¹Aguirre-Flores, Alejandro Alfredo

¹Álvarez-Cando Patricia Alejandra

¹Gualoto-Coronel Gabriela Mishelle

¹De la Cueva-Herrera Darlin del Mar

¹Panamá-Fuerez Jennifer Marjorie

¹Juiña-Juiña Dayana Ximena

¹Collaguazo-Llumiquinga Yajaira Britney

¹Segura-Gaibor Heiner Luis

¹Valencia-Jara Joel Sebastián

[1] Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ciencias Agrícolas, Carrera de Agronomía. Ciudadela Universitaria, Quito, Pichincha, Ecuador. 170521 (C. P. 170521).

Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional.

Introducción

La asociación de cultivos es una práctica agrícola histórica, especialmente en el trópico, debido a que en América los sistemas de producción campesina tienen sus raíces en sus culturas originarias, por ejemplo, Boege (2010) afirma que los descendientes mesoamericanos continúan el cultivo asociado denominado “milpa” así como otros sistemas agrícolas tradicionales que se adaptan al ambiente, a los cambios culturales y los avances en las ciencias agrícolas (Gómez-Rodríguez & Zavaleta-Mejía, 2001). Sin embargo, ésta práctica se ha ido perdiendo a causa de la expansión agrícola promovida por la Revolución Verde desde 1950, cuyo fin fue el crecimiento de la agricultura intensiva (Burgos Bencomo et al., 2018), esta aparente noble causa se acompañó de labranza intensiva, producto de sobre explotación de acuíferos para riegos, fertilización sintética, plaguicidas y tecnologías enfocadas al mejoramiento genético, todo ello implicó la inversión de capital y energía externa al agroecosistema, tomando como indicadores de éxito los niveles de producción y rentas (Gliessman, 2002), los efectos de algunas de estas prácticas ocasionaron desequilibrios ecosistémicos, sobre todo los del recurso suelo, trayendo a la palestra la necesidad de replantearse los modelos de producción de alimentos y la respuesta ante el cambio climático, de frente al crecimiento demográfico mundial (Gaybor, 2014; Munguía et al., 2015).

En este contexto, el presente proyecto, tiene por finalidad la evaluación de los factores bióticos y abióticos que se relacionan con el crecimiento de cereales y leguminosas solas y en asociación, mediante nueve ensayos caseros al simultáneo, estos son: 1) maíz duro–fréjol; 2) arveja; 3) fréjol; 4) lenteja; 5) maíz–haba; 6) maíz–lenteja; 7) maíz duro; 8) maíz–arveja y 9) maíz suave. Estos cultivos componen gran parte la dieta básica de los ecuatorianos, considerada necesaria y saludable (Murillo et al., 1998; Naranjo, 2007; Peralta et al., 1998), entorno a ellos, Hidalgo Flor (2020) sostiene que son fuente significativa de ingresos económicos de pequeños a grandes agricultores que tratan de satisfacer la demanda de alimentos, por tanto, son fundamentales en el tejido económico nacional, sean estos consumidos como granos secos, tiernos o derivados.

A lo mencionado se suma la crisis mundial por el coronavirus, el SarsCov2, ante lo cual resulta innegable la necesidad de fortalecer la agricultura familiar, Paulus (2017) afirma que esta crisis sanitaria ha evidenciado con gravedad la problemática alimentaria, donde países enteros tienen dificultad de acceso a los alimentos, instando de forma emergente fortalecer el apoyo a los esfuerzos locales y regionales a favor de la agroecología, acercando al consumidor con la producción agrícola campesina libre de intermediarios y la autosustentabilidad.

Problema de investigación

Si bien la literatura referida a los cultivos en estudio, solos o en asociación, es abundante en el contexto nacional y de países vecinos, existe escaso conocimiento y experiencia en el manejo de cultivos in situ y la identificación de las relaciones de organismos abióticos – bióticos por parte de los estudiantes de la Carrera de Agronomía, en razón de que la enseñanza – aprendizaje se realiza de manera virtual por la presencia y persistencia de la actual pandemia. Es por esta razón que, comprender y describir los elementos que conforman el agroecosistema y sus relaciones con los cultivos resulta crucial en la formación del futuro profesional agrónomo, respondiendo a la necesidad de reincorporar los principios ecológicos que permitan reorientar los procesos productivos (Raigón et al., 2006).

Revisión de literatura

Asociación de cultivos

La asociación de cultivos es una técnica, dentro de la categoría de policultivo, muy utilizada dentro de la agroecología, agricultura tradicional y permacultura (Escandón, 2012). Se basa en la siembra de dos o más especies diferentes de plantas en espacios próximos (Gómez – Rodríguez & Zavaleta – Mejía, 2001)  de tal forma que esta cercanía provoca una relación competitiva y complementaria a fin de aumentar la diversidad de plantas por unidad de área, imitando los sistemas naturales, su efecto se considera prolongado en términos de cosecha debido a que los cultivos permanecen cubriendo el área de cultivo por largos períodos de tiempo sin afectar al agroecosistema (Escandón, 2012; Francis, 1990; Robinson, 2000); .promueve una mayor diversidad biológica mejorando el uso de los recursos naturales disminuye el riesgo de pérdida total de la cosecha y proporciona protección contra daños por plagas y enfermedades (Torres – Calderón et al., 2018). Finalmente, la asociación de cultivos como práctica, reduce la dependencia de los productos químicos que son promovidos por la industria del monocultivo (Cabrera, 2010).

Asociación de cereales y leguminosas

Una de los condicionantes para la implementación de un cultivo en consocio implica que ninguna de las especies se vea perjudicada en su rendimiento por enfermedades o plagas (Torres – Calderón et al., 2018). Es recomendable hacerlo entre especies que no pertenecen a la misma familia, por ejemplo, la asociación de Maíz–Leguminosas, siendo éste el más extendido en Latinoamérica, conocido también como gramínea-leguminosa (Alonso & Guzmán, 2008). En el caso de las gramíneas-leguminosas, es frecuente encontrarlas en estado natural y en agrosistemas, los investigadores Munive et al. (2016) afirman que se trata de una relación de complementariedad, esta relación se establece con el fin de optimizar los recursos disponibles como agua, nutrientes y luz; con especial énfasis en la asimilación del nutriente esencial Nitrógeno (N), dado que las leguminosas son capaces de fijarlo desde la atmósfera en conjunto con la microbiota del suelo (Barrera et al., 2019).  Según Bedoussac et al. (2013), existen al menos tres tipos de asociación de cultivos, para ello se debe tomar en cuenta los factores espacio y tiempo para la implantación de esta técnica. Estos mecanismos son:

1. Cultivos asociados.- sin patrón determinado, distribuidos bajo criterios de aleatoriedad constituido por dos o más especies en paralelo en parcelas.
2. Cultivos intercalados.- dos o más cultivos intercalados en hileras diferentes.
3. Cultivos en franjas.- dos o más especies son cultivadas al simultáneo en distintas franjas de amplitud, con cierto grado de independencia, pero con suficiente proximidad como para establecer una relación o interacción ecológica.

Factores relacionados con el crecimiento de las plantas

El crecimiento de las plantas el incremento irreversible en el tamaño de las plantas, a menudo es acompañado por cambios en la forma y ocasionalmente en número (Almanza-Merchán et al., 2016; Jarma et al., 2010). El crecimiento es también el aumento en el volumen o la masa de un organismo vivo acompañado de procesos como la morfogénesis y la diferenciación celular (Azcón-Bieto & Talón, 2008; Barceló Coll et al., 1987), al crecimiento y diferenciación celular le siguen procesos coordinados de desarrollo de un gran número de tejidos en los que la fisiología vegetal juega un papel fundamental en el entendimiento de su dinámica (Marín, 1977). Los principales factores que influyen el crecimiento de las plantas en el agroecosistema son: climáticos, bióticos y edáficos (Noguera Fernández, 2005), cada uno de ellos se puede analizar por separado y se compone de un gran número de subfactores, a los que se debe añadir el impacto antropogénico dada su capacidad de acción sobre todos los anteriores e incluso la genética de los cultivos (Maestre et al., 2003).

Factores bióticos y abióticos del agroecosistema

Para comprender la naturaleza de los sistemas agrícolas es necesario conocer sus procesos ecosistémicos y los impactos que generan sobre los cultivos. La existencia, variedad y distribución espacial de los factores bióticos y abióticos en un agroecosistema, tienen alta incidencia en el crecimiento de las plantas (Juárez López, 2017). La ecología, como ciencia rectora en el entendimiento de las relaciones bióticas y su entorno físico enfatiza su enfoque en el análisis de los flujos de materia y energía que componen el agroecosistema sean estos abióticos (inorgánicos), bióticos (orgánicos) o la transformación de los unos en los otros (Atlas & Bartha, 2001; Calvo Vélez et al., 2008; Escudero & Mediavilla, 2003). Entorno a los factores abióticos relacionados al crecimiento de las plantas en primer lugar están los relacionados a disponibilidad hídrica, la naturaleza del suelo y disponibilidad de nutrientes, factores meteorológicos o agroclimáticos como heliofanía, radiación solar, temperatura del aire, precipitaciones, viento, etc.; en cuanto a factores bióticos tenemos a la naturaleza fisiológica de los mismos cultivares, microbiología del suelo, animales e impacto antropogénico (Atlas & Bartha, 2001; Calvo Vélez et al., 2008; Escudero & Mediavilla, 2003).

