DEL FRUTO DE CHILE JALAPEÑO
Impact of Irrigation Water Salinity on the Fruit Quality of Jalapeño Pepper
José Luis González Barrios
1*, Uriel Calderón Villegas
2, Magdalena Villa Castorena
1,
Marco Antonio Inzunza Ibarra
1, Ernesto Alonso Catalán Valencia
11 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias. Centro Nacional de
Investi-gación Disciplinaria en Relación Agua-Suelo-Planta-Atmósfera (INIFAP CENID-RASPA) Gómez Palacio, Durango, México. Km 6.5 margen derecha canal Sacramento C.P. 35140 Gómez Palacio Durango.
e-mail: gonzalez.barrios@inifap.gob.mx,
2 Tesista INIFAP CENID-RASPA – Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Juárez del Estado de
Durango (FCB-UJED).
RESUMEN
La salinidad del agua es uno de los principales problemas que plantea el riego agrícola en regiones áridas ya que uno de sus impactos más importantes es la reducción de productividad y calidad en numerosos cultivos sensibles. No obstante, hoy día es necesario producir de manera sostenible con ese tipo de re-cursos hídricos. El objetivo de este trabajo fue valorar el impacto de la salinidad del agua de riego en la calidad del fruto de chile jalapeño bajo condiciones de semi-hidroponia en invernadero. Se evaluaron seis tratamientos con diferentes aguas de riego; mezclas de agua subterránea salina (ASS) y agua dulce del rio Nazas (ARN) y se prepararon con ellas soluciones nutritivas de diferente conductividad eléctrica: 5020 µS cm-1 (tratamiento T1:
100% ASS), 4290 µS cm-1 (tratamiento T2: 75% ASS y 25%
ARN), 3560 µS cm-1 (tratamiento T3: 50% ASS y 50% ARN),
2792 µS cm-1 (tratamiento T4: 25% ASS y 75% ARN), 2017 µS
cm-1 (tratamiento T5: 100% ARN) y 1906 µS cm-1 (testigo T6:
100% agua destilada). El cultivo se llevo a cabo en 144 mace-tas de plástico negro de 20 litros de capacidad llenas con sus-trato de perlita mineral inerte de uso hortícola. Los resultados muestran una pérdida de peso fresco, largo y ancho del fruto de hasta 30%, 20% y 10% respectivamente en los tratamientos que utilizaron las combinaciones de aguas más salinas (T2, T1, T3). La mejor calidad de los frutos se observó en el tratamiento T5 superando hasta un 13.2 % al tratamiento testigo (T6). Este trabajo confirma la posibilidad de producir chile jalapeño con aguas salinas en sistemas semi-hidropónicos de invernadero y alienta el uso experimental de estas aguas para proponer meto-dologías y tecnologías de producción más sostenibles y adap-tadas a la calidad de los recursos hídricos disponibles.
Palabras clave: uso eficiente del agua, calidad del agua.
SUMMARY
Water salinity is one of the main problems of agricultural irri-gation in arid regions; one of its effects is the reduction of produc-tivity and quality in many sensitive crops. However, nowadays it is necessary to sustainably produce with these water resources. The aim of this study was to assess the impact of irrigation water salinity on the fruit quality of jalapeño pepper under semi-hydro-ponic conditions in greenhouse. Six treatments with different irrigation water (mixtures of saline groundwater, ASS, and fres-hwater river Nazas, RNA) were evaluated, and prepared with them nutrient solutions of different electrical conductivity: 5020 µS cm-1 (treatment T1: 100% ASS), 4290 µS cm-1 (treatment T2: 75% ASS and 25% RNA), 3560 µS cm-1 (treatment T3: 50% ASS and 50% RNA), 2792 µS cm-1 (T4: 25% ASS and 75% RNA), 2017 µS cm-1 (treatment T5: 100% RNA) and 1906 µS cm-1 (control T6: 100% distilled water). The crop was performed in 144 black plastic pots filled with 20 liters of inert substrate mineral perlite for horticultural use. The results show a loss of fresh weight, fruit length and width of up to 30%, 20% and 10% respectively in the treatments that used combinations of more saline waters (T2, T1, T3). The best fruit quality was observed in the treatment T5 beating up 13.2% to the control treatment (T6). This study confirms the possibility of producing jalapeño pepper with saline water in semi-hydroponic greenhouse systems and encourages the experimental use of these waters to propose more sustainable production methodologies and technologies adapted to the available resources.
