Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 1, enero-marzo, 2023, ISSN: 1819-4087
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Articulo original

Respuesta agronómica de cultivares de frijol caupí [Vigna unguiculata (L.) Walp.] en San Juan y Martínez, Cuba

 

iDYoerlandy Santana-Baños1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100 2Becario Fundación Carolina. Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía, Pamplona-Iruñea, España. CP 31006*✉:yoerlandy@upr.edu.cu

iDSergio Carrodeguas-Díaz1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

iDLaureano Luis Sosa-Peña1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

iDFrank Leidis Rodríguez-Espinosa1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

iDCarlos Manuel Lopetegui-Moreno3Instituto de Investigaciones de Fruticultura Tropical. Oficina Nacional de Proyectos. Coordinación Técnica Proyecto Agrocadenas, Ave 7ma No. 3005 entre 30 y 32, Playa, La Habana, Cuba. CP 10500

iDMaykel Díaz-Barrio4Ministerio de la Agricultura. Departamento de Protección de Plantas, Ave. Borrego y Calle Los Pinos, Rpto. Hermanos Cruz, Pinar del Río, Cuba. CP 20100


1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

2Becario Fundación Carolina. Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía, Pamplona-Iruñea, España. CP 31006

3Instituto de Investigaciones de Fruticultura Tropical. Oficina Nacional de Proyectos. Coordinación Técnica Proyecto Agrocadenas, Ave 7ma No. 3005 entre 30 y 32, Playa, La Habana, Cuba. CP 10500

4Ministerio de la Agricultura. Departamento de Protección de Plantas, Ave. Borrego y Calle Los Pinos, Rpto. Hermanos Cruz, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

 

*Autor para correspondencia: yoerlandy@upr.edu.cu

RESUMEN

El frijol caupí [Vigna unguiculata (L.) Walp.] es una importante leguminosa de grano con potencialidades agronómicas y productivas en condiciones edafoclimáticas de Cuba, pero poco conocido y estudiado en agroecosistemas de Pinar del Río. En la localidad “San Juan y Martínez”, se establecieron cuatro cultivares de frijol caupí (‘INIFAT 93’, ‘INIFAT 94’, ‘IPA 206’ y ‘TITÁN’) con el objetivo de evaluar su crecimiento y rendimiento. La siembra se realizó en primavera (02/04/2019), a un marco de 0,60 x 0,15-0,20 m, en un suelo Ferralítico Amarillento Lixiviado dedicado al cultivo del tabaco (Nicotiana tabacum L.). Se empleó un diseño experimental de bloques al azar con cuatro tratamientos (cultivares) y cuatro réplicas. Se obtuvo mayor productividad biológica y rendimiento agrícola en los cultivares ‘TITÁN’ e ‘INIFAT 94’, los que excedieron más de 32 % la producción del cultivar ‘INIFAT 93’, aunque este alcanzó un índice de cosecha superior a 50 % y todos expresaron índices de vainas vanas inferiores a 30 %. El incremento del número de vainas con menor longitud y mayor masa de granos por vaina favorecieron el rendimiento del cultivo. Los resultados sugieren la utilización de los cultivares ‘INIFAT 94’ y ‘TITÁN’ en la producción de granos en agroecosistemas tabacaleros de Pinar del Río, aunque se deben estudiar diferentes arreglos espaciales y temporales, el aporte de la biomasa al suelo, la incidencia de plagas, entre otros aspectos, con influencia en la productividad y sostenibilidad del cultivo.

Palabras clave: 
agroecosistema, biomasa, granos, productividad

Received: 20/1/2021; Accepted: 31/10/2021

Conflicto de intereses: Los autores declaran no tener conflictos de intereses

Contribuciones de los autores: Conceptualización: Yoerlandy Santana-Baños y Sergio Carrodeguas Díaz. Investigación: Yoerlandy Santana-Baños, Sergio Carrodeguas Díaz, Laureano Luis Sosa Peña, Frank Leidis Rodríguez Espinosa, Carlos Manuel Lopetegui Moreno y Maykel Díaz Barrio. Metodología: Yoerlandy Santana-Baños. Supervisión: Sergio Carrodeguas Díaz. Curación de datos: Laureano Luis Sosa Peña y Maykel Díaz Barrio. Análisis formal: Yoerlandy Santana-Baños, Frank Leidis Rodríguez Espinosa y Carlos Manuel Lopetegui Moreno. Escritura del borrador inicial: Yoerlandy Santana-Baños y Sergio Carrodeguas Díaz Escritura y edición final: Yoerlandy Santana-Baños y Sergio Carrodeguas Díaz.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

 

El frijol caupí [Vigna unguiculata (L.) Walp.] es una importante leguminosa de grano, originaria de África y ampliamente cultivada y consumida en los países tropicales (11. Boukar O, Belko N, Chamarthi S, Togola A, Batieno J, Owusu E, et al. Cowpea (Vigna unguiculata): Genetics, genomics and breeding. Plant Breeding. 2019;138(4):415-24. doi:https://doi.org/10.1111/pbr.12589 ,22. Farooq M, Rehman A, Al-Alawi AKM, Al-Busaidi WM, Lee D-J. Integrated use of seed priming and biochar improves salt tolerance in cowpea. Scientia Horticulturae. 2020;272:109-507. doi:10.1016/j.scienta.2020.109507 ). Su importancia está relacionada con los contenidos de proteínas, minerales, carbohidratos y otros atributos nutricionales (33. Hamid S, Muzaffar S, Wani IA, Masoodi FA, Bhat MohdM. Physical and cooking characteristics of two cowpea cultivars grown in temperate Indian climate. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 2016;15(2):127-34. doi:10.1016/j.jssas.2014.08.002 ,44. De Paula C, Jarma S, Aramendiz H. Caracterización nutricional y sensorial de frijol caupí (Vigna unguiculata (L.) Walp.). Agronomía Colombiana. 2016;34(1Supl):S1131-4.). También, justifican el empleo de este cultivo su elevada rusticidad y aceptable nivel de tolerancia a la sequía, anomalías de temperaturas, estrés salino, organismos nocivos, entre otras bondades.

La producción y superficie dedicada al cultivo del frijol caupí en el mundo aumenta en los últimos años, con valores que alcanzan los 7,2 millones de toneladas, en 12,5 millones de hectáreas y rendimiento promedio de 0,58 t ha-1; mientras que, la región del Caribe alcanza unos 31,9 miles de toneladas con 43,3 miles de hectáreas cosechadas, para un rendimiento agrícola superior a 0,70 t ha-1 (55. FAO. FAOSTAT [Internet]. 2018 [cited 06/11/2021]. Available from: https://www.fao.org/faostat/es/#data/QCL ,66. Martínez-Reina AM, Tordecilla-Zumaqué L, Martínez LMG, Rodríguez-Pinto M del V, Cordero-Cordero CC. Fríjol caupí (Vigna unguiculata L. Walp): perspectiva socioeconómica y tecnológica en el Caribe colombiano. Ciencia y Agricultura. 2020;17(2):12-22.). En Cuba, este cultivo puede alcanzar rendimientos agrícolas entre 0,5 y 2,0 t ha-1 (77. Gómez-Padilla EJ. Selección de combinaciones Bradyrizobios nativos - Vigna unguiculata (l.) walp., tolerantes a la salinidad. [Granma]; 2015. 160 p. ,88. Hernández-García LI, Santana Y, Carrodeguas S. Efecto de diferentes dosis y momentos de aplicación del biopreparado FerKiASerT en el desarrollo de Vigna unguiculata (L.) Walp. Revista ECOVIDA. 2020;9(2):212-23.), en dependencia de las condiciones de desarrollo, el potencial de rendimiento de los cultivares y otros factores bióticos y abióticos.

Se plantea que este cultivo tiene potencialidades productivas y agronómicas bajo las condiciones climáticas y edáficas de Cuba (99. Quintero-Fernández E, Gil-Díaz VD, García-Hernández JC, Rodríguez-Valdés G, Fernández-Pérez L. Revista Centro Agrícola - Potencialidades del caupí para la rápida compensación de pérdidas de la producción de frijol por desastres naturales. 2010;37(3):5-9.,1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.), lo que unido a las afectaciones recientes en el frijol común (Phaseolus vulgaris L.), se ha incrementado el interés por el cultivo de esta especie, pues constituye una alternativa promisoria para la producción de granos, dada la posibilidad de sembrarlo en primavera, sin competir con otros cultivos de importancia agrícola.

