INTRODUCTION

Beans, the most significant legume in human consumption, are an essential nutritional supplement in the daily diet of over 300 million people worldwide, playing a crucial role in agricultural production systems (Calero et al., 2018CALERO, A.; QUINTERO, E.; OLIVERA, D.; PÉREZ, Y.; CASTRO, I.; JIMÉNEZ, J.; LÓPEZ, E.: “Respuesta de dos cultivares de frijol común a la aplicación foliar de microorganismos eficientes”, Cultivos Tropicales, 39(3): 5-10, 2018, ISSN: 0258-5936.).

Climate change, a widely studied phenomenon, can profoundly impact agriculture, particularly due to irregular precipitation patterns (Ottaiano et al., 2021OTTAIANO, L.; DI MOLA, I.; CIRILLO, C.; COZZOLINO, E.; MORI, M.: “Yield performance and physiological response of a maize early hybrid grown in tunnel and open air under different water regimes”, Sustainability, 13(20): 11251, 2021, ISSN: 2071-1050, DOI: 10.3390/su132011251.).

In Central America and the Caribbean, bean cultivation often occurs in low-fertility soils, impacting crop yield (Beaver et al., 2021BEAVER, J.S.; GONZÁLEZ, A.; LORENZO, G.; MACCHIAVELLI, R.; PORCH, T.G.; ESTEVEZ-DE-JENSEN, C.: “Performance of Mesoamerican bean (Phaseolus vulgaris L.) lines in an unfertilized oxisol”, Agronomía Mesoamericana, : 701-718, 2021, ISSN: 2215-3608, DOI: 10.15517/am.v32i3.44498.). In Cuba, a significant portion of bean production is achieved under limited irrigation systems.

This region has historically been affected by extreme hydrometeorological events, with droughts being one of the most detrimental to the agricultural sector, compromising access to safe and nutritious food (Calvo et al., 2018CALVO, O.D.; QUESADA, L.D.; HIDALGO, H.; GOTLIEB, Y.: “Impactos de las sequías en el sector agropecuario del Corredor Seco Centroamericano”, Agronomía Mesoamericana, 29(3): 695-709, 2018, ISSN: 2215-3608, DOI: 10.15517/ma.v29i3.30828.).

Drought, a natural hazard, can have severe socio-economic impacts, disrupting human activities, social development, and the environment, affecting all nations, regardless of their level of development (Ortega, 2018ORTEGA, D.: “Medidas para afrontar la sequía en México: una visión retrospectiva”, Revista de El Colegio de San Luis, 8(15): 77-105, 2018, ISSN: versión impresa 1665-899X versión online 2007-8846. DOI: 10.21696/rcsl8152018743.).

Sixty percent of the world's bean production occurs under water deficit conditions, making it a major contributor to yield reduction after diseases.

The impact of water deficit on productivity varies depending on the phenological stage at which it occurs (Reyes et al., 2014REYES, J.; MARTÍNEZ, D.; RUEDA, R.; RODRÍGUEZ, T.: “Efecto del estrés hídrico en plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) en condiciones de invernadero”, Revista Iberoamericana de Ciencias, 1(2): 191-203, 2014, ISSN: 2334-250.).

Additionally, water deficit is a significant environmental factor affecting plant growth and development. Under water stress conditions, growth decreases proportionally to the severity and duration of the stress, but if not lethal and maintained for a certain period, the plant can recover (Rodríguez et al., 2021RODRÍGUEZ, L.A.; SALAS, M.; HERNÁNDEZ-GARCÍA, V.; CAMPOS, R.A.; CRUZ, W.O.; CRUZ, M.; GORDILLO, A.; GUEVARA, F.S.: “Efecto fisiológico de la disponibilidad de agua y nitrógeno en plantas de guayaba”, Tropical and subtropical Agroecosystems, 24: 19, 2021, ISSN: 1870-0462. DOI: 10.56369/tsaes.3391.).

In irrigated agriculture, irrigation practices are complex, requiring technical information to precisely balance applied water and crop yield (Domínguez et al., 2014DOMÍNGUEZ, A.; PÉREZ-, Y.; SOSA, M.; BAINBRIDGE, D.; REA, R.: “Efecto del estrés hídrico sobre la germinación de genotipos de frijol común en condiciones experimentales de sequía”, Avanzada Científica, 17(1): 1-15, 2014, ISSN: 1029-3450.).

Certain irrigation strategies, such as deficit irrigation based on plant phenological development, can reduce water frequency and quantity with minimal effects on conventional yields when validated locally (Mendoza et al., 2016MENDOZA, C.; SIFUENTES, E.; CRAMER, W.; MACÍAS, J.: “Response of surface-irrigated corn to regulated deficit irrigation”, Ingeniería agrícola y biosistemas, 8(1): 29-40, 2016, ISSN: 2007-4026. DOI: 10.5154/r.inagbi.2016.03.001.).

Given these considerations, this study aimed to determine the response of bean crops to controlled deficit irrigation applied at different stages of their biological cycle.

MATERIALS AND METHODS

The study was conducted over two crop cycles at the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), located at 22°58'00"N and 82°09'00"W, at an elevation of 138 meters above sea level.

Twelve concrete containers measuring 2.60 m in length by 0.60 m in width (1.56 m2) were used, filled with Red Leached Ferralitic soil from the Mayabeque province (Hernández et al., 2015HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. INCA, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015.), part of the Habana-Matanzas karstic plain (Castillo et al., 2020CASTILLO, Y.; GONZÁLEZ, F.; HERVIS, G.; RIVERO, L.H.; CISNEROS, E.: “Impacto del cambio climático en el rendimiento del maíz sembrado en suelo Ferralítico Rojo compactado”, Revista Ingeniería Agrícola, 10(1): 49-60, 2020, ISSN: 2306-1545.).

In each container, seeds of the Triunfo 70 bean variety were sown in two rows with a spacing of 0.40 m between rows and 0.10 m between plants, resulting in 52 plants per container.

The treatments used consisted of suspending irrigation (SR) for 15 days at different stages of the plants' biological cycle. These stages were the Vegetative Growth stage from 15 to 30 days after planting (VG), the Flowering Stage from 30 to 45 days (FS), the Grain-Filling Stage from 50 to 65 days (GFS), and a control treatment in which plants were supplied with 100% of the ETc (crop evapotranspiration) throughout the period.

Irrigation was applied using an automated micro-sprinkler system, and water delivery was controlled through valves conveniently placed on the irrigation sides of each treatment. The pH and electrical conductivity values of the water applied to the crop during the experiment were 7.8 and 0.58 dS/m, respectively.

To avoid the effects of precipitation or dew during the irrigation suspension period, a transparent nylon sheet was placed over the plants without making contact with them.

1 kg of cattle manure was added to each container to improve fertility and substrate structure.

The Reference Evapotranspiration ETo (mm), the crop standard Evapotranspiration ETc (mm), and the irrigation requirements (ETc = ETo * Kc) were obtained using the CropWat 8 Program. This program was updated with a 31-year historical series of meteorological data (1990-2021) from the Tapaste weather station, which belongs to the National Meteorology Institute and is located approximately 200 meters from the experimental site. Monthly average values were used to calculate ETo and ETc.

The crop coefficients (Kc) used were: Kc beginning = 0.26, Kc middle = 1.08, and Kc end = 0.52 (Pérez et al., 2021PÉREZ, C.; SÁNCHEZ, M.; RAZURI, L.; ENCISO, A.: “Dosis de riego y coeficiente del cultivo (Kc) en la producción del frijol (Phaseolus vulgaris L.) en Lima, Perú.”, Revista Ingeniería UC, 28(3): 349-359, 2021, ISSN: versión impresa 1316–6832, versión on line: 2610-8240. DOI: 10.54139/revinguc.v28i3.44.).

