INTRODUCCIÓN

El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una planta herbácea de cultivo anual, tanto en condiciones de campo abierto como de cultivo protegido (11. Costa MJ, Heuvelink E. The global tomato industry. 2018. pp. 1-26. In: Heuvelink, E. (ed.). Tomatoes. 2nd ed. CABI, Boston, MA. doi: 10.1079/9781780641935.0001 ). Es una de las hortalizas más importantes y populares a nivel mundial, por su alto potencial de rendimiento y adecuada adaptabilidad al medio, siendo China, la India, Turquía y Estados Unidos los principales productores (22. FAO. FAOSTAT database for production crops. 2020. [cited 07/07/2021]; Available from: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC ).

En Cuba, representa el 50 % del área total dedicada a las hortalizas y la producción oscila alrededor de los 750 000 t; sin embargo, los rendimientos registrados en varias áreas productivas del país son bajos debido, entre algunas causas, a las desfavorables condiciones edafoclimáticas que prevalecen, la falta de insumos y la escasez de alternativas para garantizar las exigencias del cultivo (33. Terry E, Falcon A, Ruiz Y, Morales D. Respuesta agronómica del cultivo de tomate al bioproducto QuitoMax®. Cultivos Tropicales. 2017;38(1):147-154.).

La búsqueda de nuevas alternativas que permitan hacer un uso más racional de los recursos, disminuir los costos de producción sin afectar la calidad y los rendimientos de los cultivos, ha propiciado el uso de bioestimulantes del crecimiento de uso agrícola (44. Jerez E, Martín R, Morales D, Reynaldo I. Efecto de oligosacarinas en el comportamiento de la papa (Solanum tuberosum L.) variedad Romano. Cultivos Tropicales. 2017;38(1):68-74.).

El uso de bioestimulantes naturales para la agricultura ha sido considerado una alternativa segura por sus significativos resultados, sobre todo, ante el encarecimiento de la producción agrícola y los desafíos de la sustentabilidad, garantizando altos rendimientos sin afectar su calidad (55. Du Jardin P. Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Sci. Hortic. 2015;196:3-14. Available from: https://doi.org/10.1016/Jscienta.2015.09.021 ).

El quitosano es un bioestimulante natural que ha sido muy estudiado en muchas especies vegetales, incluyendo cereales, ornamentales, los cultivos de frutas y medicinales. Las respuestas han sido muy diversas, dependiendo de la estructura y la concentración de las moléculas empleadas, las especias y el estado de desarrollo de la planta (66. Rath Pichyangkura A. Supachitra Chadchawan. Biostimulant activity of chitosan in horticulture, Scientia Horticulturae. 2015;196:49-65 Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.0310304-4238/©2015 ).

Diversos han sido los estudios realizados utilizando el quitosano con diferentes fines, así se pueden señalar algunos ejemplos con resultados muy favorables, como han sido los relacionados con la conservación de alimentos (77. Ruíz S, Valenzuela CC, Chaparro, S, Ornelas JJ, Del Toro CL, Márquez E, López MA, Ocaño VM, Valdez S. Effects of chitosan-tomato plant extract edible coatings on the quality and shelf life of chicken fillets during refrigerated storage, Food Science and Technology. 2019;39(1):103-111. Available from: https://doi.org/10.1590/fst.23117 ); la conservación de frutos almacenados en frío, en los que no se han encontrado modificaciones en su composición bioquímica y en su actividad antioxidante (88. Zahran AA, Hassanein RA., AbdelWahab AT, Effect of chitosan on biochemical composition and antioxidant activity of minimally processed‘Wonderful’pomegranate arils during cold storage. J. Appl. Bot. Food Qual. 2015;88:241-248.); en el recubrimiento de frutos para su conservación (99. Candir E, Ozdemir AE, Aksoy MC. Effects of chitosan coating and modified atmosphere packaging on postharvest quality and bioactive compounds of pomegranate fruit cv.‘Hicaznar’. Sci. Hortic. 2018;235:235-243. doi:10.1016/J.scienta.2018.03.017 ); en la inducción de mecanismos de defensa de las plantas ante enfermedades (1010. Swarnendu Ch, Chakraborty N, Panda K, Acharya K, Chitosan induced immunity in Camellia sinensis (L) O. Kuntze against blister blight disease is mediated by nitric-oxide. Plant Physiology and Biochemistry. 2017;115:298-307. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.04.008 ); en el tratamiento a semillas para la obtención de posturas (1111. González LG, Paz-Martínez I; Boicet-Fabré T, Jiménez-Arteaga MC, Falcón-Rodríguez A, Rivas-García T. Efecto del tratamiento de semillas con QuitoMax® en el rendimiento y calidad de plántulas de tomate variedades ESEN y L-43. Terra Latinoamericana. 2021;39:1-6. Available from: https://doi.org/10.28940/terra.v39i0.803 ) y en aplicaciones foliares para reducir la incidencia de fisiopatías en los frutos, lo que además, provocó un incremento de su actividad antioxidante (1212. Griñán I, Morales D, Collado J, Falcón AB, Torrecillas A, MJ. Martín MJ, Centeno A, Corell M, Carbonell-Barrachina AA, Hernández F. Reducing incidence of peel physiopathies and increasing antioxidant activity in pomegranate fruit under different irrigation conditions by preharvest application of chitosan, Scientia Horticulturae. 2019;247:247-253 Available from: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.12.017 ), entre otros.

