Yield and fruit quality of 'Mirasol' dry chili cropped under partial rootzone drying

Alfonso Serna–Pérez*; Jorge Artemio Zegbe; Jaime Mena–Covarrubias

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias. Campo Experimental Zacatecas. Aparatado Postal 18. Calera de V.R., Zacatecas, C. P. 98500. MÉXICO Correo–e: serna.alfonso@inifap.gob.mx (*Autor para correspondencia)

Recibido:10 de octubre, 2010.
Aceptado: 28 de febrero, 2011.

Resumen

El uso eficiente de los recursos hídricos es vital en la región productora de chile seco de Zacatecas. El objetivo del estudio fue comparar dos formas de riego parcial de la raíz (RPR) contra el riego comercial (RC) en relación al rendimiento y calidad de fruto, eficiencia del uso del agua de riego (EUAR) y la incidencia relativa de la secadera (IS) del chile cv 'Mirasol'. Los tratamientos de RPR fueron: RPR₅₀ en donde se aplicó el 50 % de RC alternadamente a ambos lados de la zona radicular y RPR₅₀₊₂₀ que fue similar a RPR₅₀, pero además se aplicó el 20 % de RC en el lado en proceso de secado. RPR₅₀ y RPR₅₀₊₂₀ promovieron el ahorro de agua comparado con RC. Las categorías de calidad de chile seco y el rendimiento fueron similares entre tratamientos, pero el rendimiento tendió a reducirse en RPR₅₀ y RPR₅₀₊₂₀ en 2009. La EUAR tendió a incrementarse en RPR₅₀ y RPR₅₀₊₂₀ en relación al RC. La IS fue igual entre tratamientos en 2008, pero en 2009, ésta se incrementó en los tratamientos con RPR. La saturación del suelo por precipitaciones continuas posteriores a la aplicación del riego explicó en parte el incremento en la IS, y por ende la reducción del rendimiento en 2009. No obstante, el RPR₅₀ tendió a incrementar la EUAR en 28 % y a reducir el volumen de agua aplicado en 32 % con respecto a RC. Se concluye que RPR puede ser una estrategia promisoria para la sustentabilidad de este sistema de producción.

Palabras clave: Capsicum annuum L., ahorro del agua, distribución de materia seca, eficiencia en el uso de agua de riego.

Abstract

The efficient use of water resources is mandatory for the dry chili producing area of Zacatecas. The objective of this study was to compare two types of partial rootzone drying (PRD) against commercial irrigation (CI) in relation to yield and fruit quality, irrigation water use efficiency (IWUE), and pepper wilt incidence (WI) of chilli cv. 'Mirasol'. PRD treatments were PRD₅₀ on which 50% of CI was applied alternately to both sides of the root zone, and PRD₅₀₊₂₀ which was similar to PRD₅₀, but additionally 20% of CI was applied to the drying side of the root system. PRD₅₀ and PRD₅₀₊₂₀ promoted water savings compared with CI. The fruit quality categories of dry chili and yield were similar among treatments, but yield tended to decrease in PRD₅₀ and PRD₅₀₊₂₀ in 2009. The IWUE tended to increase in PRD₅₀ and PRD₅₀₊₂₀ relative to CI. In 2008 WI was the same among treatments, but in 2009 it increased in the PRD treatments. Soil water saturation by continuous precipitations after irrigation events partially explained the increase in WI, and therefore the reduction in yield in the 2009. Nevertheless, PRD₅₀ tended to increase IWUE by 28 % and to reduce the volume of water applied by 32 % with respect to CI. Therefore, the RPR is a promising strategy for sustainability of this production system.

Key words : Capsicum annuum L, water–saving, dry matter distribution, irrigation water use efficiency.

