Introducción

^{Lobos et al. (2020}) mencionan que la producción de hortalizas en invernadero es un sistema de cultivo intensivo y tecnológico que puede garantizar la disponibilidad de productos frescos fuera de temporada durante todo el año, independientemente de las condiciones ambientales, aumentando al mismo tiempo la calidad del producto final. Sin embargo, este sistema de cultivo requiere altos insumos de energía y recursos naturales que deben estar alineados con el concepto de agricultura sostenible y el cambio climático actual, en adición a las crecientes demandas de los consumidores de productos de alta calidad y seguridad alimentaria (^{Andrade Banalcazar y Rodríguez Fernández 2020}, Petropoulus 2020). Por lo tanto, la horticultura moderna necesita reinventarse y explorar nuevos caminos que sostengan los recursos naturales, aumenten la productividad de los cultivos dentro de tierras agrícolas limitadas y, finalmente, mejoren la calidad del producto final, de acuerdo con las tendencias del mercado y las preferencias de los consumidores (Andrade Banalcazar y Rodríguez Fernández 2020, Petropoulus 2020).

La aplicación de bioestimulantes vegetales es un enfoque innovador y respetuoso con el medioambiente hacia la producción de cultivos sostenibles que enfrenta varias limitaciones, como la escasez de agua, el agotamiento de los recursos naturales, los factores de estrés ambiental y el cambio climático (^{Rouphael et al. 2018}, ^{Van Oosten et al. 2017}, ^{Craigie 2011}, ^{Tejada et al. 2011}). El uso de bioestimulantes está indicado en cultivos de alto valor agregado como cultivo de hortalizas y sistemas de cultivos intensificados debido al alto costo de la mayoría de los productos disponibles comercialmente (^{Szparaga et al. 2019}). La amplia gama de compuestos que pueden utilizarse como bioestimulantes dicta los diversos mecanismos implicados en los efectos observados, que en varios casos siguen siendo desconocidos (^{Ruzzi y Aroca 2015}). Hasta ahora los mecanismos propuestos incluyen los efectos estimulantes sobre la actividad de las enzimas implicadas en diversos procesos biosintéticos y de defensa (Gabriel et al. 2022), la actividad similar a la hormona de los componentes bioestimulantes y la mejora de la absorción de nutrientes de la planta (^{Ronga et al. 2019}). ^{Colla et al. (2015}) mencionan los efectos establecidos que pueden inducir tolerancia contra factores estresantes abióticos y promover el crecimiento vegetativo y rendimiento de cultivos hortícolas. Las microalgas son biostimulantes relativamente nuevos que contienen varios componentes bioactivos (polisacáridos y polifenoles) y similares a las fitohormonas que pueden aliviar los efectos negativos del estrés y promover la productividad de los cultivos (Ronga et al. 2019, ^{Colla y Rouphael 2020}, ^{Kulkarni et al. 2019}). Asimismo, se han reportado efectos de varios bioestimulantes en la absorción de nutrientes de las plantas, incluyendo sustancias húmicas, aminoácidos, extractos de algas y bacterias promotoras del crecimiento de las plantas y se han identificado numerosos mecanismos de selectividad de boestimulantes específicos para nutrientes específicos (^{Halpern et al. 2015}).

A pesar de la prolífica investigación científica reciente sobre bioestimulantes, se necesitan más estudios para revelar los mecanismos que activan, así como identificar los bioestimulantes más adecuados para cultivos y condiciones de crecimiento específicas, especialmente subóptimas, y además sugerir las dosis óptimas y la etapa de desarrollo adecuado de la planta para su aplicación (^{Petropoulos 2020}). Otro aspecto que debe abordarse es la viabilidad en la composición de los bioestimulates de origen natural, que debe estandarizarse para que estén disponibles comercialmente (Petropoulos 2020).

Por lo mencionado, la presente investigación tuvo como objetivo determinar el efecto de la aplicación de bioestimulantes naturales en la producción asociada de pepino y melón en invernadero en tres estadios de desarrollo de las plantas.

