INTRODUCCIÓN

El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es la leguminosa de mayor importancia por su consumo en el mundo (11. Estrada Prado W, Chávez Suárez L, Jerez Mompie E, Nápoles García MC, Sosa Rodríguez A, Cordoví Dominguez C, Celeiro Rodríguez F. Efecto del Azofert® en el rendimiento de variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris) en condiciones de déficit hídrico. Centro Agrícola. 2017 Sep;44(3):36-42. ISSN 0253-5785. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0253-57852017000300005&lng=es&nrm=iso&tlng=pt., 22. González-Cueto O, Abreu-Ceballo B, Herrera-Suárez M, López-Bravo E. Uso del agua durante el riego del frijol en suelos Eutric cambisol. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 2017 Mar;26(1):71-77. ISSN 2071-0054. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2071-00542017000100009&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Su valor en la alimentación está dado por el alto contenido de proteínas, vitaminas y minerales (33. Ngoh Siri B, Bogweh Nchanji E, Roger Tchouamo I. A Gender Analysis on the Participation and Choice of Improved and Local Haricot Bean (Phaseolus vulgaris) by Farmers in Cameroon. Agricultural Sciences. 2020;11:1199-1216. ISSN Online: 2156-8561 Print: 2156-8553. Disponible en: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/110775/Siri_2020.pdf?sequence=1.). Estos elementos lo distinguen como un alimento necesario, ya que grandes segmentos de la población en los países en desarrollo, sufren de malnutrición proteica. Además, las proyecciones basadas en las tendencias actuales indican una brecha, cada vez mayor, entre la población humana y el suministro de proteínas (44. De-Paula CD, Jarma-Arroyo S, Aramendiz-Tatis H. Caracterización nutricional y determinación de ácido fítico como factor antinutricional del frijol caupí. Agronomía Mesoamericana. 2018 Apr;29(1):30-41. ISSN 1659-1321. DOI 10.15517/ma.v29i1.27941. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S1659-13212018000100030&lng=en&nrm=iso&tlng=es.). El frijol se cultiva en ambientes muy diversos y son los países de África Oriental y Occidental, Centroamérica y el Caribe donde se concentran grandes áreas productoras y las poblaciones que más lo consumen (55. Martirena-Ramírez A, Veitía N, Torres D, Rivero L, García LR, Collado R, Ramírez-López M. Longitud de la raíz: indicador morfológico de la respuesta al estrés hídrico en Phaseolus vulgaris en casa de cultivo. Biotecnología Vegetal. 2019 Sep;19(3):225-233. ISSN 2074-8647. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2074-86472019000300225&lng=es&nrm=iso&tlng=es.).

En Cuba, se importan alrededor de 110 mil toneladas de frijol por año para satisfacer la demanda interna y se destinan considerables sumas de dinero a su importación, debido a que representa uno de los platos principales dentro de la cultura alimentaria de la población. El comportamiento de los costos de importación de frijol, durante el periodo comprendido entre los años 2007 al 2015, estuvo entre 812 USD/t hasta los 1308 USD/t y con tasas de crecimiento promedio anual de 6,8 % (66. Dávila Hernández GR, Mirabales Rodríguez PD, Pérez Lara A, Hernández Beltrán Y. Cadena productiva del frijol común en cooperativas agropecuarias: propuesta de intervención del proyecto AGROCADENAS. Cooperativismo y Desarrollo. 2019 Aug;7(2):275-285. ISSN 2310-340X. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2310-340X2019000200275&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Los rendimientos agrícolas en el país se han mantenido entre 0,8 y 1,0 t ha^-1, inferior al potencial de los cultivares utilizados y la variabilidad climática es uno de los aspectos que inciden en estos resultados. El cambio climático se ha convertido en un factor decisivo que impide la estabilidad de los mismos. En los últimos años son más evidentes los eventos meteorológicos extremos, se han modificado los patrones globales de precipitación, la intensidad de las sequías y el incremento de las temperaturas (77. Urbina I, Sardans J, Beierkuhnlein C, Jentsch A, Backhaus S, Grant K, Kreyling J, Peñuelas J. Shifts in the elemental composition of plants during a very severe drought. Environmental and Experimental Botany. 2015 Mar 1;111:63-73. ISSN 0098-8472. DOI 10.1016/j.envexpbot.2014.10.005. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847214002494., 88. Beleggia R, Fragasso M, Miglietta F, Cattivelli L, Menga V, Nigro F, Pecchioni N, Fares C. Mineral composition of durum wheat grain and pasta under increasing atmospheric CO₂ Food Chemistry. 2018 Mar 1;242:53-61. ISSN 0308-8146. DOI 10.1016/j.foodchem.2017.09.012. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814617314772.).

