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INTRODUCCIÓN
Actualmente, el uso de fertilizantes sintéticos para la actividad agrícola ha permitido satisfacer la demanda alimenticia mundial, siendo la práctica más común gracias a que proporciona mayor rentabilidad al agricultor (Valle y Velásquez, 2019); sin embargo, ha generado una serie de impactos ambientales negativos de consideración (Gil et al., 2023), viéndose comprometidos los principales componentes ambientales como: el suelo, a partir de su acidificación, incremento de toxicidad, perturbación de sus organismos benéficos y pérdida de su calidad por efecto de dichos fertilizantes (Tomalá, 2023); el agua, debido a infiltraciones de sustancias tóxicas y nutrientes en niveles excesivos característicos de estos fertilizantes que penetran las zonas acuíferas (Vera, 2022); el aire, debido a la volatilización de estos fertilizantes que terminan alterando la calidad atmosférica; así como la salud humana, teniendo en cuenta la afectación a consecuencia del consumo de productos relativamente contaminados por químicos (Juárez et al., 2021). Paralelo a ello, los problemas geopolíticos entre Rusia y Ucrania, así como el Coronavirus han mermado el desarrollo de la economía mundial, surgiendo inestabilidad en el costo de la generación de energía y de los fertilizantes más comerciales (Legua et al., 2023).
Frente a esta problemática, las políticas ambientales y económicas sostenibles vienen aplicándose de manera transversal en la mayoría de países (Mendoza y Subia, 2023), lo que ha permitido una transición hacia el uso de biofertilizantes (Rey, 2020), que son productos naturales obtenidos gracias a la acción microbiana sobre materia orgánica (Cruz et al., 2021). Dentro de ellos, uno de los que posee mayor potencial de aprovechamiento es el biol frutado, el cual es un biofertilizante líquido producido en biodigestores gracias a la fermentación de componentes orgánicos, capaz de aportar alto contenido de fósforo y sodio al suelo logrando acondicionarlo para uso agrícola (Díaz, 2020; Huamani, 2022). No obstante, la hidrólisis de residuos de pescado es otro de los biofertilizantes emergentes con grandes cualidades agrícolas, reconocido por aumentar el valor nutricional y aportar compuestos bio activos a los plantas, así como, favorecer a la actividad antioxidante de una gran variedad de cultivos (Fernandez et al., 2015). Este producto contiene residuos de pescado y melaza que son aprovechados como alimento de microorganismos activados para favorecer la fermentación de la mezcla (Florez et al., 2020).Por otro lado, la vainita, habichuela, chaucha o frijol, de nombre científico Phaseolus vulgaris L., es un cultivo correspondiente al grupo de las leguminosas reconocida por su sencillo manejo agronómico, su capacidad para fijar nitrógeno del aire (al realizar simbiosis con la bacteria Rhizobium), su alto contenido nutricional (destacando el aporte de vitaminas C y B6) y el rol de la planta como forraje de excelente calidad (Bonifaz, 2020; Celis, 2022). En cuanto a su clasificación taxonómica, este cultivo es perteneciente al reino “Vegetal”, orden “Rosales” y familia “Fabaceae”. Si bien es cierto que tiene sus orígenes en países centroamericanos, actualmente se ha extendido hacia Norteamérica y Sudamérica, siendo bastante consumida en el Perú (Toledo, 2003; Verde, 2022), por lo cual, con el fin de lograr generar información de interés científico, es que se propuso evaluar el efecto de biofertilizantes sobre el rendimiento de dos variedades de vainita en la ciudad de Tacna; las cuales se seleccionaron, en el caso de Magnum, debido a que es una variedad muy importante de exportación en el Perú, mientras que, en el caso de Jade, debido a que es una variedad habitualmente consumida por constumbre en el país.
La presente investigación tuvo como objetivo general: Evaluar comparativamente el efecto de biofertilizantes sobre el rendimiento de dos variedades de vainita (Phaseolus vulgaris L.) en la ciudad de Tacna. Por otro lado, tuvo como objetivos específicos: estimar los parámetros del biol y la composición nutricional de la hidrólisis de residuos de pescado en condiciones de laboratorio e; identificar el efecto de los biofertilizantes y parcelas de tierra sobre el rendimiento de dos variedades de vainita en la ciudad de Tacna.
