Terry-Alfonso, Ruiz-Padrón, Falcón-Rodríguez, and Socarrás-Armenteros: Oligosacarinas estimulan el crecimiento y rendimiento del tomate (Solanum lycopersicum L) bajo condiciones protegidas
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Oligosacarinas estimulan el crecimiento y rendimiento del tomate (Solanum lycopersicum L) bajo condiciones protegidas


RESUMEN

Los productos bioestimulantes, ejercen diversos efectos beneficiosos en las plantas, tales como, la inducción de mecanismos defensivos y la estimulación del crecimiento vegetal, además de tener la ventaja de no ser dañinos para la flora ni para al medio ambiente. Las oligosacarinas, componentes estructurales de la pared celular de plantas y microorganismos, ejercen efectos en el crecimiento y desarrollo, entre ellas están la quitosana y sus derivados. El presente trabajo se desarrolló entre el período comprendido de junio a septiembre de 2017, sobre un suelo Ferralítico Rojo típico, en una casa de cultivo protegido, utilizando como material vegetal el híbrido CADDO, con el objetivo general de evaluar la influencia de los momentos de aplicación del Quitomax®, en el crecimiento, desarrollo, rendimiento agrícola y presencia de Alternaria solani Sor., en el cultivo de tomate bajo condiciones protegidas. Los resultados mostraron un efecto positivo del producto, donde la imbibición de las semillas en Quitomax® combinada con la aspersión foliar de 300 mg ha-1 del producto a los 7, 15 y 30 días después del trasplante, influyó positivamente en la altura, diámetro y número de hojas de las plantas; así como, incrementó el rendimiento agrícola en un 18 % con respecto al tratamiento control. Las plantas con aplicación de Quitomax® fueron más tolerantes a la presencia de Alternaria solani Sor.


INTRODUCCIÓN

El cultivo del tomate ocupa una superficie anual de 4 803 680 ha y un rendimiento a nivel mundial de 33,68 t ha-1 (1. En Cuba es el principal cultivo hortícola, con una superficie a campo abierto de 43 589 ha y un rendimiento promedio anual de 11,34 t ha-1 año-1 (2, mientras que, para su producción en el sistema de cultivo protegido, se dedican 167 ha, con rendimientos promedios entre 100 y 140 t ha-1 año-1 (3.

A nivel mundial el cultivo protegido se reconoce como una tecnología agrícola de avanzada que puede influir eficazmente en la producción de hortalizas frescas durante todo el año. En Cuba, constituye una tecnología promisoria para extender los calendarios de cosecha de las hortalizas y asegurar su suministro fresco al turismo, mercado de frontera y población.

El sistema de Cultivo Protegido, como modalidad de la horticultura cubana ha cobrado notable auge y difusión desde la década del noventa. A partir de ese momento, puede afirmarse, la preocupación existente acerca de los cultivos forzados (protegidos), debido a la utilización abundante de productos químicos que deterioran el ecosistema causando daños irreversibles al sistema suelo; por tanto, se proponen alternativas ecológicas para el manejo de los cultivos agrícolas bajo este sistema productivo; ya que, se conoce del alto consumo que se realiza de productos químicos, tanto para la nutrición como para la protección de las plantas, con vistas a lograr los altos rendimientos que se alcanzan por unidad de superficie 4-6.

Los gobiernos, hoy en día, promueven el uso de productos biológicos como los bioestimulantes, para reducir al mínimo el empleo de productos químicos que ocasionan toxicidad a la salud humana y al agroecosistema en general. Estos bioestimulantes son una gama de productos que contienen principios activos, los cuales actúan sobre la fisiología de las plantas, incrementando el crecimiento y desarrollo vegetal, así como los rendimientos y calidad de las cosechas 7.

En el marco actual de los bioestimulantes agrícolas, ha tenido un gran auge en la última década, el desarrollo de productos que tienen a las quitosanas como principales ingredientes activos. Estas son polímeros y oligómeros de glucosamina que se obtienen por desacetilación básica del polímero de quitina que, a su vez, se extrae del exoesqueleto de los crustáceos. Los polímeros y oligómeros de quitosana pueden tener una amplia aplicación agrícola a partir de las potencialidades biológicas que se le han demostrado a estos compuestos, como la promoción del crecimiento y mejora del rendimiento y frutos cosechados 8.

