Introducción

El jitomate (Lycopersicon esculentum Mill.) es una de las hortalizas importantes en México, ocupando la novena posición en producción (SIAP, 2016), por lo que un manejo inadecuado en la nutrición del cultivo puede disminuir los rendimientos, provocando cambios fisiológicos, morfológicos y bioquímicos que afectan negativamente, los cuales afectan la tasa fotosintética, la superficie radicular por problemas de adsorción y por consiguiente un escaso crecimiento aéreo de las plantas. Los nutrientes juegan un papel importante en el aumento de la productividad y calidad en los cultivos modificando el entorno de las plantas (^{Briat y Gaymard, 2015}).

Aunque los microelementos hierro, zinc, cobre, molibdeno, boro, manganeso y cloro son esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas son utilizados en cantidades menores que los macroelementos (^{Soetan et al., 2010}), actuando como catalizadores enzimáticos promoviendo las reacciones químicas (^{Sathiyamurthy et al., 2017}). El Fe, Cu y Zn son importantes en la producción de biomasa y calidad de hortalizas (^{Briat y Gaymard, 2015}), por lo que una deficiencia en cualquiera de ellos puede cambiar la estructura del cloroplasto, disminuir la fotosíntesis y modificar el transporte de electrones en PSI y PSII (^{Eberhard et al., 2008}), el Zn es un activador enzimático y produce cambios en el metabolismo de la planta incluyendo afectación en la síntesis de carbohidratos, proteínas, auxinas y daños en la integridad de la membrana (^{Kyrkby y Römheld, 2008}).

Por su parte el Cu desempeña un papel importante en la fotosíntesis, respiración, desintoxicación de radicales superóxidos y lignificación (^{Perea et al., 2010}), además participa en diversos procesos fisiológicos, como la distribución de carbohidratos, la reducción y fijación de N, el metabolismo de las proteínas, entre otras (^{Lin y Jin, 2018}). El Fe participa en procesos fisiológicos como la biosíntesis de clorofila, respiración y reacciones redox (^{Rui et al., 2016}). El objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto suplementario en diferentes concentraciones de los microelementos Fe, Cu y Zn en el rendimiento agronómico del cultivo de jitomate.

Materiales y métodos

Resultados y discusión

Para la calidad de fruto en las variables firmeza, pH y vitamina C no se observaron diferencias estadísticas (p≤ 0.05); sin embargo, para la vitamina C el tratamiento con bajos niveles de Zn superó al testigo con 27.39%, en sólidos solubles totales (SST) si hubo diferencias estadísticas. Los niveles altos de Fe fueron superiores 16.45% en comparación con el testigo, mientras que la deficiencia de Fe fue 5.62%.

Los resultados del presente trabajo fueron diferentes a los obtenidos por ^{Valentinuzzi et al. (2015)} quienes al someter al cultivo de fresa a una deficiencia de Fe, los grados Brix y firmeza de los frutos no fueron alterados, las dosis altas de Zn en SST superaron al testigo 15%, estos resultados coinciden con los obtenidos por ^{López et al. (2018)} quienes al aplicar 10 µmol L^-1 de este microelemento encontraron mayor concentración de SST y lo atribuyen a que el Zn es indispensable en la actividad enzimática en la fotosíntesis, metabolismo de los carbohidratos y trasporte de azúcares hacia los puntos de demanda.

Los tres microelementos evaluados no mostraron diferencias estadísticas significativas en firmeza, pH y vitamina C, resultados similares fueron encontrados por ^{Álvarez et al. (2003)} quienes demostraron que en deficiencia de Fe no hubo diferencias en las variables de vitamina C, acidez y SST en Prunus persica cultivar Babygol. La variable de SST mostró diferencias altamente significativas (p≤ 0.05), donde los tratamientos con 550 g de Fe mostraron los mayores valores de grados Brix con 5.38 (Cuadro 5).

