Cultivos Tropicales Vol. 43, No. 3, julio-septiembre, 2022, ISSN: 1819-4087
Código QR
CU-ID: https://cu-id.com/2050/v43n3e09
Artículo original

Efecto del vermicompost sobre la productividad biológica y agrícola del cultivo de la col (Brassica oleracea L.)

 

iDElein Terry-Alfonso1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700*✉:eleinterry@gmail.com

iDJosefa Ruiz-Padrón1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700

iDMaría M. Díaz-de Armas2Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”, carretera a Tapaste y Autopista Nacional, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32700

iDYudines Carrillo-Sosa1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700


1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700

2Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”, carretera a Tapaste y Autopista Nacional, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32700

 

*Autor para correspondencia: eleinterry@gmail.com

RESUMEN

La utilización de vermicompost y productos obtenidos del mismo en la agricultura ha derivado en nuevas investigaciones científicas en los últimos años, dando como resultado el conocimiento acerca del aporte de nutrientes a las plantas, así como la producción de cultivos con calidad y tolerantes al estrés abiótico. La variedad de col KK-Cross es una de las más empleadas en Cuba, el uso de fertilizantes minerales y plaguicidas químicos ha ido en aumento progresivamente en este cultivo por lo que, la disminución de productos químicos es una necesidad para la producción de col con la menor cantidad de residuos tóxicos. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de diluciones de extracto de vermicompost en la productividad biológica y agrícola del cultivo de la col. Para ello, se estudiaron en condiciones de laboratorio (imbibición de semillas) y campo (aspersión foliar), tres diluciones del producto-1/20, 1/40 y 1/60 v/v, comparados con un tratamiento control, bajo un diseño completamente aleatorizado. Se evaluó el efecto en la germinación de las semillas, así como en el crecimiento, desarrollo y rendimiento del cultivo. Se obtuvo con la dilución 1/40 v/v, un mayor estímulo en el proceso de la germinación de las semillas y crecimiento de las plantas, el diámetro polar y ecuatorial de los repollos de col fue superior e igualmente se incrementó el rendimiento agrícola en un 88 %.

Palabras clave: 
bioestimulante, crecimiento, desarrollo, rendimiento, hortaliza

Received: 01/3/2021; Accepted: 10/8/2021

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

 

En Cuba, la col (Brassica oleracea L.) es un cultivo hortícola de alta demanda debido a la diversidad de usos, lo mismo en fresco que en conserva, rica en carbohidratos y vitaminas, son varios los cultivares difundidos para su producción y comercialización por los productores agrícolas, entre ellos se encuentra el cultivar KK-Cross (11. MINAG M de la A. Especificaciones de calidad para la compra-venta de productos agrícolas con destino a su comercialización para el consumo. La Habana, Cuba: Agrinfor Ciudad de La Habana; 2010. 55 p.); sin embargo, para su producción son utilizadas altas dosis de productos químicos tanto para la nutrición como para la protección del cultivo, lo cual conlleva a la contaminación del medio ambiente y afecta la calidad del producto al dejar residuos tóxicos en el fruto agrícola (22. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192 ).

Es por ello que, la búsqueda constante de alternativas ecológicas para minimizar los efectos nocivos de los productos químicos en la agricultura, ha devenido una tarea fundamental para las ciencias agrícolas, lo que ha permitido desarrollar líneas de investigación encaminadas a la obtención de bioestimulantes o también llamados productos bioactivos que puedan sustituir total o parcialmente el uso de productos químicos en los cultivos.

En este sentido, la utilización de vermicompost y productos obtenidos del mismo en la agricultura ha devenido en nuevas investigaciones científicas en los últimos años, dando como resultado el conocimiento acerca del suministro de nutrientes a las plantas así como la producción de cultivos con calidad y tolerantes al estrés abiótico (33. García A, Garcia-Mina J, Tavares O, Santos L, Berbara R. SUBSTÂNCIAS HÚMICAS E SEUS EFEITOS SOBRE A NUTRIÇÃO DE PLANTAS. In 2018. p. 227-77. Available from: https://www.researchgate.net/publication/340598076_SUBSTANCIAS_HUMICAS_E_SEUS_EFEITOS_SOBRE_A_NUTRICAO_DE_PLANTAS ). Son reconocidos en diferentes países como lombricompuesto, vermicompuesto, humus líquido, té de vermicompost, lixiviados, extractos de vermicompost, entre otras denominaciones, pero todos estos productos han devenido una transformación en la agricultura moderna ya que actualmente es innegable que su aplicación en diferentes momentos del ciclo de desarrollo de las plantas, trae aumento en los rendimientos, además de ayudar al reciclaje de residuos que son utilizados por la lombriz de tierra en el proceso de vermicompostaje (44. Abreu Cruz E, Araujo Camacho E, Rodríguez Jimenez SL, Valdivia Ávila AL, Fuentes Alfonso L, Pérez Hernández Y. Efecto de la aplicación combinada de fertilizante químico y humus de lombriz en Capsicum annuum. Centro Agrícola [Internet]. 2018;45(1):52-61. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-57852018000100007&script=sci_arttext&tlng=pt ).

Algunas investigaciones recientes están dirigiéndose al estudio de la influencia que el vermicompost ejerce en el estímulo para la adaptación frente a estreses abióticos como la salinidad, la presencia de metales pesados en niveles tóxicos y las deficiencias hídricas), siempre utilizándolas simultáneamente o después de la implantación del estrés, así como en la estimulación del crecimiento y el desarrollo en diferentes cultivos, para lo cual se han empleado distintas alternativas de aplicación (55. Guridi Izquierdo F, Calderín García A, Louro Berbara RL, Martínez Balmori D, Rosquete Bassó M. The humic acids from vermicompost protect rice (Oryza sativa L.) plants against a posterior hidric stress. Cultivos Tropicales [Internet]. 2017;38(2):53-60. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en ).

En las hortalizas específicamente, la aplicación de productos derivados de vermicompost en Cuba, han permitido la obtención de resultados satisfactorios, así lo demuestran los trabajos realizados en el cultivo del pimiento -Capsicum annuum L.- (44. Abreu Cruz E, Araujo Camacho E, Rodríguez Jimenez SL, Valdivia Ávila AL, Fuentes Alfonso L, Pérez Hernández Y. Efecto de la aplicación combinada de fertilizante químico y humus de lombriz en Capsicum annuum. Centro Agrícola [Internet]. 2018;45(1):52-61. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-57852018000100007&script=sci_arttext&tlng=pt ); en plántulas de tomate -Solanum lycopersicum L.- (66. Hernández LM, Guridi F, Huelva R, Martínez D, Arteaga M. Efectos de un extracto de sustancias húmicas sobre indicadores de la productividad biológica y bioquímico-fisiológicos en plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) de las variedades Mariela y Mara. UTCiencia" Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo" [Internet]. 2017;3(1):35-45. Available from: http://investigacion.utc.edu.ec/revistasutc/index.php/utciencia/article/view/41 ); en el cultivo del ajo -Allium sativum L.- (77. Balmori DM, Domínguez CYA, Carreras CR, Rebatos SM, Farías LBP, Izquierdo FG, et al. Foliar application of humic liquid extract from vermicompost improves garlic (Allium sativum L.) production and fruit quality. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture [Internet]. 2019;8(1):103-12. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s40093-019-0279-1 ) y en la cebolla -Allium cepa L.- (88. Michelloti Bettoni M, Mógor ÁF, Kogerastki JF, Pauletti V. Crecimiento de plántulas cebolla (Allium cepa L.) aplicando sustancias húmicas. Idesia (Arica) [Internet]. 2016;34(2):57-62. Available from: https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?pid=S0718-34292016000200008&script=sci_arttext&tlng=e ), en los cuales se ha incrementado el rendimiento agrícola de los cultivos; sin embargo, pocos estudios han sido realizados en el cultivo de la col.

De acuerdo a estos antecedentes, la presente investigación tiene como objetivo, evaluar el efecto de un bioproducto a base de extracto de vermicompost en la productividad biológica y agrícola en el cultivo de la col.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

El trabajo experimental fue realizado el período de diciembre de 2019 a marzo de 2020, en las áreas del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en San José de las Lajas, provincia Mayabeque. La finca experimental se encuentra situada según la hoja Cartográfica entre las coordenadas 351, 400 latitud norte y 383,250 longitud este, a una altitud de 130 m s.n.m. en el kilómetro 3½ de la carretera a Tapaste.