Materiales y Métodos

Materiales

Para la realización de este proyecto se empleó recursos materiales y tecnológicos. En cuanto a la experimentación se usó semillas de leguminosas y cereales de crecimiento común en las localidades en las que se llevó a cabo la parte experimental, se emplearon semillas de maíz suave y duro, fréjol, lenteja, haba y arveja. Para la ejecución de la experimentación se precisó de macetas, así como también un área de terreno específico y suelo, además se requirió de herramientas para las labores culturales y agua para riego. En la toma de datos se empleó una bitácora física y virtual para la construcción de una base de datos conjunta, ésta se mantuvo disponible en formato Excel en la plataforma Microsoft Teams. En cuanto a recurso virtual, se empleó el gestor bibliográfico Mendeley de libre acceso desarrollado por la editorial Elsiever, diversas fuentes de consulta secundaria como bases de datos, repositorios, bibliotecas virtuales entre otros que faciliten la gestión y procesamiento de la información, las principales herramientas empleadas fueron: internet, computadoras, celulares, cámaras, escáneres, impresoras, entre otros.

Metodología

El proyecto PIS se conformó de nueve participantes, cada uno ejecutó un ensayo experimental de un cultivo asociado o solo de leguminosas y cereales. Los cultivos seleccionados y sus respectivos responsables, se presentan en la tabla 1:

Tabla 1. Ensayos experimentales y sus participantes responsables.

N°	Participante responsable	Cultivo
1	Aguirre Flores Alejandro Alfredo	Maíz suave no asociado
2	Álvarez Cando Patricia Alejandra	Maíz duro asociado con fréjol
3	Gualoto Coronel Gabriela Mishelle	Arveja no asociada
4	De la Cueva Herrera Darlin del Mar	Fréjol no asociado
5	Panamá Fuerez Jennifer Marjorie	Lenteja no asociada
6	Juiña Juiña Dayana Ximena	Maíz asociado con haba
7	Collaguazo Llumiquinga Yajaira Britney	Maíz asociado con lenteja
8	Segura Gaibor Heiner Luis	Maíz duro no asociado
9	Valencia Jara Joel Sebastián	Maíz asociado con arveja

Distribución geográfica y gradiente altitudinal

La ubicación, altitud y coordenadas de los ensayos experimentales se resume en la siguiente tabla:

Tabla 2. Ubicación, altitud y coordenadas de los ensayos experimentales.

N°	Cultivo	Ubicación	Coordenada	Altitud (msnm)
1	Maíz suave no asociado	Pichincha, Quito, Pomasqui, barrio Pusuquí.	0°04´24,7´´S 78°28´36,8´´O	2567
2	Maíz duro asociado con fréjol	Sucumbíos, Shushufindi, San Roque. Sector Los Olivos.	0°11´14´´S 76°38´39,42´´O	168
3	Arveja no asociada	Pichincha, Quito, Tumbaco.	0°13´36,353´´S 78°24´32,641´´O	2367
4	Fréjol no asociado	Pichincha, Quito, Gualea, barrio Bellavista.	0°11´43´´N 78°43´25´´O	1370
5	Lenteja no asociada	Pichincha, Quito, San José de Minas.	0°10´17,05´´N 78°24´27,52´´O	1800
6	Maíz asociado con haba	Pichincha, Quito, Nayón	0°10´21´´S 78°25´2´´O	2371
7	Maíz asociado con lenteja	Pichincha, Calacalí, Yunguilla	0°01´37,5564´´N 78°33´25,2864´´O	2650
8	Maíz duro no asociado	Orellana, Joya de los Sachas, barrio Nueva Jerusalén	0°12´54,0252´´S 76°50´39,0012´´W	180
9	Maíz asociado con arveja	Pichincha, Quito, Puengasí.	0°13´56,6´´S 78°28´49,0´´W	2803

Indicadores de crecimiento

Determinación de la altura de la planta

El principal indicador de crecimiento de las plantas analizadas en los 9 tratamientos fue la altura de planta, sin embargo, se realizó una matriz de datos que incluyen indicadores como número de hojas, ancho foliar y largo foliar, tomados semana a semana y registrados en la base de datos conjunta. Para fines de interpretación y relación con los demás indicadores se ha escogido la variable altura de la planta cuyas unidades empleadas fueron los centímetros, se empleó para este fin cintas métricas y reglas. Se realizaron gráficas de curvas de crecimiento de los nueve ensayos, a fin de establecer las diferencias entre los cultivos, se escogió la repetición con mejores rendimientos durante 12 semanas, en este tiempo, según se puede apreciar en la figura 3

Determinación del área foliar (AF)

Para la determinación del área foliar se empleó herramientas informáticas como el programa de escáner ImageJ de Java a fin de establecer de forma exacta el área foliar en cm², correspondiente al total de hojas de una de las repeticiones que será utilizada como ensayo destructivo, realizado en dos fechas distintas, estas fechas fueron los días 20 de febrero y 7 de marzo del presente año. El fundamento de funcionamiento de la aplicación consiste en la interpretación de la relación pixeles : unidad de área calibrada, para ello, de debe escanear las hojas conjuntamente con una regla a fin de calibrar la escala y la relación pixeles/cm, mediante el contraste de las imágenes en 8 bits, calibración estándar para todas las repeticiones y tratamientos seleccionados para este análisis.

Determinación de síntomas producidos por deficiencias nutricionales o fitotoxicidad

Para la determinación de síntomas producidos por la deficiencia o exceso de nutrientes se procedió a la observación semanal de los cultivos asociados y no asociados, se discriminó los síntomas de origen microbiológico y de incidencia de macrofauna. Una vez discriminados se procedió a la comparación de síntomas con los reportados en la literatura para cada cultivo con novedad en cuanto a exceso o deficiencia de nutrientes primarios y secundarios.

Indicadores para los factores abióticos

Determinación textural del suelo

El análisis textural o granulométrico es el conjunto de operaciones útiles para determinar las proporciones cuantitativas de cada fracción granulométrica que presenta un suelo. Existen diversas técnicas para determinación de texturas. En laboratorio la más común es por volumen de sedimentación, por el método de la pipeta y por el método Bouyoucos. A través de estos análisis los suelos pueden ser clasificados en Arenoso, Franco arcilloso, Franco limoso, etc. (Ciancaglini, 2017). En términos generales, la forma de sentir al tacto los 3 tipos básicos de textura son:

Tabla 3. Sensación al tacto y fracción dominante en la determinación del grado textural del suelo.

Sensación al tacto	Predominio de fracciones
Áspera	Arena
Sedosa	Limos y suelos arcillosos ligeros
Aherente, plástica	Arcilla y limo

Fuente: (Ciancaglini, 2017).

Identificación de textura in situ

Arenoso: sencillo de determinar mediante el tacto, se debe frotar entre los dedos, la percepción es áspera y no se observa precencia de partículas finas como limo o arcilla. Se puede seguir los siguientes lineamientos:

Tabla 4. Interpretación de evaluación al tacto de suelos arenosos.

Textura arenosa	Sensación al tacto
Muy gruesa / gruesa (0,5–2mm)	Semejante a la arena gruesa lavada de construcción
Muy fina / fina (0,05-0,5 mm)	Semejante a la arena fina de construcción (enlucido)
Media (0,5-0,25 mm)	Situación intermedia de las dos anteriores

Fuente: (Ciancaglini, 2017).

Arenoso Franco: en seco al frotarlo entre los dedos la percepción es áspera, pero a la vista se perciben partículas más finas en muy baja proporción (limo y arcilla). Si se la deja caer las partículas se dispersan y las más finas vuelan a la brisa o el viento. Al agregar agua, se forma una pasta consistente, ni muy húmeda ni muy seca, y al tratar de formar una cinta, no se lo puede conseguir dado que se agrieta o fisura. El frote en húmedo se sigue percibiendo áspero con sensación de arena mezclada con otras partículas finas.

Franco Arenoso: en seco se percibe la arena que predomina, pero en bastante menos proporción que la anterior. Generalmente de un color marrón claro o gris. En húmedo se puede hacer una cinta de hasta 2,5 cm de largo. Al frotar entre los dedos se percibe áspero, pero más maleable que arenoso franco. Al secarse entre los dedos se observan partículas finas de color beige o blanquecinas, de estructura granular de consistencia blanda.

Franco: en seco identificable por poseer una estructura por lo general granular y consistencia blanda. En húmedo al formar una cinta de 2,5 cm de largo, al frotar entre los dedos la sensación es ni suave ni áspero. Se percibe que hay un contenido equilibrado de fracciones.