MATERIALES Y MÉTODOS
Ubicación de la zona de estudio
El área empleada para desarrollar la investigación fue el Centro Experimental Agrícola (CEA) III de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, sede Los Pichones Sur, departamento y provincia de Tacna, Perú (específicamente en las coordenadas 17°59'38'' Este y 70°14'22'' Norte, a una altitud de 550 m s.n.m.). En la Tabla 1 se describe las condiciones meteorológicas bajo las que se realizó la investigación.
Metodología
Elaboración del biol frutado
El biol frutado empleado durante la presente investigación fue elaborado y analizado durante un estudio previo denominado “Aprovechamiento de residuos sólidos orgánicos para la elaboración de biol frutado y su efecto sobre los cultivos de kiwicha (Amaranthus caudatus) var. Óscar Blanco en la ciudad de Tacna - Perú”, realizado por Tejada et al. (2023).
Elaboración de la hidrólisis de residuos de pescado
Se inició con la captura de microorganismos eficientes cocinando arroz (Oryza sativa) en una olla de metal, en proporción 1:1 con agua, sin emplear aceite, ni sal, ni condimentos. Se dejó enfriar el arroz por 8 h y posteriormente se tapó el recipiente con una tela transparente. A continuación, se enterró el recipiente a 40 cm de profundidad a la sombra de un árbol y se le tapó con hojarasca y tierra. Tras una semana, se retiró el recipiente con la presencia de los microorganismos eficientes.
Para la preparación de la solución madre de hidrólisis de pescado se requirió de 160 kg de vísceras, cabezas, colas y espinasos de pescado bonito (Sarda chiliensis chiliensis), 20 L de microorganismos activados y 20 kg de melaza. Estos insumos fueron dispuestos en un barril de plástico de 200 L de capacidad, en donde se trituraron y dejaron fermentar por 20 días. Posteriormente, se separó todo el material sólido, rescatando únicamente la solución madre. Finalmente, se hicieron diluciones de la solución madre en porcentaje v/v de 5 L/200 L de agua, empleando esta mezcla en los tratamientos desarrollados durante la investigación.
Con el objeto de conocer la composición nutricional de la hidrólisis de residuos de pescado (aminoácidos,macronutrientes y micronutrientes), se enviaron muestras para su análisis en el Laboratorio Pacífico Control SAC de la ciudad de Lima, Perú.
Diseño experimental
Asumiendo el cumplimiento de supuestos de normalidad, independencia y homogeneidad de varianzas, se utilizó un diseño de bloques completamente aleatorizados con ocho tratamientos, los cuales se detallan a continuación:
- T1: testigo de vainita en la variedad Jade.
- T2: 80 L ha-1 de biol frutado en la variedad Jade.
- T3: 80 L ha-1 de hidrólisis de residuos de pescado sobre vainita variedad Magnum.
- T4: 40 L ha-1 de biol frutado + 40 L ha-1 de hidrólisis de residuos de pescado sobre vainita variedad Jade.
- T5: testigo de vainita variedad Magnum.
- T6: 80 L ha-1 de biol frutado sobre vainita variedad Magnum.
- T7: 80 L ha-1 de hidrólisis de residuos de pescado sobre vainita variedad Magnum.
- T8: 40 L ha-1 de biol frutado + 40 L ha-1 de hidrólisis de residuos de pescado sobre vainita variedad Magnum.
Cabe destacar que se emplearon seis bloques (parcelas) en el diseño experimental, dando un total de 48 unidades experimentales. Cada unidad experimental tuvo un área de 15 m2 trabajando en un área total de 720 m2. En cuanto a la prueba de contraste de rangos múltiples se empleó el estadístico de Duncan. Para el análisis de datos se empleó el paquete estadístico Statgraphics versión XVI.
Experimentación
El biol frutado y la hidrólisis de residuos de pescado se aplicaron cada semana respetando lo indicado en los ocho tratamientos planteados. Para ello se empleó una mochila de fumigación. Se utilizó el método de drench dirigido a la planta y el suelo. Asimismo, el riego fue por goteo con periodos interdiarios de 30 a 40 min.