INTRODUCCIÓN

Independientemente del ahorro de agua, la aplicación del DHR, en cultivos perennes y anuales, reduce el rendimiento pero mejora la calidad de la fruta (Behboudian y Mills, 1997); mientras que el RPR incrementa la EUA y mantiene el rendimiento y calidad de los productos hortícolas a nivel de riego comercial (Kang et al., 2001; Zegbe et al., 2007; 2008). Sin embargo, esta última aseveración, no es válida para algunos cultivos anuales como papa (Liu et al., 2006), maíz (Kang et al., 1998), algodón (Tang et al., 2005) y para cultivos con crecimiento indeterminado como el tomate fresco (Kirda et al., 2004) y chile ancho (Dorji et al., 2005). En este último cultivo, se observó que el RPR redujo el rendimiento total de fruto fresco, pero el rendimiento de fruto seco fue similar al observado en plantas con riego comercial (Dorji et al. 2005). Esta información es de importancia para la industria de chile seco, ya que frutos con menos agua, teóricamente requerirían menos energía para su secado, pero esto no ha sido evaluado bajo RPR en condiciones de campo. Por otro lado, la incidencia de la secadera (Phytophthora capsici) está asociada con el contenido de humedad del suelo (Aguirreolea et al., 1995). Sin embargo, la asociación entre la incidencia de la secadera y la humedad del suelo, no ha sido plenamente demostrada. Entonces, con base en la filosofía del RPR, al mantener el suelo sin exceso de humedad y con buena aireación, se podría favorecer mejores condiciones fitosanitarias que coadyuvarían a reducir la incidencia de la secadera del chile.

La aplicación del RPR sobre la producción de chile seco 'Mirasol' y la incidencia de la secadera ha recibido poca o nula atención en las zonas productoras de México (Serna–Pérez et al., 2008). Consecuentemente el objetivo de este estudio fue comparar dos formas de RPR y el riego comercial (RC) en la lámina de riego, rendimiento de fruto seco, calidad, eficiencia de uso del agua de riego e incidencia relativa de secadera en chile 'Mirasol' cultivado en una zona semi–árida del centro norte de México.

MATERIALES Y MÉTODOS

Sitio experimental y material genético

El experimento se realizó durante las estaciones de crecimiento de 2008 y 2009 en el Campo Experimental Zacatecas (22° 54' N, 102° 39' O); con altitud de 2,197 m, temperatura media anual de 14.6 °C, precipitación pluvial media anual de 416 mm y evaporación promedio anual de 1,609 mm. Las principales diferencias entre lluvia y evaporación se registran de diciembre a mayo. El suelo es un kastanozem de textura franco–arenosa con pH de 7.5 y un contenido de materia orgánica de 0.57 %. Las plántulas de chile 'Mirasol' se propagaron en invernadero 50 días antes del trasplante, lo cual ocurrió en los días 26 y 11 de abril de 2008 y 2009, respectivamente. Las plantas se establecieron en surcos de 76 cm, a hilera sencilla y a una densidad de 44 mil plantas·ha^–1. La fertilización, manejo del cultivo y control de plagas y enfermedades se realizaron siguiendo el protocolo del CEZAC (Bravo et al., 2006).

Tratamientos y diseño experimental

Los tratamientos evaluados fueron: el riego comercial (RC) y dos formas de riego parcial de la raíz (RPR). En el primer tratamiento de RPR, el riego se aplicó alternadamente hacia ambos lados de la zona radicular con el 50 % del volumen de agua suministrado en RC (RPR₅₀). En el segundo tratamiento de RPR, el agua se aplicó igual que en RPR₅₀, pero un 20 % del volumen del agua suministrado en RC, se aplicó al lado que "tradicionalmente" se deja secar en el RPR (RPR₅₀₊₂₀). En los tratamientos con RPR se colocaron dos cintillas paralelas, una en cada lado de la hilera de plantas y separadas a 15 cm de los tallos. Los experimentos se condujeron en un diseño experimental en bloques completos aleatorizados con cuatro repeticiones. La unidad experimental fue de ocho surcos en donde los cuatro surcos centrales fueron utilizados para la información de las variables de respuesta.