Growth evaluations, soil moisture, relative water content, and chlorophyll content were performed at 30, 45, and 65 days after planting (DAP), coinciding with the end of irrigation suspension periods in the vegetative growth (VG), flowering (FL), and grain filling (GF) stages.

For the determinations of relative water content, chlorophyll content (measured with a SPAD), and growth, ten replicates per treatment were taken.

The evaluations consisted of determining soil moisture, relative water content at 7 solar hours before applying replenishment irrigation, stem length and diameter, dry mass of stems, leaves, and aboveground parts, leaf area, relative, absolute, and net assimilation rates, leaf area ratio, chlorophyll content in SPAD units, number of pods per plant, number of grains per pod, 100-grain mass, grain dimensions, and plant yield.

Growth relationships were determined using the functional method (Barrientos et al., 2015BARRIENTOS, H.; DEL CATILO, C.R.; GARCÍA, M.: “Análisis de crecimiento funcional, acumulación de biomasa y translocación de materia seca de ocho hortalizas cultivadas en invernadero”, Revista de Investigación e Innovación Agropecuaria y de Recursos Naturales, 2(1): 76-86, 2015, ISSN: 2409-1618, 2518-6868.).

A randomized complete block design with three replications was employed, and 10 plants were sampled from each replication (30 per treatment).

Data analysis was performed using the statistical package Statgraphics Plus 5, and means were compared using the Least Significant Differences or Tukey's multiple range tests, as appropriate. Sigma Plot 11 was used for data visualization.

RESULTS AND DISCUSSION

Figure 1 illustrates that, in all cases, soil moisture in treatments where irrigation was suspended for 15 days significantly decreased, even reaching values below 50% of that achieved in the control treatment (100% of the ETc). This behavior indicates that the plants experienced moderate to severe soil water stress during that period.

This result confirms that plants subjected to irrigation suspension at different stages of their biological cycle were exposed to periods of soil water stress, creating distinct physiological conditions for their development, consistent with previous observations by other researchers (Romero et al., 2019ROMERO, C.S.; LÓPEZ, C.; KOHASHI, J.; MIRANDA, S.; AGUILAR, V.H.; MARTÍNEZ, C.G.: “Changes in yield and its components in bean under irrigation and drought”, Revista mexicana de ciencias agrícolas, 10(2): 351-364, 2019, ISSN: 2007-0934. DOI: 10.29312/remexca.v10i2.1607.).

The relative water content (Figure 2) exhibits a similar trend to that shown by soil moisture, confirming the presence of water stress in both the soil and the plant.

This indicator reflects the degree of water saturation in the plant under specific soil water supply conditions and is closely related to processes such as transpiration and photosynthesis. Transpiration, in particular, determines the absorption of water and nutrients into the plant, promoting the execution of other physiological processes. It is a useful indicator for measuring plant tolerance to water stress conditions (Zegaoui et al., 2017ZEGAOUI, Z.; PLANCHAIS, S.; CABASSA, C.; DJEBBAR, R.; BELBACHIR, O.A.; CAROL, P.: “Variation in relative water content, proline accumulation and stress gene expression in two cowpea landraces under drought”, Journal of Plant Physiology, 218: 26-34, 2017, ISSN: 0176-1617, DOI: 10.1016/j.jplph.2017.07.009.).

Similar results have been reported by other authors when subjecting plants of this crop to different soil moisture levels and treatments with various biostimulants (Dell Amico et al., 2017DELL AMICO, J.; ALOMÁ, D.; JEREZ, E.; RODRÍGUEZ, P.; ÁLVAREZ, I.; MARTÍN, R.; DÍAS, Y.: “Efecto de dos variantes de riego y aplicaciones foliares de Pectimorf® en el desarrollo del frijol (Phaseolus vulgaris L.)”, Cultivos Tropicales, 38(3): 129-134, 2017, ISSN: versión impresa: 0258-5936 versión on line 1819-4087.; Estrada et al., 2018ESTRADA, W.; CHÁVEZ, L.; JEREZ, E.; NÁPOLES, M.C.; MACEO, Y.; CORDOVÍ, C.: “Efecto del Azofert® en plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) sometidas a dos regímenes de riego”, Centro Agrícola, 45(4): 20-26, 2018, ISSN: versión impresa: 0253-5785 versión on line 2072-2001.).

Table I presents the dimensions of the stems, dry masses of stems, leaves, above-ground parts, and leaf surface. It is noticeable that variables related to stem growth did not differ from the control treatment in any of the variants used. This might suggest that the stress period was not sufficiently prolonged to achieve significant differentiation between treatments. However, both the dry mass of leaves and the above-ground part in treatments with irrigation suspension differed from the control treatment. This is associated with the accumulation of assimilates in these photosynthetic organs, significantly impacting the behavior of these variables.

This response indicates that the dry mass of the above-ground part was determined by the dry mass of the leaves. Other authors have reported a similar behavior of stem dry mass when evaluating the effect of applying certain biostimulants along with nitrogenous fertilizers (Martínez et al., 2017MARTÍNEZ, L.; MAQUEIRA, L.; NÁPOLES, M.C.; NÚÑEZ, M.: “Efecto de bioestimulantes en el rendimiento de dos cultivares de frijol (Phaseolus vulgaris L.) Biofertilizados”, Cultivos Tropicales, 38(2): 113-118, 2017, ISSN: versión impresa: 0258-5936 versión on line 1819-4087.).

On the other hand, both the dry masses of leaves, the above-ground part, and the leaf surface showed statistically different differences in the three moments when irrigation was suspended. There is a more pronounced depression in leaf surface during the grain-filling stage, which could be a consequence of a slight leaf drop in the final stage of development in plants subjected to water deficit. This may also be associated with a decrease in leaf size, aspects that have been noted in studies correlating relative water content behavior with leaf size (Borjas et al., 2015BORJAS, R.; REBAZA, D.; JULCA, A.: “Contenido hídrico de dos variedades de olivo (Olea europaea L.) en el Valle de Cañete, Lima-Perú”, Scientia Agropecuaria, 6(3): 147-154, 2015, ISSN: 2077-9917, DOI: 10.17268/sci.agropecu.2015.03.01.).

The response exhibited by these variables suggests that the plants have developed a potential coping mechanism to water deficit by reducing the evaporative surface. This, in turn, lowers the plant's water usage rate, thereby conserving or preventing water loss during water stress (Luna et al., 2012LUNA, W.; ESTRADA, H.; JIMÉNEZ, J.; PINZÓN, L.: “Efecto del estrés hídrico sobre el crecimiento y eficiencia del uso del agua en plántulas de tres especies arbóreas caducifolias”, Terra Latinoamericana, 30(4): 343-353, 2012, ISSN: 0187-5779.; Valverde y Arias, 2020VALVERDE, J.C.; ARIAS, D.: “Efectos del estrés hídrico en crecimiento y desarrollo fisiológico de Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth ex Walp”, Colombia forestal, 23(1): 20-34, 2020, ISSN: impreso 0120-0739, electrónico 2256-201x. DOI: 10.14483/2256201X.14786.). Similar effects on the morphophysiological behavior of different bean genotypes under water stress conditions have been reported by other researchers (Culqui et al., 2021CULQUI, Y.L.; NERI, J.; VALQUI, N.C.V.; MORI, J.B.M.; HUAMAN, E.H.; OLIVA, M.: “Efecto del estrés hídrico sobre el comportamiento morfo-fisiológico de cinco genotipos de frijol común (Phaseolus vulgaris L.)”, Revista Científica Pakamuros, 9(2): 73-86, 2021, DOI: 10.37787/pakamuros-unj.v9i2.183.) as well as in other crops such as Gliricidia Sepium Gliricidia Sepium (Valverde & Arias, 2020VALVERDE, J.C.; ARIAS, D.: “Efectos del estrés hídrico en crecimiento y desarrollo fisiológico de Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth ex Walp”, Colombia forestal, 23(1): 20-34, 2020, ISSN: impreso 0120-0739, electrónico 2256-201x. DOI: 10.14483/2256201X.14786.).