El rendimiento de los cultivos de vainita fue estimado por primera vez pasados 120 días desde su plantación. Tras ello, las cosechas se realizaron dos veces por semana pesando el fruto obtenido, teniendo en cuenta el respectivo tratamiento y bloque. En la Figura 1 se envidencia una de las parcelas experimentales en las que se desarrolló la investigación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Parámetros del biol y composición nutricional de la hidrólisis de residuos de pescado
La mayoría de estudios relacionados a la elaboración del biol han seguido el patrón convencional, teniendo resultados como los de Medina et al. (2015) quienes tras un proceso de digestión anaerobia a nivel de biodigestor obtuvieron biol que tuvo como materia prima: melaza, consorcio microbiano para generación de ácido láctico y estiércol de oveja. Tras su análisis, obtuvieron un pH de 3.66, una concentración de nitrógeno, fósforo y potasio de 1 876; 203.4 y 9 006 mg L-1, respectivamente. Por otro lado, Guanopatín (2012) obtuvo biol con estiércol de gallina, leguminosas, levadura de pan y melaza, estimando un pH de 6.5, una concentración de nitrógeno, fósforo y potasio de 20 000; 150 y 7 000 mg L-1, respectivamente.
Estos valores difieren ligeramente de los obtenidos por Tejada et al. (2023) en la investigación realizada previamente, lo cual podría atribuirse a la distinta composición del biol, los diversos periodos de fermentación y la climatología del lugar en el que se elaboraron. En la Tabla 2 se puede evidenciar la composición nutricional de la hidrólisis de residuos de pescado.
Tabla 2 Composicion nutricional de la hidrolisis de residuos de pescado.
Los análisis se llevaron a cabo en el Laboratorio Pacífico Control SAC de la ciudad de Lima, Perú.
La variedad del contenido de aminoácidos estimado tras los análisis de la hidrólisis de residuos de pescado son contrastados con lo mencionado por Lopera et al. (2018), quien afirma que estos desechos contienen grandes fuentes de proteínas hidrolizadas que incluso terminan dando lugar a péptidos bioactivos. Lamentablemente, el gran potencial que posee este tipo de residuos compuesto principalmente por cabezas, piel, aletas, vísceras, escamas y colas de pescado actualmente no viene siendo explotado al máximo (Martínez et al., 2015). Evaluando lo expuesto por Klompong et al. (2009), los aminoácidos presentes en los hidrolizados de residuos de jurel de rayas amarillas (Selaroides leptolepis) como leucina, tirosina, ácido aspártico, fenilalanina, lisina, valina, metionina, glicina e isoleucina estuvieron dispuestos en 8.38; 5.70; 9.55; 2.61; 8.35; 3.61; 2.58; 8.87; 4.14 %,respectivamente, los cuales fueron valores bastante cercanos a los estimados en la presente investigación. Además, en el estudio de You et al. (2011), los aminoácidos presentes en los hidrolizados de residuos de Misgurnus anguilliacaudatus como glicina, alanina, valina, metionina, isoleucina, fenilalanina e histidina estuvieron dispuestos en 5.88; 7.01; 3.69; 2.45; 3.88; 4.14; 3.90 %, respectivamente, los cuales fueron valores corroborables por la presente investigación.
En la investigación realizada por Cachay (2022), tras la realización de evaluaciones a nivel fisicoquímico en la hidrólisis de residuos de distintos pescados determinó concentraciones de nitrógeno en 14.952 g L-1; potasio en 5.290 g L-1 y; fósforo en 0.311 g L-1, valores relativamente inferiores a las concentraciones halladas en el presente estudio. Esto se debería a la variación de la composición de residuos de pescado y los tipos de pescado utilizado para la elaboración del biofertilizante, recordando que en la presente investigación se empleó únicamente el bonito (Sarda chiliensis chiliensis).
Además, Delgado et al. (2019) elaboraron hidrólisis de residuos de pescado variando las proporciones de vísceras de trucha (Oncorhynchus mikyss) y jurel (Trachurus murphyi) con agua y cantidades de levadura, obteniendo concentraciones de nitrógeno que variaron desde 1 400 a 3 400 mg L-1; de potasio que variaron de 155 a 460 mg L-1 y; de fósforo desde 294 a 1 166 mg L-1.