El experimento se desarrolló sobre un suelo Ferralítico Rojo lixiviado agrogénico, según la Nueva Versión de Clasificación de los Suelos de Cuba (99. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA [Internet]. 2015;93:91. Available from: https://isbn.cloud/9789597023777/clasificacion-de-los-suelos-de-cuba-2015/ ), que se correlaciona con la Soil Taxonomy: Agric Rhodudalf, y el WRB: Nitisolferrálico, líxico, influidos por procesos de formación como la ferralitización, lixiviación y antropogénesis.

Los experimentos fueron desarrollados bajo dos condiciones: laboratorio y campo. El cultivar de col utilizado fue ‘’KK-Cross’’, partiendo de semillas certificadas con un 95 % de germinación, las cuales previamente fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio al 2 % por 10 minutos y después lavadas con suficiente agua destilada.

La obtención del bioproducto de nombre comercial “Liplant”, se realizó en el laboratorio del Departamento de Química, Facultad de Agronomía, Universidad Agraria de la Habana (UNAH), obteniéndose el extracto a partir de vermicompost de estiércol vacuno producido por lombrices rojas africanas (Eudrilus eugeniae spp.). La metodología de extracción (55. Guridi Izquierdo F, Calderín García A, Louro Berbara RL, Martínez Balmori D, Rosquete Bassó M. The humic acids from vermicompost protect rice (Oryza sativa L.) plants against a posterior hidric stress. Cultivos Tropicales [Internet]. 2017;38(2):53-60. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en ) permitió obtener las características físico-químicas y espectroscópicas del extracto de vermicompost y fueron las siguientes:

  • pH: 8,5 ligeramente alcalino.

  • Sólidos solubles totales:335,0 mg L-1 valor normal para extractos de vermicompost de estiércol vacuno.

  • Constante eléctrica: 587,67 S cm-1, la cual se encuentra en el rango de valores reportados en la literatura para extractos de vermicompost de estiércol vacuno.

  • Porcentaje de salinidad: 0,03 % bajo; Porcentaje de Carbono orgánico: 40,1 % aceptable

  • Grado de aromaticidad del extracto de vermicompost determinado por espectroscopia: normal según lo reportado por la literatura para extractos de vermicompost de estiércol vacuno donde hay predominio de sustancias húmicas.

Para el experimento en condiciones de laboratorio, se partió de trabajos precedentes en el cultivo del tomate (66. Hernández LM, Guridi F, Huelva R, Martínez D, Arteaga M. Efectos de un extracto de sustancias húmicas sobre indicadores de la productividad biológica y bioquímico-fisiológicos en plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) de las variedades Mariela y Mara. UTCiencia" Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo" [Internet]. 2017;3(1):35-45. Available from: http://investigacion.utc.edu.ec/revistasutc/index.php/utciencia/article/view/41 ), evaluándose tres diluciones de extracto de vermicompost (1/20, 1/40 y 1/60 volumen/volumen) a una dosis de 25 mL por placa y un control en agua. Estas diluciones fueron agitadas y vertidas en recipientes de cristal y posteriormente fueron embebidas 60 semillas en cada uno durante una hora.

Se empleó un diseño completamente al azar y se ejecutó la siembra en placas Petri a razón de 10 semillas por placa empleando papel de filtro como sustrato humectado. Se emplearon cuatro placas por tratamiento, constituyendo cada una, una repetición. Dichas placas se mantuvieron en la oscuridad y se evaluó a los siete días, el total de semillas germinadas (%), tomándose como criterio de germinación la emisión de la radícula, los datos para la realización del análisis estadístico, fueron transformados mediante la fórmula arcos√(%). Igualmente, se realizó la medición de las longitudes de las radículas e hipocótilos en cinco plántulas por cada placa, para un total de 20 plántulas por tratamientos. Se aplicó un análisis de varianza de clasificación simple y la Prueba de Rangos Múltiples de Duncan a la probabilidad de p<0,05.

Para el experimento en campo, se partió del mejor tratamiento en condiciones de laboratorio, por lo que se utilizaron semillas embebidas en la dilución 1/40 durante una hora. La siembra se realizó a chorrillo de forma manual sobre el cantero, aplicándole riego frecuente y el control de plantas indeseables para conseguir plantas de buen vigor hasta que alcanzaron alturas de 18-20 cm después de la germinación, momento en que se encontraban listas para el trasplante.

El trasplante se realizó en canteros de 11 m largo y 1,20 m de ancho, al cual se le aplicó de base, 1 kg m-2 de abono orgánico (estiércol vacuno). Se trasplantó a dos hileras a 20 cm entre plantas. Se empleó un diseño completamente aleatorizado, con cuatro tratamientos y tres repeticiones, cada tratamiento tenía una superficie de tres metros. Los tratamientos estudiados fueron los siguientes:

  • T1. Dilución 1/20 v/v de Extracto de vermicompost (Liplant)

  • T2. Dilución 1/40 v/v de Extracto de vermicompost (Liplant)

  • T3. Dilución 1/60 v/v de Extracto de vermicompost (Liplant)

  • T4. Control (sin Extracto de vermicompost)

La aplicación de las diluciones de extracto de vermicompost se realizó por aspersión vía foliar en tres momentos, a los 10, 15 y 20 días después del trasplante (DDT), para la primera aplicación se utilizó un volumen de 10 ml por planta y para la segunda y tercera aplicación se utilizó un volumen de 40 ml por planta, y la misma cantidad de agua para aquellas que funcionarían como control. 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.

Evaluaciones realizadas:

A los 15 DDT, a un total de 20 plantas por tratamiento se le evaluó el número de hojas total. En la fase de cosecha (50 DDT) a un total de 20 frutos por plantas se les evaluó:

  • diámetro ecuatorial (cm)

  • diámetro polar (cm)

  • masa fresca (kg)

Se evaluó el rendimiento agrícola por superficie (kg m-2)

Se determinaron los pigmentos fotosintéticos de contenido de clorofila a y b y los carotenos, midiéndose con un equipo portátil SPAD (Konica Minolta) en unidades SPAD (1010. Lichtenthaler H. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes - ScienceDirect [Internet]. 1987. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0076687987480361 ).

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 Windows 7.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

Efectos de diluciones de extracto de vermicompost en la germinación de semillas de col

 

La evaluación realizada a los siete días después de la germinación (DDG) (Tabla 1), demostró el efecto positivo de las diluciones de extracto de vermicompost en la estimulación de este proceso en las semillas. Como se observa, tanto la dilución 1/40 como 1/60 v/v, contaban con un 97 y 95 % de semillas germinadas, contrario a lo que ocurre con la dilución de 1/20 v/v y el control que alcanzaban el 90 % de germinación. El análisis estadístico realizado, arrojó diferencias altamente significativas (p<0.05) con un mayor porcentaje de germinación para las semillas que fueron embebidas en la dilución de 1/40.

Tabla 1.  Efectos de diluciones de extracto de vermicompost en la germinación de las semillas (datos transformados)
Tratamientos Germinación (%) Germinación (Datos transformados)
T1. 1/20 90 1,05 c
T2. 1/40 97 1,59 a
T3. 1/60 95 1,14 b
T4. Control 90 1,02 c
ES x 0,09 *

Medias con letras iguales no difieren significativamente según Prueba de Duncan para p<0,05

De manera general se puso de manifiesto en el experimento, la acción de las diluciones de extracto de vermicompost en acelerar el proceso de germinación de las semillas, lo cual se observó en solo siete días de estar en contacto las semillas con el bioproducto; no obstante, la mayor concentración del producto (1/20) no acelera este proceso en las semillas.