En un análisis realizado con anterioridad, donde se determinó la variabilidad del rendimiento asociado con variables meteorológicas se señala que, el rendimiento se relaciona de manera positiva con la temperatura del aire en la fase de crecimiento de emergencia a floración, y de manera negativa, durante las fases de la floración a la cosecha. Esto evidencia los posibles cambios en la disponibilidad de asimilados en las etapas finales de crecimiento. Con este resultado se demuestra que, en las condiciones actuales, para alcanzar rendimientos estables en el tiempo, o bien incrementarlos, es necesario comprender mejor los procesos fisiológicos imperantes en el desarrollo del cultivo, donde el carácter más complejo resulta la producción de granos y la materia seca, como resultado del funcionamiento de la planta en el medio donde la semilla ha sido sembrada para desarrollarse. De esta manera, es posible analizar cuáles son los principales factores que contribuyen a determinar el rendimiento final del cultivo y crear las bases para proponer estrategias de manejo, con el fin de lograr una mayor productividad agrícola.

Por tanto, acorde con los criterios anteriores, el presente trabajo se desarrolló con el objetivo de evaluar la variabilidad del rendimiento en cultivares de frijol (Phaseolus vulgaris L.), asociados a variables del crecimiento en la etapa final de desarrollo del cultivo.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los experimentos se desarrollaron en la Unidad Científico Tecnológica de Base, Los Palacios (UCTB-LP), perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, situada en la llanura sur de la provincia Pinar del Río, a los 22°44’ de latitud Norte y a los 83°45’ de latitud Oeste, a 60 m s.n.m. con pendiente aproximada de 1 %. Se evaluaron seis cultivares de frijol negro (Holguín 518, Tazumal, Tomeguín 93, Bat 304, Bat 832 y Cuba Cueto 25-9), los cuales fueron sembrados en cuatro fechas de siembra diferentes; octubre 2010, diciembre 2011, enero 2012 y octubre 2012.

El suelo del área experimental se clasifica, según la Nueva Versión de Clasificación Genética de los Suelos de Cuba, como Hidromórfico Gley Nodular Ferruginoso Petroférrico (99. Hernández A, Pérez J, Bosch D, Rivero L. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba. AGRINFOR. 1999. Disponible en: https://isbn.cloud/9789592460225/nueva-version-de-clasificacion-genetica-de-los-suelos-de-cuba/.). En la Tabla 1 se muestran los valores promedio de la temperatura máxima, mínima (Tmáx, Tmín), la radiación solar global (RSG) y la humedad relativa (Hr), durante el período de duración los experimentos. Los datos fueron obtenidos de la Estación Meteorológica de Paso Real de San Diego, en Los Palacios.

Las principales características de los cultivares en estudio se presentan en la Tabla 2 (66. Dávila Hernández GR, Mirabales Rodríguez PD, Pérez Lara A, Hernández Beltrán Y. Cadena productiva del frijol común en cooperativas agropecuarias: propuesta de intervención del proyecto AGROCADENAS. Cooperativismo y Desarrollo. 2019 Aug;7(2):275-285. ISSN 2310-340X. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2310-340X2019000200275&lng=es&nrm=iso&tlng=es.), los que se sembraron por siembra directa a distancia (manual) de 0,70m entre surco y 0,05m entre plantas, con una norma de 54 kg ha^-1 de semillas. Las labores fitotécnicas se realizaron según lo recomendado en el Manual Técnico del Cultivo de frijol (66. Dávila Hernández GR, Mirabales Rodríguez PD, Pérez Lara A, Hernández Beltrán Y. Cadena productiva del frijol común en cooperativas agropecuarias: propuesta de intervención del proyecto AGROCADENAS. Cooperativismo y Desarrollo. 2019 Aug;7(2):275-285. ISSN 2310-340X. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2310-340X2019000200275&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Se empleó un diseño experimental de bloques al azar con seis tratamientos (los cultivares) y tres réplicas. Las parcelas experimentales contaron con un área total de 30 m².

En el momento de la cosecha se tomaron diez plantas representativas al azar, siempre se tuvo en cuenta el área de borde, y en cada planta se evaluaron las siguientes variables:

A partir de las variables anteriores se determinó:

Índice de cosecha

Índice de cosecha de vainas

Se determinó, además, el rendimiento agrícola, para lo cual se cosecharon 8 m² del centro en cada parcela, se trillaron las plantas y se secaron los granos hasta el 14 % de humedad del grano. Para la masa seca de las partes de la planta (P vainas, P granos, P tallos), se separaron cada una de las partes y se mantuvieron en estufa durante 72 horas, a una temperatura de 70 ºC hasta masa constante. La masa total de la planta (P total), se calculó por sumatoria de la masa seca de cada órgano individual (1111. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris) en la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017 Sep;38(3):58-63. ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000300008&lng=es&nrm=iso&tlng=es.).

