Localización del área experimental

La investigación se realizó en la Finca Los Ramones, ubicada en el Recinto Número Siete, Provincia de Los Ríos, Ecuador, en las coordenadas 1° 11’ 02” S; 79° 30’ 20” O, a 75 m de altitud, un clima tropical húmedo, con una temperatura media anual de 25.8 °C y precipitación media anual de 2145 milimetros.

El área de estudio se ubica en una zona de Bosque Húmedo Tropical, según el sistema de zonas de vida de ^{Holdridge (Holdridge, 1982}), el suelo se clasifica como clase II, de topografía regular, tipo de suelo franco con pH medianamente ácido (5.7); altos contenidos de P (24 meq 100 mL), K (0.90 meq 100 mL), Ca (8 meq 100 mL) y Mg (2.8 meq 100 mL); medianos contenidos de materia orgánica (3.1%) y con ciertas limitaciones en sus contenidos de N (15 mg kg^-1), S (7 mg kg^-1) y B (0.24 mg kg^-1).

Material genético

Los diferentes tratamientos del presente estudio fueron aplicados para el control de malezas en un monocultivo de cacao clon CCN-51, el cual presentaba excelentes características productivas, como un índice de mazorcas inferior a 16 mazorcas por kilogramo de cacao seco y un índice de almendras superior a 2 g, lo que lo convierte en el clon más productivo y con menor incidencia de enfermedades (^{Sánchez-Mora et al., 2015}). Las parcelas experimentales con una superficie de 27 m² (12 m × 2.25 m) cada una y ubicadas en las calles del cacao estuvieron compuestas por clones CCN-51 de cacao homogéneos de crecimiento erecto con un marco de plantación de 3.00 m entre hilera × 2.25 m entre plantas y de baja altura, lo que facilitó la división de las unidades experimentales (^{Quintana-Fuentes y Goméz-Castelblanco, 2011}, ^{Ramos-Remache, Sotomayor, Amores y Rhón, 2023}). Antes de la aplicación de los tratamientos, se identificaron y delimitaron las malezas presentes en el área experimental, las cuales fueron identificadas tanto por su nombre común y científico, de acuerdo con el Manual de malezas presentes en cultivos de importancia económica del Ecuador (^{Santillán, 2017}) (Cuadro 1).

Tratamientos y diseño experimental

Se evaluaron seis tratamientos en diseño experimental bloques al azar con cuatro repeticiones, que estuvieron conformados por el mucilago de mazorcas de cacao en diferentes tiempos de fermentación y un testigo, para el control de malezas en el cultivo de cacao. El tratamiento T0 (testigo; sin aplicación), T1 (mucílago fermentado 1 día); T2 (mucílago fermentado 30 día); T3 (mucílago fermentado 60 día); T4 (mucílago fermentado 90 días), T5 (mucílago fermentado 5 años). Los tratamientos fueron aplicados a dosis de 15.12 L por unidad experimental, previa a su aplicación se muestro 1 L de cada tratamientos para determinar el pH y el contenido de ácido acético (%) (Cuadro 2).

Método de extracción y aplicación

El mucílago empleado en los diferentes tratamientos fue extraído de mazorcas fisiológicamente maduras del clon CCN-51, a partir de la pulpa mucilaginosa (maguey) que recubre las almendras. El proceso de fermentación del mucílago inició cinco años antes del estudio para el caso del T5. El proceso de fermentación se realizó de manera anaeróbica y se almacenó adecuadamente hasta el momento de su aplicación (^{Marín-Cuevas et al., 2024}). Para ello, el mucílago se almacenó en tanques plásticos herméticamente cerrados de 50 L, ubicados en un ambiente oscuro, ambiente propicio para el desarrollo de levaduras, bacterias acido lácticas y acido acéticas responsables de los cambios bioquímicos que se producen en ella (^{Rojas-Rojas, Hernández y Mecía, 2021}). El mucílago con el proceso de fermentación con distintos periodos de tiempo experimenta cambios significativos, como un aumento en el porcentaje de alcohol y la formación de exopolisacáridos (^{Cervantes-Contreras y Pedroza, 2008}). Antes de su aplicación en las unidades experimentales, el mucílago fue tamizado para eliminar impurezas, con un rendimiento promedio de 4.5 mL de mucílago por kg de grano fresco por hora (^{Sánchez-Olaya, Rodriguez, Cstro y Trujillo, 2019}). El equipo utilizado para su aplicación fue una aspersora manual tipo mochila con capacidad de 20 litros.