El Grupo de Productos Bioactivos (GPB) del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ha desarrollado un producto a base de polímeros de quitosana obtenidos de quitina de exoesqueleto de langosta, cuyo nombre comercial es Quitomax®. Dicho producto ha sido evaluado y extendido en diversos cultivos de importancia económica como son tomate, tabaco, papa, pimiento, pepino, frijol, soya, maíz, arroz, entre otros, con resultados positivos y promisorios 9.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, se puede plantear que existe la necesidad de emprender estudios donde se introduzcan nuevos productos bioestimulantes y biofertilizantes, como alternativas económicamente viables para incrementar las producciones en condiciones de cultivo protegido. Todo esto influirá en un beneficio económico, social y ambiental para la producción agrícola y por tanto contribuirá con la seguridad alimentaria del país. De acuerdo a estos antecedentes, el presente trabajo tuvo como objetivo general, evaluar la influencia de momentos de aplicación del Quitomax®, en el crecimiento, desarrollo, rendimiento agrícola y presencia de Alternaria solani en el cultivo de tomate bajo condiciones protegidas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para cumplir con el objetivo propuesto, se llevó a cabo el presente estudio en el período comprendido de junio a septiembre de 2017, en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), situado en el Municipio de San José de las Lajas, provincia Mayabeque.

El experimento se realizó en una casa de cultivo modelo Tropical A-12 con efecto “sombrilla”, de 540 m2. El suelo es un Ferralítico Rojo lixiviado agrogénico, según la nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba 8. Se utilizó, como material vegetal, el híbrido CADDO caracterizado por ser una planta fuerte y compacta, con entrenudos cortos, una excelente cobertura foliar y amarres continuos, fruto con extraordinaria vida de anaquel y variedad de ciclo precoz a cosecha.

Se empleó el Quitomax®, cuyo ingrediente activo es un polímero de quitosana, obtenido por el Grupo de Productos Bioactivos del INCA, a partir de la desacetilación básica (NaOH) de la quitina presente en la cubierta de las langostas 10. Se preparó una disolución madre de Quitomax® al 1 %, la cual se diluyó en agua destilada estéril hasta obtener las concentraciones deseadas para los experimentos.

La producción de las plántulas se realizó en bandejas cubanas de poliestireno expandido con 247 alvéolos de 32,50 cm3 de volumen. Se utilizó como sustrato una mezcla de 90 % de humus de lombriz + 10 % de cascarilla de arroz. El riego se efectuó dos veces al día por cinco minutos, con un sistema de microaspersión aérea.

Bajo un diseño completamente aleatorizado con cuatro repeticiones, se estudiaron dos tratamientos: con Quitomax® y un tratamiento control. La imbibición de las semillas en Quitomax®, se realizó durante 1 hora antes de sembrar, utilizando la dosis de 1 g L-1. A los 15 y 30 días después de la germinación (DDG) en condiciones de semillero, se seleccionaron 15 plantas por cada tratamiento al azar, a las que se les realizaron las siguientes evaluaciones:

  • Altura de las plántulas (cm): se midió con regla graduada, desde el cuello de la raíz hasta la axila de la hoja más joven

  • Diámetro del tallo de las plántulas (cm): se determinó con un pie de rey, a partir de dos centímetros por encima del cuello de la raíz

  • Número de hojas por plántula: por conteo visual

El trasplante se realizó a los 30 días después de la siembra, en canteros planos de 180 cm de ancho y 15 cm de altura. El esquema de plantación empleado fue el de una hilera, con una distancia entre plantas de 40 cm, bajo un diseño completamente aleatorizado con cuatro repeticiones. Para la aspersión foliar se empleó la dosis de 300 mg ha-1, aplicándose en tres momentos después del trasplante, estas aspersiones se realizaron en horas temprana de la mañana (8:00-9:00 am), para aprovechar la apertura estomática de las hojas, y se hicieron manualmente utilizando una mochila de 16 L de capacidad, con boquilla de cono a presión constante. Se estudiaron los siguientes tratamientos (Tabla 1).

A los 45 y 60 días después del trasplante (DDT) a 15 plantas por tratamiento, se les evaluaron las variables: altura de la planta (cm), diámetro del tallo (cm) y número de hojas por plántula, bajo la misma metodología descrita anteriormente.

En la etapa de floración - fructificación, se seleccionaron 15 plantas por cada tratamiento al azar, a las que se le realizaron las siguientes evaluaciones:

  • Número de racimos, flores y frutos por planta: por conteo visual

  • Masa promedio de los frutos (g): por división del peso total de los frutos entre la cantidad de frutos de la parcela. Se realizó en balanza analítica

  • Rendimiento agrícola (t ha-1): por pesada de la producción total del área de cálculo, extrapolada a una hectárea

Para evaluar la presencia de Alternaria solani, se realizaron las siguientes evaluaciones a los 7 (1ra evaluación) y 15 días (2da evaluación) posteriores al trasplante:

Para el porcentaje de infección se aplicó la siguiente fórmula 11

El valor resultante se multiplicará por 100. donde:

  1. a- grado de la escala

  2. b- # de órganos correspondientes a cada grado. n- tamaño de la muestra

  3. k- mayor valor de escala

Se empleó la escala de 6 grados, a 15 plantas por tratamiento de Silva, 2009 11 donde:

  1. 0 - Sin síntomas (altamente tolerante)

  2. 1 - Daño en la pinta de la cofia de la raíz principal (tolerante)

  3. 2 - Daño de la cofia de la raíz principal, clorosis hojas viejas (tolerante)

  4. 3 - Daño a nivel del eje hipocotílico de la raíz y pobre desarrollo de las raíces secundarias, clorosis de las hojas (susceptibles)

  5. 4 - Daño a nivel del eje hipocotílico de la raíz, que se extiende hasta el tallo y pobre desarrollo de las raíces secundarias, clorosis de las hojas (susceptible)

  6. 5 - Afectaciones que condujeron a la muerte de las plantas (altamente susceptibles)

Para determinar el nivel de afectación se cuantificaron por tratamientos, las plantas afectadas y se calculó la incidencia por la siguiente fórmula:

Criterios para estimar el nivel infección según Silva, 2009 9:

  • -10 % Ligero

  • 10-30% Medio

  • +30% Intenso

Los datos obtenidos, se analizaron mediante un ANOVA de Clasificación Simple. Las medias resultantes se compararon con la Prueba de Rangos Múltiples de Duncan para p≤ 0,05 cuando existieron diferencias significativas entre los tratamientos, procesado con el programa Statgraphics Centurión (2013) bajo el sistema operativo Windows7.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Efecto en el crecimiento de las plántulas

Los resultados obtenidos al evaluar la altura, el diámetro y el número de hojas por planta (Tabla 2) mostraron que en la primera evaluación realizada a los 15 días después de la siembra, no se obtienen diferencias significativas con respecto al tratamiento control. Sin embargo, en la evaluación realizada a los 30 días después de la siembra, los dos tratamientos se diferencian entre sí para cada una de las variables evaluadas.

En el caso de la altura, se superó al tratamiento control en un 13 %, el diámetro es superior en un 12 % y el número de hojas incrementa al control en un 49 %. No obstante, en ambos tratamientos se logró una postura de calidad para el trasplante donde una planta de tomate está apta para el trasplante cuando posee en un ciclo de 28 - 30 días, una altura de 15 - 18 cm, 5 hojas y un diámetro de tallo mayor de 3 mm 3.

Resultados similares fueron obtenidos en el cultivo de la papa (Solanum tuberosum L.) cuyo crecimiento es favorecido con la aplicación de dos oligosacarinas (Pectimorf® y Quitomax®), proporcionando efectos deseables en el contexto agrícola, como promover el crecimiento vegetativo, la producción de tubérculos y el rendimiento agrícola 12.

En el mismo cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L), estudios de diferentes concentraciones de quitosana mediante imbibición de semillas (var. Amalia) durante cuatro y ocho horas, sólo la concentración de 1,0 g L-1 ejerció un efecto positivo en la masa seca de plántulas del cultivo, aunque no modificó el resto de los indicadores de crecimiento evaluados 13; sin embargo, en este trabajo la dosis utilizada estimuló las variables del crecimiento aun cuando el tiempo de imbibición fue considerablemente inferior al utilizado por estos autores.

En la Tabla 3 se observa que las variables de crecimiento evaluadas a los 45 días después del trasplante, mostraron diferencias significativas para cada una de ellas. Con respecto a la altura de las plantas, esta fue superior en el tratamiento donde se partió de semillas embebidas en Quitomax® y posteriormente se realizó la aspersión foliar a los siete y quince días después del trasplante; el resto de los tratamientos no difirieron de este, pero tampoco del control.

En el caso del diámetro del tallo, también el tratamiento de Quitomax® Imb. + A.F. (7,15 y 30 DDT), se diferenció estadísticamente de los restantes tratamientos. Para esta variable del crecimiento, todos los tratamientos con Quitomax® superaron al control. Un resultado similar al de la altura se obtuvo en el número de hojas por planta, donde se mantiene el mismo tratamiento como el de mejor resultado.

La respuesta mostrada por las distintas variable de crecimiento, pudiera ser explicada a partir de la capacidad de Quitomax® para estimular el crecimiento de las plántulas, lo que también mantiene una estrecha relación con la concentración empleada, el tamaño molecular y la forma de aplicación del producto al cultivo, que incluye el tiempo de contacto con el órgano que percibe la aplicación, en este caso la semilla, siendo estimulada la velocidad de germinación y acelerando el crecimiento. Se ha demostrado que las quitosanas estimulan los niveles de proteínas en las hojas, así como los niveles enzimáticos, incrementándose la resistencia basal de las plantas 14,15.