Materiales y métodos

Ubicación

La investigación fue desarrollada en un invernadero de la Asociación Agroartesanal Puerto La Boca, ubicado en el Recinto Puerto la Boca perteneciente a la parroquia Puerto Cayo del cantón Jipijapa, Ecuador, en latitud: 1°18'20''S y longitud: 80°45'42" O, a una altitud aproximada de 53 msnm. El clima posee una temperatura de 24,8ºC; la precipitación promedio anual es de 298 mm, concentrándose la mayor cantidad de lluvia en febrero, mientras que el mes más seco es agosto (^{Gabriel-Ortega et al. 2020}). La temperatura promedio en el invernadero fue de 12 a 15^ºC en la noche y 28^ºC en el día.

Tratamientos

En el experimento se evaluó cuatro bioestimulantes y un tratamiento testigo, para un total de 5 tratamientos:

Fossil 5,0 g L^-1.

Gran Sill 2,5 g L^-1.

L-Amino 2,0 mL L^-1

BioRemedy 2,0 g L^-1.

Testigo (aplicación de agua).

Los tratamientos fueron aplicados en tres estadios de desarrollo de la planta (crecimiento, floración y fructificación). Dichos tratamientos se aplicaron en dos cultivos distintos: pepino (Cucumis sativus L.), y melón (Cucumis melo L.).

Manejo del experimento

La preparación del suelo dentro del invernadero se realizó manualmente, inicialmente se realizó la remoción y el desterronado. Asimismo, se realizó el análisis de suelo y agua en la Estación Experimental del Litoral Sur del INIAP-Pichilingue, determinándose que el suelo es franco-arcilloso, con una conductividad eléctrica (C.E) de 3,17 mS cm^-1, materia orgánica (MO) de 0,60%, 2,66 meq 100 mL^-1 de K, 19,43 meq 100 mL^-1 de Ca, y 3,87 meq 100 mL^-1 de Mg. Esto sugirió que el suelo tenía bajo contenido de MO por los que se aplicó biocompost para proporcionar un suelo adecuado a las plantas al momento del trasplante. El biocompost fue aplicado a una dosis de 75 kg por hilera de 33 m. Luego se procedió a la medición del terreno con cinta métrica y estacas de madera, para la formación de las platabandas de 0,50 m de ancho.

Para la pre-germinación, se prepararon cámaras húmedas con papel toalla, donde fueron sembradas las semillas de pepino y melón. A los tres o cuatro días de emergencia fueron transplandas las plántulas a bandejas con sustrato preparado. Para el transplante se preparó sustrato con biocompost, hoja de guaba y suelo del lugar, en una proporción 2:1:1. Se adicionó 10 kg de humus de lombriz (compuestos húmicos) y 10 g de micorriza. Una vez preparado el sustrato se procedió a llenar los hoyos, humedecerlas y dejarlas listas para el trasplante. Una vez preparadas todas las bandejas se procedió a realizar el trasplante de las plántulas con la ayuda de una pinza quirúrgica; se aplicó el fungicida carboxin + captan (vitavax) a una dosis de 3,0 g L^-1, para prevenir enfermedades de mal de almácigo. El riego de las bandejas se realizó dos veces por día para mantener la humedad.

El trasplante definitivo se realizó en hileras, para lo que se hicieron hoyos con una profundidad de 0,15 m a una distancia de 0,30 m entre plantas dentro de la hilera y una distancia de 1,20 m entre hileras, después se procedió al trasplante de una planta por hoyo, para un total de 124 plantas por tratamiento y 41 plantas por hilera. En el transplante se aplicó 50 g de humus por planta para incentivar el desarrollo de raíces y tallos en un inicio para todos los tratamientos.

