Localización y descripción de la zona de estudio

La investigación se desarrolló de noviembre de 2017 a diciembre del 2018, en campus politécnico de la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López (ESPAM-MFL), ubicada en la parroquia Calceta, cantón Bolívar, provincia de Manabí. El experimento se localizó geográficamente en las coordenadas 0°49'10" de latitud sur y 80°10'40" de longitud oeste, a una altitud de 21 msnm, con temperatura media anual de 25,7 °C, precipitaciones anuales promedio de 839 mm y heliofanía de 1045 h anuales. Los suelos de esta zona fueron clasificados como Fluventic Haplus tepts (^{Espinosa et al., 2018}). De acuerdo con el sistema de clasificación de ecosistemas del Ecuador continental, el experimento se ubicó dentro del ecosistema bosque siempreverde estacional piemon tano de cordillera costera del pacífico ecua torial (^{MAE, 2013}). En la Figura 1 se mues tra el diagrama ombrotérmico de la zona de estudio, se aprecia que hasta mayo se regis tran precipitaciones notables, mientras que de junio a noviembre se acentúa la tempo rada seca con escasas lluvias. La tempera tura por su parte se mantiene constante du rante el año con pequeñas variaciones.

Material vegetal

Por la importancia comercial exportable se utilizó el cultivar de plátano Barraganete (Musa AAB Simmonds), también conocido como Hartón tipo falso cuerno en la región Latinoamericana y del Caribe.

Diseño del experimento, variables y análisis de datos

El experimento se estableció con un diseño de bloques completos al azar con arreglo factorial de parcelas divididas, las parcelas grandes fueron dos sistemas de producción (riego y secano) y, las pequeñas, cuatro densidades de siembra (1500, 2000, 2500 y 3000 plantas ha^-1) con 8 tratamientos, 3 réplicas (Tabla 1). Las unidades experimentales fueron parcelas de 120 m².

Las variables fenológicas registradas fueron días a floración y cosecha, las cuales fueron anotadas cuando el 50% de plantas dentro de la unidad experimental presentaron racimo floral y cuando el racimo alcanzó las 10 semanas de edad. La altura de planta y perímetro del tallo se registraron al momento de la floración, donde la altura fue tomada desde el nivel de suelo hasta la V formada por la última hoja y pedúnculo del racimo, mientras que el perímetro del tallo se registró a 50 cm del nivel del suelo con ayuda de una cinta métrica. Se registraron además los principales componentes que definen el rendimiento en plátano según ^{Barrera et al. (2011)}, como número de frutos racimo^-1, peso de frutos (g) y peso neto de racimo (kg) que se anotaron al momento de la cosecha. También fue registrado el rendimiento comercial en cajas ha^-1, que se anotó al momento de la cosecha. Para determinar el peso neto del racimo se pesaron aquellos frutos que cumplieron con los estándares internacionales de exportación, donde el mínimo y el máximo de grosor esta entre 50 y 62 mm, mientras que la longitud mínima del fruto es de 11" (^{Flores, 2013}). Para estimar el rendimiento de cajas ha^-1, se multiplicó el peso neto promedio de los racimos por la densidad de siembra correspondiente, y ese valor fue dividido para el peso de una caja comercial que es de 23 kg. Con el interés de cuantificar la eficiencia agronómica de la fertilización NPK en las densidades de siem bra evaluadas, se establecieron parcelas adicionales con omisión de NPK de la densidad de 1500 plantas ha^-1 para ambos sistemas de cultivo (secano y riego). Las eficiencias agronómicas (EA) de NPK fueron estimadas con las ecuaciones (1, 2,3) indicadas por el ^{Nyombi et al. (2010}) e ^{IPNI (2012)}.

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Figura 1 Diagrama ombrotérmico del valle del río Carrizal, Calceta, Ecuador. Los datos de precipitación y temperatura son el promedio histórico de los años 2011-2018. 

Los datos fueron sometidos a análisis de varianza (ANOVA) y la separación de medias con el test de Tukey al 5% de probabilidades de error. Se realizaron además análisis de regresión con el interés de establecer la tendencia de respuesta de las densidades de siembra en los sistemas de secano y riego complementario.

