Sitio experimental y descripción del área experimental

El experimento se estableció en las instalaciones de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro a 25° 21’ 22.51” N y 101° 2’ 9.88” O, con una altitud de 1760 m. El invernadero contaba con cubierta plástica y ventilación natural con una temperatura máxima de 36.5 °C y mínima de 8 °C, humedad relativa del 75% y radiación solar dentro del invernadero de 4.9 w/m². El establecimiento del cultivo se realizó el día 14 de mayo y se finalizó el 30 de agosto del año 2021.

Material vegetal

Se realizaron injertos de pepino (Poniente F1, Enza Zaden, Enkhuzen, Holanda), sobre un patrón de calabaza criolla (Cucúrbita máxima). El patrón fue sembrado en charolas de poliestireno de 60 cavidades tres días antes que la variedad de pepino (vástago), mientras que el vástago en charola de 200 cavidades son sustrato de peat moss en proporción 1:1 con perlita. Posteriormente ambas charolas se pasaron a la cámara de germinación envueltas en bolsas de platico oscuro, para retener calor y humedad.

Realización del injerto

Los injertos se realizaron mediante el método de púa en hendidura; el cual, consiste en cortar el patrón en forma de “Y” y el vástago en forma de púa alargada y uniéndolo. Para lo cual se utilizó una navaja de afeitar esterilizada con alcohol, Una vez que se retira la parte aérea del patrón a la altura de los cotiledones, el corte en el portainjerto se realizó haciendo una incisión vertical de 1 cm con la navaja en el centro del tallo, Por su parte, el vástago fue cortado en forma de púa, pero adelgazando el tallo de tal forma que quede alargada y entre en el portainjerto. Posteriormente se colocó una pinza para sujetar el lugar donde se realizó la incisión; posteriormente, se procede a colocarlo en una cámara de prendimiento. Para ambos casos las plántulas deben tener las hojas verdaderas (^{García-Cruz, 1990}; ^{Lee et al., 2010}).

Cámara de prendimiento y aclimatación

La sobrevivencia del injerto depende de una adecuada aclimatación, para una correcta curación de la incisión realizada y favorecer el endurecimiento por cicatrización del área. Por ello, es necesario introducir a la planta en una cámara de prendimiento; la cual, consta de una membrana transparente que le permite mantener la humedad. Dicha membrana es cubierta por un revestimiento plástico negro, que repele la luz y evita la acumulación de calor. La cámara de prendimiento presenta una humedad relativa de 85-95% y temperatura de 20 a 28 °C (^{Geng et al., 2014}; ^{Hernández-González, Sahagún, Espinosa, Colinas y Rodríguez, 2014}; ^{Peralta-Manjarrez et al., 2016}; ^{Aslam et al., 2020}; ^{Grimaldo-Juárez, Suárez, Vargas, Carrazco y Morales, 2020}).

El procedimiento de prendimiento y aclimatación duró ocho días y se llevó a cabo de la siguiente forma: los primeros tres días se humedecía cada dos horas la membrana trasparente. Durante el cuarto día se levantó un lado de la cubierta plástica oscura para que la planta se fuera adaptando a la luz solar. El quinto día se realizó perforaciones en la membrana para permitir la adaptación de la planta a la pèrdida de humedad. Durante el sexto día se realizaron mayor número de perforaciones a la membrana para promover la mejor ventilación. En el séptimo día se procedió a levantar el otro lado, de la cubierta oscura y a realizar más perforaciones. El octavo día se realizaron más perforaciones. El noveno día se sacaron de la cámara.