Durante el crecimiento a los 10 días después del transplante (ddt) se inició el control preventivo para los Oomycetes Pseudoperonospora cubensis para melón y pepino (^{Gabriel Ortega et al. 2022}). Se inició con aplicaciones alternadas de fungicidas sistémicos (metalaxil y mancozeb 2,5 g L^-1), y fungicidas de contacto (clorotalonil 2,5 mL L^-1). El fungicida sistémico no se aplicó en más de tres ocasiones, para evitar la aparición de nuevos biotipos resistentes del Oomycete (Gabriel Ortega et al. 2022).

Para el control de insectos-plaga se realizó una aplicación alternada con un insecticida sistémico Thiamethoxan+lamda cihalotrina (0,25 mL L^-1) y uno de contacto (imidacloprid 0,60 g L^-1) y/o Neen (orgánico) 4 mL L^-1 (aplicación alternada) en vez del insecticida de contacto (^{Gabriel Ortega et al. 2022}). Este proceso alternado fue realizado durante seis semanas. La estrategia fue eficiente para combatir insectos-plaga como la negrita (Prodiplosis longifilia), la mosca minadora (Liriomyza spp.), el pulgón (Myzus persicae), la polilla (Diaphania spp.), los trips (Frankliniella sp.) y la mosca blanca (Bemisia sp.).

Se hizo una fertilización al suelo con NPK a los 30 ddt, debido a que estos elementos no eran lo suficientemente disponibles en el suelo por el análisis realizado. Se uso Yaramira (2,0 g planta^-1), solufol (100 g 20 L^-1) y un fertilizante foliar (Chefare 25 mL 20 L^-1).

Se realizaron podas de formación a un tallo principal para ambos cultivos, las hojas viejas y los brotes se eliminaron para evitar la formación de otras ramas secundarias. El tutoraje se realizó después de la poda, y luego se aplicó un fungicida de contacto (Mancozeb 0,47 g L^-1) para evitar enfermedades en las heridas causadas por la poda. El riego de las plantas se aplicó por goteo, dos veces por día, durante 15 a 20 min en cada riego. La cosecha se realizó a partir de los 120 días después del transplante (ddt) en el melón, y a los 40 a 55 ddt en el pepino.

Diseño experimental

El experimento fue implementado en un diseño experimental desbalanceado completamente aleatorio (DCA) con 10 tratamientos (^{Gabriel Ortega et al. 2021}).

Las variables de respuesta evaluadas fueron: altura de planta (cm), diámetro de tallo (mm), volumen del fruto (cm³), peso del fruto (kg) y número de frutos por planta. La altura de planta se midió con una cinta métrica desde el cuello de la planta al nivel del suelo hasta el ápice del tallo principal, el diámetro de tallo se midió con un escalímetro digital y el peso se fue evaluado con una balanza digital.

Análisis estadístico

Sobre la base en el modelo definido se realizaron análisis de varianza para probar hipótesis acerca de los efectos fijos, así como comparaciones de medias de los tratamientos mediante la prueba de Tukey p<0,05 de probabilidad. El análisis de varianza también sirvió para estimar los componentes de varianza para los efectos aleatorios. Los análisis indicados se realizaron mediante el Proc GLM del SAS software (Statistical Analysis Systems version 9.4, Cary, NC 27513).

Análisis de normalidad

El análisis de normalidad para las variables mediante la prueba de Kolmogorov-Smirnov al p<0,05 de probabilidad no fue significativa, lo que se sugirió que las variables tuvieron distribución normal. Asimismo, se determinó a través de la prueba de Chi Cuadrada al p<0,05 de probabilidad que no hubo diferencias significativas entre las varianzas, denotado que hubo homogeneidad de varianzas. La excepción fue el volumen de fruto, que no mostró normalidad y se transformó a raíz cuadrada ((x+0,5), para el análisis de varianza y la comparación de medias.

Resultados

Cultivo de pepino (Cucumis sativus L.)

En pepino se presentaron diferencias altamente significativas (p<0,01) entre tratamientos (bioestimulantes: L-Amino, Fossil, Testigo, Grand Sill y Bioremedy), determinándose que tuvieron efectos sobre el Dtallo, Vfruto y Nfrutos (Tabla 1). Los coeficientes de variación (CV), estuvieron entre 15 a 30%, rango permitido para este tipo de investigaciones.