Teniendo en cuenta lo antes señalado y la necesidad de utilizar tecnologías que permitan incrementar las producciones agrícolas, mediante la utilización de técnicas y productos que no agredan al medio ambiente y no afecte la salud de las personas, se realizó el presente trabajo, con el objetivo de evaluar el efecto de una mezcla de polímeros de quitosano en plantas de tomate (Solanum lycopersicom L.).

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en la finca experimental del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), en suelo Ferralítico rojo éutrico compactado (1313. Hernández A, Pérez J, Bosch D, Castro N. Clasificación de los suelos de Cuba. Ediciones INCA, Mayabeque: Cuba, 2015, 93 p.). Para ejecutar el trabajo se utilizaron semillas del cultivar Amalia, plantadas a una distancia de 0,25 m entre plantas y a 1,20 m entre hileras.

Se emplearon tres dosis de una mezcla de polímeros de quitosano (Quitomax®), las que se aplicaron en tres momentos durante el desarrollo del cultivo. Los tratamientos evaluados fueron:

Los diferentes tratamientos fueron distribuidos en el campo, de acuerdo a un diseño de bloques al azar, con cuatro repeticiones. Las parcelas contaron con diez surcos de 10 m de largo, para las evaluaciones se utilizaron 10 plantas por parcela tomadas al azar, lo que dio lugar a una muestra de 40 plantas por tratamiento. Los datos presentados corresponden a las medias de dos años.

A los 20 días posteriores a la última aplicación, se evaluaron las variables longitud y grosor de los tallos; la masa seca de la parte aérea y la superficie foliar por planta y, al momento de la recolección, el número de frutos por planta; la masa fresca de los frutos y se estimó el rendimiento en base a la masa fresca.

Las labores culturales y fitosanitarias se realizaron de acuerdo a lo planteado en las guías técnicas para el cultivo del tomate.

La eficiencia del bioestimulante en el número de frutos, la masa fresca de los frutos, la superficie foliar y el rendimiento por planta se estimó como el incremento en porciento de los valores alcanzados por la variable en cada tratamiento, respecto al valor mostrado por el control (1414. Algam S, Xie G, Li B, Yu S, Su T, Larsen J. Effects of Paenibacillus strains and chitosan on plant growth promotion and control of Ralstonia wilt in tomato. J. Plant Pathol. 2010;92(3):593-600. Available from: https://www.jstor.org/stable/41998847 ).

Para el procesamiento de los datos se utilizó el Programa estadístico SPSS 19.0 para Windows, las medias se compararon mediante la prueba de rangos múltiples de Tukey y para graficar los resultados se utilizó el Programa SIGMA PLOT 11.0.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis estadístico de los diferentes indicadores evaluados no mostró interacción entre los factores en estudio.

En la Tabla 1 se expone el análisis de las diferentes variables de crecimiento evaluadas.

Al analizar la respuesta de las plantas tratadas en diferentes momentos de su ciclo biológico, se encontró que el producto favoreció ligeramente el crecimiento en longitud de los tallos, con diferencias entre las plantas tratadas y el control, mientras que el diámetro de los tallos no mostró diferencias entre las plantas tratadas con el producto y las no tratadas.