Con la aplicación del producto Quitomax®, se logró un incremento significativo en los componentes del rendimiento evaluados con respecto al control, lo que demuestra el efecto positivo de este producto en el desarrollo de las plantas de tomate.

En la Tabla 4 se observa que los mayores valores en el número de frutos por planta, así como en la masa fresca de los frutos, se alcanzaron con el tratamiento en el cual las semillas fueron embebidas en 1,0 g L-1 de Quitomax® combinada con la aspersión foliar de 300 mg ha-1 del producto asperjado a las plantas a los 7, 15 y 30 después del trasplante.

Es de destacar el incremento que se logró en la cantidad de frutos por plantas con respecto al tratamiento control donde solo se fertilizó el suelo, por lo que se puede inferir que el producto bioestimulante permite que las plantas absorban de manera más eficiente los nutrientes presentes en la solución del suelo y con ello una mayor producción.

En cuanto al rendimiento agrícola, las aplicaciones del producto en sus diferentes formas (imbibición o aspersión foliar) influyeron positivamente en este indicador productivo (Figura 1). Todos los tratamientos con el Quitomax® superaron al control (excepto en el tratamiento donde solo se embebieron en el producto las semillas) y a su vez existieron diferencias significativas entre ellos, en dependencia de la cantidad de aspersiones foliares realizadas del producto después del trasplante.

En correspondencia con los componentes del rendimiento, este fue superior en el tratamiento de Quitomax® Imb. + A.F. (7, 15 y 30 DDT) con un rendimiento de 41,25 t ha-1, el cual superó en un 18 % al tratamiento control.

Los resultados antes señalados, están en correspondencia con los obtenidos en mini tubérculos de papa y en el cultivo del tomate al lograr el adelanto del período de floración y fructificación, el incremento del tamaño y masa de los frutos, así como, el número de flores y frutos con aplicaciones de quitosana 16. Similar resultado ha sido obtenido en la germinación de las semillas de estos cultivos 17.

Por otra parte, resultados similares a los encontrados en este trabajo han sido publicados a partir de estudios realizados en diferentes cultivos (tomate, cártamo y girasol), en aras de determinar las potencialidades de los polímeros de quitosanas, en los que lograron estimular el crecimiento mediante imbibición de semillas en estadios de semilleros, así como, los rendimientos por aspersión foliar en campo con resultados promisorios 17,18.

También, se señala que la aplicación de bioestimulantes, potencia las auxinas que intervienen en el proceso de reproducción vegetal, ocurriendo un sinergismo entre las sustancias aplicadas y las hormonas naturales de las plantas 19, lo cual hace pensar que similar comportamiento sucede cuando se aplica el Quitomax® al cultivo del tomate, logrando estimular desde el crecimiento hasta el rendimiento.

Estos resultados se relacionan con estudios que demuestran que la combinación de formas de aplicación tales como, el tratamiento a las semillas y la aplicación al suelo o sobre la planta de soluciones de quitosana, puede contribuir a aumentar el rendimiento de los cultivos 20.

La respuesta favorable de los indicadores productivos puede deberse a que la aspersión foliar del Quitomax® estimuló los procesos fisiológicos de las plantas, incrementando el tamaño de las células, lo cual hace más asimilable los nutrientes por las mismas y, por otra parte, este efecto también pudo estar relacionado con la capacidad del producto al actuar como antitranspirante y provocar un cierre parcial o total de los estomas, favoreciendo el estado hídrico de la planta y otros procesos fisiológicos que contribuyen a aumentar la producción de biomasa y el rendimiento agrícola, lo que a su vez reduce las pérdidas de agua en las plantas 21.

Efecto de Quitomax® en el grado de incidencia y porcentaje de infección por Alternaria solani

La utilización de antagonistas microbianos para el control de fitopatógenos, se ha catalogado como un importante complemento en el manejo integrado de plagas, considerándose este aspecto entre los diversos mecanismos propuestos que explican la promoción del crecimiento vegetal.

Por ello, al evaluarse la incidencia del Quitomax®, en su influencia sobre el hongo Alternaria solani, se obtuvieron diferencias estadísticas entre los tres tratamientos estudiados (Tabla 5), siendo mayor el grado de incidencia del hongo en el tratamiento control con un grado de susceptibilidad a la plaga, corroborándose la "Teoría de la Trofobiosis", cuyo argumento científico se fundamenta en que las plantas con inadecuado estado nutricional, serán más susceptibles al ataque de patógenos que las que han sido bien alimentadas, existiendo una respuesta proporcional al uso de alternativas ecológicas e inversamente proporcional al uso de agrotóxicos 22.