El análisis de medias de los tratamientos (bioestimulantes: L-amino, Fosil, Grand Sill y Bioremedy) mediante la prueba múltiple de Tukey, mostró diferencias significativas al p<0,05 de probabilidad (Tabla 2), para DTallo y Vfruto, determinándose que Bioremedy tuvo mejor respuesta respecto del testigo y los demás bioestimulantes para las variables analizadas. Las otras variables como Aplanta, Pfruto y Nfrutos no mostraron diferencias significativas.

El análisis de varianza (ANDEVA) para melón mostró diferencias altamente significativas al p<0,01 de probabilidad para los tratamientos (bioestimulantes: L-amino, Fosill, Testigo, Grand Sill y Bioremedy), determinándose que tuvieron efectos sobre el Dtallo, Vfruto y Pfruto (Tabla 3). Los coeficientes de variación (CV), estuvieron entre 16 a 32%.

El análisis de medias de los tratamientos (bioestimulantes: L-amino, Fosill, Testigo, Grand Sill y Bioremedy) mediante la prueba múltiple de Tukey, mostró diferencias significativas al p<0,05 de probabilidad (Tabla 4), para Aplanta y DTallo el mejor tratamiento fue el L-amino respecto del Bioremedy. Para volumen de fruto el mejor tratamiento fue Bioremedy respeto del testigo. Respecto del Pfruto, no se observaron diferencias significativas.

Discusión

^{Futureco bioscience (2024}), menciona que los bioestimulantes son materiales que contienen sustancia(s) y/o microorganismos cuya función, cuando se aplica a las plantas o a la rizosfera, es estimular los procesos naturales para beneficiar la absorción de nutrientes y la eficiencia de los mismos, la tolerancia al estrés abiótico, y/o la calidad de los cultivos, independientemente de su contenido en nutrientes.

Dentro de los tipos de bioestimulantes, existen de base ácida, extractos de algas y plantas, bioestimulantes microbianos y compuestos inorgánicos (^{Rodríguez Millán et al. 2013}). En cada caso, estas sustancias presentan sus propios beneficios en cuanto a la mejora de la fertilidad, la potenciación del vigor, ventajas en la salud de la planta y aumento en la calidad de los cultivos agrícolas. En todos los casos, el momento y la dosis de aplicación del bioestimulante son fundamentales y deben ajustarse a cada cultivo y región.

Por su parte, ^{Ribaut y Poland (2000}), mencionan que la aplicación de los bioestimulantes, permite que las plantas desarrollen frente a los organismos patógenos, mecanismos de defensas muy complejos y variados. Estos mecanismos pueden ser constitutivos o inducibles. Los mecanismos inducibles se pueden activar sistémicamente en células y tejidos alejados, adquiriendo la planta una inmunidad fisiológica. En este sentido, el resultado es la inducción de Resistencia Sistémica y con ello, de un conjunto de proteínas y compuestos de defensa que incluyen enzimas involucradas en la vía de síntesis de los fenilpropanoides (Fenilalanina amonio liasa (PAL); Chalcona sintasa (CHS), Peroxidasas (PO), entre otras), glicoproteínas ricas en hidroxiprolina (HyP), relacionadas con el reforzamiento de la pared celular, y Glucanasas y Quitinasas que hidrolizan las paredes celulares de los hongos.

Sin embargo, se requieren de más estudios para comprender mejor el uso de los bioestimulantes, varios autores reportaron algunas desventajas que se deben considerar al momento de aplicar estos bioestimulantes (^{Starobinsky et al. 2021}), algunos de los cuales es que son costosos, el mal uso de los bioestimulantes, traducido en excesos de dosificación, puede causar efectos negativos en los cultivos (Starobinsky et al. 2021).

