Uso de silicio y ácido
salicílico en la tolerancia al estrés por déficit hídrico en plantas de fré=
jol
Silicon and sa= licylic acid application to enhance drought stress tolerance in common bean plants<= o:p>
|
1 |
Manuel Adrián Macao Pillco |
|
|
|
|
|
Universidad Técnica de Machala (UTMACH=
),
Machala, Ecuador. Maestría en Agronomía, mención
Producción Vegetal |
|||
|
2 |
Luis Felipe Lata
Tenesaca |
|
|
|
|
|
Universidad
Técnica de Machala (UTMACH), Machala, Ecuador. llata1@utmachala.edu.ec |
|
|
Artículo de Investigación Científica y Tecnológi=
ca Enviado: Revisado: Aceptado: Publicado: DOI: |
|||
|
|
|
|||
|
Cítese: |
|
|
|
|
|
Pa=
labras
claves: Déficit hídrico; eleme=
nto
benéfico; estrés vegetal; hormona vegetal; phaseolus vulgaris. |
|
Resumen Introducción. El estrés hídrico generado por el cambio
climático limita drásticamente la producción de alimentos y toda su cadena
productiva así como la germinación, el crecimiento, el desarrollo
fotosintético y la productividad del cultivo de fréjol. Objetivo. Evaluar los efectos de la aplicación de Silicio (Si) y Ác=
ido
Salicílico (AS) vía foliar y radicular, sobre la tolerancia al déficit
hídrico en fréjol (Phaseolus vulgaris L. cv. 'INIAP 475 Belén').
Metodología. La investig=
ación
se realizó bajo invernadero, utilizando un diseño completamente al azar (=
DCA),
con cinco tratamientos (T1: Control 30 % CC, T2: Si foliar, T3: Si radicu=
lar,
T4: AS foliar y T5: AS + Si) y ocho repeticiones. El déficit hídrico al 3=
0 %
de capacidad de retención de agua se mantuvo mediante método gravimétrico=
. Se
evaluaron variables morfológicas, fisiológicas (índice relativo de clorof=
ila)
y químicas del extracto de savia (ºBrix, pH, CE, Na, K, Ca, NO₃S=
15;).
Resultados. Existieron diferencias significativas para la
altura del tallo (p < 0.00=
1),
donde el Si radicular (T3) presentó la mayor respuesta (81.30 ± 3.97 cm).
Todos los tratamientos superaron al control en el número de hojas y en el
grosor del tallo, destacando el Si radicular (5.97 ± 0.25 cm) y la
combinación AS + Si (4.92 ± 0.13 cm). En la caracterización química folia=
r,
la combinación AS + Si incrementó en 118.8 % el contenido de potasio y 10=
0 %
el de calcio respecto al testigo. Conclusión. La aplicación radicular de silicio y su combinación con ácido
salicílico promueven un mayor rendimiento fisiológico y nutricional, lo q=
ue
se traduce en una mayor tolerancia al estrés hídrico fréjol Belén. Áre=
a de
estudio general: Ciencias Agrícolas. Área de estudio específica: <=
/b>Fisiología
vegetal. Tipo de estudio: <=
/b>Artículo original. |
|
|
Keywords: Water deficit; benefic=
ial
compound; plant stress; plant hormone; phaseolus vulgaris. |
|
Abstract Introduction=
. Water stress generated=
by
climate change drastically limits food production and its entire supply
chain, as well as the germination, growth, photosynthetic development, and
yield of bean crops. Objective. To evaluate the effects of foliar =
and
root applications of silicon (Si) and salicylic acid (SA) on water deficit
tolerance in beans (Phaseolus vulgaris L. cv. 'INIAP 475 Belén').<=
span
lang=3DEN-US style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Time=
s New Roman",serif;
mso-ansi-language:EN-US'> Methodology. The research was conducted =
in a
greenhouse using a completely randomized design (CRD) with five treatments
(T1: Control 30% FC, T2: Foliar Si, T3: Root Si, T4: Foliar SA, and T5: S=
A +
Si) and five replications. Water stress at 30% field capacity was maintai=
ned
using the gravimetric method. Morphological, physiological (relative
chlorophyll index), and plant extract chemical variables (°Brix, pH, EC, =
Na,
K, Ca, NO₃⁻) were evaluated. Results. Significant differences were observed for stem
height (p < 0.001), where root Si (T3) exhibited the highest
response (81.30 ± 3.97 cm). All treatments outperformed the control in le=
af
number and stem diameter, with root Si (5.97 ± 0.25 cm) and the SA + Si
combination (4.92 ± 0.13 cm) showing the most notable results. In the fol=
iar
chemical characterization, the SA + Si combination increased potassium
content by 118.8% and calcium content by 100% compared to the control. |
|
1.&n=
bsp;
Introducción
El fréjol es un cultivo de gran importancia por su
aporte de proteínas vegetales, fibra, vitaminas y minerales, así como por su
contribución a la seguridad alimentaria y a la economía de los pequeños
productores (Martínez, 2025). Sin embargo, su producción puede verse afecta=
da
por eventos asociados al cambio climático, como sequías e inundaciones, que
limitan el crecimiento y el rendimiento de las plantas (Valladolid, 2020). =
Entre
estos factores, el déficit hídrico constituye una de las principales restri=
cciones,
ya que ocurre cuando la pérdida de agua por transpiración supera la capacid=
ad
de absorción de las raíces. Esta condición, favorecida por la baja
disponibilidad de agua, las altas temperaturas o la salinidad del suelo, pu=
ede
reducir la germinación, el crecimiento, la fotosíntesis y, en consecuencia,=
el
rendimiento del cultivo (Estrada et al., 2016).