Keywords: water efficiency, water quality.
INTRODUCCIÓN
donde abundan aguas subterráneas ricas en sales (González et al., 2012; González et al., 2013). Uno de los principales efec-tos de esta salinidad es la reducción de la productividad agrí-cola de numerosos cultivos sensibles y el deterioro progresivo de la calidad del suelo por efecto de la salinización secundaria (FAO, 1987; Davies, 1996; González, 1992). Hoy día sin em-bargo, es necesario producir alimentos con esas y otras aguas consideradas como marginales por su aparente mala calidad, para poder asegurar una producción agrícola suficiente y que no afecte, o que afecte lo menos posible a largo plazo, los re-cursos naturales utilizados sean estos: biológicos, edáficos o hídricos (Hino, 1994; Suarez, 2013).
Ante la escasa oferta de tecnologías y de sistemas produc-tivos adaptados a estas limitantes, se hace necesario proponer metodologías que permitan evaluar y cuantificar los impactos que puede tener el uso de aguas salinas o marginales en estos ambientes y valorar su pertinencia técnica, así como su viabili-dad agrícola, ambiental y económica.
El objetivo de esta investigación fue cuantificar el impacto de la salinidad del agua de riego en la calidad del fruto del chile jalapeño bajo condiciones experimentales de invernadero, para contribuir a la identificación de una metodología para la eva-luación diagnóstico y mejoramiento de la calidad hidrogeoquí-mica del agua de riego en los sistemas de riego de precisión y fertirrigación”. Este trabajo de investigación forma parte de un proyecto titulado “Uso eficiente del agua y mitigación del estrés hídrico” llevado a cabo por el Instituto Nacional de Investigacio-nes Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) con número de registro 1024718654.
MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación se realizó durante catorce meses, de febre-ro-2013 a marzo-2014, en el invernadero de clima controlado
del INFAP CENID-RASPA; con un cultivo de chile jalapeño Aut-lan que se sembró el 11 de febrero de 2013 en charolas de 200 cavidades llenas con una mezcla de turba, perlita y vermiculita en porcentajes de 70, 15 y 15 respectivamente. Las plantas se regaron con agua de baja salinidad (conductividad eléctrica inferior a 400 µS cm-1) desde la siembra hasta antes de la etapa
de floración. El trasplante se hizo a los 60 días después de la siembra en macetas plásticas negras de 20 litros con un sustra-to de perlita mineral inerte de uso hortícola. Desde la floración y hasta el final del cultivo la plantas se regaron con cinco tipos de agua de riego de diferente conductividad eléctrica (Cuadro 1), se agregó un testigo con agua destilada para tener un total de seis tratamientos. La nutrición del cultivo se llevó a cabo con una solución nutrimental equilibrada de 16.2 meq L-1 de
acuer-do a la fórmula de Steiner (1961). Se emplearon fertilizantes ultrasolubles para preparar la solución nutrimental que tomo en cuenta también el aporte de nutrientes de cada tipo de agua de riego. Como resultado de esta adición de fertilizantes se incre-mentó la conductividad eléctrica en un rango de 1906 a 5020 µS/cm (Cuadro 1). El pH de la solución nutritiva se mantuvo controlado entre 6 y 6.5 con la ayuda de ácido fosfórico. Las plantas de chile se nutrieron con estas soluciones desde la eta-pa de floración hasta el final del cultivo.
La experimentación tuvo un diseño en bloques al azar “la-tinizados” con cuatro repeticiones. El tamaño de la unidad ex-perimental fue de seis macetas; para un total de 24 macetas por tratamiento y 144 macetas para todo el experimento. Las repeticiones fueron dispuestas de tal forma que bloquearan las pequeñas diferencias de temperatura o luminosidad que pudie-ran existir en el área experimental de aproximadamente 40 m2
dentro del invernadero. Las bases de datos se construyeron en Excel y el tratamiento estadístico (análisis de varianza, pruebas de múltiples rangos y diferencia mínima significativa de Fisher) se realizó con el programa STATGRAPHICS.
Cuadro 1. Conductividad eléctrica (CE) inicial de las aguas de riego de origen o mezclas y de la solución nutritiva final al agregar los fertilizantes.