La respuesta mostrada por las plantas en cuanto al comportamiento de la longitud y el diámetro de los tallos, al parecer, es característica de las plantas, al menos, cuando se utilizan dosis bajas como las empleadas en este trabajo, resultados de la aplicación del producto al inicio de la floración, respecto a la aplicación posterior al trasplante y al control, lo que concuerdan con los informados en el cultivo de la papa (Solanum tuberosum L.) y en frijol (Phaseolus vulgaris L.) (1515. Morales D, Torres LL, Jerez E, Falcón A, Dell’Amico J. Efecto del Quitomax en el crecimiento y rendimiento del cultivo de la papa (Solanum tuberosum L.). Cultivos Tropicales. 2015;36(3):133-143.,1616. Morales D, Dell’Amico J, Jerez E, Díaz Y, Martín R. Efecto del QuitoMax® en el crecimiento y rendimiento del frijol (Phaseolus vulgaris L.) Cultivos Tropicales. 2016;37(1):142-147.).

Por otra parte, el análisis del comportamiento de la acumulación de materia seca en la parte aérea y la superficie foliar sí mostraron diferencias altamente significativas entre todos los tratamientos, con los mejores resultados en aquellos que recibieron el producto al inicio de la floración, respecto a la aplicación posterior al trasplante y al control.

El comportamiento de la superficie foliar puede estar asociado con la emisión de un mayor número de hojas, aspecto que ha sido señalado por otros autores, a partir de que encontraron una respuesta similar cuando realizaron varias aplicaciones foliares de este producto (1717. Mondal MMA, Malek MA, Puteh AB, Ismail MR, Ashrafuzzaman M, Naher L. Effect of foliar application of chitosan on growth and yield in okra. Aust. J. Crop Sci. 2012, 6:918-921.,1818. Sathiyabama M, Bernstein N, Anusuya S. Chitosan elicitation for increased curcumin production and stimulation of defence response in turmeric (Curcuma longa L.). Industrial Crops and Products. 2016;89:87-94. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.05.0070926-6690/©2016.).

Este comportamiento similar manifestado por la masa seca de la parte aérea y la superficie foliar, se puede explicar por la mayor capacidad fotosintética que tienen las plantas con mayor superficie foliar, toda vez que es en las hojas donde se encuentran los centros receptores capaces de captar la luz que posibilita la realización del proceso fotosintético, que da lugar a la acumulación de materia seca en los diferentes órganos de las plantas.

Al respecto, se ha planteado que el comportamiento de la superficie foliar permite determinar el estado nutricional de la planta, su crecimiento, la capacidad para absorber el carbono, la tasa de transpiración, el uso eficiente del agua y la conversión de fotoasimilados (1919. Vallejos B, Ponce D, Heinrich P, Doll U. Área y biomasa foliar total de Nothofagus glauca (Phil) Krasser en zona Andina, Región del Maule, Chile. Colombia Forestal. 2019;22(2):5-14. Available from: https://doi.org/1014483/2256201.14312 ).

Por la respuesta mostrada por las plantas cuando el bioestimulante se aplicó al inicio de la floración se confirma lo plantado en relación con que la respuesta de las plantas está relacionada, entre otros aspectos, con el momento en que se realiza la aplicación del quitosano (55. Du Jardin P. Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Sci. Hortic. 2015;196:3-14. Available from: https://doi.org/10.1016/Jscienta.2015.09.021 ).

Otros autores han referido un incremento del crecimiento vegetativo, como respuesta a la aplicación foliar de quitosano (2020. El-Miniawy SM, Ragab M E, Youssef SM, Metwally AA. Response of strawberry plants to foliar spraying of chitosan. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences. 2013;9(6):366-372.), al igual que en la calidad de las posturas de tomate, con tratamientos a las semillas antes de la siembra (1111. González LG, Paz-Martínez I; Boicet-Fabré T, Jiménez-Arteaga MC, Falcón-Rodríguez A, Rivas-García T. Efecto del tratamiento de semillas con QuitoMax® en el rendimiento y calidad de plántulas de tomate variedades ESEN y L-43. Terra Latinoamericana. 2021;39:1-6. Available from: https://doi.org/10.28940/terra.v39i0.803 ).

Resultó interesante el hecho de que las plantas respondieron de la misma forma con las diferentes dosis de producto aplicados, sin diferencia entre ellas, aunque demostrando un efecto positivo respecto a las plantas no tratadas

Esta respuesta permite sugerir que, solo basta con una pequeña dosis de estos polímeros para trasmitir la señal que desencadena el proceso de crecimiento y, quizás, algunos otros que no han sido evaluados en este trabajo.

En la Figura 1 se presentan las variables número y masa de los frutos, como los componentes principales que determinan el rendimiento de las plantas de tomate. Se encontró que el número de frutos fue la variable que más influyó en el incremento del rendimiento.