En este contexto, la respuesta de cultivares e caupí a condiciones edafoclimáticas locales es esencial en la selección de aquellos con mayor adaptación, debido a la influencia de la interacción genotipo ambiente (1111. Olayemi-Odeseye A, Adetunji-Amusa N, Folorunso-Ijagbone I, Ezekiel-Aladele S, Adebayo-Ogunkanmi L. Genotype by environment interactions of twenty accessions of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] across two locations in Nigeria. Annals of Agrarian Science. 2018;16(4):481-9. doi:10.1016/j.aasci.2018.03.001 ); sin embargo, son limitados los estudios que demuestren el potencial productivo del frijol caupí en agroecosistemas de Pinar del Río, particularmente, en zonas tabacaleras, donde puede emplearse como alternancia de cultivo en su principal renglón económico.

Además, este cultivo constituye una opción alimentaria aceptable, poco aprovechada en el consumo social y otros destinos en la provincia, de ahí que conocer su respuesta en agroecosistemas locales de producción puede contribuir a la mayor disponibilidad del grano. Por ello, se planteó como objetivo evaluar el crecimiento y rendimiento de cuatro cultivares comerciales de caupí en las condiciones edafoclimáticas de San Juan y Martínez.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

Esta investigación se desarrolló entre abril y julio de 2019 en un agroecosistema tabacalero de “San Juan y Martínez”, Pinar del Río, Cuba, localizado en los 22° 18′ 13″ latitud Norte y 83° 47′ 39″ longitud Oeste. El suelo se clasificó como Ferralítico Amarillento Lixiviado (1212. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.), con valores de pH (H2O) = 5,98 y materia orgánica = 1,74 %. Las condiciones climáticas durante el ensayo se caracterizaron por una temperatura media de 27,1 ºC y humedad relativa de 75,6 %, con precipitaciones acumuladas de 409,8 mm, según datos obtenidos en la Estación Meteorológica No. 314, del Centro Meteorológico provincial (Figura 1).

Figura 1.  Valores promedio de temperatura media, humedad relativa y precipitaciones en “San Juan y Martínez”, Pinar del Río, Cuba, durante el experimento

Se utilizaron semillas certificadas de cuatro cultivares (tratamientos) comerciales de frijol caupí (Tabla 1) (1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9., 1313. Fernández-Granda L, Shagarodsky-Scull T, Cristóbal-Suárez R, Muñoz-de Con L, Gil-Vidal JF, Sánchez-Rodríguez Y, et al. Catálogo de variedades. Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical, La Habana; 2014 p. 165., 1414. López-Cruz VA. Nueva metodología para la interpretación de la distribución espacial de “Rhizoctonia solani Kühn” en el cultivo de “Vigna unguiculata” L. Walp (fríjol caupí), mediante la aplicación de técnicas geoestadísticas, en la provincia de Holguín, Cuba [Internet] [http://purl.org/dc/dcmitype/Text]. Universidade da Coruña; 2021 [cited 06/11/2021]. Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=288130 ), distribuidos en un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas. La superficie total del ensayo fue de 450 m2, con unidades experimentales en parcelas de 28 m2. El cultivar ‘INIFAT 93’ se consideró como testigo de producción comercial.

Tabla 1.  Características de los cultivares de frijol caupí utilizados en el experimento
Cultivar Color del grano Hábito de crecimiento Ciclo económico (días) Rendimiento (t ha-1)
‘INIFAT 93’ Rojo Determinado 65 - 70 1,0
‘INIFAT 94’ Negro Determinado 75 - 80 1,7
‘IPA 206’ Crema Indeterminado 90 - 100 2,0
‘TITÁN’ Crema Determinado 72 - 80 1,6

La siembra se realizó de forma manual, en la primera decena de abril, a una distancia de 0,60 m entre surcos y de 0,15 a 0,20 m entre plantas, con alrededor de 12 plantas por metro lineal. Las prácticas culturales se realizaron según lo recomendado para este cultivo en Cuba (1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.-1515. Díaz M. Avances de las investigaciones en el cultivo del frijol carita.En 90 años de la Estación Agronómica de Santiago de las Vegas. La Habana, Cuba: Academia; 1994. 71-90 p.). Durante el ensayo se presentó incidencia de organismos plagas como pulgones (Aphis craccivora Koch), salta hojas (Empoasca kraemery Ross y Moore) y minadores (Liriomyza trifolii Burguess), mismos que fueron regulados con los plaguicidas Nicosave (tabaquina), Unifate PS 75 (acefato) y/o Kospi SC 13 (imidacloprid 10,0 + bifentrina 3,0) (1616. MINAG. Lista oficial de plaguicidas autorizados 2016 [Internet]. 2016 [cited 06/11/2021]. Available from: https://www.yumpu.com/es/document/view/47662266/lista-oficial-de-plaguicidas-autorizados ). También, se efectuaron riegos mediante el método superficial por surco para cubrir las necesidades hídricas del cultivo, particularmente, en los meses de abril y junio donde fueron escasas las precipitaciones (1515. Díaz M. Avances de las investigaciones en el cultivo del frijol carita.En 90 años de la Estación Agronómica de Santiago de las Vegas. La Habana, Cuba: Academia; 1994. 71-90 p.-1717. Chavarría-Párraga JE, Ugando-Peñate M, Sabando-García ÁR, Muñoz-Parraga JP, Bravo-Ferrín RX, Villalón-Peñate A. Necesidades hídricas del fríjol caupí (Vigna unguiculata (L.) Walp.). calculadas con el coeficiente de cultivo utilizando lisímetro de drenaje. Ciencia y Agricultura. 2020;17(3):111-21.).

Las evaluaciones del rendimiento y sus componentes se realizaron al momento de la cosecha. Se seleccionaron 10 plantas al azar por parcela y en cada planta se analizaron las variables: masa seca (g) de follaje, vainas y granos, para lo cual se separaron cada una de las partes y se mantuvieron en estufa durante 72 h a una temperatura de 65ºC hasta masa constante, número de vainas (u), número de granos por vaina (u), calculado como la división del total de granos entre el total de vainas por planta, masa de 100 granos (g), índice de vainas vanas (%), valorado como la proporción de vainas por planta con menos del 50 % de cuajado de granos, e índice de cosecha (%), mediante el cociente de la masa seca de granos entre la masa seca de la parte aérea de la planta en la cosecha (1818. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) En la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017;38(3):58-63.). Para calcular el rendimiento agrícola (t ha-1) se cosecharon 6 m2 del centro en cada parcela, se trillaron las plantas y se secaron los granos hasta el 14 % de humedad.

Con los datos obtenidos se comprobaron los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianzas, mediante las pruebas Kolmogorov-Smirnov y Levene, respectivamente (1919. Miranda I. Estadística aplicada a la sanidad vegetal. Mayabeque, Cuba: Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA). 2011;). Se aplicó análisis de varianza y prueba de Tukey para la comparación de medias, con un nivel de confianza del 95 % (p≤0,05), así como correlación de Pearson entre los componentes de rendimiento. Se empleó el software estadístico Minitab ® versión 17.1.0 para Windows (2020. MINITAB. Minitab 17 Getting Started - MINITAB Ltd - PDF Catalogs | Technical Documentation | Brochure [Internet]. 2015 [cited 06/11/2021]. Available from: https://pdf.directindustry.com/pdf/minitab-ltd/minitab-17-getting-started/13108-515383.html ).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

El rendimiento agrícola, en todos los cultivares evaluados, arrojó valores superiores a 1,00 t ha-1, destacándose los cultivares ‘TITÁN’ e ‘INIFAT 94’ con medias que expresaron diferencias significativas sobre los cultivares ‘IPA 206’ e ‘INIFAT 93’ y excedieron más del 32 % lo obtenido en este último (Tabla 2).

