Descripción de escenarios para los experimentos de campo

Los ensayos de campo se desarrollaron en el periodo de noviembre 2017 a febrero 2018, en los consejos populares ‘Río Seco’ (22° 18’ 13” latitud norte y 83° 47’ 39” longitud oeste) de ‘San Juan y Martínez’ y ‘Sandino’ (SJM) y ‘Manuel Lazo’ (22° 02’ 95” latitud norte y 84° 21’ 22” longitud oeste) de ‘Sandino’ (SDN), en Pinar del Río, Cuba. El suelo de las localidades se clasificó como Ferralítico Amarillento (pH_(KCl)= 5.1 y MO= 1.84%) y Fluvisol (pH_(KCl)= 4.71 y MO= 1.51%), respectivamente, según la clave de clasificación de suelos de Cuba (^{Hernández et al., 2015}).

Las condiciones climáticas durante los ensayos en San Juan y Martínez (Figura 1A) y Sandino (Figura 1B), se caracterizaron por temperaturas medias de 22.9 ºC y 23.3, humedad relativa de 77.9% y 75.9% y precipitaciones acumuladas de 150.5 mm y 142.5 mm, según datos obtenidos en las estaciones meteorológicas número 314 (San Juan y Martínez) y número 313 (Sandino) del centro meteorológico provincial.

Figura 1 Valores promedios de temperatura (mínima, media, máxima) y humedad relativa en ‘San Juan y Martínez’ (A); y ‘Sandino’ (B). 

Cultivares empleados y experimentos de campo

Se emplearon cinco cultivares (tratamientos) de frijol común (Cuadro 1), distribuidos en un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas. La superficie cultivada, en cada localidad, fue de 560 m² con unidades experimentales de 28 m². Se garantizó uniformidad en el manejo del cultivo en las dos localidades. La siembra se realizó de forma manual, a una distancia de 0.6 m entre surcos y 0.07 entre plantas.

Todas las atenciones culturales se realizaron según lo establecido en la guía técnica para el cultivo del frijol en Cuba (^{Faure et al., 2013}). La fertilización se utilizó con la fórmula 12-6-16-3 (N-P-K-Mg) al momento de la siembra, a una dosis de 0.4 t ha^-1, y una aplicación foliar de fitomas E (1.5 L ha^-1) previo a la floración. Para el riego se empleó el método superficial por surco. En la protección del cultivo se utilizaron los plaguicidas Celest Top FS 31.2 (tiametoxan 26.2 + difenoconazol 2.5 + fludioxonilo 2.5), hidróxido de calcio (CaOH), mezcla duple E 3.125 (acefato 3 + cipermetrina 0.125) y Kospi SC 13 (imidacloprid 10.0 + bifentrina 3).

Variables evaluadas en los Variables experimentos de campo

Las evaluaciones del rendimiento y sus componentes se realizaron al momento de la cosecha. Se seleccionaron 10 plantas representativas al azar por réplica en cada cultivar. Las variables analizadas fueron: número de legumbres/planta (u), índice de legumbres llenas (%) -valorado como proporción de legumbres con más de 50% de cuajado de la semilla-, número de semillas/legumbre (u), masa de la legumbre (g), masa de semillas/legumbre (g), masa de 100 semillas (g) y rendimiento agrícola (t ha^-1).

El cálculo de las variables relacionadas con la masa se empleó de una balanza técnica digital OHUS Adventurer^® Pro de precisión 0.01 g. Para determinar el rendimiento, se cosecharon 6 m² del centro en cada réplica, se trillaron las plantas y se secaron los granos a 14% de humedad.

Experimento para la interacción cultivares-Meloidogyne spp.

El experimento se desarrolló entre febrero y marzo de 2018, en condiciones semicontroladas de la Universidad de Pinar del Río, Cuba, con localización en los 22° 24’ 48” latitud norte y 83° 41’ 16” longitud oeste. Las condiciones ambientales se caracterizaron por temperaturas entre los 26 y 36.2 °C, con media de 30.2 °C, mientras que la humedad relativa osciló entre 54 y 82%. Para el monitoreo de las variables se empleó una Weather Pocket Station marca LM-8000 DC9V.

Se empleó un diseño completamente al azar con arreglo factorial. Se consideraron dos factores: cultivares (‘BAT 304’, ‘CUL 156’, ‘Buenaventura’, ‘Delicias 364’ y ‘Chévere’) y nematodos (con y sin inoculación de Meloidogyne spp.) y cinco replicas por tratamiento. La siembra se realizó en macetas de 1.5 kg de sustrato, el cual se elaboró a base de suelo ferralítico amarillento (^{Hernández et al., 2015}) + turba (70% + 30%), previamente desinfestado con formol al 4%, con pH_(KCl)= 5.84 y MO= 6.67%. El inóculo de Meloidogyne spp., procedente de una población asociada al cultivo del frijol común en el suelo empleado, se obtuvo siguiendo la metodología de ^{Hussey y Barker (1973)}.