En ambas variables, los tratamientos que fueron asperjados con el bioestimulante mostraron valores superiores a los del tratamiento control (sin bioestimulante). También, se observó que la masa de los frutos no mostró diferencias entre los tratamientos en los que se aplicó el bioestimulante, tanto entre los momentos en que se aplicó como entre las dosis utilizadas.

En el caso del número de frutos, sí se pudo distinguir un incremento significativo de ellos, de acuerdo al momento en que se aplicó el bioestimulante, con los mayores valores cuando las aplicaciones coincidieron con el inicio de la floración; mientras que, las dosis utilizadas solo mostraron superioridad respecto a las plantas que no fueron tratadas con el bioestimulante.

La aspersión del bioestimulante al inicio de la floración parece indicar que su adición en ese momento desencadena una serie de eventos fisiológicos y bioquímicos que contribuyeron al incremento del número de frutos, lo que permite señalar que este componente es el que, en mayor medida, influyó en el aumento del rendimiento de las plantas.

Una característica bastante frecuente cuando se aplican fitohormonas, es que la percepción de señales del ambiente, por parte de los vegetales, puede ser inductiva, es decir, se producen aun cuando el estímulo-señal haya desaparecido o tiene carácter sistémico.

Este comportamiento conlleva a sugerir que la respuesta está mediatizada por algunas sustancias sintetizadas, en pequeña cantidad, por el metabolismo secundario de algunas células/tejidos que pueden actuar en otras partes de la planta (2121. Bottini A. FITOHORMONAS ¿Cómo interpretan las plantas las señales del ambiente? Anales de la Academia Nacional de Agronomía y Veterinaria - 2017, Tomo LXX. 118-124p.).

Al respecto, en estudios realizados con otros cultivos, se ha informado un mayor crecimiento de las plantas, expresado por el mayor número de hojas y una mayor cantidad de frutos por planta, lo que conllevó a un incremento de los rendimientos; además, se señaló que este incremento del rendimiento no implicó alteraciones en el contenido de clorofilas, ni en la calidad de las frutas (2020. El-Miniawy SM, Ragab M E, Youssef SM, Metwally AA. Response of strawberry plants to foliar spraying of chitosan. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences. 2013;9(6):366-372.).

En la Figura 2, se presenta el efecto de una mezcla de polímeros de quitosano en el rendimiento promedio por planta. Se obtuvo un comportamiento concordante con el de los componentes del rendimiento analizado.

Se detectó que las plantas de todos los tratamientos que recibieron la aplicación del bioestimulante mostraron valores superiores y significativos, en relación con las plantas no tratadas. Las plantas que recibieron el producto incrementaron significativamente su rendimiento respecto a aquellas que no fueron tratadas con el bioestimulante.

De igual forma, se observó que no hubo respuesta diferenciada entre las plantas tratadas con las diferentes dosis utilizadas, lo que indicó que no se requieren grandes dosis de estos polímeros para trasmitir el impulso necesario, para desencadenar los procesos fisiológicos y bioquímicos que dan lugar a las diferentes manifestaciones de las plantas.

El análisis del comportamiento de las plantas al ser asperjadas con la mezcla de estos polímeros, en diferentes momentos de su ciclo biológico, mostró un incremento altamente significativo entre ellos, con una respuesta destacada cuando las aplicaciones se realizaron al inicio de la floración, lo que indicó que la adición del bioestimulante en este momento del desarrollo de las plantas, actúa en las características genético-fisiológicas que determinan la respuesta de esta variable.

Al valorar la respuesta de esta variable, se pudo demostrar que su comportamiento está determinado por el mayor número de frutos por planta, resultados que concuerdan con los obtenidos en otros cultivos (55. Du Jardin P. Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Sci. Hortic. 2015;196:3-14. Available from: https://doi.org/10.1016/Jscienta.2015.09.021 ,2222. Rodríguez AT, Miguel Á, Ramírez MA, Falcón A, Bautista S, Ventura E, Valle Y. Efecto del Quitomax® en el rendimiento y sus componentes del cultivar de arroz (Oryza sativa L.) var. INCA LP 5. Cultivos Tropicales. 2017;38(4):156-159. ) y que también han sido encontrados al comparar la respuesta del cultivo del tomate a la adición del bioestimulante, mediante aspersiones foliares en diferentes momentos del desarrollo de las plantas (2323. Rouphael Y, Colla G, Giordanoa M, El-Nakhel Ch, Kyriacou MC, De Pascale S. Foliar applications of a legume-derived protein hydrolysate elicit dose dependent increases of growth, leaf mineral composition, yield and fruit quality in two greenhouse tomato cultivars. Scientia Horticulturae. 2017;226:253-260. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2017.09.007 ).

