Cultivos Tropicales Vol. 46, No. 3, julio-septiembre 2025, ISSN: 1819-4087
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Artículo original

Efecto de extractos de algas en la producción de frijol (Phaseolus vulgaris L.)

 

iDLisbel Martínez González1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.*✉:lisbel@inca.edu.cu

iDMiriam de la Caridad Núñez Vázquez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDAdianys de la Caridad Álvarez Díaz2Universidad Agraria de la Habana (UNAH), Carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32 700.

iDBetty Leidys González Pérez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDRafael Torres García1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDGeydi Pérez Domínguez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDAnaysa Gutiérrez Almeida1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDYanelis Reyes Guerrero1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.


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

2Universidad Agraria de la Habana (UNAH), Carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32 700.

 

*Autor para correspondencia: lisbel@inca.edu.cu

Resumen

En los últimos años, la producción de frijol en Cuba ha venido decreciendo; por lo que el reto actual de los productores es lograr incrementarla usando tecnologías amigables con el medio ambiente. Por esta razón, el objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto que las aplicaciones con extractos de algas ejercen en la producción de granos del frijol. Para esto, se ejecutó un experimento en el Área Central del INCA (Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas), donde se utilizaron semillas de dos líneas de frijol que están en fase de registro, una de granos de color rojo (C-8) y la otra de granos de color blanco (C-13), las cuales se sembraron el 22 de enero de 2023. Se efectuaron tres aspersiones foliares (25, 39 y 53 días después de la siembra); en el caso de la línea C-8 se evaluaron tres tratamientos: 1) control, 2) dos aspersiones con extracto de espirulina 20 mg ha-1 y una con extracto de sargazo 2 % y 3) dos aspersiones con extracto de espirulina 40 mg ha-1 y otra con 20 mg ha-1. En la línea C-13 se evaluó el efecto de tres aspersiones con extracto de sargazo, la primera con 0,3 % y las otras dos con 2 %. Los resultados demostraron que dos aspersiones foliares con extracto de espirulina 20 mg ha-1 y una con extracto de sargazo 2 %; así como tres aspersiones foliares con extracto de sargazo fueron efectivas, incrementando la masa de granos de las líneas C-8 y C-13 en 30 y 48,6 %, respectivamente.

Palabras clave: 
Arthrospira platensis, Sargassum, rendimiento, granos

Recibido: 03/3/2024; Aceptado: 09/9/2024

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

Contribución de los autores. Conceptualización: Miriam de la C. Núñez Vázquez y Yanelis Reyes Guerrero. Investigación: Lisbel Martínez González, Adianys de la C. Álvarez Díaz, Betty Leidys González Pérez, Rafael Torres García, Geydi Pérez Domínguez, Anaysa Gutiérrez Almeida. Metodología: Lisbel Martínez González y Miriam de la C. Núñez Vázquez. Supervisión: Miriam de la C. Núñez Vázquez y Yanelis Reyes Guerrero. Escritura del borrador inicial, Escritura y edición final y Curación de datos: Lisbel Martínez González, Miriam de la C. Núñez Vázquez, Adianys de la C. Álvarez Díaz, Yanelis Reyes Guerrero

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CONTENIDO

Introducción

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El frijol común (Phaseolus vulgaris L.), en Cuba, se considera un alimento estratégico y constituye junto al arroz, la dieta básica de la población, debido a que este grano contiene alrededor de un 20 % de proteínas, lo que lo sitúa en una posición ventajosa respecto a otros alimentos (11. Morales-Soto A, Lamz-Piedra A. Métodos de mejora genética en el cultivo del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) frente al Virus del Mosaico Dorado Amarillo del Frijol (BGYMV). Cultivos Tropicales. 2020; 41(4):e10). En los últimos años, la producción de este cultivo ha venido decreciendo debido a diversos factores, tales como menor área de siembra, la carencia de insumos, la incidencia de algunas plagas, entre otros, de manera tal, que en el 2021, esta fue de 57 642 t con un rendimiento promedio de 0,86 t ha-1 (22. ONEI, Oficina Nacional de Estadísticas e Información. Agricultura, ganadería, silvicultura y pesca. In: Anuario Estadístico de Cuba 2021. Capítulo 9; Edición 2022.p 4-35. http://www.onei.cu). Esta producción nacional no satisface las necesidades de consumo de la población; por esta razón, la agricultura cubana, en la actualidad tiene como una de sus principales prioridades incrementar la producción de este cultivo utilizando tecnologías que sean afables con el medio ambiente.

Los extractos de algas marinas representan más del 33 % del mercado global de bioestimulantes agrícolas (33. El Boukhari ME-M, Barakate M, Bouhia Y, Lyamlouli K. Trends in seaweed extract based biostimulants: manufacturing process and beneficial effect on soil-plant systems. Plants. 2020; 9(359):1-23. doi: https://doi.org/10.3390/plants9030359). Sin embargo, las macroalgas son normalmente recolectadas en el mar, lo que dificulta la estandarización de la materia prima (44. Chiaiese P, Corrado G, Colla G, Kyriacou MC, Rouphael Y. Renewable sources of plant biostimulation: microalgae as a sustainable means to improve crop performance. Front. Plant Sci. 2018; 9:1782. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01782), por lo que se convierte en una alternativa prometedora para resolver esta situación el uso de microalgas y cianobacterias (55. Barone V, Baglieri A, Stevanato P, Broccanello C, Bertoldo G, Bertaggia M, et al. Root morphological and molecular responses induced by microalgae extracts in sugar beet (Beta vulgaris L.). J. Appl. Phycol. 2018; 30:1061-72. doi: 10.1007/s10811-017-1283-3), aunque éstas se cultivan, generalmente, en condiciones artificiales, lo que encarece la fuente de biomasa para la producción de los bioestimulantes (66. Godlewska K, Michalak I, Pacyga P, Baśladyńska S, Chojnacka K. Potential applications of cyanobacteria: Spirulina platensis fltrates and homogenates in agriculture. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2019; 35:80 https://doi.org/10.1007/s11274-019-2653-6 ).