Franco Limoso: Cuando se pulveriza entre los dedos se disgrega totalmente se percibe suave semejante a la harina. Es identificable por un color beige y en terrenos incultos la estructura es por lo general laminar de consistencia ligeramente dura. En húmedo al formar una cinta de 2,5 cm y al frotar entre los dedos se percibe levemente la arena, pero no se tiene la sensación de áspero. Al secarse entre los dedos el color es beige o blanquecino.

Suelos de la familia fina o pesados: al humedecer excesivamente la pasta y frotarla entre los dedos la sensación al tacto es áspera es característica de un suelo franco arcilloso arenoso, por su parte si se percibe suave es franco arcilloso limoso y si la percepción no es ni suave ni áspero es franco arcilloso.

Finalmente, si al humedecer en exceso y frotar entre los dedos se siente una sensación áspera la textura es Arcillo arenosa. Esta textura es poco frecuente encontrarla en un perfil de suelo. Si se percibe suave es Arcillo limosa y si la consistencia es adherente y plástica es netamente Arcillosa.

Determinación de temperaturas efectivas y acumulación de horas sol (heliofanía)

Temperatura diaria del aire

La temperatura del aire está condicionada principalmente por el balance de radiación solar (radiación neta) y por las diferencias entre tierra y agua, altitud y vientos dominantes (Tejada-Martínez et al., 2005). En la presente investigación, se consideró la temperatura media del aire a nivel diario, para aquellos ensayos ubicados fuera de la ciudad y que por tal motivo no pudieron analizar los datos de heliofanía del Distrito Metropolitano de Quito al considerar la alta variabilidad de este elemento a nivel local. Jarma Orozco et al. (2012) menciona que se debe tomar temperaturas medias diarias, y estas se expresan como los grados acumulados necesarios para completar el ciclo completo del cultivo para lo cual, se debe restar las temperaturas medias diarias menos el mínimo biológico específico para cada cultivo y variedad obteniendo así las temperaturas efectivas.

Heliofanía u horas sol

La Estación Meteorológica “La Tola” cuenta en su banco de datos con información de las variables meteorológicas entre ellas, mide heliofanía de forma diaria, mediante un heliógrafo que registra las horas sol receptadas diariamente a nivel de la superficie del suelo. Cárdenas (2010) menciona que la heliofanía tiene dimensiones de tiempo mismas que son medidas en horas o medias horas, (también denominada horas de brillo solar o insolación) es un parámetro meteorológico de importancia por el interés agronómico que representa, al determinar la influencia de la radiación solar a nivel de superficie en el crecimiento, desarrollo y rendimiento de cultivos, o evaluar la evapotranspiración potencial del suelo y determinar así su estado hídrico (agua disponible y necesidad de riego) (Grossi Gallegos & Spreafichi, 2008).

Contar con series temporales extensas de radiación, permitiría evaluar eventuales cambios en el régimen solar y sus posibles consecuencias sobre los sistemas agrícolas (Gallegos et al., 2010). Grossi Gallegos (2002) plantea varios métodos para realizar la medida de heliofanía como los métodos de quemadura, pirheliómetro, piranométrico, de contraste y el método de exploración, sin embargo, sigue recomendando realizar la toma de datos con el heliógrafo. Esta toma de datos debe ser medida con una incertidumbre menor o igual que ± 0,1 h, de la misma manera la resolución de 0,1 h.

Indicadores para los factores bióticos

Determinación de patógenos

La ocurrencia de patógenos y enfermedades relacionadas a factores microbiológicos se reportaron y se describen conforme a la literatura consultada, se hizo especial énfasis en los síntomas evidenciados en sus hojas como coloración, forma, textura, etc., siendo parte éstos de los posibles factores bióticos que incidieron en el crecimiento de las plantas. El diagnóstico virtual se basa en una posible causa microbiológica por lo que sólo se presentan patógenos cuyas características se acercan más a los síntomas reportados en los tratamientos.

Determinación de arvenses

Las arvenses, que eventualmente nacieron en las macetas o campo abierto, fueron identificadas siguiendo claves taxonómicas y la información reportada en la literatura. La descripción botánica y taxonomía fueron obtenidas a partir de fuentes primarias y bases de datos como la base de Trópicos del Missouri Botanical Garden y CABI. Fueron clasificadas según familias botánicas y se relacionaron al crecimiento del cultivo.

Caracterización de nódulos

La determinación y caracterización de los nódulos de bacterias nodulíferas fijadoras de nitrógeno fue realizado durante el primer ensayo destructivo con fecha 20 de febrero de 2021. Se evaluaron indicadores como: color, tamaño, forma y número de nódulos. Se discutió la incidencia de nódulos sobre el crecimiento de las leguminosas ensayadas en el experimento.

Identificación de macrofauna

Para la identificación de la macrofauna asociada al crecimiento de los cultivares, se procedió a la observación semanal de los tratamientos, para la identificación fue necesario la asociación de los daños dejados por plagas y su correspondiente identificación con clave taxonómica. Posterior a ello se relacionó su incidencia con respecto al crecimiento de las plantas afectadas.

Resultados y Discusión

Variables agrícolas asociadas al crecimiento

 

Ubicación geográfica y gradiente altitudinal

Los experimentos simultáneos se desarrollaron en distintas zonas geográficas del Ecuador, como se detalla en la tabla 2, distribuyéndose los nueve ensayos en diferentes gradientes altitudinales en 3 provincias del Ecuador: Pichincha, Sucumbíos y Orellana respectivamente en la figura 1, se muestra dicha distribución en relieve a fin de contrastar la gradiente mencionada.

Figura 1. Distribución geográfica en mapa de relieve de los nueve ensayos ejecutados. Fuente: elaborado por los autores.

Como se puede observar en la figura 1, las regiones Sierra y Amazonía difieren en su relieve, por tanto, en su gradiente altitudinal, siendo así, la figura 2 muestra la distribución en función de la altura a la que se realizaron los nueve ensayos experimentales, esto permite inferir que la primera condición de consideración asociada a la discusión en torno al crecimiento es el comportamiento del cultivar en función de su entorno ambiental, distribución geográfica, temperatura del aire, presión atmosférica, régimen pluviométrico, ecosistema del cual forma parte el agroecosistema de interés, horas sol entre otros.

Figura 2. Gradiente altitudinal según provincia y ensayo experimental. Fuente: elaborado por los autores.

El clima del Ecuador es variable, con cambios considerables a distancias cortas, y responde a una diversidad de factores, tales como: el gradiente altitudinal, la dirección de las cadenas montañosas, la distancia al Océano Pacífico, las corrientes marinas y los vientos. Si se considera que partiendo desde el nivel del mar, la temperatura asciende de forma progresiva en un grado por cada 200 metros de altura, generando una fluctuación en el clima de aproximadamente 31 grados (Cruzatty & Vollmann, 2012), en este caso, la gradiente altitudinal va desde los 168 msnm hasta los 2803 msnm, así el clima en función de la altura tiene un efecto directo en la diversidad ecológica del país, de forma análoga este parámetro se relaciona con el comportamiento en el crecimiento de los cultivos experimentales.

Análisis de las alturas alcanzadas por las plantas

Figura 3. Altura en centímetros de las plantas en asociación y solas de los nueve ensayos experimentales. Fuente: Elaborado por los autores.

Para la determinación de la altura de las plantas en asociación y solas se escogió la repetición con mejores rendimientos durante 12 semanas, en este tiempo, según se puede apreciar en la figura 3, el cultivar con mayor crecimiento es el maíz duro, cultivado en la provincia de Orellana, de forma análoga sucede con el maíz asociado con fréjol ubicado también en la región amazónica, en la provincia de Sucumbíos, estas dos ubicaciones geográficas se encuentran a 180 y 168 msnm respectivamente, con lo que se puede considerar según estos resultados que las gradientes altitudinales más bajas presentan un mejor desarrollo en cuanto crecimiento de las plantas tanto en asociación como en monocultivo, así mismo el maíz solo obtuvo una altura mayor que el asociado con fréjol siendo ambos los mayores con respecto al resto de ensayos, el tercer cultivo que se diferencia del resto por su altitud es el maíz en asociación con haba. Es importante relacionar y ratificar importancia de la distribución de la temperatura del aire con la altura y su efecto en el crecimiento y desarrollo de los cultivos

Análisis del Área Foliar (AF)

Primer ensayo destructivo (20 de febrero de 2021)

Figura 4. Primer ensayo destructivo para la determinación de área foliar. Fuente: Elaborado por los autores.

