La especie Carica papaya L., de la familia Caricaceae, es nativa del trópico americano y uno de los frutales más cultivados en las regiones tropicales y subtropicales del mundo para el consumo en fresco y por sus variados usos en la industria ¹. El 70 % de la producción mundial de este cultivo en los últimos años, procede de la India, Brasil, Indonesia, Nigeria y México ².

La propagación sexual o por semillas constituye, en la actualidad, el medio práctico y comercial que se emplea en la propagación de la papaya. Para mantener la pureza genética del cultivo o material empleado, se deben utilizar semillas provenientes de plantas hermafroditas auto fecundadas, plantas hermafroditas polinizadas en forma abierta o por plantas femeninas fecundadas por hermafroditas ³. El establecimiento y manejo de la planta en vivero es la primera etapa del proceso productivo del cultivo y es fundamental para producir plantas sanas y vigorosas ⁴.

Por otra parte, la búsqueda de nuevas alternativas que ayuden a disminuir los costos de la producción agrícola cuidando el medio ambiente, obliga a estudiar la posibilidad de utilizar el potencial que tienen los bioproductos para las plantas.

En este contexto, los fitoestimulantes, independientemente de su contenido de nutrientes, pueden contener sustancias, compuestos o microorganismos, cuyo uso funcional, cuando se aplican a las plantas o a la rizosfera, implica la mejora del desarrollo del cultivo, el vigor, el rendimiento y la calidad, mediante la estimulación de procesos naturales que benefician el crecimiento y las respuestas a estrés biótico y abiótico ⁵.

En particular, la quitosana ha sido ampliamente empleada por sus potencialidades biológicas, principalmente por poseer actividad antimicrobiana, inducir respuestas defensivas y tolerancia a estrés abiótico, además de promover el crecimiento y el desarrollo de varias especies ⁶.

El bioestimulante líquido QuitoMax^®, a base de quitosana, funciona como activador de la resistencia innata y las condiciones fisiológicas de las plantas. Mediante aplicaciones preventivas, protege los cultivos contra patógenos potenciales e influye positivamente en el crecimiento de las plantas ⁷.

El presente trabajo se realizó con el objetivo de estudiar dos formas de aplicación del bioestimulante QuitoMax^® en el crecimiento y el desarrollo de plantas de papayo, estudio este donde no se reporta publicación al respecto en estas condiciones.

Se realizó un experimento con la tecnología de tubetes o motas prensadas, durante el período diciembre/2017-febrero/2018 en el área central del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA) bajo condiciones de tapado, empleándose Malla de Protección de Zarán Negro, que disminuye la incidencia solar entre 30-35 % ³.

Se emplearon las cajas de polieturano de 96 alvéolos y tubetes de 0,140 m de profundidad por 0,035 m de diámetro. Las cajas se colocaron en canteros aéreos (mesas) a 0,70 m del suelo para el establecimiento de las plantas. La preparación del sustrato y el llenado de las cajas se efectuaron de forma manual.

Se utilizó estiércol vacuno como fuente orgánica para conformar el sustrato, procedente de la vaquería 45 de la Empresa Genética del Este de la Habana. El suelo Ferralítico Rojo Lixiviado ⁸ provino de las áreas del Departamento de Servicios Agrícolas (DSA) del INCA, tomado a una profundidad de 0,00-0,20 m. La mezcla se realizó empleando una relación suelo sustrato de 1:1 (v:v).

En la Tabla 1 se presentan las principales propiedades químicas del suelo y el abono orgánico empleado en el sustrato para la producción de posturas de papayo, así como las propiedades resultantes de la mezcla de ambas fuentes.

Se seleccionaron semillas de una planta hermafrodita de Carica papaya L. de la variedad Maradol Roja y se sometieron al proceso de pregerminación. Una vez pregerminadas, se sembraron en los tubetes descritos y se realizaron las atenciones culturales recomendadas por el Instructivo Técnico para el cultivo del papayo ⁴.