Evidencias científicas demuestran la acción estimulante de los extractos de algas marinas y en especial, las del género Sargassum, en el rendimiento y la calidad nutricional de los cultivos (77. Vasantharaja R, Abraham LS, Inbakandan D, Thirugnanasambandam R, Senthilvelan T, Ayesha Jabeen SK et al. Influence of seaweed extracts on growth, phytochemical contents and antioxidant capacity of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology.2019; 17: 589-94. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.01.021 , 88. Kaladharan P, Subramannian S, Anjelo P, Thulasidharan A, Vysakhan P. Mulching brown seaweed Sargassum wightii during transplant on the growth and yield of paddy. Journal of the Marine Biological Association of India 2021; 63(1):117-21. doi:10.6024/jmbai.2021.63.1.2244-17), la tolerancia a estrés abiótico (99. Sharma S, Chen C, Khatri K, Rathore MS, Pandey SP. Gracilaria dura extract confers drought tolerance in wheat by modulating abscisic acid homeostasis. Plant Physiology and Biochemistry. 2019;136: 143-54. doi: 10.1016/j.plaphy.2019.01.015) y la protección frente a plagas y enfermedades (1010. Hamed SM, El-Rhman AA, Abdel-Raouf N, Ibraheem IBM. Role of marine macroalgae in plant protection & improvement for sustainable agriculture technology. BeniSuef University Journal of Basic and Applied Sciences. 2018; 7:104-10. doi: 10.1016/j.bjbas.2017.08.002). Sin embargo, en Cuba, a pesar de las arribazones de sargazos que han ocurrido en las costas, en los últimos años (1111. Arencibia-Carballo G, Irañeta-Batallán JM, Morell J, Moreira-González AR. Arribazones de Sargassum en la costa norte occidental de Cuba. JAINA Costas y Mares ante el Cambio Climático. 2020; 2(1):19-30. doi 10.26359/52462.0220.), no se han explotado aún las potencialidades de uso de sus extractos como bioestimulantes agrícolas.

Las cianobacterias, dentro de las cuales se encuentra la espirulina (Arthrospira platensis, originalmente incluídas en el género Spirulina, de ahí el nombre común espirulina), se ha demostrado que estimulan la germinación de las semillas (1212. Akgül F. Effect of Spirulina platensis (Gomont) Geitler extract on seed germination of wheat and barley. Alinteri Journal of Agriculture Sciences. 2019; 34(2):148-53. doi: https://doi.org/10.28955/alinterizbd.639000 , 1313. Sivalingam KM. Isolation, identification and evaluation of Spirulina platensis for its effect on seed germination of groundnut (Arachis hypogaea L), Wolaita Sodo, Southern Ethiopia. J. Algal Biomass Utilization. 2020;11(2):34-42.), el crecimiento, el rendimiento y la calidad de las cosechas (1414. Shedeed ZA, Gheda S, Elsanadily S, Alharbi K, Osman MEH. Spirulina platensis biofertilization for enhancing growth, photosynthetic capacity and yield of Lupinus luteus. Agriculture.2022; 12:781. https://doi.org/10.3390/agriculture12060781 -1616. Seğmen E, Ünlü HÖ. Effects of foliar applications of commercial seaweed and spirulina platensis extracts on yield and fruit quality in pepper (Capsicum annuum L.). Cogent Food & Agriculture. 2023; 9: 2233733. https://doi.org/10.1080/23311932.2023.2233733 ); así como la tolerancia a determinados estreses abióticos (1717. Hamouda RA, Shehawy MA, El Din SMM, Albalwe FM, Albalawi HMR, Hussein MH. Protective role of Spirulina platensis liquid extract against salinity stress effects on Triticum aestivumL. Green Processing and Synthesis. 2022; 11:648-58. https://doi.org/10.1515/gps-2022-0065 -1919. Mostafa MM, Hammad DM, Reda MM, El-Sayed AE-KB. Water extracts of Spirulina platensis and Chlorella vulgaris enhance tomato (Solanum lycopersicum L.) tolerance against saline water irrigation. Biomass Conversion and Biorefinery. Published online: 27 June 2023. https://doi.org/10.1007/s13399-023-04460-x ). En Cuba, no hay antecedentes del uso de extractos de espirulina con fines agrícolas; de ahí la necesidad de realizar investigaciones relacionadas con la aplicación de extractos de espirulina en nuestra agricultura, con vistas a disminuir el uso de agroquímicos, tan costosos para el medio ambiente y la economía del país (2020. López-Padrón I, Martínez-González L, Pérez-Domínguez G, Reyes-Guerrero Y, Núñez-Vázquez M, Cabrera-Rodríguez JA. Las algas y sus usos en la agricultura. Una visión actualizada. Cultivos Tropicales, 2020; 41(2):e10.).

Por todo lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue determinar los efectos que las aspersiones foliares con extractos de sargazo y espirulina ejercen en la producción de granos en el cultivo del frijol.

Materiales y métodos

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El experimento se desarrolló en un área de frijoles sembrada el 22 de enero de 2023 en suelo Ferralítico Rojo Lixiviado agrogénico (2121. Hernández Jiménez A, Pérez Jiménez JM, Bosch Infante D, Castro Speck N. La clasificación de suelos de Cuba: énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales. 2019; 40(1):a15-e15) en el Área Central del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicada en el municipio San José de las Lajas, provincia Mayabeque. Se utilizaron dos líneas de frijol que están en fase de registro, una de granos color rojo (C-8) y otra de granos color blanco (C-13). El área contaba con 42 hileras de 90 m de longitud del genotipo de granos de color rojo y 16 del genotipo de granos de color blanco y la distancia de siembra utilizada fue 0,7 x 0,07 m.

Los extractos utilizados fueron: 1) Extracto alcohólico de espirulina (EASp), preparado a partir del polvo seco de espirulina comercializado por la Empresa Génix, LABIOFAM, S.A., disuelto en EtOH 70 % con una relación m/v (1:20), macerado a temperatura ambiente durante 10 días, filtrado y conservado a 4 oC. 2) Extracto acuoso de sargazo (EAS) preparado a partir de la mezcla de Sargassum fluitans y Sargassum natans recolectado en la costa de playas del este, Guanabo, lavado varias veces y puesto a macerar en agua corriente con una relación m/v (1:6) durante tres meses, filtrado y conservado a temperatura ambiente.

Las aspersiones foliares a las plantas de ambas líneas se ejecutaron a los 25, 39 y 53 días después de la siembra (DDS), coincidiendo con las fases de crecimiento vegetativo, floración y formación de granos, respectivamente. En el caso de la línea C-8 se evaluaron tres tratamientos: 1) control sin aspersión foliar, 2) las dos primeras aspersiones con EASp a razón de 20 mg ha-1 y la tercera con EAS 2 % y 3) las dos primeras aspersiones con EASp a razón de 40 mg ha-1 y una tercera con EASp a razón de 20 mg ha-1. En el caso de la línea C-13 se evaluaron solamente dos tratamientos, un tratamiento control sin aspersión foliar y un tratamiento donde se utilizó en la primera aspersión EAS 0,3 % y en las otras dos EAS 2 %.

En todos los casos, las aspersiones se realizaron a diez hileras por tratamiento dejando el resto como control. Las atenciones culturales se realizaron de acuerdo con la Guía Técnica del cultivo (2222. Faure Alvarez B, Benítez González R, Rodríguez Acosta E, Grande Morales O, Torres Martínez M, Pérez Rodríguez P. Guía técnica para la producción de frijol común y maíz. La Habana, Cuba; 2014 p. 34), destacándose que no se aplicaron fertilizantes minerales ni orgánicos y que las labores de limpieza se realizaron de forma manual.

