Ubicación de la zona de estudio

El estudio se llevó a cabo en la Estación Experimental Agrícola “Pichones Sur” del Centro Experimental Agrícola (CEA III), perteneciente a la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, en el departamento y provincia de Tacna, Perú. Geográficamente, el área de investigación se localiza en las coordenadas 17° 59' 38'' de latitud sur y 70° 14' 22'' de longitud oeste, a una altitud de 550 metros sobre el nivel del mar.

Metodología

Aplicación del hidrolizado de residuos de pescado

El hidrolizado de residuos de pescado utilizado en la presente investigación fue obtenido de un estudio previo titulado “Evaluación comparativa del efecto de biofertilizantes sobre el rendimiento de dos variedades de vainita (Phaseolus vulgaris L.)”, desarrollado por ^{Tejada et al. (2024}). En dicho estudio, el hidrolizado fue elaborado a partir de residuos del pescado bonito (Sarda chiliensis chiliensis), empleando principalmente vísceras, cabezas, colas y espinas. El proceso consistió en una hidrólisis enzimática, mediante la incorporación de microorganismos eficientes obtenidos a través de la técnica de la trampa de arroz con melaza, y un período de fermentación controlada de 20 días.

El costo estimado del biofertilizante concentrado (solución madre) es de 3.50 soles por litro, según información proporcionada por los autores del estudio previo. Para la preparación de la dosis de cada tratamiento experimental en este trabajo, se utilizó la misma dilución recomendada: en proporción volumen a volumen (v/v) equivalente a 5 litros de solución madre por cada 200 litros de agua.

Diseño estadístico

Se empleó un diseño de bloques completamente aleatorizado (DBCA) con cuatro tratamientos basados en diferentes dosis de hidrolizado de residuos de pescado y tres bloques (parcelas), totalizando 12 unidades experimentales. Los tratamientos designados fueron los siguientes:

- T1: 200 L ha^-1 de hidrolizado de residuos de pescado

- T2: 400 L ha^-1 de hidrolizado de residuos de pescado

- T3: 600 L ha^-1 de hidrolizado de residuos de pescado

- T4: 800 L ha^-1 de hidrolizado de residuos de pescado

Para el análisis estadístico se utilizó el software RStudio versión 2024.04.2 (R Code Team, 2024) con el fin de verificar el cumplimiento de los supuestos del análisis paramétrico: normalidad de datos (prueba de Shapiro-Wilk), homogeneidad de varianzas (prueba de Levene) e independencia de los errores (prueba de Durbin-Watson). Una vez validados estos supuestos, se procedió a aplicar el análisis de varianza (ANOVA) con un nivel de significancia 5 % (α = 0.05), utilizando la prueba F. Para la comparación de medias entre tratamientos, se empleó el test de Tukey HSD como método de contraste múltiple. Asimismo, se realizó un análisis de regresión con el fin de evaluar la relación entre las dosis del biofertilizante y el rendimiento del cultivo, el cual fue evaluado mediante dos variables de respuesta: (i) el rendimiento unitario, definido como el peso fresco individual por planta (g), y (ii) el rendimiento total, calculado como el peso promedio de la planta por parcela y extrapolado a toneladas por hectárea (t ha^-1).

Experimentación

Se seleccionó la variedad Green Span de lechuga crespa por su alto rendimiento y adaptabilidad agroclimática, características desarrolladas y evaluadas previamente por el CEA III.

El establecimiento del cultivo se realizó mediante trasplante directo en campo de plántulas con 45 días de desarrollo en vivero, empleando un distanciamiento de 20 cm entre plantas, cada parcela experimental tuvo una dimensión de 1.5 m × 24 m haciendo un total de 36 m² de terreno por cada bloque.

La aplicación del hidrolizado de residuos de pescado se llevó a cabo de forma semanal durante un período de ocho semanas (dos meses), utilizando una mochila de aspersión manual de 20 litros, dirigida al suelo y la parte basal de la planta. El volumen aplicado por parcela se ajustó proporcionalmente a la dosis correspondiente a cada tratamiento. El sistema de riego fue por goteo, con una frecuencia interdiaria y una duración de 30 a 40 minutos por sesión.

El rendimiento se evaluó mediante tres cosechas sucesivas realizadas a partir de los 50 días después del trasplante, considerando que la fecha de establecimiento del cultivo fue el 17 de mayo de 2023. En cada unidad experimental se midió el peso fresco individual por planta (expresado en gramos) para determinar el rendimiento unitario. Paralelamente, el rendimiento total se calculó promediando los valores obtenidos por parcela y extrapolando estos datos a toneladas por hectárea (t ha^-1), mediante un ajuste proporcional.