Se evidencia la posibilidad de fomentar este cultivo como alternativa para la cosecha de granos ante la creciente demanda de consumo y la necesidad de sustitución de importaciones, con cultivares que llegan a superar las estadísticas de rendimiento promedio del frijol en el año 2018 (1,09 t ha-1) en nuestro país (2121. ONEI. Anuario Estadístico de Cuba 2018. Capítulo 9: Agricultura, ganadería, silvicultura y pesca. 2019th ed. República de Cuba: Inst. Oficina nacional de Estadística e Información CUBA; 2018.), reafirmándose como una leguminosa de grano con potencialidades productivas en condiciones climáticas y edáficas de Cuba (99. Quintero-Fernández E, Gil-Díaz VD, García-Hernández JC, Rodríguez-Valdés G, Fernández-Pérez L. Revista Centro Agrícola - Potencialidades del caupí para la rápida compensación de pérdidas de la producción de frijol por desastres naturales. 2010;37(3):5-9.,1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.).

Tabla 2.  Rendimiento agrícola y sus componentes en cultivares de frijol caupí cosechados en San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba
Cultivar RA (t ha-1) VP (u) LV (cm) GV (u) MV (g) MGV (g) M100G (g)
‘INIFAT 93’* 1,04 b 19,69 c 19,82 a 12,53 b 2,35 b 1,53 c 14,49 b
‘INIFAT 94’ 1,40 a 25,38 b 15,54 c 13,12 b 2,77 a 2,08 a 18,09 a
‘IPA 206’ 1,12 b 24,33 b 17,74 b 10,16 c 2,20 b 1,58 c 19,03 a
‘TITÁN’ 1,55 a 32,42 a 15,20 c 14,76 a 2,32 b 1,80 b 14,41 b
Esx. ± 0,09 0,85 0,56 0,39 0,05 0,04 0,40

Letras distintas en una misma columna indican diferencias significativas (Tukey, p≤0,05)

RA-rendimiento agrícola, VP-número de vainas por planta, LV-longitud de la vaina, GV-número de granos por vaina, MV-masa de la vaina, MGV-masa de granos por vaina, M100G-masa de cien granos, * testigo de producción comercial, Esx. -error estándar de la media

En correspondencia con los resultados obtenidos, otros autores informan valores similares y superiores de rendimiento agrícola en frijol caupí (66. Martínez-Reina AM, Tordecilla-Zumaqué L, Martínez LMG, Rodríguez-Pinto M del V, Cordero-Cordero CC. Fríjol caupí (Vigna unguiculata L. Walp): perspectiva socioeconómica y tecnológica en el Caribe colombiano. Ciencia y Agricultura. 2020;17(2):12-22.,2222. de Souza-Santos L, Gomes-Filho A, Inácio-Leandro R, Martins-de Carvalho F, Leite-Gomes P, Siqueira-Soares A. Desempenho agronômico de variedades de feijão-caupi produzidas em regime irrigado e sob déficit hídrico no semiárido mineiro. Revista Agri-Environmental Sciences. 2016;2(1):1-14.). En Cuba, particularmente, estudios realizados en Villa Clara, donde incluyeron el cultivar ‘IPA 206’ plantean 0,52 t ha-1, en igual fecha de siembra, aunque puede alcanzar 1,3 t ha-1 cuando se siembra en el mes de junio (2323. Baez-Hernandez A, Hernandez-Medina CA. Estudio del rendimiento de cultivares de frijol caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) en diferentes epocas de siembra en Camajuani, Cuba. Revista de Ciencia y Tecnología. 2016;18(1):11-8.). También, se destacan valores entre 0,84 y 1,72 t ha-1 para resultados obtenidos con 12 cultivares en un suelo Fluvisol de dicha región (77. Gómez-Padilla EJ. Selección de combinaciones Bradyrizobios nativos - Vigna unguiculata (l.) walp., tolerantes a la salinidad. [Granma]; 2015. 160 p. ).

Los resultados obtenidos constituyen, en agroecosistemas tabacaleros de Pinar del Río, Cuba, el primer informe sobre el rendimiento y sus componentes para cultivares de frijol caupí; sin embargo, la variabilidad entre estos y los informes de autores anteriormente señalados, demuestran la influencia de la interacción genotipo ambiente sobre la producción del grano (1111. Olayemi-Odeseye A, Adetunji-Amusa N, Folorunso-Ijagbone I, Ezekiel-Aladele S, Adebayo-Ogunkanmi L. Genotype by environment interactions of twenty accessions of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] across two locations in Nigeria. Annals of Agrarian Science. 2018;16(4):481-9. doi:10.1016/j.aasci.2018.03.001 ), así como la importancia de la investigación para la selección de los cultivares por su potencial productivo en las condiciones agroclimáticas imperantes, sin descartar el desarrollo de nuevos ensayos que incluyan indicadores no evaluados y otras localidades de interés.

En cuanto a los componentes del rendimiento (Tabla 2), se encontraron variaciones entre los cultivares estudiados que guardan relación con la producción de granos, aunque se aprecia un carácter compensatorio entre determinados componentes de un mismo cultivar, elemento relacionado con las características del cultivo y las condiciones de desarrollo, las que influyen en la distribución de fotoasimilados durante la fase reproductiva (1616. MINAG. Lista oficial de plaguicidas autorizados 2016 [Internet]. 2016 [cited 06/11/2021]. Available from: https://www.yumpu.com/es/document/view/47662266/lista-oficial-de-plaguicidas-autorizados ,2424. Cardona-Ayala C, Araméndiz-Tatis H, Jarma-Orozco A. Variabilidad genética en líneas de fríjol caupí (Vigna unguiculata L. WALP). Revista Agronomía. 2013;21(2):7-18.).

Todos los componentes estudiados, con excepción de la masa de 100 granos, arrojaron correlaciones significativas con el rendimiento del cultivo (Tabla 3), destacándose que fueron altamente significativas (p≤0,01) la fuerte correlación (>0,70) positiva con el número de vainas por planta y negativa con la longitud de estas, lo que justifica las ventajas en el rendimiento agrícola de los cultivares con un mayor número de vainas de menor longitud; condición de vital importancia para disminuir las quiebras por el pedúnculo y reducir el contacto de las vainas con la humedad del suelo, evitándose pudriciones en las mismas que afectan la producción de granos. La fuerte relación del número de vainas por planta con el rendimiento agrícola, en frijol caupí, ha sido señalada por varios autores (77. Gómez-Padilla EJ. Selección de combinaciones Bradyrizobios nativos - Vigna unguiculata (l.) walp., tolerantes a la salinidad. [Granma]; 2015. 160 p. ,2525. Cardona-Ayala CE. Análisis morfo-fisiológico y bioquímico de la resistencia al déficit hídrico en fríjol caupí (Vigna unguiculata [L.] Walp.), en la región Caribe de Colombia [Internet]. [Instituto Tecnológico de Costa Rica, San Carlos]: Universidad Estatal a Distancia; 2014. 160 p. Available from: https://docinade.ac.cr/wp-content/uploads/2020/11/Carlos-Cardona-Ayala-Tesis.pdf ). Los resultados obtenidos en este componente evidenciaron un incremento >27 % en el cultivar ‘TITÁN’, respecto a otros cultivares estudiados, aunque los valores promedio concuerdan con algunos informes, donde se destacan valores entre 19 y 30 vainas por planta (1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.); sin embargo, se pueden obtener más de 35 vainas por planta en este cultivo (2424. Cardona-Ayala C, Araméndiz-Tatis H, Jarma-Orozco A. Variabilidad genética en líneas de fríjol caupí (Vigna unguiculata L. WALP). Revista Agronomía. 2013;21(2):7-18.).

