El frijol (Phaseolus vulgaris L.) es una leguminosa de altos valores alimenticios para el consumo humano a nivel mundial y en especial en Cuba y está considerado como fuente de calorías, fibras dietéticas, minerales y vitaminas ¹. Es un alimento de alta demanda popular, contribuye a la prevención y el tratamiento de patologías, como las enfermedades cardiovasculares, la diabetes y el cáncer, que constituyen serios problemas en la salud humana ². Esta leguminosa ha sido un elemento tradicionalmente importante en América Latina y en gran cantidad de países en vías de desarrollo en los cuales se cultiva ³.

En Cuba, se cultiva a lo largo y ancho del país; sin embargo, la producción nacional aún no es capaz de satisfacer las necesidades de consumo de la población. El frijol necesita altas cantidades de nitrógeno, componente básico de proteínas, enzimas, ácidos nucleicos y vitaminas. De todo el nitrógeno extraído por la planta, el mayor porcentaje es absorbido hasta el momento del llenado del grano y el máximo ritmo de extracción se produce en la etapa de floración ⁴.

Algunos autores han demostrado que las cianobacterias en condiciones adecuadas podrían ser útiles como fuente de nitrógeno en la producción de los cultivos ⁵. Dentro de ellas se encuentra la Spirulina, microalga verde-azul simbiótica, multicelular y filamentosa; que utiliza el nitrógeno del aire y contiene entre 46-71 % de proteínas, 8-16 % de carbohidratos y 4-9 % de lípidos en su masa seca. Además, contiene minerales, aminoácidos esenciales como la leucina, isoleucina y valina; una concentración relativamente alta de provitamina A, vitamina B12, vitamina K y β-caroteno, sus ácidos grasos contienen ácido linolénico y γ-linolénico y los ácidos grasos poliinsaturados ω-3 y ω-6 ⁶. Esta composición de la Spirulina ha posibilitado su empleo como estimulador del crecimiento y el desarrollo de las plantas ⁷, como sustituto parcial de fertilizantes químicos ⁸, así como agente de biofortificación ^9-11.

Por otra parte, la vinaza, residuo que se obtiene de la producción de etanol a partir de caña de azúcar, remolacha, maíz, trigo, arroz y otros, ha sido utilizada en varios países como fuente de nutrientes para los cultivos ^12,13 y como suplemento de medios para el cultivo de bacterias ¹⁴ y microalgas ¹⁵; además de que se ha informado que produce efectos beneficiosos en las propiedades físico-químicas y biológicas de los suelos ^12,16.

En Cuba, la empresa LABIOFAM, S.A. ha producido un nuevo bioestimulante, el cual está compuesto por una suspensión acuosa de jalea de Spirulina y vinaza; que se espera sea capaz de estimular el crecimiento y el rendimiento de las plantas, al ser aplicado tanto solo como en combinación con otros bioestimulantes de producción nacional.

Por todo lo anterior, el objetivo de este trabajo fue determinar si la aplicación de este nuevo producto, que contiene Spirulina y vinaza, solo o en combinación con Quitomax^® estimula la producción de granos en el cultivo del frijol.

Para cumplimentar el objetivo de este trabajo se ejecutaron dos experimentos en la sede central del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, ubicada en el municipio San José de las Lajas, provincia Mayabeque. En ambos casos se utilizó un área de producción de frijol (Phaseolus vulgaris L.) cv Inqueño. La primera área se sembró el 13 de diciembre del año 2017 y cuando las plantas se encontraron en la fase de floración, para la ejecución del experimento se seleccionaron 30 surcos lineales de 80 m cada uno (1 600 plantas por surco), lo que equivale a un área de 1 680 m².

El nuevo bioestimulante, constituido por una suspensión acuosa de jalea de Spirulina y vinaza, en una proporción de 64 y 36 %, respectivamente, fue suministrado por la Unidad Empresarial de Base de Spirulina de Zaragoza, San José de las Lajas, Mayabeque; perteneciente a la Empresa LABIOFAM S.A.