Los datos obtenidos del primer ensayo destructivo en cuanto al área foliar se relacionan de forma directa con los valores de sus alturas hasta su duodécima semana, las mayores áreas foliares determinadas mediante escaneo completo de hojas en cuanto a maíz se encuentra en las provincias de Orellana y Sucumbíos, el mayor valor de AF de maíz se concentra la variedad de maíz duro con 7029,3 cm², seguidamente del cultivo asociado de maíz-fréjol, dónde el maíz alcanzó los 4104 cm², en este mismo ensayo, se concentra la mayor área foliar de las leguminosas, donde el fréjol asociado alcanza los 1007 cm², sin embargo, éste valor es menor en comparación al cultivo solo de fréjol en la parroquia Gualea de la provincia de Pichincha, misma que en términos de gradiente altitudinal, es la más baja de toda la provincia. Las áreas más bajas obtenidas se dan en el cultivo asociado de maíz con arveja, el mejor asociado a nivel de región Sierra fue el de maíz-haba, los monocultivos en la provincia de Pichincha en altitudes mayores o iguales a los 1800 msnm tienen una notable baja en el área foliar en comparación a los cultivos asociados y solos que no superan los 200 msnm de altitud.

Segundo ensayo destructivo (7 de marzo de 2021)

Figura 5. Primer ensayo destructivo para la determinación de área foliar. Fuente: Elaborado por los autores.

Transcurridas dos semanas desde la primera toma de áreas foliares, se puede evidenciar un importante incremento en el cultivos asociado de maíz con haba, la tendencia en cuanto a los cultivos no asociados se mantiene, siendo el de mayor área foliar el cultivo de maíz duro, los datos se muestran consistentes entre las repeticiones, se identifica un incremento en el cultivo de fréjol no asociado, siendo el de mayor área foliar en comparación al resto de leguminosas, la comparación entre los distintos maíces analizados, demuestra que el cultivo no asociado de maíz duro supera ampliamente al resto de cultivos sean asociados o monocultivados, sin embargo, los maíces asociados con haba y fréjol presentan una mayor área foliar que el maíz asociado con arveja y maíz suave no asociado, el principal factor relacionado a estas diferencias es la forma en que se cultivó, aquellos experimentos que se ejecutaron en una parcela tuvieron mejores características de crecimiento y AF frente a los cultivados en maceta conjuntamente con el factor altitudinal discutido anteriormente.

Caracterización de Bacterias Nodulíferas Fijadoras de Nitrógeno (BNFN)

La mayoría de los organismos son incapaces de metabolizar el nitrógeno, de modo que tiene que ser transformado en compuestos absorbibles y metabolizables por las plantas. Las observaciones, mediciones y cálculos realizadas en el transcurso del ensayo experimental simultáneo permitieron evidenciar importantes factores bióticos y abióticos relacionados al crecimiento de los cultivares, para su análisis se los ha clasificado según su naturaleza e incidencia dentro del agroecosistema como se detalla a continuación (Calvo García, 2011). El crecimiento de todas las plantas está determinado de forma directa o indirecta por la disponibilidad de nutrientes minerales, en especial del nitrógeno. Una vez cubiertas las necesidades de agua, el factor limitante más importante es el nitrógeno. Una planta con deficiencia de nitrógeno sufriría clorosis, manifestando una coloración amarillenta de tallos y hojas, falta de desarrollo y debilidad. Algunas plantas establecen una relación estrecha y persistente con bacterias fijadoras de nitrógeno.

Esta simbiosis, que proporciona beneficios durante la vida en común a ambos simbiontes, se realiza en nódulos radiculares, en los cuales el nitrógeno atmosférico se fija y se proporciona a la planta en forma de compuestos orgánicos nitrogenados. De esta simbiosis la planta obtiene nitrógeno y la bacteria ácido málico en su forma ionizada (malato) y refugio. El malato es un compuesto orgánico implicado en las principales rutas del metabolismo, como son el ciclo de Krebs y en las reacciones anapleróticas de éste (Almaraz Suárez et al., 1994; Calvo García, 2011; Wang et al., 2001). Dentro de las bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno encontramos dos grupos. Al primero pertenecen bacterias móviles del suelo, atraídas hacia la raíz por compuestos que ésta libera. Se denominan Rizobios.

A este grupo pertenecen Rhizobium (nodulan en raíces de leguminosas de climas templados y subtropicales), Azorhizobium (nódulos en tallos y raíces) y Bradyrhizobium (nodula raíces de soja). Existen otros formadores de nódulos de fijación dudosa de nitrógeno como son: Phyllobacterium (forma nódulos en tallos y hojas de mirsináceas y rubiáceas) y Agrobacterium. El segundo está formado por Actinomicetos (bacterias Gram positivas) que nodulan raíces de muchos árboles y arbustos. Son aquellas bacterias filamentosas que viven en simbiosis con plantas actinoricicas (angiospermas capaces de formar nódulos) y son pertenecientes al género Frankia. No forma micelio aéreo y sus esporas son inmóviles. Nodula los géneros Alnus, Myrca, Casuarina, etc. Esta nodulación es de gran importancia para plantas leñosas perennes, porque aporta nitrógeno al suelo en zonas pobres o repobladas. Entre las plantas simbiontes destacaremos las leguminosas (Fabaceae) por su importante papel en la evolución humana, proporcionando alimento (lentejas, alubias y guisantes), forraje para la nutrición de animales (trébol, arveja, alfalfa…), obtención de madera (Acacia, Leucaena) o para colonizar suelos pobres faltos de nutrientes (retama, tojo, escoba…) (Calvo García, 2011). Los resultados obtenidos del primer ensayo destructivo se resumen a continuación, se consideró tamaño, número de nódulos y coloración:

A este grupo pertenecen Rhizobium (nodulan en raíces de leguminosas de climas templados y subtropicales), Azorhizobium (nódulos en tallos y raíces) y Bradyrhizobium (nodula raíces de soja). Existen otros formadores de nódulos de fijación dudosa de nitrógeno como son: Phyllobacterium (forma nódulos en tallos y hojas de mirsináceas y rubiáceas) y Agrobacterium. El segundo está formado por Actinomicetos (bacterias Gram positivas) que nodulan raíces de muchos árboles y arbustos. Son aquellas bacterias filamentosas que viven en simbiosis con plantas actinoricicas (angiospermas capaces de formar nódulos) y son pertenecientes al género Frankia. No forma micelio aéreo y sus esporas son inmóviles. Nodula los géneros Alnus, Myrca, Casuarina, etc. Esta nodulación es de gran importancia para plantas leñosas perennes, porque aporta nitrógeno al suelo en zonas pobres o repobladas. Entre las plantas simbiontes destacaremos las leguminosas (Fabaceae) por su importante papel en la evolución humana, proporcionando alimento (lentejas, alubias y guisantes), forraje para la nutrición de animales (trébol, arveja, alfalfa…), obtención de madera (Acacia, Leucaena) o para colonizar suelos pobres faltos de nutrientes (retama, tojo, escoba…) (Calvo García, 2011). Los resultados obtenidos del primer ensayo destructivo se resumen a continuación, se consideró tamaño, número de nódulos y coloración:

Tabla 5. Caracterización de los nódulos presentes en las leguminosas estudiadas (Primer ensayo destructivo).

Caracterización de los nódulos en las leguminosas en estudio
Cultivo – tratamiento	Número de nódulos	Medida	Color
Maíz – Haba (R1)	162	1-2mm	Rosado-Marrón Claro
Maíz – Lenteja (R1)	107	1-2 mm	Café claro y oscuro
Maíz – Fréjol (R1)	75	2-3 mm	2 rosados, 73 blancos
Fréjol no asociado (R2)	208	0,5-3 mm	Café, los de mayor tamaño, verde los de tamaño medio y cremas los más pequeños
Lenteja no asociada (R4)	47	1-3mm	Café claro
Maíz – arveja (R2)	24	1-3 mm	Café y rosado
Arveja no asociada (R4)	21	2-5 mm	Crema a café

En los cultivos con asociación determinamos que los que poseen mayor número de nódulos le corresponde al cultivo de Maíz-Haba con una coloración rosado-marrón, subsecuentemente Maíz-Lenteja con una coloración café claro y obscuro, Maíz- Fréjol con una coloración rosado – blanco y el de menor número de nódulos es el de Maíz-arveja con una coloración café rosado.

En los cultivos no asociados concretamos que el cultivo con mayor número de nódulos es el de cultivo de fréjol con una coloración café-verde-blanco, posteriormente cultivo de lenteja con una coloración café claro y el cultivo de menor número de nódulos fue la arveja con una coloración crema a café.

Se determinó que el tamaño de los nódulos de las plantas de leguminosas varía entre 0,5 hasta 3 mm, y en donde solo en la planta de arveja no asociada se pudo encontrar tamaños mayores de hasta 5 mm.  Según Paredes (2013) la presencia de nódulos de tamaño regular indica mayor tasa de fijación de nitrógeno a diferencia de nódulos que presentan un gran tamaño. Con respecto al desarrollo de las leguminosas, la presencia de un  mayor número de  nódulos en el frejol no asociado determina un mejor crecimiento dentro de esta especie a diferencia de los cultivos asociados, en donde la falta de espacio no permite a las plantas  tener un mejor crecimiento de su sistema radicular con una baja presencia de nódulos en sus raíces,  por lo que la fijación de nitrógeno será menor a la de los monocultivos, lo que  ocasionó que  los cultivos asociados  se desarrollaran de forma lenta.