At the end of each irrigation suspension period (Table II), the analysis of the following growth relationships was performed: Relative Growth Rate (RGR), Absolute Growth Rate (AGR), Net Assimilation Rate (NAR), and Leaf Area Ratio (LAR). It was observed that the lowest rates were achieved in treatments where irrigation suspensions occurred during the vegetative (15-30 days) and the flowering (30-45 days) stages, confirming the sensitivity of the plant growth process to water deficiency. However, when the suspension occurred during the grain-filling stage (when plants have practically reached their maximum growth), the values obtained were significantly higher than those found in the earlier stages but lower than when irrigation was not interrupted.

Moreover, the Leaf Area Ratio (LAR) showed higher values in plants that were subjected to water deficiency at some point. A significant growth depression was observed when plants were subjected to irrigation suspension in the early stages of development. The Relative Growth Rate (RGR) was 42% during the vegetative growth stage (SC), 38% during the flowering stage (SF), and 13% during the grain-filling stage (SLL). The Net Assimilation Rate (NAR) varied by 64%, 57%, and 21% in the aforementioned stages, and a similar trend was observed for the Absolute Growth Rate (AGR). The Leaf Area Ratio (LAR) reflected an increase of 31%, 29%, and 12% compared to the treatment that was irrigated throughout the crop cycle. This response is consistent with the behavior of the leaf surface area.

A stronger relationship between NAR and RGR was found as the stress period was applied later in the plant's development, with this physiological component contributing more significantly to growth variation. This observation aligns with studies where light has been identified as the stress factor (García et al., 2018GARCÍA, K.D.; ROMO, R.L.; PEREIRA, C.J.; GÓMEZ, R.: “Tasa relativa de crecimiento en plántulas de dos poblaciones de Magnolia pugana (Magnoliaceae) en distintos niveles de luz y fertilidad del suelo”, Revista de Biología Tropical, 66(2): 622-633, 2018, ISSN: 0034-7744 on-line 2215-2075. DOI: 10.15517/rbt.v66i2.33394.).

In Figure 3, the results obtained from evaluating the relative chlorophyll content measured in SPAD units are presented. Only a slight decrease in values was found between treatments when irrigation suspension occurred during the grain-filling stage. This indicates that the plants maintained a very similar nutritional state among the treatments, primarily concerning nitrogen.

Determinations of relative chlorophyll content are currently widely used to quickly and non-destructively assess chlorophyll levels in plant leaves. These measurements are closely related to the nutritional state of the plant, primarily nitrogen.

The concentration of photosynthetic pigments is indirectly linked to leaf nitrogen concentration, allowing for the identification of nitrogen deficiency or excess. This information can serve as a technical basis for suggesting appropriate crop management to enhance photosynthetic efficiency, quality, and yield (Castañeda et al., 2018CASTAÑEDA, C.S.; ALMANZA, P.J.; PINZÓN, E.H.; CELY, G.; SERRANO, P.: “Estimación de la concentración de clorofila mediante métodos no destructivos en vid (Vitis vinifera L.) cv. Riesling Becker”, Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 12(2): 329-337, 2018, ISSN: 2011-2173, DOI: 10.17584/rcch.2018v12i2.7566.).

The overall nutrient supply to the plants, especially nitrogen, was sufficient, as indicated by the chlorophyll content results. This suggests that nutrient availability, particularly nitrogen, did not pose a limitation to normal plant growth and development. This aligns with results from studies evaluating this variable in bean plants grown under different soil moisture levels and treated with foliar applications of a biostimulant (Morales et al., 2017aMORALES, D.; DELL AMICO-RODRÍGUEZ, J.; JEREZ, E.; RODRÍGUEZ, P.; ÁLVAREZ, H.J.G.; DÍAZ, Y.; MARTÍN, R.: “Efecto del Quitomax® en plantas de (Phaseolus vulgaris L.) sometidas a dos regímenes de riego. II. Variables Fisiológicas”, Cultivos Tropicales, 38(4): 92-101, 2017a, ISSN: versión impresa: 0258-5936 versiòn on line 1819-4087.).

This result implies that the leaf photosynthetic system maintained its integrity, ensuring favorable conditions for plant development.

The slight decrease in chlorophyll content during the grain-filling stage may be attributed to a potential inhibition of chlorophyll synthesis due to the plant's age, coupled with the activation of its degradation by the enzyme chlorophyllase (Taïbi et al., 2016TAÏBI, K.; TAÏBI, F.; ABDERRAHIM, L.A.; ENNAJAH, A.; BELKHODJA, M.; MULET, J.M.: “Effect of salt stress on growth, chlorophyll content, lipid peroxidation and antioxidant defence systems in Phaseolus vulgaris L.”, South African Journal of Botany, 105: 306-312, 2016, ISSN: 0254-6299, DOI: 10.1016/j.sajb.2016.03.011.).

Leaf color is a significant morphological marker in breeding programs, and it is accepted that leaf color can be ancestral for progeny, making it an important approach for obtaining breeding materials (Guo et al., 2018GUO, C.; RU, L.; WANG, M.; LIU, H.; ABID, K.; MUHAMMAD, A.; ZHEN, G.: “Variation in leaf color and combine effect of pigments on physiology and resistance to whitefly of pepper (Capsicum annuum L.)”, Scientia Horticulturae, 229: 215-225, 2018, ISSN: 0304-4238, DOI: 10.1016/j.scienta.2017.11.014.).

In Table III, the yield and its components are analyzed. Firstly, it can be observed that the treatments used in the first repetition did not affect the number of grains per pod or the weight of 100 grains. However, the number of pods was significantly affected by irrigation suspensions, with the flowering stage suspension having the greatest impact on this variable. In the second repetition, all analyzed variables showed differences between treatments.

When evaluating grain size in terms of length, width, and thickness, it was noted that the treatment in which irrigation suspension occurred during the grain-filling stage was the only one that caused a significant decrease in grain dimensions. This led to a lower yield compared to the treatment without irrigation suspension.

Lastly, plant production was significantly affected when irrigation was suspended during the flowering stage, followed by the suspension during the vegetative stage. Although not significantly different from the latter treatment, irrigation suspension during the grain-filling stage resulted in the least impact on this variable.

The number of pods was the variable that determined plant production, with its effect being more noticeable in the treatment with irrigation suspension during the grain-filling stage, showing the highest values after the control treatment.

Notably, this treatment presented the lowest values for grain size dimensions, variables that likely influenced grain weight and thus contributed to the differences with the treatment that was irrigated throughout the crop cycle with the addition of 100% of the accumulated standard crop evapotranspiration from preceding irrigations. However, the values for this variable did not differ statistically between both treatments, as did the number of pods per plant, albeit with lower absolute values in the water-stressed treatment.

This aspect may be related to the plant's reduced capacity to achieve full cell growth that makes up the grain.

