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INTRODUCCIÓN
El frejol caupí (Vigna unguiculata L. Walp) destaca como uno de los cultivos de leguminosas más significativos a nivel mundial, siendo un elemento crucial en la dieta tanto humana como animal en diversas regiones de África, América Latina e India (Boukar et al., 2019; Moreira et al., 2023). Reconocido por su excepcional contenido proteico y una alta concentración de carbohidratos, se erige como un pilar fundamental en la alimentación, equiparándose en importancia a los cereales (Ayalew y Yoseph, 2022; Kebede y Bekeko, 2020). La FAO informa que en el año 2021 se cultivaron más de 14 millones de hectáreas de este cultivo a nivel global, generando una producción estimada de 8.9 millones de toneladas (FAOSTAT, 2023).
Los bajos rendimientos del fréjol caupí se deben, en gran medida, a la degradación biológica del suelo, resultado del laboreo convencional y la excesiva aplicación de fertilizantes inorgánicos (Van, 2016). Este proceso reduce la presencia de microorganismos esenciales para la solubilización de nutrientes vitales para las plantas (Ortiz y Sansinenea, 2022; Ren et al., 2020). Además, el uso inapropiado y excesivo de pesticidas agrícolas afecta negativamente la mega diversidad y los niveles de microorganismos beneficios como Bacillus sp. y Trichoderma spp. en el suelo, agravando aún más esta problemática (Sharma et al., 2023). Estos microorganismos desempeñan un papel crucial al potenciar el desarrollo radicular de las plantas de diversas maneras (Hashem et al., 2019; Tančić- Živanov et al., 2020).
Ante esta situación, el empleo de biofertilizantes elaborados a partir de microorganismos como Bacillus sp. y Trichoderma spp. surge como una alternativa excepcional para impulsar una producción agrícola sostenible y ecológica (Basu et al., 2021; Chandran et al., 2021; Tančić-Živanov et al., 2020). Por ejemplo, el hongo Trichoderma spp. reconocido por su capacidad para combatir diversos fitopatógenos, va más allá de su función como agente biocontrolador (Bader et al., 2020; Chen et al., 2021; Li et al., 2016). Además, algunos estudios han destacado su contribución al crecimiento vegetal y su papel facilitador en la absorción de nutrientes minerales, complementando su destacable capacidad biocontroladora (Bononi et al., 2020; Singh et al., 2014; Zhang et al., 2016).
Además, se ha observado que la colonización de Trichoderma spp., en la zona radicular no solo promueve un mayor crecimiento de las raíces, sino que también estimula a la planta para tolerar mejores situaciones de estrés abiótico. Esta interacción beneficia la absorción de nitrógeno y la síntesis de ácido indol acético, contribuyendo así al desarrollo saludable de la planta (Abdenaceur et al., 2022; Abdullah et al., 2021; Das et al., 2022). De la misma forma, se ha comprobado que esta colonización aumenta la producción y acumulación de moléculas ROS, lo cual se traduce en un incremento en los porcentajes de germinación de las semillas (Esparza- Reynoso et al., 2023; Saadaoui et al., 2023).
Es importante destacar que, se han llevado a cabo diversos estudios que resaltan el potencial de las bacterias del género Bacillus sp. y hongos como Trichoderma spp. por sus capacidades como biofertilizantes o bioestimulantes, promoviendo el desarrollo y crecimiento de cultivos como tomate, fresa, fréjol, pimiento, chocho, arroz y maíz (Bader et al., 2020; Chandran et al., 2021; Suárez et al., 2023). En este contexto y considerando la posibilidad de que estos microorganismos puedan ejercer un efecto beneficioso en el rendimiento del cultivo de caupí, se plantea como objetivo determinar el impacto de las frecuencias de aplicación de estos microorganismos en el rendimiento productivo del frejol caupí en el valle del río Carrizal.