En el caso del tratamiento, donde el Quitomax® se aplicó vía imbibición de las semillas más dos aspersiones foliares, fueron menores las afectaciones foliares causadas por A. solani, obteniéndose en estas plantas, índices ligeros de afectación en la primera evaluación (15 días después del trasplante), con un 7 % de infección el cual se incrementa en la segunda evaluación con un índice de 13 % (45 días después del trasplante) con respecto al control.

Para el tratamiento control, en la primera evaluación los niveles eran ligeros; sin embargo, en la evaluación siguiente se denotó un nivel intenso de infección; por tanto, este resultado permite corroborar el efecto del Quitomax® como producto biocontrol de patógenos ya que en los dos tratamientos con este bioproducto las plantas fueron menos afectadas. Este patógeno está presente en todo el país causando importantes daños en el cultivo, preferentemente cuando se presentan déficit nutricional e hídrico en las plantas por lo que aumenta la susceptibilidad a la plaga.

El manejo ecológico de los agroecosistemas favorece la diversidad de los enemigos naturales, disminuyendo los daños económicos causados por los insectos plagas. Los niveles de fenoles en las plantas pueden constituir una vía para el control parcial o total de patógenos fúngicos en algunas especies de plantas, de esta manera, estos fueron determinados para conocer en qué medida, los productos estimulaban los contenidos de fenoles en las plantas por ser una de las vías posibles para una mayor tolerancia al ataque de patógenos 9.

Una de las mayores necesidades agrícolas es la protección de las plántulas contra enfermedades causadas por patógenos. En este sentido tanto el polímero de la quitosana como sus oligómeros son potentes inductores de respuestas defensivas y de resistencia en la planta contra patógenos 9. Esta protección puede deberse a la actividad antimicrobiana que estos polímeros y oligómeros ejercen sobre los microorganismos o puede ser el resultado de la elevación de la resistencia basal de la planta, causada por la activación de resistencia inducida que ejercen estos compuestos en la planta 23,24.

CONCLUSIONES

Se demostró el efecto positivo del bioestimulante Quitomax® en el estímulo del crecimiento, desarrollo y rendimiento en las plantas provenientes de semillas embebidas, combinada con aspersiones foliares a los 7, 15 y 30 días después del trasplante, superior en un 18 % con respecto al control. Por otra parte, las plantas tratadas con Quitomax® tienen un bajo grado incidencia y porcentaje de infección por Alternaria solani demostrando el efecto del producto como biocontrol.

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Los autores de este trabajo declaran no presentar conflicto de intereses.

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Oligosacarinas stimulate the growth and yield on tomato (Solanum lycopersicum L) under protected conditions


ABSTRACT

Biostimulant products exert various beneficial effects on plants, such as the induction of defensive mechanisms and stimulation of plant growth, in addition to having the advantage of not being harmful to the flora or to the environment. Oligosacarins, structural components of the cell wall of plants and microorganisms, exert effects on growth and development, among which are chitosan and its derivatives. The present work was developed between the period June to September 2017, on a typical Red Ferralitic soil, in a protected cultivation house, using the CADDO hybrid as plant material, with the general objective of evaluating the influence of the moments of application of Quitomax®, on growth, development, agricultural yield and presence of Alternaria solani Sor., on tomato crop under protected conditions. The results showed a positive effect of the product, where seeds imbibition of the in Quitomax® combined with the foliar spray of 300 mg ha-1 of the product at 7, 15 and 30 days after the transplant, positively influenced the height, diameter and number of leaves of the plants; as well as, increased agricultural yield by 18 % with respect to control treatment. The plants with Quitomax® application were more tolerant to the presence of Alternaria solani Sor.


INTRODUCTION

Tomato cultivation occupies an annual area of 4 803 680 ha and a worldwide yield of 33.68 t ha-1 (1. In Cuba it is the main horticultural crop, with an open field area of 43,589 ha and an average annual yield of 11.34 t ha-1 year-1 2, while for its production in the protected crop system 167 hectares are dedicated, with average yields between 100 and 140 t ha-1 year-1 (3.

Globally, protected farming is recognized as an advanced agricultural technology that can effectively influence the production of fresh vegetables throughout the year. In Cuba, it is a promising technology to extend the harvesting schedules of vegetables and ensure their fresh supply to tourism, border market and population.