Efecto de los biofertilizantes y las parcelas de tierra sobre el rendimiento de dos variedades de vainita
En la Tabla 3 se puede evidenciar la existencia de diferencias significativas entre el rendimiento total (t ha-1) de las vainitas al emplear los tratamientos mencionados, pudiendo afirmar ello con un 95 % de confianza. Por otro lado, se puede advertir la existencia de diferencias significativas entre el rendimiento total (t ha-1) de las vainitas en los distintos bloques o parcelas de tierra empleados para la experimentación, pudiendo afirmar esto con un 99 % de confianza. Cabe resaltar la importancia de poder desarrollar este tipo de experimentos con distintos cultivos y en distintas zonas del país, ya que existen experiencias poco satisfactorias tras la aplicación de hidrólisis de residuos de pescado a ciertos cultivos como el maíz (Zea mays) en Lima (Aguirre y Alegre, 2015); pero experiencias exitosas tras su aplicación en otros como el rábano (Raphanus sativus) en Arequipa (Delgado et al. 2019). Aunado a ello, en Ucayali se tienen resultados favorables tras la aplicación de biol en el rendimiento de la vainita y rábano, pero no existieron diferencias en el rendimiento del culantro (Coriandrum sativum) tras aplicar este biofertilizante (Panduro, 1997). Esto es ratificado por Legua et al. (2023), que alegan que mayores dosis de biol se asocian con el incremento en el rendimiento en peso de los cultivos de vainita, así como la cantidad de vainas al experimentar en Lima (ciudad costera que se encuentra al nivel del mar).
Tabla 3 Análisis de varianza de rendimiento total (t ha-1), variedad Jade y Magnum, Vainita - CEA III “Los pichones” - Tacna 2023.
C.V.= 37.87 %
En la Tabla 4 se puede evidenciar que el T7 y el T3 compuestos únicamente por hidrólisis de residuos de pescado para las variedades Magnum y Jade, respectivamente, son los que alcanzaron mayor rendimiento promedio. A su vez, se advierte la existencia de diferencias significativas entre los rendimientos promedio de ambas variedades, pudiendo inferir que la variedad Magnum respondió mejor a los tratamientos que la variedad Jade, afirmando esto con un 95 % de confianza. Por otro lado, el rendimiento obtenido tras la aplicación de la hidrólisis de residuos de pescado a la variedad Magnum presentó diferencias significativas respecto al rendimiento estimado tras aplicarse biol frutado a esta misma variedad; situación que no ocurrió al aplicar estos biofertilizantes a la variedad Jade, en la cual, no se encontraron diferencias significativas, pudiendo aseverarlo con un 95 % de confianza.
Tabla 4 Prueba de contraste de rangos múltiples de Duncan para el rendimiento (t ha-1) de los cultivos de vainita en función a los tratamientos estadísticos aplicados.
Los residuos de pescado son capaces de favorecer el crecimiento y desarrollo de las plantas, así como brindarles las condiciones para combatir patógenos o plagas, en tanto contribuyen con la actividad de microbios en el suelo (Velásquez, 2016). Espinoza (2021) determinó que la variedad Jade tiene rendimientos más bajos que otras variedades de vainita como: Moonstone, Kennedy, Homerum, Lomani cultivar y Silverado, al someter a todos los cultivos a las mismas condiciones de riego, nutrimentos, horas- sol y suelo en la ciudad de Lima.
Por otro lado, la variedad Magnum de la vainita podría tener un gran potencial de aprovechamiento en Tacna, considerando que es capaz de mantener un buen rendimiento biológico y rendimiento de grano a elevadas temperaturas (Iyigün y Kayan, 2019). Cabe destacar que el periodo fenológico de la vainita fue de 60 días en las condiciones de la ciudad de Tacna y que requiere de la disposición permanente de agua de buena calidad para maximizar sus rendimientos teniendo en cuenta que es una planta mesofítica.
CONCLUSIONES
Se estimó que el biol frutado contiene parámetros de pH, conductividad eléctrica, materia orgánica total, carbono orgánico, relación C/N, nitrógeno total, fósforo y potasio ideales para contribuir en el rendimiento de las dos variedades de vainita (Jade y Magnum) estudiadas. Sin embargo, se comprobó que la hidrólisis de residuos de pescado favorece todavía más al rendimiento de este cultivo gracias al aporte de sus aminoácidos, macronutrientes y micronutrientes, envideciándose en los rendimientos superiores al resto al aplicar 80 L ha-1 de hidrólisis de pescado a las dos variedades (T7 y T3).
Por otro lado, se evidenció el efecto significativo de los biofertilizantes y parcelas de tierra sobre el rendimiento de las dos variedades de vainita (Phaseolus vulgaris L.) en la ciudad de Tacna, estimándose que la variedad Magnum posee un mayor rendimiento que la variedad Jade, al aplicarse el biol frutado, la hidrólisis de residuos de pescado, la combinación de ambas y el riego simple, evidenciándose en las diferencias estadísticamente significativas entre el T5, T6, T7 y T8 (correspondientes a la variedad Magnum) y el T1, T2, T3 y T4 (correspondientes a la variedad Jade).