Tabla 3.  Correlaciones entre los componentes del rendimiento del fríjol caupí bajo condiciones edafoclimáticas de San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba
Correlación de Pearson VP LV GV MV MGV M100G RA
VP 1 -0,563** 0,080ns -0,041ns 0,100ns 0,002ns 0,868**
LV 1 -0,283* -0,075ns -0,439** -0,064ns -0,531**
GV 1 0,286* 0,498** -0,737** 0,327*
MV 1 0,756** 0,213ns 0,304*
MGV 1 0,165ns 0,565**
M100G 1 0,075ns
RA 1

VP-número de vainas por planta, LV-longitud de la vaina, GV-número de granos por vaina, MV-masa de la vaina, MGV-masa de granos por vaina, M100G-masa de cien granos, RA-rendimiento agrícola. ns sin correlación significativa, * correlación significativa para ≤0,05, ** correlación significativa para p≤0,01

La longitud de la vaina arrojó correlaciones negativas, altamente significativas, con los componentes masa de granos por vaina y significativa con el número de granos por vaina, evidenciándose su relación con el tamaño del grano, lo que podría explicar la fuerte relación inversa y altamente significativa del número de granos por vaina con la masa de cien granos. Otros resultados demuestran relaciones similares e indican que la planta, al formar un mayor número de estructuras vegetativas y reproductivas, disminuye la masa de la semilla como expresión de un equilibrio dinámico en la relación fuente-vertedero (2424. Cardona-Ayala C, Araméndiz-Tatis H, Jarma-Orozco A. Variabilidad genética en líneas de fríjol caupí (Vigna unguiculata L. WALP). Revista Agronomía. 2013;21(2):7-18.,2626. Jonah PM. Phenotypic and genotypic correlation in bambara groundnut (Vigna subterranea (L.) Verdc) in Mubi, Adamawa State, Nigeria. World Journal of Agricultural Sciences. 2011;7(3):298-303.).

Cabe destacar, que los cultivares con mayor longitud de vaina (‘INIFAT 93’ e ‘IPA 206’) pudieran aprovecharse para consumir como habichuela, sin necesidad de llevarlos hasta la producción del grano, debido a que mostraron rendimientos inferiores. Esta posibilidad permite la diversificación del cultivo, no solo en lo agronómico, sino como fuente de alimento humano en los escenarios locales de producción tabacalera.

La masa de granos por vaina presentó una correlación positiva y altamente significativa con el rendimiento agrícola y, a su vez, correlaciones altamente significativas con al número de granos por vaina y la masa de la vaina, componentes que también manifestaron correlaciones significativas y positivas con el rendimiento del cultivo. La relación altamente significativa y fuerte entre la masa de la vaina y la masa de granos por vaina justifica que, en todos los cultivares, la masa de granos representó más del 65 % de la masa de la vaina.

La producción de biomasa seca total, en el momento de la cosecha, fue superior en los cultivares que alcanzaron mayor rendimiento agrícola (Figura 2), los que a su vez expresaron mayores proporciones de masas de grano y follaje, aunque estas fueron desiguales entre cultivares; mientras que, la masa seca de vainas fue similar y alcanzó proporciones ≤21 %. Algunos estudios realizados en frijol caupí corroboran que la masa seca de la parte aérea es un componente relacionado con la productividad de granos (2727. Santana-Gonçalves I, da Silva RR, de Oliveira GM, Pinto-Santiago EJ, Alves -de Oliveira VE. Características fisiológicas e componentes de produção de feijão caupi sob diferentes lâminas de irrigação. Journal of Environmental Analysis and Progress. 2017;2(3):320-9. doi:10.24221/jeap.2.3.2017.1456.320-329 ).

Los valores de acumulación de biomasa seca obtenidos, en cualquiera de los cultivares, superan lo informado para el cultivo (42 g planta-1) en condiciones edafoclimáticas de Villa Clara, Cuba. Estos autores aseguran que los cambios del ambiente pueden interferir en la producción de biomasa seca de una especie vegetal, aunque existen factores inherentes a la planta, la edad, la distribución de asimilados, la variedad y los contenidos hídricos y nutritivos (2828. González- Aguiar D, Álvarez-Hernández U, Lima-Orozco R. Acumulación de biomasa fresca y materia seca por planta en el cultivo intercalado caupí - sorgo. Centro Agrícola. 2018;45(2):77-82.).

Letras distintas (mayúsculas y minúsculas) indican diferencias significativas entre cultivares (Tukey; p≤0,05)
Figura 2.  Masa seca total (follaje + vainas + granos) de los cultivares de frijol caupí al momento de la cosecha en San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba

La masa seca de follaje, en el cultivar ‘INIFAT 93’, fue significativamente inferior a la obtenida en los demás cultivares, lo que le permitió alcanzar una mayor proporción de masa de granos respecto a la masa total, aspecto que puede estar relacionado con su crecimiento determinado erecto; sin embargo, el incremento significativo del follaje en el cultivar ‘TITÁN’ responde a un crecimiento ramificado que le permite mayor desarrollo vegetativo. Estas diferencias de follaje pueden influir en la eficiencia fotosintética de los cultivares y, por tanto, en la producción de masa seca en estructuras reproductivas (2929. Barrios MB, Buján A, Debelis SP, Sokolowski AC, Blasón ÁD, Rodríguez HA, et al. Relación de raíz/biomasa total de Soja (Glycine max ) en dos sistemas de labranza. Terra Latinoamericana. 2014;32(3):221-30.), lo que explicaría una mayor proporción de vainas vanas en los cultivares ‘INIFAT 94’ y ‘TITÁN’ (Figura 3) pues su elevada producción de tallos, hojas y vainas puede provocar competencia en la distribución y acumulación de fotoasimilados (2626. Jonah PM. Phenotypic and genotypic correlation in bambara groundnut (Vigna subterranea (L.) Verdc) in Mubi, Adamawa State, Nigeria. World Journal of Agricultural Sciences. 2011;7(3):298-303.).

Letras distintas en las barras de cada índice indican diferencias significativas (Tukey; p≤0,05)
Figura 3.  Índices de vainas vanas y de cosecha en los cultivares de frijol caupí bajo condiciones edafoclimáticas de San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba

La producción de biomasa seca también cobra gran importancia, debido a que su incorporación al suelo, en el sistema sucesional, recicla nutrientes y favorece la nutrición del próximo cultivo, demostrándose que incrementa la materia orgánica y los valores de pH, nitrógeno, fósforo y potasio (3030. García-Rubido M, Rodríguez-López N, León-González Y, Acosta-Aguia Y, García-Moinelo A. Influencia de la alternancia de cultivos en las propiedades agroquímicas de un suelo dedicado al tabaco negro en Pinar del Río. CUBATABACO. 2017;18(2):3-8.,3131. Zayas-Infante S, Boeckx P, Vargas-Rodriguez H, Zayas-Infante S, Boeckx P, Vargas-Rodriguez H. Comportamiento productivo en agroecosistemas de intercalamiento yuca-frijol en el municipio “Calixto García”, provincia Holguín. Cultivos Tropicales. 2019;40(1):a30-e30.). Se estima que los valores obtenidos con los cultivares ‘TITÁN’ e ‘INIFAT 94’ superaron las 3,8 t ha-1 de masa seca (solo follaje), resultado que sugiere desarrollar próximos ensayos donde se profundice en el aporte de los cultivares estudiados al mejoramiento del suelo, ya sea por el aporte de biomasa seca o como abono verde, con la finalidad de potenciar el cultivo entre las alternativas de alternancia en agroecosistemas tabacaleros con baja fertilidad.