Se utilizó el bioproducto QuitoMax^®, el cual se obtiene del exoesqueleto de langosta, posee un grado de desacetilacion del 88 %, masa molecular de 1,35x10^-5, obtenido por el Grupo Nacional de Productos Bioactivos del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas ⁷. Se utilizaron tres dosis del bioproducto 0; 0,1 y 0,2 g L^-1; tanto en la imbibición de la semilla como en la aplicación foliar, realizándose esta última a los 20 días después de la germinación (ddg).

La aplicación del bioproducto a las semillas se realizó mediante la imbibición por media hora, utilizándose un litro de agua más 25 o 50 mL del producto, en función del tratamiento. Posteriormente se procedió a colocar las semillas en una cámara de pregerminación. La aspersión foliar se realizó empleando las mismas dosis, mediante una asperjadora manual, a primeras horas de la mañana.

Se evaluaron las variables de crecimiento y desarrollo, altura, número de hojas, masa seca de la parte aérea y de las raíces, a los 60 ddg, lo que coincidió con el momento de culminar la etapa de vivero.

La masa seca, se determinó al secar en estufa con circulación forzada de aire diez plantas extraídas por cada tratamiento, a 70 ºC, hasta alcanzar valores de masa constante.

La concentración foliar de N, P, K se determinó como porcentaje de la masa seca de la parte aérea de las diez plantas evaluadas por tratamiento, mediante digestión húmeda con H₂SO₄+Se y determinación colorimétrica con el reactivo de Nessler para el N, determinación colorimétrica por el método del color azul con sulfomolíbdico para el P y fotometría de llama para el K.

La extracción de N, P y K se calculó a partir de los datos de la masa seca de la parte aérea y de la concentración de cada elemento (% N, P, K), por la siguiente fórmula:

Extracción de N, P, K (mg planta^-1) = [Masa seca (g) x concentración del elemento en cada órgano (%)]*10

El experimento se desarrolló con un diseño completamente aleatorizado y 10 repeticiones. Se consideraron dos factores en estudio, Factor A: dosis de QuitoMax^® aplicado por imbibición de las semillas, con tres niveles (0; 0,1 y 0,2 g L^-1 del producto) y Factor B: dosis de QuitoMax^® aplicado por asperjador foliar, con tres niveles (0; 0,1 y 0,2 g L^-1 del producto), para un total de nueve tratamientos. Los datos obtenidos fueron procesados mediante el paquete estadístico STATGRAPICS^® Centurión XV ¹³.

Se comprobó la normalidad de los datos y la homogeneidad de la varianza. Con posterioridad se realizó un análisis de varianza en correspondencia con el diseño experimental empleado.

En los casos en que se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos, las medias fueron comparadas por la prueba de Rango Múltiple de Duncan (p<0,05). En el caso del porcentaje de germinación de las semillas, se les calculó el intervalo de confianza de las medias.

En la Tabla 2 se observa el efecto de los tratamientos en estudio sobre la altura y el número de hojas de las plantas de papayo, evaluadas a los 60 días después de la germinación. En el análisis de varianza realizado se encontró interacción entre los factores en estudio, las dosis y el momento de aplicación del QuitoMax^® en las dos variables evaluadas.

En la evaluación de la altura de las plantas, a los 60 días después de la germinación, que es el final de la estancia de las plantas en vivero, se encontró que los tratamientos con aplicación del bioproducto a las dosis 0,1 g L^-1 foliar; 0,2 g L^-1 en la semilla y 0,1 g L^-1 en semilla y foliar, sobrepasaron al comportamiento del control absoluto, lo cual demuestra que las quitosanas pueden estimular la altura de las plantas también en el cultivo del papayo. Respecto al número de hojas, los tratamientos que resultaron ser superiores al control absoluto fueron 0,1 y 0,2 g L^-1 foliar y 0,1 g L^-1 en semilla y 0,2 g L^-1 foliar.

En relación al efecto del QuitoMax® sobre la altura de las plantas, a los 15 días después de la germinación de Solanum lycopersicum L. crecido en semillero tradicional sobre canteros, se detectó una estimulación de la altura de las plantas, con las dosis de imbibición de las semillas de 0,1; 0,5 y 1,0 g L^-1, siendo la mayor dosis la de mejor comportamiento ¹⁴. La altura de las plantas es el primer indicador visible que indica el momento del trasplante y aunque en este trabajo no se detectó una disminución del tiempo de estancia en el vivero de las plantas de papayo, no quedan dudas de que esa disminución implicaría ahorros económicos en la producción de posturas ¹⁴.