En el presente trabajo de investigación, no se determinaron efectos negativos y fue notorio que los bioestimulantes incentivaron a una mayor altura de planta, diámetro de tallo, volumen de fruto en el cultivo de pepino. Por otro lado el volumen de fruto y peso de fruto en el cultivo de melón presentaron diferencias asociadas a los bioestimulantes. Al respecto ^{Romero (2011}), menciona que en un experimento con el melón Edisto 47 con sistemas de poda y la aplicación foliar de bioestimulantes, demostró diferencias estadísticas para la producción de frutos por hectárea. Asimismo, el autor indica que la implementación de aspersión de bioestimulantes Vitazyme (1,0 L ha^-1) y Enerplant (20 g ha^-1) en cuatro fases del desarrollo (3, 5, 7 y 9 semanas), permitió obtener una rentabilidad que supera al testigo absoluto (sin aplicación). Los resultados reportados en la presente investigación concuerdan con los reportados por ^{Gabriel Ortega (2021}) y ^{Gabriel-Ortega et al. (2022}), en pepino.

Se determinó que el Fossil mostró mejor efecto para la altura de planta para pepino y melón, mientras que el BioRemedy resultó ser mejor para el diámetro de tallo, volumen de fruto, peso de fruto y número de frutos. En referencia a lo mencionado, ^{Gabriel-Ortega et al. (2022}) al evaluar estos bioestimulantes encontraron diferencias significativas para altura de planta con el BioRemedy, Fossil, L-amino y el testigo respecto a Grand sill, sin diferencias significativas entre las demás variables.

En este estudio se observó mejores resultados para el Fossil versus el Grand sill y el BioRemedy, contrariamente a lo observado por ^{Gabriel-Ortega et al. (2022}) en tomate. Asimismo, se determinó que para el peso de fruto los bioestimulantes L-amino y el BioRemedy fueron mejores que Fossil. En cambio, Gabriel-Ortega et al. (2022) observaron un mejor efecto del BioRemedy en comparación al testigo y los demás tratamientos. Estos resultados, concuerdan lo que se encontró en este experimento donde se determinó que el bioestimulante BioRemedy fue el mejor respecto del L-amino.

Se debe mencionar que, el BioRemedy es un producto orgánico compuesto de ácidos húmicos, matadextrina, sacarosa, extracto de algas y aminoácidos totales, que incentiva el desarrollo de rizobacterias que promueven el crecimiento de la planta, bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre, bacterias promotoras de enzimas extracelulares, hongos que promueven la descomposición, transformación y ciclo de los nutrientes del suelo (^{White et al. 2016}). En cambio, el Grand sill es un biocatalizador que estimula la función de respiración, endurece el tallo, hojas y raíces que las hace resistentes (^{White et al. 2016}). El L-amino es un complejo de aminoácidos que se utiliza como bioestimulador foliar y puede incrementar la resistencia de la planta a condiciones adversas. Finalmente el Grand sill contiene silicio, potasio y ácido monosilícico y actúa como potenciador agrícola, el cual aumenta la conductividad eléctrica, incrementa la capacidad de intercambio catiónico e incorpora minerales insolubles, estimulando la actividad microbiana en el suelo, mejora la estructura de los suelos y por ende el manejo del agua, como consecuencia las plantas tendrán accesos a más nutrientes, resistirán mejor el estrés e incrementará notablemente la producción (White et al. 2016).

Respecto al peso de fruto no hubo diferencias significativas para ninguno de los tratamientos. Sin embargo, se observó una tendencia de mejor rendimiento para los tratamientos realizados con BioRemedy y L-Amino respecto del testigo.

Conclusiones

El Bioremedy mostró mejor respuesta para el diámetro de tallo y el volumen de fruto para el cultivo de pepino, respecto del testigo y los demás tratamientos. Para peso de fruto y número de frutos no hubo diferencias notorias.

El L-amino tuvo mejor respuesta para diámetro de tallo y diámetro de tallo en melón, respecto del testigo y los demás bioestimulantes. Respecto al volumen de fruto en el cultivo de melón hubo mejor respuesta con Bioremedy. No hubo diferencias significativas de respuesta en el peso de fruto.