El área foliar (AF) del cultivo de jitomate en ambas dosis de Fe se vieron afectadas significativamente, con una mayor área foliar en las dosis altas, superando al testigo en 138%, presentando un área foliar promedio de 2 917 cm² _, esto fue debido a que la baja concentración de Fe provocó una disminución en los contenidos de clorofila y otros componentes de los cloroplastos lo que disminuyó la capacidad de crecimiento del cultivo, resultados similares fueron encontrados por ^{Incesu et al. (2015)} en el cultivo de Mandarina; sin embargo, en las diferentes dosis de Zn y Cu fueron estadísticamente similares al testigo (p≤ 0.05)

Para las dosis de Zn, el testigo mostró una mayor área foliar seguido de las concentraciones altas, datos contrastantes fueron reportados por ^{Haleema y Hussain (2018)} en cultivo de jitomate quienes demostraron que a mayor dosis de Zn mayor fue el área foliar. En Cu se observó que las dosis altas superaron al testigo 63% (Figura 1), dichos resultados contradicen a lo mencionado por ^{Yruela (2005)}, quien menciona que las plantas con exceso de Cu regularmente presentan una disminución en la biomasa.

Figura 1 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en el área foliar (AF) en el cultivo de jitomate. Las literales distintas sobre la barra de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

La relación área foliar (RAF) entre los tratamientos fueron estadísticamente diferentes en las dosis de Fe y Zn, las dosis altas de fierro superaron al testigo 112% (Figura 2), señalando que un exceso de Fe genera una reducción en el crecimiento y esta dependerá de las concentraciones en la solución, por otro lado las dosis altas de Zn fueron superiores 50%; sin embargo, otros resultados señalan que un exceso de Zn propicia una disminución de materia seca en la planta (^{Casierra et al., 2010}), ocasionando una reducción en la producción de biomasa (^{Rizwan et al., 2017}), mientras que las dosis de Cu fueron estadísticamente similares, ^{Yruela (2005)}, señala que las concentraciones en exceso de Cu inhibe el crecimiento, provocando alteraciones en procesos fisiológicos como la fotosíntesis y respiración, generando una reducción en la biomasa del cultivo.

Figura 2 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en la relación área foliar (RAF) en el cultivo de jitomate. Las literales distintas sobre las barras de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

Para el área foliar específica (AFE), las dosis altas de Fe y Zn superaron al testigo con 44% y 73%, respectivamente, mientras que en las dosis de Cu no hubo diferencias significativas (Figura 3), de las dosis altas a las medias (testigo) para Fe y Zn hubo una disminución de AFE. De acuerdo con ^{Santos et al. (2010)} el decremento puede deberse a cambios morfológicos que determinan la formación de hojas pequeñas y gruesas, por su parte ^{Lizarazo et al. (2013)} encontraron que sus tratamientos con deficiencia y exceso de Zn no hubo diferencias significativas, y mencionan que en plantas con deficiencia o exceso de Zn sus hojas son delgadas. Por otra parte, ^{Ghasemian et al. (2010)} mencionan que con la aplicación de 50 kg h^-1 de Fe aumentó significativamente el número de vainas, peso de vainas y producción de biomasa en el cultivo de Glycine max.

Figura 3 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en el área foliar específica (AFE) en el cultivo de jitomate. Literales distintas sobre las barras de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

En la relación peso foliar (RPF) fueron estadisticamente similares los tratamientos (Figura 4), en esta misma variable se encontró que al inicio del ciclo en Pisum sativum no hubo diferencias; sin embargo, al finalizar el ciclo hubo una diferencia donde las dosis de 2 mg L^-1 fueron superiores.

Figura 4 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en la relación peso foliar (RPF) en el cultivo de jitomate. Literales distintas sobre las barras de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

La variable índice de área foliar (IAF) el tratamiento con 550 kg ha^-1 de Fe (dosis alta) fueron superiores 101% en comparación con el testigo, por lo que se puede demostrar que las dosis altas de Fe aprovecharon la radiación presente. De acuerdo con ^{Barraza et al. (2004)} el aumento del IAF se manifiesta fisiológicamente en una mayor tasa de translocación de foto asimilados hacia los puntos de demanda. En las dosis de Zn y Cu no hubo diferencias estadísticas (Figura 5).

Figura 5 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en el índice de área foliar (IAF) en el cultivo de jitomate. Literales distintas sobre las barras de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

La tasa de crecimiento del cultivo (TCC) (Figura 6) que indica la eficiencia productiva de la biomasa por unidad de superficie ocupada (suelo) a través del tiempo (^{Santos et al., 2010}), este trabajo fue estadísticamente similares, ^{Pingoliya et al. (2014)} mencionan que la aplicación de 2 kg ha^-1 de sulfato ferroso incrementó la biomasa, producción y rendimiento de Cicer arietinum.