El análisis de la eficiencia del producto (Tabla 2) en las variables número de frutos, masa fresca de los frutos, superficie foliar y el rendimiento de las plantas (1414. Algam S, Xie G, Li B, Yu S, Su T, Larsen J. Effects of Paenibacillus strains and chitosan on plant growth promotion and control of Ralstonia wilt in tomato. J. Plant Pathol. 2010;92(3):593-600. Available from: https://www.jstor.org/stable/41998847 ) mostró la mayor eficiencia en el rendimiento y en la superficie foliar, principalmente, cuando el producto se aplicó en diferentes momentos del ciclo biológico de las plantas, con incrementos que variaron entre el 10 y el 25 % de la superficie foliar y del 14-34 % del rendimiento.

Por otra parte, al analizar el comportamiento de estas variables en función de las dosis de bioestimulante aplicadas, se pudo comprobar el efecto beneficioso del producto en la formación de una mayor superficie foliar y del rendimiento, aunque las diferencias en ambas variables no resultaron muy diferentes entre ellas.

De igual forma, se observó muy poco efecto de los factores estudiados en el aumento del número de frutos por planta, mientras que la masa de los frutos no se favoreció en ninguna de las variantes estudiadas.

CONCLUSIONES

A partir de los resultados encontrados, se puede concluir que la aplicación de una mezcla de polímeros de quitosano, en el período de inicio de la floración, favorece la acumulación de materia seca, la superficie foliar, la formación de un mayor número de frutos y el rendimiento de plantas de tomate, lo que permite sugerir que la aplicación de este bioestimulante se realice al inicio de la floración.

INTRODUCTION

Tomato (Solanum lycopersicum L.) is an annual herbaceous plant grown both in open field and protected conditions (11. Costa MJ, Heuvelink E. The global tomato industry. 2018. pp. 1-26. In: Heuvelink, E. (ed.). Tomatoes. 2nd ed. CABI, Boston, MA. doi: 10.1079/9781780641935.0001 ). It is one of the most important and popular vegetables worldwide, due to its high yield potential and adequate adaptability to the environment, being China, India, Turkey and the United States the main producers (22. FAO. FAOSTAT database for production crops. 2020. [cited 07/07/2021]; Available from: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC ).

In Cuba, it represents 50 % of the total area dedicated to vegetables and the production oscillates around 750 000 t; however, yields registered in several productive areas of the country are low, due, among some causes, to the unfavorable edaphoclimatic conditions that prevail, the lack of inputs and the scarcity of alternatives to guarantee crop demands (33. Terry E, Falcon A, Ruiz Y, Morales D. Respuesta agronómica del cultivo de tomate al bioproducto QuitoMax®. Cultivos Tropicales. 2017;38(1):147-154.).

The search for new alternatives that allow a more rational use of resources, reduce production costs without affecting crop quality and yields, has led to the use of growth biostimulants for agricultural use (44. Jerez E, Martín R, Morales D, Reynaldo I. Efecto de oligosacarinas en el comportamiento de la papa (Solanum tuberosum L.) variedad Romano. Cultivos Tropicales. 2017;38(1):68-74.).

The use of natural biostimulants for agriculture has been considered as a safe alternative due to its significant results, especially facing the rising cost of agricultural production and sustainability challenges, guaranteeing high yields without affecting quality (55. Du Jardin P. Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Sci. Hortic. 2015;196:3-14. Available from: https://doi.org/10.1016/Jscienta.2015.09.021 ).

Chitosan is a natural biostimulant that has been extensively studied in many plant species, including cereals, ornamentals, fruit and medicinal crops. The responses have been very diverse, depending on the structure and concentration of the molecules used, the spices and the plant development stage (66. Rath Pichyangkura A. Supachitra Chadchawan. Biostimulant activity of chitosan in horticulture, Scientia Horticulturae. 2015;196:49-65 Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.0310304-4238/©2015 ).