Establecimiento del cultivo y diseño experimental

El diseño experimental empleado fue un diseño completamente al azar con arreglo factorial (2 × 2 × 2). El primer factor fue la planta (con y sin injerto). El segundo factor el sustrato (peat moss y perlita con una proporción 75:25 respectivamente y en suelo). El tercer factor el régimen hídrico (riego óptimo 100% y un riego deficitario al 75%), el cual se determinó con un tensiómetro para cada sitio de anclaje. Se manejaron tensiones de 20 centibares reduciéndolo a 14 centibares utilizando el volumen de agua requerido como óptimo y a éste se le restaba un 25% integrando 8 tratamientos constituidos de la siguiente manera: (T1) planta sin injerto en suelo con riego óptimo, (T2) planta sin injerto en suelo con riego deficitario, (T3) planta sin injerto en sustrato con riego óptimo, (T4) planta sin injerto en sustrato con riego deficitario, (T5) planta con injerto en suelo con riego deficitario, (T6) planta injertada en suelo con riego deficitario, (T7) planta con injerto en sustrato con riego óptimo y (T8) planta con injerto en sustrato con riego deficitario. Se realizaron riegos diarios que oscilaron entre 1 a 5 litros. Durante el ciclo de cultivo, se utilizó como nutrición mineral la solución ^{Steiner (Steiner, 1961}). Fue aplicada de acuerdo con la fase fenológica en que se encontraba el cultivo. En etapa de crecimiento al 25%, etapa vegetativa 50%, floración, amarre y cuajado de fruto al 75% y para llenado de fruto fue 100%. Se mantuvo la conductividad eléctrica según el caso de la solución nutritiva, así como un pH de 6.5, manejando el cultivo a un tallo y podando sus hojas después de cada cosecha.

Variables evaluadas

Crecimiento del cultivo. La toma de datos se realizó cada 8 días, se evaluaron las siguientes variables:

Altura de planta. Se realizó con una cinta métrica Truper FH-3M en escala de centímetros (cm) realizando la medición desde los cotiledones de la planta hasta el ápice de la misma.

Diámetro basal. Se realizó con un vernier marca Steren con escala en milímetros (mm) tomando la medición a la altura de los cotiledones.

Número de hojas. Se cuantificaron el número total de hojas.

Conductancia estomática. Se determinó mediante un porómetro modelo SC-1 marca Decagon Devices, el cual mide la presión de vapor sobre las hojas usando la técnica del estado estacionario. Se midieron cinco plantas por tratamiento, tomando una lectura por planta en hojas adultas de la guía principal que se encontraban totalmente expandidas y con la misma orientación. Lo anterior en un horario de 12:00 a 14:00 h, cuando la radiación directa era máxima, los datos obtenidos se reportaron en milimoles por metro cuadrado por segundo (mmol m^-2 s^-1).

Biomasa. Los datos de peso seco de la planta se obtuvieron al final del cultivo luego de separar las hojas, el tallo y la raíz, colocándolos en bolsas de papel marcadas y pesando en una balanza analítica marca OHAUS CS con capacidad 5000 g. Se deshidrataron en horno de secado marca Linderberg/blue modelo GO1350C-1 a 80°C por 72 horas se obtuvo la biomasa seca.

Peso seco. Se pesó las hojas, tallo y raíz en la balanza analítica y los datos se registraron en gramos.

Peso seco total de la planta. Es la sumatoria de todo el peso seco de hojas, tallo y raíz siendo el peso registrado en gramos.

Biomasa diaria acumulada. Es el peso total de gramos por planta fue dividida entre el número de días que duro el establecimiento de la investigación.

Producción y rendimiento. Número de frutos cosechados: Posterior al corte de frutos listos para cosecha estos se cuantificaron por planta y por tratamientos.

Peso de frutos. Se promedió el peso en gramos de 14 frutos de cada tratamiento en una balanza digital modelo spx2202 de la marca Ohaus.

Rendimiento. Se pesaron los frutos ya cosechados en gramos por planta y estos se extrapolaron a hectárea en Mg ha^-1 (considerando una densidad de plantación de 2.7 plantas por m²).

Diámetro ecuatorial. Se midieron 14 frutos por tratamiento en milímetros (mm) con un vernier marca Steren.

Diámetro polar. Se midieron 14 frutos por tratamiento en centímetros (cm) con un flexómetro Truper FH-3M.

Análisis estadístico

A los datos de las variables mencionadas se realizó un análisis de varianza y la prueba de comparación de medias de Duncan (P ≤ 0.05) utilizando el software Infostat 2020 (^{Di Rienzo, et al., 2020}).