Para una misma fecha de siembra, a cada variable se le realizó un análisis de varianza y las diferencias significativas entre las medias de los diferentes tratamientos (cultivares) se determinaron por la prueba de Tukey al 95 %, ya partir del error experimental, se calculó el intervalo de confianza (1212. Roján-Herrera O, Maqueira-López LA, Solano-Flores J, Núñez-Vázquez M, Robaina-Gil HC. Variabilidad del rendimiento en cultivares de soya (Glycine max Merrill). Parte II. Época de primavera. Cultivos Tropicales. 2020 Sep;41(3). ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362020000300004&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Los datos fueron graficados para su análisis en función de lograr una comparación entre fechas.

Se realizó un análisis de regresión entre el rendimiento agrícola y la masa seca de los granos por planta para establecer la relación entre estas dos variables. Se construyó también, una matriz de datos; cultivares por fecha de siembra; masa seca de las vainas; masa seca de los granos; masa seca de los tallos; masa seca total; índice de cosecha e índice de cosecha de las vainas. Estas se procesaron por la técnica multivariada de Componentes Principales, mediante la representación de un Biplot para establecer el grado de asociación entre las variables determinadas y la masa de los granos, para las condiciones de la época de siembra. Para todos los análisis se utilizó el paquete estadístico Statgraphics 5,1 (1313. Inc ST. STATGRAPHICS | Data Analysis Solutions [en línea]. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.statgraphics.com.).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En cuanto al rendimiento agrícola se observó que no se puede definir un patrón de comportamiento específico, lo que puede estar relacionado con el papel fundamental que juegan los factores externos con el clima. Sin embargo, los factores internos, como la masa de los granos, influyen en la formación del rendimiento. Esto se demuestra en la Figura 1, donde aparece la relación que existe entre el rendimiento agrícola en t ha^-1 y la masa seca de los granos por planta en gramos.

Aunque no todos los autores son del criterio que la masa de los granos es el componente más relacionado con el rendimiento, ya que lo consideran como un carácter varietal relacionado con el tamaño del grano (1414. Moya C, Elena-Mesa M, Vizcaino M, León M, Guevara S. Comparación de seis variedades de frijol en el rendimiento y sus componentes en Chaltura, Imbabura, Ecuador. Cultivos Tropicales. 2019 Dec;40(4). ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362019000400001&lng=es&nrm=iso&tlng=es.), en algunas investigaciones se ha llegado a la conclusión que el incremento en el rendimiento puede atribuirse al considerable aumento en el número de vainas por planta y la masa de los granos (1515. Informe del Centro Nacional de Agricultura Tropical [en línea]. Cali, Colombia; 1988. p. 130. Disponible en: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/89083/CIAT50_SIEMPRE_PIONEROS-RESUMEN.pdf?sequence=2&isAllowed=y.). A pesar de que cada componente es afectado con distinta intensidad por el ambiente, en las diferentes etapas de desarrollo del cultivo y dentro de ciertos límites; en las plantas existe la capacidad de compensar las reducciones en un componente con el aumento de otro (1616. Morales-Rosales E, Escalante-Estrada J, López-Sandoval J. Crecimiento, índice de cosecha y rendimiento de frijol (Phaseolus vulgaris) en unicultivo y asociado con girasol (Helianthus annuus L.). Universidad y ciencia. 2008;24(1):1-10. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0186-29792008000400001.). En este sentido, en estudios desarrollados en un amplio rango de condiciones agronómicas, se demostró que el número de granos como componente principal del rendimiento, solo puede ser compensado por la masa de los mismos (1717. Izquierdo Martínez M, Santana Baños Y, García Cabañas A, Carrodeguas Díaz S, Aguiar González I, Ruiz Sanchez M, et al. Respuesta agronómica de cinco cultivares de frijol común en un agroecosistema del municipio Consolación del Sur. Centro Agrícola. 2018 Sep;45(3):11-16. ISSN 0253-5785. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0253-57852018000300011&lng=es&nrm=iso&tlng=en.). Otros estudios realizados en Cuba con el cultivo del frijol, demostraron la relación del rendimiento con las variables de legumbres por planta y masa seca de 100 granos (1818. Iznaga AC, Pérez RA, Valdés AB, Sánchez AC, Valdés GR, Romero SC. Variabilidad de los indicadores del rendimiento agrícola de cultivares de soya (Glycine max (L.) Merr.) en dos épocas de siembra. Centro Agrícola. 2008;35(3). Disponible en: http://cagricola.uclv.edu.cu/descargas/pdf/V35-Numero_3/cag083081621.pdf.). Es por ello que, con el resultado alcanzado en este trabajo se corrobora el criterio de que la masa de los granos por planta es una de las variables de mayor influencia sobre el rendimiento agrícola del cultivo (1919. Lamz-Piedra A, Cárdenas-Travieso RM, Ortiz-Pérez R, Eladio-Alfonzo L, Sandrino-Himely A. Evaluación preliminar de líneas de frijol común (Phaselus vulgaris) promisorios para siembras tempranas en Melena del Sur. Cultivos Tropicales. 2017 Dec;38(4):111-118. ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000400016&lng=es&nrm=iso&tlng=es.); por tanto, esta puede contribuir a un criterio de selección en el programa de mejoramiento genético del cultivo, en Cuba, en las condiciones actuales, donde se identifican líneas con tolerancia a estrés biótico y abiótico pero con alto potencial de rendimiento.