Por primera vez, se informan índices de cosecha para el cultivo de frijol caupí en condiciones edafoclimáticas de Pinar del Río, Cuba, alcanzándose valores entre 44 % y 53 % (Figura 3), con una media superior en el cultivar ‘INIFAT 93’. Estos resultados son similares a los obtenidos en frijol, que oscilan alrededor de 50 %, aunque pueden influir factores como la fecha y la distancia de siembra, las características genéticas de los cultivares y las condiciones climáticas prevalecientes en el desarrollo del cultivo (1818. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) En la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017;38(3):58-63.,3232. Romero-Félix CS, López-Castañeda C, Kohashi-Shibata J, Miranda-Colín S, Aguilar-Rincon VH, Martínez-Rueda CG, et al. Cambios en el rendimiento y sus componentes en frijol bajo riego y sequía. Revista mexicana de ciencias agrícolas. 2019;10(2):351-64. doi:10.29312/remexca.v10i2.1607 ), lo que sugiere evaluar diferentes arreglos espaciales y temporales para la selección de variantes que garanticen la mayor productividad de los cultivares estudiados en las condiciones edafoclimáticas de la localidad. No obstante, la temperatura media durante el ensayo estuvo entre 25 y 30 °C (Figura 1), considerada ideal para este cultivo (2727. Santana-Gonçalves I, da Silva RR, de Oliveira GM, Pinto-Santiago EJ, Alves -de Oliveira VE. Características fisiológicas e componentes de produção de feijão caupi sob diferentes lâminas de irrigação. Journal of Environmental Analysis and Progress. 2017;2(3):320-9. doi:10.24221/jeap.2.3.2017.1456.320-329 ). También, favorecieron el desarrollo de los cultivares las precipitaciones acumuladas en el mes de mayo, con una posible influencia sobre la eficiencia en la conversión de masa seca económicamente útil, la que pudo verse afectada en aquellos con incrementos significativos de follaje y, como consecuencia, mayor proporción de vainas vanas, debido al menor aprovechamiento de luz, agua y nutrientes en función de la formación de granos; sin embargo, el efecto negativo del índice de vainas vanas (Figura 3) parece acentuarse cuando supera el 20 %, aunque todos los cultivares expresaron valores inferiores a 30 %.

Los resultados anteriores sugieren desarrollar próximos ensayos que profundicen en la eficiencia de producción de biomasa, pues, si bien es importante la producción de masa seca total (productividad biológica) de la planta, también es necesario garantizar que parte de esa producción esté destinada a la biomasa económicamente útil de la planta (productividad agrícola), la que se expresa en el índice de cosecha (1818. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) En la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017;38(3):58-63.).

CONCLUSIONES

 
  • Los cultivares ‘TITÁN’ e ‘INIFAT 94’ expresan mayor productividad biológica y rendimiento agrícola en las condiciones edafoclimáticas de “San Juan y Martínez”, los que exceden más de 32 % la producción del cultivar ‘INIFAT 93’; sin embargo, este alcanza índice de cosecha superior a 50 % y todos expresan índices de vainas vanas inferiores a 30 %

  • También, se corrobora que un incremento en el número de vainas con menor longitud y mayor masa de granos por vainas, favorece el rendimiento del cultivo.

  • Los resultados sugieren la utilización de los cultivares ‘INIFAT 94’ y ‘TITÁN’ como alternativa para la producción de granos en agroecosistemas tabacaleros de Pinar del Río, pero se deben estudiar en el futuro diferentes arreglos espaciales y temporales

  • El aporte de la biomasa al suelo, la incidencia de plagas, entre otros aspectos, influyen en la productividad y sostenibilidad del cultivo.

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Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 1, enero-marzo, 2023, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Agronomic response of cowpea cultivars [Vigna unguiculata (L.) Walp.] in San Juan y Martínez, Cuba

 

iDYoerlandy Santana-Baños1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100 2Becario Fundación Carolina. Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía, Pamplona-Iruñea, España. CP 31006*✉:yoerlandy@upr.edu.cu

iDSergio Carrodeguas-Díaz1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

iDLaureano Luis Sosa-Peña1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

iDFrank Leidis Rodríguez-Espinosa1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

iDCarlos Manuel Lopetegui-Moreno3Instituto de Investigaciones de Fruticultura Tropical. Oficina Nacional de Proyectos. Coordinación Técnica Proyecto Agrocadenas, Ave 7ma No. 3005 entre 30 y 32, Playa, La Habana, Cuba. CP 10500

iDMaykel Díaz-Barrio4Ministerio de la Agricultura. Departamento de Protección de Plantas, Ave. Borrego y Calle Los Pinos, Rpto. Hermanos Cruz, Pinar del Río, Cuba. CP 20100


1Universidad de Pinar del Río "Hermanos Saiz Montes de Oca", Avenida José Martí No. 270, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

2Becario Fundación Carolina. Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía, Pamplona-Iruñea, España. CP 31006

3Instituto de Investigaciones de Fruticultura Tropical. Oficina Nacional de Proyectos. Coordinación Técnica Proyecto Agrocadenas, Ave 7ma No. 3005 entre 30 y 32, Playa, La Habana, Cuba. CP 10500

4Ministerio de la Agricultura. Departamento de Protección de Plantas, Ave. Borrego y Calle Los Pinos, Rpto. Hermanos Cruz, Pinar del Río, Cuba. CP 20100

 

*Author for correspondence: yoerlandy@upr.edu.cu

ABSTRACT

Cowpea bean [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important grain legume with agronomic and productive potential under edaphoclimatic conditions in Cuba, but little known and studied in agroecosystems of Pinar del Río. In “San Juan y Martínez” municipality, four cowpea cultivars were established ('INIFAT 93', 'INIFAT 94', 'IPA 206' and 'TITÁN') with the aim of evaluating their growth and yield. The sowing was carried out in spring (04/02/2019), at a frame of 0.60 x 0.15-0.20 m, in a leached Yellowish Ferrallitic soil dedicated to the cultivation of tobacco (Nicotiana tabacum L.). A randomized block experimental design with four treatments (cultivars) and four replicates was used. Higher biological productivity and agricultural yield were obtained in the cultivars 'TITÁN' and 'INIFAT 94', which exceeded more than 32 % the production of 'INIFAT 93', although this reached a harvest index higher than 50 % and all expressed indices of vain pods less than 30 %. The increase in the number of pods with shorter length and greater mass of grains per pod enhanced crop yield. The results suggest the use of 'INIFAT 94' and 'TITÁN' in the production of grains in tobacco agroecosystems of Pinar del Río, but different spatial and temporal arrangements must be studied, the contribution of biomass to the soil, the incidence of pests, among other aspects with influence on the productivity and sustainability of the crop.

Keywords: 
agroecosystem, biomass, grains, productivity

INTRODUCTION

 

Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important grain legume native to Africa and widely cultivated and consumed in tropical countries (11. Boukar O, Belko N, Chamarthi S, Togola A, Batieno J, Owusu E, et al. Cowpea (Vigna unguiculata): Genetics, genomics and breeding. Plant Breeding. 2019;138(4):415-24. doi:https://doi.org/10.1111/pbr.12589 ,22. Farooq M, Rehman A, Al-Alawi AKM, Al-Busaidi WM, Lee D-J. Integrated use of seed priming and biochar improves salt tolerance in cowpea. Scientia Horticulturae. 2020;272:109-507. doi:10.1016/j.scienta.2020.109507 ). Its importance is related to its protein, mineral, carbohydrate and other nutritional attributes (33. Hamid S, Muzaffar S, Wani IA, Masoodi FA, Bhat MohdM. Physical and cooking characteristics of two cowpea cultivars grown in temperate Indian climate. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 2016;15(2):127-34. doi:10.1016/j.jssas.2014.08.002 ,44. De Paula C, Jarma S, Aramendiz H. Caracterización nutricional y sensorial de frijol caupí (Vigna unguiculata (L.) Walp.). Agronomía Colombiana. 2016;34(1Supl):S1131-4.). Its high rusticity and acceptable level of tolerance to drought, temperature anomalies, saline stress, and harmful organisms, among other benefits, also justify the use of this crop.

The production and area dedicated to the cultivation of cowpea beans in the world have increased in recent years, with values that reach 7.2 million tons in 12.5 million hectares and average yield of 0.58 t ha-1. The Caribbean region reaches about 31.9 thousand tons with 43.3 thousand hectares harvested, for an agricultural yield of over 0.70 t ha-1 (55. FAO. FAOSTAT [Internet]. 2018 [cited 06/11/2021]. Available from: https://www.fao.org/faostat/es/#data/QCL ,66. Martínez-Reina AM, Tordecilla-Zumaqué L, Martínez LMG, Rodríguez-Pinto M del V, Cordero-Cordero CC. Fríjol caupí (Vigna unguiculata L. Walp): perspectiva socioeconómica y tecnológica en el Caribe colombiano. Ciencia y Agricultura. 2020;17(2):12-22.). In Cuba, this crop can reach agricultural yields between 0.5 and 2.0 t ha-1 (77. Gómez-Padilla EJ. Selección de combinaciones Bradyrizobios nativos - Vigna unguiculata (l.) walp., tolerantes a la salinidad. [Granma]; 2015. 160 p. ,88. Hernández-García LI, Santana Y, Carrodeguas S. Efecto de diferentes dosis y momentos de aplicación del biopreparado FerKiASerT en el desarrollo de Vigna unguiculata (L.) Walp. Revista ECOVIDA. 2020;9(2):212-23.), depending on the development conditions, the yield potential of cultivars and other biotic and abiotic factors.