El mismo se aplicó cinco días después de la siembra a razón de 1.5 J₂-huevos g^-1 de sustrato. A los 35 días después de la germinación, se analizaron las variables morfofisiológicas en las platas de frijol de los cultivares evaluados: longitud del tallo (cm), diámetro del tallo (mm), longitud del sistema radical (cm), número de raíces secundarias y masa fresca total (g). También se cuantificó, en el sistema radical de las plantas, la infestación por Meloidogyne spp., expresada en número de agallas y ootecas por gramo de raíz, y el número de nódulos por cepas nativas de Rhizobium spp. La observación y conteo directo se realizaron con ayuda del estereoscopio Novel^®.

Análisis estadísticos de los resultados

Con los datos obtenidos en los experimentos, se procedió a comprobar los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza mediante las pruebas Kolmogorov-Smirnov y Levene, respectivamente. Se aplicó análisis de varianza, en correspondencia con los diseños experimentales, y prueba de Tukey para la comparación de medias, con un nivel de confianza de 95% (p≤ 0.05). También se realizó análisis de componentes principales para el experimento de interacción cultivares - Meloidogyne spp. Se empleó el software estadístico Minitab 17 para windows.

Efecto de la interacción cultivares agroecosistemas sobre el rendimiento de frijol común

Los resultados arrojaron diferencias altamente significativas para todas las variables analizadas en los dos factores incluidos, con excepción del rendimiento agrícola entre agroecosistemas (Cuadro 2); sin embargo, sólo se encontró interacción significativa para el número de legumbres/planta (L/P), masa de legumbre (ML) y rendimiento agrícola (RA). Ello demuestra la importancia de los estudios de interacción genotipo ambiente en la selección de cultivares para condiciones agroclimáticas locales y constituyen el primer informe sobre la temática para estas localidades de Pinar del Río, Cuba.

Algunos autores han encontrado diferencias altamente significativas al comparar el rendimiento y sus componentes entre cultivares de frijol común (^{Izquierdo et al., 2018}; ^{Romero et al., 2019}), de ahí la importancia de valorar, además, el potencial que expresan en las condiciones agroclimáticas evaluadas. Con relación a los componentes del rendimiento agrícola, se puede apreciar que las diferencias entre los cultivares (Cuadro 3) indican mejores resultados con ‘CUL 156’ para el número de legumbres/planta, semillas/legumbre, masa de legumbre y masa de semillas/legumbre.

Cabe destacar, que un mejor resultado en número de legumbres/planta es clave para la producción del cultivo debido a su reconocido aporte al rendimiento agrícola (^{De la Fé et al., 2016}); ^{Izquierdo et al., 2018}). Un estudio de 15 cultivares de frijol común en la región oriental de Cuba indicó valores entre 13.9 y 23.6 legumbres/planta (^{Estrada et al., 2016}), resultado que corrobora la variabilidad de este componente entre cultivares y agroecosistemas.

El número de semillas/legumbre contrastó con otras investigaciones desarrolladas en Cuba, pues ^{Maqueira et al. (2017)} alcanzaron valores inferiores a 4 semillas/legumbre en ‘CUL 156’, para igual fecha de siembra, y ^{Calero et al. (2018)} obtuvieron entre 3 y 4 semillas/legumbre con ‘Buenaventura’. El índice de legumbres llenas arrojó valores significativamente superiores en el testigo de producción comercial ‘BAT 304’, aunque todos superaron 60%.

Valores superiores en este índice sugieren mayor proporción de fotosintatos hacia la producción de semilla (^{Flores et al., 2018}) y a criterio de los autores, presenta una relación directa con el índice de cosecha en el cultivo; sin embargo, la producción de granos no siempre alcanza resultados superiores con cultivares más eficientes, pues en ello influye el potencial de rendimiento agrícola de cada uno, aunque es indispensable para la producción de semillas en este cultivo. La masa seca de 100 semillas superó lo establecido para este componente en los cultivares ‘Buenaventura’ y ‘Chévere’, los demás cultivares expresaron más de 75% de su masa promedio (^{Faure et al., 2013}).

Los mejores resultados entre agroecosistemas para los componentes del rendimiento, con excepción del índice de legumbres llenas, se obtuvieron en ‘San Juan y Martínez’, con valores que superan entre 14% y 38% lo alcanzado en ‘Sandino’. Sin embargo, en esta localidad, el índice de legumbres llenas superó en 28.4% el valor alcanzado en ‘San Juan y Martínez’, donde se logró un mayor desarrollo vegetativo y como consecuencia de ello, una menor proporción de fotosintatos destinados a las semillas en la fase reproductiva del cultivo.