The Protected Cultivation system, as a modality of Cuban horticulture, has gained remarkable boom and diffusion since the 1990s. From that moment, it can be affirmed, the existing concern about forced (protected) crops, due to the abundant use of chemical products that deteriorate the ecosystem causing irreversible damage to the soil system; therefore, ecological alternatives are proposed for the management of agricultural crops under this productive system; since, it is known of the high consumption that is made of chemical products, both for nutrition and for the protection of plants, with a view to achieving the high yields that are achieved per unit area 4-6.

Governments, today, promote the use of biological products such as biostimulants, to minimize the use of chemicals that cause toxicity to human health and the agroecosystem in general. These biostimulants are a range of products that contain active ingredients, which act on the physiology of plants, increasing plant growth and development, as well as yields and crop quality 7.

In the current framework of agricultural biostimulants, the development of products that have chitosan as the main active ingredients has had a great boom in the last decade. These are glucosamine polymers and oligomers that are obtained by basic deacetylation of the chitin polymer, which, in turn, is extracted from the shellfish exoskeleton. Chitosan polymers and oligomers can have a wide agricultural application from the biological potentials that have been demonstrated to these compounds, such as promoting growth and improving yield and harvested fruits 8.

The Bioactive Products Group (GPB) of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA) has developed a product based on chitosan polymers obtained from lobster exoskeleton chitin, whose trade name is Quitomax®. This product has been evaluated and extended in various crops of economic importance such as tomatoes, tobacco, potatoes, peppers, cucumbers, beans, soybeans, corn, and rice, among others, with positive and promising results 9.

Taking into account all of the above, it can be argued that there is a need to undertake studies where new biostimulant and biofertilizer products are introduced, as economically viable alternatives to increase production under protected crop conditions. All this will influence an economic, social and environmental benefit for agricultural production and therefore contribute to the country's food security. According to this background, the present work had as a general objective, to evaluate the influence of moments of application of Quitomax®, in the growth, development, agricultural yield and presence of Alternaria solani in tomato cultivation under protected conditions.

MATERIALS AND METHODS

To fulfill the proposed objective, the present study was carried out in the period from June to September 2017, at the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), located in the Municipality of San José de las Lajas, Mayabeque province.

The experiment was carried out in a Tropical-A-12 model farmhouse with an “umbrella” effect, of 540 m2. The soil is a Red Ferralitic lixiviate agrogenic, according to the new version of genetic classification of the soils of Cuba 8. It was used, as a plant material, the CADDO hybrid characterized by being a strong and compact plant, with short internodes, excellent foliar cover and continuous moorings, fruit with extraordinary shelf life and a variety of early harvest cycle.

Quitomax® was used, whose active ingredient is a chitosan polymer, obtained by the INCA Bioactive Products Group, from the basic deacetylation (NaOH) of the chitin present in the lobster shell 10. A stock solution of 1 % Quitomax® was prepared, which was diluted in sterile distilled water until the desired concentrations were obtained for the experiments.

The production of the seedlings was carried out in Cuban trays of expanded polystyrene with 247 alveoli of 32.50 cm3 in volume. A mixture of 90 % earthworm humus + 10 % rice husk was used as substrate. Irrigation was carried out twice a day for five minutes, with an aerial micro sprinkler system.

Under a completely randomized design with four repetitions, two treatments were studied: with Quitomax® and a control treatment. The imbibition of the seeds in Quitomax® was carried out for 1 hour before sowing, using the dose of 1 g L-1. At 15 and 30 days after germination (DAG) in seed conditions, 15 plants were selected for each random treatment, to which the following evaluations were performed:

  • Seedling height (cm): measured with a graduated ruler, from the root neck to the youngest leaf's armpit.

  • Diameter of the stem of the seedlings (cm): it was determined with a king's foot, from two centimeters above the root neck.

  • Number of leaves per seedling: per visual count.

The transplant was performed 30 days after sowing, in flat beds 180 cm wide and 15 cm high. The planting scheme used was that of a row, with a distance between plants of 40 cm, under a completely randomized design with four repetitions. For the foliar spray the dose of 300 mg ha-1 was used, applied three times after the transplant, these sprays were made in the early hours of the morning (8:00-9:00 am), to take advantage of the stomatic opening of the leaves, and were made manually using a backpack of 16 L capacity, with constant pressure cone nozzle. The following treatments were studied (Table 1).

At 45 and 60 days after transplantation (DAT) at 15 plants per treatment, the variables were evaluated: plant height (cm), stem diameter (cm) and number of leaves per seedling, under the same methodology described previously.

