En Sudamérica, la producción agrícola es diversa y compleja, resultando de las tradiciones de cada país, y se obtiene a costa de una profunda huella ecológica, como consecuencia de la necesidad de los países del subcontinente de mantenerse como productores y exportadores de rubros agrícolas que tienen un papel importante en sus balanzas comerciales ¹.

Ecuador no se aparta de la tendencia a explotar la tierra de manera intensiva e indiscriminada; entre los insumos que se utilizan para lograr rendimientos adecuados se encuentran los fertilizantes nitrogenados, fosfóricos y potásicos, de los cuales el país aplicaba en el año 2014 una media de 124,03 kg ha^-1, cifra ligeramente inferior al promedio del subcontinente que es de 135,46 kg ha^{-1 (2} pero sin dudas muy elevada. Además, la mayoría de los agricultores aplica los fertilizantes sin considerar las cantidades de nutrientes presentes en los suelos ni las necesidades de los cultivos, lo que lleva a un uso desmedido que tiene consecuencias ambientales negativas.

Una de las alternativas orgánicas para estimular los procesos de crecimiento y desarrollo de las plantas es el empleo de bioestimulantes, que se definen como sustancias o microorganismos que aplicados a las plantas, incrementan la absorción y asimilación de nutrientes, su tolerancia al estrés o mejoran sus características agronómicas, independientemente del contenido de nutrientes que aporten ³. Entre los bioestimulantes más usados se encuentran el vermicompost, sus lixiviados y los microorganismos eficientes ^4-7.

La estevia (Stevia rebaudiana Bertoni), la acelga (Beta vulgaris L. subsp. cicla) y el ajonjolí (Sesamum indicum L.) son cultivos de ciclo corto que no se encuentran entre los preponderantes en la agricultura ecuatoriana. El maní (Arachis hypogaea L.), también de ciclo corto, aunque ocupa áreas agrícolas bastante superiores, tampoco es un rubro de alto impacto en el sistema agrícola del país. Sin embargo, el aprecio de los consumidores por estas especies se está incrementando: la estevia por su uso edulcorante y medicinal ⁸, la acelga por sus propiedades antioxidantes y anticancerígenas ⁹, el maní por su alto contenido de aceites, proteínas y carbohidratos ¹⁰ y el ajonjolí por el poder anticancerígeno del sesamol que contienen sus semillas ¹¹.

Ante este incremento en la demanda y consiguientemente en el interés de los productores se hace necesario proponer alternativas que permitan obtener altos rendimientos sin que se cree una dependencia de los fertilizantes químicos sintéticos, lo que afectaría la sostenibilidad económica y ecológica de estos agroecosistemas.

Esta investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de varios bioestimulantes sobre el crecimiento y el rendimiento de estas especies, en comparación con productos fertilizantes de origen químico-sintético.

En las Tablas 1- 4 se presentan los resultados de la influencia de los diferentes productos aplicados en cada una de las especies sobre las variables del crecimiento y el rendimiento.

En estevia, no se observaron diferencias significativas en la variable diámetro del tallo. En cambio, se encontraron diferencias estadísticas en las restantes variables, destacándose en la altura de la planta el Humisil^® (1/10 v/v) y el calcio (2 g L^-1); en la cantidad de hojas, los mejores resultados se obtuvieron con el tratamiento fertilizado con NPK, con las dos diluciones de Humisil^® y con el calcio (2 g L^-1). Es destacable que en estas tres variables los tratamientos con Humisil^® (1/10 v/v) y calcio (2 gl^-1) siempre produjeron resultados estadísticamente similares o superiores a los obtenidos con NPK. En el rendimiento estuvieron a un mismo nivel el calcio (2 g L^-1), el Humisil^® (1/10 v/v) y el tratamiento fertilizado, aunque este último no se diferenció del control sin aplicación.

En esta especie, los estudios sobre el empleo de bioestimulantes se han concentrado en la inoculación de las plantas con rizobacterias promotoras del crecimiento y hongos micorrícicos arbusculares o combinaciones de estos ^14,15, y en menor medida se han combinado microorganismos y productos orgánicos como el estiércol y el vermicompost ¹⁶. Los resultados obtenidos en esas investigaciones, superiores en todos los casos a los alcanzados con fertilizantes químicos, han sido atribuidos a una mejora en la absorción de nutrientes por las plantas.