En cuanto al comportamiento de la masa seca de vainas, tallos y la masa seca de la parte aérea, existió una amplia variabilidad en los resultados para los cultivares en las diferentes fechas de siembra; aunque en todos los casos se encontró un mismo patrón de comportamiento, por lo que en la Figura 2 se muestran los valores de la masa seca total de la parte aérea de las plantas. De manera general, se aprecia la influencia de las fechas de siembra en los valores de esta variable, ya que en la mayoría de los cultivares los mayores valores se alcanzaron en octubre de 2010 y 2012. Solo en el cultivar BAT 304 se muestra una similitud entre los valores para cada fecha de siembra estudiada.

La acumulación de la masa seca en el cultivo del frijol, que es una planta de tipo C3, es producto del balance del metabolismo del carbono donde a pesar de la producción de fotoasimilados, debido a la actividad fotosintética, existen pérdidas por respiración y fotorespiración, fundamentalmente, en etapas del cultivo donde variables como la temperatura del aire puedan tener valores elevados (superiores a los 30 ^oC). Aunque, si bien es importante lograr en los cultivares altos valores de productividad biológica, también es necesario garantizar que gran parte de esa producción total de biomasa pase a formar parte de la productividad agrícola, o sea el rendimiento en granos.

Al analizar el ICV (Figura 3A) se pudo constatar que existen diferencias entre cultivares y fechas de siembra. Por tanto, no es posible establecer un patrón general de comportamiento en esta variable. Los menores valores para el caso de las fechas de siembra estudiadas se apreciaron en octubre 2012. En el caso de los cultivares, es el BAT-304 quien alcanza los valores más bajos. Todo esto puede estar relacionado con que, en el cultivo del frijol, se afecta el desarrollo de las vainas y, por consiguiente, se provocan malformaciones que llegan a perjudicar el desarrollo del grano, lo que trae como consecuencia lo conocido en la literatura como vainas vanas. Esto puede ser provocado por las condiciones climáticas imperantes y propicias para la aparición de enfermedades fungosas y bacterianas que persisten en períodos donde se combinan altas temperaturas, alta humedad relativa y alta pluviometría (2020. Lamz Piedra A, Cárdenas Travieso RM, Ortiz Pérez R, Montero Tavera V, Martínez Coca B, de la Fé Montenegro CF, et al. Evaluación del comportamiento agro-morfológico a partir de la caracterización de la variabilidad en líneas de frijol común (Phaseolus vulgaris) sembradas en época tardía. Cultivos Tropicales. 2016 Jun;37(2):108-114. ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362016000200013&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Sin embargo, al analizar el IC (Figura 3B) se observó que para la mayoría de los cultivares y fechas de siembra, los valores de este índice se encontraban entre 55 y 60. Solo el cultivar BAT-304 obtuvo valores de aproximadamente 40 en dos fechas de siembra. Existen autores que plantean que normalmente los valores de este índice en el cultivo del frijol se encuentran en un rango de 50 y 60, ya que índices más bajos indican una pobre formación de las vainas o semillas, en relación al desarrollo del cultivo (1515. Informe del Centro Nacional de Agricultura Tropical [en línea]. Cali, Colombia; 1988. p. 130. Disponible en: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/89083/CIAT50_SIEMPRE_PIONEROS-RESUMEN.pdf?sequence=2&isAllowed=y.). Con estos resultados se evidencian la alta eficiencia en la conversión de masa seca económicamente útil en los cultivares de frijol estudiados. Esto puede estar relacionado con las características genéticas y la respuesta del cultivar a las condiciones imperantes durante el desarrollo del mismo. En estudios realizados en el cultivo del frijol, se evidencia las diferencias encontradas entre cultivares en cuanto al IC, y por lo general, donde se alcanzó mayor valor de esta variable se encontraron los mayores rendimientos (2121. Iznaga AC, Romero SC, Valdés AB, Sánchez AC, Pérez RA, Valdés GR. Acumulación de materia seca, rendimiento biológico, económico e índice de cosecha de dos cultivares de soya [Glycine max (L.) Merr.] en diferentes espaciamientos entre surcos. Centro Agrícola. 2011;38(2):5-10.).

A partir del análisis de componentes principales se puede obtener un número de combinaciones lineales de las seis variables estudiadas, que mejor explican la variabilidad de los datos. Los resultados del análisis mostraron que la mayor parte de la variabilidad estuvo asociada a las dos primeras componentes, por lo que seis variables fueron reducidas a dos componentes y estas aportan en su conjunto el 83,9% de la varianza total del experimento (Tabla 3).