En cuanto al efecto positivo encontrado en el proceso de germinación, pudo estar influenciado por la propia composición del bioproducto, donde se conoce que el vermicompost contiene nutrientes imprescindibles para las plantas. En este sentido, se sugiere la existencia de factores más allá de la alteración física de las capas de la semilla y se reconoce que las sustancias bioactivas solubles en agua tales como los ácidos húmicos, las fitohormonas u otros metabolitos microbianos presentes en el extracto de vermicompost, puedan ser responsables del aumento del porcentaje de germinación de las semillas y el crecimiento de las plántulas (1111. Arancon NQ, Pant A, Radovich T, Hue NV, Potter JK, Converse CE. Seed germination and seedling growth of tomato and lettuce as affected by vermicompost water extracts (teas). HortScience [Internet]. 2012;47(12):1722-8. Available from: https://journals.ashs.org/configurable/content/journals$002fhortsci$002f47$002f12$002farticle-p1722.xml?t%3Aac=journals%24002fhortsci%24002f47%24002f12%24002farticle-p1722.xml&ArticleBodyColorStyles=pdf-4377 ).

Por otra parte, el efecto en la germinación de las semillas también puede ser atribuible a una mayor actividad enzimática lo que permite mayor concentración de macro y micronutrientes así como se sustancias estimuladoras del crecimiento vegetal como son las auxinas y las giberelinas (1212. Muhie SH, Yildirim E, Memis N, Demir I. Vermicompost priming stimulated germination and seedling emergence of onion seeds against abiotic stresses. Seed Science and Technology [Internet]. 2020;48(2):153-7. Available from: https://www.ingentaconnect.com/content/ista/sst/2020/00000048/00000002/art00002 ).

Un resultado similar al obtenido en este estudio, se obtuvo en el cultivo del tomate, donde el tratamiento a las semillas con diluciones de Liplant 1/40 v/v, resultó ser más promisoria, al conseguir semejantes resultados a diluciones mas concentradas del producto, resaltando la reducción del tiempo requerido para alcanzar el 100 % de germinación. Entre los cinco y siete días después de la siembra (DDS), las semillas tratadas con Liplant tenían duplicados los valores del porcentaje de germinación, con estimulaciones finales entre un 25-36 % y en el índice de germinación entre un 16-22 % respecto al control.

En la Tabla 2 se observa el efecto de las diferentes diluciones estudiadas en el crecimiento de las plántulas referidas al largo del hipocótílo y de la radícula. En ambas variables fue superior el tratamiento donde las semillas se embebieron en vermicompost, para el largo del hipocótilo la dilución de 1/40 v/v superó entre un 17-25 % a los restantes tratamientos; sin embargo, para el largo de la radícula las tres diluciones fueron superiores al control al cual superaron en un 50 %.

Tabla 2.  Efectos de diluciones de vermicompost en el crecimiento de plántulas de col germinadas en placas Petri
Tratamientos Largo del hipocótilo (cm) Largo de radícula (cm)
T1. 1/20 3,32 b 5,82 b
T2. 1/40 4,08 a 7,65 a
T3. 1/60 3,46 b 6,43 ab
T4. Control 3,24 b 3,86 c
ES x 0,28 * 0,46 *

Medias con letras igual no difieren significativamente según Prueba de Duncan para p<0,05

Se ha demostrado el efecto positivo de los extractos de vermicompost en la elongación de las raíces en plántulas de maíz (Zea mays L.), se plantea la hipótesis de que las fracciones (insoluble y orgánica) extraídas de humus líquido proveniente de vermicompost de estiércol vacuno, pueden ser utilizadas como bioestimulantes del crecimiento y desarrollo vegetal en la fase inicial de crecimiento (1313. Arbolaes ML, González MTG, Jauregui MMR, Cancio YF. Aumento de la calidad fisiológica de la semilla de maíz (Zea mays L.) con el uso de bioproductos agrícolas. Agrisost [Internet]. 2019;25(3):1-6. Available from: https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/agrisost/article/view/e3012 ).

Efecto de diluciones de extracto de vermicompost en el crecimiento y rendimiento del cultivo de la col

 

En la Tabla 3 se puede observar el efecto de las diluciones en el número de hojas por plantas, donde a los 23 días posteriores al trasplante y después de haber realizado la primera aplicación de las diluciones de extracto de vermicompost, se obtuvo diferencias significativas entre los tratamientos para p<0,05.

Tabla 3.  Efectos de diluciones de extracto de vermicompost en el número de hojas por planta de col variedad KK-Cross
Tratamientos Número de hojas /planta
T1. 1/20 6,8 b
T2. 1/40 7,8 a
T3. 1/60 7,7 a
T4. Control 6,0 c
ES x 0,34*

Medias con letras iguales no difieren significativamente según Prueba de Duncan para p<0,05

El mayor número de hojas se alcanzó en las plantas que recibieron las aspersiones foliares de las diluciones 1/40 y 1/60 v/v los cuales superaron al control en un 28 %, lo que concuerda con experimento realizado en la lechuga (Lactuca sativa L.), donde diluciones similares de Liplant también aumenta este indicador (1414. Veobides-Amador H, Guridi-Izquierdo F, Vázquez-Padrón V. Las sustancias húmicas como bioestimulantes de plantas bajo condiciones de estrés ambiental. Cultivos tropicales [Internet]. 2018;39(4):102-9. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0258-59362018000400015&script=sci_arttext&tlng=pt ). Estudios similares de aplicaciones foliares de vermicompost sobre plantas de col recién trasplantadas, provocaron incremento en los parámetros correspondientes a la productividad biológica y agrícola y un mayor desarrollo del área foliar del cultivo (22. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192 ).

Para el rendimiento agrícola y sus componentes también hubo diferencias estadísticas entre los tratamientos evaluados, en la Tabla 4 se muestran los resultados para los componentes diámetro polar y ecuatorial, así como la masa del fruto.

Tabla 4.  Efecto de diluciones de extracto de vermicompost en los componentes del rendimiento agrícola del cultivo de la col (var KK-Cros)
Tratamientos Diámetro polar (cm) Diámetro ecuatorial (cm) Masa fresca (kg fruto-1)
T1. 1/20 15,26 ab 19,76 b 1,24 ab
T2. 1/40 16,73 a 20,70 a 1,96 a
T3. 1/60 16,93 a 20,06 ab 1,30 ab
T4. Control 14,06 b 18,3 c 1,02 b
ES x 0,28 * 0,29 * 0,33*

Medias con letras iguales no difieren significativamente según Prueba de Duncan para p<0,05

Los diámetros polar y ecuatorial son uno de los indicadores más apreciados por los consumidores, la norma cubana vigente no establece especificaciones de tamaño para la col, pero sí que deben ser repollos bien formados, con hojas basales protectoras y un 15 % de tolerancia de los defectos totales, además se reporta que para el cultivar KK-Cross el diámetro polar es aproximadamente 14 cm y el diámetro ecuatorial oscila entre 16 y 17 cm (11. MINAG M de la A. Especificaciones de calidad para la compra-venta de productos agrícolas con destino a su comercialización para el consumo. La Habana, Cuba: Agrinfor Ciudad de La Habana; 2010. 55 p.). Los resultados de este trabajo, con las aplicaciones del extracto de vermicompost con la dilución 1/40, hace que se superen estos valores en un 18 % el diámetro polar y en un 10 % el diámetro ecuatorial.

En el caso de la masa fresca del fruto agrícola, se mantuvo un comportamiento similar, resultando la de mayor masa aquellas plantas que recibieron la aspersión de la dilución de 1/40 v/v después del trasplante los cuales superaron al control en un 11 %. Experimento similar realizado con dos variedades de col rizada, obtuvieron que con la aplicación de un abonamiento foliar orgánico (vermicompost), se logró mayor altura, mayor número de hojas, mayor longitud y ancho de hoja y se incrementó el rendimiento agrícola de las dos variedades (22. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192 ).

En cuanto al rendimiento agrícola, en la Figura 1 se observa que existieron diferencias estadísticas entre las tres diluciones estudiadas (p<0,05), obteniéndose el mayor rendimiento por superficie con la dilución de 1/40 v/v la cual superó en un 88 % al tratamiento control.