Además, también se ha encontrado un efecto positivo al embeber las semillas de tomate variedad “Carcaman”, en dos concentraciones, resultado este que concuerda con los obtenidos en este trabajo ¹⁵.

La respuesta mostrada por las plantas tratadas con QuitoMax^®, en relación a las variables de crecimiento, concuerdan con los resultados reportados con el uso del quitosano en plántulas de tomate híbrido HA 3819, producidas en casas de cultivos en la Unidad de Base Empresarial del Niquel en Moa ¹⁶.

Respecto a la evaluación del número de hojas, en semilleros de tomate (Solanum lycopersicum L.) se ha encontrado influencia de diferentes dosis de QuitoMax^® sobre el número de hojas de las posturas, encontrándose el mayor efecto con la dosis de 1,0 g L^-1, incluso desde los 10 días después de la germinación ¹⁴.

Además, en el cultivo de la soya se ha reportado incrementos en la longitud del tallo, número de hojas y desarrollo general de las plantas cuando se aplicó quitosanas por aspersión foliar a dosis de 200 mg ha^-1 al inicio de la floración ¹⁷. Estos resultados están en relación con los incrementos de ácido jasmónico y ácido abscísico encontrados en los tejidos de plantas tratadas con quitosanas ¹⁸.

En la Tabla 3 se puede apreciar el efecto de las diferentes dosis y momentos de aplicación del QuitoMax^® sobre la masa seca de las plantas de papayo, a los 60 días después de la germinación. En ambas variables se encontró interacción entre los factores en estudio.

Se puede observar que, tanto en el peso seco de la parte aérea, como de la raíz, los mayores valores se encontraron en ambos casos en el tratamiento donde solo se aplicó el producto a una dosis de 0,1 g L^-1 foliar. En el caso de la parte aérea este tratamiento no presentó diferencias con el tratamiento de solo 0,2 g L^-1 de aspersión foliar.

Resultados similares se encontraron en semilleros de tomate y pimiento, con incrementos significativos de la masa seca de la parte aérea y radical de las posturas, lo cual es un resultado deseable en el contexto agrícola, debido a que eleva la calidad de las plantas aptas para trasplante ¹⁴.

Se plantea que una de las propiedades más interesantes que poseen las quitosanas es la de bioestimulante del crecimiento; como por ejemplo, durante el desarrollo de la respuesta inductiva en el crecimiento del sistema radicular de las plantas, en la tasa de crecimiento radicular, en el adelanto de la floración, en el incremento de los rendimientos de las cosechas; entre otros, aunque hasta la fecha no se han planteado mecanismos claros que expliquen tal efecto ¹⁹.

En la Tabla 4 se puede observar la extracción total de N, P y K realizada por las plantas de papayo a los 60 días después de la germinación. Para las tres variables evaluadas se obtuvo interacción entre los factores en estudio: dosis y momento de aplicación del bioproducto QuitoMax^®.

Para los tres elementos evaluados, el mayor valor de las variables se encontró en el tratamiento que solo aplicó 0,1 g L^-1 del producto por aspersión foliar. En el caso de la extracción de N, sin diferencias con el tratamiento de 0,2 g L^-1 de aspersión foliar; para la extracción de P, no se presentaron diferencias entre el tratamiento con 0,1 g L^-1 foliar y 0,2 g L^-1 foliar; 0,2 g L^-1 en semilla y foliar; 0,2 g L^-1 semilla-0,1 g L^-1 foliar y 0,1 g L^-1 en semilla con 0,1 y 0,2 g L^-1 foliar. Para el caso de la extracción de K, el tratamiento 0,1 g L^-1 foliar no presentó diferencias con los tratamientos 0,2 g L^-1 foliar; 0,2 g L^-1 semilla, 0,2 g L^-1 foliar y 0,2 g L^-1 semilla-0,1 g L^-1 foliar.