MATERIALES Y MÉTODOS
Ubicación de la zona de estudio
Durante la estación seca del año 2022, se llevó a cabo esta investigación en el valle del río Carrizal, específicamente en el Cantón Bolívar, provincia de Manabí, Ecuador. El experimento se realizó en coordenadas geográficas de Latitud Sur: 0º49'27.9'', Longitud Oeste 80º10'27'', y a una altitud de 15 metros sobre el nivel del mar. Esta región experimenta un promedio anual de precipitación de alrededor de 800 mm, con una temperatura máxima de 30.7 °C y una mínima de 21.87 °C.
Metodología
Material vegetal
En esta investigación, se utilizó la variedad de fréjol caupí Iniap-463, reconocida por su destacado contenido protéico y su capacidad sobresaliente para producir vainas verdes o grano en seco, con un potencial de rendimiento de hasta 1 250 kg por hectárea. Con el propósito de contrarrestar los efectos negativos causados por insectos chupadores y cortadores, se aplicó un tratamiento a las semillas utilizando una mezcla de insecticidas (thiametoxam en dosis de 3 mL por kg de semillas + Thiodicarb en dosis de 15 mL por kg de semillas). En el proceso de siembra, se mantuvo un distanciamiento de 0.50 metros entre plantas y 1 metro entre hileras.
Tratamientos
Los tratamientos se estructuraron considerando tanto los microorganismos empleados como las distintas frecuencias de aplicación en el estudio (Tabla1). Cabe resaltar que los dos microorganismos utilizados en este ensayo proceden de productos comerciales. Para el caso del producto a base de Trichoderma, está a una concentración de 5 x 1010 esporas activas por mL, y para Bacillus, 5x 1012 UFC mL, habiendo sido evaluados como promotores de crecimiento por la empresa fabricante.
Tabla 1. Descripción de los tratamientos con sus respectivos códigos y especificaciones.
Los tratamientos se administraron a una dosis de 1 L ha-1, aplicados al suelo cerca del tallo mediante el método de drench, de acuerdo a las recomendaciones dadas por el fabricante para ambos productos comerciales, utilizando una bomba manual de presión con dosificador. Cada tratamiento se aplicó de acuerdo con su frecuencia correspondiente según el plan experimental establecido, siendo la primera aplicación al momento de la siembra, al ser una de las etapas en las que el fréjol necesita desarrollar de mejor su sistema radicular y foliar. Además, es necesario destacar que el suelo contaba con 1.9 % de materia orgánica para el establecimiento de los microorganismos.
Diseño estadístico
Se empleó un Diseño de Bloques Completamente al Azar (DBCA) bifactorial (AxB+1) con 4 repeticiones, distribuyendo un total de 28 unidades experimentales de 16 m2 (4 m x 4 m). El análisis estadístico se llevó a cabo mediante ANOVA y la prueba de Tukey a un nivel de significancia de 0.05 para comparación de medias, utilizando el software estadístico Infostat. Esta metodología permitió una evaluación rigurosa de los efectos de los tratamientos y una comparación precisa entre ellos.
Manejo específico del experimento
El fertilizante utilizado consistió en una combinación de 35 kg de nitrógeno, 50 kg de fósforo y 30 kg de potasio, aplicado manualmente a una distancia de 10 cm de las plantas, en dos aplicaciones a los 15 y 30 días tras la siembra. El riego se realizó mediante un sistema de goteo, con una frecuencia aproximada de cada tres días o adaptado a las necesidades hídricas específicas del cultivo. El control de malezas se efectuó manualmente con un machete a los 15 días, y posteriormente se aplicó Paraquat en dosis de 1 L ha-1 a los 30 y 45 días después de la siembra utilizando una bomba de mochila. La cosecha inicial se llevó a cabo a los 60 días, momento en el que las vainas estaban en un estado fisiológico adecuado para ser cosechadas en su estado verde.
La simbiosis que ejercen los promotores de crecimiento aplicados en el suelo es compatible con fertilizantes químicos que por su acción rápida son más disponibles en las plantas rápidamente, en cambio los MO requieren un suelo estable y proporcionan nutrientes según vaya desarrollando la planta.