Se realizaron dos aspersiones foliares a las plantas, la primera se ejecutó en la fase de floración y la segunda quince días después de la primera. En ambos casos se utilizaron dos dosis del bioestimulante, equivalentes a 3,5 L ha^-1 (dosis recomendada por el fabricante) y 7 L ha^-1. Las aspersiones se hicieron con una mochila de 16 L a diez surcos por tratamiento, lo que equivale a un área de 560 m². Las atenciones culturales se realizaron de acuerdo con la Guía Técnica para el cultivo ¹⁷, excepto la fertilización que se hizo con fórmula completa (NPK 9:13:17) a razón de 100 kg ha^-1.

La segunda área de producción se sembró el 3 de octubre del año 2018 y a diferencia de la anterior, en este caso las semillas fueron inoculadas, previo a la siembra, con Azofert^® (a razón de 200 mL 50 kg^-1 de semilla), bioestimulante a base de Rhizobium.

A los diez días de la siembra, se realizó la primera aplicación del nuevo bioestimulante a 30 surcos de 80 m de largo con una dosis inferior a las utilizadas en el experimento anterior y que fue equivalente a 2,5 L ha^-1. Diez días después, los surcos se separaron en tres grupos de diez surcos cada uno y se asperjaron: el primero con el nuevo bioestimulante a una dosis similar, el segundo con Quitomax^® (100 mg ha^-1), bioestimulante a base de un polímero de quitosano y el tercero con el nuevo bioestimulante (2,5 L ha^-1) y Quitomax^® (100 mg ha^-1). Las atenciones culturales fueron similares a las aplicadas en el primer experimento.

En el momento de la cosecha, en ambos experimentos se realizaron las evaluaciones de los componentes del rendimiento de las plantas como son: número de legumbres por planta, número de granos por legumbre y por planta, masa de granos por planta y masa de 100 granos. Además, en el primer experimento, para estimar el rendimiento agrícola, se seleccionaron cuatro áreas por tratamiento de 1 m² cada una y se realizó la cosecha. Se trillaron las plantas y los granos se secaron hasta 14 % de humedad, luego se pesaron y el rendimiento se expresó en t ha^-1.

Al realizar los tratamientos por surcos, para las evaluaciones se utilizó un diseño muestral, que consistió en la toma de cuatro muestras al azar de diez plantas cada una, de los cuatro surcos centrales, por tratamiento y los datos obtenidos se procesaron mediante el cálculo de las medias, la desviación estándar y los intervalos de confianza a α=0,05; para lo cual se utilizó el Programa Excel, Windows-7.

Las dos aspersiones foliares a las plantas de frijol cv. Inqueño, con el nuevo bioestimulante a base de Spirulina y vinaza, de forma general, no ejercieron un efecto significativo en ninguno de los componentes del rendimiento analizados, excepto en el número de granos por legumbre, que se incrementó significativamente con las dos aspersiones de la dosis de 3,5 L ha^-1. En cuanto al rendimiento estimado, tampoco se encontraron diferencias significativas entre tratamientos, a pesar de que la dosis menor utilizada estimuló el rendimiento en un 22 % con respecto al tratamiento control (Tabla 1).

Se han realizado diversas investigaciones para determinar la influencia de los bioestimulantes en la producción de granos de frijol. Por ejemplo, algunos autores han utilizado la aspersión foliar, en tres momentos del ciclo del cultivo, con extractos de algas marinas, extracto de Spirulina y la combinación de ambos y han encontrado que, aunque todos los tratamientos fueron superiores al control, los mejores resultados se obtuvieron con la aplicación de la combinación de extractos de alga marina y Spirulina¹⁸. Por otra parte, también se ha informado la estimulación de la producción de granos en este cultivo con la aspersión foliar de bioestimulantes como el Fitomas-E^®, Biobras-16^®, Lebame y Microorganismos eficientes ^19,20; pero, en este caso, se hicieron aspersiones foliares desde la etapa V3 hasta la R5 (una aspersión por etapa); mientras que, en el presente trabajo solamente se efectuaron dos aspersiones foliares durante todo el ciclo del cultivo.