Efecto del hidrolizado de residuos de pescado en el rendimiento unitario de la lechuga crespa

En la Tabla 1 se evidencia que los tratamientos evaluados tuvieron un efecto significativo (p < 0.05) sobre el rendimiento unitario (g) de la lechuga crespa. Asimismo, se evidencia una variabilidad significativa entre los bloques experimentales, lo que sugiere una influencia de las condiciones del suelo en cada parcela. Cabe destacar que el coeficiente de variabilidad (C.V.) obtenido fue del 12.77 %, lo que indica una dispersión relativamente baja de los datos respecto a la media, reflejando una adecuada precisión experimental y control de las fuentes de variabilidad.

Tabla 1 Análisis de varianza del rendimiento unitario (g) de la lechuga crespa. 

C.V.= 12.77 %

La Figura 1 muestra que el tratamiento T3 (600 L ha-1 de hidrolizado de pescado) alcanzó el mayor peso unitario en lechuga crespa, con un valor promedio de

300.26 g, diferenciándose significativamente del resto de tratamientos (p < 0.05). No obstante, es importante destacar que el tratamiento T4, que recibió la dosis más alta de hidrolizado (800 L ha-1), no generó un incremento adicional en el rendimiento, lo que sugiere una respuesta no lineal del cultivo ante el aumento de la dosis aplicada.

El desempeño favorable observado en el tratamiento T3 puede atribuirse a la composición nutricional del biofertilizante empleado, el cual no solo presenta concentraciones superiores de macronutrientes esenciales (N, P, K) en comparación con biofertilizantes convencionales, como el biol derivado de estiércol vacuno (^{Delgado et al., 2019}; ^{Bayona, 2022}; ^{Cando y Malca, 2016}; ^{Hilario y Reyes, 2024}), sino que además incorpora compuestos bioactivos clave. Entre estos destacan aminoácidos libres, péptidos de bajo peso molecular y fitohormonas (auxinas y citoquininas), cuyos efectos sinérgicos favorecen la absorción de nutrientes, activan enzimas metabólicas y optimizan la eficiencia fotosintética (^{Tayi et al., 2025}; ^{Maquén-Perleche et al., 2023}).

Sin embargo, la disminución del rendimiento unitario con la mayor dosis de biol (T4) podría atribuirse a una sobresaturación de nutrientes, que puede alterar el equilibrio iónico del suelo y generar efectos adversos como toxicidad nutricional, disminución del desarrollo radicular y mayor susceptibilidad al estrés abiótico. Este fenómeno, conocido como “consumo de lujo” (luxury consumption), ha sido descrito por ^{Nuzhyna et al. (2024}) como una condición en la que el exceso de nutrientes promueve un crecimiento vegetativo desbalanceado, en detrimento del desarrollo radicular y la capacidad de absorción de agua y nutrientes de la planta (^{Zhang et al., 2022}; ^{Penn et al., 2023}). Asimismo, un exceso de materia orgánica en el suelo puede modificar negativamente la microbiota rizosférica, favoreciendo la proliferación de microorganismos oportunistas o generando condiciones hipóxicas perjudiciales para el desarrollo radicular (^{Aldana y Maquén 2023}).

En cuanto a la variabilidad entre bloques, se encontró que los bloques I y II presentaron diferencias significativas (p < 0.05), mientras que el bloque III no mostró variación significativa. Esta heterogeneidad podría atribuirse a factores externos no considerados, como la distancia entre parcelas, variaciones microclimáticas o diferencias en la textura del suelo, tal como lo señala ^{Castañeda (2023}), quien identificó estos elementos como variables relevantes en estudios de campo. Estos resultados destacan la importancia de ajustar las estrategias de fertilización a las condiciones agroecológicas locales, lo cual implica considerar la variabilidad espacial dentro de un mismo terreno. Asimismo, se refuerza la necesidad de realizar investigaciones en condiciones reales de campo, donde múltiples factores interactúan de forma simultánea y afectan la respuesta del cultivo. A diferencia de los estudios desarrollados en condiciones controladas, como laboratorios o ensayos en macetas, los ensayos en campo abierto permiten obtener resultados más representativos y aplicables a la práctica agrícola, ya que reflejan con mayor fidelidad las dinámicas ambientales, biológicas y edáficas que enfrentan los productores en contextos reales.

Figura 01 Diagrama de caja y bigotes del rendimiento unitario (g) de lechuga crespa en función al tratamiento según dosis de hidrolisis de pescado (L ha-1) y bloque. Nota: Las letras minúsculas indican diferencias significativas entre los tratamientos (dosis) según la prueba de comparación de medias aplicada Tukey (p < 0.05). Tratamientos con letras distintas presentan diferencias estadísticas entre sí. 