Este resultado está en correspondencia con el obtenido con la masa seca, pues la absorción de nutrimentos es una variable directamente proporcional al peso seco de las plantas. Un resultado similar fue encontrado en el pimiento, reportando valores de concentración foliar en hojas de plantas tratadas con el bioproducto en el rango óptimo para el cultivo, planteados por la literatura ¹⁵.

En el cultivo de la soya y en la planta ornamental Eustoma grandiflorum, se ha encontrado efecto de la aplicación de quitosanas, por imbibición de la semilla y por aspersión foliar en las concentraciones de nutrientes en hojas ^17,20-22.

El efecto bioestimulante mostrado en esta investigación podría atribuirse a su composición química formada por polímeros lineales con unidades estructurales de 2-amino-2-desoxi-D-glucopiranosa conectados entre sí por enlaces glucosidicos 1.4 ²³.

Por otra parte, resultados similares a los encontrados en este trabajo han sido publicados al aplicar quitosano en una plantación de pepino (Cucumis sativus) al incrementar su crecimiento y desarrollo ²⁴. En este mismo sentido otros autores reportan incrementos en el rendimiento del tomate ¹⁴, así como resultados similares en la altura de cultivos como tomate y arroz (Oryza sativa) ^25,26.

Tomando en consideración los resultados hasta ahora expuestos, se demuestra que es factible, desde el punto de vista agronómico, la aplicación del bioproducto QuitoMax^® para la producción de posturas de papayo por el método de los tubetes, la cual resulta ventajosa para el productor, al obtener plantas con mayor calidad y vigorosas, lo que es un aspecto positivo a la hora de realizar el trasplante definitivo de las plantas a campo.

The Carica papaya L. species, of the Caricaceae family, is native to the American tropics and one of the most cultivated fruit trees in tropical and subtropical regions of the world for fresh consumption and for its various uses in industry ¹. The 70 % of the world production of this crop in recent years comes from India, Brazil, Indonesia, Nigeria and Mexico ^2).

Sexual propagation or by seeds constitutes, at present, the practical and commercial means used in the propagation of papaya. To maintain the genetic purity of the crop or material used, seeds should be used from self-fertilized hermaphrodite plants, open pollinated hermaphrodite plants or from female plants fertilized by hermaphrodites ³. The establishment and management of the plant in the nursery is the first stage of the crop production process and it is essential to produce healthy and vigorous plants ⁴.

On the other hand, the search for new alternatives that help to reduce agricultural production costs while taking care of the environment, makes it necessary to study the possibility of using the potential that bioproducts have for plants.

In this context, phytostimulants, regardless of their nutrient content, may contain substances, compounds or microorganisms, whose functional use, when applied to plants or the rhizosphere, implies the improvement of crop development, vigor, yield and quality, by stimulating natural processes that benefit growth and responses to biotic and abiotic stress ⁵.

In particular, chitosan has been widely used for its biological potentialities, mainly because it has antimicrobial activity, induces defensive responses and tolerance to abiotic stress, in addition to promoting the growth and development of various species ⁶.

QuitoMax^® liquid biostimulant, based on chitosan, works as an activator of innate resistance and physiological conditions of plants. Through preventive applications, it protects crops against potential pathogens and positively influences plant growth ⁷.

The present work was carried out with the objective of studying two forms of biostimulant QuitoMax^® application in the growth and development of papaya plants, a study where no publication is reported in this regard under these conditions.

An experiment was carried out with the technology of tubes or pressed specks, during the period December/2017-February/2018 in the central area of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA) under covering conditions, using Zarán Negro Protection Mesh, which solar incidence decreases between 30-35 % ³.

Polyethylene boxes with 96 alveoli and tubes 0.140 m deep by 0.035 m in diameter were used. The boxes were placed in aerial beds (Tables) at 0.70 m from the ground for plant establishment. The preparation of the substrate and the filling of the boxes were carried out manually, the sowing was carried out by placing a seedling per socket.

Beef manure was used as an organic source to form the substrate, from dairy 45 of the East Havana Genetic Company. The leached Red Ferrallitic soil ⁸ came from the areas of the Department of Agricultural Services (DSA) of INCA, taken at a depth of 0.00-0.20 m. The mixture was carried out using a soil-substrate ratio of 1:1 (v: v).

