatos de hierro; sin embargo, estos productos son costosos y la cantidad a adicionar al suelo y por vía foliar es alta y su efectividad, depende de diversos factores.

El precio de una libra de un quelato de hierro, oscila entre 40 y 50 dólares americanos y dependiendo del cultivo se deben adicionar de dos a tres veces durante el ciclo, mientras que el costo de un galón de un FFe varía entre 20 y 22 dólares americanos y solo se deben adicionar entre una o dos veces máximo.

Ante esta situación, el uso de las substancias húmicas (SH) se perfilan como algo viable, ya que, como característica fundamental, es que poseen grupos funcionales oxigenados (-COOH^-, -OH^-, -COO^-) y nitrogenados (NH^-, NH₂). De estos dos tipos de grupos funcionales, los primeros forman más de 80% de la molécula de las substancias orgánicas mencionadas y con capacidad de intercambiar cationes hasta 1 200 cmolc kg^-1 (^{Schnitzer, 2000}), que tienen la particularidad de complejar y quelatar a los nutrimentos (cationes).

Dado su pequeño tamaño molecular, los AF pueden pasar a través de microporos de sistemas biológicos o membranas artificiales y los AH no pueden por su mayor tamaño. La capacidad combinada de los AF de quelatar nutrimentos como el Fe y moverse; a través, de las membranas, sugiere que estos compuestos pueden desempeñar un rol similar a quelatantes naturales en la movilización y transporte del Fe y otros micronutrimentos. En un estudio en girasol aplicando una solución Hoagland con isotopo ⁵⁹Fe los AF funcionaron como agentes quelatantes y el Fe presentó mayor disponibilidad e incremento para la planta (^{Bocanegra et al., 2006}).

Investigaciones realizadas por ^{Aminifard et al. (2012)}, aplicaron AF a chile para determinar el efecto en la calidad y encontraron que especialmente los compuestos orgánicos, aumentan la actividad antioxidante también, los sólidos solubles totales, los carbohidratos totales y la capsaicina. En tratamiento de arroz con AF en suelos calcáreos, aumenta la disponibilidad del Fe y la eficiencia de la mezcla Fe-AF, como fertilizante fue mayor que el FeCl₃ (^{Pandeya et al., 1998}); ^{Sánchez-Sánchez et al. (2002)}, reportaron en árboles de limón un incremento en la disponibilidad foliar de Fe y Cu cuando aplicaron en dos ocasiones SH que contenían 90.7% de AF.

Por su parte ^{Abros’kin et al. (2016)}, adicionaron Fe con EDTA y ácidos húmicos (AH) a semillas de trigo y encontraron que al aplicar AH con Fe, aumentó el contenido de clorofila de la hoja y el contenido de Fe fue mayor en la raíz que en el tallo y en la hoja, esto posiblemente fue debido a que el complejo Fe-AH se acumuló en la superficie de la raíz, lo que limito la absorción y posterior translocación del elemento y esto, trae como consecuencia la limitación del metabolismo de lípidos.

En el presente trabajo, se encontró que en el tejido vegetal de follaje con la adición de las dos dosis más bajas de 200 y 400 mg kg^-1 del FFe, se presentó la concentración de Fe en cantidades excesivas de 145 y 137.5 mg kg^-1 respectivamente ya que, de acuerdo a ^{Reuter y Robinson (1997)} la concentración adecuada de Fe es de 60 a 80 mg kg^-1 además, al aplicar 1 000 mg kg^-1 del FFe, la cantidad del Fe se ubicó dentro del rango óptimo con 60 mg kg^-1. En referencia el calcio de acuerdo a ^{Reuter y Robinson (1997)} la concentración adecuada es de 1.3 a 2.5% y con esta misma dosis de 1 000 mg kg^-1 del FFe, la concentración de Ca se presentó cercana al óptimo con 1.27% y con las dosis bajas de 200 y 400 mg kg^-1 las concentraciones fueron de 3.34 y 3.13%.

Lo anterior indica que con la adición de ácidos fulvicos, a las bajas concentraciones estudiadas, los contenidos minerales aumentan lo que sugiere que podría aportar beneficios como en vida de anaquel, como sugiere ^{Luchsinger et al. (2006)} que al aumentar la concentración de calcio la firmeza de frutos aumenta.

Lo anterior, denota que el Fe incremento en follaje cuando se adicionaron las dos dosis más bajas del complejo orgánico-mineral como lo reportan ^{Karakurt et al. (2009)}, así como ^{Ertani et al. (2015)}. Además, ^{Aminifard et al. (2012)} reportan que con la dosis más baja de 25 mg kg^-1 de ácidos fulvicos aplicadas a chiles (Capsicum annuum L.) obtuvieron mayor calidad de fruta cosechada y mayor contenido de compuestos antioxidantes en frutos y con la dosis más alta de 250 mg kg^-1 se obtuvo mayor contenido de capsicina en los frutos de chile.

Esto coincide con lo reportado por ^{Oliver (2012)} quien reporta que con la adición de SH con Fe, la concentración en tejido foliar de este elemento aumenta de forma considerable por arriba del optimo cuando hay baja disponibilidad de este en el medio de crecimiento. Con esto, se pone de manifiesto el efecto de las bajas concentraciones aplicadas del FFe al evaluar las variables de calidad medidas al fruto de chile ‘Serrano’, con excepción del peso fresco, peso seco y la longitud del fruto, ya que, en estas variables medidas, quien provoco un efecto significativo fue la dosis superior del compuesto orgánico-mineral.

Conclusiones

El Fulvato de hierro (FFe), provoco un efecto positivo en las variables de calidad medidas al chile ‘Serrano’, cultivado en un suelo calcisol, ya que con la adición de la dosis FFe10 se obtuvo el mayor peso seco de frutos, con el menor número de frutos por planta y el valor más bajo en grados Brix, en contraste con la dosis más baja FFe2 se obtuvo el mayor número de frutos con el menor tamaño, pero el mayor valor en grados Brix. Para el contenido mineral en tejido vegetal, con las dos dosis inferiores FFe2 y FFe4 se encontraron los valores más altos de Fe y Ca.

El uso de sustancias fulvicas en combinación con productos inorgánicos se obtienen de un procedimiento sencillo y a bajo costo ya que las materias primas como leonardita son abundantes, baratas y susceptibles a modificación química por lo que es una forma prometedora de mejorar la calidad de las cosechas de chile serrano por medio del estímulo de crecimiento aumentando la eficiencia de algunos nutrientes minerales.