La calidad del fruto del cultivo de chile jalapeño Autlan fue valorada en 27 cosechas realizadas entre el 20 de junio de 2013 y el 5 de febrero de 2014. Para ello se definieron tres paráme-tros de calidad: peso fresco, largo y ancho del fruto. Esos tres parámetros fueron medidos respectivamente en gramos con una balanza eléctrica, y en centímetros con un vernier digital.
El análisis de varianza se realizo con un nivel de significancia de 0.05. La hipótesis nula (H0) en el experimento fue planteada de la manera siguiente y para cada uno de los parámetros de calidad del fruto valorados: H0 = No existe diferencia estadística significativa entre los 6 tratamientos de agua utilizados respecto al peso fresco, largo y ancho del fruto. Mientras que la hipótesis alternativa (H1) fue formulada de la siguiente manera: H1 = Exis-te diferencia estadística significativa en al menos uno de los 6 tratamientos de agua utilizados respecto al peso fresco, largo y ancho del fruto. Así definidos los materiales y métodos e hipó-tesis del trabajo de investigación, a continuación se presentan y discuten los resultados experimentales obtenidos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La Figura 1 muestra los resultados del primer parámetro de calidad de fruto analizado (peso fresco en gramos) en cada tra-tamiento. El análisis de varianza permite demostrar que existe diferencia estadística significativa en al menos uno de los trata-mientos probados (valor de F = 98.35; Grados de Libertad = 5, 5389; valor de P < 0.0001). En efecto, se observó que los frutos más pesados se obtuvieron en los tratamientos que utilizaron aguas menos salinas (T6, T5, T4) mientras que los frutos me-nos pesados se observaron en los tratamientos que utilizaron
las aguas más salinas (T1, T2, T3). Las pruebas de múltiples rangos con el método de diferencia mínima significativa de Fis-her ayudan a identificar cinco grupos de tratamientos homogé-neos entre sí: el primer grupo está formado por el tratamiento T5; el segundo grupo por el tratamiento T6; el tercer grupo por el tratamiento T4, el cuarto grupo por los tratamientos T3 y T1; el quinto y último grupo por el tratamientoT2. El tratamiento que obtuvo los frutos frescos más pesados fue el T5 (con un va-lor de media de 12.8798 gramos) seguido por el tratamiento T6 (media = 11.3782 g) luego por el tratamiento T4 (media = 10.807 g); después los tratamientos T1 y T3 iguales entre sí (medias = 9.67627 y 9.22265 g respectivamente) y por último el tratamiento T2 (media = 7.94514 g). Es importante hacer notar que la graduación de mayor a menor peso fresco en los trata-mientos no sigue estrictamente un orden numérico en la con-ductividad eléctrica de las soluciones nutritivas finales (Cuadro 1); en efecto, el tratamiento T1 con una solución nutritiva más salina que la del tratamiento T2 obtuvo en promedio un peso ligeramente mayor en los frutos frescos (Figura 1). A su vez, los tratamientos T1 y T3 que utilizaron soluciones nutritivas con conductividades eléctricas diferentes, obtuvieron muy similares promedios de peso en el peso fresco. A pesar de estos detalles la tendencia general es que a menor salinidad del agua de riego y de la solución nutritiva empleada en el tratamiento se obtiene un mayor peso promedio en el fruto fresco. Sin embargo es ne-cesario subrayar que la mejor calidad del fruto en lo que se re-fiere al parámetro de peso fresco se observó en el tratamiento T5 que es en promedio 13.2% más pesado que el tratamiento testigo (T6); y que el peor tratamiento fue el T2 con una dismi-nución de hasta 30% respecto al testigo.
La Figura 2 expone los resultados del segundo parámetro de calidad analizado (largo del fruto en centímetros) en cada tratamiento. El análisis de varianza y las pruebas de múltiples rangos demuestran que en este parámetro existe diferencia es-tadística significativa en todos los tratamientos (F = 92.46; G.L.= 5 y 5389 y P < 0.0001). Los frutos más largos se obtuvieron en los tratamientos que utilizaron aguas menos salinas. El méto-do de diferencia mínima significativa de Fisher permite afirmar que cada tratamiento es diferente. El tratamiento que obtuvo los frutos más largos fue el T5 (media = 5.05328 cm), seguido por el tratamiento testigo T6 (media = 4.82083 cm), luego el
tratamiento T4 (media = 4.61673 cm); después el tratamien-to T1 (media = 4.45715 cm), luego el tratamientratamien-to T3 (media = 4.17308 cm) y por ultimo el tratamiento T2 (con una media de 3.89747 cm), ver Figura 2. Al igual que el primer parámetro de calidad, el mejor tratamiento respecto al largo de fruto lo obtuvo el T5 que fue en promedio casi 5% más largo que el testigo. Por el contrario el peor tratamiento fue el T2 con una disminución del orden del 20% respecto al testigo. Los tratamientos T4, T3 y T1 muestran disminuciones menos importante respecto al testi-go, que van del 4% al 13.4 %.
