Respuesta del chile mirasol a la labranza reducida, enmiendas al suelo y acolchado plástico*
Response of Mirasol chili pepper to reduced tillage, soil amendments and plastic mulch
Mario Domingo Amador-Ramírez1§, Rodolfo Velásquez-Valle1, Blanca Isabel Sánchez-Toledano1 y Efraín Acosta-Díaz2
1 Campo Experimental Zacatecas, INIFAP. Carretera Zacatecas-Fresnillo, km 24.5. Calera de Víctor Rosales, Zacatecas. C. P. 98500. C. P. 18. (fitovalle58@yahoo.com.mx); (bsanchez@zacatecas.inifap.gob.mx). §Autor para correspondencia: castor_aztlan@hotmail.com.
]]> 2 Campo Experimental General Terán-INIFAP. Carretera Montemorelos-China, km 31. General Terán, Nuevo León. C. P. 67400. (acostaefrain@yahoo.com.mx).
*Recibido: mayo de 2012
Aceptado: febrero de 2013
Resumen
El interés por la sostenibilidad de algunos sistemas de chile seco (Capsicum annuum L.) proviene de la producción intensiva a la que es sometida este cultivo, lo cual es causada por el uso excesivo de actividades agrícolas. El objetivo de este estudio fue: 1) evaluar los efectos de la labranza reducida, incorporación de abono verde, incorporación de abono seco y la asociación riego por goteo + acolchado plástico en el crecimiento y rendimiento de chile seco, al comparar estos efectos con aquellos del sistema de producción convencional; y 2) estimar la economía de los sistemas de manejo arriba mencionados. Las plantas de chile pararon su crecimiento en términos de altura alrededor de las 960 y 989 UC, mientras que en términos de diámetro de tallo, las plantas de chile dejaron de crecer entre las 972 y 980 UC. El rendimiento de chile de primera calidad con LR fue constante entre años. La respuesta del rendimiento a los otros sistemas de manejo, diferentes al LR, fue inconsistente entre años, debido a la susceptibilidad del cultivo a factores externos, tales como enfermedades y factores ambientales. La relación beneficio/costo a través de años mostrado por el sistema LR fue constante, en comparación a ACOL e IAS que mostraron pérdidas y ganancias.
Palabras clave: análisis económico, crecimiento vegetativo, regresión no lineal, unidades calor.
Abstract
]]> The interest in the sustainability of some systems of dried chili pepper (Capsicum annuum L.) comes from the intensive production to which this crop is subjected to, caused by the excessive use of agricultural activities. The aim of this study was to: 1) evaluate the effects of reduced tillage, green manure incorporation, incorporation of dry manure and the association drip irrigation + plastic mulch, on the growth and yield of dried chili peppers, comparing these effects with those of the conventional production system; and 2) estimate the economic benefits of the management systems mentioned above. The chili pepper plants stopped their growth in terms of height around 960 and 989 HU, while in terms of stem diameter the chili pepper plants stopped growing between 972 and 980 HU. The yield of premium chili peppers with LR was constant between years. The yield response to management systems different to the LR was inconsistent between years due to the susceptibility of the crop to external factors such as environmental factors and diseases. The benefit/cost relationship through the years shown by the LR system was constant, compared to ACOL and IAS, which showed losses and gains.Key words: economic analysis, heat units, nonlinear regression, vegetative growth.
Introducción
El chile (Capsicum annuum L.) es un importante cultivo hortícola en México al cosechar arriba de 108 500 hectáreas en el 2010 (SIAP, 2010), colocándolo mundialmente en el onceavo lugar por sus 50 988 toneladas métricas de producción (FAOSTAT, 2009). El cultivo de chile es plantado bajo diferentes condiciones de manejo como el riego por goteo (Bravo et al., 2002), acolchado plástico (Burciaga et al., 2004) o con reducción en la cantidad de agua de riego (Serna-Pérez et al., 2008), aunque mucha de la superficie de chile es aún manejada convencionalmente (Galindo et al., 2002), con los consiguientes problemas de baja eficiencia por los suministros de altos volúmenes de agua (Mojarro, 2004) y por la aplicación desde tres hasta siete escardas a través de la temporada de crecimiento (Amador, 1991).