Las variables que aportaron una mayor variación positiva a la componente principal 1 fueron la masa de las vainas, la masa de los tallos y la masa total, este componente estuvo relacionado con la masa de las vainas. En el componente 2 la variable más efectiva fue el índice de cosecha de vainas.

Una representación bidimensional (Biplot) de las variables de crecimiento y la distribución espacial de los cultivares por cada fecha de siembra en las dos primeras componentes, se muestran en la Figura 4, para una mejor explicación de los resultados anteriores y poder hacer una comparación de todos los elementos. En la Figura 4 se observa que el índice de cosecha y el índice de cosecha de vainas presentaron una asociación positiva, al igual que la masa de las vainas y la masa total, lo cual esta evidenciado por la separación angular entre estas. Sin embargo, existe una relación negativa entre los índices de cosecha (IC, ICV) y la masa de las vainas y tallos. Esto demuestra que una mayor masa seca de tallos y vainas puede llegar a disminuir el índice de cosecha y, por lo tanto, mayor probabilidad de que la masa seca producida y almacenada en los diferentes órganos de la planta no llegue a formar parte de la productividad agrícola (masa de los granos).

Estos resultados explican que puede llegar a existir una baja eficiencia en la conversión de la masa seca económicamente útil, lo que puede estar relacionado con las características genéticas de los cultivares y la respuesta de estos ante las condiciones climáticas imperantes durante el desarrollo del cultivo. En la literatura se resalta la importancia del IC para tener una medida de eficiencia de la planta ante determinadas condiciones del clima, como el uso de la luz, el agua y los nutrientes, en función de la producción de granos (1616. Morales-Rosales E, Escalante-Estrada J, López-Sandoval J. Crecimiento, índice de cosecha y rendimiento de frijol (Phaseolus vulgaris) en unicultivo y asociado con girasol (Helianthus annuus L.). Universidad y ciencia. 2008;24(1):1-10. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0186-29792008000400001.).

CONCLUSIONES

INTRODUCTION

The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the most important legume consumed in the world (11. Estrada Prado W, Chávez Suárez L, Jerez Mompie E, Nápoles García MC, Sosa Rodríguez A, Cordoví Dominguez C, Celeiro Rodríguez F. Efecto del Azofert® en el rendimiento de variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris) en condiciones de déficit hídrico. Centro Agrícola. 2017 Sep;44(3):36-42. ISSN 0253-5785. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0253-57852017000300005&lng=es&nrm=iso&tlng=pt., 22. González-Cueto O, Abreu-Ceballo B, Herrera-Suárez M, López-Bravo E. Uso del agua durante el riego del frijol en suelos Eutric cambisol. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 2017 Mar;26(1):71-77. ISSN 2071-0054. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2071-00542017000100009&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Its nutritional value is due to its high protein, vitamin and mineral content (33. Ngoh Siri B, Bogweh Nchanji E, Roger Tchouamo I. A Gender Analysis on the Participation and Choice of Improved and Local Haricot Bean (Phaseolus vulgaris) by Farmers in Cameroon. Agricultural Sciences. 2020;11:1199-1216. ISSN Online: 2156-8561 Print: 2156-8553. Disponible en: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/110775/Siri_2020.pdf?sequence=1.). These elements distinguish it as a necessary food, since large segments of the population in developing countries suffer from protein malnutrition. In addition, projections based on current trends indicate a widening gap between human population and protein supply (44. De-Paula CD, Jarma-Arroyo S, Aramendiz-Tatis H. Caracterización nutricional y determinación de ácido fítico como factor antinutricional del frijol caupí. Agronomía Mesoamericana. 2018 Apr;29(1):30-41. ISSN 1659-1321. DOI 10.15517/ma.v29i1.27941. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S1659-13212018000100030&lng=en&nrm=iso&tlng=es.). In very diverse environments, beans are grown, and it is in the countries of East and West Africa, Central America and the Caribbean that large producing areas and the populations that consume the most beans are concentrated (55. Martirena-Ramírez A, Veitía N, Torres D, Rivero L, García LR, Collado R, Ramírez-López M. Longitud de la raíz: indicador morfológico de la respuesta al estrés hídrico en Phaseolus vulgaris en casa de cultivo. Biotecnología Vegetal. 2019 Sep;19(3):225-233. ISSN 2074-8647. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2074-86472019000300225&lng=es&nrm=iso&tlng=es.).