Este efecto encontrado en el rendimiento del cultivo se relaciona con la propia esencia del vermicompost el cual es sin dudas, un fertilizante orgánico rico en humus, NPK, micronutrientes, microorganismos benéficos (bacterias, hongos, actinomicetos) y hormonas del crecimiento (auxinas, giberelinas, citoquininas) (1515. Olle M. vermicompost, its importance and benefit in agriculture. 2019; Available from: https://dspace.emu.ee/handle/10492/5530 ,1616. Vikas V, Mondal AK, Sharma JP, Verma D. Application of Organic Manures and their Influence on Broccoli Growth and Yield Parameters. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci [Internet]. 2020;9(2):1127-36. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Vishaw-Vikas/publication/340262882_Application_of_Organic_Manures_and_their_Influence_on_Broccoli_Growth_and_Yield_Parameters/links/5f4f45bba6fdcc9879c0278e/Application-of-Organic-Manures-and-their-Influence-on-Broccoli-Growth-and-Yield-Parameters.pdf ), todo lo cual funciona armónicamente para incidir de manera efectiva en las plantas.

En los experimentos realizados en el cultivo del brócoli (Brassica oleracea var. italica) con la aplicación de vermicompost, tuvo un impacto significativo en el tamaño de la planta, el peso y el diámetro no así para el número de hojas, superándose al tratamiento control e incrementando el crecimiento y rendimiento del cultivo (1717. García AT, Ardisana EH, del Valle GH, García JC, Téllez OF. Efectos del BIOSTAN® en los índices de crecimiento y los pigmentos fotosintéticos de Phaseolus vulgaris L. La Técnica: Revista de las Agrociencias. ISSN 2477-8982 [Internet]. 2017;(18):25-35. Available from: https://revistas.utm.edu.ec/index.php/latecnica/article/view/804 ).

Medias con letras comunes no difieren significativamente según Duncan para p<0,05
Figura 1.  Efecto de diluciones de extracto de vermicompost en el rendimiento agrícola del cultivo de la col (KK-cross)

El contenido de pigmentos fotosintéticos se muestra en la Tabla 5, donde se aprecia que para el contenido de clorofilas y caroteno para el cultivar KK-Cross, las diluciones de extracto de vermicompost fueron efectivas para incrementar estos indicadores, todas difieren significativamente con respecto al control destacándose la dilución 1/40 v/v.

Tabla 5.  Efecto de diluciones de extracto de vermicompost en el contenido de pigmentos fotosintéticos en el cultivo de la col (KK-Cross)
Tratamientos Clorofila a SPAD Clorofila b Caroteno (mg g-1 masa fresca)
T1. 1/20 0,49 c 0,25 c 0,49 c
T2. 1/40 1,75 a 0,82 a 1,52 a
T3. 1/60 0,78 b 0,40 b 0,69 b
T4. Control 0,20 d 0,08 d 0,13 d
ES x 0,04* 0,025 * 0,04 *

Medias con letras comunes no difieren significativamente según Duncan para p<0,05

El contenido de clorofilas en las hojas es un indicador confiable de la actividad fotosintética, del grado de estrés y del grado nutricional de las plantas y, por otra parte, los carotenos tienen un papel importante en la salud de los seres humanos, siendo la actividad antioxidante la que le confiere mayor importancia (1818. Sánchez E, Ruiz JM, Romero L, Preciado-Rangel P, Flores-Córdova MA, Márquez-Quiroz C. ¿ Son los pigmentos fotosintéticos buenos indicadores de la relación del nitrógeno, fósforo y potasio en frijol ejotero? Ecosistemas y recursos agropecuarios [Internet]. 2018;5(15):387-98. Available from: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-90282018000300387&script=sci_arttext ,1919. Chatterjee R, Jana JC, Paul PK. Enhancement of head yield and quality of cabbage (Brassica oleracea) by combining different sources of nutrients. Indian Journal of Agricultural Sciences [Internet]. 2012;82(4):324-8. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Ranjit-Chatterjee/publication/256083016_Enhancement_of_head_yield_and_quality_of_cabbage_Brassica_oleracea_by_combining_different_sources_of_nutrients/links/00b49521830db6f7fc000000/Enhancement-of-head-yield-and-quality-of-cabbage-Brassica-oleracea-by-combining-different-sources-of-nutrients.pdf ).

En experimento realizado con el cultivar de col Golden Acre (2020. García AT, Ardisana EFH, Téllez OF, García JLC, Muñoz JAM, Aguilar RL, et al. Respuesta del pimiento (Capsicum annuum L.) ante aplicaciones foliares de diferentes dosis y fuentes de lixiviados de vermicompost. Bioagro [Internet]. 2019;31(3):213-20. Available from: https://revistas.uclave.org/index.php/bioagro/article/view/2659 ) se comprobó que a las plantas que le fue aplicado el derivado de vermicompost, aumentaron el contenido de clorofilas, correspondiendo este a la mayor productividad agrícola; también, en solanáceas, el índice de clorofila en el cultivo del pimiento se incrementó significativamente con la aplicación de lixiviados de vermicompost (2121. Ahmadpour R, Armand N. Effect of ecophysiological characteristics of tomato (Lycopersicon esculentum L.) in response to organic fertilizers (compost and vermicompost). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca [Internet]. 2020;48(3):1248-59. Available from: https://notulaebotanicae.ro/index.php/nbha/article/view/11834 ) y en los cultivos de col, rábano (Raphanus sativus L) y tomate se demostró que el vermicompost produce incrementos significativos en la eficiencia fotoquímica y el contenido de clorofila-a en las plantas (2222. Calderon E, Mortley DG. Vermicompost soil amendment influences yield, growth responses and nutritional value of Kale (Brassica oleracea Acephala group), Radish (Raphanus sativus) and Tomato (Solanum lycopersicum L). Journal of Soil Science and Environmental Management [Internet]. 2021;12(2):86-93. Available from: https://academicjournals.org/journal/JSSEM/article-abstract/93A3DA166841 ,2323. Barrueta MA, Pérez NG, Roque JAP, Corona LO, Amador HV. Extract of vermicompost Liplant an alternative for the development of conservation agriculture. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias [Internet]. 2018;27(3). Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2071-00542018000300002&lng=es&nrm=iso&tlng=en ).

CONCLUSIONES

 
  • Se demuestra el efecto positivo del bioproducto a base de extracto de vermicompost (Liplant) en el cultivo de la col (KK-Cross).

  • La imbibición de las semillas en la dilución de 1/40 v/v, estimuló el proceso de germinación de las semillas y el crecimiento de las plántulas.

  • Con esta dilución se incrementó el desarrollo de las plantas y el rendimiento agrícola, el cual fue superior en un 88 % con respecto al tratamiento control.

BIBLIOGRAFÍA

 

1. MINAG M de la A. Especificaciones de calidad para la compra-venta de productos agrícolas con destino a su comercialización para el consumo. La Habana, Cuba: Agrinfor Ciudad de La Habana; 2010. 55 p.

2. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192

3. García A, Garcia-Mina J, Tavares O, Santos L, Berbara R. SUBSTÂNCIAS HÚMICAS E SEUS EFEITOS SOBRE A NUTRIÇÃO DE PLANTAS. In 2018. p. 227-77. Available from: https://www.researchgate.net/publication/340598076_SUBSTANCIAS_HUMICAS_E_SEUS_EFEITOS_SOBRE_A_NUTRICAO_DE_PLANTAS

4. Abreu Cruz E, Araujo Camacho E, Rodríguez Jimenez SL, Valdivia Ávila AL, Fuentes Alfonso L, Pérez Hernández Y. Efecto de la aplicación combinada de fertilizante químico y humus de lombriz en Capsicum annuum. Centro Agrícola [Internet]. 2018;45(1):52-61. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-57852018000100007&script=sci_arttext&tlng=pt

5. Guridi Izquierdo F, Calderín García A, Louro Berbara RL, Martínez Balmori D, Rosquete Bassó M. The humic acids from vermicompost protect rice (Oryza sativa L.) plants against a posterior hidric stress. Cultivos Tropicales [Internet]. 2017;38(2):53-60. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en

6. Hernández LM, Guridi F, Huelva R, Martínez D, Arteaga M. Efectos de un extracto de sustancias húmicas sobre indicadores de la productividad biológica y bioquímico-fisiológicos en plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) de las variedades Mariela y Mara. UTCiencia" Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo" [Internet]. 2017;3(1):35-45. Available from: http://investigacion.utc.edu.ec/revistasutc/index.php/utciencia/article/view/41