In the flowering - fruiting stage, 15 plants were selected for each random treatment, to which the following evaluations were performed:

  • Number of clusters, flowers and fruits per plant: by visual count

  • Average mass of the fruits (g): by division of the total weight of the fruits by the amount of fruits of the plot. It was performed in analytical balance

  • Agricultural yield (t ha-1): by weighing the total production of the calculation area, extrapolated to one hectare

To evaluate the presence of Alternaria solani, the following evaluations were performed at 7 (1st evaluation) and 15 days (2nd evaluation) after the transplant:

The following formula was applied for the percentage of infection 11

The resulting value will be multiplied by 100. where:

  1. a-degree of the scale

  2. b- # of organs corresponding to each grade. n- sample size

  3. k- higher scale value

The 6-grade scale was used at 15 plants per Silva treatment, 2009 11 where:

  1. 0 - No symptoms (highly tolerant)

  2. 1 - Damage to the main root coping pint (tolerant)

  3. 2 - Damage of the coot of the main root, chlorosis old leaves (tolerant)

  4. 3 - Damage to the hypocotyl axis of the root and poor development of secondary roots, chlorosis of the leaves (susceptible)

  5. 4 - Damage to the hypocotyl axis of the root, which extends to the stem and poor development of secondary roots, leaf chlorosis (susceptible)

  6. 5 - Effects that led to the death of plants (highly susceptible)

To determine the level of involvement, the affected plants were quantified by treatments and the incidence was calculated by the following formula:

Criteria for estimating the infection level according to Silva, 2009 9:

  • -10 % Light

  • 10-30 % Medium

  • + 30 % Intense

The data obtained were analyzed using a Simple Classification ANOVA. The resulting means were compared with the Duncan Multiple Range Test for p≤ 0.05 when there were significant differences between treatments, processed with the Statgraphics Centurion program (2013) under the Windows7 operating system.

RESULTS AND DISCUSSION
Seedling growth effect

The results obtained when evaluating the height, diameter and number of leaves per plant (Table 2) showed that in the first evaluation made 15 days after sowing, no significant differences were obtained with respect to the control treatment. However, in the evaluation performed 30 days after planting, the two treatments are differentiated from each other for each of the variables evaluated.

In the case of height, the control treatment was exceeded by 13 %, the diameter is greater by 12 % and the number of leaves increases to the control by 49 %. However, in both treatments a quality posture was achieved for the transplant where a tomato plant is suitable for transplantation when it has in a cycle of 28-30 days, a height of 15-18 cm, 5 leaves and a diameter of stem greater than 3 mm 3.

Similar results were obtained in the potato crop (Solanum tuberosum L.) whose growth is favored with the application of two oligosaccharins (Pectimorf® and Quitomax®), providing desirable effects in the agricultural context, such as promoting vegetative growth, production of tubers and agricultural yield 12.

In the same tomato crop (Solanum lycopersicum L), studies of different concentrations of chitosan by imbibition of seeds (var. Amalia) for four and eight hours, only the concentration of 1.0 g L-1 exerted a positive effect on dry mass of crop seedlings, although it did not change the rest of the growth indicators evaluated 13; however, in this work the dose used stimulated the growth variables even though the imbibition time was considerably shorter than that used by these authors.

Table 3 shows that the growth variables evaluated at 45 days after transplantation showed significant differences for each of them. With respect to the height of the plants, this was superior in the treatment where it was split from seeds embedded in Quitomax® and subsequently foliar spraying was performed at seven and fifteen days after transplantation; the rest of the treatments did not differ from this, but not from the control.

In the case of stem diameter, also the treatment of Quitomax® Imb. + A.F. (7.15 and 30 DAT), it was statistically different from the other treatments. For this growth variable, all treatments with Quitomax® outperformed the control. A result similar to that of height was obtained in the number of leaves per plant, where the same treatment is maintained as the one with the best result.

The response shown by the different growth variables could be explained based on the ability of Quitomax® to stimulate seedling growth, which also maintains a close relationship with the concentration used, the molecular size and the method of application of the product to the crop, which includes the contact time with the organ that perceives the application, in this case the seed, the germination speed being stimulated and the growth accelerated. It has been shown that chitosans stimulate protein levels in the leaves, as well as enzyme levels, increasing the basal resistance of plants 14,15.

With the application of the Quitomax® product, a significant increase in the performance components evaluated with respect to the control was achieved, demonstrating the positive effect of this product on the development of tomato plants.

Table 4 shows that the highest values in the number of fruits per plant, as well as in the fresh mass of the fruits, were achieved with the treatment in which the seeds were embedded in 1.0 g L-1 of Quitomax® combined with the foliar spray of 300 mg ha-1 of the product sprayed to the plants at 7, 15 and 30 after transplantation.

It is noteworthy the increase that was achieved in the amount of fruits per plants with respect to the control treatment where only the soil was fertilized, so it can be inferred that the biostimulant product allows plants to more efficiently absorb the nutrients present in the solution of the soil and with it a greater production.