It is suggested that this crop has productive and agronomic potentialities under the climatic and edaphic conditions of Cuba (99. Quintero-Fernández E, Gil-Díaz VD, García-Hernández JC, Rodríguez-Valdés G, Fernández-Pérez L. Revista Centro Agrícola - Potencialidades del caupí para la rápida compensación de pérdidas de la producción de frijol por desastres naturales. 2010;37(3):5-9.,1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.), which together with the recent affectations in common bean (Phaseolus vulgaris L.) increases the interest. It constitutes a promising alternative for the production of grains given the possibility of sowing it in spring, without competing with other crops of agricultural importance.

In this context, the response of cultivars to local edaphoclimatic conditions is essential in the selection of those with greater adaptation due to the influence of genotype-environment interaction (1111. Olayemi-Odeseye A, Adetunji-Amusa N, Folorunso-Ijagbone I, Ezekiel-Aladele S, Adebayo-Ogunkanmi L. Genotype by environment interactions of twenty accessions of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] across two locations in Nigeria. Annals of Agrarian Science. 2018;16(4):481-9. doi:10.1016/j.aasci.2018.03.001 ). However, there are limited studies that demonstrate the productive potential of cowpea bean in agroecosystems of Pinar del Río, Cuba, particularly in tobacco-growing areas, where it can be used as an alternative crop in its main economic line.

In addition, this crop constitutes an acceptable food option little exploited in social consumption and other destinations in the province; hence, knowing its response in local agroecosystems of production can contribute to the availability of the grain. Therefore, the objective was to evaluate the growth and yield of four commercial cultivars in the soil and climatic conditions of San Juan y Martínez.

MATERIALS AND METHODS

 

This research was developed between April and July 2019 in a tobacco agroecosystem of "San Juan y Martínez", Pinar del Río, Cuba, located at 22° 18′ 13″ North latitude and 83° 47′ 39″ West longitude. The soil was classified as Ferrallitic Yellowish leached (1212. Hernández JA, Pérez JJM, Bosch ID, Castro SN. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA. 2015;93:91.), with pH values (H2O) = 5.98 and organic matter 1.74 %. An average temperature of 27.1 º C and relative humidity of 75.6 %, with accumulated rainfall of 409.8 mm, according to data obtained from Meteorological Station No. 314 of the provincial Meteorological Center (Figure 1), characterized climatic conditions during the trial.

Figure 1.  Average values of mean temperature, relative humidity and rainfalls in "San Juan y Martínez", Pinar del Río, Cuba, during the experiment

Certified seeds of four commercial cowpea cultivars (treatments) were used (Table 1) (1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.,1313. Fernández-Granda L, Shagarodsky-Scull T, Cristóbal-Suárez R, Muñoz-de Con L, Gil-Vidal JF, Sánchez-Rodríguez Y, et al. Catálogo de variedades. Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical, La Habana; 2014 p. 165.,1414. López-Cruz VA. Nueva metodología para la interpretación de la distribución espacial de “Rhizoctonia solani Kühn” en el cultivo de “Vigna unguiculata” L. Walp (fríjol caupí), mediante la aplicación de técnicas geoestadísticas, en la provincia de Holguín, Cuba [Internet] [http://purl.org/dc/dcmitype/Text]. Universidade da Coruña; 2021 [cited 06/11/2021]. Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=288130 ), distributed in a randomized block design with four replications. The total area of the trial was 450 m2, with experimental units in 28 m2 plots. The cultivar 'INIFAT 93' was considered as a commercial production control.

Table 1.  Characteristics of cowpea cultivars used in the experiment
Cultivar Grain color Growth habits Economical cycle (days) Yield (t ha-1)
‘INIFAT 93’ Red Determined 65 - 70 1.0
‘INIFAT 94’ Black Determined 75 - 80 1.7
‘IPA 206’ Beige No determined 90 - 100 2.0
‘TITÁN’ Beige Determined 72 - 80 1.6

Planting was done manually, in the first decade of April, at a distance of 0.60 m between rows and 0.15 to 0.20 m between plants, with about 12 plants per linear meter. Cultural practices were carried out as recommended for this crop in Cuba (1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.-1515. Díaz M. Avances de las investigaciones en el cultivo del frijol carita.En 90 años de la Estación Agronómica de Santiago de las Vegas. La Habana, Cuba: Academia; 1994. 71-90 p.). During the trial there was incidence of pest organisms such as aphids (Aphis craccivora Koch), leafhoppers (Empoasca kraemery Ross and Moore) and leafminers (Liriomyza trifolii Burguess), which were controlled with the pesticides Nicosave (tabaquine), Unifate PS 75 (acephate) and Kospi SC 13 (imidacloprid 10.0 + bifenthrin 3.0) (1616. MINAG. Lista oficial de plaguicidas autorizados 2016 [Internet]. 2016 [cited 06/11/2021]. Available from: https://www.yumpu.com/es/document/view/47662266/lista-oficial-de-plaguicidas-autorizados ). Irrigation was also carried out using the surface furrow method to cover the crop's water needs, particularly in April and June, when rainfall was scarce (1515. Díaz M. Avances de las investigaciones en el cultivo del frijol carita.En 90 años de la Estación Agronómica de Santiago de las Vegas. La Habana, Cuba: Academia; 1994. 71-90 p.-1717. Chavarría-Párraga JE, Ugando-Peñate M, Sabando-García ÁR, Muñoz-Parraga JP, Bravo-Ferrín RX, Villalón-Peñate A. Necesidades hídricas del fríjol caupí (Vigna unguiculata (L.) Walp.). calculadas con el coeficiente de cultivo utilizando lisímetro de drenaje. Ciencia y Agricultura. 2020;17(3):111-21.).

Yield and its components were evaluated at the time of harvest. Ten plants were randomly selected per plot and each plant was analyzed for the following variables: foliage dry mass (g), pods and grains. For it each one of the parts were separated and kept in an oven for 72 h at a temperature of 65 ºC until constant weight, pod number (u), number of grains per pod (u), calculated as the division of the total number of grains by the total number of pods per plant, mass of 100 grains (g), empty pod index (%), valued as the proportion of pods per plant with less than 50 % grain set, and harvest index (%), by the quotient of the dry mass of grains by the dry mass of the aerial part of the plant at harvest (1818. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) En la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017;38(3):58-63.). To calculate the agricultural yield (t ha-1), 6 m2 were harvested from the center in each plot, the plants were threshed and the grains were dried to 14 % moisture.

With the data obtained, the assumptions of normality and homogeneity of variances were checked by means of the Kolmogorov-Smirnov and Levene tests, respectively (1919. Miranda I. Estadística aplicada a la sanidad vegetal. Mayabeque, Cuba: Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA). 2011;). Analysis of variance and Tukey's test were applied for the comparison of means, with a confidence level of 95 % (p≤0.05), as well as Pearson's correlation between yield components. The statistical software Minitab® version 17.1.0 for Windows (2020. MINITAB. Minitab 17 Getting Started - MINITAB Ltd - PDF Catalogs | Technical Documentation | Brochure [Internet]. 2015 [cited 06/11/2021]. Available from: https://pdf.directindustry.com/pdf/minitab-ltd/minitab-17-getting-started/13108-515383.html ) was used.

RESULTS AND DISCUSSION

 

The agricultural yield, in all the cultivars evaluated, showed values higher than 1.00 t ha-1, highlighting 'TITAN' and 'INIFAT 94' with means that expressed significant differences over 'IPA 206' and 'INIFAT 93' and exceeded more than 32 % of what was obtained in the latter (Table 2).