Several studies have been carried out using chitosan for different purposes, and some examples with very favorable results can be mentioned, such as those related to food preservation (77. Ruíz S, Valenzuela CC, Chaparro, S, Ornelas JJ, Del Toro CL, Márquez E, López MA, Ocaño VM, Valdez S. Effects of chitosan-tomato plant extract edible coatings on the quality and shelf life of chicken fillets during refrigerated storage, Food Science and Technology. 2019;39(1):103-111. Available from: https://doi.org/10.1590/fst.23117 ). The preservation of fruits stored in cold storage, in which no modifications have been found in their biochemical composition and antioxidant activity (88. Zahran AA, Hassanein RA., AbdelWahab AT, Effect of chitosan on biochemical composition and antioxidant activity of minimally processed‘Wonderful’pomegranate arils during cold storage. J. Appl. Bot. Food Qual. 2015;88:241-248.); in the coating of fruits for their preservation ⁹9. Candir E, Ozdemir AE, Aksoy MC. Effects of chitosan coating and modified atmosphere packaging on postharvest quality and bioactive compounds of pomegranate fruit cv.‘Hicaznar’. Sci. Hortic. 2018;235:235-243. doi:10.1016/J.scienta.2018.03.017 ; in the induction of plant defense mechanisms against diseases (1010. Swarnendu Ch, Chakraborty N, Panda K, Acharya K, Chitosan induced immunity in Camellia sinensis (L) O. Kuntze against blister blight disease is mediated by nitric-oxide. Plant Physiology and Biochemistry. 2017;115:298-307. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.04.008 ); in the treatment of seeds to obtain seedlings (1111. González LG, Paz-Martínez I; Boicet-Fabré T, Jiménez-Arteaga MC, Falcón-Rodríguez A, Rivas-García T. Efecto del tratamiento de semillas con QuitoMax® en el rendimiento y calidad de plántulas de tomate variedades ESEN y L-43. Terra Latinoamericana. 2021;39:1-6. Available from: https://doi.org/10.28940/terra.v39i0.803 ) and in foliar applications to reduce the incidence of physio-pathologies in fruits, which also caused an increase in their antioxidant activity (1212. Griñán I, Morales D, Collado J, Falcón AB, Torrecillas A, MJ. Martín MJ, Centeno A, Corell M, Carbonell-Barrachina AA, Hernández F. Reducing incidence of peel physiopathies and increasing antioxidant activity in pomegranate fruit under different irrigation conditions by preharvest application of chitosan, Scientia Horticulturae. 2019;247:247-253 Available from: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.12.017 ), among others.

The need to use technologies that allow increasing agricultural productions, through the use of techniques and products that do not harm the environment and do not affect people's health, the present work was carried out with the objective of evaluating the effect of a mixture of chitosan polymers in tomato plants (Solanum lycopersicom L.).

MATERIALS AND METHODS

The study was carried out at the experimental farm of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), in a compacted Ferrallitic red eutrophic soil (1313. Hernández A, Pérez J, Bosch D, Castro N. Clasificación de los suelos de Cuba. Ediciones INCA, Mayabeque: Cuba, 2015, 93 p.). Seeds of Amalia variety were planted at a distance of 0.25 m between plants and 1.20 m between rows.

Three doses of a mixture of chitosan polymers (Quitomax^®) were applied at three different times during crop development. Treatments evaluated were:

The different treatments were distributed in the field according to a randomized block design with four replications. The plots consisted of ten 10 m long furrows. For the evaluations, 10 plants per plot were randomly selected, which resulted in a sample of 40 plants per treatment.

The data presented correspond to two-year averages.

At 20 days after the last application, length and stem thickness variables were evaluated; the dry mass of the aerial part and leaf area per plant and at harvest time, the number of fruits per plant; the fresh mass of the fruits and the yield was estimated on the basis of the fresh mass.

Cultural and phytosanitary work was carried out according to the technical guidelines for tomato cultivation.

The efficiency of the biostimulant on the number of fruits, fruit fresh mass, leaf area and yield per plant was estimated as the increase in percent of the values reached by the variable in each treatment with respect to the value shown by the control (1414. Algam S, Xie G, Li B, Yu S, Su T, Larsen J. Effects of Paenibacillus strains and chitosan on plant growth promotion and control of Ralstonia wilt in tomato. J. Plant Pathol. 2010;92(3):593-600. Available from: https://www.jstor.org/stable/41998847 ).

The SPSS 19.0 statistical program for Windows was used to process the data, the means were compared using Tukey's multiple range test and the SIGMA PLOT 11.0 program was used to plot the results.

RESULTS AND DISCUSSION

The statistical analysis of the different indicators evaluated showed no interaction between the factors under study.

Table 1 shows the analysis of the different growth variables evaluated.