El desarrollo de estrategias que permitan aumentar=
la
tolerancia de las plantas frente a períodos prolongados de déficit hídrico =
se
ha convertido en una alternativa importante para reducir las pérdidas de
productividad asociadas a la sequía. Entre estas estrategias destaca el uso=
de
bioestimulantes y de diversos compuestos orgánicos e inorgánicos capaces de
favorecer el crecimiento y mejorar la respuesta fisiológica de las plantas =
bajo
condiciones de estrés. Estos productos pueden contribuir al mantenimiento d=
el
estado hídrico, la actividad fotosintética, el equilibrio osmótico, la
eficiencia en el uso de nutrientes y la activación de mecanismos antioxidan=
tes,
lo que permite disminuir el daño celular causado por la escasez de agua (An=
chondo-Páez
et al., 2024).
El Silicio (Si) ha sido ampliamente estudia=
do
por su capacidad para mejorar la respuesta de las plantas frente a condicio=
nes
de estrés biótico y abiótico. Aunque no se considera un elemento esencial p=
ara
la mayoría de las especies vegetales, su aplicación puede favorecer procesos
fisiológicos relacionados con la actividad antioxidante, la fotosíntesis, la
absorción y el uso eficiente de nutrientes, así como con el mantenimiento d=
e la
integridad estructural de los tejidos (Hernández-Figueroa et al., 2022). Es=
tos
efectos pueden traducirse en mejoras en variables de crecimiento, como altu=
ra y
diámetro de planta, además de favorecer procesos reproductivos como floraci=
ón y
fructificación. Parte de estas respuestas se atribuye a que el Si contribuy=
e a
reducir los efectos negativos provocados por diferentes condiciones de estr=
és,
permitiendo un mejor desempeño fisiológico y productivo de las plantas (Cár=
denas
et al., 2014).
El Ácido Salicílico (AS), por su parte, es =
una
molécula señalizadora que participa en la regulación de diversos procesos
fisiológicos y de defensa vegetal, entre ellos el crecimiento radical, la
absorción de nutrientes, la floración y la respuesta frente a patógenos y
factores de estrés. Diversos estudios han demostrado que su aplicación exóg=
ena
puede favorecer el crecimiento, el enraizamiento y el rendimiento de difere=
ntes
especies vegetales (Vázquez et al., 2016). Bajo condiciones de déficit hídr=
ico,
el AS puede contribuir al mantenimiento de la actividad fotosintética, las
relaciones hídricas y el metabolismo de nutrientes, además de fortalecer los
sistemas antioxidantes, reducir el daño oxidativo y preservar la estabilida=
d de
las membranas celulares. Estas respuestas pueden favorecer la acumulación de
biomasa y aumentar la capacidad de la planta para tolerar períodos de limit=
ada
disponibilidad de agua (Bezerra et al., 2020).
En este contexto, el presente estudio tuvo como
objetivo evaluar los efectos de la aplicación de silicio y ácido salicílico
como posibles inductores de tolerancia al déficit hídrico en plantas de fré=
jol
(Phaseolus vulgaris L. cv. ‘INIAP 475 Belén’), mediante el análisis =
de
variables relacionadas con el crecimiento y la respuesta fisiológica de las
plantas bajo condiciones de disponibilidad limitada de agua.