A los 79 DDS, se efectuó la cosecha y se seleccionaron para las evaluaciones 80 plantas al azar por tratamiento. Los indicadores del rendimiento evaluados fueron: número de legumbres por planta, número de granos por legumbre y por planta, masa de granos por planta (g) y masa de 100 granos (g).

Se utilizó un diseño muestral, por lo que los datos se procesaron mediante los cálculos de las medias, las desviaciones estándar y los intervalos de confianza a α=0,05.

Resultados y discusión

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En la Figura 1 se presentan los resultados de la aplicación de los tratamientos en el número de legumbres (Figura 1A) y en el número de granos por legumbre (Figura 1B) y por planta (Figura 1C).

Las barras representan los intervalos de confianza a α=0,05 y los asteriscos los tratamientos que difieren significativamente del tratamiento control
Figura 1.  Efecto de tres aspersiones foliares con extractos de algas en el comportamiento del número de legumbres (A), el número de granos por legumbre (B) y el número de granos por planta (C) en frijoles, línea C-8

Se aprecia que el tratamiento consistente en dos aspersiones foliares, una en la fase vegetativa y otra al inicio de la floración, o sea, a los 25 y 39 días después de la siembra, respectivamente, con un extracto alcohólico de espirulina a razón de 20 mg ha-1 y una tercera aspersión foliar en la fase de desarrollo de las legumbres, o sea, a los 53 días después de la siembra con un extracto acuoso de sargazo al 2 % fue el de mejor comportamiento, pues estimuló significativamente los tres indicadores evaluados.

Se debe notar que las aspersiones foliares con el extracto de espirulina a razón de 40, 40 y 20 mg ha-1, si bien no estimularon significativamente el número de legumbres y el número de granos por legumbre, sí incrementaron el número total de granos por planta.

Por su parte, en la Figura 2 se muestra el comportamiento de la masa de granos por planta (Figura 2A) y de la masa de 100 granos (Figura 2B). Se debe destacar, que el tratamiento donde las aspersiones se efectuaron con los dos extractos presentó una disminución del tamaño de los granos, pues la masa de 100 granos fue significativamente inferior al resto de los tratamientos. Sin embargo, esta respuesta no impidió que ese tratamiento incrementara significativamente la masa de granos por planta en un 30 %, lo que está relacionado con el aumento que este tratamiento provocó en el número de legumbres y de granos por legumbre y por planta (Figura 1).

Las barras representan los intervalos de confianza a α=0,05 y los asteriscos los tratamientos que difieren significativamente del tratamiento control
Figura 2.  Efecto de las aspersiones foliares con extractos de algas en la masa de granos por planta (A) y en la masa de 100 granos (B) de plantas de frijol línea C-8

Es necesario señalar que, a pesar de que esta siembra se efectuó a finales del mes de enero y que la plantación no recibió fertilización alguna, el número de semillas por legumbre, así como la masa de 100 semillas de las plantas del tratamiento control alcanzaron valores similares a los informados para algunos cultivares de frijol con granos de color rojo sembrados en el mes de octubre y fertilizados químicamente (2323. Izquierdo Martínez M, Santana Baños Y, García Cabañas A, Carrodeguas Díaz S, Aguiar González I, Ruiz Sánchez M et al. Respuesta agronómica de cinco cultivares de frijol común en un agroecosistema del municipio Consolación del Sur. Centro Agrícola. 2018; 45(3):11-6. http://cagricola.uclv.edu.cu ). Sin embargo, la diferencia radicó en el número de legumbres por planta que fue prácticamente un 50 % inferior al informado por los referidos autores. No obstante, se ha planteado (2424. Ortíz R. Sistema formal e informal de semillas: Nuevos horizontes. In: Ortíz R, Miranda S, Martínez C, Ríos H, Cárdenas RM, editors. La biodiversidad agrícola en manos del campesinado cubano. Ediciones INCA, Mayabeque, Cuba, 2013. ISBN 978-959-7023-63-0) que ocho legumbres por planta y una densidad poblacional efectiva de 250 000 plantas por ha pueden garantizar un rendimiento superior a 1,5 t ha-1, aunque estará relacionado con la masa fresca de los granos y el número de granos por legumbre.

En el presente trabajo, la distancia de siembra utilizada no permite alcanzar esa densidad de población; sin embargo, las plantas que fueron asperjadas con los extractos de algas alcanzaron un número de legumbres superior a 8, mientras que, el número de semillas por legumbre y la masa promedio de los granos fue significativamente superior en los tratamientos que recibieron dos aspersiones con EASp y una con EAS y en los que recibieron tres aspersiones con EASp, respectivamente. Esto indica que, en ausencia de fertilizantes, el uso de estos extractos se pudiera convertir en una alternativa viable para la producción de frijoles.

Los resultados de las evaluaciones de los componentes del rendimiento de las plantas de la línea C-13, en el momento de la cosecha, se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1.  Efecto de las aspersiones foliares con un extracto acuoso de sargazo en el comportamiento de los componentes del rendimiento del frijol, línea C-13
Tratamientos No. de legumbres/planta No. de granos/legumbre No. de granos/planta Masa de granos/planta (g) Masa de 100 granos (g)
Control 7,7 ± 0,8 4,2 ± 0,2 29,2 ± 3,1 3,955 ± 0,41 13,81 ± 0,31
EAS 10,2 ± 0,9* 5,1 ± 0,2* 43,3 ± 3,6* 5,877 ± 0,52* 13,80 ± 0,36

*Representa las medias del tratamiento que difieren significativamente del control según intervalos de confianza a α=0,05

Se observó que las plantas del tratamiento control de esta línea presentaron un número de legumbres por planta y de granos por legumbre similar a la línea C-8; sin embargo, la masa de 100 granos alcanzó un valor muy inferior a los informados para los cultivares comerciales de grano blanco que se cultivan en el país (2525. Leyva RM, García E, Chaveco O, Permuy N, Bruzón Y. Producción agroecológica del frijol común (Phaseolus vulgaris L.). Colección Aprender e Innovar. Lueiro M, editor. UEICA-H. Holguín. 2020. ISBN 979-959-234-147-0), aunque fue similar al informado para una línea, procedente del CIAT, Colombia, introducida en el país (2626. Lamz-Piedra A, Morales-Soto A, Peteira Delgado-Oramas B, Florido-Bacallao M. Caracterización de 11líneas de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) resistentes a Zabrotes subfasciatus Boheman en Cuba. CienciaUAT. 2023; 18(1):178-90 https://doi.org/10.29059/cienciauat.v18i1.1680 ).

Las aspersiones foliares con el extracto acuoso de sargazo a los 25, 39 y 53 días después de la siembra, si bien no modificaron la masa de 100 granos, sí incrementaron significativamente el número de legumbres por planta (32,5 %), el número de granos por legumbre (21,4 %) y por planta (44,8 %), así como la masa de granos por planta (48,6 %) de dicha línea. Se debe tener en cuenta que este efecto se produjo, aun cuando se utilizó una concentración del extracto inferior (0,3 %) en la primera aspersión.