The grain dimensions found in this study align with those reported by other authors when evaluating this variable in commercial beans under Mexican conditions (Morales et al., 2017bMORALES, M.E.; PEÑA, C.B.; GARCÍA, A.; AGUILAR, G.; KOHASHI, J.: “Características físicas y de germinación en semillas y plántulas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) silvestre, domesticado y su progenie”, Agrociencia, 51(1): 43-62, 2017b, ISSN: versión impresa 1405-3195 versión on line 2521-976.).

Other authors have reported that soil water deficiency during the flowering and early grain formation period of beans reduced plant yield per plant (Romero et al., 2019ROMERO, C.S.; LÓPEZ, C.; KOHASHI, J.; MIRANDA, S.; AGUILAR, V.H.; MARTÍNEZ, C.G.: “Changes in yield and its components in bean under irrigation and drought”, Revista mexicana de ciencias agrícolas, 10(2): 351-364, 2019, ISSN: 2007-0934. DOI: 10.29312/remexca.v10i2.1607.).

It is well known that soil water deficiency affects various processes that ultimately determine plant productivity, such as gaseous exchange characterized by stomatal conductance and carbon assimilation, as well as transpiration, which plays an important role in nutrient absorption and movement through the plant. These aspects may explain the behavior shown by plants grown under the aforementioned conditions (Aguilar et al., 2017AGUILAR, B.G.; PEÑA V, V.C.; CASTRO, R.R.; LARA, A.J.P.; CRUZ, C.E.; ROJAS, V.A.: “Efecto del vermicompost y estrés hídrico en frijol (Phaseolus vulgaris L.): parámetros productivos y relaciones hídricas”, Revista Internacional de Botánica Experimenta, 86: 28-39, 2017, ISSN: 1851-5657. DOI: 10.32604/phyton.2017.86.028).

The slight difference in yield between plants with irrigation suspension during the grain-filling stage and the well-irrigated treatment is interesting in two directions. Firstly, it defines this stage as the least sensitive to water deficiency. Secondly, according to other authors, under such conditions, the synthesis of metabolites with the ability to inhibit the synthesis of some enzymes involved in carbohydrate metabolism increases, resulting in the obtaining of beans with a greater hypoglycemic effect. (Herrera et al., 2019HERRERA, M.; LOZADA-CARLOS, M.M.; SERVÍN-PALESTINA, M.: “Efecto diferencial del suministro de agua de riego en frijol sobre la capacidad de inhibición de enzimas digestivas”, Investigación y Desarrollo en Ciencia y Tecnología de Alimentos, 4: 66-71, 2019, ISSN: 2448-7503.).

It was also found that when stress occurred during the vegetative growth stage, the number of grains per pod was not affected, contrary to what happened when irrigation was suspended during flowering and also during grain filling when new pods still emerge. This may be because soil water deficiency affects nutrient absorption, transpiration, gaseous exchange between the environment and the plant, biomass production, and, consequently, photosynthetic efficiency, grain formation, and weight, leading to a decrease in yield. (Castañeda et al., 2006CASTAÑEDA, M.C.; CÓRDOVA, L.; GONZÁLEZ, V.A.; DELGADO, A.; SANTACRUZ, A.; GARCÍA, G.: “Respuestas fisiológicas, rendimiento y calidad de semilla en frijol sometido a estrés hídrico”, Interciencia, 31(6): 461-466, 2006, ISSN: impreso 0378-1844 on-line 2244-7776.).

The reduction in yield and its components under soil water deficiency conditions has been attributed to the abscission of reproductive structures and the limitation of assimilates for grain formation and filling. (Ishiyaku y Aliyu, 2013ISHIYAKU, M.; ALIYU, H.: “Field evaluation of cowpea genotypes for drought tolerance and Striga resistance in the dry savanna of the North-West Nigeria.”, International Journal of Plant Breeding and Genetics, 7(1): 47-56, 2013, ISSN: 1819-3595, DOI: 10.3923/ijpbg.2013.47.56.).

CONCLUSIONS

It can be noted that the suspension of irrigation for 15 days during the vegetative growth, flowering, and grain filling stages of Triunfo 70 bean plants caused water deficiency in the soil, negatively impacting relative water content, dry matter accumulation in the aboveground part, growth relationships, and per-plant production. It can also be observed that irrigation suspension during the grain filling stage was the least sensitive variant to water deficiency, causing the least impact on production compared to well-irrigated treatment throughout the biological cycle of the crop.

INTRODUCCIÓN

El frijol es la leguminosa más significativa en el consumo humano, constituye un complemento nutricional indispensable en la dieta diaria de más de 300 millones de personas en el mundo, es un elemento importante en los sistemas de producción agrícola (Calero et al., 2018CALERO, A.; QUINTERO, E.; OLIVERA, D.; PÉREZ, Y.; CASTRO, I.; JIMÉNEZ, J.; LÓPEZ, E.: “Respuesta de dos cultivares de frijol común a la aplicación foliar de microorganismos eficientes”, Cultivos Tropicales, 39(3): 5-10, 2018, ISSN: 0258-5936.).

El cambio climático es uno de los fenómenos más importantes y estudiados de nuestra era y puede tener un profundo impacto en la agricultura, debido fundamentalmente a la ocurrencia de escasas precipitaciones (Ottaiano et al., 2021OTTAIANO, L.; DI MOLA, I.; CIRILLO, C.; COZZOLINO, E.; MORI, M.: “Yield performance and physiological response of a maize early hybrid grown in tunnel and open air under different water regimes”, Sustainability, 13(20): 11251, 2021, ISSN: 2071-1050, DOI: 10.3390/su132011251.).

En América Central y el Caribe el frijol se produce en suelos de baja fertilidad que reducen el rendimiento del cultivo (Beaver et al., 2021BEAVER, J.S.; GONZÁLEZ, A.; LORENZO, G.; MACCHIAVELLI, R.; PORCH, T.G.; ESTEVEZ-DE-JENSEN, C.: “Performance of Mesoamerican bean (Phaseolus vulgaris L.) lines in an unfertilized oxisol”, Agronomía Mesoamericana, : 701-718, 2021, ISSN: 2215-3608, DOI: 10.15517/am.v32i3.44498.). En Cuba en particular, gran parte de la producción de este grano se alcanza en condiciones de escasos sistemas de riego.

Esta región ha sido históricamente afectada por eventos hidrometeorológicos extremos, siendo las sequías uno de los fenómenos que más pérdidas ha dejado al sector agropecuario, lo que compromete el acceso de la población a alimentos inocuos y nutritivos (Calvo et al., 2018CALVO, O.D.; QUESADA, L.D.; HIDALGO, H.; GOTLIEB, Y.: “Impactos de las sequías en el sector agropecuario del Corredor Seco Centroamericano”, Agronomía Mesoamericana, 29(3): 695-709, 2018, ISSN: 2215-3608, DOI: 10.15517/ma.v29i3.30828.).

La sequía es un peligro natural que puede ocasionar graves impactos en los distintos sectores socioeconómicos de un estado o una nación. Es capaz de perturbar drásticamente las actividades humanas, el desarrollo social y el ambiente, de lo cual ningún país, por desarrollado que sea, puede librarse por completo (Ortega, 2018ORTEGA, D.: “Medidas para afrontar la sequía en México: una visión retrospectiva”, Revista de El Colegio de San Luis, 8(15): 77-105, 2018, ISSN: versión impresa 1665-899X versión online 2007-8846. DOI: 10.21696/rcsl8152018743.).

El 60% de la producción mundial de frijol se obtiene en condiciones de déficit hídrico, resultando este factor el que más contribuye en la reducción del rendimiento después de las enfermedades.