La explotación intensiva del cultivo de chile reduce la sostenibilidad del sistema debido a una constante degradación del recurso suelo y un uso ineficiente del agua de riego. La interacción, altos costos de producción y producción intensiva del sistema de producción de chile en Zacatecas, requiere del uso de un sistema de producción competitivo y a la vez sustentable. Para estos casos, la labranza de conservación es un sistema de manejo que ofrece sostenibilidad al cultivo de chile al reducir la frecuencia de operaciones de labranza y usar implementos de labranza no-invertidores (Lyon et al., 2004), en donde los rendimientos de cultivos son similares o ligeramente mejores que con labranza convencional (Land and Water Conservation, 1978).
En México, las superficies plantadas con chile son usualmente manejadas con labranza convencional y por pequeños productores en alta proporción en diferentes ambientes. Desafortunadamente, existe una limitada documentación sobre el efecto de los sistemas de producción en chile dentro de años y a través del tiempo en un ambiente semiárido. Tal información ayudaría a incrementar la productividad del cultivo al reducir los costos de producción. Los objetivos de este estudio son: 1) evaluar los efectos de la labranza reducida, incorporación de abono verde, incorporación de rastrojo de maíz y el riego por goteo+acolchado plástico en el crecimiento y rendimiento de chile seco, al comparar estos efectos con los efectos del sistema convencional de producción; y 2) estimar el beneficio económico de los sistemas de manejo arriba mencionados.
Materiales y métodos
Sitio experimental y Descripción de tratamientos
]]> Observaciones de campo se llevaron a cabo durante 2007 a 2010 en plantaciones de chile en el Campo Experimental Zacatecas cerca de Calera de Víctor Rosales, en la región central del estado de Zacatecas (22° 54' latitud norte, 102° 39' longitud oeste, 2 197 msnm). Se utilizaron plántulas de chile de 52 y 53 días de emergidas de la variedad Mirasol Zacatecas, las cuales fueron trasplantadas a mano en abril 19, 18, 8 y 10 en 2007, 2008, 2009 y 2010, respectivamente.Los tratamientos fueron establecidos con base en cinco tecnologías de producción denominadas labranza reducida (LR), riego por goteo+acolchado plástico negro (ACOL), incorporación de rastrojo de maíz (IAS), incorporación de abono verde (IAV), y labranza convencional (LC). El sistema LR estuvo constituido únicamente por labranza secundaria (cultivador giratorio de púas y escardas). El sistema IAS incluyó labranza primaria (barbecho, rastreo, nivelación y surcado), incorporación de rastrojo de maíz a una dosis de 260 g m-2, labranza secundaria (cultivador giratorio de púas y escardas) y riego por gravedad. En el 2008 se implementó el sistema IAV, el cual consistió en la aplicación de las mismas actividades que el sistema IAS, solo que la incorporación fue de avena.
Este sistema consistió en sembrar avena en una dosis de 100 kg ha-1 y luego cortar e incorporar al suelo la avena en una dosis de 510 g m-2 de materia seca. El sistema ACOL incluyó la labranza primaria (barbecho, rastreo, nivelación y construcción de camas), cobertura del suelo con película plástica color negro, trasplante de plántulas de chile en doble hilera en camas de 1.52 m de ancho, riego por goteo y escardas entre camas. Estas cuatro tecnologías de producción de chile fueron comparados contra el sistema LC, la cual estuvo conformado por la labranza primaria (barbecho, rastreo, nivelación y surcado), labranza secundaria (picas manuales, escardas y deshierbes manuales), y riego por gravedad (tubería de multi compuerta).