7. Balmori DM, Domínguez CYA, Carreras CR, Rebatos SM, Farías LBP, Izquierdo FG, et al. Foliar application of humic liquid extract from vermicompost improves garlic (Allium sativum L.) production and fruit quality. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture [Internet]. 2019;8(1):103-12. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s40093-019-0279-1

8. Michelloti Bettoni M, Mógor ÁF, Kogerastki JF, Pauletti V. Crecimiento de plántulas cebolla (Allium cepa L.) aplicando sustancias húmicas. Idesia (Arica) [Internet]. 2016;34(2):57-62. Available from: https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?pid=S0718-34292016000200008&script=sci_arttext&tlng=e

9. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA [Internet]. 2015;93:91. Available from: https://isbn.cloud/9789597023777/clasificacion-de-los-suelos-de-cuba-2015/

10. Lichtenthaler H. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes - ScienceDirect [Internet]. 1987. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0076687987480361

11. Arancon NQ, Pant A, Radovich T, Hue NV, Potter JK, Converse CE. Seed germination and seedling growth of tomato and lettuce as affected by vermicompost water extracts (teas). HortScience [Internet]. 2012;47(12):1722-8. Available from: https://journals.ashs.org/configurable/content/journals$002fhortsci$002f47$002f12$002farticle-p1722.xml?t%3Aac=journals%24002fhortsci%24002f47%24002f12%24002farticle-p1722.xml&ArticleBodyColorStyles=pdf-4377

12. Muhie SH, Yildirim E, Memis N, Demir I. Vermicompost priming stimulated germination and seedling emergence of onion seeds against abiotic stresses. Seed Science and Technology [Internet]. 2020;48(2):153-7. Available from: https://www.ingentaconnect.com/content/ista/sst/2020/00000048/00000002/art00002

13. Arbolaes ML, González MTG, Jauregui MMR, Cancio YF. Aumento de la calidad fisiológica de la semilla de maíz (Zea mays L.) con el uso de bioproductos agrícolas. Agrisost [Internet]. 2019;25(3):1-6. Available from: https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/agrisost/article/view/e3012

14. Veobides-Amador H, Guridi-Izquierdo F, Vázquez-Padrón V. Las sustancias húmicas como bioestimulantes de plantas bajo condiciones de estrés ambiental. Cultivos tropicales [Internet]. 2018;39(4):102-9. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0258-59362018000400015&script=sci_arttext&tlng=pt

15. Olle M. vermicompost, its importance and benefit in agriculture. 2019; Available from: https://dspace.emu.ee/handle/10492/5530

16. Vikas V, Mondal AK, Sharma JP, Verma D. Application of Organic Manures and their Influence on Broccoli Growth and Yield Parameters. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci [Internet]. 2020;9(2):1127-36. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Vishaw-Vikas/publication/340262882_Application_of_Organic_Manures_and_their_Influence_on_Broccoli_Growth_and_Yield_Parameters/links/5f4f45bba6fdcc9879c0278e/Application-of-Organic-Manures-and-their-Influence-on-Broccoli-Growth-and-Yield-Parameters.pdf

17. García AT, Ardisana EH, del Valle GH, García JC, Téllez OF. Efectos del BIOSTAN® en los índices de crecimiento y los pigmentos fotosintéticos de Phaseolus vulgaris L. La Técnica: Revista de las Agrociencias. ISSN 2477-8982 [Internet]. 2017;(18):25-35. Available from: https://revistas.utm.edu.ec/index.php/latecnica/article/view/804

18. Sánchez E, Ruiz JM, Romero L, Preciado-Rangel P, Flores-Córdova MA, Márquez-Quiroz C. ¿ Son los pigmentos fotosintéticos buenos indicadores de la relación del nitrógeno, fósforo y potasio en frijol ejotero? Ecosistemas y recursos agropecuarios [Internet]. 2018;5(15):387-98. Available from: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-90282018000300387&script=sci_arttext

19. Chatterjee R, Jana JC, Paul PK. Enhancement of head yield and quality of cabbage (Brassica oleracea) by combining different sources of nutrients. Indian Journal of Agricultural Sciences [Internet]. 2012;82(4):324-8. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Ranjit-Chatterjee/publication/256083016_Enhancement_of_head_yield_and_quality_of_cabbage_Brassica_oleracea_by_combining_different_sources_of_nutrients/links/00b49521830db6f7fc000000/Enhancement-of-head-yield-and-quality-of-cabbage-Brassica-oleracea-by-combining-different-sources-of-nutrients.pdf

20. García AT, Ardisana EFH, Téllez OF, García JLC, Muñoz JAM, Aguilar RL, et al. Respuesta del pimiento (Capsicum annuum L.) ante aplicaciones foliares de diferentes dosis y fuentes de lixiviados de vermicompost. Bioagro [Internet]. 2019;31(3):213-20. Available from: https://revistas.uclave.org/index.php/bioagro/article/view/2659

21. Ahmadpour R, Armand N. Effect of ecophysiological characteristics of tomato (Lycopersicon esculentum L.) in response to organic fertilizers (compost and vermicompost). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca [Internet]. 2020;48(3):1248-59. Available from: https://notulaebotanicae.ro/index.php/nbha/article/view/11834

22. Calderon E, Mortley DG. Vermicompost soil amendment influences yield, growth responses and nutritional value of Kale (Brassica oleracea Acephala group), Radish (Raphanus sativus) and Tomato (Solanum lycopersicum L). Journal of Soil Science and Environmental Management [Internet]. 2021;12(2):86-93. Available from: https://academicjournals.org/journal/JSSEM/article-abstract/93A3DA166841

23. Barrueta MA, Pérez NG, Roque JAP, Corona LO, Amador HV. Extract of vermicompost Liplant an alternative for the development of conservation agriculture. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias [Internet]. 2018;27(3). Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2071-00542018000300002&lng=es&nrm=iso&tlng=en

Cultivos Tropicales Vol. 43, No. 3, julio-septiembre, 2022, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Vermicomposting effect on the biological and agricultural productivity of cabbage crop (Brassica oleracea L.)

 

iDElein Terry-Alfonso1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700*✉:eleinterry@gmail.com

iDJosefa Ruiz-Padrón1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700

iDMaría M. Díaz-de Armas2Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”, carretera a Tapaste y Autopista Nacional, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32700

iDYudines Carrillo-Sosa1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700


1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700

2Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”, carretera a Tapaste y Autopista Nacional, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32700

 

*Author for correspondence: eleinterry@gmail.com

ABSTRACT

Vermicomposting use and products obtained from it in agriculture has led to new scientific research in recent years, resulting in knowledge about the contribution of nutrients to plants, as well as crop production with quality and tolerant to abiotic stress. The cabbage KK-Cross variety is one of the most used in Cuba, the use of mineral fertilizers and chemical pesticides has been progressively increasing in this crop, and therefore, the reduction of chemical products is a necessity for the cabbage production with the least amount of toxic residues. The aim of the present work was to evaluate vermicomposting extract dilution effect on the biological and agricultural productivity of cabbage crop. For this purpose, three dilutions of the product-1/20, 1/40 and 1/60 v/v-were studied under laboratory (seed imbibition) and field (foliar spraying) conditions, compared with a control treatment, under a completely randomized design. The effect on seed germination was evaluated, as well as on crop growth, development and yield. With the 1/40 v/v dilution, a greater stimulus in the seed germination process and plant growth was obtained, the polar and equatorial diameter of cabbage sprouts was higher and the agricultural yield was increased by 88 %.

Key words: 
biostimulant, growth, development, yield, vegetable

INTRODUCTION

 

In Cuba, cabbage (Brassica oleracea L.) is a horticultural crop of high demand due to the diversity of uses, both fresh and canned, rich in carbohydrates and vitamins. There are several cultivars spread for its production and commercialization by agricultural producers, among them is the KK-Cross cultivar (11. MINAG M de la A. Especificaciones de calidad para la compra-venta de productos agrícolas con destino a su comercialización para el consumo. La Habana, Cuba: Agrinfor Ciudad de La Habana; 2010. 55 p.); however, for its production, high doses of chemical products are used both for nutrition and protection of the crop, which leads to environmental contamination and affects the product quality by leaving toxic residues in the agricultural fruit (22. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192 ).