Las respuestas de las plantas a las aplicaciones de diferentes tipos de extractos de algas se deben, no sólo a los diversos metabolitos presentes en su composición, sino también a la estimulación de la actividad de microorganismos benéficos presentes en la rizosfera (2727. Renaut S, Masse J, Norrie JP, Blal B, Hijri M. A commercial seaweed extract structured microbial communities associated with tomato and pepper roots and significantly increased crop yield. Microbial Biotechnology. 2019; 12(6):1346-58. doi: 10.1111/17517915.13473, 2828. Solomon W, Mutum L, Janda T, Molnár Z. Potential benefit of microalgae and their interaction with bacteria to sustainable crop production. Plant Growth Regulation. 2023; 101:53-65 https://doi.org/10.1007/s10725-023-01019-8 ). De esta forma, el potencial de los extractos de macroalgas, microalgas y cianobacterias, al ser usados como biofertilizantes y bioestimulantes, ha sido revisado por diversos autores (1010. Hamed SM, El-Rhman AA, Abdel-Raouf N, Ibraheem IBM. Role of marine macroalgae in plant protection & improvement for sustainable agriculture technology. BeniSuef University Journal of Basic and Applied Sciences. 2018; 7:104-10. doi: 10.1016/j.bjbas.2017.08.002, 2929. Begum M, Bordoloi BC, Singha DD, Ojha NJ. Role of seaweed extract on growth, yield and quality of some agricultural crops: A review. Agricultural Reviews. 2018; 39 (4):321-6. doi: 10.18805/ag.R-1838-3232. Ramakrishnan B, Maddela NR, Venkateswarlu K, Megharaj M. Potential of microalgae and cyanobacteria to improve soil health and agricultural productivity: a critical view. Environ. Sci.: Adv.2023; 2:586-611. doi: 10.1039/D2VA00158).

En leguminosas se ha demostrado que la aplicación de extractos de espirulina estimula la germinación de las semillas de maní (1313. Sivalingam KM. Isolation, identification and evaluation of Spirulina platensis for its effect on seed germination of groundnut (Arachis hypogaea L), Wolaita Sodo, Southern Ethiopia. J. Algal Biomass Utilization. 2020;11(2):34-42.), mejora la germinación, el vigor y evita el deterioro de las semillas de Vigna mungo (3333. Thinh NQ. Influences of seed priming with Spirulina platensis extract on seed quality properties in black gram (Vigna mungo L.). Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering. 2021; 63(1):36-41. doi: 10.31276/VJSTE.63(1).36-41), mientras que las aspersiones foliares estimularon el crecimiento y el rendimiento de Lupinus luteus (1414. Shedeed ZA, Gheda S, Elsanadily S, Alharbi K, Osman MEH. Spirulina platensis biofertilization for enhancing growth, photosynthetic capacity and yield of Lupinus luteus. Agriculture.2022; 12:781. https://doi.org/10.3390/agriculture12060781 ).

Por otro lado, se encontró que las aplicaciones cada diez días de un extracto acuoso de Sargassum polycystum en Vigna radiata y Vigna mungo estimularon el crecimiento de las plantas e incrementaron las concentraciones de pigmentos fotosintéticos, proteínas solubles, azúcares reductores y totales y los aminoácidos; respuesta asociada a la presencia en el extracto de hormonas vegetales, macro y microelementos (3434. Bharath B, Nirmalraj S, Mahendrakumar M, Perinbam K. Biofertilizing efficiency of Sargassum polycystum extract on growth and biochemical composition of Vigna radiata and Vigna mungo. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2018; 7(1):27-32. doi:10.4103/2305-0500.220982).

Resultados favorables en el crecimiento y rendimiento de plantas de Vigna unguiculata L. fueron obtenidos cuando las plantas se asperjaron con un extracto de Sargassum crassifolium (20 %), en combinación con un fertilizante inorgánico (3535. Vijayarasa K, Somasundaram S, Shanmugalingam S. Effects of natural and commercially available seaweed liquid extracts on growth and yield of Vigna unguiculata L. Asian J. Biol. Sci.2019;12:487-91.doi: 10.3923/ajbs.2019.487.491) y posteriormente, se informó que la aplicación de un extracto de Sargassum wightii 1 %, junto con la biofertilización con Rhizobium exhibieron los mejores resultados en acelerar el crecimiento y el rendimiento de plantas de esta especie (3636. Radjassegarin A, Perumal A. Synergetic effects of seaweed extract and Rhizobium on cowpea. Natr. Resour. Human Health. 2021; 1(1):43-50. https://doi.org/10.53365/nrfhh/141292 ).

En frijoles, se ha informado que cinco aspersiones foliares con un extracto de Sargassum wightii estimuló los indicadores del crecimiento y el rendimiento de las plantas (3737. Abu Seif YI, El-Miniawy SE-DM, Abu El-Azm NAI, Hegazi AZ. Response of snap bean growth and seed yield to seed size, plant density and foliar application with algae extract. Annals of Agricultural Science. 2016; 61(2):187-99. http://dx.doi.org/10.1016/j.aoas.2016.09.001 ). Recientemente, se encontró que la aplicación de extractos de espirulina al suelo, conjuntamente con las aspersiones foliares a los 15, 30 y 45 días después de la siembra, estimuló el crecimiento y la producción de las plantas cultivadas en un suelo salino contaminado con metales pesados, contrarrestando los efectos del estrés y minimizando la contaminación de los granos (1818. Rady MM, Elrys AS, Selem E, Mohsen AAA, Arnaout SMAI, El-Sappah AH et al. Spirulina platensis extract improves the production and defenses of the common bean grown in a heavy metals-contaminated saline soil. Journal of Environmental Sciences. 2023; 129: 240-57. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.09.011 ).

Además, algunos autores han utilizado la aspersión foliar, en tres momentos del ciclo del cultivo, con extracto de algas marinas, extracto de espirulina y la combinación de ambos y han encontrado que, aunque todos los tratamientos fueron superiores al control, los mejores resultados se obtuvieron con la aplicación de la combinación de extractos de alga marina y espirulina (3838. VijayanandN, Ramya SS, Rathinavel S. Potential of liquid extracts of Sargassum wightii on growth, biochemical and yield parameters of cluster bean plant. Asian Pacific Journal of Reproduction 2014; 3(2):150-5. doi: 10.1016/S2305-0500(14)60019-1).