Figura 2. Largo promedio del fruto en cm y error estándar obtenido en cada tratamiento. La Figura 3 presenta los resultados del tercer parámetro de
calidad analizado (ancho del fruto en centímetros) en cada tra-tamiento. A pesar de las pequeñas diferencias numéricas, el análisis de varianza y la gran cantidad de observaciones reali-zadas (casi 5400 mediciones) permiten demostrar que en este parámetro también existe diferencia estadística significativa en-tre varios tratamientos (F = 43.78; G.L. = 5 y 5389; P < 0.0001). Los frutos más anchos se observaron en los tratamientos que utilizaron aguas menos salinas, mientras que los frutos menos anchos se observaron en los tratamientos que utilizaron aguas más salinas. Las pruebas de múltiples rangos con el método de diferencia mínima significativa de Fisher deja reconocer cuatro grupos homogéneos entre sí: el primer grupo está formado por el tratamiento T5; el segundo grupo por los tratamientos T6 y
T4; el tercer grupo por los tratamientos T3 y T1; finalmente el cuarto grupo formado por el tratamientoT2. El tratamiento que obtuvo los frutos más anchos fue el T5 (media = 2.1382 cm) se-guido por los tratamientos T6 y T4 iguales entre sí (con medias respectivas de 2.07196 cm y 2.06148 cm) luego los tratamien-tos T1 y T3 iguales entre sí (medias de 2.00446 cm y 1.97272 cm respectivamente) y por último el tratamiento T2 (con una media de 1.86958 cm), ver Figura 3. Al igual que el primer y el segundo parámetro de calidad, el mejor tratamiento respecto al ancho de fruto lo obtuvo el tratamiento T5 que fue en pro-medio 3.2% más ancho que el testigo. Por el contrario el peor tratamiento fue el T2 con una disminución del orden del 10% respecto al testigo. Los otros tratamientos (T4, T3 y T1) tuvieron disminuciones en el ancho promedio que van del 0.5% al 4.8 %.
Figura 3. Ancho promedio del fruto en cm y error estándar obtenido en cada tratamiento. Estos resultados de calidad del fruto obtenidos en el chile
jalapeño Autlan dan una perspectiva más amplia y completa de los resultados de productividad reportados por González et al (2014) para el mismo cultivo; donde el tratamiento testigo (T6 con agua destilada) fue superior a todos los tratamientos tanto en rendimiento bruto como en rendimiento ponderado. Aquí el tratamiento T5, que utiliza agua del río Nazas, es el que pro-duce la mejor calidad en los frutos al ser en promedio 13.2% más pesados, 4.8 % más largos y 3.2% más anchos que los frutos del tratamiento testigo. Por el contrario, los tratamientos que utilizaron las aguas mas salinas (T2, T3, T1) muestran una disminución en los valores de los parámetros de calidad del fru-to respecfru-to al tratamienfru-to testigo y esa disminución llega a ser de hasta un 30% menor en el peso fresco; de hasta un 20% menos en el largo y de hasta un 10% menos en el ancho del fruto como es el caso del tratamiento T2 que observó la menor calidad del fruto.
Estas diferencias ponen en evidencia la naturaleza de las aguas de riego utilizadas y los efectos de sus combinaciones. Una mención particular debe hacerse para las aguas del río Nazas utilizadas al 100% en el tratamiento T5 que provocan los mejores efectos en los parámetros de calidad del fruto de chile jalapeño al superar sustancialmente al tratamiento testigo.