En las parcelas con LR, IAS, IAV y LC, los fertilizantes fueron aplicados en banda e incorporados mecánicamente en dosis de 220 kg ha-1 de nitrógeno, 100 kg ha-1 de fósforo, y 150 kg ha-1 de potasio. Las cantidades totales de fosforo y potasio más un tercio de la dosis de nitrógeno fueron aplicados a los 15 días después del trasplante, mientras que la restante cantidad de nitrógeno fue dividida en dos y cada fracción fue aplicada a los 30 y 70 días después del trasplante. La misma dosis de fertilización fue aplicada a través de la cintilla en las parcelas con riego por goteo en el sistema ACOL.
Tamaño de la parcela y medición de variables
El chile tipo mirasol en una densidad de 65 000 plantas por hectárea fue trasplantado en surcos espaciados a 0.76 m de 70 m de largo, mientras que el trasplante de plántulas en el sistema ACOL se realizó en camas elevadas de la misma longitud de 1.52 m de ancho. En el sistema LC, la parcela fue de 44 surcos, mientras que en los sistemas IAS y IAV, las parcelas fueron de 22 surcos de 70 m de largo. La parcela con el sistema LR estuvo constituida por 48 surcos de 50 m de largo. En la planta de chile, las variables medidas quincenalmente a través del ciclo de cultivo en los cinco sistemas de producción fueron altura de planta, diámetro de tallo y materia seca. La altura de planta expresada en centímetros desde al ras del suelo y el diámetro de tallo determinado con un vernier digital fueron medidos en 10 plantas escogidas al azar. La materia seca total expresada en gramos por planta fue estimada desde una muestra de cuatro plantas, previamente secadas en estufa a 70 °C por 24 h.
El rendimiento fue estimado a partir de 5 muestras de 8 m de largo por muestra de cada surco terciado iniciando del primer surco. Los frutos de cada muestra fueron seleccionados por inspección visual y luego contados según las calidades en primera, segunda y rezaga. Frutos mostrando un color rojo limpio sin manchas fue clasificado como fruto de primera, mientras que los frutos con un rojo pálido, o con partes rotas y/o textura rugosa fueron clasificados como de calidad segunda. Los frutos descoloridos con manchas blancas fueron clasificados como frutos de tercera calidad o rezaga. Los rendimientos de cultivo en una base por parcela fueron transformados a kg ha-1.
Análisis estadístico
Para el análisis de crecimiento de la planta de chile, las variables fueron relacionadas a unidades calor, mediante el empleo de una temperatura base de 10 °C. El tiempo termal (usado para normalizar los resultados de diferentes experimentos) fue calculado mediante la sustracción de 10 a la temperatura media diaria. Si la temperatura mínima diaria fue menor a 10 °C, entonces la temperatura mínima fue 10 °C. Las unidades calor diarias fueron acumuladas desde el tiempo de plantación y reportadas como UC.
Las relaciones entre diámetro de tallo-unidades calor y altura de planta-unidades calor fueron examinadas mediante regresión no lineal usando PROC NLIN, resultando en una forma de plataforma lineal (SAS, 1999). El modelo de crecimiento de Gompertz explicó la relación entre la materia seca y las unidades calor. El coeficiente de determinación (R2) fue calculado de acuerdo a la descripción de Vandepitte et al. (1995). Los valores medios de los tratamientos tecnológicos fueron comparados a través de su desviación estándar, mediante lo cual se probó la significancia de rendimientos. El retorno neto fue calculado mediante la sustracción de los costos estimados de producción al ingreso bruto estimado de cada sistema de manejo (Johnson et al., 1997; Reddy y Whiting, 2000). El ingreso bruto fue estimado como los rendimientos a la cosecha de las tres calidades multiplicado por sus precios de venta. El análisis económico de los sistemas de manejo de chile seco fue hecho basado en la relación beneficio/costo, el cual es el resultado después de dividir el ingreso bruto por su correspondiente costo de producción.