El déficit hídrico afecta su productividad en dependencia de entre otros factores de la etapa fenológica en que éste ocurra (Reyes et al., 2014REYES, J.; MARTÍNEZ, D.; RUEDA, R.; RODRÍGUEZ, T.: “Efecto del estrés hídrico en plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) en condiciones de invernadero”, Revista Iberoamericana de Ciencias, 1(2): 191-203, 2014, ISSN: 2334-250.).

También, es uno de los factores ambientales que más afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas. Bajo condiciones de estrés hídrico, el crecimiento disminuye de manera proporcional a la severidad y a la magnitud de la condición de estrés y, si éste no es letal y se mantiene estable por un tiempo, la planta se puede recuperar (Rodríguez et al., 2021RODRÍGUEZ, L.A.; SALAS, M.; HERNÁNDEZ-GARCÍA, V.; CAMPOS, R.A.; CRUZ, W.O.; CRUZ, M.; GORDILLO, A.; GUEVARA, F.S.: “Efecto fisiológico de la disponibilidad de agua y nitrógeno en plantas de guayaba”, Tropical and subtropical Agroecosystems, 24: 19, 2021, ISSN: 1870-0462. DOI: 10.56369/tsaes.3391.).

En la agricultura de regadío, la práctica de riego es uno de los procesos más complejos que debe realizar el agricultor debido a la multitud de factores implicados en el manejo del agua, requiriéndose de información técnica para el conocimiento preciso entre el agua aplicada y el rendimiento de los cultivos (Domínguez et al., 2014DOMÍNGUEZ, A.; PÉREZ-, Y.; SOSA, M.; BAINBRIDGE, D.; REA, R.: “Efecto del estrés hídrico sobre la germinación de genotipos de frijol común en condiciones experimentales de sequía”, Avanzada Científica, 17(1): 1-15, 2014, ISSN: 1029-3450.).

Existen estrategias de riego que permiten reducir la frecuencia y cantidad de riego en los cultivos con efectos mínimos en los rendimientos convencionales si se validan en escala local, como la aplicación del riego deficitario en función del desarrollo fenológico de las plantas (Mendoza et al., 2016MENDOZA, C.; SIFUENTES, E.; CRAMER, W.; MACÍAS, J.: “Response of surface-irrigated corn to regulated deficit irrigation”, Ingeniería agrícola y biosistemas, 8(1): 29-40, 2016, ISSN: 2007-4026. DOI: 10.5154/r.inagbi.2016.03.001.).

Por lo antes señalado, es que este trabajo se realizó con el objetivo de, determinar la respuesta del cultivo del frijol al riego deficitario controlado aplicado en diferentes momentos de su ciclo biológico

MATERIALES Y MÉTODOS

El presente trabajo se realizó durante dos ciclos del cultivo, en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en los 22º58′00″N y 82°09′00″O y a 138 m snm.

Para ello se utilizaron 12 contenedores de hormigón de 2,60 m de largo por 0,60 m de ancho (1,56 m²) que contenían suelo Ferralítico Rojo Lixiviado de la provincia de Mayabeque (Hernández et al. 2015HERNÁNDEZ, J.; PÉREZ, J.; BOSCH, I.; CASTRO, S.: Clasificación de los suelos de Cuba 2015, Ed. INCA, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 93 p., 2015.) de la zona que forma parte de la llanura cársica Habana-Matanzas (Castillo et al., 2020CASTILLO, Y.; GONZÁLEZ, F.; HERVIS, G.; RIVERO, L.H.; CISNEROS, E.: “Impacto del cambio climático en el rendimiento del maíz sembrado en suelo Ferralítico Rojo compactado”, Revista Ingeniería Agrícola, 10(1): 49-60, 2020, ISSN: 2306-1545.).

En cada contenedor se sembraron semillas de frijol de la variedad Triunfo 70 dispuestas en dos hileras y con una separación entre ellas de 0,40 m y 0,10 m entre plantas (52 plantas por contenedor).

Los tratamientos utilizados consistieron en suspender el riego (SR) durante 15 días en diferentes momentos, en la etapa de crecimiento vegetativo desde los 15 a los 30 días posteriores a la siembra (SC), otro en el que la suspensión se realizó desde los 30 a los 45 días, etapa de floración (SF), otro con suspensión del riego desde los 50 a los 65 días, etapa de llenado de los granos (SLL) y un tratamiento control en el que las plantas fueron abastecidas durante todo el periodo con el 100 % de la ETc (evapotranspiración estándar del cultivo).

El riego se aplicó mediante un sistema automatizado de micro aspersión y la entrega del agua se controló mediante válvulas colocadas convenientemente en los laterales de riego de cada tratamiento. Los valores de pH y conductividad eléctrica del agua aplicada al cultivo durante el experimento fueron de 7,8 y 0,58 dS/m, respectivamente.

Para evitar el efecto de las precipitaciones o del rocío, durante el período de suspensión del riego, se colocó una manta de nylon transparente sobre y sin hacer contacto con las plantas.

Los riegos consistieron en la reposición de la evapotranspiración estándar del cultivo (ETc) acumulada durante los días precedentes al riego, el que se realizó tres veces por semana (lunes, miércoles y viernes). Las plantas antes y después de la suspensión del riego (SR) recibieron el 100 % de la ETc.

A cada contenedor se le adicionó 1 kg de estiércol vacuno para mejorar su fertilidad y la estructura del sustrato.

La evapotranspiración de Referencia ETo (mm), la evapotranspiración estándar del cultivo ETc (mm) y los requerimientos de riego (ETc= ETo*Kc) se obtuvieron mediante el Programa CropWat.8. Este programa se actualizó con una serie histórica de datos meteorológicos de 31 años (1990- 2021) correspondientes a la estación meteorológica de Tapaste que pertenece al Instituto Nacional de Meteorología distante aproximadamente a 200 m del sitio experimental y para el cálculo de ETo y ETc se utilizaron los valores medios mensuales.

Los coeficientes de cultivo (Kc) empleados fueron: Kc inicio = 0,26, Kc medio= 1,08 y Kc final= 0,52 (Pérez et al., 2021PÉREZ, C.; SÁNCHEZ, M.; RAZURI, L.; ENCISO, A.: “Dosis de riego y coeficiente del cultivo (Kc) en la producción del frijol (Phaseolus vulgaris L.) en Lima, Perú.”, Revista Ingeniería UC, 28(3): 349-359, 2021, ISSN: versión impresa 1316–6832, versión on line: 2610-8240. DOI: 10.54139/revinguc.v28i3.44.).

Las evaluaciones de crecimiento, humedad del suelo, contenido relativo de agua y de clorofilas, se realizaron a los 30, 45 y 65 días después de la siembra (DDS) coincidiendo con la culminación de los períodos de suspensión del riego en las etapas de, crecimiento vegetativo (SC), floración (SF) y llenado de los granos (SLL).

Para las determinaciones del contenido relativo de agua, el contenido relativo de clorofilas (medidos con un SPAD) y de crecimiento se tomaron diez repeticiones por tratamiento.

Las evaluaciones realizadas consistieron en determinar la humedad del suelo, el contenido relativo de agua a las 7 horas solares y antes de aplicar el riego de reposición, la longitud y el diámetro de los tallos, la masa seca de los tallos, de las hojas y de la parte aérea, la superficie foliar, las tasas relativas, absolutas y de asimilación neta y la relación de área foliar, el contenido relativo de clorofilas en unidades SPAD, el número vainas por planta y de granos por vaina, la masa de 100 granos, las dimensiones de los granos y la producción por planta.