Crecimiento del cultivo

Para el cultivo de pepino en suelo con los dos regímenes de riego, el injertado tuvo un aumento en altura de planta de 11.4 y 14.77% respectivamente sobre los cultivos sin injerto (Cuadro 1), mientras que los cultivos en sustrato no presentaron diferencia significativa para esta variable. En cuanto a los medios de cultivos, el crecimiento fue superior en sustrato que en suelo. Se observó que en las plantas injertadas con riego óptimo en sustrato aumentó 16.6% sobre el cultivado en suelo, de igual manera sucediendo para los de riego deficitario donde el medio de sustrato superó al de suelo 22.92%. Por otro lado, para el cultivo sin injerto con los dos regímenes de riego óptimo y deficitario los cultivados en suelo fueron inferiores 18.95 y 29.16% respectivamente, a los cultivos en sustrato, destacando también que el volumen de agua afectó a esta variable siendo mayores los de riego óptimo que los de riego deficitario.

En la variable de diámetro basal, en el Cuadro 1 se puede observar que en el cultivo en suelo con riego óptimo el injertado fue 15.2% mayor al cultivo sin injerto; sin embargo, también se observaron diferencias significativas entre los medios cultivo de las plantas sin injerto y con injerto con riego óptimo, en donde los cultivados en sustrato aumentaron el diámetro basal sobre los cultivados en suelo 51.82 y 28.93% respectivamente, ocurriendo lo mismo con riego deficitarios los cuales aumentaron 39.83 y 22.99% respectivamente sobre los cultivados en suelo.

En el número de hojas (Cuadro 1) se pudo observar que en el cultivo en sustrato con riego óptimo el de injerto fue superior 32.11% al cultivo sin injerto, cabe mencionar que a pesar de que en el cultivo injertado en sustrato con riego deficitario comparten una semejanza estadística los resultados mostraron que el número de hojas fue superior en 16.58% sobre el cultivo sin injerto; así mismo, se observa que el injertado con riego óptimo el de sustrato fue superior sobre el de suelo 26.87%, así mismo, con riego deficitario el incremento fue 18.31% superior que el cultivo en suelo.

Los resultados anteriores sugieren que la variación en la expresión fenotípica se presenta como respuesta al ambiente en el que se encuentra la planta (^{Naegele y Wehner, 2016}). Siendo el ahorro de energía y reducción de transpiración influenciado por la sensibilidad que la raíz presenta, la cual envía una señal para el cierre estomático, por medio del ácido abscísico bajo estrés abiótico (^{Niu et al., 2019}). Para las variables de crecimiento, así como las de número de hojas el punto de anclaje es de gran importancia, puesto que si tiene mejor retención de humedad y porosidad la planta puede tomar más fácilmente los nutrientes (^{Meneses-Fernández y Quesada, 2018}). El crecimiento vegetativo es mayor en injertos por la vigorosidad del área de la rizosfera (^{Guan, Haseman y Nowaskie, 2020}). Dicho crecimiento también es enriquecido por el contenido mineral y de agua, donde el injerto favorece la absorción y traslocación de estos recursos (^{Farhadi, Aroeii, Nemati, Salehi y Giuffrida, 2016}; ^{Omar y El-hamahmy, 2019}).

Conductancia estomática

Para la conductancia estomática en el Cuadro 2 se observó diferencia estadística entre los tratamientos, en los que, de las plantas injertadas con un régimen de riego óptimo cultivadas en sustrato registraron 29.23% mayor conductancia que las cultivadas en suelo, mientras que en el cultivo injertado con riego deficitario el de sustrato fue 25.21 % mayor que en suelo.

La traspiración también se ve afectada por los factores ambientales los cuales pueden incrementar o disminuir la misma (^{Naizaque, García, Fischer y Melgarejo, 2017}). Los encargados de esto, son las estomas los cuales realizan el intercambio gaseoso y con ello también la transpiración del cultivo lo cual crea diferencias significativas (^{Peralta-Manjarrez et al., 2016}). Sumado a lo anterior, la acumulación y señalización del ABA es dependiente del régimen hídrico, este envía señales de apertura y cierre estomático generando un ahorro de energía en la planta, maximizando el uso de agua y asimilación de CO₂ (^{Liu et al., 2016}), estableciendo una traspiración de acuerdo a las necesidades de la planta; este rol de los estomas también media por el estrés oxidativo de la planta, ya que al aumentar los niveles de estrés la planta envía la señal con el ABA para el cierre estomático, usualmente las plantas que más gastan energía son las plantas sin injerto (^{Liu et al., 2016}). Otro factor limitante es la presión osmótica, que afecta a la apertura y cierre estomático, misma que es mayormente tolerable por las plantas injertadas por la vigorosidad radicular que presenta (^{Niu et al., 2019}).