For this reason, the constant search for ecological alternatives to minimize the harmful effects of chemical products in agriculture has become a fundamental task for agricultural sciences, which has allowed the development of research lines aimed at obtaining biostimulants or also called bioactive products that can substitute totally or partially the use of chemical products in crops.

In this sense, the use of vermicomposting and product obtained from it in agriculture has led to new scientific research in recent years, resulting in knowledge about the supply of nutrients to plants as well as the production of crops with quality and tolerant to abiotic stress (33. García A, Garcia-Mina J, Tavares O, Santos L, Berbara R. SUBSTÂNCIAS HÚMICAS E SEUS EFEITOS SOBRE A NUTRIÇÃO DE PLANTAS. In 2018. p. 227-77. Available from: https://www.researchgate.net/publication/340598076_SUBSTANCIAS_HUMICAS_E_SEUS_EFEITOS_SOBRE_A_NUTRICAO_DE_PLANTAS ). They are recognized in different countries as worm compost, vermicomposting, liquid humus, vermicomposting tea, leachates, vermicomposting extracts, among other denominations. All these products have become a transformation in modern agriculture since it is currently undeniable that their application in different moments of plant development cycle, brings an increase in yields, besides helping the recycling of residues that are used by the earthworm in the vermicomposting process (44. Abreu Cruz E, Araujo Camacho E, Rodríguez Jimenez SL, Valdivia Ávila AL, Fuentes Alfonso L, Pérez Hernández Y. Efecto de la aplicación combinada de fertilizante químico y humus de lombriz en Capsicum annuum. Centro Agrícola [Internet]. 2018;45(1):52-61. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-57852018000100007&script=sci_arttext&tlng=pt ).

Some recent research is directed to the study of the influence that vermicompost exerts in stimulating adaptation to abiotic stresses such as salinity. The presence of heavy metals at toxic levels and water deficiencies), always using them simultaneously or after the stress implementation, as well as in the stimulation of growth and development in different crops, for which different application alternatives have been used (55. Guridi Izquierdo F, Calderín García A, Louro Berbara RL, Martínez Balmori D, Rosquete Bassó M. The humic acids from vermicompost protect rice (Oryza sativa L.) plants against a posterior hidric stress. Cultivos Tropicales [Internet]. 2017;38(2):53-60. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en ).

In vegetables specifically, the application of products derived from vermicompost in Cuba, have allowed obtaining satisfactory results, as it is demonstrated by works carried out in the cultivation of bell pepper -Capsicum annuum L. (44. Abreu Cruz E, Araujo Camacho E, Rodríguez Jimenez SL, Valdivia Ávila AL, Fuentes Alfonso L, Pérez Hernández Y. Efecto de la aplicación combinada de fertilizante químico y humus de lombriz en Capsicum annuum. Centro Agrícola [Internet]. 2018;45(1):52-61. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-57852018000100007&script=sci_arttext&tlng=pt ); tomato seedlings -Solanum lycopersicum L. (66. Hernández LM, Guridi F, Huelva R, Martínez D, Arteaga M. Efectos de un extracto de sustancias húmicas sobre indicadores de la productividad biológica y bioquímico-fisiológicos en plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) de las variedades Mariela y Mara. UTCiencia" Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo" [Internet]. 2017;3(1):35-45. Available from: http://investigacion.utc.edu.ec/revistasutc/index.php/utciencia/article/view/41 ); garlic -Allium sativum L.( 77. Balmori DM, Domínguez CYA, Carreras CR, Rebatos SM, Farías LBP, Izquierdo FG, et al. Foliar application of humic liquid extract from vermicompost improves garlic (Allium sativum L.) production and fruit quality. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture [Internet]. 2019;8(1):103-12. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s40093-019-0279-1 ) and onion -Allium cepa L.- (88. Michelloti Bettoni M, Mógor ÁF, Kogerastki JF, Pauletti V. Crecimiento de plántulas cebolla (Allium cepa L.) aplicando sustancias húmicas. Idesia (Arica) [Internet]. 2016;34(2):57-62. Available from: https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?pid=S0718-34292016000200008&script=sci_arttext&tlng=e ). The agricultural yield of crops has been increased; however, few studies have been carried out in the cultivation of cabbage.

According to this background, the present research aims to evaluate the effect of a bioproduct based on vermicompost extract on biological and agricultural productivity in the cabbage crop.

MATERIALS AND METHODS

 

The experimental work was carried out from December 2019 to March 2020, in the areas of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), located in San José de las Lajas, Mayabeque province. The experimental farm is located according to the Cartographic information between the coordinates 351. 400-north latitude and 383.250-east longitude, at an altitude of 130 m a.s.l at kilometer 3½ of Tapaste road.

The experiment was developed on an agrogenic Ferrallitic Red leached soil, according to the New Version of Soil Classification of Cuba (99. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA [Internet]. 2015;93:91. Available from: https://isbn.cloud/9789597023777/clasificacion-de-los-suelos-de-cuba-2015/ ), which correlates with the Soil Taxonomy: Agric Rhodudalf, and the WRB: Nitisolferralic, lixic, influenced by formation processes such as ferralitization, leaching and anthropogenesis.

Experiments were developed under two conditions: laboratory and field. The cabbage cultivar used was ''KK-Cross'', starting from certified seeds with 95 % germination, which were previously disinfected with 2 % sodium hypochlorite for 10 minutes and then washed with sufficient distilled water.

The obtaining of the bioproduct with the commercial name "Liplant" was carried out in the laboratory of the Chemistry Department, Faculty of Agronomy, Agrarian University of Havana (UNAH), obtaining the extract from vermicompost of cow manure produced by African red worms (Eudrilus eugeniae spp.). The extraction methodology (55. Guridi Izquierdo F, Calderín García A, Louro Berbara RL, Martínez Balmori D, Rosquete Bassó M. The humic acids from vermicompost protect rice (Oryza sativa L.) plants against a posterior hidric stress. Cultivos Tropicales [Internet]. 2017;38(2):53-60. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en ) allowed obtaining the physicochemical and spectroscopic characteristics of the vermicompost extract and they were as follows:

  • pH: 8.5 slightly alkaline.

  • Total soluble solids: 335.0 mg L-1 normal value for cattle manure vermicompost extracts.

  • Electrical constant: 587.67 S cm-1, which is in the range of values reported in the literature for cattle manure vermicompost extracts.

  • Percent salinity: 0.03 % low; Percentage of organic carbon: 40.1 % acceptable.

  • Degree of aromaticity of the vermicompost extract determined by spectroscopy: normal as reported by the literature for cow dung vermicompost extracts where there is predominance of humic substances.

For the experiment under laboratory conditions, it was started from previous work on tomato cultivation (66. Hernández LM, Guridi F, Huelva R, Martínez D, Arteaga M. Efectos de un extracto de sustancias húmicas sobre indicadores de la productividad biológica y bioquímico-fisiológicos en plántulas de tomate (Solanum lycopersicum L.) de las variedades Mariela y Mara. UTCiencia" Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo" [Internet]. 2017;3(1):35-45. Available from: http://investigacion.utc.edu.ec/revistasutc/index.php/utciencia/article/view/41 ), evaluating three dilutions of vermicompost extract (1/20, 1/40 and 1/60 volume/volume) at a dose of 25 mL per plate and a control in water. These dilutions were shaken and were poured into glass containers and 60 seeds were subsequently soaked in each for one hour.

A completely randomized design was used and sowing was carried out in Petri dishes at a rate of 10 seeds per dish using filter paper as a moistened substrate. Four plates were used per treatment, each one constituting a replicate. These plates were kept in the dark and the total number of germinated seeds (%) was evaluated after seven days, taking as germination criterion the emission of the radicle, the data for the statistical analysis were transformed using the formula arcos√ (%). Likewise, radicle and hypocotyl lengths were measured in five seedlings per plate, for 20 seedlings per treatment. A simple rank analysis of variance and Duncan's Multiple Range Test at probability p<0.05 were applied.

For the field experiment, we started from the best treatment under laboratory conditions, so seeds soaked in 1/40 dilution for one hour were used. Sowing was done by hand in the bed, applying frequent irrigation and control of undesirable plants to achieve plants of good vigor until they reached heights of 18-20 cm after germination, at which time they were ready for transplanting.