]]>Resultados y discusión
La altura de planta a través de los sistemas de manejo fue diferente entre años, aunque la respuesta dentro de años a los diferentes sistemas de manejo fue similar (Figura 1). En 2007, las plantas de chile de todos los sistemas de manejo presentaron una misma altura a las 989 UC, después de lo cual las plantas producidas con el tratamiento LC fueron más altas que aquellas producidas con LR. No hubo datos de altura de plantas de chile producidas en ACOL y IAS después de la acumulación de 989 UC, debido a la mortalidad causada por el hongo Phytophthora capsici en la población de plantas de chile. Plantas de chile manejadas con el sistema ACOL tendieron a ser más altas que las producidas con los otros sistemas de manejo desde 2008 a 2010, mientras que las parcelas producidas bajo el sistema IAV mostraron la más baja altura de planta al final de las temporadas de producción en 2008 y 2009.
En 2008, las plantas de chile de parcelas manejadas con el sistema ACOL tendieron a ser más altas después de las 680 UC acumuladas, mientras que en 2009 las plantas manejadas con ACOL fueron más altas desde el inicio hasta las 718 UC, después de lo cual la altura del cultivo fue similar entre todos los sistemas de manejo. En promedio, la altura de las plantas de chile fue aproximadamente 10, 11 y 5 cm mayor en 2007 que en 2008, 2009 y 2010, respectivamente, deteniendo las plantas su crecimiento en altura entre las 960 y 989 UC, observándose una relación directa entre altura y la acumulación de UC.
El diámetro del tallo de las plantas de chile fue diferente entre años, pero la respuesta dentro de años a los diferentes tratamientos tecnológicos fue similar (Figura 2). En 2007, las plantas de chile alcanzaron en promedio un diámetro de tallo de aproximadamente 17 mm, mientras que diámetros de 13.5, 12 y de 15 mm se cuantificaron en 2008, 2009 y 2010, respectivamente. En 2009 y 2010, la respuesta de las plantas de chile manejadas con ACOL fue mostrar un diámetro de tallo mayor que con otros sistemas de manejo, aunque este alto diámetro de tallo se mostró durante el periodo de crecimiento de 418 hasta 911 UC en 2009 y de 400 UC hasta el fin de la estación en 2010. Las plantas de chile detuvieron su crecimiento en términos de diámetro de tallo entre 946 y 1 007 UC. Basado en los coeficientes de determinación R2, los modelos de plataforma lineal explicaron entre 90 y 98% de la variabilidad mostrada por la altura de planta y entre 92 y 99% de la variabilidad de diámetro de tallo. Las tasas para altura de planta y diámetro de tallo en 2007 fueron más rápidas que en los otros años, pero las plantas de chile requirieron menos acumulación de UC para alcanzar sus plataformas en 2008 y 2009.
En 2007, la materia seca (MS) de las plantas de chile crecidas en los sistemas de producción ACOL, IAS y LC fue similar en los primeros 796 UC aunque tal similitud en MS de las plantas de chile producidas con los sistemas ACOL y LC se extendió hasta 888 UC (Figura 3). La MS de plantas de chile con el sistema LC mostró una estabilización en su crecimiento a partir de las 1 019 UC. En 2008, la MS en los diferentes sistemas de manejo fue similar durante las primeras 680 UC, pero la MS de plantas de chile en parcelas con ACOL fue mayor que la de los otros sistemas desde esa acumulación de unidades calor hasta el final del ciclo del cultivo. La acumulación de MS de plantas de chile en ACOL y LC paró a las 1 268 UC, mientras que las plantas en LR acumuló MS hasta las 1 174 UC.
En 2009, la respuesta de las plantas de chile a los diferentes sistemas de manejo fue similar a través de todo el ciclo del cultivo, excepto por aquellas plantas de chile manejadas con ACOL y LR, que mostraron una MS por encima de los otros sistemas a las 1267 y 1366 UC. En 2010, la MS acumulada empezó a ser diferente desde las 970 UC, sobresaliendo las plantas de chile en ACOL por mostrar la más alta acumulación de MS durante el resto de la temporada.