Factores bióticos y abióticos identificados

Factores abióticos

Temperaturas efectivas

Tratamiento: Fréjol no asociado

Figura 6. Efecto de la temperatura efectiva en el crecimiento del cultivo de fréjol del 19 de diciembre de 2020 a 15 de marzo de 2021.

La temperatura del aire a la que está sometido el cultivo tiene una influencia directa sobre la velocidad de crecimiento. Esta afecta a la tasa de desarrollo del cultivo de fréjol no asociado a través de sus distintas fases como germinación, crecimiento, producción de hojas, floración, llenado de vainas y la cosecha. Todos estos procesos ocurren con mayor rapidez a medida que se presenta a una temperatura optima y esta dependió de la intensidad de la luz y de la cantidad de dióxido de carbono que se presentó en el aire, pues su metabolismo y el ritmo de fotosíntesis aumentó, al igual que la temperatura del aire, por lo tanto, fue importante mantener el control adecuado para su desarrollo (Ruíz, 2019).

Las temperaturas promedio que se presentó en Gualea fue de 18,5 °C favoreciendo al crecimiento del cultivo en conjunto con los meses de enero-marzo que se presentó mayores precipitaciones y por ende una temperatura menor sin embargo esto ayudo a equilibrar factores de humedad y agua permitiendo el desarrollo normal del fréjol. Las temperaturas registradas diariamente en una hora fija y la temperatura base (TB) para el frejol nos ayudaron a determinar el cálculo de las temperaturas efectivas (TE). El efecto de la temperatura en el cultivo es evidente pues se conoce que el para el frejol la (TB) es de 7  pero al tomar las (TE) acumuladas que claramente fueron mayores que (TB) favoreció la velocidad de crecimiento y como se evidencia en la Figura 6 el cultivo de fréjol tuvo un crecimiento muy efectivo razón por la cual para la semana 10 su crecimiento finalizó. Además, el coeficiente de correlación R2 se presenta en un valor de 0,9476 por lo que se puede confirmar como la temperatura efectiva influyo en el crecimiento del cultivo de fréjol en la parroquia de Gualea.

Tratamiento: Maíz en asociación con fréjol canario

Figura 7. Temperatura efectiva (°C) y crecimiento del cultivo de maíz(cm)- Shushufindi

Figura 8. Temperatura efectiva(°C) en el crecimiento de cultivo de fréjol (cm)- Shushufindi

En cuanto al factor climático tomado en el cultivo de maíz duro en asociación a frejol canario fue el de temperatura el cual es una de las magnitudes que más utilizada en el crecimiento y desarrollo de las especies vegetales cultivadas, (Barbosa et al., 2006). Por ende, en ambos cultivos se puede observar que el crecimiento vegetal se encontraba indicando la acumulación diaria de materia que conduce al aumento de peso y volumen de maíz duro y frejol, lo cual da a conocer que la temperatura efectiva de cada especie estudiada dio a conocer un estado de disposición necesario para pasar a otra fase es decir a un estado de su desarrollo. Esta acumulación de materia es el resultado de la fotosíntesis neta y la respiración. Ambos procesos fisiológicos están condicionados por la acción de las distintas temperaturas efectivas encontradas.

El efecto de la temperatura sobre los rendimientos del maíz asociado a Fréjol Canario fue evidente pues mediante la toma de datos a una misma hora variaba tal como muestra los datos en el cuadro de temperatura de ambos cultivos, por lo cual el análisis de los resultados en el presente estudio sugiere que una (TE) de 8°C para maíz y 7°C para frejol podría ser usada para calcular los grados de desarrollo en las variedades de maíz duro en asociación frejol canario. Cada variedad podría tener su propia TE) pero el valor calculado en el presente estudio es más aproximado porque se usaron variedades ecuatorianas.

Heliofanía

Figura 9. Control de calidad de la información de heliofanía- Estación la Tola.

Tratamiento: Lenteja sin asociar

Figura 10.  Heliofanía acumulada (Horas/sol) en el crecimiento de Cultivo de lenteja- San José de Minas.

El factor climático considerado fue la heliofanía acumulada (Horas/sol) y su incidencia en el crecimiento del cultivo de lenteja, presenta un coeficiente de correlación muy cercano a uno lo cual indica que el efecto de este parámetro ha sido fundamental en el crecimiento del cultivo, ya que la heliofanía (también denominada horas de brillo solar o insolación) de acuerdo a Grossi Gallegos (2010) es un parámetro meteorológico de importancia al estar directamente relacionadas con la evapotranspiración potencial o el rendimiento de cultivos debido a que las plantas usan la luz como fuente de energía para la fotosíntesis. Además, con series temporales extensas de radiación permitirá evaluar eventuales cambios en el régimen solar y sus posibles consecuencias sobre los sistemas agrícolas.

El cultivo de lenteja en la semana 10 obtuvo un crecimiento de 29 cm y 274,9 horas/sol acumuladas, y se puede evidenciar un crecimiento paulatino (Figura 10) que fue influenciada principalmente por factores climáticos presentes en Pichincha, que a diferencia de regiones como la Costa y Amazonía el crecimiento de los cultivos se disparó notablemente.

Tratamiento: Maíz en asociación con haba

Figura 11. Heliofanía acumulada (Horas/sol) en el crecimiento de Cultivo de Maíz asociado (cm)- Nayón.

Figura 12. Heliofanía acumulada (Horas/sol) en el crecimiento de cultivo de haba asociada (cm)- Nayón.

El factor climático considerado fue la heliofanía acumulada (Horas/sol) y su incidencia en el crecimiento del cultivo de maíz suave en asociación con haba, presentando un coeficiente de correlación muy cercano a uno lo cual también indica que el efecto de este parámetro ha sido fundamental en el crecimiento del cultivo en asociación en concordancia con lo mencionado por Requena Rojas, (2015), asimismo la radiación influye directamente en el proceso de fotosíntesis de las plantas.

El cultivo de maíz asociado obtuvo un crecimiento rápido alcanzando en la semana 11 una altura de 105,6 cm y 313,9 de horas/sol acumuladas (Figura12) demostrando la relación existente que a mayores horas/sol acumuladas existe un incremento igual de altura, además influye la asociación con haba presente ya que aumenta la productividad, con el mejoramiento de la fertilidad de los suelos por ello es importante la asociación de maíz con leguminosas ya que estas últimas fijan nitrógeno atmosférico contribuyendo paulatinamente a un balance positivo de N en el cultivo de maíz (Torres Calderón et al., 2018).

El cultivo de haba en asociación obtuvo un crecimiento paulatino alcanzando en la semana 11 una altura de 33,5 y 291,4 de horas/sol acumuladas (Figura 11) diferenciándose del maíz porque emergió una semana después.  Para terminar, aunque los hallazgos de crecimiento fueron positivos siguen siendo menores al compáralos con los cultivos de las provincias de las regiones de la Costa y Amazonía debido a la diferencia de clima, temperatura, humedad, precipitación, etc.

Tabla 6. Relación horas / sol para cultivo asociado de maíz – haba, maíz-arveja y lenteja no asociada.

Primer ensayo destructivo 20/02/2021
Área foliar del Haba (Vicia faba)	591,006	cm2
Área foliar de Maíz (Zea mays)	44,000	cm2
Heliofanía	254,6	(Horas/sol)
Primer ensayo destructivo 20/02/2021
Área foliar de lenteja (Lens Culinaris)	66.18	cm2
Heliofanía	254,6	(Horas/sol)
Primer ensayo destructivo 20/02/2021
Área foliar de Maíz (Zea mays)	45,7	cm2
Área foliar de Arveja (Pisum sativum)	64,0	cm2
Heliofanía	254,6	(Horas/sol)

Suelo

Los parámetros analizados en cuanto a las propiedades físicas visibles del suelo fueron: color en seco y en húmedo con tablas de Munsell según describe Domínguez Soto et al. (2012), color percibido por el observador y textura al tacto conforme a la guía de Ciancaglini (2017).  El contenido de materia orgánica de los horizontes minerales se estimó mediante el color del suelo seco y/o húmedo en la tabla Munsell, tomando en cuenta su clase textural. Esta estimación se basa en la suposición de que el color del suelo (valor) es debido a la mezcla de sustancias orgánicas de color oscuro y minerales de color claro (FAO, 2009).

Tabla 7. Resultados de color y textura al tacto de cada ensayo experimental.