El agua de riego se aplicó dos veces por semana en cada tratamiento, con tres y cuatro días de diferencia entre riegos. La lámina de riego para RC se estimó mediante un balance hídrico a partir de la evapotranspiración del cultivo (ETc) y precipitación efectiva (PPef) acumulada en cada periodo de riego. La ETc se estimó a partir de la evaporación libre del tanque evaporímetro tipo A (Ev), coeficiente del tanque (Kp = 0.75) y coeficientes de cultivo (Kc), los cuales varían de acuerdo al mes del año y la etapa fenológica del cultivo (Bravo y Mojarro, 2006). La relación utilizada fue ETc = 0.75 × EV × Kc. En la estimación de la PPef se consideró aquellos eventos lluviosos individuales mayores a 5 mm, los cuales se acumularon para el periodo o número de días entre riegos (PPper) y este total se multiplicó por el factor 0.75 (PPef = PPper * 0.75, Zegbe–Domínguez et al., 2006).

Rendimiento y componentes de rendimiento.

En cuatro surcos centrales de 10 m de longitud por bloque en cada tratamiento se evaluó el número de frutos, el peso y después la calidad se obtuvo clasificando los frutos secos de primera, segunda, tercera y aquellos manchados. La eficiencia en el uso de agua de riego se estimó con base en el rendimiento por unidad de área por milímetro de agua aplicada.

Concentración de materia seca del fruto.

Al cambio de color (verde–rojo) de la fruta, se muestrearon dos frutos al azar por parcela. Se obtuvo una muestra de 20.5 mm de diámetro de cada fruto, se hizo una muestra compuesta, se pesó en fresco y se llevó a peso constante en estufa por cinco días a 60 °C.

Densidad de la raíz.

La densidad de raíces (DR) se determinó dividiendo el área de la planta de chile en cuatro cuadrantes. Las muestras de suelo se colectaron siempre en el cuadrante superior derecho usando una barrena de caja de 15 cm de diámetro y una profundidad de 40 cm. La pared externa de la barrena se colocó a 5 cm del tallo. El volumen de suelo húmedo colectado se pesó, y en una muestra húmeda de 100 g se determinó el contenido de humedad, para después determinar el peso seco de la muestra. Las raíces fueron separadas del suelo mediante una criba de 5 mm; mientras que las más finas fueron separadas por flotación. La masa radical total obtenida en cada muestra se secó hasta peso constante en estufa por tres días a 60 °C. La DR se estimó en cada muestra como la relación del peso de raíz entre el peso de suelo seco. En este caso, se efectuaron tres muestreos por parcela experimental.

Tasa transpiratoria.

La conductancia estomática y la transpiración se determinó en dos plantas y en una hoja por planta por parcela con un porómetro de punto de equilibrio (modelo LI–1600, Li–Cor Inc., NE, USA) calibrado a las condiciones local y equipado con sensor cuántico.

Incidencia relativa de secadera del chile.

Análisis estadístico

La información se analizó con un modelo lineal en bloques completos al azar con el procedimiento GLM del sistema de análisis estadístico (SAS, 2002). Antes del análisis, las variables de calidad de fruta expresada en porcentaje y la incidencia de secadera, fueron trasformadas a arco–seno raíz cuadrada de su valor, respectivamente. Los valores medios por tratamiento, de las variables transformadas, se indicaron después de su re–transformación. La diferencia mínima significativa de Fisher (P<0.05) se utilizó como criterio en la comparación de medias de tratamiento.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El RPR₅₀₊₂₀ redujo el volumen de agua de riego aplicado de 8.7 a 28.7 % y en el RPR₅₀ de 14.5 a 32.8 % con respecto a RC, durante las estaciones de crecimiento de 2008 y 2009, respectivamente (Cuadro 1). Estas diferencias se debieron a las láminas aplicadas durante el período de establecimiento las cuales fueron de 261.3 y 123.2 mm en 2008 y 2009, respectivamente.