La cantidad de mucílago fermentado aplicado fue de 3.78 L por unidad experimental de superficie de 27 m² (12 m × 2.25 m) cada una y ubicadas en las calles del cacao, su aplicación se realizó de acuerdo con cada tratamiento en una frecuencia quincenal, en horas de la mañana sin presencia de humedad (^{Alvarado-Aguayo, Carrera y Yance, 2016}). Diez días previo a la aplicación se realizó un corte de las malezas a 10 cm sobre el nivel del suelo, para que los tratamientos fueran asperjados homogéneamente. Posteriormente, las malezas fueron seleccionadas previa observación (Cuadro 2), se dejaron 25 plantas correspondientes a cada especie y se les dejó crecer libremente como un evento independiente según la metodología de por ^{Vera et al. (2013)}. Cinco días después de la aplicación de los tratamientos se procedió a evaluar las variables estudiadas.

Variables evaluadas

La variable eficacia en la desecación como estrategia de control de malezas en el cultivo de cacao se determinó mediante el cálculo del porcentaje de aquellas arvenses que presentaron síntomas de afectación. Se realizaron dos evaluaciones a los 5 y 10 días después de la aplicación de los tratamientos. Para la variable efecto, se realizó una evaluación visual, con la ayuda de un marco de madera de 0.50 × 0.50 m (0.25 m²), según la metodología propuesta por ^{Labrada (1991)} y ^{Alemán (2004)}, se evaluó el porcentaje de maleza utilizando la escala de notas propuesta por la Asociación Latinoamericana de Malezas (^{ALAM, 1974}), que va de 0 a 100%; donde 0% equivale a ningún tipo de control y 100% a un excelente control ejercido por el mucílago sobre las malezas (Cuadro 3). Asimismo, se evaluó la altura de planta con una regla graduada en centímetros.

La variable severidad con la que afectó los diferentes tratamientos evaluados a las malezas se caracterizó mediante una escala que indica porcentajes de necrosis o afectación en las hojas de las malezas y luego llevadas a una escala arbitraria de 0 -7 (Cuadro 4). En cada parcela, se seleccionaron al azar diez malezas de cada especie correspondiente a cada tratamiento para la cuantificación.

La determinación de la fitotoxicidad de los diferentes tratamientos evaluados se realizó a los 35 días de la aplicación. Se evaluaron los tratamientos mediante la observación directa del daño ocasionado sobre las malezas, se aplicó la escala de EWRS (European Weed Research Society) como se aprecia en el Cuadro 5 (^{CIBA-Geigy 1981}).

Análisis estadístico

A fin de evaluar el cumplimiento de los supuestos de normalidad y homocedasticidad, los datos fueron sometidos a las pruebas de Shapiro-Wilk y Levene. Dado que no se ajustaron a estos supuestos, el análisis estadístico se realizó mediante pruebas no paramétricas. La comparación entre los seis tratamientos, que consistieron en mucílago de mazorcas de cacao fermentado durante distintos periodos para el control de malezas en el cultivo de cacao, se llevó a cabo mediante la prueba de Kruskal-Wallis (p ≤ 0.05). En los casos donde se detectaron diferencias estadísticamente significativas, se aplicó la prueba de comparación múltiple de medianas de Conover. Todos los análisis fueron efectuados con el software MedCalc^® (^{MedCalc Software bvba, 2014}).