Los resultados que se obtuvieron en este trabajo confirman la actividad bioestimulante de los extractos de espirulina y sargazo, a pesar de las diferencias que existen en cuanto al solvente y el método de preparación utilizados para la obtención de los mismos. Por ejemplo, en esta investigación, se utilizó etanol al 70 % para obtener el extracto de espirulina, mientras que otros autores han utilizado solventes tales como etanol puro, metanol, acetona:metanol (1:1), agua, entre otros (1414. Shedeed ZA, Gheda S, Elsanadily S, Alharbi K, Osman MEH. Spirulina platensis biofertilization for enhancing growth, photosynthetic capacity and yield of Lupinus luteus. Agriculture.2022; 12:781. https://doi.org/10.3390/agriculture12060781 ,3434. Bharath B, Nirmalraj S, Mahendrakumar M, Perinbam K. Biofertilizing efficiency of Sargassum polycystum extract on growth and biochemical composition of Vigna radiata and Vigna mungo. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2018; 7(1):27-32. doi:10.4103/2305-0500.220982,3939. Rashwan RS, Hammad DM. Toxic effect of Spirulina platensis and Sargassum vulgare as natural pesticides on survival and biological characteristics of cotton leaf worm Spodoptera littoralis. Scientifific African 2020; 8:e00323 https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2020.e00323 ).

Es conocida la influencia que ejerce la polaridad del solvente en la composición de los extractos. Así, se ha informado que existe un cambio significativo en la actividad antioxidante y el contenido de fitonutrientes en el extracto etanólico de espirulina en comparación con el extracto acuoso (4040. Kumar A, Ramamoorthy D, Verma DK, Kumar A, Kumar N, Kanak KR et al. Antioxidant and phytonutrient activities of Spirulina platensis. Energy Nexus. 2022; 6:100070. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100070 ).

Con relación al sargazo, se debe significar que el extracto utilizado presentó una baja concentración de fenoles, flavonoides, proteínas y carbohidratos solubles (datos no publicados), en comparación con lo informado a nivel internacional. No obstante, las aspersiones foliares del mismo en el cultivo del frijol fueron capaces de estimular la producción de granos.

Estos resultados, aunque deben confirmarse, son de gran importancia científica y económica para el país, porque demostró el beneficio de realizar tres aspersiones foliares con extractos de espirulina y sargazo, de relativamente fácil preparación, tanto solos como combinados, en el cultivo del frijol, principalmente, en áreas donde no se disponga de ningún tipo de fertilización.

Conclusiones

 ⌅

Las aspersiones foliares con extractos de espirulina y sargazo, una durante la etapa vegetativa (25 DAS) y dos durante la etapa reproductiva (39 y 53 DAS), incrementan la producción de granos en el cultivo del frijol, destacándose la aspersión a los 25 y 39 DDS con el extracto de espirulina (20 mg ha-1) y a los 53 DDS con el extracto de sargazo al 2 %; así como las tres aspersiones con un extracto acuoso de sargazo.

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 ⌅

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Cultivos Tropicales Vol. 46, No. 3, julio-septiembre 2025, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Effect of algal extracts on the bean (Phaseolus vulgaris L.) production

 

iDLisbel Martínez González1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.*✉:lisbel@inca.edu.cu

iDMiriam de la Caridad Núñez Vázquez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDAdianys de la Caridad Álvarez Díaz2Universidad Agraria de la Habana (UNAH), Carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32 700.

iDBetty Leidys González Pérez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDRafael Torres García1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDGeydi Pérez Domínguez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDAnaysa Gutiérrez Almeida1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.

iDYanelis Reyes Guerrero1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700.


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

2Universidad Agraria de la Habana (UNAH), Carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32 700.

 

*Author for correspondence: lisbel@inca.edu.cu

Abstract

In Cuba, bean production has been decreasing in recent years; therefore, the current challenge for producers is to increase it using environmentally friendly technologies. For this reason, the objective of this research was to determine the effect that applications with algae extracts have on the bean grain production. For this, an experiment was carried out in the Central Area of INCA (National Institute of Agricultural Sciences), where seeds from two lines that are in the registration phase were used, one with red grains (C-8) and another with white grains (C-13), which were sown on January 22, 2023. Three foliar sprays were carried out (25, 39 and 53 days after sowing); in the case of line C-8, three treatments were evaluated: 1) control, 2) two sprays with spirulina extract 20 mg ha-1 and one with sargassum extract 2 % and 3) two sprays with extract of spirulina 40 mg ha-1 and another with 20 mg ha-1. In line C-13, the effect of three sprays with sargassum extract was evaluated, the first with 0.3 % and the other two with 2 %. The results showed that two foliar sprays with spirulina extract 20 mg ha-1 and one with sargassum extract 2 %; as well as three foliar sprays with sargassum extract were effective increasing the grain weight of lines C-8 and C-13 by 30 and 48.6 %, respectively.

Key words: 
Arthrospira platensis, Sargassum, yield, grains

Introduction

 ⌅

The common bean (Phaseolus vulgaris L.), in Cuba, is considered a strategic food and constitutes, together with rice, the basic diet of the population, because this grain contains about 20 % protein, which places it in an advantageous position compared to other foods (11. Morales-Soto A, Lamz-Piedra A. Métodos de mejora genética en el cultivo del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) frente al Virus del Mosaico Dorado Amarillo del Frijol (BGYMV). Cultivos Tropicales. 2020; 41(4):e10). In recent years, the production of this crop has been decreasing due to various factors, such as smaller sowing area, lack of inputs, the incidence of some pests, among others, so that in 2021, it was 57 642 t with an average yield of 0.86 t ha-1 (22. ONEI, Oficina Nacional de Estadísticas e Información. Agricultura, ganadería, silvicultura y pesca. In: Anuario Estadístico de Cuba 2021. Capítulo 9; Edición 2022.p 4-35. http://www.onei.cu). This national production does not meet the consumption needs of the population; for this reason, Cuban agriculture currently has as one of its main priorities to increase the production of this crop using environmentally friendly technologies.

Seaweed extracts represent more than 33 % of the global market for agricultural biostimulants (33. El Boukhari ME-M, Barakate M, Bouhia Y, Lyamlouli K. Trends in seaweed extract based biostimulants: manufacturing process and beneficial effect on soil-plant systems. Plants. 2020; 9(359):1-23. doi: https://doi.org/10.3390/plants9030359). However, macroalgae are normally harvested at sea, making it difficult to standardize the raw material (44. Chiaiese P, Corrado G, Colla G, Kyriacou MC, Rouphael Y. Renewable sources of plant biostimulation: microalgae as a sustainable means to improve crop performance. Front. Plant Sci. 2018; 9:1782. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01782), so the use of microalgae and cyanobacteria becomes a promising alternative to solve this situation (55. Barone V, Baglieri A, Stevanato P, Broccanello C, Bertoldo G, Bertaggia M, et al. Root morphological and molecular responses induced by microalgae extracts in sugar beet (Beta vulgaris L.). J. Appl. Phycol. 2018; 30:1061-72. doi: 10.1007/s10811-017-1283-3), although they are cultivated, generally, under artificial conditions, which makes the biomass source more expensive for the production of biostimulants (66. Godlewska K, Michalak I, Pacyga P, Baśladyńska S, Chojnacka K. Potential applications of cyanobacteria: Spirulina platensis fltrates and homogenates in agriculture. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2019; 35:80 https://doi.org/10.1007/s11274-019-2653-6 ).