=
2. Metodología
Para el cumplir el objetivo, la metodología más sólida fue un
experimento factorial bajo condiciones controladas, con déficit hídrico como
factor principal y Si y AS como factores de tratamiento, diferenciando adem=
ás
la vía de aplicación (foliar vs. radicular). Esto permitiría evaluar tanto =
los
efectos individuales como las interacciones entre los tratamientos. Se prop=
one
una investigación experimental, cuantitativa y explicativa, bajo condicione=
s de
invernadero. El diseño se estructuro como un Diseño Completamente al Azar
(DCA) con arreglo factorial, en condiciones ambientales homogéneas.
2.1.Área de estudio
Las plantas se cultivaron en =
un
invernadero de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técn=
ica
de Machala, bajo las siguientes condiciones: temperatura de 25 ± 5 °C, hume=
dad
relativa de 70 ± 5 % y Radiación Fotosintéticamente Activa (RFA) nat=
ural
de 900 ± 15 μmol fotones m−2 s−1, me=
dida
al mediodía, y se regaron según fuera necesario.
2.2. Material vegetal
Se utilizó el fréjol variedad Belén (Phaseolus
vulgaris L. cv. 'INIAP 475 Belén') una planta leguminosa de alta
importancia económica en el Ecuador. Para el estudio se sembraron cinco
semillas por maceta en un sustrato de textura franco limosa, pH(KCl) de 6,8=
y
conductividad eléctrica de 0,9 dS m⁻¹ en macetas de 3 dm3.=
A
los ocho días después de la siembra se realizó un raleo manual para obtener=
dos
plantas uniformes como unidad experimental. La nutrición mineral se mantuvo
uniforme en todos los tratamientos mediante un fertilizante edáfico con 16 =
% N,
11 % P, 24 % K, 2,5 % S, 2,5 % Ca y 1,5 % Mg, aplicado a razón de 25 g
planta⁻¹ cada 15 días.
2.3. Tratamientos y diseño experimental
Se empleó un Diseño Completamente Al Azar (DCA<=
/u>),
con cinco tratamientos y ocho repeticiones, con un total de 40 unidades
experimentales (Tabla 1).
Tabla 1
El mantenimiento del déficit hídrico al 30% de CRA=
se
controló mediante pesajes diarios de las macetas y reposición gravimétrica =
del
agua consumida.
2.4. Aplicación de los tratamientos
El silicio se suministró vía radicular (drench) a =
una
concentración de 1,5 mL/L de agua, el ácido salicílico y el silicio (foliar=
) se
suministraron por aspersión a una dosis de 0,5 ml/l de agua. Para el tratam=
iento
combinado de silicio y ácido salicílico, se aplicó de manera simultánea vía
radicular y vía foliar respectivamente, ajustando el pH de las soluciones p=
ara que
se encontrara entre 6,0 y 7,0 utilizando un pHmetro digital. Se aplicaron l=
os
tratamientos cada 3 días durante toda su etapa vegetativa.
2.5. Variables evaluadas
Se midieron las variables morfológicas, fisiológic=
as y
fisicoquímicas de las plantas. Las variables fisiológicas y morfológicas qu=
e se
midieron fue la altura del tallo, diámetro del tallo, número de hojas e índ=
ice
relativo de clorofila. El índice relativo de clorofila se determinó en las
hojas tres y cuatro mediante un medidor portátil Atleaf CHL STD con precisi=
ón
de −0,6 a +0,5 unidades atLeaf. Las lecturas se efectuaron en una reg=
ión
foliar equivalente entre plantas y se evitó la nervadura central.
Se realizó la evaluación del extracto de savia veg=
etal
determinándose el contenido de sólidos solubles totales (°Brix), sodio
(Na⁺), potasio (K⁺), calcio (Ca²⁺), nitratos
(NO₃⁻), Conductividad Eléctrica (CE) y pH. Estas variabl=
es
fueron obtenidas mediante medidores portátiles HORIBA LAQUAtwin. La
conductividad eléctrica se expresó en mS cm⁻¹, mientras que las
concentraciones de Na⁺, K⁺, Ca²⁺ y NO₃⁻ se
expresaron en ppm.
Se obtuvo la savia vegetal a partir del tejido fol=
iar
de las plantas evaluadas, procurando mantener un procedimiento uniforme para
todos los tratamientos.
2.6. Análisis estadístico
El análisis de varianza se realizó mediante el software estadístico
InfoStat (versión 2020). Se verificaron los supuestos del modelo paramétric=
o.