Cultivo	Ubicación	Cód. Munsell en seco	%MO	Cód. Munsell en Húmedo	% MO	Textura al Tacto	pH (prueba de Ác. Acético)
Maíz suave no asociado	Pusuquí, Pomasqui	10 YR 5/8 Pardo marrón amarillo	0,8-1,2	10 YR 6/4 Pardo amarillo claro	<0,4	Franco arenoso	Ligeramente alcalino
Arveja no asociada	Comuna Central, Tumbaco	10 YR 4/2 Pardo grisáceo oscuro	6-9	10 YR 3/1 Gris muy oscuro	2-4	Franco arenoso	Neutro
Fréjol no asociado	Bellavista, Gualea	10 YR 5/8 Pardo amarillo	0,8-1,2	10 YR 4/6 Pardo amarillo oscuro	0,4-0,6	Franco arenoso	Neutro
Lenteja no asociada	San José de Minas, Quito	10 YR 4/1 Gris oscuro	6-9	10 YR 2/1 Negro	>5	Arcilloso	Neutro
Maíz asociado con haba	Nayón, Quito	10 YR 5/3 Pardo	3-4	10 YR 3/1 Gris muy oscuro	3-5	Franco arcilloso	Neutro
Maíz asociado con lenteja	Yunguilla, Calacalí	10 YR 5/2 Marrón grisáceo	3-4	10 YR 2/1 Negro	>5	Arcilloso	Ligeramente Alcalino
Maíz duro no asociado	Nueva Jerusalén, Joya de los Sachas	7.5 YR 4/4 Pardo oscuro-Café	4-6	7.5 YR 2.5/2 Pardo muy oscuro	>4	Franco	Ácido
Maíz asociado con arveja	Puengasí, Quito	10 YR 4/3 Pardo amarillento	6-9	10 YR 3/1 Gris muy oscuro	3-5	Franco arcilloso	Neutro
Maíz duro asociado con fréjol	San Roque, Shushufindi	7.5 YR 3/4 Pardo oscuro	9-15	7.5 YR 3/2 Pardo oscuro	2-4	Franco	Ácido

Elaborada por los autores.

Los resultados obtenidos de la observación en seco de los suelos de cada cultivo muestran dominancia en tonalidades oscuras, pardas grisáceas con texturas variables entre lo franco, franco arenoso, franco arcilloso y arcilloso, este último característico de la Amazonía y los pH que presentan acidez pertenecen a la misma zona, diferenciándose de los suelos de altura que van de lo ligeramente alcalino a lo neutro.

Factores bióticos

Enfermedades fitopatológicas reportadas

Tabla 8. Incidencia de presuntos agentes patógenos en los cultivos.

Cultivo	Posible agente causal	Nombre común	Síntomas	Fuente
Maíz suave no asociado	Exserohilum turcicum	Tizón foliar	R1 con quemaduras alargadas en forma de cigarro.	(CIMMYT, 2004; Ruiz, 2018)
Arveja no asociada	Ascochyta pisi	Antracnosis de la arveja	Hojas blandas cloróticas con olor desagradable. Pudrición blanda.	(Guerrero & Mera, 1989)
Fréjol no asociado	No presentó enfermedades de orden fitopatológico
Lenteja no asociada	Fusarium oxysporum / Fusarium sp. Lentis	Marchitez vascular por fusariosis	Amarillamiento de los foliolos, progresando desde la zona baja hasta la zona alta de la planta, daño vascular en nervaduras y tallos (marchitez)	(MAR-SENASA, 2020)
Maíz asociado con haba	No presentó enfermedades de orden fitopatológico
Maíz asociado con lenteja	No presentó enfermedades de orden fitopatológico
Maíz duro no asociado	No presentó enfermedades de orden fitopatológico
Maíz asociado con arveja	Fusarium oxysporum	Fusariosis de la arveja (marchitez vascular)	Amarillamiento y marchitez de las hojas bajeras que avanzan hacia arriba.	(Carillanca, 1989; Guerrero & Mera, 1989)
No presentó enfermedades de orden fitopatológico
Maíz asociado con fréjol	No presentó enfermedades de orden fitopatológico

Elaborado por los autores.

Las bacterias y los hongos pueden provenir de numerosas fuentes del entorno, desde el aire, el agua, el suelo u otras plantas, infectando a las plantas hospederas a través de cortes o simplemente por sus estomas. Una vez que se encuentran dentro del tejido vegetal, estos organismos se alimentan y se reproducen rápidamente, descomponiendo las hojas sanas y otros órganos (Aguilar et al, 2021). Las infecciones de este tipo afectan a la gran mayoría de especies de plantas y surgen con mayor abundancia en climas húmedos, en los que las bacterias y los hongos pueden transmitirse con facilidad por medio de gotas de agua y sobrevivir en ellas sobre la superficie de las plantas durante más tiempo (Prieto, 2018; Sepúlveda Jiménez et al., 2003). La evidencia observada de posibles agentes patógenos en los ensayos que presentaron infecciones muestra dominancia en infecciones por hongos fitopatógenos, la mayoría de ellos reportados en la región Sierra Centro.

Macrofauna observada

Arveja no asociada

El cultivo de arveja (Pisum sativum) no asociado, ha presentado en las hojas de la planta bordes mordisqueados de manera irregular, y algunas han sido devoradas por completo, a excepción de la nervadura. Puede observarse la presencia de insectos largos, con varios pares de patas, de movimiento lento y cuerpo suave y rollizo: estos insectos son orugas (Gerding, 2009).

Orugas

Clase: Insecta

Orden: Lepidoptera

Familia: Noctuidae

Especie: Pieris brassicae

Figura 13. Daños ocasionados por orugas.

Aunque las mariposas y polillas son polinizadores importantes, las larvas de algunas de sus especies pueden causar un daño significativo (Mollina Castillos, 2019). Este insecto es mayormente conocido como oruga de la mariposa de la col (Pieris brassicae) suele ser una plaga devastadora para los huertos y las plantaciones agrícolas. Los colores y tamaños de las orugas varían considerablemente entre una especie y otra (Gerding, 2009).

Fréjol no asociado

En el cultivo de fréjol (Phaselous vulgaris) no asociado, se pudo evidenciar desde la semana 8 agujeros en las hojas y los bordes mordisqueados, por lo que se requirió de una intensa búsqueda para determinar el depredador que ocasionó los daños en las hojas de fréjol. Por lo que se concluye que son insectos llamados crisomélidos, diabroticas o cucarroncitos de las hojas. 

Diabrotica balteada

Clase: Insecta

Orden: Escarabajos

Familia: Chrysomelidae

Nombre científico: Diabrotica sp.

Figura 14. Daños foliares asociados a escarabajos

Tamayo & Londoño (2001) mencionan que los crisomélidos son insectos que se pueden distinguir por la variedad de colores que presenta, se alimentan de las hojas de fréjol. Los adultos se alimentan del follaje de las plantas; las larvas atacan las semillas en germinación, deforman y perforan las primeras hojas y pueden dañar el embrión. También pueden barrenar el talluelo de la plántula causando la muerte. Cuando el daño ocurre en el sistema radícula, la plántula se marchita. Los adultos que se alimentan del follaje causan oqueadas en toda la lámina foliar; en fréjol los daños son más severos, ocurre desde la etapa fenológica con las hojas primarias hasta los 20 días de edad, cuando la planta tiene la tercera hoja trifoliada. También ataca a las flores y las vainas.

Maíz asociado con haba

En el cultivo de haba asociado con maíz, el día 16 de enero del 2021 (semana 4) el cultivo de haba (Vicia faba) en el ensayo R1 presentó en las hojas superiores perforaciones de forma oval provocadas por las hembras de la mosca minadora de las chacras (Liriomyza huidobrensis) las cuales dañan las hojas para alimentarse y oviponer (Figura 15), las larvas al eclosionar se alimentan del mesófilo de la hoja dando origen a las galerías o “minas” por lo cual provoca una disminución de la capacidad fotosintética de la hoja. La larva es blanquecina y pequeña de 0,28 por 0,14 mm ápoda y sin ojos, el ciclo biológico de la Liriomyza huidobrensis dismimuye a medida que se eleva la temperatura (Lizárraga, 1990).

De acuerdo a Larraín (2002) las minas son generalmente blancas con zonas marrones al secarse, causan retraso en el crecimiento de las hojas a mayor incidencia de la plaga se produce defoliación, disminuyendo el vigor de las plantas, las perforaciones constituyen puntos de entrada de organismos patógenos de las plantas. Como no se hizo ningún control de la mosca minadora se propagó a los demás ensayos reduciendo la capacidad fotosintética de los mismos.

Figura 15. Izq. Hembras de la mosca minadora perforan las hojas para colocar sus huevos. Der. Hojas con minas producidas por larvas de Liriomyza huidobrensis.

El día 6 de febrero del 2021 (semana 7) las plantas de maíz de los ensayos R1, R2, R3 se observó presencia de pulgones de la espiga o áfidos (Rhopalosiphum maidis) en las hojas superiores o las partes más tiernas de las plantas, los insectos adultos son pequeños de cuerpo blando con un color verde azulada o verde grisácea (Figura 16) pueden ser ápteros o alados (Ribeiro et al., 2014). Presenta colonias en el haz o envés de la hoja donde tanto ninfas como adultos se alimentan de la savia produciendo clorosis y rizado de las hojas que influye en el crecimiento de las plantas, además excretan mielecilla, la cual recubre como una capa fina las hojas y sirve como un medio de cultivo para la proliferación de hongos (del Toro-Benítez et al., 2018).

Figura 16. Pulgón de la espiga (Rophalosiphum maidis).