Estos primeros resultados evidencian las potencialidades que tiene este nuevo producto como bioestimulante en el cultivo del frijol. Dada la importancia que las dosis y los momentos de aplicación tienen en la respuesta de las plantas a la aplicación de bioestimulantes ^21-25, es necesario probar dosis menores y otros momentos de aplicación del producto, con vistas a lograr una estimulación significativa del número y la masa de granos por planta, variables muy relacionadas con el rendimiento del cultivo.

Por esas razones, en el segundo experimento se realizaron dos aspersiones foliares también, pero ambas en la fase vegetativa del cultivo y con una dosis inferior (2,5 L ha^-1) a la menor utilizada en el primer experimento.

Los resultados de este experimento se presentan en la Tabla 2. Se aprecia que solamente el tratamiento T3 (aspersión con bioestimulante diez días después de la siembra, dds y aspersión foliar con el bioestimulante y Quitomax^® a los 20 días) ejerció una influencia significativa en el número de legumbres y de granos por planta. De forma similar, a lo observado con el rendimiento en el experimento anterior, este tratamiento provocó un incremento de casi 21 % en la masa de granos por planta; sin embargo, este incremento no fue significativo.

De estos resultados se infiere, que el nuevo bioestimulante aplicado a razón de 2,5 L ha^-1, a los 10 y 20 dds (T1), no resultó adecuado para estimular la producción de granos en plantas de frijol, ni tampoco fue efectiva la sustitución de este bioestimulante por el Quitomax^® (T2) en la segunda aspersión. Sin embargo, la aplicación del nuevo bioestimulante a los 10 dds y la aspersión foliar con ambos bioestimulantes a los 20 dds (T3) fue capaz de estimular significativamente el número de legumbres por planta, lo que se tradujo también en un incremento del número de granos por planta. Esto demuestra el beneficio de la combinación de los dos bioestimulantes para este cultivo.

El bioestimulante Quitomax^® ha sido aplicado satisfactoriamente en el cultivo del frijol como estimulador del rendimiento agrícola; sin embargo, este efecto se ha logrado con una dosis total de 400 mg ha^-1, aplicado foliarmente, en dos momentos del ciclo del cultivo, alrededor de los 20 días después de la siembra y durante la floración ²⁶.

En el presente trabajo se utilizó una dosis inferior y se efectuó una sola aplicación durante la fase vegetativa; lo que pudiera explicar la no respuesta encontrada en el tratamiento T2. No obstante, la respuesta positiva encontrada con el empleo del tratamiento T3, hace pensar que la combinación de estos dos bioestimulantes es capaz de estimular la producción de granos, aunque la aspersión se haya realizado en la fase vegetativa del cultivo. Esto también evidencia, la necesidad de continuar investigando en las dosis y momentos de aplicación para optimizar el uso combinado de este nuevo bioestimulante con el Quitomax^®, lo cual redundará, no solamente, en un incremento en la producción de granos, sino también pudiera mejorar la calidad nutritiva de los mismos; dada la composición química de la Spirulina y la vinaza.

Estos resultados son los primeros que se informan, en Cuba, con la aplicación de este nuevo bioestimulante, a base de Spirulina y vinaza, en el cultivo del frijol y los mismos sugieren la necesidad de continuar investigando en este sentido, para determinar las dosis y los momentos de aplicación más adecuados para estimular significativamente la producción de granos en este cultivo. Por otra parte, se demostró que la combinación de este nuevo bioestimulante con otros de producción nacional como el Azofert^® y el Quitomax^®, puede resultar una alternativa eficiente para incrementar la producción sostenible de frijoles en el país.

The bean (Phaseolus vulgaris L.) is a legume with high nutritional values for human consumption worldwide and especially in Cuba and it is considered a source of calories, dietary fibers, minerals and vitamins ¹. It is a food of high popular demand, it contributes to the prevention and treatment of pathologies, such as cardiovascular diseases, diabetes and cancer, which constitute serious problems in human health ². This legume has traditionally been an important element in Latin America and in a large number of developing countries in which it is cultivated ³.

In Cuba, it is cultivated throughout the country; however, national production is not yet capable of meeting the population's consumption needs. Beans need high amounts of nitrogen, a basic component of proteins, enzymes, nucleic acids and vitamins. Of all the nitrogen extracted by the plant, the highest percentage is absorbed until the moment the grain is filled and the maximum extraction rate occurs in the flowering stage ⁴.