Para evaluar la relación entre la dosis del hidrolizado de pescado y el rendimiento unitario, se aplicó un análisis de regresión con distintos modelos matemáticos (Figura 2). La regresión polinómica mostró el mejor ajuste (R² = 0.92), indicando que la variabilidad en el peso unitario de la lechuga es explicada en gran medida por la dosis aplicada.

Figura 2 Comparación de modelos de regresión para la relación entre dosis y rendimiento unitario. 

La validación del modelo incluyó pruebas de normalidad de residuos (W = 0.96, p = 0.72), homocedasticidad (BP = 5.15, p = 0.16) y ausencia de autocorrelación (DW = 0.86, p = 0.08). Los coeficientes de regresión fueron estadísticamente significativos (p < 0.05), respaldando la influencia de los factores considerados en la variable de respuesta. En consecuencia, se establece la siguiente función de respuesta (Ecuación 1):

A partir de la derivación de la ecuación de regresión y la resolución para el valor óptimo de X, se estimó que la dosis óptima de hidrolizado de residuos de pescado es de 670.74 L ha⁻¹, con la cual se alcanza el mayor peso unitario promedio en lechuga crespa, registrado en 306.61 g por planta (Figura 3). Este valor supera ampliamente los resultados reportados por ^{Hilario y Reyes (2024}), quienes obtuvieron un peso unitario de lechuga de 26.67 g al aplicar una concentración de 5 % de biol de pescado. Sin embargo, los presentes resultados son consistentes con lo reportado por ^{Chávez-Merino et al. (2024}), quienes alcanzaron un peso promedio de la lechuga de hasta 268.5 g utilizando una solución al 1 % de biol de residuos de pescado en condiciones de maceta, y con ^{Chirito (2024}), quien reportó un peso promedio de la lechuga de hasta 310.52 g aplicando 1 % de biol de residuos de pescado en una parcela de 6 m². En contraste, ^{Castañeda (2023}) obtuvo un rendimiento notablemente superior (618.92 g por unidad de lechuga) con una dosis de 4.5 L ha^-1 de biol de residuos de pescado aunque bajo condiciones experimentales distintas donde se consideraron distintos niveles de densidad de siembra y el uso de una variedad distinta de lechuga (Iceberg).

Figura 3 Modelo polinomial ajustado para la predicción del rendimiento unitario en función de la dosis. 

Si bien el hidrolizado de pescado mejoró significativamente el rendimiento del cultivo, su efecto siguió una relación polinómica en lugar de lineal. A medida que aumenta la dosis, se observa un incremento en el peso unitario de la lechuga crespa hasta alcanzar un punto óptimo, después del cual dosis superiores generan una respuesta decreciente. Esto puede explicarse por lo mencionado anteriormente: que la sobresaturación de nutrientes en el suelo se puede inducir desbalances en la absorción de elementos esenciales, competencia iónica, o incluso estrés osmótico en la rizosfera, afectando la eficiencia fisiológica de la planta. Este comportamiento es característico de fertilizantes y bioestimulantes aplicados en exceso, donde un punto de inflexión marca la transición entre el beneficio máximo y los efectos potencialmente negativos sobre el crecimiento, como se ha observado en cultivos de pimiento (^{Cobeña-Montes et al., 2022}), pepinos (^{Tambo et al., 2023}) y maíz (^{Ávila et al., 2021}).

Efecto del hidrolizado de residuos de pescado en el rendimiento total de la lechuga crespa

El análisis de varianza (ANOVA) presentado en la Tabla 2 indica que no se encontraron diferencias estadísticamente significativas ni entre tratamientos ni entre bloques para el rendimiento total de la lechuga crespa (p > 0.05). Sin embargo, el coeficiente de variación (C.V. = 17.37 %) refleja una variabilidad aceptable, lo que sugiere consistencia en los datos experimentales.

Tabla 2 Análisis de varianza del rendimiento total (t ha-1) de la lechuga crespa. 

C.V.= 17.37 %

Aunque las diferencias no fueron estadísticamente significativas, en la Figura 4 se observa que el tratamiento T2 (400 L ha⁻¹) presentó el mayor rendimiento total, con un promedio de 3.96 t ha^-1, seguido por T3 (600 L ha^-1) con 3.79 t ha^-1. Sin embargo, un aspecto relevante es la variabilidad de los datos dentro de cada tratamiento: el diagrama de caja y bigotes muestra que T2 tuvo una menor dispersión en comparación con T3, lo que sugiere una respuesta más estable del cultivo a la dosis.

Es importante aclarar que, si bien el tratamiento T3 mostró el mayor peso unitario promedio por planta, el rendimiento total por hectárea no depende únicamente del peso individual, sino también de la uniformidad de crecimiento de cada planta en cada parcela. En el caso del tratamiento T3, se puede mencionar que la mayor variabilidad en el peso de las plantas redujo el promedio general por área, lo que explicaría por qué el tratamiento T2 resultó en un mayor rendimiento total, pero sin diferenciarse significativamente de este. Esta situación es coherente a lo reportado por Jiménez- Tobón et al. (2023), quienes señalan que dosis elevadas de bioestimulantes pueden generar un crecimiento heterogéneo entre plantas, afectando negativamente el rendimiento global del cultivo.