Scientific evidence demonstrates the stimulating action of seaweed extracts, in particular those of the genus Sargassum, on crop yield and nutritional quality (77. Vasantharaja R, Abraham LS, Inbakandan D, Thirugnanasambandam R, Senthilvelan T, Ayesha Jabeen SK et al. Influence of seaweed extracts on growth, phytochemical contents and antioxidant capacity of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology.2019; 17: 589-94. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.01.021 , 88. Kaladharan P, Subramannian S, Anjelo P, Thulasidharan A, Vysakhan P. Mulching brown seaweed Sargassum wightii during transplant on the growth and yield of paddy. Journal of the Marine Biological Association of India 2021; 63(1):117-21. doi:10.6024/jmbai.2021.63.1.2244-17), abiotic stress tolerance (99. Sharma S, Chen C, Khatri K, Rathore MS, Pandey SP. Gracilaria dura extract confers drought tolerance in wheat by modulating abscisic acid homeostasis. Plant Physiology and Biochemistry. 2019;136: 143-54. doi: 10.1016/j.plaphy.2019.01.015) and protection against pests and diseases (1010. Hamed SM, El-Rhman AA, Abdel-Raouf N, Ibraheem IBM. Role of marine macroalgae in plant protection & improvement for sustainable agriculture technology. BeniSuef University Journal of Basic and Applied Sciences. 2018; 7:104-10. doi: 10.1016/j.bjbas.2017.08.002). However, in Cuba, despite the arrival of sargassum on the coasts in recent years (1111. Arencibia-Carballo G, Irañeta-Batallán JM, Morell J, Moreira-González AR. Arribazones de Sargassum en la costa norte occidental de Cuba. JAINA Costas y Mares ante el Cambio Climático. 2020; 2(1):19-30. doi 10.26359/52462.0220.), the potential use of its extracts as agricultural biostimulants has not yet been exploited.

Cyanobacteria, within which spirulina is found (Arthrospira platensis, originally included in the genus Spirulina, hence the common name spirulina), has been shown to stimulate seed germination (1212. Akgül F. Effect of Spirulina platensis (Gomont) Geitler extract on seed germination of wheat and barley. Alinteri Journal of Agriculture Sciences. 2019; 34(2):148-53. doi: https://doi.org/10.28955/alinterizbd.639000 , 1313. Sivalingam KM. Isolation, identification and evaluation of Spirulina platensis for its effect on seed germination of groundnut (Arachis hypogaea L), Wolaita Sodo, Southern Ethiopia. J. Algal Biomass Utilization. 2020;11(2):34-42.), crop growth, yield and quality (1414. Shedeed ZA, Gheda S, Elsanadily S, Alharbi K, Osman MEH. Spirulina platensis biofertilization for enhancing growth, photosynthetic capacity and yield of Lupinus luteus. Agriculture.2022; 12:781. https://doi.org/10.3390/agriculture12060781 -1616. Seğmen E, Ünlü HÖ. Effects of foliar applications of commercial seaweed and spirulina platensis extracts on yield and fruit quality in pepper (Capsicum annuum L.). Cogent Food & Agriculture. 2023; 9: 2233733. https://doi.org/10.1080/23311932.2023.2233733 ); as well as tolerance to certain abiotic stresses (1717. Hamouda RA, Shehawy MA, El Din SMM, Albalwe FM, Albalawi HMR, Hussein MH. Protective role of Spirulina platensis liquid extract against salinity stress effects on Triticum aestivumL. Green Processing and Synthesis. 2022; 11:648-58. https://doi.org/10.1515/gps-2022-0065 -1919. Mostafa MM, Hammad DM, Reda MM, El-Sayed AE-KB. Water extracts of Spirulina platensis and Chlorella vulgaris enhance tomato (Solanum lycopersicum L.) tolerance against saline water irrigation. Biomass Conversion and Biorefinery. Published online: 27 June 2023. https://doi.org/10.1007/s13399-023-04460-x ). In Cuba, there is no history of the use of spirulina extracts for agricultural purposes; hence the need to carry out research related to the application of spirulina extracts in our agriculture, with a view to reducing the use of agrochemicals, cost to the country’s environment and economy (2020. López-Padrón I, Martínez-González L, Pérez-Domínguez G, Reyes-Guerrero Y, Núñez-Vázquez M, Cabrera-Rodríguez JA. Las algas y sus usos en la agricultura. Una visión actualizada. Cultivos Tropicales, 2020; 41(2):e10.).

Therefore, the objective of this study was to determine the effects that leaf spraying with sargassum and spirulina extracts have on grain production in bean cultivation.

Materials and methods

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The experiment was carried out in an area of beans sown on January 22, 2023 in soil Ferrallitic Red Agrogenic leaching (2121. Hernández Jiménez A, Pérez Jiménez JM, Bosch Infante D, Castro Speck N. La clasificación de suelos de Cuba: énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales. 2019; 40(1):a15-e15) in the Central Area of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), located in San José de las Lajas municipality, Mayabeque province. It was used two lines of beans that are in the registration phase, one red grain (C-8) and another white grain (C-13). The area had 42 rows of 90 m in length of red grain genotype and 16 of white grain genotype and the sowing distance used was 0.7 x 0.07 m.

Extracts used were: 1) Spirulina alcohol extract (EASp), prepared from dry spirulina powder marketed by Génix, LABIOFAM, S.A., dissolved in 70 % EtOH with a ratio m/v (1:20), macerated at room temperature for 10 days, Filtered and preserved at 4 ºC. 2) Aqueous extract of sargassum (EAS) prepared from the mixture of Sargassum fluitans and Sargassum natans collected on the coast of eastern beaches, Guanabo, washed several times and macerated in running water with a ratio m/v (1:6) for three months, filtered and stored at room temperature.

Foliar sprays to plants of both lines were performed at 25, 39 and 53 days after sowing (DAS), coinciding with the phases of vegetative growth, flowering and grain formation, respectively. In the case of line C-8 three treatments were evaluated: 1) control without foliar spraying, 2) the first two sprays with EASp at 20 mg ha-1 and the third one with EAS 2 % and 3) the first two sprays with EASp at 40 mg ha-1 and a third one with EASp at 20 mg ha-1. In the case of line C-13 only two treatments were evaluated, a control treatment without foliar spraying and a treatment where it was used in the first spraying EAS 0.3 % and in the other two EAS 2 %.

In all cases, spraying was carried out ten rows per treatment leaving the rest as a control. The cultural attention was carried out in accordance with the Technical Guide to Cultivation (2222. Faure Alvarez B, Benítez González R, Rodríguez Acosta E, Grande Morales O, Torres Martínez M, Pérez Rodríguez P. Guía técnica para la producción de frijol común y maíz. La Habana, Cuba; 2014 p. 34), highlighting that no mineral or organic fertilizers were applied and that cleaning work was done manually.

At 79 DAS, harvesting was carried out and 80 plants were randomly selected for evaluation by treatment. The performance indicators evaluated were: number of legumes per plant, number of grains per vegetable and per plant, mass of grains per plant (g) and mass of 100 grains (g).