In Cuba, about 110 thousand tons are imported per year to satisfy domestic demand and considerable sums of money are spent on its importation, because it represents one of the main dishes in the food culture of the population. The behavior of bean import costs, during the period from 2007 to 2015, was between 812 USD/t to 1308 USD/t and with average annual growth rates of 6.8 % (66. Dávila Hernández GR, Mirabales Rodríguez PD, Pérez Lara A, Hernández Beltrán Y. Cadena productiva del frijol común en cooperativas agropecuarias: propuesta de intervención del proyecto AGROCADENAS. Cooperativismo y Desarrollo. 2019 Aug;7(2):275-285. ISSN 2310-340X. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2310-340X2019000200275&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Agricultural yields in the country have remained between 0.8 and 1.0 t ha^-1 below the potential of the cultivars used and climate variability is one of the aspects that affect these results. Climate change has become a decisive factor that prevents their stability. In recent years, extreme weather events have become more evident, global precipitation patterns have changed, as have the intensity of droughts and the increase in temperatures (77. Urbina I, Sardans J, Beierkuhnlein C, Jentsch A, Backhaus S, Grant K, Kreyling J, Peñuelas J. Shifts in the elemental composition of plants during a very severe drought. Environmental and Experimental Botany. 2015 Mar 1;111:63-73. ISSN 0098-8472. DOI 10.1016/j.envexpbot.2014.10.005. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847214002494., 88. Beleggia R, Fragasso M, Miglietta F, Cattivelli L, Menga V, Nigro F, Pecchioni N, Fares C. Mineral composition of durum wheat grain and pasta under increasing atmospheric CO₂ Food Chemistry. 2018 Mar 1;242:53-61. ISSN 0308-8146. DOI 10.1016/j.foodchem.2017.09.012. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814617314772.).

In a previous analysis, where the variability of yield was determined in association with meteorological variables. Yield is positively related to air temperature during the growth phase from emergence to flowering and negatively during the flowering to harvest phases. This is evidence of possible changes in the availability of assimilates in the final stages of growth. This result demonstrates that under current conditions, in order to achieve stable yields over time or increase them. It is necessary to understand the physiological processes prevailing in the development of the crop, where the most complex character is the production of grains and dry matter, because of the functioning of the plant in the environment where the seed has been sown to develop. In this way, it is possible to analyze which are the main factors that contribute to determine the final yield of the crop and create the basis to propose management strategies in order to achieve higher agricultural productivity.

Therefore, in accordance with the above criteria, the present work was developed with the objective of evaluating yield variability in bean cultivars (Phaseolus vulgaris L.), associated with growth variables in the final stage of crop development.

MATERIALS AND METHODS

The experiments were carried out at the Basic Scientific and Technological Unit, Los Palacios (UCTB-LP), belonging to the National Institute of Agricultural Sciences, located in the southern plains of the province of Pinar del Río, at 22°44' North latitude and 83°45' West latitude, at 60 m a.s.l., with an approximate slope of 1 %. Six black bean cultivars were evaluated (Holguin 518, Tazumal, Tomeguin 93, Bat 304, Bat 832 and Cuba Cueto 25-9), which were sown in four different sowing dates; October 2010, December 2011, January 2012 and October 2012 (Table 1).

The main characteristics of the cultivars under study are presented in Table 2 (66. Dávila Hernández GR, Mirabales Rodríguez PD, Pérez Lara A, Hernández Beltrán Y. Cadena productiva del frijol común en cooperativas agropecuarias: propuesta de intervención del proyecto AGROCADENAS. Cooperativismo y Desarrollo. 2019 Aug;7(2):275-285. ISSN 2310-340X. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2310-340X2019000200275&lng=es&nrm=iso&tlng=es.), which were sown by direct sowing at a distance (manual) of 0.70 m between rows and 0.05 m between plants, with a standard of 54 kg ha^-1 of seeds. The phytotechnical work was carried out as recommended in the Technical Manual of Bean Cultivation (66. Dávila Hernández GR, Mirabales Rodríguez PD, Pérez Lara A, Hernández Beltrán Y. Cadena productiva del frijol común en cooperativas agropecuarias: propuesta de intervención del proyecto AGROCADENAS. Cooperativismo y Desarrollo. 2019 Aug;7(2):275-285. ISSN 2310-340X. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2310-340X2019000200275&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). A randomized block experimental design with six treatments (cultivars) and three replicates was used. The experimental plots had a total area of 30 m².

Ten representative plants were taken at random at the time of harvest, always taking into account the border area, and the following variables were evaluated in each plant:

From the above variables, it was determined:

Harvest index

Pod harvest index

Agricultural yield was also determined, 8 m² were harvested from the center of each plot, the plants were threshed and the grains were dried to 14 % grain moisture. For the dry mass of plant parts (P pods, P grains, P stems), each part was separated and kept in an oven for 72 hours at a temperature of 70 °C until constant weight. The total mass of the plant (total P) was calculated by summing the dry mass of each individual organ (1111. Maqueira-López LA, Rojan-Herrera O, Mesa SAP, Noval WT la. Crecimiento y rendimiento de cultivares de frijol negro (Phaseolus vulgaris) en la localidad de los palacios. Cultivos Tropicales. 2017 Sep;38(3):58-63. ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000300008&lng=es&nrm=iso&tlng=es.).