Eficacia del mucílago de cacao sobre la incidencia de malezas de hoja ancha y gramíneas

Los resultados mostraron diferencia significativa entre los tratamientos base mucílago de mazorca de cacao fermentado sobre el control de malezas a los 5 y 10 días posteriores a la aplicación tanto en gramíneas como en malezas de hoja ancha (p < 0.05), se mostró resistencia en estas últimas, lo cual permite indicar que la aplicación prolongada del mucílago de mazorca de cacao fermentado puede alterar la población de malezas predominantes en el cultivo de cacao, esto se atribuye que las malezas de hoja ancha suelen presentar adaptaciones fisiológicas que les permiten tolerar mayores concentraciones de sustancias alelopáticas, debido a mecanismos como la exudación de compuestos neutralizantes o una mayor plasticidad en la absorción de nutrientes (Figura 1). Estos resultados coinciden con los establecido por ^{Acheampong, Lowor, Owusu-Ansah y Opoku-Ameyaw (2013)} quienes indican que el jugo derivado de pulpa de cacao fermentada durante cinco días con concentraciones de 1.86% de ácido láctico y 0.96% de ácido acético y aplicado en especies epífitas presentes en el cultivo de cacao, solo presento efectos fitotóxicos leves. En Platycerium stemaria, registró síntomas marginales como decoloración foliar asociada a pérdida de clorofila y manchas necróticas localizadas. En Bulbophyllum spp., la respuesta se limitó a clorosis en hojas senescentes, sin afectar significativamente el tejido foliar joven, por lo tanto, el jugo de pulpa de cacao fermentado tiene efecto bioherbicidas.

Figura 1: Eficacia en el control de maleza con aplicación del mucílago de mazorca de cacao con diferentes tiempos de fermentación, a los 5 y 10 días posteriores a la aplicación en un monocultivo del clon CCN-51. Los resultados se reportan como el promedio ± desviación estándar. Valores con letras diferentes en las barras indican diferencia significativa (p ≤ 0.05).  

Figure 1: Weed control efficacy following the application of cocoa pod mucilage fermented for different periods, evaluated at 5 and 10 days after application in a monoculture of clone CCN-51. Results are reported as mean ± standard deviation. Bars with different letters indicate significant differences (p ≤ 0.05). 

A los cinco días después de la aplicación, se observó mayor eficacia en el control de malezas gramíneas con el tratamiento T5 (mucílago fermentado durante 5 años), alcanzando una eficiencia del 78.50%, seguido del tratamiento T4 (mucilago fermentado durante 90 días) con 67.00%, el tratamiento control no presentó control de maleza (Figura 1). Estos hallazgos son similares a los reportados por ^{Marín-Cuevas et al. (2024)}, quienes indican que el mucílago de cacao al 75% presentó eficacia de 86.67% a los 21 días posteriores a la aplicación. Se ha demostrado que este tipo de tratamiento base mucílago de cacao permite controlar diversas malezas de hoja ancha, gramíneas y ciperáceas cuando se aplica en etapas tempranas del desarrollo fenológico (^{Alvarado-Aguayo et al., 2016}). Asimismo, estudios indican eficacias superiores al 90% al utilizar vinagre puro con ácido acético al 12.5% (^{Montero-Cedeño, Cardoso, Diniz, Cañarte, 2016}). En cuanto a los 10 días posteriores a la aplicación, el tratamiento T5 mostró la mayor eficacia, incrementándose al 82% en comparación a los cinco días, siendo superior al resto de los tratamientos. Esto sugiere que el proceso de desecación de las malezas con mucílago de cacao fermentado por menos de 5 año es menos eficiente, ya que ocurre entre 24 y 72 horas, mientras que su efecto de control puede extenderse hasta 45 días (^{Alvarado-Aguayo et al., 2016}). Además, los tratamientos T3 (mucílago fermentado 60 día) y T4 mejoraron su eficacia en un 31.50% y un 67%, respectivamente, a los 10 días de aplicación (Figura 1). De acuerdo a ^{Webber III y Shrefler (2009)}, encontraron un control de malezas con ácido acético al 20%, sin embargo, su efectividad disminuye con el tiempo. Es importante considerar que el uso de dosis elevadas de concentración de ácido acético podría generar impactos ambientales, particularmente en el suelo, al modificar sus componentes químicos y biológicos. De acuerdo con ^{Sitinjak (2021)} quienes indican que una mezcla de 1 mL de glifosato (por debajo de la concentración estándar) con 75 a 150 mL de agua de pulpa de cacao sin fermentar tiene el potencial de controlar las malezas (Achyranthes aspera L, Ageratum conyzoides, Alysicarpur vaginalis, Asytasia intrusa, Cyperus kylingia, Echinocloa colonum, Mimosa pudica y Paspalum conjugatum) en las plantaciones de palma aceitera (Elaeis guineensis) después de 3-4 semanas de aplicación.