Regarding agricultural yield, the applications of the product in its different forms (imbibition or foliar spray) positively influenced this productive indicator (Figure 1). All treatments with Quitomax® outperformed the control (except in the treatment where only the seeds were embedded in the product) and in turn there were significant differences between them, depending on the amount of foliar sprays made of the product after transplantation.

Corresponding to the performance components, this was superior in the treatment of Quitomax® Imb. + A.F. (7, 15 and 30 DAT) with a yield of 41.25 t ha-1, which exceeded the control treatment by 18 %.

The aforementioned results are in correspondence with those obtained in mini potato tubers and in tomato cultivation by achieving the advance of the flowering and fruiting period, the increase in the size and mass of the fruits, as well as the number of flowers and fruits with chitosan applications 16. A similar result has been obtained in the germination of the seeds of these crops 17.

On the other hand, results similar to those found in this work have been published from studies carried out in different crops (tomato, safflower and sunflower), in order to determine the potential of chitosan polymers, in which they managed to stimulate growth by imbibition of seeds in seedling stages, as well as, the yields by foliar sprinkling in the field with promising results 17,18.

Also, it is noted that the application of biostimulants, enhances the auxins involved in the process of plant reproduction, occurring a synergism between the substances applied and the natural hormones of plants 19, which suggests that similar behavior happens when apply Quitomax® to tomato cultivation, stimulating growth to yield.

These results are related to studies that show that the combination of forms of application such as treatment to seeds and application to the soil or on the plant of chitosan solutions, can contribute to increasing crop yields 20.

The favorable response of the productive indicators may be due to the fact that the foliar sprinkling of Quitomax® stimulated the physiological processes of the plants, increasing the size of the cells, which makes the nutrients more assimilable by them and, on the other hand, this effect It could also be related to the ability of the product to act as an antiperspirant and cause a partial or total closure of the stomata, favoring the water status of the plant and other physiological processes that contribute to increasing biomass production and agricultural performance, which in turn reduces water losses in plants 21.

Effect of Quitomax® on the degree of incidence and percentage of infection by Alternaria solani

The use of microbial antagonists for the control of phytopathogens has been cataloged as an important complement in the integrated management of pests, considering this aspect among the various proposed mechanisms that explain the promotion of plant growth.

Therefore, when evaluating the incidence of Quitomax®, in its influence on the Alternaria solani fungus, statistical differences were obtained between the three treatments studied (Table 5), the degree of incidence of the fungus in the control treatment being higher with a degree of susceptibility to the pest, corroborating the "Theory of Trophobiosis", whose scientific argument is based on the fact that plants with inadequate nutritional status will be more susceptible to attack by pathogens than those that have been well fed, and there is a proportional response to the use of Ecological alternatives and inversely proportional to the use of pesticides 22.

In the case of treatment, where Quitomax® was applied via imbibition of the seeds plus two foliar sprays, the leaf effects caused by A. solani were minor, obtaining in these plants, slight indexes of affectation in the first evaluation (15 days later of the transplant), with a 7 % infection which is increased in the second evaluation with an index of 13 % (45 days after the transplant) with respect to the control.

For the control treatment, in the first evaluation the levels were light; however, an intense level of infection was denoted in the following evaluation; therefore, this result allows to corroborate the effect of Quitomax® as a biocontrol product of pathogens since in the two treatments with this bioproduct the plants were less affected. This pathogen is present throughout the country causing significant damage to the crop, preferably when there are nutritional and water deficits in the plants, which increases the susceptibility to the pest.

The ecological management of agroecosystems favors the diversity of natural enemies, reducing the economic damage caused by insect pests. The levels of phenols in the plants can constitute a way for the partial or total control of fungal pathogens in some species of plants, in this way, these were determined to know to what extent, and the products stimulated the contents of phenols in the plants by be one of the possible pathways for greater tolerance to pathogen attack 9.

One of the greatest agricultural needs is the protection of seedlings against diseases caused by pathogens. In this sense, both the chitosan polymer and its oligomers are potent inducers of defensive responses and resistance in the plant against pathogens 9. This protection may be due to the antimicrobial activity that these polymers and oligomers exert on the microorganisms or it may be the result of the elevation of the basal resistance of the plant, caused by the activation of induced resistance exerted by these compounds in the plant 23,24.

CONCLUSIONS

The positive effect of the Quitomax® biostimulant in the stimulation of growth, development and yield in plants from embedded seeds was combined, combined with foliar sprays at 7, 15 and 30 days after transplantation, 18 % higher than control. On the other hand, plants treated with Quitomax® have a low incidence and percentage of infection with Alternaria solani demonstrating the effect of the product as biocontrol.

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