For the same sowing date, an analysis of variance was made for each variable and the significant differences between the means of the different treatments (cultivars) were determined by Tukey's test at 95 % and from the experimental error, the confidence interval was calculated (1212. Roján-Herrera O, Maqueira-López LA, Solano-Flores J, Núñez-Vázquez M, Robaina-Gil HC. Variabilidad del rendimiento en cultivares de soya (Glycine max Merrill). Parte II. Época de primavera. Cultivos Tropicales. 2020 Sep;41(3). ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362020000300004&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). The data were plotted for analysis in order to achieve a comparison between dates.

A regression analysis was performed between agricultural yield and dry mass of grains per plant to establish the relationship between these two variables. A data matrix was also constructed; cultivars by sowing date; dry mass of pods; dry mass of grains; dry mass of stems; total dry mass; harvest index and harvest index of pods. These were processed by the Principal Components multivariate technique, by means of a Biplot representation to establish the degree of association between the variables determined with the weight of the grains for the conditions of the sowing season. The statistical package Statgraphics 5.1 (1313. Inc ST. STATGRAPHICS | Data Analysis Solutions [en línea]. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.statgraphics.com.) was used for all analysis.

RESULTS AND DISCUSSION

In terms of agricultural yield, it was observed that a specific behavior pattern cannot be defined, which may be related to the fundamental role played by external factors such as climate. However, internal factors, such as grain mass, influence yield formation. This is demonstrated in Figure 1, which shows the relationship between agricultural yield in t ha^-1 and the dry mass of grains per plant in grams.

Although not all authors are of the criterion that the mass of grains is the component most related to yield. They consider it as a varietal character related to the size of the grain (1414. Moya C, Elena-Mesa M, Vizcaino M, León M, Guevara S. Comparación de seis variedades de frijol en el rendimiento y sus componentes en Chaltura, Imbabura, Ecuador. Cultivos Tropicales. 2019 Dec;40(4). ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362019000400001&lng=es&nrm=iso&tlng=es.), in some investigations it has been concluded that the increase in yield can be attributed to the considerable increase in the number of pods per plant and the weight of grains (1515. Informe del Centro Nacional de Agricultura Tropical [en línea]. Cali, Colombia; 1988. p. 130. Disponible en: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/89083/CIAT50_SIEMPRE_PIONEROS-RESUMEN.pdf?sequence=2&isAllowed=y.). In spite of the fact that each component is affected with different intensity by the environment in the different stages of crop development and within certain limits, plants have the capacity to compensate the reductions in one component with the increase of another (1616. Morales-Rosales E, Escalante-Estrada J, López-Sandoval J. Crecimiento, índice de cosecha y rendimiento de frijol (Phaseolus vulgaris) en unicultivo y asociado con girasol (Helianthus annuus L.). Universidad y ciencia. 2008;24(1):1-10. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0186-29792008000400001.). In this sense, in studies developed in a wide range of agronomic conditions, it was demonstrated that the number of grains as the main component of yield could only be compensated by their mass (1717. Izquierdo Martínez M, Santana Baños Y, García Cabañas A, Carrodeguas Díaz S, Aguiar González I, Ruiz Sanchez M, et al. Respuesta agronómica de cinco cultivares de frijol común en un agroecosistema del municipio Consolación del Sur. Centro Agrícola. 2018 Sep;45(3):11-16. ISSN 0253-5785. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0253-57852018000300011&lng=es&nrm=iso&tlng=en.). Other studies carried out in Cuba with the cultivation of beans, demonstrated the relation of yield with the variables of legumes per plant and dry mass of 100 grains (1818. Iznaga AC, Pérez RA, Valdés AB, Sánchez AC, Valdés GR, Romero SC. Variabilidad de los indicadores del rendimiento agrícola de cultivares de soya (Glycine max (L.) Merr.) en dos épocas de siembra. Centro Agrícola. 2008;35(3). Disponible en: http://cagricola.uclv.edu.cu/descargas/pdf/V35-Numero_3/cag083081621.pdf.). That is why, with the result reached in this work, the criterion that the mass of grains per plant is one of the variables of greater influence on the agricultural yield of the crop is corroborated (1919. Lamz-Piedra A, Cárdenas-Travieso RM, Ortiz-Pérez R, Eladio-Alfonzo L, Sandrino-Himely A. Evaluación preliminar de líneas de frijol común (Phaselus vulgaris) promisorios para siembras tempranas en Melena del Sur. Cultivos Tropicales. 2017 Dec;38(4):111-118. ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362017000400016&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). Therefore, this can contribute a selection criterion in the genetic improvement program of the crop in Cuba in the current conditions, where lines with tolerance to biotic and abiotic stress but with high yield potential are identified.