A sample design was used, so the data were processed by calculating means, standard deviations and confidence intervals at α=0.05.

Results and discussion

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Figure 1 shows application results of treatments in number of pulses (Figure 1A) and in number of grains per pulse (Figure 1B) and per plant (Figure 1C).

Bars represent confidence intervals at α=0.05 and the asterisks represent treatments which differ significantly from the control treatment
Figure 1.  Effect of three foliar sprays with algae extracts on the behavior of the number of legumes (A), the number of grains per legume (B) and the number of grains per plant (C) beans, line C-8

The treatment consisting of two foliar sprays, one in the vegetative phase and another at the beginning of flowering, 25 and 39 days after sowing, respectively, with an alcoholic extract of spirulina at a rate of 20 mg ha-1 and a third foliar spray in the development phase of the legumes, that is, 53 days after sowing with an aqueous extract of sargassum at 2 % was the best performance, since it significantly stimulated the three evaluated indicators.

It should be noted that foliar sprays with spirulina extract at 40, 40 and 20 mg ha-1, while not significantly stimulating the number of legumes and the number of grains per legume, did increase the total number of grains per plant.

Figure 2 shows the behavior of the mass of grains per plant (Figure 2A) and the mass of 100 grains (Figure 2B). It should be noted that the treatment where the sprays were made with the two extracts showed a decrease in the size of the grains, since the mass of 100 grains was significantly lower than the other treatments. However, this response did not prevent this treatment from significantly increasing the mass of grains per plant by 30 %, which is related to the increase in the number of pulses and grains per bean and per plant caused by this treatment (Figure 1).

Bars represent confidence intervals at α=0.05 and the asterisks represent treatments which differ significantly from the control treatment
Figure 2.  Effect of foliar sprays with algae extracts on the mass of grains per plant (A) and on the mass of 100 grains (B) of bean plants line C-8

It should be noted that, although this sowing was carried out at the end of January and the plantation received no fertilization, the number of seeds per legume, as well as the mass of 100 seeds of the plants in the control treatment reached values similar to those reported for some bean cultivars with red grains sown in October and chemically fertilized (2323. Izquierdo Martínez M, Santana Baños Y, García Cabañas A, Carrodeguas Díaz S, Aguiar González I, Ruiz Sánchez M et al. Respuesta agronómica de cinco cultivares de frijol común en un agroecosistema del municipio Consolación del Sur. Centro Agrícola. 2018; 45(3):11-6. http://cagricola.uclv.edu.cu ). However, the difference was in the number of legumes per plant that was almost 50 % lower than reported by the above-mentioned authors. However, it has been argued (2424. Ortíz R. Sistema formal e informal de semillas: Nuevos horizontes. In: Ortíz R, Miranda S, Martínez C, Ríos H, Cárdenas RM, editors. La biodiversidad agrícola en manos del campesinado cubano. Ediciones INCA, Mayabeque, Cuba, 2013. ISBN 978-959-7023-63-0) that eight pulses per plant and an effective population density of 250,000 plants per hectare can guarantee a yield of more than 1.5 t ha-1, although this will be related to the fresh mass of the grains and the number of grains per bean.

In the present work, the sowing distance used does not allow to reach this population density; however, plants that were sprayed with extracts of algae reached a number of legumes greater than 8, while, the number of seeds per legume and the average mass of grains was significantly higher in the treatments that received two sprays with EASp and one with EAS and in those that received three sprays with EASp, respectively. This indicates that, in the absence of fertilizers, the use of these extracts could become a viable alternative for bean production.

The results of the yield component evaluations of C-13 plants, at harvest time, are presented in Table 1.

Table 1.  Effect of foliar spraying with an aqueous sargassum extract on the behaviour of bean yield components, line C-13
Treatments No. of legumes/plant No. of grains/vegetable No. of grains/plant Mass of grains/plant (g) Mass of 100 grains (g)
Control 7.7 ± 0.8 4.2 ± 0.2 29.2 ± 3.1 3.955 ± 0.41 13.81 ± 0.31
EAS 10.2 ± 0.9* 5.1 ± 0.2* 43.3 ± 3.6* 5.877 ± 0.52* 13.80 ± 0.36

*Represents the treatment averages that differ significantly from the control according to confidence intervals a α=0.05

It was observed that the plants of the control treatment of this line presented a number of legumes per plant and grains per vegetable similar to the C-line8; however, the mass of 100 grains reached a value much lower than those reported for commercial cultivars of white grain grown in the country (2525. Leyva RM, García E, Chaveco O, Permuy N, Bruzón Y. Producción agroecológica del frijol común (Phaseolus vulgaris L.). Colección Aprender e Innovar. Lueiro M, editor. UEICA-H. Holguín. 2020. ISBN 979-959-234-147-0), although it was similar to that reported for a line from CIAT, Colombia, introduced in the country (2626. Lamz-Piedra A, Morales-Soto A, Peteira Delgado-Oramas B, Florido-Bacallao M. Caracterización de 11líneas de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) resistentes a Zabrotes subfasciatus Boheman en Cuba. CienciaUAT. 2023; 18(1):178-90 https://doi.org/10.29059/cienciauat.v18i1.1680 ).

Foliar sprays with the aqueous extract of sargassum at 25, 39 and 53 days after sowing did not change the mass of 100 grains but significantly increased the number of legumes per plant (32.5 %), the number of grains per legume (21.4 %) and per plant (44.8 %), as well as the mass of grains per plant (48,6 %) of that line. It should be borne in mind that this effect occurred even when a lower concentration of the extract (0.3 %) was used on the first spray.

Plant responses to applications of different types of algae extracts are due not only to the various metabolites present in their composition, but also to the stimulation of the activity of beneficial microorganisms present in the rhizosphere (2727. Renaut S, Masse J, Norrie JP, Blal B, Hijri M. A commercial seaweed extract structured microbial communities associated with tomato and pepper roots and significantly increased crop yield. Microbial Biotechnology. 2019; 12(6):1346-58. doi: 10.1111/17517915.13473, 2828. Solomon W, Mutum L, Janda T, Molnár Z. Potential benefit of microalgae and their interaction with bacteria to sustainable crop production. Plant Growth Regulation. 2023; 101:53-65 https://doi.org/10.1007/s10725-023-01019-8 ). Thus, the potential of macroalgae, microalgae and cyanobacteria extracts, when used as biofertilizers and biostimulants, has been reviewed by several authors (1010. Hamed SM, El-Rhman AA, Abdel-Raouf N, Ibraheem IBM. Role of marine macroalgae in plant protection & improvement for sustainable agriculture technology. BeniSuef University Journal of Basic and Applied Sciences. 2018; 7:104-10. doi: 10.1016/j.bjbas.2017.08.002, 2929. Begum M, Bordoloi BC, Singha DD, Ojha NJ. Role of seaweed extract on growth, yield and quality of some agricultural crops: A review. Agricultural Reviews. 2018; 39 (4):321-6. doi: 10.18805/ag.R-1838-3232. Ramakrishnan B, Maddela NR, Venkateswarlu K, Megharaj M. Potential of microalgae and cyanobacteria to improve soil health and agricultural productivity: a critical view. Environ. Sci.: Adv.2023; 2:586-611. doi: 10.1039/D2VA00158).