Figura 6 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en la tasa de crecimiento del cultivo (TCC) en el cultivo de jitomate. Literales distintas sobre las barras de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

El rendimiento con las dosis de Fe y Zn no mostraron diferencias estadísticas, el Fe en las dosis de 450 g, ha referido un mayor rendimiento con 28 t ha^-1 en comparación con el testigo (Figura 7), resultados diferentes se presentaron en el cultivo de Vigna radiata donde las dosis de 5 kg ha^-1de Fe contribuyó al máximo rendimiento (^{Jamal et al., 2018}).

Figura 7 Efecto de diferentes dosis de Fe, Zn y Cu en el rendimiento del cultivo de jitomate. Literales distintas sobre la barra de error estándar, entre niveles de un mismo elemento, indican diferencia significativa según la prueba de LSD (p≤ 0.05). 

Las dosis de Cu hubo diferencias estadísticas, las altas fueron superiores al testigo 36%, valores diferentes al aplicar Fe, Cu y Zn en L. esculentum observaron que los mejores rendimientos fueron con dosis de Zn seguido de Cu superando al testigo 20% y 4% respectivamente, por su parte ^{Patil et al. (2008)} al aplicar Fe, Cu y Zn a 100 ppm, encontraron que el Fe aportó mejores rendimientos con 18.25 t ha^-1, seguido de Zn con 17.57 t ha^-1 y finalmente Cu con 15.58 t ha^-1 en L. esculentum. En el presente trabajo los menores rendimientos se encontraron con las dosis bajas de Zn.

En el Cuadro 6 se muestran los valores de las variables área foliar, RAF, AFE, RPF, IAF y rendimiento. Las dosis altas de Fe y Cu mostraron las mayores áreas foliares respecto al testigo en un 137% y 63%, respectivamente, valores similares fueron reportados por ^{El‐Fouly et al. (2001)} quienes demostraron que a concentraciones de 33.6 ppm de Fe (considerada dosis altas) el área foliar fue mayor en Helianthus annus.

Las dosis bajas de Cu y las altas de Fierro incrementaron 91% la RAF resultados similares fueron reportados por ^{Vinit-Dunand et al. (2002)} quienes señalan que la aplicación de Cu a bajas concentraciones proporcionó mayor relación de área foliar en comparación con las dosis altas (10 mg g^-1 de sustrato) en Cucumis sativus.

En área foliar específica las dosis altas de Zn y las dosis bajas de Cu superaron al testigo con 73 y 49%, respectivamente, ^{Rouphael et al. (2008)} al hacer aplicaciones de Cu encontraron que a mayor concentración menor área foliar específica, con dosis de 0.3, 47 y 94 µM observaron una AFE de 273.2, 256.8 y 238.3 cm² g^-1, respectivamente, en Cucumis sativus.

En la variable RPF, las dosis altas de Fe superaron al testigo 33%, mientras, que el IAF las dosis altas de Fe y dosis bajas de Cu superaron al testigo en 101 y 32%, respectivamente, ^{Caliskan et al. (2008)} demostraron que la aplicación de 0, 200 y 400 g ha^-1 de Fe al inicio de la floración en Glycine max el IAF no fue significativo; sin embargo, fueron notables en la etapa de vaina completa, y los valores de IAF aumentaron significativamente con dosis altas de Fe (400 g ha^-1).

En rendimiento fue superior con las dosis altas de Cu, seguido de las dosis bajas de Fe, el cual superó al testigo con 5 t, resultados diferentes fueron encontrados por ^{Kumar et al. (2009)} al aplicar diferentes dosis de Cu en Triticum aestivum, el rendimiento más alto fue con 1.5 mg kg^-1 de suelo superando al control por 62.9% mientras que dosis altas presentó menor rendimiento que el control.

Conclusiones

Las dosis altas de los microelementos incrementaron las variables de calidad de fruto de jitomate, en especial sólidos solubles totales, firmeza y pH aunque sin diferencias estadísticas, por otro lado, las dosis bajas de Zn aumentó vitamina C; sin embargo, disminuyó los valores de AF, RAF, AFE, IAF y rendimiento. Las dosis altas de Fe mejoraron las variables AF, IAF y PRF. Las dosis de altas de Cu favorecieron el rendimiento y TCC. La deficiencia de los microelementos Fe, Cu y Zn limitó el área foliar, mientras que las dosis altas mejoraron el IAF y rendimiento.