Análisis de beneficio económico neto

El análisis económico se realizó por la metodología descrita por ^{Duicela y Ponce (2015)}, que empezó por la estimación de los costos que varían por tratamiento (CqV), los que estuvieron en función de la densidad de siembra (plantas ha^-1) y el sistema de producción (secano y riego complementario). En el tratamiento utilizado como control (1500 plantas ha^-1 en secano), el costo que varía es cero (CqV = 0). Con los datos de rendimiento (cajas ha^-1) y precio unitario de la caja de plátano (USD caja^-1) se calcularon los ingresos brutos. Con base en la diferencia entre los rendimientos de cada tratamiento y el testigo se estimó el efecto de las densidades de siembra y los sistemas de producción. Con los incrementos de costos e ingresos se calcularon los beneficios netos.

Manejo específico del experimento

El cultivo se estableció con plántulas homogéneas de 10 semanas de edad obtenidas vía macro-propagación masiva en cámara térmica, según técnicas establecidas por ^{Álvarez et al. (2013)} y ^{Ntamwira et al. (2017)}. La fertilización se la realizó con base al análisis químico de suelo y a los requerimientos del cultivo, por lo que se estableció la dosis de 300, 70 y 350 kg ha^-1 de N, P₂O₅ y K₂O, respectivamente.

La fertilización nitrogenada y potásica fue distribuida en cinco fracciones, cada 30 días (enero-mayo) y la fosfatada fue aplicada totalmente en enero cuando iniciaron las lluvias de la temporada 2018. Como fuentes de N, P₂O₅ y K₂O se uti lizó Urea (46% N), MicroEsentials SZ (12%N-40% P₂O₅-10% S-1% Zn) y Korn Kali (40% K₂O-6% MgO-5% S-0.25% B). El riego complementario fue efectuado con frecuencia semanal mediante sistema de riego presurizado de aspersión, donde se aplicaron 150 mm mensuales de lámina de riego, de acuerdo a la necesidad promedio requerida por el cultivo según ^{Cayón (2004)}. El control de arvenses fue realizado mecánicamente con desbrozadora motorizada. El manejo de Sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensis Morelet.) fue efectuado mensualmente mediante remoción de hojas o fragmentos de hojas necrosados por el patógeno. El picudo negro (Cosmopolites sordidus Germar.) y cochinillas (Pseudococcus elisae Borchsenius., y Dysmicoccus texensis Tinsley.) fueron manejados a través de deshijes, desvaines y aplicaciones de clorpirifos dirigidas a la base del cormo, programados cada dos meses.

Variables morfo-fenológicas

La altura de planta y el perímetro de tallo fueron influenciados significativamente (p < 0,05) por el sistema de cultivo y las densidades de siembra evaluadas (Tabla 2), donde el riego complementario incrementó estas va riables en 5 y 14%, respectivamente. Lo an terior pudo deberse al mayor contenido de humedad en el suelo propiciado por el riego, lo cual potenció un mayor crecimiento radi cal y absorción de nutrientes, que a la vez indujo mayor desarrollo aéreo de las plan tas, con relación a las que no recibieron riego complementario. Este efecto ha sido documentado en investigaciones desarrolladas por ^{Ndabamenye et al. (2013)}b y ^{Pramanik y Kumar (2016)} donde mayores niveles de humedad mejoraron la nutrición y crecimiento del cultivo, dado que los nutrientes necesitan agua para ser movilizados.

Tabla 2 Efecto de densidades de siembra sobre variables morfo-fenológicas del plátano barraganete bajo sistemas de secano y riego complementario 

^1/ Medias dentro de columnas con letras distintas, difieren significativamente (Tukey al 5% de probabilidades de error).

Independientemente del sistema de cultivo, la altura de planta se incrementó con la densidad de siembra, mientras que lo contrario sucedió con el perímetro de tallo (Tabla 2). Este efecto ha sido ampliamente documentado en varias investigaciones, lo cual se debe a la etiolación del tallo provocado por la competencia lumínica del dosel foliar, donde posiblemente se promueve la dominancia apical que ejercen las hormonas auxinas (^{Sarrwy et al., 2012}; ^{Debnath et al., 2015}; ^{Kebrom, 2017}).

Los días a floración y cosecha fueron afectados significativamente (p < 0,05) por el sistema de cultivo, las densidades de siembra y la interacción entre ambos factores (Tabla 2). Con riego complementario, tanto los días a floración y cosecha mostraron mayor precocidad, con una diferencia de 36 días con respecto al sistema de secano. El tiempo de floración y cosecha se prolongó proporcionalmente con las densidades de siembra, independientemente del sistema de cultivo (Tabla 2). El menor tiempo a floración y cosecha fue alcanzado por la densidad de 1500 plantas ha^-1 con riego complementario, mientras que el efecto contrario se obtuvo con 3000 plantas ha^-1 en secano, donde fueron necesarios 382 días para la cosecha (Tabla 2). Los resultados sugieren que desde el punto de vista de planificación anual de siembra-cosecha, para hacer coincidir la producción con temporadas de altos precios en el mercado ecuatoriano que van desde septiembre a diciembre, la densidad de 3000 plantas ha^-1 en secano no sería una buena opción económica, dado que a partir de enero los precios de la fruta caen notablemente; o al menos que se tenga un mercado específico que garantice buenos precios fueran de las temporadas de mayor demanda.