El área radicular injertada es un factor favorable para condiciones adversas, envía señales rápidamente de ABA para que el cultivo se adapte fácilmente y ahorre energía (^{Niu et al., 2019}), adecuando el flujo de CO₂ y la transpiración de las plantas a las circunstancias presentes (^{Wang, Men, Gao y Tian, 2017}). La producción de los cultivos depende de una adecuada asimilación de CO₂ sujeta a la apertura y cierre estomático, así como al uso eficiente del agua (^{Liu et al., 2016}). Esto sugiere que la asimilación de CO₂ es mejorada y se torna eficiente por el uso de injerto, mejorando el transporte de electrones en la planta, que da como resultado mayor actividad fotosintética. (^{Freitas, Roldán, Macedo y Mello, 2021}). Por lo que, las características que presentan los frutos son un efecto del ambiente al cual el cultivo fue sometido teniendo una respuesta genotípica expresada en el fenotipo (^{Naegele y Wehner, 2016}).

Biomasa

En el Cuadro 3 se muestra que en el peso seco de las hojas si hubo diferencia estadística entre los tratamientos, en donde se observa que en el cultivo sin y con injerto y con riego óptimo el sembrado en sustrato fue superior al cultivo en suelo 43.02 y 67.33% respectivamente, lo mismo ocurrió con el cultivo sin y con injerto con riego deficitario en sustrato sobre el cultivo en suelo, el cual aumentó 32.96 y 53.82% respectivamente.

El peso seco de tallo (Cuadro 3) de las plantas injertadas con riego óptimo y deficitario, los tratamientos cultivados en sustrato fueron mayores a los de suelo 63.94 y 53.02% respectivamente, en los cultivos sin injerto y con riego deficitario, los de sustrato presentaron 42.66% mayor peso seco de tallo en relación con los de suelo.

En peso de raíz (Cuadro 3) se muestra diferencia significativa en el factor planta, donde se observa que en el cultivo injertado con riego óptimo y deficitario el de sustrato aumentó su peso 105.6% y 120.5% respectivamente sobre el cultivo en suelo, por lo que el cultivo en sustrato tuvo mejor desarrollo radicular que los cultivos en suelo.

En cuanto al peso seco total y biomasa diaria acumulada (Cuadro 3) presentaron el mismo comportamiento estadístico, dentro de cual se observó diferencia significativa en el factor planta. En el cultivo en suelo y riego óptimo, el peso seco total de los injertados fue mayor 3.77% y en biomasa 3.33% sobre el cultivo sin injerto; en el cultivo en sustrato con riego deficitario, el de injerto fue superior al cultivo sin injerto 56.17% en peso seco total y 56.89% en biomasa. En el cultivo sin injerto y con riego óptimo el de sustrato fue 50% mayor que el cultivo en suelo en ambas variables. Así mismo, para el cultivo sin injerto con riego deficitario, en sustrato fue mayor que en suelo, en 39.22% en peso seco total y 40% en biomasa.

Dado que la biomasa responde a capacidad de fotosintética, ésta repercute en que la planta tenga un aumento o disminución de materia seca (^{Velasco-Alvarado et al., 2016}). Para que la capacidad fotosintética sea eficiente requiere, un aporte nutricional y de agua los cuales deben ser traslocados de forma eficiente, por lo que los resultados obtenidos sugieren que el aumento de materia seca es dado por el efecto del uso de injertos (^{Hernández-González et al., 2014}), al acumular mayor biomasa por un aumento en la arquitectura de la planta (^{Miao et al., 2021}). Esta acumulación de biomasa es influenciada por la adecuada asimilación de CO₂ y la disminución en el estrés oxidativo, influyendo sobre la transpiración que a su vez se ve mediada por los estomas y el ABA en la planta e impacta de forma positiva a la acumulación de biomasa para plantas en zonas áridas y semiáridas (^{Liu et al., 2016}). En zonas con baja disponibilidad de agua que crea un estrés hídrico e incremento de la presión osmótica reduciendo la captación de agua y nutrientes, lo que disminuye la acumulación de biomasa (^{Bikdeloo et al., 2021}).