Este comportamiento también puede estar influenciado por efectos de competencia intraespecífica, donde el mayor desarrollo vegetativo de algunas plantas pudo limitar el acceso a nutrientes para otras.

Además, factores como la capacidad de retención del suelo, disponibilidad efectiva de nutrientes y la densidad de siembra empleada (la cual fue constante en todos los tratamientos), pudieron haber condicionado la distribución homogénea de la biomasa de cada planta en las parcelas. Esta variabilidad también puede estar vinculada a los resultados obtenidos en el análisis de bloques, donde se observó un efecto significativo en el rendimiento unitario, lo que resalta la importancia de la estructura del terreno en la productividad del cultivo.

Figura 4 Diagrama de caja y bigotes del rendimiento total (t ha-1) de lechuga crespa en función al tratamiento según dosis de hidrolisis de pescado (L ha-1) y bloque. Nota: Las letras minúsculas indican diferencias significativas entre los tratamientos (dosis) según la prueba de comparación de medias aplicada Tukey (p < 0.05). Tratamientos con letras distintas presentan diferencias estadísticas entre sí. 

En cuanto a los bloques experimentales, se observó que los valores de rendimiento total oscilaron entre 3.38 y 3.51 t ha^-1, con diferencias mínimas entre parcelas. Esto sugiere que, a pesar de haberse registrado variabilidad en el rendimiento unitario por bloque, la producción total por área se mantuvo relativamente estable. En conjunto, estos resultados refuerzan la idea de que el hidrolizado de pescado puede mejorar el desarrollo individual de las plantas; sin embargo, su efecto sobre la producción total depende de factores agronómicos adicionales, como podría ser la estructura del cultivo en campo.

Cabe destacar que se llevó a cabo un análisis de regresión para evaluar la relación entre la variable dependiente y los factores estudiados. Entre los modelos evaluados, la regresión polinomial presentó el mayor coeficiente de determinación (R² = 0.56), lo que indicó una capacidad moderada para explicar la variabilidad en los datos. Al verificar los supuestos estadísticos del modelo, se encontró que los residuos seguían una distribución normal (W = 0.97, p = 0.88) y no se detectó heterocedasticidad significativa (BP = 5.71, p = 0.13), lo que indica que la varianza de los errores se mantiene relativamente constante. No obstante, se evidenció una correlación serial en los datos (DW = 3.21, p = 0.01), lo que sugiere que las observaciones no son completamente independientes. Esta autocorrelación puede atribuirse y afirmar que existen efectos espaciales dentro del ensayo, donde las condiciones ambientales y edáficas de una parcela pueden influir en el rendimiento de las parcelas adyacentes.

Análisis económico de la aplicación de hidrolizado de residuos de pescado

Desde una perspectiva económica, la aplicación de hidrolizado de residuos de pescado como bioestimulante se presenta como una opción rentable para los productores, especialmente cuando se comparan los costos con los de los fertilizantes sintéticos. En la Tabla 3 se presenta el cálculo del costo estimado del biofertilizante concentrado de hidrolizado de residuos de pescado (solución madre), multiplicado por su precio unitario de 3.50 soles por litro, y la cantidad requerida para preparar cada tratamiento.

Tabla 3 Costo estimado de la aplicación de hidrolizado de residuos de pescado por hectárea en función de las dosis aplicadas. 

Aunque el costo de los insumos aumenta con la dosis aplicada, los resultados de rendimiento muestran que el tratamiento T3 (600 L ha^-1) alcanzó el mayor rendimiento unitario, con 300.26 g por planta, lo que se traduce en una mayor acumulación de biomasa en comparación con los demás tratamientos. Sin embargo, el rendimiento total por hectárea no mostró una mejora proporcional, lo que sugiere que, desde un enfoque económico, el tratamiento T2 (400 L ha^-1), con un costo de 175 soles por hectárea, podría ofrecer una relación costo-beneficio más favorable al obtener un rendimiento total comparable al de T3, pero con un menor costo de insumo.

Este análisis destaca que, si bien el hidrolizado de residuos de pescado ofrece un beneficio en el rendimiento individual de las plantas, la decisión de la dosis óptima debe considerar tanto el costo de insumo como la producción total. El uso de este biofertilizante, en particular, también permite aprovechar los residuos orgánicos, reduciendo los costos en la adquisición de insumos sintéticos y favoreciendo un modelo de producción más sostenible y económico a largo plazo.