El día 20 de febrero del 2021 (semana 9) en las mismas plantas de maíz se observó la presencia de mariquitas o también llamadas catarinas (Coccinellidae sp) son insectos coleópteros que se caracterizan por su cuerpo redondeado y cuyos élitros exhiben colores vivos acompañado con manchas que forman patrones particulares (figura 17), la mayoría de especies son predadoras de pulgones por lo cual son utilizadas para el control de plagas agrícolas coincidiendo con la descripción de Zúñiga-Reinoso (2011). Las hembras, depositan grupos de huevos de color amarillo, sobre hojas o troncos, usualmente cerca de plantas infestadas de pulgones. Las larvas emergen a la semana y su fase larvaria es muy activa, al explorar permanentemente su entorno en busca de insectos que le sirvan como presa. Evidenciando en los ensayos experimentales un control biológico efectivo ya que desde el aparecimiento de estos depredadores disminuyó considerablemente las colonias de pulgones de la espiga (Rhopalosiphum maidis).

Figura 17. Catarinas (Coccinellidae) en maíz.

Arvenses identificadas

Las arvenses identificadas en los ensayos experimentales fueron reportadas en 6 de los 9 tratamientos, con mucha mayor incidencia en el cultivo de lenteja no asociada, en la parroquia de San José de Minas, Pichincha. En la tabla 9 se resume la especies y familias identificadas en los ensayos, es importante mencionar que en el transcurso del proyecto se contabilizaron 13 familias de plantas en calidad de arvenses.

La presencia de las arvenses en los cultivos reduce la eficiencia de los insumos tales como nutrientes del suelo, agua de riego y otros, ya que fortalece la densidad de otros organismos y plagas y finalmente reduce el rendimiento y calidad de productos, sin embargo, Blanco Valdes, (2016) menciona que existen arvenses favorables para el desarrollo de un cultivo, además juegan un papel beneficioso dentro del agroecosistema. Es importante establecer normas de convivencia mediante el manejo adecuado de las arvenses en convivencia interespecífica con los cultivos teniendo en cuenta el periodo crítico de competencia. Además, afirma que la presencia de diferentes arvenses en los cultivos mantiene la composición de la entomofauna benéfica.

Tabla 9. Arvenses identificadas en los cultivos experimentales.

Cultivo	Arvenses
Género	Especie	Familia	Nombre común
Maíz suave solo	Amaranthus	hybridus	Amaranthaceae	Bledo
Arveja no asociada	Galinsoga	quadriradiata	Asteraceae	Estrellitas
Gamochaeta	purpea	Falso gordolobo
Fréjol no asociado	Galinsoga	parviflora	Guascas
Oxalis	omiculata	Oxalidaceae	Trébol
Mescurialis	annua	Euphorbiaceae	Mercurial
Stellaria	media	Caryphyllaceae	Pincagallina
Cardamine	flexuosa	Brassicaceae	Berro amargo
Euphorbia	peplus	Euphorbiaceae	Tomagallos
Lenteja no asociada	Lythrum	portulaca	Portulacaceae	Mañanitas
Melisa	officinalis	Lamiaceae	Toronjil
Lepidium	didymum	Brassicaceae	Cervellina
Oxalis	corniculata	Oxalidaceae	Trébol
Digitaria	sanguinalis	Poaceae	Garracuelo
Ageratum	conyzoides	Asteraceae	Celestine azul-patetín
Poa	annua	Poaceae	Hierba de punta
Amaranthus	blitum	Amaranthaceae	Bledo
Sonchus	asper	Asteraceae	Azapuercos
Veronica	peregrina	Plantaginaceae	Verónica peregrina – verónica americana
Maíz asociado con haba	Sida	rhombifolia	Malvaceae	Escobilla
Paspalum	candidum	Poaceae	Grama
Acacia	macranta	Fabaceae	Algarrobo
Amaranthus	cuentus	Amaranthaceae	Ataco
Maíz asociado con lenteja	Urtica	dioica	Urticaceae	Ortiga
El resto de los cultivos no presentaron arvenses en sus repeticiones*

Enfermedades asociadas a la nutrición vegetal y la fertilidad de suelos

Arveja no asociada

En el cultivo de arveja no asociada, se presenta siguiendo las siguientes fases fenológicas: germinación, desarrollo de hojas, crecimiento longitudinal de entrenudos, aparición del órgano floral, en la etapa de floración se pudo observar una pequeña deficiencia de potasio (K), debido a que presentó clorosis, seguida de necrosis en las puntas de las hojas y a lo largo de sus bordes en las hojas más viejas (Meneses, 2018).

Fréjol no asociado

Figura 18. Posible deficiencia de Mg en fréjol no asociado

El cultivo de fréjol presenta clorosis en las hojas viejas desde la semana 7, las repeticiones R3 y R4 presentan sintomatología: clorosis amarillenta en los bordes y en la parte interna de la hoja, los nervios permanecen verdes por lo que se asume que se trata de una posible deficiencia de Magnesio (Mg). El amarillamiento en forma de clorosis intervenal en las hojas viejas de la planta es uno de los síntomas típicos del estrés causado por la deficiencia de Mg. Se conoce que hasta el 35 % del total de Mg en las plantas está ligado a los cloroplastos. Sin embargo, la presencia de los síntomas de deficiencia de Mg es altamente dependiente de la intensidad de la luz (Martínez et al., 2008). Se considera que el daño en las hojas en las plantas deficientes en Mg expuestas a alta intensidad de luz se debe a la mayor generación de especies de oxígeno altamente reactivas (muy nocivas) en los cloroplastos, lo que inhibe la fijación fotosintética del CO₂. Aparentemente, las plantas que crecen bajo condiciones de alta intensidad de luz tienen un mayor requerimiento de Mg que las plantas que crecen bajo condiciones de baja intensidad de luz (Cakmak & Yazici, 2010), por tanto, se puede considerar que se trata de una posible deficiencia de Mg en el suelo.

Lenteja no asociada

El desarrollo del cultivo de lenteja no presenta ningún síntoma que evidencie la deficiencia de nutrientes en el suelo, las 4 repeticiones se han desarrollado de manera correcta hasta la séptima semana. A partir de la octava semana se present un amarillamiento en los foliolos de la repetición 2 sin deshierbe, esto evidencia una posible deficiencia de Hierro (Fe). Basantes Morales (2015) menciona que la falta de Fe provoca un amarillamiento en el tejido foliar causado por la falta de clorofila, a lo que se denomina clorosis.

Figura 19. Deficiencia de Fe en lenteja no asociada

Maíz asociado con haba

Para el caso particular del haba (Vicia faba) en el día 13 de febrero del 2021 el ensayo R4 presentó síntomas de fitotoxicidad por cloro debido a que se regaba las macetas con el agua de llave y como lo menciona West Analítica (2018) el cloro es un elemento de fácil movilidad por lo que las raíces lo absorben acumulándose en las hojas cuyos daños inician en las puntas.  A medida que aumenta la intoxicación por cloruro los síntomas van extendiéndose a lo largo de los bordes de las hojas, amarillamiento prematuro, bronceado, necrosis extensiva incluso caída de hojas (Navarro & Navarro, 2014). Lo cual se puede evidenciar en la siguiente figura:

Figura 20.  Posible toxicidad por cloro en cultivo asociado de haba y maíz.

El maíz (Zea mays) a partir del día 15 de febrero del 2021 empezó a presentar síntomas de deficiencias de potasio en todas las macetas, que con el transcurso de los días y semanas fue más evidente. Los síntomas fueron clorosis en los ápices y márgenes de las hojas adultas (bajeras) que posteriormente se hacen necróticas (Azcón-Bieto & Talón, 2008). Lo cual retrasa el crecimiento y produce mayor sensibilidad cuando existe un déficit hídrico y es susceptible al ataque de patógenos. El potasio, aunque se encuentre en grandes cantidades en el suelo su principal problema radica que se solo un pequeño porcentaje está disponible para la absorción de las plantas (Larriva Coronole, 2003). Las siguientes figuras muestran los síntomas de la deficiencia de este nutriente:

Figura 21. Síntomas de deficiencia de potasio en maíz R3.

Maíz asociado con lenteja

Los ensayos de maíz se desarrollaron de una manera correcta y adecuada hasta culminar la semana 8, a partir de la semana 9 se manifestó una clorosis intervenal en las hojas jóvenes, que va avanzando desde la base hasta la punta, esto evidencio un déficit de Hierro (Fe). En un cultivo de maíz las deficiencias de Fe se manifiestan mediante una clorosis intervenal de hojas jóvenes que, al tiempo, pueden quedar blanquecinas. En la lenteja no se observa ningún cambio en las hojas, tallo o raíz, que se deban a la deficiencia de nutrientes en el suelo.

Maíz asociado con arveja

El maíz mantuvo un crecimiento normal hasta la semana 5, después de esto se observó que en los bordes de las hojas del maíz se tornaron de un color rojizo-purpura, esto nos indicó que las plantas tenían una deficiencia de fosforo. Por lo general la deficiencia de fosforo aparece en el maíz cuando la planta es muy joven, y también afecta el crecimiento del maíz y de sus hojas, ya que comenzó a crecer de forma lenta y sin mucha presencia de hojas nuevas. Según Arias (2006) los retrasos en la tasa de aparición de hojas y menor área foliar individual de las hojas es debido a la deficiencia de fosforo (P) en la planta.