Registro de variables
Los datos registrados fueron de las variables productivas: longitud, número, peso y número de semillas por vaina, peso de 100 granos verdes, y rendimiento en kg ha-1. Para registrar la longitud de las vainas, se midieron aleatoriamente 10 vainas por parcela utilizando una cinta métrica. Respecto al número de granos verdes por vaina, se seleccionaron 10 vainas y se cuantificó el número de granos, luego se pesaron 100 de estos granos verdes utilizando una balanza. El recuento de vainas por parcela se obtuvo al contar las vainas presentes en 10 plantas seleccionadas al azar de la parcela central en cada cosecha y el peso de las vainas se cuantificó utilizando una balanza gramera para el pesado de las vainas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El número de semillas y peso de 100 granos verdes no fue influenciado significativamente (P˂0.05), por los tratamientos, microorganismos y frecuencias; sin embargo, la longitud de vainas fue favorecida por la acción de los microorganismos. Además, se destaca que en las variables número de vainas, peso de vainas y rendimiento, todos los tratamientos mostraron prevalencia en relación al testigo; no obstante, las dosis, frecuencias e interacción no indicaron diferencias estadísticas, como se detalla en la Tabla 2.
Tabla 2 Análisis de varianza en el efecto de frecuencia en la aplicación de microorganismos Trichoderma spp. y Bacillus sp. sobre el cultivo de fréjol caupí.
Medias dentro de columnas con letras distintas, difieren significativamente (Tukey al 5 % de probabilidades de error).
A pesar de que los tratamientos no estimularon el crecimiento de las vainas de caupí en relación al testigo, el uso de Bacillus sp. solo y combinado con Trichoderma, ejercieron un efecto positivo en la longitud de vainas en relación a el hongo Trichoderma aplicado solo, lo que indica la no influencia de las frecuencias de aplicación sobre esta variable. Por otro lado, todos los tratamientos utilizados en esta investigación influenciaron favorablemente las variables productivas como número de vainas, peso de vainas y rendimiento, superando de forma notable al testigo (Tabla 3). Además, no se observaron diferencias significativas en las fuentes de variación microorganismos, frecuencia e interacción.
En este sentido, se destaca que todos los tratamientos tuvieron promedios superiores a las 119 vainas por parcela, contrastando notablemente con las 89 vainas registradas por el testigo. De la misma forma, todas las combinaciones de microorganismos con frecuencias reportaron promedios de rendimiento superiores a los 1 273 g por parcela (5 095.34 kg ha-1), a diferencia del testigo que solamente alcanzó una media de 938 g por parcela (3 752.71 kg ha-1) (Tabla 3).
Tabla 3 Efecto de frecuencia en la aplicación de microorganismos Trichoderma spp. y Bacillus sp. sobre longitud de vainas, número de semillas, peso de 100 granos, número de vainas, peso de vainas y rendimiento kg ha-1.
Medias dentro de columnas con letras distintas, difieren significativamente (Tukey al 5% de probabilidades de error).
Los resultados obtenidos en esta investigación concuerdan parcialmente con Hurtado et al. (2020), que mencionan que la aplicación de microorganismos como B. subtilis, Lactobacillus sp. y Saccharomyces cerevisiae lograron un aumento significativo en la longitud de las vainas en el cultivo de habichuela. Además, es preciso destacar que el número de semillas, así como el peso de 100 granos verdes, son características agronómicas ampliamente influenciadas por el potencial genético que caracteriza a ciertas variedades de frejol caupí (Mendoza et al., 2013; Boukar et al., 2019).
A su vez, se asemejan a los hallazgos descritos por Illa et al. (2020), que de acuerdo a su ensayo sustenta que los tratamientos con microorganismos no presentan diferencias entre sí, pero el uso de productos biológicos ya sea en combinación o de forma independiente, logra un incremento sustancial, hasta un 45.2 % más que el grupo de control, en el número de vainas y granos.
Figura 1. Promedios de los tratamientos a base Trichoderma spp., Bacillus sp. y testigo, sobre rendimiento kg ha-1. Medias sobre columnas con letras distintas, difieren significativamente (Tukey al 5% de probabilidades de error).