Las relaciones de crecimiento se determinaron por el método funcional (Barrientos et al., 2015BARRIENTOS, H.; DEL CATILO, C.R.; GARCÍA, M.: “Análisis de crecimiento funcional, acumulación de biomasa y translocación de materia seca de ocho hortalizas cultivadas en invernadero”, Revista de Investigación e Innovación Agropecuaria y de Recursos Naturales, 2(1): 76-86, 2015, ISSN: 2409-1618, 2518-6868.).

Se utilizó un diseño de bloques al azar con tres repeticiones, se tomaron 10 plantas de cada repetición (30 por tratamiento).

El análisis de los datos se realizó utilizando el paquete estadístico Statgraphics Plus 5 y las medias se compararon mediante las pruebas de las Mínimas Diferencias Significativas o la de rangos múltiples de Tukey según correspondiera y para graficar los datos se utilizó el programa Sigma Plot 11.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Como muestra la Figura 1 en todos los casos, la humedad del suelo en los tratamientos en que el riego se suspendió durante 15 días descendió significativamente, con valores incluso inferiores al 50 % del alcanzado en el tratamiento control (100 % de la ETc).

Este comportamiento de la humedad permite afirmar que las plantas fueron sometidas durante ese período a un estrés de moderado a severo.

Este resultado demuestra que las plantas a las que se les suspendió el riego en diferentes momentos de su ciclo biológico, estuvieron sometidas a períodos de estrés hídrico en el suelo, lo que creó una situación muy diferente para su funcionamiento fisiológico, aspecto que ha sido señalado por otros autores (Romero et al., 2019ROMERO, C.S.; LÓPEZ, C.; KOHASHI, J.; MIRANDA, S.; AGUILAR, V.H.; MARTÍNEZ, C.G.: “Changes in yield and its components in bean under irrigation and drought”, Revista mexicana de ciencias agrícolas, 10(2): 351-364, 2019, ISSN: 2007-0934. DOI: 10.29312/remexca.v10i2.1607.).

El contenido relativo de agua (Figura 2) refleja un comportamiento similar al mostrado por la humedad del suelo, lo que confirma la existencia de estrés hídrico tanto en el suelo como en la planta.

Este indicador representa el grado de saturación de agua de la planta ante una determinada condición de abastecimiento hídrico en el suelo, el mismo mantiene una estrecha relación con procesos como la transpiración, la fotosíntesis, sobre todo, la transpiración que es la que determina la absorción de agua y nutrientes hacia el interior de la planta, lo que promueve la realización de los demás procesos que intervienen en la fisiología de la planta. Es uno de los indicadores utilizados por su utilidad, para medir la tolerancia de las plantas a las condiciones de estrés hídrico (Zegaoui et al., 2017ZEGAOUI, Z.; PLANCHAIS, S.; CABASSA, C.; DJEBBAR, R.; BELBACHIR, O.A.; CAROL, P.: “Variation in relative water content, proline accumulation and stress gene expression in two cowpea landraces under drought”, Journal of Plant Physiology, 218: 26-34, 2017, ISSN: 0176-1617, DOI: 10.1016/j.jplph.2017.07.009.).

Resultados similares han sido informados por otros autores cuando han sometido las plantas de este cultivo a diferentes niveles de humedad en el suelo y tratadas con diferentes bioestimulantes (Dell Amico et al., 2017DELL AMICO, J.; ALOMÁ, D.; JEREZ, E.; RODRÍGUEZ, P.; ÁLVAREZ, I.; MARTÍN, R.; DÍAS, Y.: “Efecto de dos variantes de riego y aplicaciones foliares de Pectimorf® en el desarrollo del frijol (Phaseolus vulgaris L.)”, Cultivos Tropicales, 38(3): 129-134, 2017, ISSN: versión impresa: 0258-5936 versión on line 1819-4087.; Estrada et al., 2018ESTRADA, W.; CHÁVEZ, L.; JEREZ, E.; NÁPOLES, M.C.; MACEO, Y.; CORDOVÍ, C.: “Efecto del Azofert® en plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) sometidas a dos regímenes de riego”, Centro Agrícola, 45(4): 20-26, 2018, ISSN: versión impresa: 0253-5785 versión on line 2072-2001.).

La Tabla I muestra las dimensiones de los tallos, las masas secas de tallos, hojas, de la parte aérea y la superficie foliar. Se aprecia que las variables relacionadas con el crecimiento del tallo no se diferenciaron del tratamiento control en ninguna de las variantes utilizadas, lo que pudiera indicar que el periodo de estrés no fue lo suficientemente prolongado para lograr una diferenciación significativa entre los tratamientos. Sin embargo, tanto la masa seca de las hojas como de la parte aérea de los tratamientos con suspensión del riego, si se diferenciaron del tratamiento control, lo que está relacionado con la acumulación de fotoasimilados en ese órgano de elaboración, lo que repercute directa y significativamente en el comportamiento de esas variables.

Esta respuesta indica que la masa seca de la parte aérea estuvo determinada por la masa seca de las hojas. Otros autores han informado un comportamiento similar de la masa seca de los tallos al evaluar el efecto de la aplicación de algunos bioestimulantes de conjunto con fertilizantes nitrogenados (Martínez et al., 2017MARTÍNEZ, L.; MAQUEIRA, L.; NÁPOLES, M.C.; NÚÑEZ, M.: “Efecto de bioestimulantes en el rendimiento de dos cultivares de frijol (Phaseolus vulgaris L.) Biofertilizados”, Cultivos Tropicales, 38(2): 113-118, 2017, ISSN: versión impresa: 0258-5936 versión on line 1819-4087.).

Por otra parte, tanto las masas secas de las hojas, la de la parte aérea y la superficie foliar mostraron diferencias estadísticamente diferentes en los tres momentos en que se suspendió el riego, se observa una mayor depresión de la superficie foliar en la etapa de llenado de granos la cual pudo ser consecuencia de una ligera caída de hojas en la etapa final de su desarrollo, en las plantas sometidas a un déficit hídrico, también puede estar asociada con una disminución del tamaño de las hojas, aspectos que han sido señalados en trabajos donde se ha relacionado el comportamiento del contenido relativo de agua con el tamaño de las hojas (Borjas et al., 2015BORJAS, R.; REBAZA, D.; JULCA, A.: “Contenido hídrico de dos variedades de olivo (Olea europaea L.) en el Valle de Cañete, Lima-Perú”, Scientia Agropecuaria, 6(3): 147-154, 2015, ISSN: 2077-9917, DOI: 10.17268/sci.agropecu.2015.03.01.).

La respuesta mostrada por estas variables indica que las plantas manifestaron un posible mecanismo de evasión del cultivo al déficit hídrico, reduciendo la superficie evaporativa y de esta manera reducir la tasa del uso de agua de la planta y por tanto, conservar o evitar la pérdida de agua durante los eventos de estrés hídrico (Luna-Flores et al., 2012LUNA, W.; ESTRADA, H.; JIMÉNEZ, J.; PINZÓN, L.: “Efecto del estrés hídrico sobre el crecimiento y eficiencia del uso del agua en plántulas de tres especies arbóreas caducifolias”, Terra Latinoamericana, 30(4): 343-353, 2012, ISSN: 0187-5779.; Valverde-Otárola & Arias, 2020VALVERDE, J.C.; ARIAS, D.: “Efectos del estrés hídrico en crecimiento y desarrollo fisiológico de Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth ex Walp”, Colombia forestal, 23(1): 20-34, 2020, ISSN: impreso 0120-0739, electrónico 2256-201x. DOI: 10.14483/2256201X.14786.).