Resultados similares fueron hallados en la zona central del litoral ecuatoriano por ^{Ulloa et al. (2017)}, quienes reportaron periodos de cosecha de 57 y 59 semanas con 2222 y 3333 plantas ha^-1 en secano. Por su parte, ^{Dos Santos et al. (2019)} donde el tiempo a cosecha se prolongó hasta 455 días con 3333 plantas ha^-1 en el banano BRS Platina en la zona de Bahía, Brasil. Tendencia similar fue registrada por ^{Siqueira et al. (2020)}, que reportaron tiempos a cosecha de hasta 507 días con densidades mayores a 3000 plantas ha^-1 en el cultivar de banano Prata Anã Gorutuba en Minas Gerais, Brasil. El hecho de con densidades similares se alcanzaron tiempos de cosecha más cortos bajo las condiciones de Ecuador, con relación a los estados brasileños de Bahía y Minas Gerais, puede deberse a condiciones climáticas más frías del sureste brasileño.

Desde el punto de vista fisiológico, la prolongación del ciclo de cultivo con el aumento de la población de plantas podría relacionarse con la competencia por luz, agua y nutrientes, dada la mayor demanda de estos insumos por las raíces y hojas para síntesis de fotoasimilados. Lo anterior indica que para cada densidad de siembra se deben establecer prácticas agronómicas, planes de riego y fertilización específicos. En este sentido, estudios previos han confirmado que a medida que se incrementa la población disminuye la radiación solar que reciben las plantas individualmente, lo cual provoca retardo en el crecimiento y prolongación del ciclo del cultivo, que es más acentuado con limitación de agua y nutrientes en el suelo (^{Cayón, 2004}; ^{Turner et al., 2010}; ^{Barrera et al., 2011}; ^{Galán y Robinson, 2013}).

Variables del componente rendimiento y rendimiento comercial

El peso de fruto, peso de racimo y cajas comerciales ha^-1 fueron significativamente influenciados (p < 0,05) por el sistema de cultivo, las densidades de siembra y la respectiva interacción, mientras que el número de frutos racimo^-1 solo fue influenciado estadísticamente (p < 0,05) por las densidades de siembra (Tabla 3). El riego complementario incrementó en 28, 30 y 30% el peso de fruto, peso de racimo y cajas ha^-1, respectivamente, con relación al sistema de secano, lo cual indica la importancia del agua para el metabolismo y producción del cultivo, dado que se ha determinado que la planta presenta altas tasas de transpiración y demanda hídrica como consecuencia directa del intercambio de gases y fotosíntesis (^{Kissel et al., 2015}; ^{Arantes et al., 2018}). Los resultados alcanzados son cercanos a los obtenidos en Urabá-Colombia, que determinaron una reducción de rendimiento de hasta el 30%, cuando el banano se cultiva sin riego complementario (^{Toro et al., 2016}). Por su parte, ^{Camili et al. (2015)} reportaron en Mato Grosso-Brasil, que el peso del racimo en banano se redujo en promedio a 8,06 kg sin uso de riego, en contraste a los 14,73 kg alcanzados con riego. Por otra parte, estudios realizados en las tierras altas del este de áfrica, revelaron que temporadas con precipitaciones ≤ 905 mm disminuyeron el peso del racimo hasta un 28%, con relación a temporadas con lluvias entre ≤ 905 mm ≤ 1365 mm; así mismo, se señala que por cada 100 mm en disminución de lluvias el peso del racimo se reduce entre un 8-10% (^{Van Asten et al., 2011}). Trabajos realizados en el suroeste de áfrica, demostraron que áreas con precipitaciones menores a 1367 mm, el riego complementario incrementó significativamente el peso del racimo, mientras que con precipitaciones de 1500 mm el peso del racimo no se vio influenciado por el riego (^{Oluwafemi et al., 2012}).