Transplanting was carried out in beds 11 m long and 1.20 m wide, to which 1 kg m-2 of organic fertilizer (cow manure) was applied as a base. The plants were transplanted in two rows at 20 cm between plants. A completely randomized design was used, with four treatments and three replications, each treatment had an area of three meters. The treatments studied were as follows:

  • T1. Dilution 1/20 v/v of vermicompost extract (Liplant).

  • T2. Dilution 1/40 v/v of vermicompost extract (Liplant).

  • T3. Dilution 1/60 v/v of vermicompost extract (Liplant).

  • T4. Control (without vermicompost extract).

Foliar spraying at three times, at 10, 15 and 20 days after transplanting (DAT) did the application of the vermicompost extract dilutions. For the first application, a volume of 10 ml per plant was used and for the second and third application a volume of 40 ml per plant was used, and the same amount of water for those that would function as control. These sprays were made in early morning hours (8:00-9:00 am), to take advantage of the stomatal opening of the leaves, and were made manually using a 16 L capacity backpack, with cone nozzle at constant pressure.

Evaluations performed:

At 15 DAT, 20 plants per treatment were evaluated for total leaf number. At the harvest stage (50 DAT), 20 fruits per plant were evaluated for:

  • equatorial diameter (cm)

  • polar diameter (cm)

  • fresh mass (kg)

Agricultural yield per area (kg m-2) was evaluated

Photosynthetic pigments of chlorophyll a and b content and carotenes were determined and measured with a portable SPAD equipment (Konica Minolta) in SPAD units (1010. Lichtenthaler H. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes - ScienceDirect [Internet]. 1987. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0076687987480361 ).

The data obtained were analyzed by means of a Simple Rank ANOVA. The resulting means were compared with Duncan's Multiple Range Test for p≤0.05 when there were significant differences between treatments, processed with the Statgraphics Centurion (2013) program under the Windows 7 operating system.

RESULTS AND DISCUSSION

 

Effects of vermicompost extract dilutions on cabbage seed germination

 

The evaluation carried out seven days after germination (DAG) (Table 1), showed the positive effect of the vermicompost extract dilutions in this process stimulation in seeds. As can be seen, both the 1/40 and 1/60 v/v dilutions had 97 and 95 % of germinated seeds, contrary to the 1/20 v/v dilution and the control, which reached 90 % germination. The statistical analysis showed highly significant differences (p<0.05) with a higher germination percentage for the seeds that were soaked in the 1/40 dilution.

Table 1.  Effects of vermicompost extract dilutions on seed germination (transformed data).
Treatments Germination (%) Germination (Transformated data)
T1. 1/20 90 1.05 c
T2. 1/40 97 1.59 a
T3. 1/60 95 1.14 b
T4. Control 90 1.02 c
S Ex 0.09 *

Means with equal letters do not differ significantly according to Duncan's test for p<0.05

In general, the action of the vermicompost extract dilutions in accelerating the germination process of seeds was evident in the experiment, which was observed in only seven days after seeds were in contact with the bioproduct; however, the higher concentration of the product (1/20) did not accelerate this process in seeds.

As for the positive effect found in the germination process, it could be influenced by the composition of the bioproduct itself, where it is known that vermicompost contains essential nutrients for plants. In this sense, the existence of factors beyond the physical alteration of the seed layers is suggested, and it is recognized that water-soluble bioactive substances such as humic acids, phytohormones or other microbial metabolites present in the vermicompost extract may be responsible for the increase in the percentage of seed germination and seedling growth (1111. Arancon NQ, Pant A, Radovich T, Hue NV, Potter JK, Converse CE. Seed germination and seedling growth of tomato and lettuce as affected by vermicompost water extracts (teas). HortScience [Internet]. 2012;47(12):1722-8. Available from: https://journals.ashs.org/configurable/content/journals$002fhortsci$002f47$002f12$002farticle-p1722.xml?t%3Aac=journals%24002fhortsci%24002f47%24002f12%24002farticle-p1722.xml&ArticleBodyColorStyles=pdf-4377 ).

On the other hand, the effect on seed germination may also be attributable to a higher enzymatic activity that allows a higher concentration of macro and micronutrients as well as plant growth stimulating substances such as auxins and gibberellins (1212. Muhie SH, Yildirim E, Memis N, Demir I. Vermicompost priming stimulated germination and seedling emergence of onion seeds against abiotic stresses. Seed Science and Technology [Internet]. 2020;48(2):153-7. Available from: https://www.ingentaconnect.com/content/ista/sst/2020/00000048/00000002/art00002 ).

A similar result to the one obtained in this study was obtained in the tomato crop, where the treatment to the seeds with dilutions of Liplant 1/40 v/v, was more promising, when obtaining similar results to more concentrated dilutions of the product, highlighting the reduction of the time required to reach 100% germination. Between five and seven days after sowing (DAS), seeds treated with Liplant had a doubling of the germination percentage values, with final stimulations between 25-36 % and in the germination index between 16-22 % with respect to the control.

Table 2 shows the effect of the different dilutions studied on seedling growth in terms of hypocotyl and radicle length. In both variables, the treatment where the seeds were soaked in vermicompost was superior in both variables; for hypocotyl length, the dilution of 1/40 v/v exceeded the remaining treatments by 17-25 %; however, for radicle length, the three dilutions were superior to the control, which was exceeded by 50 %.

Table 2.  Effects of vermicompost dilutions on the growth of germinated cabbage seedlings in Petri dishes
Treatments Hypocotyl length (cm Radicle length (cm)
T1. 1/20 3.32 b 5.82 b
T2. 1/40 4.08 a 7.65 a
T3. 1/60 3.46 b 6.43 ab
T4. Control 3.24 b 3.86 c
SE x 0.28 * 0.46 *

Means with equal letters do not differ significantly according to Duncan's test for p <0.05

The positive effect of vermicompost extracts on root elongation in corn (Zea mays L.) seedlings has been demonstrated, and it is hypothesized that the fractions (insoluble and organic) extracted from liquid humus from cow manure vermicompost can be used as biostimulants of plant growth and development in the initial growth phase (1313. Arbolaes ML, González MTG, Jauregui MMR, Cancio YF. Aumento de la calidad fisiológica de la semilla de maíz (Zea mays L.) con el uso de bioproductos agrícolas. Agrisost [Internet]. 2019;25(3):1-6. Available from: https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/agrisost/article/view/e3012 ).

Effect of vermicompost extract dilutions on cabbage crop growth and yield

 

Table 3 shows the effect of dilutions on the number of leaves per plant, where 23 days after transplanting and after the first application of the vermicompost extract dilutions, significant differences were obtained between treatments for p<0.05.

Table 3.  Effects of vermicompost extract dilutions on the number of leaves per plant of cabbage variety KK-Cross
Treatments Number of leaves /plant
T1. 1/20 6.8 b
T2. 1/40 7.8 a
T3. 1/60 7.7 a
T4. Control 6.0 c
SE x 0.34*

Means with equal letters do not differ significantly according to Duncan's test for p <0.05

The highest number of leaves was reached in plants that received foliar sprays of 1/40 and 1/60 v/v dilutions, which surpassed the control in 28%, which agrees with an experiment carried out on lettuce (Lactuca sativa L.), where similar dilutions of Liplant also increase this indicator (1414. Veobides-Amador H, Guridi-Izquierdo F, Vázquez-Padrón V. Las sustancias húmicas como bioestimulantes de plantas bajo condiciones de estrés ambiental. Cultivos tropicales [Internet]. 2018;39(4):102-9. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0258-59362018000400015&script=sci_arttext&tlng=pt ). Similar studies of foliar applications of vermicompost on recently transplanted cabbage plants caused an increase in the parameters corresponding to biological and agricultural productivity and a greater development of the leaf area of the crop (22. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192 ).

For agricultural yield and its components, there were also statistical differences among the treatments evaluated. Table 4 shows the results for the polar and equatorial diameter components, as well as fruit mass.