Table 1 shows the main chemical properties of the soil and the organic fertilizer used in the substrate for the production of papaya seedlings, as well as the properties resulting from the mixture of both sources.

Seeds of a hermaphroditic plant of Carica papaya L. of the Maradol Roja variety were selected and subjected to the pre-germination process. Once pregerminated, they were sown in the tubes described and the cultural attentions recommended by the Technical Instructions for papaya cultivation were carried out ⁴.

The QuitoMax^® bioproduct was used, which is obtained from the lobster exoskeleton, has a degree of deacetylation of 88 %, molecular mass of 1.35x10^-5, obtained by the National Group of Bioactive Products of the National Institute of Agricultural Sciences ⁷. Three doses of bioproduct 0 were used; 0.1 and 0.2 g L^-1; both in seed imbibition and in the foliar application, the latter being carried out 20 days after germination (dag).

The application of the bioproduct to the seeds was carried out by imbibition for half an hour, using one liter of water plus 25 or 50 mL of the product, depending on the treatment. Subsequently, seeds were placed in a pre-germination chamber. The foliar spraying was carried out using the same doses, by means of a manual sprayer, in the early hours of the morning.

Growth and development variables, height, number of leaves, dry mass of the aerial part and roots were evaluated at 60 dag, which coincided with the moment of culminating the nursery stage.

The dry mass was determined by drying in an oven with forced air circulation ten plants extracted for each treatment, at 70 ºC, until reaching constant mass values.

The foliar concentration of N, P, K was determined as a percentage of the dry mass of the aerial part of the ten plants evaluated by treatment, by means of humid digestion with H₂SO₄ + Se and colorimetric determination with the Nessler reagent for N, colorimetric determination by the blue color method with sulfomolybdic for P and flame photometry for K.

The extraction of N, P and K was calculated from the data of the dry mass of the aerial part and the concentration of each element (% N, P, K), by the following formula:

Extraction de N,P,K (mg plant-1) = [Dry mass (g) x concentration of the element in each organ (%)]*10

The experiment was developed with a completely randomized design and 10 repetitions. Two factors were considered in the study, Factor A: dose of QuitoMax^® applied by seed imbibition, with three levels (0, 0.1 and 0.2 g L^-1 of the product) and Factor B: dose of QuitoMax^® applied per foliar sprayer, with three levels (0, 0.1 and 0.2 g L^-1 of the product), for nine treatments. The data obtained were processed using the statistical package STATGRAPICS^® Centurión XV ¹³.

The normality of the data and the homogeneity of the variance were checked. Subsequently, an analysis of variance was carried out in correspondence with the experimental design used.

In the cases in which significant differences were found between the treatments, the means were compared by Duncan's Multiple Range test (p <0.05). In the case of germination percentage of seeds, the confidence interval of the means was calculated.

Table 2 shows the effect of treatments under study on the height and number of papaya leaves, evaluated 60 days after germination. In the analysis of variance carried out, an interaction was found between the factors under study, the doses and time of QuitoMax^® application in the two variables evaluated.

In the evaluation of the height of plants, which is the end of the stay of plants in the nursery was found that treatments with application of the bioproduct at doses of 0.1 g L^-1 foliar; 0.2 g L^-1 in the seed and 0.1 g L^-1 in seed and foliar, exceeded the behavior of the absolute control. It shows that chitosan can stimulate plant height also in papaya cultivation. Regarding the number of leaves, the treatments that were superior to the absolute control were 0.1 and 0.2 g L^-1 foliar and 0.1 g L^-1 in seed and 0.2 g L^-1 foliar.

In relation to the effect of QuitoMax^® on plant height, 15 days after the germination of Solanum lycopersicum L. grown in a traditional seedbed on beds, a stimulation of the height of the plants was detected, with the imbibition doses of the seeds 0.1; 0.5 and 1.0 g L^-1, the highest dose being the one with the best performance ¹⁴. The height of plants is the first visible indicator that indicates the transplantation time and although in this work a decrease in the time of stay in papaya plants in the nursery was not detected, there is no doubt that this decrease would imply economic savings in the production of postures ¹⁴.