In legumes it has been shown that the application of spirulina extracts stimulates the germination of the seeds of peanuts (1313. Sivalingam KM. Isolation, identification and evaluation of Spirulina platensis for its effect on seed germination of groundnut (Arachis hypogaea L), Wolaita Sodo, Southern Ethiopia. J. Algal Biomass Utilization. 2020;11(2):34-42.), improves germination, vigor and prevents the deterioration of the seeds of Vigna mungo (3333. Thinh NQ. Influences of seed priming with Spirulina platensis extract on seed quality properties in black gram (Vigna mungo L.). Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering. 2021; 63(1):36-41. doi: 10.31276/VJSTE.63(1).36-41), while leaf sprays stimulated the growth and yield of Lupinus luteus (1414. Shedeed ZA, Gheda S, Elsanadily S, Alharbi K, Osman MEH. Spirulina platensis biofertilization for enhancing growth, photosynthetic capacity and yield of Lupinus luteus. Agriculture.2022; 12:781. https://doi.org/10.3390/agriculture12060781 ).

On the other hand, it was found that applications every ten days of an aqueous extract of Sargassum polycystum in Vigna radiata and Vigna mungo stimulated plant growth and increased concentrations of photosynthetic pigments, soluble proteins, reducing and total sugars and amino acids; response associated with the presence in the extract of plant hormones, macro and microelements (3434. Bharath B, Nirmalraj S, Mahendrakumar M, Perinbam K. Biofertilizing efficiency of Sargassum polycystum extract on growth and biochemical composition of Vigna radiata and Vigna mungo. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2018; 7(1):27-32. doi:10.4103/2305-0500.220982).

Favorable results in plant growth and yield of Vigna unguiculata L. were obtained when plants were sprayed with an extract from Sargassum crassifolium (20 %) in combination with inorganic fertilizer (3535. Vijayarasa K, Somasundaram S, Shanmugalingam S. Effects of natural and commercially available seaweed liquid extracts on growth and yield of Vigna unguiculata L. Asian J. Biol. Sci.2019;12:487-91.doi: 10.3923/ajbs.2019.487.491) and subsequently, it was reported that the application of an extract from Sargassum wightii 1%, together with biofertilization with Rhizobium exhibited the best results in accelerating the growth and yield of plants of this species (3636. Radjassegarin A, Perumal A. Synergetic effects of seaweed extract and Rhizobium on cowpea. Natr. Resour. Human Health. 2021; 1(1):43-50. https://doi.org/10.53365/nrfhh/141292 ).

In beans, five foliar sprays with an extract of Sargassum wightii have been reported to stimulate plant growth and yield indicators (3737. Abu Seif YI, El-Miniawy SE-DM, Abu El-Azm NAI, Hegazi AZ. Response of snap bean growth and seed yield to seed size, plant density and foliar application with algae extract. Annals of Agricultural Science. 2016; 61(2):187-99. http://dx.doi.org/10.1016/j.aoas.2016.09.001 ). Recently, it was found that the application of spirulina extracts to soil, together with foliar spraying at 15, 30 and 45 days after sowing, stimulated the growth and production of plants grown in a saline soil contaminated with heavy metals, counteracting the effects of stress and minimizing grain contamination (1818. Rady MM, Elrys AS, Selem E, Mohsen AAA, Arnaout SMAI, El-Sappah AH et al. Spirulina platensis extract improves the production and defenses of the common bean grown in a heavy metals-contaminated saline soil. Journal of Environmental Sciences. 2023; 129: 240-57. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.09.011 ).

In addition, some authors have used foliar spraying at three points in the crop cycle with seaweed extract, spirulina extract and a combination of both and found that although all treatments were superior to control, the best results were obtained by applying a combination of seaweed extracts and spirulina (3838. VijayanandN, Ramya SS, Rathinavel S. Potential of liquid extracts of Sargassum wightii on growth, biochemical and yield parameters of cluster bean plant. Asian Pacific Journal of Reproduction 2014; 3(2):150-5. doi: 10.1016/S2305-0500(14)60019-1).

The results obtained in this work confirm the biostimulating activity of the extracts of spirulina and sargassum, despite the differences that exist regarding the solvent and the method of preparation used to obtain them. For example, in this research 70 % ethanol was used to obtain the spirulina extract, while other authors have used solvents such as pure ethanol, methanol, acetone:methanol (1:1), water, among others (1414. Shedeed ZA, Gheda S, Elsanadily S, Alharbi K, Osman MEH. Spirulina platensis biofertilization for enhancing growth, photosynthetic capacity and yield of Lupinus luteus. Agriculture.2022; 12:781. https://doi.org/10.3390/agriculture12060781 , 3434. Bharath B, Nirmalraj S, Mahendrakumar M, Perinbam K. Biofertilizing efficiency of Sargassum polycystum extract on growth and biochemical composition of Vigna radiata and Vigna mungo. Asian Pacific Journal of Reproduction. 2018; 7(1):27-32. doi:10.4103/2305-0500.220982, 3939. Rashwan RS, Hammad DM. Toxic effect of Spirulina platensis and Sargassum vulgare as natural pesticides on survival and biological characteristics of cotton leaf worm Spodoptera littoralis. Scientifific African 2020; 8:e00323 https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2020.e00323 ).

The polarity influence of the solvent on the composition of the extracts is known. Thus, it has been reported that there is a significant change in the antioxidant activity and phytonutrient content of spirulina ethanolic extract compared to aqueous extract (4040. Kumar A, Ramamoorthy D, Verma DK, Kumar A, Kumar N, Kanak KR et al. Antioxidant and phytonutrient activities of Spirulina platensis. Energy Nexus. 2022; 6:100070. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100070 ).

In relation to sargassum, it must be meant that the extract used presented a low concentration of phenols, flavonoids, proteins and soluble carbohydrates (data not published), compared with what was reported at international level. However, the foliar aspersions of it in the bean crop were able to stimulate grain production.

These results, although they must be confirmed, are of great scientific and economic importance for the country, because it demonstrated the benefit of carrying out three foliar sprays with extracts of spirulina and sargassum, relatively easy to prepare, both alone and combined, in bean cultivation, mainly in areas where no fertilization is available.

Conclusions

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Foliar sprays with spirulina and sargassum extracts, one during the vegetative phase (25 DAS) and two during the reproductive stage (39 and 53 DAS), increase grain production in the bean crop, especially at 25 and 39 DAS with the spirulina extract (20 mg ha-1) and 53 DAS with 2 % sargassum extract; as well as the three sprays with an aqueous sargassum extract.