La técnica de RPR ha sido utilizada para ahorrar agua de riego en frutales en regiones húmedas (van Hooijdonk et al., 2007; Zegbe et al., 2008) y semiáridas (Zegbe y Serna–Pérez, 2009), lográndose ahorros de agua de riego entre un 46 y 50 % con respecto al RC. Tal ahorro se logra, en parte, debido a que los cultivos perennes no requieren riegos de establecimiento, excepto por aquél que se aplica al inicio de la estación de crecimiento para reponer la humedad del suelo a capacidad de campo. Para el siguiente riego, la técnica de RPR se aplica durante el resto de la estación de crecimiento. En el caso de cultivos anuales, como el chile, requieren de la aplicación de una cierta lámina de riego con el propósito de establecer (trasplantar) los cultivos. En consecuencia, estos riegos al inicio del cultivo, no permiten alcanzar un ahorro de agua = 50 % con relación al volumen aplicado en RC. En este experimento, las láminas de riego aplicadas durante 2009 fueron mayores a las aplicadas en 2008 (Cuadro 1). Esto se debió a que la lluvia efectiva captada en las parcelas experimentales durante 2009 fue de apenas un 53.5 % en comparación con la lluvia efectiva captada durante 2008. La precipitación efectiva acumulada en la estación de crecimiento de 2008 y 2009 fue de 266.8 y 142.7 mm, respectivamente.

La calidad de los frutos de chile seco, expresados en porcentaje, fue estadísticamente (P<0.05) igual entre los tratamientos de riego en los dos años de evaluación (Cuadro 2). Sin embargo, los dos tratamientos de RPR tendieron a incrementar los frutos de primera en la evaluación 2008; esta tendencia fue mayor en la evaluación de 2009; donde además, el chile seco de segunda y manchado se redujo con la aplicación del RPR con respecto a aquellos producidos con RC. Este último resultado sólo fue consistente con el porcentaje observado de chile manchado durante la evaluación de 2008 (Cuadro 2).

En la evaluación de 2009, el rendimiento fue estadísticamente igual (P<0.05) entre tratamientos (Cuadro 2). Sin embargo, en esta ocasión se observó una clara tendencia en la reducción del rendimiento de chile seco en los tratamientos con RPR en comparación con RC. El rendimiento promedio producido por los tratamientos de riego en la evaluación 2008 fue mayor al registrado en 2009. Esto quizá fue debido, en parte, a que en 2009 la lluvia efectiva fue menor que la registrada durante 2008.

Aun cuando la eficiencia en el uso de agua de riego tendió a incrementarse en los tratamientos con RPR, ésta fue estadísticamente igual a la observada en RC en los dos años de evaluación (Cuadro 2). La información sugiere que la aplicación del RPR en plantas con un hábito de crecimiento indeterminado, donde los flujos reproductivos se traslapan, induce efectos adversos en el rendimiento (Kang et al., 2001; Kirda et al., 2004; Dorji et al., 2005); y luego entonces la eficiencia en el uso de agua puede no ser incrementada significativamente debido a la reducción en el rendimiento. Lo opuesto ocurre en tomate para proceso, cuyo hábito de crecimiento es determinado (Zegbe et al., 2007; Campos et al., 2009).

La incidencia relativa de la enfermedad conocida como secadera del chile fue en promedio igual (P<0.05) entre tratamientos en la evaluación 2008 (Cuadro 3). En contraste, en 2009 los valores promedio de esta variable se incrementaron significativamente (P<0.05) en RPR₅₀₊₂₀ seguida por RPR₅₀ y RC (Cuadro 3). Con frecuencia esta enfermedad está asociada con altos contenidos de humedad en el suelo (Aguirreolea et al., 1995). La precipitación pluvial acumulada durante la estación de crecimiento fue de 398.2 y 231.2 mm en 2008 y 2009, respectivamente. La primera de ellas se considera igual a la precipitación promedio del sitio pero la segunda fue inferior al promedio local, por lo tanto 2009 se consideró como un año seco. Sin embargo, fue en este último año donde ocurrió la incidencia más alta de esta enfermedad. Este comportamiento puede ser explicado por el hecho de que a finales de junio de 2009 se registraron tres eventos lluviosos que en conjunto acumularon una precipitación efectiva de 35.9 mm. Estas precipitaciones ocurrieron tres días después del último riego. Esto representó un exceso del 62 % de la humedad aprovechable en la zona de exploración del sistema radical. Lo anterior propició una saturación de la humedad del suelo en un intervalo corto, lo que pudo inducir condiciones óptimas para el desarrollo del patógeno o agente causal. Mientras que en 2008 no se presentaron condiciones de exceso de humedad en el suelo debido a que los eventos lluviosos fueron más frecuentes, lo que ayudó a un mejor manejo del riego. La reducción del rendimiento en 2009 (Cuadro 2), puede ser también explicada en parte por el incremento en la incidencia relativa de secadera del chile durante ese ciclo (Cuadro 3). En 2009, en todos los tratamientos se perdió un número significativo de plantas que se encontraban en floración y en una etapa temprana del crecimiento de frutos en comparación con el año 2008.