Al analizar la variable eficacia por fechas posteriores a la aplicación de los tratamientos mostró un efecto significativo (p < 0.01) y se presentó un incrementó a los 10 días (35.96% de eficacia), en comparación a los 5 días (13.53% de eficacia) (Figura 2). Estos promedios se atribuyen a la variación existente en los contenidos de ácido acético en los diferentes tratamientos, por su propiedad desecante muy similar a los herbicidas sintéticos de contacto y cuya acción no es selectiva, así lo reportaron estudios realizados por ^{Webber III y Shrefler (2009)}. Los hallazgos obtenidos resultan significativos, ya que demuestran el potencial del mucílago de cacao sometido a fermentación como una opción viable para el manejo de malezas. Estas últimas constituyen uno de los principales obstáculos en la producción cacaotera, y se ha reportado que el empleo de herbicidas puede contribuir a disminuir los costos de manejo, al tiempo que favorece el desarrollo vegetativo del cultivo. En este sentido, la incorporación de alternativas de origen natural, como el mucílago fermentado, se presenta como una estrategia más sustentable y eficaz para mejorar la productividad. Una vía complementaria para el control de malezas en sistemas agrícolas y plantaciones consiste en el uso de bioherbicidas elaborados a partir de residuos líquidos provenientes de la pulpa del cacao (^{Yazid, 2024}).

Figura 2: Eficacia en el control de maleza con aplicación del mucílago de mazorca de cacao fermentado a los 5 y 10 días posteriores a la aplicación en un monocultivo del clon CCN-51. Los resultados se reportan como el promedio ± desviación estándar. Valores con letras diferentes en las barras indican diferencia significativa (p ≤ 0.05). 

Figure 2: Weed control efficacy following the application of fermented cocoa pod mucilage, evaluated at 5 and 10 days after application in a monoculture of clone CCN-51. Results are reported as mean ± standard deviation. Bars with different letters indicate significant differences (p ≤ 0.05). 

Efectividad del mucílago de cacao sobre severidad de malezas de hoja ancha y gramíneas

La severidad de los diferentes tratamientos sobre las malezas se expresó en la supresión del crecimiento de estas. Se observó un efecto inhibitorio en ambos tipos de malezas por efecto de los tratamientos base mucílago de mazorca de cacao con mayor tiempo de fermentación (p < 0.05). A partir de los 5 días, los tratamientos T5, T4 y T3 mostraron un mejor control sobre el crecimiento de las malezas de hoja ancha con promedios de altura de 1.96 cm, 2.06 cm y 2.08 cm, respectivamente, de igual manera los tratamientos T5 y T4 también lograron controlar malezas de hoja angosta con promedios de 5.27 cm y 5.72 centímetros.

A los 10 días a partir de la aplicación se logró mantener la acción inhibitoria del crecimiento de malezas con el tratamiento T5 tanto para malezas de hoja ancha como de hoja angosta (gramíneas) con promedios de 1.29 cm y 9.91 cm, respectivamente. Los resultados son relevantes, dado que la producción natural de ácido acético contenida en el mucilago de cacao cuando se fermenta provoca la inhibición del desarrollo de las malezas, producto del efecto alelopático, lo cual podría ser un control alternativo sostenible de malezas, estos resultados coinciden con los reportados por ^{Montero-Cedeño et al. (2016)}, donde destacan que el uso del mucilago es una alternativa a los altos costos de los herbicidas como del ácido acético comercial (Cuadro 6).