Table 4.  Effect of vermicompost extract dilutions on agricultural yield components of cabbage crop (var KK-Cros)
Treatments Polar diameter (cm) Equatorial diameter (cm) Fress mass (kg fruit-1)
T1. 1/20 15.26 ab 19.76 b 1.24 ab
T2. 1/40 16.73 a 20.70 a 1.96 a
T3. 1/60 16.93 a 20.06 ab 1.30 ab
T4. Control 14.06 b 18.3 c 1.02 b
SE x 0.28 * 0.29 * 0.33 *

Means with equal letters do not differ significantly according to Duncan's test for p<0.05.

The polar and equatorial diameters are one of the most appreciated indicators by consumers. The current Cuban norm does not establish size specifications for cabbage, but they must be well-formed cabbages, with protective basal leaves and 15 % of tolerance of total defects, besides it is reported that for the KK-Cross cultivar, the polar diameter is approximately 14 cm and the equatorial diameter oscillates between 16 and 17 cm (11. MINAG M de la A. Especificaciones de calidad para la compra-venta de productos agrícolas con destino a su comercialización para el consumo. La Habana, Cuba: Agrinfor Ciudad de La Habana; 2010. 55 p.). The results of this work, with applications of the vermicompost extract with the dilution 1/40, make that these values are exceeded in 18 % of the polar diameter and 10 % of the equatorial diameter.

In the case of the fresh mass of the agricultural fruit, a similar behavior was maintained, resulting in the highest mass in those plants that received the 1/40 v/v dilution spray after transplanting, which exceeded the control by 11 %. A similar experiment carried out with two varieties of kale, obtained that with the application of an organic foliar fertilizer (vermicompost), greater height, greater number of leaves, greater leaf length and width were achieved, and the agricultural yield of the two varieties was increased (22. Ticona RH. Evaluación de dos variedades de col rizada (Brassica oleracea var. Sabellica) bajo niveles de abonamiento foliar orgánico aeróbico. Apthapi [Internet]. 2018;4(1):935-46. Available from: http://ojs.agro.umsa.bo/index.php/ATP/article/view/192 ).

Regarding agricultural yield, Figure 1 shows that there were statistical differences between the three dilutions studied (p<0.05), obtaining the highest yield per surface area with the 1/40 v/v dilution, which exceeded the control treatment by 88 %.

This effect on crop yield is related to the very essence of vermicompost, which is undoubtedly an organic fertilizer rich in humus, NPK, micronutrients, beneficial microorganisms (bacteria, fungi, actinomycetes) and growth hormones (auxins, gibberellins, cytokinins) (1515. Olle M. vermicompost, its importance and benefit in agriculture. 2019; Available from: https://dspace.emu.ee/handle/10492/5530 ,1616. Vikas V, Mondal AK, Sharma JP, Verma D. Application of Organic Manures and their Influence on Broccoli Growth and Yield Parameters. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci [Internet]. 2020;9(2):1127-36. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Vishaw-Vikas/publication/340262882_Application_of_Organic_Manures_and_their_Influence_on_Broccoli_Growth_and_Yield_Parameters/links/5f4f45bba6fdcc9879c0278e/Application-of-Organic-Manures-and-their-Influence-on-Broccoli-Growth-and-Yield-Parameters.pdf ), all of which work harmoniously to have an effective effect on the plants.

In the experiments carried out on broccoli (Brassica oleracea var. italica) with the application of vermicompost, it had a significant impact on the size of the plant, weight and diameter, but not on the number of leaves, surpassing the control treatment and increasing the growth and yield of the crop (1717. García AT, Ardisana EH, del Valle GH, García JC, Téllez OF. Efectos del BIOSTAN® en los índices de crecimiento y los pigmentos fotosintéticos de Phaseolus vulgaris L. La Técnica: Revista de las Agrociencias. ISSN 2477-8982 [Internet]. 2017;(18):25-35. Available from: https://revistas.utm.edu.ec/index.php/latecnica/article/view/804 ).

Figure 1.  Effect of vermicompost extract dilutions on agricultural yield of cabbage crop (KK-cross)

The content of photosynthetic pigments is shown in Table 5, where it can be seen that for chlorophyll and carotene content for the KK-Cross cultivar, the dilutions of vermicompost extract were effective in increasing these indicators, all differing significantly with respect to the control, with the 1/40 v/v dilution standing out.

Table 5.  Effect of vermicompost extract dilutions on the content of photosynthetic pigments in cabbage crop (KK-Cross)
Treatments Chlorophyll a SPAD Chlorophyll b SPAD Carotene (mg g-1 fresh mass)
T1. 1/20 0,49 c 0,25 c 0,49 c
T2. 1/40 1,75 a 0,82 a 1,52 a
T3. 1/60 0,78 b 0,40 b 0,69 b
T4. Control 0,20 d 0,08 d 0,13 d
SE x 0,04* 0,025 * 0,04 *

Means with equal letters do not differ significantly according to Duncan's test for p <0.05

The content of chlorophylls in leaves is a reliable indicator of the photosynthetic activity, the degree of stress and the nutritional level of plants and, on the other hand, carotenes have an important role in the health of human beings, being the antioxidant activity the one that confers greater importance (1818. Sánchez E, Ruiz JM, Romero L, Preciado-Rangel P, Flores-Córdova MA, Márquez-Quiroz C. ¿ Son los pigmentos fotosintéticos buenos indicadores de la relación del nitrógeno, fósforo y potasio en frijol ejotero? Ecosistemas y recursos agropecuarios [Internet]. 2018;5(15):387-98. Available from: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S2007-90282018000300387&script=sci_arttext ,1919. Chatterjee R, Jana JC, Paul PK. Enhancement of head yield and quality of cabbage (Brassica oleracea) by combining different sources of nutrients. Indian Journal of Agricultural Sciences [Internet]. 2012;82(4):324-8. Available from: https://www.researchgate.net/profile/Ranjit-Chatterjee/publication/256083016_Enhancement_of_head_yield_and_quality_of_cabbage_Brassica_oleracea_by_combining_different_sources_of_nutrients/links/00b49521830db6f7fc000000/Enhancement-of-head-yield-and-quality-of-cabbage-Brassica-oleracea-by-combining-different-sources-of-nutrients.pdf ).

In an experiment carried out with the cabbage cultivar Golden Acre (2020. García AT, Ardisana EFH, Téllez OF, García JLC, Muñoz JAM, Aguilar RL, et al. Respuesta del pimiento (Capsicum annuum L.) ante aplicaciones foliares de diferentes dosis y fuentes de lixiviados de vermicompost. Bioagro [Internet]. 2019;31(3):213-20. Available from: https://revistas.uclave.org/index.php/bioagro/article/view/2659 ), it was proved that plants to which the vermicompost derivative was applied increased the chlorophyll content, corresponding to a higher agricultural productivity. Also, in solanaceae, the chlorophyll index in the bell pepper crop increased significantly with the application of vermicompost leachates (2121. Ahmadpour R, Armand N. Effect of ecophysiological characteristics of tomato (Lycopersicon esculentum L.) in response to organic fertilizers (compost and vermicompost). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca [Internet]. 2020;48(3):1248-59. Available from: https://notulaebotanicae.ro/index.php/nbha/article/view/11834 ), and in cabbage, radish (Raphanus sativus L) and tomato crops it was shown that vermicompost produced significant increases in photochemical efficiency and chlorophyll-a content in plants (2222. Calderon E, Mortley DG. Vermicompost soil amendment influences yield, growth responses and nutritional value of Kale (Brassica oleracea Acephala group), Radish (Raphanus sativus) and Tomato (Solanum lycopersicum L). Journal of Soil Science and Environmental Management [Internet]. 2021;12(2):86-93. Available from: https://academicjournals.org/journal/JSSEM/article-abstract/93A3DA166841 ,2323. Barrueta MA, Pérez NG, Roque JAP, Corona LO, Amador HV. Extract of vermicompost Liplant an alternative for the development of conservation agriculture. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias [Internet]. 2018;27(3). Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2071-00542018000300002&lng=es&nrm=iso&tlng=en ).

CONCLUSIONS

 
  • The positive effect of the bioproduct based on vermicompost extract (Liplant) on the cultivation of cabbage (KK-Cross) is demonstrated.

  • The imbibition of the seeds in the dilution of 1/40 v/v stimulated the germination process of the seeds and the growth of the seedlings.

  • This dilution increased plant development and agricultural yield, which was 88 % higher than the control treatment.