Regarding the behavior of the dry mass of pods, stems and the dry mass of the aerial part, there was a wide variability in the results for the cultivars in the different sowing dates. Although in all cases, the same pattern of behavior was found, so that in Figure 2 the values of the total dry mass of the aerial part of the plants are shown. In general, the influence of sowing dates on the values of this variable can be seen, since in most cultivars the highest values were reached in October 2010 and 2012. Only the cultivar BAT 304 shows a similarity between the values for each sowing date studied.

The accumulation of dry mass in the bean crop, which is a C3 type plant, is a product of the balance of carbon metabolism where, despite the production of photoassimilates due to photosynthetic activity, there are losses through respiration and photorespiration, mainly in stages of the crop where variables such as air temperature can have high values (above 30 ºC). Although it is important to achieve high biological productivity values in cultivars, it is also necessary to ensure that a large part of this total biomass production becomes part of agricultural productivity, i.e. grain yield.

When analyzing the PHI (Figure 3A), it was found that there are differences between cultivars and sowing dates. Therefore, it is not possible to establish a general pattern of behavior for this variable. The lowest values for the sowing dates studied were observed in October 2012. In the case of the cultivars, BAT-304 reaches the lowest values. All this may be related to the fact that, in bean cultivation, the development of the pods is affected and, consequently, malformations are caused that can damage the development of the bean, resulting in what is known in the literature as vain pods. This can be caused by the prevailing climatic conditions, which are favorable for the appearance of fungal and bacterial diseases that persist in periods where high temperatures, high relative humidity and high rainfall are combined (2020. Lamz Piedra A, Cárdenas Travieso RM, Ortiz Pérez R, Montero Tavera V, Martínez Coca B, de la Fé Montenegro CF, et al. Evaluación del comportamiento agro-morfológico a partir de la caracterización de la variabilidad en líneas de frijol común (Phaseolus vulgaris) sembradas en época tardía. Cultivos Tropicales. 2016 Jun;37(2):108-114. ISSN 0258-5936. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362016000200013&lng=es&nrm=iso&tlng=es.). However, when analyzing the HI (Figure 3B), it was observed that for most cultivars and sowing dates, the values of this index were between 55 and 60. Only the cultivar BAT-304 obtained values of approximately 40 on two sowing dates. There are authors who state that normally the values of this index in the cultivation of beans are in a range of 50 and 60, since lower indexes indicate a poor formation of pods or seeds in relation to the development of the crop (1515. Informe del Centro Nacional de Agricultura Tropical [en línea]. Cali, Colombia; 1988. p. 130. Disponible en: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/89083/CIAT50_SIEMPRE_PIONEROS-RESUMEN.pdf?sequence=2&isAllowed=y.). These results show the high efficiency in the conversion of economically useful dry mass in the bean cultivars studied. This may be related to the genetic characteristics and the response of the cultivar to the prevailing conditions during crop development. In studies carried out in bean cultivation, there is evidence of the differences found between cultivars in terms of HI, and in general, where the highest value of this variable was reached, the highest yields were found (2121. Iznaga AC, Romero SC, Valdés AB, Sánchez AC, Pérez RA, Valdés GR. Acumulación de materia seca, rendimiento biológico, económico e índice de cosecha de dos cultivares de soya [Glycine max (L.) Merr.] en diferentes espaciamientos entre surcos. Centro Agrícola. 2011;38(2):5-10.).

From the principal component analysis it was possible to obtain a number of linear combinations of the six variables studied, which best explain the variability of the data. The results of the analysis showed that most of the variability was associated with the first two components, so that six variables were reduced to two components and these together contributed 83.9 % of the total variance of the experiment (Table 3).

Variables that contributed the greatest positive variation to principal component 1 were pod weight, stem weight and total weight; this component was related to pod weight. In component 2 the most effective variable was pod harvest index.

A two-dimensional representation (biplot) of the growth variables and the spatial distribution of the cultivars for each sowing date in the first two components are shown in Figure 4, for a better explanation of the previous results and to be able to make a comparison of all the elements. Figure 4 shows that the harvest index and pod harvest index showed a positive association as did pod weight and total weight, which is evidenced by the angular separation between them. However, there was a negative relationship between harvest indexes (HI, PHI) and pod and stem mass. This shows that a greater dry mass of stems and pods can decrease the harvest index and therefore the probability that the dry mass-produced and stored in the different organs of the plant does not become part of the agricultural productivity (grain mass).

These results explain that there can be a low efficiency in the conversion of the economically useful dry mass, which can be related to the genetic characteristics of the cultivars and their response to the prevailing climatic conditions during the development of the crop. The literature highlights the importance of the HI to have a measure of plant efficiency under certain climatic conditions such as the use of light, water and nutrients in terms of grain production (1616. Morales-Rosales E, Escalante-Estrada J, López-Sandoval J. Crecimiento, índice de cosecha y rendimiento de frijol (Phaseolus vulgaris) en unicultivo y asociado con girasol (Helianthus annuus L.). Universidad y ciencia. 2008;24(1):1-10. [Consultado: 14 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0186-29792008000400001.).

CONCLUSIONS