Efectos similares en cuanto al comportamiento morfofisiológico de diferentes genotipos de frijol producidos por el estrés hídrico ha sido informado por otros autores (Culqui et al., 2021CULQUI, Y.L.; NERI, J.; VALQUI, N.C.V.; MORI, J.B.M.; HUAMAN, E.H.; OLIVA, M.: “Efecto del estrés hídrico sobre el comportamiento morfo-fisiológico de cinco genotipos de frijol común (Phaseolus vulgaris L.)”, Revista Científica Pakamuros, 9(2): 73-86, 2021, DOI: 10.37787/pakamuros-unj.v9i2.183.) y también en otros cultivos, como Gliricidia Sepium (Valverde-Otárola & Arias, 2020VALVERDE, J.C.; ARIAS, D.: “Efectos del estrés hídrico en crecimiento y desarrollo fisiológico de Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth ex Walp”, Colombia forestal, 23(1): 20-34, 2020, ISSN: impreso 0120-0739, electrónico 2256-201x. DOI: 10.14483/2256201X.14786.).

Al concluir cada período de suspensión del riego (Tabla II), se realizó el análisis de las relaciones de crecimiento siguientes: Tasa Relativa de Crecimiento (TRC), Tasa Absoluta de Crecimiento (TAC), Tasa de Asimilación Neta (TAN) y Relación de Área Foliar (RAF), se pudo observar, que las tasas más bajas se alcanzaron en los tratamientos en los que las suspensiones de riego se realizaron en plena etapa vegetativa (15-30 días) y en la de floración (30-45 días), lo que confirma la sensibilidad del proceso de crecimiento de las plantas ante una deficiencia hídrica, sin embargo, cuando la suspensión ocurrió en la etapa de llenado de grano (momento en que las plantas ya han alcanzado prácticamente su máximo crecimiento) los valores obtenidos son superiores significativamente a los encontrados en las etapas antes señaladas aunque inferiores a cuando no se interrumpió el riego.

Por su parte, la RAF mostró los mayores valores en las plantas que en algún momento estuvieron sometidas a una deficiencia hídrica.

Se aprecia una fuerte depresión del crecimiento cuando las plantas fueron sometidas a la suspensión del riego en las etapas más tempranas de su desarrollo, resultando para la TRC de la siguiente forma, 42 % en la etapa de crecimiento vegetativo (SC), 38 % en la etapa de floración (SF) y un 13% en la etapa de llenado de grano (SLL), mientras que la TAN varió en un 64 %, 57 % y 21% en las etapas antes mencionadas, igual comportamiento mostró la TAC, mientras que la RAP reflejó un incremento de 31%, 29 % y 12 % respecto al tratamiento que fue irrigado durante todo el ciclo del cultivo, respuesta que está en correspondencia con el comportamiento de la superficie foliar.

Se encontró una mayor relación entre la TAN y la TRC en la medida en que el periodo de estrés se aplicó en etapas más tardías del desarrollo de las plantas, resultando este componente fisiológico el que aporta una mayor contribución en la variación del crecimiento, aspecto que también ha sido señalado en estudios realizados donde la luz ha sido el factor estresante (García et al., 2018GARCÍA, K.D.; ROMO, R.L.; PEREIRA, C.J.; GÓMEZ, R.: “Tasa relativa de crecimiento en plántulas de dos poblaciones de Magnolia pugana (Magnoliaceae) en distintos niveles de luz y fertilidad del suelo”, Revista de Biología Tropical, 66(2): 622-633, 2018, ISSN: 0034-7744 on-line 2215-2075. DOI: 10.15517/rbt.v66i2.33394.).

En la Figura 3 se exponen los resultados obtenidos al evaluar los contenidos totales de clorofilas medidos en unidades SPAD.

Se aprecia que sólo se encontró una ligera disminución de los valores entre los tratamientos cuando la suspensión se realizó en la etapa de llenado del grano, lo que demuestra que las plantas mantuvieron un estado nutricional muy similar entre los tratamientos utilizados fundamentalmente en lo que respecta al nitrógeno.

Las determinaciones del contenido relativo de clorofilas están siendo muy utilizado actualmente para conocer de una forma rápida y no destructiva los tenores de clorofilas presentes en las hojas de las plantas, ya que sus medidas están estrechamente relacionadas con su estado nutricional, fundamentalmente de nitrógeno

La concentración de pigmentos fotosintéticos se relaciona con la concentración foliar de nitrógeno, por lo que de forma indirecta se puede conocer la deficiencia o exceso del elemento, puede servir como fundamento técnico para sugerir el manejo adecuado del cultivo, en busca de potenciar la eficiencia fotosintética, calidad y el rendimiento (Castañeda et al., 2018CASTAÑEDA, C.S.; ALMANZA, P.J.; PINZÓN, E.H.; CELY, G.; SERRANO, P.: “Estimación de la concentración de clorofila mediante métodos no destructivos en vid (Vitis vinifera L.) cv. Riesling Becker”, Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 12(2): 329-337, 2018, ISSN: 2011-2173, DOI: 10.17584/rcch.2018v12i2.7566.).

Este resultado indica que las plantas de manera general estuvieron suficientemente abastecidas de nutrientes, principalmente de nitrógeno por lo que la disponibilidad de este no constituyó una limitante para su normal crecimiento y desarrollo, respuesta que concuerda con los resultados informados en estudios donde se evaluó esta variable en plantas de frijol cultivadas con diferentes niveles de humedad en el suelo y tratadas con aplicaciones foliares de un bioestimulante (Morales et al., 2017aMORALES, D.; DELL AMICO-RODRÍGUEZ, J.; JEREZ, E.; RODRÍGUEZ, P.; ÁLVAREZ, H.J.G.; DÍAZ, Y.; MARTÍN, R.: “Efecto del Quitomax® en plantas de (Phaseolus vulgaris L.) sometidas a dos regímenes de riego. II. Variables Fisiológicas”, Cultivos Tropicales, 38(4): 92-101, 2017a, ISSN: versión impresa: 0258-5936 versiòn on line 1819-4087.).

A partir de este resultado se puede inferir que el sistema fotosintético de las hojas mantuvo su integridad, lo que garantizó condiciones favorables para el desarrollo de las plantas.

La ligera disminución del contenido de clorofila en la etapa de llenado del grano, puede ser atribuida a una posible inhibición de la síntesis de este pigmento debido a la edad de la planta conjuntamente con la activación de su degradación por la enzima clorofilasa (Taïbi et al., 2016TAÏBI, K.; TAÏBI, F.; ABDERRAHIM, L.A.; ENNAJAH, A.; BELKHODJA, M.; MULET, J.M.: “Effect of salt stress on growth, chlorophyll content, lipid peroxidation and antioxidant defence systems in Phaseolus vulgaris L.”, South African Journal of Botany, 105: 306-312, 2016, ISSN: 0254-6299, DOI: 10.1016/j.sajb.2016.03.011.).

El color de las hojas de las plantas tiene un significado especial y constituye un recurso muy valioso como marcador morfológico en los programas de mejora. También ha sido aceptado que el color de la hoja puede ser ancestral para la progenie, lo que constituye un acercamiento importante para obtener materiales de reproducción (Guo et al., 2018GUO, C.; RU, L.; WANG, M.; LIU, H.; ABID, K.; MUHAMMAD, A.; ZHEN, G.: “Variation in leaf color and combine effect of pigments on physiology and resistance to whitefly of pepper (Capsicum annuum L.)”, Scientia Horticulturae, 229: 215-225, 2018, ISSN: 0304-4238, DOI: 10.1016/j.scienta.2017.11.014.).