Los rendimientos que se obtienen con el empleo de productos bioestimulantes como el Humisil^® por lo general se atribuyen no a la concentración de nutrientes presentes en ellos, sino al aporte de ácidos húmicos. Estas sustancias activan el metabolismo vegetal, incidiendo favorablemente en la absorción y asimilación de nutrientes, la absorción de agua, e incrementando la tolerancia a distintos tipos de estrés ^3,4,6. En cuanto al calcio, este elemento juega un papel importante como mensajero en las respuestas vegetales a las señales ambientales y hormonales ¹⁷. En estevia, en particular, las deficiencias de calcio provocan necrosis en los primordios foliares, reducción en el contenido de esteviósidos, ramas quebradizas y raíces cortas y delgadas ¹⁸. Estos efectos pueden explicar los resultados obtenidos en las variables altura de la planta y cantidad de hojas, componentes determinantes del rendimiento en esta especie.

En acelga (Tabla 2), la aplicación de bioestimulantes produjo resultados que igualaron o superaron a la fertilización con NPK en todas las variables relacionadas con el crecimiento vegetativo. En cuanto al rendimiento, las dos diluciones de lixiviados de vermicompost de estiércol bovino fueron significativamente superiores a la fertilización con NPK; el tratamiento con microorganismos eficientes 1/20 (v/v) no difirió de los tratamientos con lixiviados ni del tratamiento fertilizado con NPK; a su vez, la fertilización con NPK no mostró diferencias significativas con la dilución 1/10 (v/v) de microorganismos eficientes. Es decir, la aplicación de cualquiera de los dos bioestimulantes siempre condujo a rendimientos iguales o superiores a los obtenidos con NPK. Los bioestimulantes más usados en acelga han sido: el Kelpak, rico en auxinas y citoquininas, producido a partir del alga marina Ecklonia maxima, y que incrementa la masa seca de hojas y raíces ¹⁹, el VIUSID, con alto contenido de diversos aminoácidos, que eleva los rendimientos en un 29,50 % ²⁰, y los microorganismos eficientes, que conducen a incrementos en el contenido de clorofila y a mejoras en el suelo, pero no a aumentos significativos de la biomasa ²¹.

Varios bioestimulantes (lixiviado de gallinaza 3/10 v/v, y lixiviados de vermicompost de estiércol bovino 2/10 y 3/10 v/v) alcanzaron valores altos en las variables altura de la planta, nódulos por planta y rendimiento de vainas secas obtenidos en maní (Tabla 3), similares a la fertilización con NPK. En particular, con el lixiviado de gallinaza 3/10 (v/v) y con las tres diluciones de lixiviado de vermicompost de estiércol bovino se lograron niveles de nodulación significativamente superiores a los del suelo al que no se aplicó ningún producto, aunque es evidente que en el suelo existen poblaciones de rizobios compatibles con el cultivo. Otros autores han encontrado incrementos similares en este proceso simbiótico en presencia de vermicompost ^22-24.

El rendimiento de granos secos con NPK fue superado significativamente por el lixiviado de vermicompost de estiércol bovino en las diluciones 2/10 y 3/10 (v/v). En esta especie, la aplicación del bioestimulante Stimulate^®, rico en auxinas, citoquininas y giberelinas, favorece la producción de semillas vigorosas y sanas, solo o combinado con elementos químicos ^25,26. El bioestimulante Nutrifer^® 202, aunque incluye varios tipos de micronutrientes de origen inorgánico, contiene también extractos de algas marinas (Ascophyllum nodosum) que aportan aminoácidos, vitaminas y fitohormonas, y actúa sobre el metabolismo general de las plantas de maní favoreciendo su crecimiento, desarrollo y nodulación, sobre todo en combinación con Bradyrhizobium sp. ²⁷. El empleo de vermicompost ha causado incrementos en los rendimientos en esta especie ^28,29 por lo que se puede esperar efectos similares en sus lixiviados, como los empleados en este experimento.

No se observaron diferencias en la altura de las plantas ni en la altura de carga del ajonjolí para los tratamientos experimentales (Tabla 4); en la cantidad de cápsulas por planta y el rendimiento, la fertilización con NPK superó significativamente a los restantes tratamientos. En esta especie se destaca el uso de algas marinas (Kappaphycus y Gracilaria) o extractos de estas, que contienen aminoácidos, fitohormonas y otros compuestos orgánicos y que han incrementado el rendimiento ^30,31. En otro estudio la aplicación foliar de extractos de algas marinas y de hojas de plantas terrestres ejerció efectos similares a los causados por el empleo de reguladores del crecimiento sintéticos ³². El hecho de no haber encontrado efectos estimulantes en la presente investigación sugiere la necesidad de ampliar el espectro de bioestimulantes y sus dosis, para buscar una alternativa sostenible de producción. No obstante, es destacable que con el biol artesanal se alcanzó el 78,67 % del rendimiento obtenido con NPK, y se superó el alcanzado en el suelo sin aplicación en un 22,48 %. Esto avala la posibilidad de su empleo como alternativa amigable con el ambiente, y estimula la realización de investigaciones con otras dosis de este producto.