Los estudios previos, como los de Bigatton et al. (2020), Delgado-Torres et al. (2022), así como Shrestha et al. (2016), respaldan estos resultados, al resaltar los beneficios asociados con el aumento del número de vainas en diversas leguminosas, incluyendo el caupí. Estos ensayos destacan los procesos fisiológicos estimulados por microorganismos específicos como Bacillus sp. y Trichoderma spp., subrayando su efectividad en la producción agrícola de este tipo de plantas. Por ejemplo, el uso de microrganismos eficientes aplicados en la soya demostró un aumento significativo en el número de vainas sobre el tratamiento testigo.
En este sentido, los resultados sugieren que los microorganismos como Trichoderma spp. y Bacillus sp., no solo mejoran el desarrollo del caupí, sino que también han demostrado su efectividad en otros cultivos, como se refleja en el trabajo de Calero-Hurtado et al. (2019), donde la aplicación de microorganismos eficientes no solo aumentó el tamaño de los frutos de pepino, sino también su rendimiento. Esto se debe principalmente a que Bacillus sp. tiene la capacidad de formar esporas tolerantes a situaciones de estrés y que inducen la producción de diversos metabolitos que estimulan el crecimiento vegetal (Tsotetsi et al., 2022).
Los resultados de este estudio guardan similitud con Chávez y Vásquez-Guzmán (2021), quienes también observaron un aumento notable en la productividad del cultivo de frejol arbustivo al utilizar B. subtilis. Además, Cristia et al. (2018) encontraron que la inoculación de microorganismos tanto en la semilla, como mediante aplicación foliar, resultó en mejoras significativas en varios indicadores agroproductivos del frejol común. Esta situación se fundamenta en que la bacteria Bacillus posee un destacado potencial en la fijación de nitrógeno, solubilización de fosfato y producción de fitohormonas, así como de ser uno de los agentes de biocontrol más promisorios (Miljaković et al., 2020).
Un punto destacado en estas investigaciones es la combinación de microorganismos eficientes con productos derivados de la industria azucarera, como lo demostrado por Calero-Hurtado et al. (2019), donde el uso de estos bioensumos condujo a un aumento significativo en múltiples aspectos del cultivo de fréjol. De la misma forma, la investigación actual se alinea con varios estudios similares que resaltan el potencial de microorganismos como Trichoderma spp. y Bacillus sp., como promotores de crecimiento en cultivos. Estudios como los de Becquer et al. (2013), Bononi et al. (2020), Delgado-Torres et al. (2022) y da Silva et al. (2022), han enfatizado el papel crucial de estos hongos y bacterias en la promoción del crecimiento en diversos cultivos de importancia agrícola.
Además de estas contribuciones, es crucial destacar que la promoción del crecimiento de las plantas se ve impulsada por la producción de fitohormonas como giberelinas, citoquininas, ácido salicílico, auxinas y etileno, así como, por otros compuestos volátiles. Estos elementos son esenciales para estimular diversos procesos fisiológicos en las plantas (Hussein et al., 2016; Orozco-Mosqueda et al., 2023; Sherathia et al., 2016; Tančić-Živanov et al., 2020; Tsotetsi et al., 2022).
Específicamente, estos estudios han destacado la eficacia de Trichoderma spp. y Bacillus sp., en cultivos como el caupí y otras leguminosas que son ampliamente cultivadas en zonas tropicales y subtropicales en todo el mundo. Esta investigación se suma a la evidencia acumulada que respalda el uso beneficioso de estos microorganismos en el aumento del rendimiento y la calidad de cultivos fundamentales como el caupí.
CONCLUSIONES
En este estudio sobre el efecto de los microorganismos Trichoderma spp. y Bacillus sp. en el cultivo de fréjol caupí, se evidenció que todos los tratamientos influyeron significativamente en la longitud, número y peso de las vainas. Aunque no se observaron diferencias notables en el número de semillas ni en el peso de 100 granos verdes.
La combinación específica de Trichoderma spp. y Bacillus sp. aplicados en diferentes frecuencias incrementó las variables productivas en relación al testigo, y es importante destacar que estos hallazgos subrayan el potencial de los microorganismos para mejorar la productividad y la calidad de los cultivos de frejol, lo que puede ser especialmente valioso en regiones donde estos cultivos tienen una importancia significativa.