Figura 22. Coloración rojiza-púrpura en maíz asociado a deficiencias nutricionales de fósforo.

Finalmente, la arveja no presentó falta de nutrientes observables ni cambios en las hojas y tallos por deficiencia de algún nutriente necesario para su desarrollo y crecimiento normal.

Funciones de crecimiento del maíz (Zea mays)

Tabla 10. Promedio de las alturas de crecimiento de maíz en cada semana

Semanas	Promedio de las alturas (cm)
1	5,08
2	5,35
3	8,15
4	14,89
5	20,28
6	28,63
7	31,73
8	44,07

Figura 23. Promedio de las alturas de maíz en cada semana

Análisis de datos mediante ecuaciones cuadráticas

Crecimiento de maíz

Área de la curva con respecto a las semanas

Para la determinación y obtención de la curva de crecimiento de los cultivos se tomó en cuenta en primera instancia el coeficiente de determinación   el cual nos permitió obtener través de una medida estadística qué tan cerca se encontraban los datos de la línea de regresión ajustada. Cabe mencionar que, si un modelo pudiera explicar el 100% de la varianza, los valores ajustados siempre serían iguales a los valores observados y, por lo tanto, todos los puntos de los datos estarían sobre la línea de regresión ajustada. Donde se observó que en el cultivo de maíz se obtuvo un R^2 = A 0.9878 lo que según Paliwal et al. (2001), la curva obtenida se encontraría cercana a la línea de regresión, ya que mediante estudios realizados se menciona que la eficiencia en el desarrollo y crecimiento del cultivo depende de la cantidad de biomasa que se distribuye hacia la planta, por lo tanto, se deduce que la tasa de crecimiento del cultivo es considerada un índice específico que refleja la productividad del cultivo (Soplín et al., 2010), por lo cual las especies alcanzan alturas más elevadas.

Mientras que para la determinación de los puntos críticos se llevó a cabo el cálculo de la primera derivada mediante el método utilizado para determinar los mínimos relativos y máximos relativos que pueden existir, donde se observa el cambio de signo, en un intervalo abierto señalado que contiene al punto crítico c, obteniendo como resultado una gráfica que muestra que el punto crítico obtenido hace que la función decrezca. Finalmente, se utilizó un teorema fundamental del calculó conocido como área bajo una curva que es el primer paso para desarrollar el concepto de integral. Ya que se encuentra formada por el trazo de la función f(x) y el eje x, aquí se utilizaron los datos de la primera y octava semana que ayudaron a la obtención de un resultado de 131,5667 u².

Conclusiones

La evaluación de los efectos de los factores abióticos y bióticos en el crecimiento de cereales y leguminosas en asociación dio como resultado un conjunto de variables de gran significancia, así:

1, En primer lugar, las diferencias encontradas en el crecimiento de las plantas se relacionan con las condiciones meteorológicas propias de cada sector. Los ensayos experimentales se ubicaron en una gradiente altitudinal que va desde los 168 msnm hasta los 2903 msnm, distribuidos entre tres provincias del Ecuador, estas son: Sucumbíos, Orellana y Pichincha, siendo las dos primeras las de menor altura. El clima varía en función de la gradiente altitudinal, siendo más elevada conforme la altura disminuye. El crecimiento según la variable altura de planta hasta la duodécima semana, demuestra que los cultivos, asociados y monocultivo, dependen de la temperatura y altura en la que se encuentran, así el cultivo de maíz con mayor altura fue el de maíz duro no asociado (183 cm) ubicado en Orellana a una altura de 180 msnm, seguidamente del cultivo asociado entre maíz y fréjol, cuyo maíz alcanzó 105 cm, en Sucumbíos a 168 msnm, estos cultivos adquieren un mejor rendimiento por no limitar el crecimiento radicular a una maceta, las menores alturas de maíz se encontraron en los cultivos asociados en maceta a mayor gradiente altitudinal. La leguminosa con mayor altura fue el cultivo no asociado de fréjol (42,5 cm) localizado en la menor altura analizada de la provincia de Pichincha, 1370 msnm; el cultivo de lenteja no asociada adquiere también un buen rendimiento en cuanto altura de la planta (39 cm), a una mayor altura (1800 msnm).

2, Los ensayos destructivos reflejan una mayor área foliar en el maíz duro no asociado, alcanzando los 7029,3 cm², en su primer ensayo destructivo y 7334,9 cm², en su segundo ensayo destructivo, realizados el 20 febrero y 7 de marzo respectivamente, los datos se muestran consistentes con las relaciones temperatura y altitud, mencionadas en la variable altura de la planta. El cultivo asociado con mayor área foliar fue para el cultivo asociado de maíz con fréjol, con 4104,1 y 1007,0 cm², respectivamente en su primer ensayo destructivo, y 4019,0 y 11164,0 cm², en su segundo ensayo destructivo. El cultivo asociado de maíz con haba alcanza en ambos ensayos áreas mucho más significativas que maíz-arveja y maíz-lenteja.

3. Por otro lado, los ensayos destructivos permitieron la caracterización de los nódulos de bacterias nodulíferas fijadoras de nitrógeno, presentes en todos los cultivos asociados y no asociados de leguminosas, tomando en cuenta únicamente el primer ensayo destructivo, se contabilizó el mayor número de nódulos en el cultivo de fréjol no asociado, alcanzando 208 nódulos que van desde los 0,5-3 mm con una coloración café, verduzca y crema. En cuanto a tamaño de nódulos, el cultivo de arveja no asociada alcanzó valores de 5 mm. El cultivo de haba asociada con maíz fue el segundo con mayor número de nódulos (162), con medidas entre 1-2 mm y coloraciones rosadas y marrones. Los datos muestran gran variabilidad de tamaños, número y color, presumiblemente por tratarse de diferentes géneros de bacterias fijadoras de N, factor biótico de especial importancia en cuanto a biodiodisponibilidad de nitrógeno, cuyos síntomas de deficiencia no fueron reportados en ningún tratamiento.

4. En cuanto a la incidencia de factores bióticos se describen distintos tipos, en primer lugar, el aparecimiento de enfermedades provocadas por causas fitopatológicas, se evidenció presumiblemente tizón foliar por turcicum en maíz suave no asociado, antracnosis de la arveja, en arveja no asociada, marchitez vascular por posible fusariosis en lenteja no asociada y arveja asociada con maíz. En cuanto a macrofauna, específicamente incidencia de plagas, se identificó lepidópteros en arveja no asociada, escarabajos en fréjol no asociado, moscas minadoras en haba asociada con maíz, conjuntamente con el aparecimiento de pulgones y su antagonista en calidad de depredador (biocontrolador) las catarinas (coccinélidos). Por otro lado, se identificó 13 familias de plantas arvenses relacionadas directamente con el cultivo de 6 de los 9 ensayos simultáneos, el cultivo de lenteja en San José de Minas presentó mayor diversidad e incidencia de arvenses, se destaca la prevalencia de las familias Asteraceae y Amaranthaceae.

Los factores abióticos que influyeron en cada uno de los cultivos en asociación y no asociados, se determinó que, al incrementarse la temperatura del aire, aumenta el metabolismo de las plantas de manera significativa. Debido a esto, se requirió un mayor suministro de insumos para las plantas: más agua y nutrientes que dependieron del recurso suelo. Los ensayos ubicados dentro del Distrito Metropolitano de Quito facilitaron el análisis de heliofanía, entendida como las horas en sol recibidas por los cultivos dentro de esta zona geográfica, los datos demuestran que la radiación solar influye en el funcionamiento y la productividad de los cultivos ya que las plantas, sus efectos se traducen en el procesamiento de todos los elementos esenciales en el crecimiento, es así, que mediante la fotosíntesis a la energía radiante la pueden transformar en energía química. El suelo presente en cada cultivo es diferente según sus propiedades físicas y químicas, factor asociado a la temperatura y la heliofanía para el crecimiento de las plantas, se pudo determinar que en suelos con mayor acidez existió un mejor desarrollo del maíz mientras que en suelos neutros el fréjol, haba, lenteja y arveja, pero en suelos ligeramente alcalinos los cultivos no presentan un crecimiento relevante.

Finalmente, el aparecimiento de deficiencias o excesos de nutrientes es un factor biótico y abiótico relacionado a la naturaleza del suelo como el metabolismo de plantas y microorganismos, se identificó según sus síntomas, posible deficiencia de Mg en fréjol no asociado, deficiencia de He en lenteja no asociada y maíz asociado con lenteja, toxicidad por Cl y deficiencias de K en maíz y haba asociadas, deficiencia de P en cultivo asociado de maíz con arveja. Todos estos factores se relacionan y limitan directamente el crecimiento y desarrollo de los cultivos.

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