En la actualidad no existen estudios detallados sobre los mecanismos fisiológicos de acción de la gran cantidad de sustancias naturales, microorganismos y productos más o menos elaborados que se consideran bioestimulantes. Ello se debe en gran medida a los altos costos de los análisis de la composición de los bioestimulantes, que conspiran contra la rentabilidad de su uso, sobre todo si se tiene en cuenta el enfoque agroecológico y sostenible de su empleo (que los campesinos produzcan sus propios bioestimulantes). Se conoce, en cambio, que los bioestimulantes favorecen los procesos de crecimiento y desarrollo de las plantas a través del mejoramiento de la disponibilidad de los nutrientes en el suelo, el incremento de la absorción y asimilación de elementos minerales ³³, y el aumento de la tolerancia de los vegetales al estrés ³⁴, todo lo cual conduce a la obtención de mayores rendimientos. Los efectos observados en esta investigación concuerdan con lo esperado, de acuerdo con la definición de bioestimulantes que ofrecen otros autores ^3,35.

En general, los bioestimulantes ensayados en el presente estudio producen resultados alentadores, pues logran igualar o superar a los obtenidos con la fertilización química sintética en las especies en que se emplearon.

In South America, agricultural production is diverse and complex, resulting from the traditions of each country, and it is obtained at the cost of a deep ecological footprint, because of the need for the countries of the subcontinent to remain as producers and exporters of agricultural items that they play an important role in their trade balances ¹.

Ecuador does not depart from the tendency to exploit the land in an intensive and indiscriminate way. Among the inputs used to achieve adequate yields are nitrogen, phosphoric and potassium fertilizers, of which the country applied an average of 124.03 kg ha^-1 in 2014, a figure slightly lower than the average for the subcontinent, which is of 135.46 kg ha^{-1 (2} but undoubtedly very high. In addition, most farmers apply fertilizers without considering the amounts of nutrients present in the soils or the needs of the crops, leading to excessive use that has negative environmental consequences.

One of the organic alternatives to stimulate the growth and development processes of plants is the use of biostimulants, which are defined as substances or microorganisms that, applied to plants, increase the absorption and assimilation of nutrients, their tolerance to stress or improve their agronomic characteristics, regardless of the content of nutrients they provide ³. Among the most used biostimulants are vermicomposting, its leachates and efficient microorganisms ^4-7.

Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni), chard (Beta vulgaris L. subsp. Cicla) and sesame (Sesamum indicum L.) are short-cycle crops that are not among the predominant ones in Ecuadorian agriculture. Peanuts (Arachis hypogaea L.), also short-cycle, although occupying much higher agricultural areas, is not a high-impact item in the country's agricultural system. However, consumer appreciation for these species is increasing: stevia for its sweetening and medicinal use ^8), chard for its antioxidant and anti-cancer properties ⁹, peanuts for its high content of oils, proteins and carbohydrates ¹⁰⁾ and sesame for the anticancer power of the sesamol contained in its seeds ¹¹.

Given this increase in demand and consequently in the interest of producers it is necessary to propose alternatives that allow obtaining high yields without creating a dependence on synthetic chemical fertilizers, which would affect the economic and ecological sustainability of these agroecosystems.

This research aimed to evaluate the effect of various biostimulants on the growth and performance of these species, in comparison with fertilizer products of chemical-synthetic origin.

Tables 1- 4 show the results of the influence of the different products applied in each of the species on the growth and yield variables.

In stevia, no significant differences were observed in the stem diameter variable. On the other hand, statistical differences were found in the remaining variables, highlighting in plant height Humisil^® (1/10 v/v) and calcium (2 g L^-1); in the number of leaves, the best results were obtained with the treatment fertilized with NPK, with the two dilutions of Humisil^® and with calcium (2 g L^-1). It is noteworthy that in these three variables the treatments with Humisil^® (1/10 v/v) and calcium (2 g L^-1) always produced statistically similar or superior results to those obtained with NPK. In yield, calcium (2 g L^-1), Humisil^® (1/10 v/v) and fertilized treatment were at the same level, although the latter did not differ from the control without application.

In this species, studies on the use of biostimulants have focused on the inoculation of plants with growth-promoting rhizobacteria and arbuscular mycorrhizal fungi or combinations of these ^14,15, and to a lesser extent microorganisms and organic products have been combined such as manure and vermicompost ¹⁶. The results obtained in these investigations, superior in all cases to those achieved with chemical fertilizers, have been attributed to an improvement in the absorption of nutrients by plants.