En el rendimiento agrícola (Figura 2) se pudo constatar que el testigo de producción comercial ‘BAT 304’ fue superado, significativamente, por los cultivares ‘CUL 156’ y ‘Buenaventura’ en los agroecosistemas de ‘San Juan y Martínez’ y ‘Sandino’, respectivamente, con incrementos superiores a 25% en la producción de granos. Se destaca que sólo el cultivar ‘Buenaventura’ arrojó diferencias significativas entre agroecosistemas, aunque, de manera general, los cultivares negros (‘BAT 304’ y ‘CUL 156’) y blanco (‘Chévere’) alcanzaron medias superiores de rendimiento agrícola en ‘San Juan y Martínez’ y los rojos (‘Buenaventura’ y ‘Delicias 364’) en ‘Sandino’, independientemente de las diferencias estadísticas.

Figura 2 Efecto de la interacción cultivares agroecosistemas sobre el rendimiento agrícola del cultivo. Letras distintas en las barras indican diferencias significativas para p≤ 0.05. 

Se apreció, además, que los cultivares ‘BAT 304’ (en ambos agroecosistemas) y ‘Buenaventura’ (en ‘Sandino’), superaron 60% de su rendimiento agrícola potencial (Cuadro 1). Sin embargo, el rendimiento agrícola promedio, en todos los cultivares, superó lo alcanzado por el cultivo del frijol común en Cuba (1.09 t ha^-1), según los datos de la Oficina Nacional de Estadísticas e Información (ONEI, 2019), resultado de gran importancia no sólo en la producción de granos, sino para la selección de escenarios destinados a la producción de semillas de estos cultivares, pues se conoce que, en la mayoría de las zonas productoras de frijol común, los rendimientos potenciales nunca son alcanzados (^{Domínguez et al., 2016}).

Estudios desarrollados en agroecosistemas cubanos, donde se incluyeron los cultivares ‘CUL 156’, ‘Buenaventura’ y ‘Delicias 364’, informan mejores resultados productivos en estos últimos, con valores de rendimiento agrícola superiores a 1.5 t ha^-1 (^{Izquierdo et al., 2018}); sin embargo, ^{De la Fé et al. (2016)} obtuvieron entre 1 y 3.2 t ha^-1 en 14 cultivares de reciente introducción en la producción, mientras que ^{Martínez et al. (2015)} superaron las 2 t ha^-1 con el cultivar ‘Chévere’.

Efecto de la población de Meloidogyne spp. sobre los cultivares de frijol común

Se destaca que los cinco cultivares empleados son hospedantes de Meloidogyne spp. (Figura 3) y permiten su reproducción, pues se observó agallamiento y presencia de ootecas externas en el sistema radical, que confirma el criterio de varios autores que consideran a estos fitonematodos como plagas en frijol común (^{Hernández-Ochandía et al., 2016; Al-Hazmi et al., 2017}).

Figura 3 Capacidad de agallamiento de Meloidogyne spp., en los cultivares de frijol común. Letras distintas en las barras indican diferencias significativas para p≤ 0.05. 

El mejor resultado se obtuvo en el cultivar ‘Buenaventura’, con agallamiento inferior al 50% de lo expresado por otros cultivares evaluados, mientras que la mejor actitud hospedante se apreció en el cultivar ‘Delicias 364’, superó dos veces la infestación de ‘BAT 304’. Lo anterior, debe profundizarse en estudios de resistencia/susceptibilidad para definir cultivares de referencia en estudios de interacción frijol común - nematodos (Meloidogyne spp.). No obstante, lo expuesto constituye referente científico para este cultivo en las condiciones de Pinar del Río, Cuba.

El análisis multivalente para la interacción cultivares Meloidogyns spp. Sobre el desarrollo vegetativo evidenció dos nuevos componentes principales (CP) extraídas que explicaron, en su conjunto 86.9% de la varianza de los resultados, con coeficientes de extracción >0.65 (Cuadro 4).

La primera componente principal (CP1) estuvo determinada por la masa fresca y seca totales y la infestación de Meloidogyne spp. (agallas y ootecas por gramo de raíz), evidenciándose que la fitomasa de las plantas de frijol aumentó con la reducción del número de ootecas y agallas, lo que sugiere un efecto nocivo de los fitonemtodos sobre los cultivares de frijol común, el cual se acentúa con la completa reproducción de la hembra, pues se obtuvo una alta correlación (>0.9 en módulo) negativa entre el número de ootecas por gramo de raíz y las fitomasas fresca y seca, resultado que corrobora lo expresado por varios autores sobre la acción parasítica de Meloidogyne spp. En frijol común (^{Al-Hazmi et al., 2017}; ^{Hernández-Ochandía et al., 2018a}).

Este resultado sugiere profundizar en la tolerancia de los cultivares frente a diferentes niveles de inóculos de Meloidogyne spp., tanto en fase vegetativa como reproductiva, para definir su impacto sobre crecimiento y rendimiento de este. La segunda componente principal (CP2) se relacionó con las variables originales diámetro del tallo y número de nódulos de rizobios nativos, las cuales expresaron una correlación positiva, derivada del efecto de la fijación biológica de nitrógeno resultante de la simbiosis frijol común-Rhizobium.