Independientemente del riego, el peso de frutos y racimos y el número de frutos racimo^-1 disminuyeron con el aumento de las densidades, mientras que lo contrario ocurrió con el rendimiento de cajas comerciales (Tabla 3), donde la densidad de 1500 plantas ha^-1 logró mayor peso de frutos y racimos, y la densidad de 3000 plantas ha^-1 la mayor producción de cajas comerciales. En este contexto, la Figura 2 muestra que tanto con riego y secano, el rendimiento de fruta se ajusta a un modelo de regresión lineal positiva, con el incremento de las densidades de siembra, donde para el caso del sistema con riego complementario, se produce un incremento de 6,50 kg de fruta planta^-1 a partir de la densidad menor, mientras que bajo situación de secano se produce un incremento de 4,99 kg de fruta planta^-1, lo cual indica que sin riego complementario se pierde 1,51 kg de fruta planta^-1.

Tabla 3 Efecto de densidades de siembra sobre componentes de rendimiento y rendimiento comercial del plátano barraganete bajo sistemas de secano y riego complementario 

^1/ Medias dentro de columnas con letras distintas, difieren significativamente (Tukey al 5% de probabilidades de error).

Figura 2 Rendimiento de fruta en función de densidades de siembra en plátano bajo condiciones de riego complementario y secano. 

Los resultados alcanzados en el peso de racimo y rendimiento de fruta se asemejan a los hallados por ^{Hernández et al. (2008}) en Maracaibo, Venezuela, donde se logró un peso de racimo de 13,79 kg con la densidad 1497 plantas ha^-1 y 9,05 kg con la densidad de 4491 plantas ha^-1, mientras que el rendimiento de fruta fue de 14,26 y 23,98 t ha^-1 con las respectivas densidades. De forma similar, ^{Ulloa et al. (2017}) en Los Ríos, Ecuador reportaron peso de racimos de 14,4 kg en densidades de 833 plantas ha^-1 y 12,1 kg con densidades de 3333 plantas ha^-1, mientras que la producción de fruta fue de 10,1 y 19 t ha^-1, para las densidades bajas y altas respectivas. Por su parte, ^{dos Santos et al. (2019)} en Bahía, Brasil, reportaron una disminución del peso de racimo con el incremento de las densidades desde 1600 a 3333 plantas ha^-1, pero con un incremento de producción de 15,5 a 25,8 t ha^-1 en las mismas densidades, respectivamente. Similar tendencia fue reportada por ^{Siqueira et al. (2020}) en Minas Gerais, Brasil, quienes alcanzaron pesos de racimos de hasta 11,93 kg con 1680 plantas ha^-1 y 9,09 con 3360 plantas ha^-1, mientras que con esas mismas densidades la producción de fruta se incrementó de 12,63 a 36,18 t ha^-1. Estos resultados indican que, de acuerdo con el incremento de las densidades de siembra, el comportamiento del plátano en términos de producción muestra un comportamiento similar, independientemente de la zona ecológica.

La competencia generada por el espacio en altas densidades afecta de forma significativa el vigor de las plantas y por ende su producción individual, pero como conjunto de plantas el rendimiento de fruta aumenta debido posiblemente a una mayor captación de la radiación fotosintéticamente activa debida al incremento del área foliar y el contenido clorofílico, tal como lo han demostrado varios estudios (^{Turner et al., 2010}; ^{Barrera et al., 2011}; ^{Galán y Robinson, 2013}; ^{Debnatha et al., 2015}; ^{Arantes et al., 2018}; ^{Rodrigues et al., 2020}). Considerando lo anterior, la producción de plátano en el valle del río Carrizal, Ecuador, podría potenciarse con el uso de altas densidades debido a la alta luminosidad que presenta esta zona, con relación a otras zonas productoras de plátano del país con mayor nubosidad.

Eficiencias agronómicas de la fertilización NPK

Las eficiencias agronómicas de N (EAN), P (EAP) y K (EAK) fueron influenciadas significativamente (p < 0,05) por el sistema de cultivo, las densidades de siembra y la respectiva interacción. En la Figura 3 se muestra que independientemente del sistema de riego, las eficiencias agronómicas de N, P y K se incrementan con las densidades de siembra. Así mismo, se evidencia que independientemente de las densidades de siembra, las eficiencias agronómicas de N, P y K aumentan con el riego complementario (Figura 3A, B, C).

Figura 3 Eficiencia agronómica de N (A), P (B) y K (C) en función de densidades de siembra del plátano bajo sistemas de riego complementario y secano. Barras con letras distintas, difieren estadísticamente de acuerdo con la prueba de Tukey al 5% de probabilidades de error. Las eficiencias fueron cuantificadas en base a los rendimientos de las parcelas con omisión de NPK establecidas a 1500 plantas ha^-1, para riego complementario y secano. 