It is evident the possibility of promoting this crop as an alternative for grain harvesting in the face of the growing demand for consumption and the need for import substitution, with cultivars that exceed the average yield statistics of beans in 2018 (1.09 t ha-1) in our country (2121. ONEI. Anuario Estadístico de Cuba 2018. Capítulo 9: Agricultura, ganadería, silvicultura y pesca. 2019th ed. República de Cuba: Inst. Oficina nacional de Estadística e Información CUBA; 2018.). It reaffirms itself as a grain legume with productive potential in climatic and edaphic conditions of Cuba (99. Quintero-Fernández E, Gil-Díaz VD, García-Hernández JC, Rodríguez-Valdés G, Fernández-Pérez L. Revista Centro Agrícola - Potencialidades del caupí para la rápida compensación de pérdidas de la producción de frijol por desastres naturales. 2010;37(3):5-9.,1010. Aguila YF, Martín J de la CV, Morales SR, Arredondo I, Quevedo JAL, Guerra JRG, et al. Caracterización de tres nuevas variedades de Vigna unguiculata (‘IPA 206’e ‘IPA 207’Y ‘GUARIBA’) en Cuba. Centro Agrícola. 2014;41(2):65-9.).

Tabla 2.  Agricultural yield and its components in cowpea cultivars harvested in San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba
Cultivar AY (t ha-1) PP (u) PL (cm) GP (u) PM (g) MGP (g) M100G (g)
‘INIFAT 93’* 1.04 b 19.69 c 19.82 a 12.53 b 2.35 b 1.53 c 14.49 b
‘INIFAT 94’ 1.40 a 25.38 b 15.54 c 13.12 b 2.77 a 2.08 a 18.09 a
‘IPA 206’ 1.12 b 24.33 b 17.74 b 10.16 c 2.20 b 1.58 c 19.03 a
‘TITÁN’ 1.55 a 32.42 a 15.20 c 14.76 a 2.32 b 1.80 b 14.41 b
Se x. ± 0.09 0.85 0.56 0.39 0.05 0.04 0.40

Different letters in the same column indicate significant differences (Tukey; p≤0.05).

AY-agricultural yield, PP-number of pods per plant, PL-pod length, GP-number of grains per pod, PM-pod mass, MGP-mass of grains per pod, M100G-mass of 100 grains, * commercial production control, Se x.-standard error

In correspondence with the results obtained, other authors report similar and higher values of agricultural yield in cowpea beans (66. Martínez-Reina AM, Tordecilla-Zumaqué L, Martínez LMG, Rodríguez-Pinto M del V, Cordero-Cordero CC. Fríjol caupí (Vigna unguiculata L. Walp): perspectiva socioeconómica y tecnológica en el Caribe colombiano. Ciencia y Agricultura. 2020;17(2):12-22.,2222. de Souza-Santos L, Gomes-Filho A, Inácio-Leandro R, Martins-de Carvalho F, Leite-Gomes P, Siqueira-Soares A. Desempenho agronômico de variedades de feijão-caupi produzidas em regime irrigado e sob déficit hídrico no semiárido mineiro. Revista Agri-Environmental Sciences. 2016;2(1):1-14.). In Cuba, particularly, studies carried out in Villa Clara, where they included 'IPA 206', suggest 0.52 t ha-1, in the same sowing date, although it can reach 1.3 t ha-1 when it is sown in June (2323. Baez-Hernandez A, Hernandez-Medina CA. Estudio del rendimiento de cultivares de frijol caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) en diferentes epocas de siembra en Camajuani, Cuba. Revista de Ciencia y Tecnología. 2016;18(1):11-8.). Values between 0.84 and 1.72 t ha-1 are also highlighted for results obtained with 12 cultivars in a Fluvisol soil of this region (77. Gómez-Padilla EJ. Selección de combinaciones Bradyrizobios nativos - Vigna unguiculata (l.) walp., tolerantes a la salinidad. [Granma]; 2015. 160 p. ).

The results constitute, in tobacco agroecosystems of Pinar del Rio, Cuba, the first report on the yield and its components for cowpea cultivars. The variability between these and the reports of authors previously mentioned, demonstrate the influence of the genotype-environment interaction on the grain production (1111. Olayemi-Odeseye A, Adetunji-Amusa N, Folorunso-Ijagbone I, Ezekiel-Aladele S, Adebayo-Ogunkanmi L. Genotype by environment interactions of twenty accessions of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] across two locations in Nigeria. Annals of Agrarian Science. 2018;16(4):481-9. doi:10.1016/j.aasci.2018.03.001 ), as well as the research importance for the selection of cultivars for their productive potential in the prevailing agroclimatic conditions, without discarding the development of new trials that include indicators not evaluated and other localities of interest.

Regarding yield components (Table 2), variations were found among the cultivars studied that are related to grain production, although a compensatory character is observed among certain components of the same cultivar, an element related to the characteristics of the crop and development conditions, which influence the distribution of photoassimilates during the reproductive phase (1616. MINAG. Lista oficial de plaguicidas autorizados 2016 [Internet]. 2016 [cited 06/11/2021]. Available from: https://www.yumpu.com/es/document/view/47662266/lista-oficial-de-plaguicidas-autorizados ,2424. Cardona-Ayala C, Araméndiz-Tatis H, Jarma-Orozco A. Variabilidad genética en líneas de fríjol caupí (Vigna unguiculata L. WALP). Revista Agronomía. 2013;21(2):7-18.).

All the components studied, with the exception of 100 grains mass showed significant correlations with crop yield (Table 3), with a strong positive correlation (>0.70) with the number of pods per plant and a negative correlation with their length (p≤0.01). It justifies the advantages in agricultural yield of cultivars with a greater number of shorter pods. This is a condition of vital importance to reduce peduncle breakage and to reduce pod contact with soil moisture, thus avoiding pod rots that affect grain production. The strong relationship of the pod number per plant with agricultural yield in cowpea beans has been reported by several authors (77. Gómez-Padilla EJ. Selección de combinaciones Bradyrizobios nativos - Vigna unguiculata (l.) walp., tolerantes a la salinidad. [Granma]; 2015. 160 p. ,2525. Cardona-Ayala CE. Análisis morfo-fisiológico y bioquímico de la resistencia al déficit hídrico en fríjol caupí (Vigna unguiculata [L.] Walp.), en la región Caribe de Colombia [Internet]. [Instituto Tecnológico de Costa Rica, San Carlos]: Universidad Estatal a Distancia; 2014. 160 p. Available from: https://docinade.ac.cr/wp-content/uploads/2020/11/Carlos-Cardona-Ayala-Tesis.pdf ). The results obtained in this component showed an increase of >27 % in 'TITAN' with respect to other cultivars studied, although the average values agree with some reports that highlight between 19 and 30 pods per plant (10); however, more than 35 pods per plant can be obtained in this crop (2424. Cardona-Ayala C, Araméndiz-Tatis H, Jarma-Orozco A. Variabilidad genética en líneas de fríjol caupí (Vigna unguiculata L. WALP). Revista Agronomía. 2013;21(2):7-18.).

Table 3.  Correlations between cowpea yield components under soil and climatic conditions of San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba
Pearson Correlation PP PL GP PM MGP M100G AY
PP 1 -0.563** 0.080ns -0.041ns 0.100ns 0.002ns 0.868**
PL 1 -0.283* -0.075ns -0.439** -0.064ns -0.531**
GP 1 0.286* 0.498** -0.737** 0.327*
PM 1 0.756** 0.213ns 0.304*
MGP 1 0.165ns 0.565**
M100G 1 0.075ns
AY 1

PP-number of pods per plant, PL-pod length, GP-number of grains per pod, PM-pod mass, MGP-mass of grains per pod, M100G-mass of 100 grains, AY-agricultural yield, ns no significant correlation, * significant correlation for ≤0.05. ** Correlation significant for p≤0.01

Pod length showed highly significant negative correlations with the components grain mass per pod and significant correlations with the number of grains per pod, evidencing its relationship with grain size, which could explain the strong inverse and highly significant relationship of the number of grains per pod with the hundred-grain mass. Other results show similar relationships and indicate that as the plant forms a greater number of vegetative and reproductive structures, seed weight decreases as an expression of a dynamic equilibrium in the source-dump relationship (2424. Cardona-Ayala C, Araméndiz-Tatis H, Jarma-Orozco A. Variabilidad genética en líneas de fríjol caupí (Vigna unguiculata L. WALP). Revista Agronomía. 2013;21(2):7-18.,2626. Jonah PM. Phenotypic and genotypic correlation in bambara groundnut (Vigna subterranea (L.) Verdc) in Mubi, Adamawa State, Nigeria. World Journal of Agricultural Sciences. 2011;7(3):298-303.).