En la Tabla III se muestra el análisis del rendimiento y sus componentes. En primer lugar, se puede apreciar que los tratamientos utilizados en la primera repetición, no ejercieron efecto ni en el número de granos por vaina, ni en la masa de 100 granos, mientras el número de vainas si se afectó significativamente por las suspensiones de riego siendo la realizada en la fase de floración la que limitó en mayor medida esta variable, en la segunda repetición, todas las variables analizadas, mostraron diferencias entre los tratamientos.

Por otra parte, al evaluar el tamaño de los granos dado por el largo, ancho y espesor, se pudo notar que fue el tratamiento en el que la suspensión del riego se realizó en la etapa de llenado del grano, el único que provocó una disminución significativa de sus dimensiones, lo que conllevó a que el rendimiento fuera inferior al del tratamiento sin suspensión del riego,

Por último, la producción por planta fue afectado de manera significativa cuando la suspensión del riego se realizó durante la etapa de floración, siguiéndole en orden la suspensión en la etapa vegetativa y aunque sin diferir con este tratamiento, el que la suspensión se realizó en la etapa de llenado del grano, resultando la suspensión en esta etapa la que menos afectó esta variable.

Se puede apreciar, que el número de vainas fue la variable que determinó la producción obtenida por planta, su efecto se hizo más notable en el tratamiento con suspensión del riego en la etapa de llenado del grano, la que mostró los mayores valores después del tratamiento control.

Destaca en sus resultados, que este tratamiento fue el que presentó los menores valores de las dimensiones que caracterizan el tamaño de los granos, variables que seguramente influyeron en la masa de los granos y por tanto motivaron las diferencias con el tratamiento que fue irrigado durante todo el ciclo del cultivo con la adición del 100 % de la evapotranspiración estándar de cultivo acumulada desde los riegos que le precedieron. Aun así, los valores de esta variable no difirieron estadísticamente entre ambos tratamientos, al igual que el número de vainas por plantas, pero con valores absolutos inferiores en el tratamiento con estrés hídrico.

Este aspecto puede estar relacionado con una menor capacidad de la planta para lograr un crecimiento pleno de las células que conforman el grano.

Las dimensiones de los granos encontradas en este trabajo concuerdan con las informadas por otros autores al evaluar el comportamiento de esta variable en frijoles comerciales en las condiciones de México. (Morales et al., 2017bMORALES, M.E.; PEÑA, C.B.; GARCÍA, A.; AGUILAR, G.; KOHASHI, J.: “Características físicas y de germinación en semillas y plántulas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) silvestre, domesticado y su progenie”, Agrociencia, 51(1): 43-62, 2017b, ISSN: versión impresa 1405-3195 versión on line 2521-976.).

Oros autores han informado que la deficiencia hídrica en el suelo durante el período de floración e inicio de la formación del grano de frijol, redujo el rendimiento por planta (Romero et al., 2019ROMERO, C.S.; LÓPEZ, C.; KOHASHI, J.; MIRANDA, S.; AGUILAR, V.H.; MARTÍNEZ, C.G.: “Changes in yield and its components in bean under irrigation and drought”, Revista mexicana de ciencias agrícolas, 10(2): 351-364, 2019, ISSN: 2007-0934. DOI: 10.29312/remexca.v10i2.1607.).

Es bien conocido que una deficiencia hídrica en el suelo afecta los diferentes procesos que finalmente determinan la productividad de las plantas, tales como, el intercambio gaseoso caracterizado por la conductancia estomática y la asimilación del carbono, así como, la transpiración que juega un importante papel en la absorción de los nutrientes y su movimiento a través de la planta, aspectos que pueden explicar el comportamiento mostrado por las plantas cultivadas en las condiciones antes señaladas (Aguilar et al., 2017AGUILAR, B.G.; PEÑA V, V.C.; CASTRO, R.R.; LARA, A.J.P.; CRUZ, C.E.; ROJAS, V.A.: “Efecto del vermicompost y estrés hídrico en frijol (Phaseolus vulgaris L.): parámetros productivos y relaciones hídricas”, Revista Internacional de Botánica Experimenta, 86: 28-39, 2017, ISSN: 1851-5657. DOI: 10.32604/phyton.2017.86.028).

Esta ligera diferencia en el rendimiento entre las plantas con suspensión del riego en la etapa de llenado del grano respecto al tratamiento bien irrigado, resulta interesante en dos direcciones, la primera en que define a esta etapa como la menos sensible a la deficiencia hídrica y la otra en que según otros autores, en tales condiciones se incrementa la síntesis de metabolitos con capacidad para inhibir la síntesis de algunas de las enzimas involucradas con el metabolismo de los carbohidratos, dando lugar a la obtención de semillas de frijol con un mayor efecto hipoglucemiante (Herrera et al., 2019HERRERA, M.; LOZADA-CARLOS, M.M.; SERVÍN-PALESTINA, M.: “Efecto diferencial del suministro de agua de riego en frijol sobre la capacidad de inhibición de enzimas digestivas”, Investigación y Desarrollo en Ciencia y Tecnología de Alimentos, 4: 66-71, 2019, ISSN: 2448-7503.).

Se encontró además, que cuando el estrés ocurrió durante la etapa de crecimiento vegetativo, el número de granos por vaina no se afectó, contrario a lo que ocurrió cuando el riego se suspendió en la etapa de floración y también en la de llenado del grano en que aun surgen nuevas vainas, aspecto que puede estar dado porque al existir una deficiencia hídrica en el suelo se ve afectada la absorción de los nutrientes, la transpiración y el intercambio gaseoso entre el medio y la planta y la producción de biomasa, lo que repercute en la eficiencia fotosintética y por tanto en la formación y masa de los granos, lo que provoca la disminución del rendimiento (Castañeda et al., 2006CASTAÑEDA, M.C.; CÓRDOVA, L.; GONZÁLEZ, V.A.; DELGADO, A.; SANTACRUZ, A.; GARCÍA, G.: “Respuestas fisiológicas, rendimiento y calidad de semilla en frijol sometido a estrés hídrico”, Interciencia, 31(6): 461-466, 2006, ISSN: impreso 0378-1844 on-line 2244-7776.).

La disminución del rendimiento y sus componentes en condiciones de deficiencia hídrica en el suelo ha sido atribuida a la abscisión de estructuras reproductivas y a la limitación de los fotoasimilados para la formación y llenado de los granos (Ishiyaku y Aliyu, 2013ISHIYAKU, M.; ALIYU, H.: “Field evaluation of cowpea genotypes for drought tolerance and Striga resistance in the dry savanna of the North-West Nigeria.”, International Journal of Plant Breeding and Genetics, 7(1): 47-56, 2013, ISSN: 1819-3595, DOI: 10.3923/ijpbg.2013.47.56.).

CONCLUSIONES

Se puede señalar que la suspensión del riego durante 15 días en las etapas de crecimiento vegetativo, floración y llenado del grano de plantas de frijol de la variedad Triunfo 70, provocó una deficiencia hídrica en el suelo que repercutió negativamente en el contenido relativo de agua, la acumulación de materia seca en la parte aérea, las relaciones de crecimiento y en la producción por planta. También se puede señalar que la suspensión del riego en la etapa de llenado del grano, fue la variante menos sensible a la deficiencia hídrica, al provocar la menor afectación en la producción, respecto al tratamiento bien irrigado durante todo el ciclo biológico del cultivo.