The yields obtained with the use of biostimulant products such as Humisil^® are generally attributed not to the concentration of nutrients present in them, but to the contribution of humic acids. These substances activate plant metabolism, favorably affecting the absorption and assimilation of nutrients, the absorption of water, and increasing tolerance to different types of stress ^3,4,6. As for calcium, this element plays an important role as a messenger in plant responses to environmental and hormonal signals ¹⁷. In stevia, in particular, calcium deficiencies cause necrosis in the leaf primordia, a reduction in the content of steviosides, brittle branches and short and thin roots ¹⁸. These effects can explain the results obtained in the variables height of the plant and number of leaves, determining components of the yield in this species.

In chard (Table 2), the application of biostimulants produced results that equaled or surpassed NPK fertilization in all the variables related to vegetative growth. Regarding the yield, the two dilutions of vermicompost leachates from bovine manure were significantly superior to fertilization with NPK; the treatment with efficient 1/20 (v/v) microorganisms did not differ from the leachate treatments or the NPK-fertilized treatment; in turn, NPK fertilization did not show significant differences with the 1/10 (v/v) dilution of efficient microorganisms. That is, the application of either of the two biostimulants always led to yields equal to or greater than those obtained with NPK. The most widely used biostimulants in chard have been Kelpak, rich in auxins and cytokinins, produced from the seaweed Ecklonia maxima, and which increases the dry mass of leaves and roots ¹⁹, VIUSID, with a high content of various amino acids, which increases yields by 29.50 % ²⁰. Besides, efficient microorganisms, which lead to increases in chlorophyll content and improvements in the soil, but not to significant increases in biomass ²¹.

Several biostimulants (3/10 v/v chicken manure leachate, and 2/10 and 3/10 v/v bovine manure vermicompost leachates) reached high values in the variables of plant height, nodules per plant and dry pod yield obtained in peanuts (Table 3), similar to fertilization with NPK. In particular, with the 3/10 (v/v) chicken manure leachate and with the three dilutions of vermicompost leachate from bovine manure, nodulation levels were significantly higher than those of the soil to which no product was applied, although it is evident that in the soil there are populations of rhizobia compatible with the crop. Other authors have found similar increases in this symbiotic process in the presence of vermicompost ^22-24.

The yield of dry grains with NPK was significantly by the vermicompost leachate exceeded from bovine manure in the 2/10 and 3/10 dilutions (v/v). In this species, the application of the biostimulant Stimulate^®, rich in auxins, cytokinins and gibberellins, favors the production of vigorous and healthy seeds, alone or combined with chemical elements ^25,26. The biostimulant Nutrifer^® 202, although it includes several types of micronutrients of inorganic origin, also contains extracts of seaweed (Ascophyllum nodosum) that provide amino acids, vitamins and phytohormones, and acts on the general metabolism of peanut plants, favoring their growth, development and nodulation, especially in combination with Bradyrhizobium sp. ²⁷. The use of vermicompost has caused increases in the yields in this species ^28,29 so similar effects can be expected in its leachates, as those used in this experiment.

No differences were observed in the height of the plants or in the loading height of sesame for the experimental treatments (Table 4). In the number of capsules per plant and yield, NPK fertilization significantly surpassed the other treatments. In this species, the use of marine algae (Kappaphycus and Gracilaria) or extracts of these, which contain amino acids, phytohormones and other organic compounds and which have increased yield, stands out ^30,31. In another study the foliar application of extracts of seaweed and leaves of terrestrial plants exerted effects similar to those caused by the use of synthetic growth regulators ³². The fact that no stimulant effects were found in the present research suggests the need to broaden the spectrum of biostimulants and their doses, in order to find a sustainable alternative for production. However, it is noteworthy that with the artisanal biol, 78.67 % of the yield obtained with NPK was reached, and that reached in the soil without application was exceeded by 22.48 %. It supports the possibility of its use as a friendly alternative to the environment, and encourages research with other doses of this product.

At present, there are no detailed studies on the physiological mechanisms of action of the large number of natural substances, microorganisms and more or less elaborated products that are considered biostimulants. This is largely due to the high costs of analysis of the composition of biostimulants, which conspire against the profitability of their use, especially if the agroecological and sustainable approach to their use is taken into account (that the peasants produce their own biostimulants). On the other hand, it is known that biostimulants favor the growth and development processes of plants through the improvement of the availability of nutrients in the soil, the increase in the absorption and assimilation of mineral elements ³³, and the increase of the tolerance of vegetables to stress ³⁴, all of which leads to obtaining higher yields. The effects observed in this research are consistent with expectations, according to the definition of biostimulants offered by other authors ^3,35.

In general, the biostimulants tested in the present study produce encouraging results, since they manage to equal or exceed those obtained with synthetic chemical fertilization in the species in which they were used.