Se ha documentado que los sistemas radicales de las plantas que se desarrollan bajo el riego parcial de la raíz tienen una mayor capacidad para explorar el suelo tanto en profundidad como en amplitud (Dodd, 2009), lo cual es similar al efecto que produce el déficit hídrico en la raíz (Kulkarni y Phalke, 2009). Por lo que la mayor incidencia relativa de secadera del chile en los tratamientos de riego parcial de la raíz durante 2009 (Cuadro 3), puede ser explicada por la relación directa que tiene con la mayor densidad de raíces en RPR₅₀₊₂₀ y RPR₅₀ (Cuadro 4). Así a un volumen mayor de masa radical muy posiblemente correspondió con una mayor oportunidad para la acción del agente causal, el cual se manifestó con un incremento en la incidencia de secadera en los tratamientos con RPR. Sin embargo, no existe información básica acerca de cómo actúa el patógeno bajo el ciclo de humedecimiento y secado del suelo impuesto por el RPR, por lo tanto es necesario realizar investigaciones con RPR bajo condiciones controladas en invernadero con respecto a este fenómeno.

En la evaluación de 2008 y 2009, la concentración de materia seca y el peso medio del fruto seco del chile fueron estadísticamente (P<0.05) iguales entre tratamientos (Cuadro 4). El RPR₅₀₊₂₀ produjo el menor número total de frutos por metro cuadrado comparado con los otros dos tratamientos, pero este resultado, no fue consistente en la evaluación de 2009. La información relacionada con la densidad de raíces, sólo se colectó en 2009. Esta última variable, aun cuando no significativa entre tratamientos, tendió a incrementarse en los tratamientos con RPR, lo cual es indicativo que el RPR desarrolló un déficit hídrico en las plantas (Kulkarni y Phalke, 2009; Cuadro 4).

En riego parcial, las raíces que están siendo sometidas a déficit hídrico envían información hormonal (no hidráulica) hacia la parte aérea de la planta (hojas principalmente), las cuales actúan en parte limitando la apertura estomática (Dodd, 2009). Aun cuando no significativa entre tratamientos, la conductancia estomática y la transpiración tendieron a reducirse en los tratamientos con RPR en comparación con el RC en la evaluación 2008. En 2009, ambos parámetros fueron significativamente menores en los tratamientos con RPR (Cuadro 4). El cierre estomático parcial podría explicar en parte la reducción del rendimiento en los tratamientos con RPR, porque la asimilación de CO₂ debió ser proporcionalmente menor en los tratamientos con RPR (Zegbe et al., 2007).

La técnica del riego parcial tendió a incrementar la eficiencia en el uso del agua y la calidad de chile seco. No obstante que la incidencia de secadera no fue consistente en las dos estaciones de crecimiento, el riego parcial, contribuyó a un ahorro hasta del 32 % del agua de riego. Por lo tanto, esta técnica de riego puede ser una alternativa sustentable para la conservación del agua del subsuelo en la producción de chile seco de esta región y en otros agro–sistemas similares.

AGRADECIMIENTOS

A los Sres. Miguel Juárez Aguilar y Pedro Castañón Hernández por su invaluable ayuda. Este estudio fue parcialmente financiado por el proyecto CONACYT Núm. de proyecto SNI–53131 y por la Fundación Produce Zacatecas, A.C., Núm. de proyecto 097/FPZ/2005.

LITERATURA CITADA

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