Some authors have shown that cyanobacteria under suitable conditions could be useful as a source of nitrogen in crop production ⁵. Among them, we find Spirulina, a symbiotic, multicellular and filamentous green-blue microalga. It uses nitrogen from the air and contains between 46-71 % protein, 8-16 % carbohydrates and 4-9 % lipids in its dry mass. In addition, it contains minerals, essential amino acids such as leucine, isoleucine and valine; a relatively high concentration of provitamin A, vitamin B12, vitamin K and β-carotene, its fatty acids contain linolenic and γ-linolenic acid and the polyunsaturated fatty acids ω-3 and ω-6 ⁶. This composition of Spirulina has made it possible to use it as a stimulator of plant growth and development ⁷, as a partial substitute for chemical fertilizers ⁸, as well as a biofortification agent ^9-11.

On the other hand, vinasse, a residue obtained from the production of ethanol from sugar cane, beet, corn, wheat, rice, etc., has been used in several countries as a source of nutrients for crops ^12,13 and as a medium supplement for the culture of bacteria ¹⁴ and microalgae ¹⁵. In addition, it has been reported that it produces beneficial effects on the physical-chemical and biological properties of soils ^12,16.

In Cuba, the company LABIOFAM, S.A. has produced a new biostimulant, which is composed of an aqueous suspension of Spirulina jelly and vinasse that is expected to be capable of stimulating plant growth and performance, when applied both alone and in combination with other biostimulants of national production.

Due to all of the above, the objective of this work was to determine if the application of this new product, which contains Spirulina and vinasse, alone or in combination with Quitomax^® stimulates the production of grains in the bean crop.

To fulfill the objective of this work, two experiments were carried out at the headquarters of the National Institute of Agricultural Sciences, located in the municipality of San José de las Lajas, Mayabeque province. In both cases, a bean production area (Phaseolus vulgaris L.) cv Inqueño was used. The first area was sown on December 13, 2017 and when the plants were in the flowering phase, 30 linear rows of 80 m each were selected for the execution of the experiment (1 600 plants per row), which is equivalent to to an area of 1 680 m².

The new biostimulant, made up of an aqueous suspension of Spirulina jelly and vinasse, in a proportion of 64 and 36 %, respectively, was supplied by the Spirulina Base Business Unit of Zaragoza, San José de las Lajas, Mayabeque; belonging to the Company LABIOFAM S.A.

Two foliar sprays were carried out on the plants; the first was carried out in the flowering phase and the second fifteen days after the first. In both cases, two doses of the biostimulant were used, equivalent to 3.5 L ha^-1 (dose recommended by the manufacturer) and 7 L ha^-1. The sprays were made with a 16 L backpack at ten rows per treatment, which is equivalent to an area of 560 m². The cultural care was carried out in accordance with the Technical Guide for cultivation ¹⁷, except for the fertilization that was done with the complete formula (NPK 9:13:17) at a rate of 100 kg ha^-1.

The second production area was sown on October 3, 2018 and unlike the previous one, in this case the seeds were inoculated, prior to sowing, with Azofert^® (at a rate of 200 mL 50 kg^-1 of seed), Rhizobium-based biostimulant.

Ten days after sowing, the first application of the new biostimulant was made to 30 rows of 80 m long with a dose lower than those used in the previous experiment and that was equivalent to 2.5 L ha^-1. Ten days later, the furrows were separated into three groups of ten furrows each and sprayed: the first with the new biostimulant at a similar dose, the second with Quitomax^® (100 mg ha^-1), a polymer-based biostimulant of chitosan and the third with the new biostimulant (2.5 L ha^-1) and Quitomax^® (100 mg ha^-1). The cultural attentions were similar to those applied in the first experiment.

At the time of harvest, in both experiments the evaluations of the components of the plant performance were carried out, such as: number of legumes per plant, number of grains per legume and per plant, mass of grains per plant and mass of 100 grains. Furthermore, in the first experiment, to estimate agricultural yield, four areas per treatment of 1 m² each were selected and the harvest was carried out. The plants were threshed and the grains were dried to 14 % humidity, then weighed and the yield was expressed in t ha^-1.