Para el caso de las aguas subterráneas salinas empleadas de manera pura o combinada se puede argumentar que a pe-sar de la disminución provocada en los parámetros de calidad del fruto, se pudo obtener con ellas una producción agrícola sostenida a lo largo de 14 meses que duró el trabajo experi-mental lo cual es un resultado prometedor para el chile jala-peño catalogado como un cultivo moderadamente sensible a
perlita mineral empleado el sistema semi-hidropónico utiliza-do puutiliza-do mantener vivas a las plantas sin denotar problemas importantes de estrés salino por presión osmótica elevada o acumulación excesiva de sales como se esperaría ocurrieran en un sustrato de suelo. Estos resultados permiten presentar al sistema utilizado como un método adecuado para valorar el efecto directo del agua de riego sobre el cultivo.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos permiten concluir que el impacto de la salinidad del agua de riego se refleja en una mejor calidad de los frutos del chile jalapeño en los tratamientos que utilizaron aguas poco salinas (T5, T6, T4); y por el contrario, una pérdida de peso fresco, largo y ancho del fruto de hasta 30, 20 y 10 % respectivamente en los tratamientos que utilizaron las aguas mas salinas (T2, T1, T3).
La mejor calidad de los frutos se observó en el tratamiento T5 que utiliza 100% agua del río Nazas superando en hasta un 13.2 % al tratamiento testigo (T6) que utiliza agua destilada. Este trabajo confirma la posibilidad de producir chile jalapeño con aguas salinas en sistemas semi-hidropónicos de inverna-dero con perlita mineral como sustrato inerte y alienta el uso experimental de estas aguas para proponer tecnologías de producción más sostenibles y mejor adaptadas a la calidad de los recursos hídricos disponibles en regiones áridas como la Comarca Lagunera.
AGRADECIMIENTOS
Los autores desean agradecer al INIFAP, al CENID-RASPA y al Programa Nacional de Irrigación por el financiamiento,
apo-bién a los estudiantes de la UJED-FCB, la UPGP y la UAAAN que participaron mediante prácticas y estancias profesionales.
LITERATURA CITADA
Davies, F.S., 1996. Fertigation of Citrus. Memorias del Simpo-sio Internacional de Fertirrigación INIFAP-Produce-PIEAES. México 70-75pp.
FAO. 1987. La calidad del agua en la agricultura. Estudio FAO Riego y drenaje No. 29. Organización de las Naciones Uni-das para la Agricultura y la Alimentación. Roma, Italia 173p. González, B. J.L. 1992. Eaux d’irrigation et salinité des sols en
zone aride mexicaine; exemple dans la Comarca lagunera. Thèse Doctorat Université de Montpellier, France 316p. González, B. J.L., E. Catalán Valencia, M. Villa Castorena, M.
Inzunza Ibarra y A. Román López. 2012. Calidad del agua subterránea para riego en la Comarca Lagunera; Diagnos-tico con ecuaciones de contenido mineral. In: Castellanos Pérez et al. (Editores): Memorias de la XXIV Semana Inter-nacional de Agronomía. UJED FAZ, Gómez Palacio, Duran-go pp. 1128-1134.
González, B. J.L., M. Villa Castorena, E. Catalán Valencia, G. González Cervantes, M. A. Inzunza Ibarra. 2013. Geografía de la calidad del agua subterránea para riego en la Comarca lagunera: conductividad eléctrica. Agrofaz Vol. 13 No.2, 119-124. (ISSN: 1665-8892).
González, B.J.L., U. Calderón Villegas, M. Villa Castorena, H. Macías Rodríguez, E. Catalán Valencia y A. Román López. 2014. Efecto de la conductividad eléctrica del agua de riego en la productividad del chile jalapeño Autlan, bajo condicio-nes semi-hidroponicas de invernadero. In: Vazquez Navarro et al. (Editores): Memorias de la 26 Semana Internacional de Agronomía. UJED FAZ, Gómez Palacio, Durango pp. 158-163.
Hino, M. 1994. Water quality and its control. A. A. Balkerna Pub-lishers Rotterdam/Brookfield VT, USA 262p.
Suarez D.L. 2013. Use of Marginal-Quality Waters for Sustain-able Crop Production. In: S.A. Shahid et al. (eds.) Develop-ments in Soil Salinity Assessment and Reclamation: Innova-tive Thinking and Use of Marginal soil and water Resources in Irrigated Agriculture, DOI 10.1007/978-94-007-5684-7_25. Springer Science-Business Media Dordech.
Steiner, A.A. 1961. An universal method for preparing nutrient solutions of a certain desired composition. Plant and Soil 15(2): 134-154.