Basado en los coeficientes de determinación R2, los modelos de Gompertz explicaron entre 90 y 96% de la variabilidad en la relación MS-UC. A través de los sistemas de manejo, la acumulación total de MS estimada, la cual es el parámetro A, fue 9% en 2008, 32% en 2009 y 15% en 2010 menos que en 2007, mientras que tasa estimada de acumulación de MS, representada por el parámetro K, fue 23% en 2008, 20% en 2009 y 17% en 2010 más lenta que en 2007. El punto de inflexión, el cual representa el tiempo en UC cuando ocurre la máxima acumulación de MS, fue más temprano en 2007 que en 2008 y 2009, debido a que la tasa máxima de 0.47g UC-1 se alcanzó a las 782 UC. Las tasas máximas en 2008, 2009 y 2010 fueron 0.32 g UC-1 ocurridas a las 828 UC, 0.26 g UC-1 a las 863 UC y 0.33 g UC-1 a las 845 UC, respectivamente.
El menor rendimiento de chile de primera, y en menor grado el rendimiento total, observado en parcelas manejadas con ACOL en 2007 y 2010, así como en parcelas con LR en 2010, fue principalmente atribuido al efecto producido por Phytophthora capsici en el número de frutos por metro cuadrado más que en el peso de fruto (Cuadro 1). En algunos sitios de la parcela con ACOL en 2007 la población de plantas enfermas fue de hasta 100%, distribuyéndose este porcentaje en 50% de la parcela.
En 2007, los rendimientos de primera y total obtenidos con el sistema LR fueron 68 y 13%, así como 62 y 11% más altos que con los sistemas ACOL y LC (Cuadro 1). En este año, el rendimiento de primera y las otras calidades de fruta incluidas dentro del rendimiento total no fueron medidos en parcelas con los sistemas IAV y IAS, porque el primero fue establecido hasta 2008 y el último fue perdido a causa del ataque de enfermedades de la raíz.
]]> En 2008 y 2010, las parcelas con LR y ACOL mostraron similares rendimientos de fruto de primera, pero diferentes a IAV, IAS y LC, los cuales fueron estadísticamente similares entre ellos, a pesar de la diferencia respecto a IAV de 526 kg ha-1 por abajo en IAS en 2008 y 329 kg ha-1 por abajo en LC en 2010. Mientras que LR y IAV produjeron similares rendimientos de primera en 2009, así como una tendencia constante en relación con los rendimientos obtenidos en 2008, parcelas con IAV, IAS y LC mostraron una significante reducción de rendimiento.Los resultados sugieren que el cultivo de chile respondió de manera diferente a los sistemas de manejo al mostrar valores más altos de altura de planta, diámetro de tallo y acumulación de materia seca cuando el cultivo fue manejado con ACOL que con los otros sistemas de manejo. Esta respuesta a ACOL puede ser atribuida a la disponibilidad de agua en la zona radical suministrada por el riego por goteo con o sin acolchado plástico Singh et al., 2009), así como a la prevención de la pérdida por evaporación de la humedad del suelo (Mamkagh, 2009) y a la más uniforme temperatura del suelo (Van Der Westhuizen, 1980) producido por el uso de acolchados plásticos.
El desempeño dentro y a través de años de las enmiendas al suelo en las variables de crecimiento no fue diferente al sistema con LC. Una posible explicación a esa respuesta está relacionada con posibles cantidades insuficientes de materia seca de avena y paja de maíz ambos incorporados al suelo, indicando que solamente los fertilizantes inorgánicos ocasionaron la respuesta del chile. Abono verde de avena en cantidades de 5.1 t ha-1 de peso seco o paja de maíz en cantidades de 2.6 t ha-1 incorporadas al suelo en nuestro estudio, implicaron aproximadamente 0.9 t ha-1 y 0.4 t ha-1 menos que las cantidades usadas por Astier et al. (2006) y Wang et al. (2001) en maíz, respectivamente. Aspectos benéficos en la productividad del cultivo y propiedades físico-químicas de los suelos del abono verde de avena y rastrojo de maíz están ampliamente reconocidas (Ketcheson y Beauchamp, 1978; Astier et al., 2006).
Sin embargo, la baja cantidad de rastrojo de maíz incorporada al suelo en nuestras parcelas ayudó a evitar el abatimiento de las reservas de nitrógeno observado por Ketcheson y Beauchamp (1978), implicando que el mantenimiento del rendimiento de chile ocurrió porque el fertilizante nitrógeno estuvo en uso. Basado en este análisis, es necesaria más investigación sobre evaluación de tipos y dosis de abonos verdes para chile seco.