Fitotoxicidad del mucílago de cacao sobre la resistencia de malezas de hoja ancha y gramíneas

La fitotoxicidad en gramíneas dentro de la escala de observación fue mayor en los tratamientos el mucilago fermentado 5 años y 90 días, con valores promedios de 8.75 y 7.00 para la maleza caminadora (Rottboellia exaltata L.), respectivamente, los cuales se caracterizaron por la desecación total y la desecación de la mitad de las hojas, debido a las características biológicas de la planta, como sistema radicular y delgada cutícula (Figura 3). Por otra parte, el coquito (Cyperus rotundus L.), presentó resistencia a la aplicación del mucílago de mazorca de cacao independiente al tiempo de fermentación, debido a diversos mecanismos fisiológicos y bioquímicos que ocurrirían en tubérculos subterráneos, que actúan como reservorios de energía y le permiten regenerarse rápidamente tras la aplicación de herbicidas sistémicos o de contacto (^{Constantin y Maciel, 1999}).

Figura 3: Fitotoxicidad del mucílago de mazorca de cacao con diferentes tiempos de fermentación sobre las malezas de hoja angosta: caminadora, coquito y rodilla de pollo. Los resultados se reportan como el promedio ± desviación estándar. Valores con letras diferentes en las barras indican diferencia significativa (p ≤ 0.05). 

Figure 3: Phytotoxicity of cocoa pod mucilage fermented for different periods on narrowleaf weeds: caminadora, coquito, and rodilla de pollo. Results are reported as mean ± standard deviation. Bars with different letters indicate significant differences (p ≤ 0.05). 

La fitotoxicidad causada en malezas de hoja ancha según la escala de observación fue mayor con el mucilago de mazorca de cacao fermentado 5 años (T5) y 90 días (T4) sobre la verdolaga (Portulaca oleracea L.) y la ortiga (Laportea aestuans L.), de igual forma, el mucilago fermentado con 60 días (T3) registró mayor fitotoxicidad sobre verdolaga, estos tratamientos presentaron plantas con desecación total y así como en la mitad de las hojas y en otros casos acompañada de clorosis muy fuerte, necrosis al 50% (Figura 4). A diferencia de otras malezas, con sistemas radiculares profundos, la verdolaga y ortiga, tienen raíces superficiales que pueden ser más sensibles a los efectos del mucílago, lo que limita su capacidad de absorción de recursos, además, la posición horizontal de las hojas y al poseer una cutícula relativamente delgada facilita su adhesión inmediata del mucílago sobre los tejidos vegetales (^{Alvarado-Aguayo et al., 2016}), produciéndose una mejor absorción del ácido acético, capaz de alterar la permeabilidad celular y afectar la división celular, proceso esencial para su crecimiento (Mejía et al., 2010). Estas sintomatologías coinciden con ^{Montero-Cedeño et al. (2016)}, quienes afirman que los efectos del ácido acético sobre las malezas de hoja ancha incluyen el amarillamiento, necrosis y hasta una eventual muerte por desecación, e incluso, estos promedios se han obtenido con concentraciones de ácido acético inferiores al 12%, lo cual no altera el pH, ni causa impacto negativo sobre la biomasa y actividad microbiana del suelo, así como tampoco se reporta ningún perjuicio sobre la salud humana. En términos generales, los incrementos de las plantaciones y la producción de cacao han generado un creciente interés por parte de las comunidades locales hacia los subproductos derivados de su procesamiento. Entre estos, el extracto de mucílago de cacao destaca por su elevado valor nutricional. En este contexto, el desarrollo de nuevos productos de alto valor añadido a partir del mucílago no solo representa una estrategia viable para mitigar los problemas ambientales asociados a su desecho, sino que también constituye una oportunidad para mejorar los ingresos económicos de la población local, como podría ser utilizar el mucilago fermentado para el control de malezas en los cultivos agrícolas (^{Tinh, An, Hòa, y Tươi, 2016}).

Figura 4: Fitotoxicidad del mucílago de mazorca de cacao sobre las malezas de hoja ancha: lechosa, bledo, escoba dura, ortiga y verdolaga. Los resultados se reportan como el promedio±desviación estándar. Valores con letras diferentes en las barras indican diferencia significativa (p ≤ 0.05).  

Figure 4: Phytotoxicity of cocoa pod mucilage on broadleaf weeds: lechosa, bledo, escoba dura, ortiga, and verdolaga. Results are reported as mean ± standard deviation. Bars with different letters indicate significant differences (p ≤ 0.05).