La eficiencia agronómica de N, P y K con riego complementario fue de 56, 238 y 48 kg de fruta kg^-1 de N, P y K aplicado, respectivamente, en relación los 36, 153, 31 kg de fruta kg^-1 de N, P y K aplicado en situación de secano.

La EAN fue de 38, 51, 61 y 72 kg de fruta kg^-1 de N aplicado con riego complementario, para las densidades de 1500, 2000, 2500 y 3000 plantas ha^-1, respectivamente; mientras que en secano la EAN fue de 22, 33, 41 y 47 kg de fruta kg^-1 de N aplicado, para las densidades respectivas (Figura 3A). Para el caso del riego complementario, la EAP fue 165, 220, 260 y 306 kg de fruta kg^-1 de P₂O₅ aplicado; mientras que para el sistema de secano la EAP fue 95, 139, 177 y 201 kg de fruta kg^-1 de P₂O₅ aplicado, para las densidades evaluadas en su orden respectivo (Figura 3B). Finalmente, la EAK fue de 33, 44, 52 y 61 kg de fruta kg^-1 de K₂O aplicado en las densidades respectivas en el sistema de riego complementario; por su parte, en el sistema de secano la EAK alcanzada fue de 19, 28, 35 y 40 kg de fruta kg^-1 de K₂O aplicado para las mismas densidades evaluadas (Figura 3C).

Los resultados de eficiencia de la fertilización NPK, se asemejan a los hallados por ^{Mahmoud y Ali (2014)}, quienes reportaron mayor recuperación de N, P y K a mayor densidad de plantas y riego, en relación con densidades menores. Resultados similares fueron obtenidos por ^{Ndabamenye et al. (2013)}a en el este de las tierras altas de África, donde reportaron mayor recuperación de nutrientes en el tejido seco de las plantas establecidas en alta densidad, en comparación a densidades menores.

Posiblemente, la mayor eficiencia en el uso de nutrientes con densidades altas y riego complementario, se deba al incremento en la producción de biomasa aérea y radical en la superficie cultivada, lo cual genera una mayor demanda, absorción y utilización de los nutrientes por el conjunto de plantas, más aún cuando se conoce que los nutrientes necesitan de niveles adecuados de humedad en el suelo para ser movilizados y metabolizados, dado que la población de plantas compiten por luz, agua y nutrientes (^{Craine y Dybzinski, 2013}; ^{Blok et al., 2017}; ^{Plett et al., 2020}).

Variables económicas

En la Tabla 4 se presentan de forma detallada los resultados del análisis económico de beneficio bruto y neto del plátano, en función de las densidades y sistema de riego evaluados.

El mayor beneficio económico bruto y neto fue alcanzado por las densidades que recibieron riego complementario, en comparación al sistema de secano. Dentro del sistema de riego complementario el beneficio económico bruto se incrementó 17, 25 y 35% con 2000, 2500 y 3000 plantas ha^-1, respectivamente, con relación a la densidad menor; mientras que, bajo el sistema de secano, el incremento del beneficio económico bruto fue de 25, 34 y 28% para las mismas densidades, en su orden respectivo, con relación a la densidad menor.

En cuanto al beneficio económico neto de las densidades de siembra, los tratamientos de 2500 y 3000 plantas ha^-1 con riego complementario, alcanzaron la mayor rentabilidad con 2987 y 3665 USD ha^-1. Los mayores beneficios económicos logrados con densidades de 2500 y 3000 plantas ha^-1, son el efecto directo del mayor incremento de los rendimientos e ingresos con relación a densidades más bajas, dado que con la misma inversión en insumos se obtienen rendimientos y ganancias mayores por el aumento de la población de plantas, aunque los costos que varían por el aumento de la mano de obra son más elevados en estas densidades. Estudios actuales también han determinado la alta productividad y rentabilidad de los sistemas de altas densidades en banano y plátano, en comparación a sistemas de siembra convencionales (^{Patel et al., 2018}; ^{Siqueira et al., 2020}). Los resultados hallados en esta investigación permiten sugerir que el uso de altas densidades de siembra con riego complementario en plátano barraganete puede ser implementado en el valle del rio Carrizal con alta producción y rentabilidad. Sin embargo, para productores que no pueden acceder a la implementación del riego, pueden aprovechar las lluvias de inicio de enero para implementar las densidades de 2000 y 2500 plantas ha^-1, con las cuales pueden llegar a producir en los últimos meses del año donde los precios aún son elevados, siempre y cuando se utilicen plántulas de 10 semanas de edad propagadas con anterioridad en vivero.