When analyzing the response of treated plants at different times of their biological cycle, it was found that the product slightly favored growth in stem length, with differences between the treated plants and the control, while stem diameter showed no differences between the plants treated with the product and those not treated.

The response shown by plants in terms of stem length and diameter behavior seems to be characteristic of the plants, at least when using low doses such as those used in this work, results of the product at the beginning of flowering, with respect to the application after transplanting and the control.

These results are in agreement with those reported in potato (Solanum tuberosum L.) and bean (Phaseolus vulgaris L.) crops (1515. Morales D, Torres LL, Jerez E, Falcón A, Dell’Amico J. Efecto del Quitomax en el crecimiento y rendimiento del cultivo de la papa (Solanum tuberosum L.). Cultivos Tropicales. 2015;36(3):133-143.,1616. Morales D, Dell’Amico J, Jerez E, Díaz Y, Martín R. Efecto del QuitoMax® en el crecimiento y rendimiento del frijol (Phaseolus vulgaris L.) Cultivos Tropicales. 2016;37(1):142-147.).

On the other hand, the behavior analysis of dry matter accumulation in the aerial part and leaf area did show highly significant differences among all treatments, with the best results in those that received the product at the beginning of flowering, with respect to the application after transplanting and the control.

The behavior of the leaf surface may be associated with the emission of a greater number of leaves, an aspect that has been pointed out by other authors, since they found a similar response when they made several foliar applications of this product (1717. Mondal MMA, Malek MA, Puteh AB, Ismail MR, Ashrafuzzaman M, Naher L. Effect of foliar application of chitosan on growth and yield in okra. Aust. J. Crop Sci. 2012, 6:918-921.,1818. Sathiyabama M, Bernstein N, Anusuya S. Chitosan elicitation for increased curcumin production and stimulation of defence response in turmeric (Curcuma longa L.). Industrial Crops and Products. 2016;89:87-94. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.05.0070926-6690/©2016.).

This similar behavior manifested by the dry mass of the aerial part and the foliar surface, can be explained by the greater photosynthetic capacity of plants with greater foliar surface, since it is in the leaves where the receptor centers capable of capturing the light that makes possible the photosynthetic process, which gives rise to the accumulation of dry matter in the different organs of plants.

In this regard, it has been suggested that the behavior of the leaf surface allows determining the plant nutritional status, its growth, the capacity to absorb carbon, the transpiration rate, and the efficient use of water and the conversion of photoassimilates (1919. Vallejos B, Ponce D, Heinrich P, Doll U. Área y biomasa foliar total de Nothofagus glauca (Phil) Krasser en zona Andina, Región del Maule, Chile. Colombia Forestal. 2019;22(2):5-14. Available from: https://doi.org/1014483/2256201.14312 ).

The response shown by plants when the biostimulant was applied at the beginning of flowering confirms what was planted in relation to the fact that the response of plants is related, among other aspects, with the moment in which the application of chitosan is done (55. Du Jardin P. Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Sci. Hortic. 2015;196:3-14. Available from: https://doi.org/10.1016/Jscienta.2015.09.021 ).

Other authors have reported an increase in vegetative growth as a response to the foliar application of chitosan (2020. El-Miniawy SM, Ragab M E, Youssef SM, Metwally AA. Response of strawberry plants to foliar spraying of chitosan. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences. 2013;9(6):366-372.), as well as in the quality of tomato seedlings, with seed treatments before sowing (1111. González LG, Paz-Martínez I; Boicet-Fabré T, Jiménez-Arteaga MC, Falcón-Rodríguez A, Rivas-García T. Efecto del tratamiento de semillas con QuitoMax® en el rendimiento y calidad de plántulas de tomate variedades ESEN y L-43. Terra Latinoamericana. 2021;39:1-6. Available from: https://doi.org/10.28940/terra.v39i0.803 ).

Interestingly, plants responded in the same way with the different doses of the product applied, with no difference between them, although they showed a positive effect with respect to untreated plants.

This response suggests that only a small dose of these polymers is sufficient to transmit the signal that triggers the growth process and perhaps some others that have not been evaluated in this work.

Figure 1 shows the variables fruit number and mass as the main components that determine the yield of tomato plants.

It was found that the number of fruits was the variable that most influenced yield increase.

In both variables, the treatments that were sprayed with the biostimulant showed higher values than the control treatment (without biostimulant). It was also observed that fruit mass did not show differences between the treatments in which the biostimulant was applied, both between the times when it was applied and between the doses used.