Producción y rendimiento

En el Cuadro 4 se muestra la diferencia estadística entre injerto y sin injerto, así mismo se observa que los cultivos en sustrato aumentaron el número de frutos, de las plantas injertadas y con riego óptimo, las cultivadas en sustrato presentaron 78.9% mayor número de frutos sobre las cultivadas en suelo; la misma respuesta se obtuvo con injerto y riego deficitario, en sustrato fue superior 53.3% en comparación con el cultivado en sustrato. En los cultivos sin injerto con riego óptimo los de sustrato tuvieron 120% mayor número de frutos sobre el cultivo en suelo, así mismo con riego deficitario el cultivo sin injerto en suelo fue menor 135% en comparación al cultivado en sustrato.

En peso del fruto (Cuadro 4) del cultivo injertado en sustrato con riego deficitario presentó un incremento de 31.48% en relación con el cultivo sin injerto con el mismo medio de cultivo y régimen de riego, mientras que el cultivo injertado en suelo con riego óptimo es mayor 23.92% que el cultivo sin injerto con el mismo medio de cultivo y régimen de riego. En la interacción de los factores el peso de fruto de los cultivos injertados en sustrato fue 37.57% superior a los cultivos en suelo con riego óptimo.

En diámetro de fruto (Cuadro 4) se observó diferencia estadística en el cultivo injertado en suelo con riego óptimo con un aumento de 8.6% sobre el cultivo sin injerto en el mismo medio de cultivo y régimen de riego. El cultivo en sustrato injertado con riego deficitario presentó un aumento de 13.2% sobre el cultivo sin injerto en el mismo medio de cultivo y régimen de riego; contrario al cultivado en suelo que disminuyó 9.4%. En cultivos injertados en sustrato con riego óptimo el diámetro de fruto fue 13.54% mayor que el cultivo en suelo, lo mismo ocurrió para el cultivo injertado con riego deficitario en sustrato el diámetro fue mayor 18.07% sobre el cultivo en suelo.

En el Cuadro 4 se observó que en las plantas injertadas cultivadas en sustrato con riego optimo la longitud del fruto incremento 8.86% en relación con el cultivo sin injerto. En el cultivo injertado en sustrato con riego deficitario la longitud del fruto fue 8.5% mayor que el cultivo sin injerto, mientras que, en el cultivo en suelo fue 6.6% mayor que el cultivo sin injerto, De acuerdo a la interacción de los factores, el cultivo injertado en suelo con riego óptimo fue superior al de suelo 11.27%.

Para los rendimientos de fruto por planta (Cuadro 4) se presentó una diferencia significativa entre cultivo suelo y sustrato, donde se observó que el rendimiento del cultivo con injerto y riego óptimo en sustrato fue 146.2% mayor que en suelo, lo mismo ocurrió con riego deficitario donde se observó que en sustrato el rendimiento aumentó 262.5% sobre el de suelo. El cultivo sin injerto fue 237.5% superior en sustrato con riego óptimo y 217.5% con riego deficitario que en suelo.

En base a lo anterior se observa que los cultivos con injerto en sustrato fueron superiores a los de suelo, aunque en el factor volumen de agua fueron estadísticamente iguales entre los del mismo punto de anclaje. La longitud del fruto y los tamaños aceptados para exportación son pequeño de 28.5 a 30.5 cm, medianos de 30.6 a 33 cm, grandes 33.1 a 35.5 cm y extra grande 35.6 o más (^{Meneses-Fernández y Quesada, 2018}). La mejora del tamaño, numero de frutos y rendimientos es atribuido a la amplia capacidad de búsqueda de recursos por el área de la rizosfera la cual trasloca mejor agua y nutrientes (^{Hernández-González et al., 2014}). De acuerdo con esto, los resultados obtenidos sugieren que el incremento del rendimiento, tamaño y número de frutos es influido por el injerto, el cual contribuye a una mayor asimilación de agua y nutrientes por la zona radicular y su capacidad amplia de exploración traslocando eficientemente estos recursos (^{Omar y El-hamahmy, 2019}).