In addition, a positive effect has also been found when soaking the seeds of tomato variety "Carcaman", in two concentrations, a result that agrees with those obtained in this work ¹⁵.

The response shown by the plants treated with QuitoMax^®, in relation to the growth variables, agree with the results reported with chitosan use in HA 3819 hybrid tomato seedlings, produced in cultivation houses in the Business Base Unit of Nickel in Moa ¹⁶.

Regarding the evaluation of leaf number, in tomato (Solanum lycopersicum L.) seedlings, the influence of different doses of QuitoMax^® has been found on leaf number of seedlings, the greatest effect being found with the dose of 1.0 g L^-1, even from 10 days after germination ¹⁴.

In soybean cultivation, increases in stem length, leaf number and general plant development have been reported when chitosan was applied by foliar spraying at doses of 200 mg ha^-1 at the beginning of flowering ¹⁷. These results are in relation to the increases in jasmonic acid and abscisic acid found in the tissues of plants treated with chitosan ¹⁸.

Table 3 shows the different doses effect and QuitoMax^® application times on dry mass of papaya plants, 60 days after germination. Interaction between factors under study was found in both variables.

It can be observed that, both in the dry weight of the aerial part, and of the root, the highest values were found in both cases in treatment where the product was only applied at a dose of 0.1 g L^-1 foliar. In the case of the aerial part, this treatment did not show differences with the treatment of only 0.2 g L^-1 of foliar spray.

Similar results were found in tomato and pepper seedlings, with significant increases in the dry mass of aerial and root part of seedlings, which is a desirable result in the agricultural context, because it increases the quality of the plants suitable for transplantation ¹⁴.

It is suggested that one of the most interesting properties that chitosan has is that of a growth biostimulant; as for example, during the development of inductive response in the root system growth of plants, in root growth rate, in the advance of flowering, in the increase of crop yields; among others, although to date no clear mechanisms have been proposed to explain this effect ¹⁹.

Table 4 shows the total extraction of N, P and K carried out by papaya plants at 60 days after germination. For the three variables evaluated, interaction was obtained between the factors under study: dose and time of application of the QuitoMax^® bioproduct.

For the three elements evaluated, the highest value of variables was found in the treatment that only applied 0.1 g L^-1 of the product by foliar spraying. In the case of the extraction of N, without differences with the treatment of 0.2 g L^-1 of foliar spray; for the extraction of P, there were no differences between the treatment with 0.1 g L^-1 foliar and 0.2 g L^-1 foliar; 0.2 g L^-1 in seed and foliar; 0.2 g L^-1 seed - 0.1 g L^-1 foliar and 0.1 g L^-1 in seed with 0.1 and 0.2 g L^-1 foliar. In the case of K extraction, the 0.1 g L^-1 foliar treatment did not show differences with the 0.2 g L^-1 foliar treatments; 0.2 g L^-1 seed, 0.2 g L^-1 foliar and 0.2 g L^-1 seed - 0.1 g L^-1 foliar.

This result is in correspondence with that obtained with the dry mass, since the absorption of nutrients is a variable directly proportional to plant dry weight. A similar result was found in peppers, reporting foliar concentration values in leaves of plants treated with the bioproduct in the optimal range for cultivation, raised by the literature ¹⁵.

In soybean cultivation and in the ornamental plant Eustoma grandiflorum, an effect of the application of chitosan has been found, by imbibition of the seed and by foliar spraying on the concentrations of nutrients in leaves ^17,20-22.

The biostimulant effect shown in this research could be attributed to its chemical composition formed by linear polymers with structural units of 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose connected to each other by glucosidic bonds 1,4 ²³.

On the other hand, results similar to those found in this work have been published when applying chitosan in a cucumber (Cucumis sativus) plantation by increasing its growth and development ²⁴. In this same sense, other authors report increases in tomato yield ¹⁴, as well as similar results in the height of crops such as tomato and rice (Oryza sativa) ^25,26.

Taking into consideration the results it is shown that it is feasible, from the agronomic point of view, the application of the QuitoMax^® bioproduct for the production of papaya seedlings by the tube method. It is advantageous for the producer, by obtaining larger and more vigorous plants, which is a positive aspect when carrying out the definitive plant transplant to the field.