In the case of the number of fruits, it was possible to distinguish a significant increase in them, according to the moment in which the biostimulant was applied, with the highest values when the applications coincided with the beginning of flowering; while, the doses used only showed superiority with respect to the plants that were not treated with the biostimulant.

The spraying of the biostimulant at the beginning of flowering seems to indicate that its addition at that moment triggers a series of physiological and biochemical events that contributed to the increase in the number of fruits, which indicates that this component is the one that had the greatest influence on the increase in plant yield.

A quite frequent characteristic when phytohormones are applied is that the perception of environmental signals by plants can be inductive; that is, they are produced even when the stimulus-signal has disappeared or has a systemic character.

This behavior leads to suggest that the response is mediated by some substances synthesized in small quantities, by the secondary metabolism of some cells/tissues that can act in other parts of the plant (2121. Bottini A. FITOHORMONAS ¿Cómo interpretan las plantas las señales del ambiente? Anales de la Academia Nacional de Agronomía y Veterinaria - 2017, Tomo LXX. 118-124p.).

In this regard, in studies carried out with other crops, it has been reported a greater growth of plants expressed by the greater number of leaves and a greater quantity of fruits per plant, which led to an increase in yields; besides, it was pointed out that this increase in yield did not imply alterations in the content of chlorophylls, nor in the quality of fruits (2020. El-Miniawy SM, Ragab M E, Youssef SM, Metwally AA. Response of strawberry plants to foliar spraying of chitosan. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences. 2013;9(6):366-372.).

Figure 2 shows the effect of a mixture of chitosan polymers on the average yield per plant. The behavior was concordant with that of the yield components analyzed.

It was detected that the plants of all treatments that received the application of the biostimulant showed higher and significant values, in relation to the untreated plants.

Plants that received the product significantly increased their yield compared to those that were not treated with the biostimulant.

It was also observed that there was no differentiated response among the plants treated with the different doses used, which indicated that large doses of these polymers are not required to transmit the necessary impulse to trigger the physiological and biochemical processes that give rise to the different manifestations of plants.

The behavior analysis of plants when sprayed with the mixture of these polymers, at different moments of their biological cycle, showed a highly significant increase among them, with a more outstanding response when applications were made at the beginning of flowering, which indicated that the addition of the biostimulant at this moment of the development of plants acts on the genetic-physiological characteristics that determine the response of this variable.

When evaluating the response of this variable, it was possible to demonstrate that its behavior is determined by the greater number of fruits per plant, results that agree with those obtained in other crops (55. Du Jardin P. Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation. Sci. Hortic. 2015;196:3-14. Available from: https://doi.org/10.1016/Jscienta.2015.09.021 ,2222. Rodríguez AT, Miguel Á, Ramírez MA, Falcón A, Bautista S, Ventura E, Valle Y. Efecto del Quitomax® en el rendimiento y sus componentes del cultivar de arroz (Oryza sativa L.) var. INCA LP 5. Cultivos Tropicales. 2017;38(4):156-159. ) and that have also been found when comparing the response of the tomato crop to the addition of the biostimulant, through foliar sprays in different moments of plant development (2323. Rouphael Y, Colla G, Giordanoa M, El-Nakhel Ch, Kyriacou MC, De Pascale S. Foliar applications of a legume-derived protein hydrolysate elicit dose dependent increases of growth, leaf mineral composition, yield and fruit quality in two greenhouse tomato cultivars. Scientia Horticulturae. 2017;226:253-260. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2017.09.007 ).

The analysis of the efficiency of the product (Table 2) in the variables number of fruits, fresh fruit mass, leaf area and plant yield (1414. Algam S, Xie G, Li B, Yu S, Su T, Larsen J. Effects of Paenibacillus strains and chitosan on plant growth promotion and control of Ralstonia wilt in tomato. J. Plant Pathol. 2010;92(3):593-600. Available from: https://www.jstor.org/stable/41998847 ) showed the highest efficiency in yield and leaf area, mainly when the product was applied at different times of the biological cycle of plants, with increases that varied between 10 and 25 % of leaf area and 14-34 % of yield.

On the other hand, when analyzing the behavior of this variable according to the doses of biostimulant applied, it was possible to verify the beneficial effect of the product in the formation of a greater leaf area and yield, although the differences in both variables were not very different between them.

Similarly, very little effect of the factors studied on the increase in the number of fruits per plant was observed, while fruit mass was not favored in any of the variants studied.

CONCLUSIONS