La normalidad de los residuos se evaluó mediante la prueba de Shapiro-Wilk =
(p
> 0.05), mientras que la homocedasticidad u homogeneidad de varianzas en=
tre
tratamientos se comprobó mediante la prueba de Levene (p > 0.05).Posteri=
ormente,
se realizó el análisis de varianza (ANOVA) bajo un diseño completamente al
azar. En los casos donde se detectaron diferencias significativas entre los
tratamientos (p < 0.05), se aplicó la prueba de comparación múltiple de
medias de Tukey con un nivel de significancia del 5 % (α=3D 0.05). Par=
a los
resultados que no cumplieron los supuestos de normalidad y homogeneidad de
varianzas se realizó la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis utilizando un nivel de significancia de (^=
5;=3D
0.05).
=
3. Resultados
Se
presentan los resultados obtenidos tras evaluar el efecto de la aplicación =
de
silicio (Si) y Ácido Salicílico (AS) sobre el desarrollo de plantas =
de
fréjol (Phaseolus vulgaris L. cv. 'INIAP 475 Belén') bajo condiciones
controladas de estrés hídrico. Los resultados se estructuran empezando por =
los
parámetros morfofisiológicos (como la altura, el grosor del tallo, el númer=
o de
hojas), índice de clorofila y finalizando con el perfil nutricional destaca=
ndo
las diferencias estadísticas encontradas entre los tratamientos evaluados y=
el
grupo control.
3.1.Altura el
tallo
El análisis de varianza (ANOVA) para los tratamien=
tos
de la variedad belén reveló diferencias significativas entre las aplicacio=
nes
de los tratamientos evaluados para la altura del tallo (p<0,001) (Fig=
ura
1).
Figura 12
Efecto de los tratamientos sobre el número de
hojas en fréjol Belén
=
Nota: Los datos representan la media ± error estándar.
Letras diferentes encima las barras indican diferencias estadísticamente
significativas según la prueba de Tukey (p < 0.05).
Las aplicaciones de silicio y ácido salicílico en
todos los tratamientos incrementaron el número de hojas en la variedad frej=
ol
belén en comparación con el control. Si (Radicular) (9,90 ± 0,46), AS (8,78=
±
0,48) y AS + Si (8,50 ± 0,46) presentaron los valores más elevados en cuant=
o al
número de hojas siendo el Si (Foliar) el que tenía mejor resultado, conform=
ando
el grupo estadístico “a”, sin observarse diferencias significativas entre l=
os
tratamientos. Por otro lado, el Control registró el valor más bajo (6,25 ±
0,51), mostrando un menor desempeño en comparación con los tratamientos eva=
luados.
3.3.=
Diámetro del tallo
No se cumplió la prueba de homocedasticidad de los residuos (p =3D
0.0024), el diámetro del tallo fue evaluado mediante la prueba no paramétri=
ca
de Kruskal-Wallis. La comparación por pares mostró que el tratamiento con Si
(Radicular) presentó el mayor grosor del tallo (5.97 ± 0.25 cm), seguido de=
la
combinación AS + Si, con 4.92 ± 0.13 cm. Los dos tratamientos se ubicaron e=
n el
grupo estadístico (B), mientras que los demás tratamientos registraron los
menores valores de grosor del tallo (Tabla
2).
Tabla 2
Respuesta del gro=
sor
del tallo en fréjol belén ante aplicaciones de silicio y ácido salicílico
|
Tratamiento |
n |
Media (cm) |
Desviación Estándar (DE) |
Mediana |
Promedio de Rangos |
Grupo =
(α =3D 0.05) |
|
Si (Radicular) |
10 |
5,97 |
0,25 |
6,01 |
41,50 |
B |
|
AS + Si |
10 |
4,92 |
0,13 |
4,92 |
29,75 |
B |
|
Si (Foliar) |
9 |
4,67 |
0,07 |
4,66 |
16,00 |
A |
|
AS |
9 |
4,66 |
0,09 |
4,65 |
14,11 |
A |
|
Control |
8 |
4,63 |
0,07 |
4,66 |
12,19 |
A |
Nota: Las
letras diferentes en la columna “Grupo” indican diferencias estadísticament=
e significativas
entre los tratamientos, de acuerdo con la prueba de Kruskal-Wallis (H =3D 3=
3.05;
p < 0.0001). DE: desviación estándar.
3.4. Índice de clorofila
La prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis mostró
diferencias altamente significativas entre los tratamientos en relación con=
el
índice de clorofila (H =3D 20.36; p =3D 0.0004). En la comparación por pare=
s, el
control registró los valores más altos (19.29 ± 2.81; mediana =3D18.90), en
comparación con el resto de tratamientos y perteneciendo al grupo estadísti=
co
(B). Por otro lado, los otros tratamientos se agruparon en la categoría
estadística (A), sin presentar diferencias significativas entre ellos (Tabla 3).
Tabla 34