El efecto de LR en el crecimiento del chile fue similar al de LC porque la única diferencia entre ambos sistemas fue la falta de actividades de labranza antes del trasplante en LR. No obstante las plántulas de chile fueran trasplantadas en surcos intactos construidos durante el manejo del cultivo previo, una textura franca del suelo así como la aplicación de riegos al momento del trasplante, a los 3 y 8 días después del trasplante promovieron un ambiente no perjudicial para el crecimiento de las raíces antes de aplicar la primera escarda. Ese ambiente probablemente incluyó una similar resistencia a la penetración del suelo en la capa arable y un incrementado contenido de la humedad del suelo entre los sistemas de labranza reducida y convencional (De Giorgio y Fornaro, 2004).
La respuesta del rendimiento del cultivo a los sistemas de manejo varió entre años a causa de la susceptibilidad a factores externos y el comportamiento a localidades de chile. La incidencia de Phytophthora ocurrió en parcelas con ACOL en 2007 y 2010, así como en LR en 2010, afectó los rendimientos total y de primera al reducir el número de frutos por m2. La incidencia de esta enfermedad en plantaciones de chile es usualmente promovida por un alto contenido de agua en el suelo (Ristaino, 1991), lo cual fue en nuestro caso provocado por un exceso de agua dentro de nuestras parcelas de estudio ocasionado por una fuerte tormenta asociado al desnivel de algunos surcos, lo que evitó el flujo libre de ese exceso de agua.
Las plantas tienen que hacer ajustes estomáticos debido a la generación de gradientes hídricos, los cuales son ocasionados por la diferencia entre las presiones de vapor de agua del aire y la hoja (Grantz y Zeiger, 1986). En condiciones de baja humedad relativa, la transpiración se incrementa causando déficits hídricos en las plantas, los cuales producen el cierre parcial o total de los estomas e incrementa la resistencia del mesófilo bloqueando el intercambio de O2 y CO2 que es esencial para la respiración y fotosíntesis (Taiz y Zeiger, 1991).
Aunque los rendimientos de fruto de primera calidad de chile seco en LR no fueron tan altos como en otros sistemas, la respuesta en el rendimiento a este sistema fue consistente en tres de los cuatro años de estudio. De acuerdo a la respuesta a LR en comparación al sistema de LC, mucho de esta respuesta fue ocasionada por la condición física del suelo sin labrar para el desarrollo de la raíz (Ketcheson, 1980).
Conclusiones
]]> Los resultados descritos en este estudio indican que los rendimientos de chile seco en el altiplano de Zacatecas están influenciados a través de años por una serie de factores extrínsecos, tales como enfermedades y algunos elementos climáticos presentes a través de la duración del estudio más que por el sistema de producción usado. Esta misma respuesta del rendimiento del cultivo fue observada no obstante la adición al análisis del componente económico, lo cual indica que cualquiera de los sistemas de producción evaluados, excepto por ACOL, permitió la recuperación de la inversión y obtener ganancias. Pérdidas económicas por el sistema de producción ACOL son atribuibles a su disminuido rendimiento de fruto y gastos anuales en la película plástica, riego por goteo y fertilizantes solubles.En base a los rendimientos obtenidos a través de los cuatro años de estudio, la incorporación de abonos verde o seco representan una recomendable alternativa, porque además de regresar al suelo algo que se le extrajo volviéndolo un sistema sostenible, siempre se obtuvo más de lo económicamente invertido. Los resultados obtenidos con el sistema de labranza reducida demuestran que la producción de chile no requiere del disturbio del suelo previo a la plantación, lo que lo vuelve un sistema altamente sostenible y rentable por lo reducido de su inversión. El sistema convencional o tradicional podría continuar siendo una opción importante en la producción de chile mirasol, ya que con un manejo adecuado del agua de riego, fertilización, y una oportuna aplicación de las actividades de labranza, la rentabilidad del sistema es posible.
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