It should be noted that the cultivars with greater pod length ('INIFAT 93' and 'IPA 206') could be used for consumption as beans, without the need to take them to grain production, since they showed lower yields. This possibility allows the diversification of the crop not only agronomically but also as a source of human food in local tobacco production scenarios.

The mass of grains per pod showed a positive and highly significant correlation with agricultural yield and, in turn, highly significant correlations with the number of grains per pod and pod mass, components that also showed significant and positive correlations with crop yield. The highly significant and strong relationship between pod mass and grain mass per pod justifies that, in all cultivars, grain mass represented more than 65 % of pod mass.

Total dry biomass production, at harvest, was higher in cultivars that reached higher agricultural yield (Figure 2), which in turn expressed higher proportions of grain and foliage masses, although these were unequal among cultivars; whereas, pod dry mass was similar and reached proportions ≤21 %. Some studies carried out in cowpea corroborate that the dry mass of the aerial part is a component related to grain productivity (2727. Santana-Gonçalves I, da Silva RR, de Oliveira GM, Pinto-Santiago EJ, Alves -de Oliveira VE. Características fisiológicas e componentes de produção de feijão caupi sob diferentes lâminas de irrigação. Journal of Environmental Analysis and Progress. 2017;2(3):320-9. doi:10.24221/jeap.2.3.2017.1456.320-329 ).

The values of dry biomass accumulation obtained, in any of the cultivars, exceed those reported for the crop (42 g plant-1) under edaphoclimatic conditions of Villa Clara, Cuba. These authors state that environmental changes can interfere in the dry biomass production of a plant species, although there are factors inherent to the plant such as age, distribution of assimilates, variety, and water and nutrient contents (2828. González- Aguiar D, Álvarez-Hernández U, Lima-Orozco R. Acumulación de biomasa fresca y materia seca por planta en el cultivo intercalado caupí - sorgo. Centro Agrícola. 2018;45(2):77-82.).

Different letters (upper and lower case) indicate significant differences between cultivars (Tukey; p≤0.05)
Figure 2.  Total dry mass (foliage + pods + beans) of cowpea cultivars at harvest in San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cubaempty pods index

The dry mass of foliage, in 'INIFAT 93', was significantly lower than that obtained in the other cultivars, which allowed it to reach a higher proportion of grain mass with respect to the total mass. It is an aspect that may be related to its erect determined growth; however, the significant increase of foliage in 'TITÁN' responds to a branched growth that allows greater vegetative development. These differences in foliage may influence the photosynthetic efficiency of the cultivars and, therefore, the production of dry mass in reproductive structures (2929. Barrios MB, Buján A, Debelis SP, Sokolowski AC, Blasón ÁD, Rodríguez HA, et al. Relación de raíz/biomasa total de Soja (Glycine max ) en dos sistemas de labranza. Terra Latinoamericana. 2014;32(3):221-30.), which would explain a greater proportion of empty pods in 'INIFAT 94' and 'TITÁN' (Figure 3), since their high production of stems, leaves and pods, may cause competition in the distribution and accumulation of photoassimilates (2626. Jonah PM. Phenotypic and genotypic correlation in bambara groundnut (Vigna subterranea (L.) Verdc) in Mubi, Adamawa State, Nigeria. World Journal of Agricultural Sciences. 2011;7(3):298-303.).

The production of dry biomass is also of great importance because its incorporation into the soil, in the successional system, recycles nutrients and favors the nutrition of the next crop, demonstrating that it increases the organic matter and the values of pH, nitrogen, phosphorus and potassium (3030. García-Rubido M, Rodríguez-López N, León-González Y, Acosta-Aguia Y, García-Moinelo A. Influencia de la alternancia de cultivos en las propiedades agroquímicas de un suelo dedicado al tabaco negro en Pinar del Río. CUBATABACO. 2017;18(2):3-8.,3131. Zayas-Infante S, Boeckx P, Vargas-Rodriguez H, Zayas-Infante S, Boeckx P, Vargas-Rodriguez H. Comportamiento productivo en agroecosistemas de intercalamiento yuca-frijol en el municipio “Calixto García”, provincia Holguín. Cultivos Tropicales. 2019;40(1):a30-e30.). It is estimated that the values obtained with 'TITAN' and 'INIFAT 94' exceeded 3.8 t ha-1 of dry mass (only foliage). The result suggests developing future trials where the contribution of the cultivars studied to soil improvement is studied in depth, either by the contribution of dry biomass or as green manure, with the aim of promoting the crop among the alternatives of alternation in tobacco agroecosystems with low fertility.

For the first time, harvest indices are reported for cowpea cultivation under soil and climatic conditions in Pinar del Rio, Cuba, reaching values between 44 and 53 % (Figure 3), with a higher average in the cultivar 'INIFAT 93'. These results are similar to those obtained in beans, which oscillate around 50 %, although factors such as the date and distance of sowing, the genetic characteristics of the cultivars and the climatic conditions prevailing in the development of the crop can influence (1818. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) En la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017;38(3):58-63.,3232. Romero-Félix CS, López-Castañeda C, Kohashi-Shibata J, Miranda-Colín S, Aguilar-Rincon VH, Martínez-Rueda CG, et al. Cambios en el rendimiento y sus componentes en frijol bajo riego y sequía. Revista mexicana de ciencias agrícolas. 2019;10(2):351-64. doi:10.29312/remexca.v10i2.1607 ). It suggests evaluating different spatial and temporal arrangements for the selection of variants that guarantee the highest productivity of the cultivars studied in the edaphoclimatic conditions of the locality. However, the average temperature during the trial was between 25 and 30 °C (Figure 1), considered ideal for this crop (2727. Santana-Gonçalves I, da Silva RR, de Oliveira GM, Pinto-Santiago EJ, Alves -de Oliveira VE. Características fisiológicas e componentes de produção de feijão caupi sob diferentes lâminas de irrigação. Journal of Environmental Analysis and Progress. 2017;2(3):320-9. doi:10.24221/jeap.2.3.2017.1456.320-329 ). Rainfall accumulated in May also favored the development of the cultivars, with a possible influence on the efficiency in the conversion of economically useful dry mass, which could be affected in those with significant increases in foliage and, as a consequence, a higher proportion of empty pods due to the lower use of light, water and nutrients for grain formation. The negative effect of the empty pod index (Figure 3) seems to be accentuated when it exceeds 20 %, although all cultivars expressed values below 30 %.

Different letters in the bars of each index indicate significant differences (Tukey; p≤0.05)
Figure 3.  Empty pod and harvest indices in cowpea cultivars under edaphoclimatic conditions of San Juan y Martínez, Pinar del Río, Cuba

The above results suggest the development of future trials that will further investigate the efficiency of biomass production, because, although the production of total dry mass (biological productivity) of the plant is important. It is also necessary to ensure that part of this production is destined to the economically useful biomass of the plant (agricultural productivity), which is expressed in the harvest index (1818. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) En la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017;38(3):58-63.).

CONCLUSIONS

 
  • Cultivars 'TITAN' and 'INIFAT 94' express higher biological productivity and agricultural yield in the edaphoclimatic conditions of "San Juan y Martinez", which exceed more than 32 % 'INIFAT 93' production; however, the latter reaches a harvest index higher than 50 % and all express indices of empty pods lower than 30 %.

  • It is also corroborated that an increase in the number of pods with shorter length and higher mass of grains per pod favors crop yield.

  • The results suggest the use of 'INIFAT 94' and 'TITAN' as an alternative for grain production in tobacco agroecosystems in Pinar del Rio, but different spatial and temporal arrangements should be studied.

  • The contribution of biomass to the soil, the incidence of pests, among other aspects, influence the productivity and sustainability of the crop.