When performing the treatments by rows, a sample design was used for the evaluations, which consisted of taking four random samples of ten plants each, from the four central rows, by treatment and the data obtained were processed by calculating the means, the standard deviation and the confidence intervals at α = 0.05; for which the Excel Program, Windows-7 was used.

The two foliar sprays to bean plants cv. Inqueño, with the new biostimulant based on Spirulina and vinasse, in general, they did not exert a significant effect on any of the performance components analyzed, except in the number of grains per legume, which increased significantly with the two sprays of the dose of 3.5 L ha^-1. Regarding the estimated performance, no significant differences were found between treatments, despite the fact that the lower dose used stimulated performance by 22 % compared to the control treatment (Table 1).

Various investigations have been carried out to determine the influence of biostimulants on the production of beans. For example, some authors have used foliar spraying, at three times of the crop cycle, with extracts of seaweed, Spirulina extract and a combination of both and have found that, although all the treatments were superior to the control, the best results were obtained with the application of the combination of extracts of seaweed and Spirulina¹⁸. On the other hand, the stimulation of grain production in this crop has also been reported with the foliar spraying of biostimulants such as Fitomas-E^®, Biobras-16^®, Lebame and efficient Microorganisms ^(19,20; but, in this case, foliar sprays were made from stage V3 to R5 (one spray per aspersion). In the present work, only two foliar sprays were during the entire crop cycle carried out.

These first results show the potential of this new product as a biostimulant in bean cultivation. Given the importance that the doses and times of application have in the response of plants to the application of biostimulants ^21-25, it is necessary to test lower doses and other times of application of the product, in order to achieve a significant stimulation of the number and mass of grains per plant, variables closely related to crop yield.

For these reasons, in the second experiment two foliar sprays were also carried out, but both in the vegetative phase of the crop and with a lower dose (2.5 L ha^-1) than the one used in the first experiment.

The results of this experiment are presented in Table 2. It can be seen that only treatment T3 (spraying with biostimulant ten days after sowing, das and foliar spraying with the biostimulant and Quitomax^® at 20 days) exerted a significant influence on the number of legumes and grains per plant. In a similar way, to what was observed with the yield in the previous experiment, this treatment caused an increase of almost 21 % in the mass of grains per plant; however, this increase was not significant.

From these results it is inferred that the new biostimulant applied at a rate of 2.5 L ha^-1, at 10 and 20 das (T1), was not adequate to stimulate the production of grains in bean plants, nor was it effective the substitution of this biostimulant by Quitomax^® (T2) in the second spray. However, the application of the new biostimulant at 10 das and foliar spraying with both biostimulants at 20 das (T3) was able to stimulate significantly the number of legumes per plant, which also translated into an increase in the number of grains per plant. This shows the benefit of the combination of the two biostimulants for this crop.

The Quitomax^® biostimulant has been successfully applied in bean cultivation as a stimulator of agricultural yield. However, this effect has been achieved with a total dose of 400 mg ha^-1, applied foliarly, at two moments of the crop cycle, around 20 days after sowing and during flowering ²⁶.

In the present work, a lower dose was used and a single application was made during the vegetative phase; which could explain the non-response found in the T2 treatment. However, the positive response found with the use of the T3 treatment suggests that the combination of these two biostimulants is capable of stimulating the production of grains, even though the spraying was carried out in the vegetative phase of the crop. This also shows the need to continue investigating the doses and times of application to optimize the combined use of this new biostimulant with Quitomax^®, which will result, not only, in an increase in grain production, but could also improve the nutritional quality of the same; given the chemical composition of Spirulina and vinasse.

These results are the first to be reported, in Cuba, with the application of this new biostimulant, based on Spirulina and vinasse, in the cultivation of beans and they suggest the need to continue researching in this regard, to determine the doses and the most suitable application times to significantly stimulate grain production in this crop. On the other hand, it was shown that the combination of this new biostimulant with others of national production such as Azofert^® and Quitomax^® can be an efficient alternative to increase the sustainable production of beans in the country.